Méthodes qualitatives d'analyse GC/MS : temps de rétention et indice de rétention
Séparation chromatographique
Un chromatographe en phase gazeuse est un instrument qui sépare les composants chimiques dans un échantillon mélangé par colonne. L'échantillon est évaporé dans un injecteur chauffé à environ 200 à 300 °C. L'échantillon évaporé transféré à une colonne est séparé en chaque composant pendant qu'il se déplace à travers celle-ci avec un gaz porteur. Un spectromètre de masse est l'un des détecteurs de GC.
Coefficient de distribution
En gros, les composés ayant de bas points d'ébullition ont tendance à s'éluer à des temps de rétention courts. Le coefficient de distribution détermine l'ordre d'élution depuis la colonne. Lorsque vous mettez un échantillon liquide dans un flacon, l'analyte s'évapore de la phase liquide (solvant) en phase gazeuse, une partie revenant à la phase liquide. Après un certain temps, un équilibre sera atteint. Dans cette condition, le ratio K = CL/CG est constant, sans relation avec la concentration de l'analyte. Ce ratio est appelé coefficient de distribution. K dépend de la température. Cette notion peut également s'appliquer à la séparation en colonne. Il y a une couche de phase liquide (phase stationnaire) à l'intérieur d'une colonne. Le gaz porteur correspond à la phase gazeuse. Un composé avec un K plus grand reste plus longtemps dans la phase liquide.
Paramètres du temps de rétention
Le temps de rétention d'un pic peut être utilisé comme moyen d'identification qualitative. La position du pic du composé cible joue un rôle important dans l'analyse qualitative par GC. Nous appelons la durée entre l'injection et la position du pic du composé cible un temps de rétention. D'autre part, la différence de temps entre le pic d'un composé non retenu et un composé cible est appelée le temps de rétention ajusté. Nous appelons le temps de rétention d'un composé qui n'est pas retenu par la phase stationnaire le temps de maintien dans le gaz. Le temps de maintien est mesuré directement comme pic d'air pour la mesure TCD utilisant une colonne remplie, mais le pic d'air n'est pas observé pour une colonne capillaire. Le temps de maintien peut être estimé indirectement en utilisant trois pics de n-alkane.
Facteurs affectant le temps de rétention
Le temps de rétention dépend de nombreux facteurs : conditions d'analyse, type de colonne, dimensions de la colonne, dégradation de la colonne, existence de points actifs tels que la contamination, etc. Pour citer un exemple familier, tous les pics apparaissent à des temps plus courts lorsque vous coupez une partie de la colonne.
Analyse qualitative par GC
Lorsque vous mesurez le même échantillon en utilisant le même GC, la même colonne et la même méthode d'analyse, vous pouvez vous attendre à obtenir le même chromatogramme. Si vous mesurez un échantillon inconnu dans ces conditions, les pics des composés cibles dans l'échantillon inconnu, s'ils sont présents, peuvent être identifiés en comparant les temps de rétention des pics cibles entre l'échantillon standard et l'échantillon inconnu.
Rétention relative
Étant donné que les temps de rétention absolus sont affectés par de nombreux paramètres d'opération, des paramètres de rétention moins dépendants des dimensions de la colonne et des conditions d'analyse peuvent être souhaités. Ces paramètres sont exprimés par la relation relative du temps de rétention ajustable entre l'échantillon standard et l'échantillon inconnu : rétention relative et indice de rétention.
L'avantage de la rétention relative est qu'elle dépend uniquement du ratio des coefficients de distribution, et les effets de certains paramètres, tels que la longueur de la colonne et le débit du gaz porteur, sont fondamentalement annulés.
Cependant, il existe certaines limitations pour la rétention relative. Les erreurs de mesure augmenteront pour les pics cibles situés loin du pic de référence, et il est difficile de trouver une relation avec une structure chimique.
Indice de rétention (isotherme)
Si un logarithme des temps de rétention ajustés ou des rétentions relatives des n-alcanes est tracé en fonction des numéros de carbone pour une analyse isotherme, ils montreront une relation linéaire. Ajouter un logarithme du temps de rétention ajusté d'un inconnu au graphique mentionné ci-dessus indique à combien de numéros de carbone ce composé correspond. En général, 100 fois le numéro de carbone est défini comme l'indice de rétention.
Indice de rétention linéaire (LRI)
D'autre part, les pics des n-alcanes apparaissent à des intervalles réguliers lors de l'analyse par programmation de température. Nous appelons indice de rétention obtenu par analyse par programmation de température indice de rétention linéaire (LRI). Le LRI présente des avantages par rapport à l'indice de rétention lors de l'utilisation d'une analyse isotherme. Le calcul de l'indice de rétention est simple, car le calcul logarithmique n'est pas nécessaire. De plus, nous n'avons pas à nous soucier de l'estimation du temps de maintien dans le gaz. Les temps de rétention absolus sont suffisants pour calculer l'indice de rétention.
Identification utilisant LRI
L'utilisation de l'indice de rétention linéaire (LRI) améliore la précision de la recherche dans la bibliothèque et facilite l'ajustement du fichier de méthode lors de la coupe d'une colonne. Lorsque vous utilisez le LRI, il est nécessaire de réaliser une analyse des n-alcanes pour relier les indices de rétention aux temps de rétention. En utilisant cette relation, l'indice de rétention d'un pic cible est attribué. En prenant la coupe de colonne montrée dans la figure, vous trouverez un pic cible au temps de rétention attendu après avoir coupé la colonne.
