2) увеличивается пропорционально содержанию азота в молекуле
3) уменьшается
4) увеличивается пропорционально содержанию углерода в молекуле (+)
Пламенно-ионизационный детектор (ПИД) используется преимущественно в газовой хроматографии для регистрации органических веществ. Компоненты анализируемой пробы поступают в водородно-воздушное пламя, где подвергаются пиролизу и образуют активные углеродсодержащие частицы и ионы. Возникающий ионный ток регистрируется электродами; при стандартных условиях его величина в широком диапазоне концентраций приблизительно пропорциональна потоку восстановленного углерода, то есть количеству атомов углерода, поступающих в пламя.
Поэтому увеличение содержания углерода в молекуле обычно сопровождается увеличением числа образующихся ионов и усилением сигнала детектора. Содержание азота само по себе не определяет величину отклика ПИДа: азотсодержащие соединения дают сигнал главным образом за счёт углеродного скелета, хотя функциональная группа и химическая структура могут изменять коэффициент чувствительности. В судебно-химическом и токсикологическом анализе это позволяет количественно определять многие органические соединения, но для точной оценки используют калибровку по стандартам конкретного вещества.
Физически ПИД измеряет не абсолютное количество ионов в пламени, а ток, возникающий при их перемещении между коллекторными электродами. Соединения, не содержащие углерода, как правило, практически не регистрируются, что обеспечивает высокую селективность метода к органическим веществам. Следовательно, отмеченный вариант отражает основной принцип работы детектора: отклик возрастает пропорционально углеродной нагрузке пробы.
| Параметр или класс вещества | Особенности образования ионов | Ожидаемый отклик ПИДа | Практическое значение |
|---|---|---|---|
| Углеводороды | Эффективно образуют углеродсодержащие радикалы в пламени | Высокий и близкий к пропорциональному числу атомов углерода | Основная группа веществ для количественного анализа |
| Спирты и простые эфиры | Углеродный скелет сохраняется как источник ионизации, кислород влияет на коэффициент отклика | Хороший, но несколько отличающийся от углеводородов | Требуется калибровка по стандартному образцу или поправочный коэффициент |
| Альдегиды и кетоны | Карбонильная группа может снижать эффективность образования ионов по сравнению с углеводородами | Обычно ниже расчётного отклика для равного числа атомов углерода | Нельзя механически переносить коэффициент отклика с другого класса веществ |
| Карбоновые кислоты | Полярная карбоксильная группа и особенности испарения влияют на поступление вещества в пламя | Переменный, часто сниженный и менее воспроизводимый | Важны условия хроматографического разделения и корректная калибровка |
| Амины и другие азотсодержащие органические соединения | Ионизация определяется главным образом углеродной частью молекулы, а не количеством азота | Зависит от числа атомов углерода и строения молекулы | Увеличение содержания азота не является критерием пропорционального усиления сигнала |
| Неорганические газы: O2, N2, CO2, H2O | Не образуют достаточного количества углеродсодержащих ионов в условиях ПИДа | Практически отсутствует | Обеспечивают относительную селективность детектора к органическим веществам |
| Количественная оценка | Измеряется ионный ток, связанный с потоком вещества и количеством углерода | Сигнал пропорционален концентрации только в пределах рабочего диапазона и при стабильных условиях | Используются градуировочный график, внутренний стандарт и контроль коэффициента отклика |
ПИД особенно эффективен при анализе летучих органических токсикантов, растворителей, нефтепродуктов и других углеродсодержащих соединений. Его результатом является хроматографический сигнал, а не прямое структурное доказательство вещества, поэтому идентификацию при необходимости подтверждают масс-спектрометрией или стандартом. На величину отклика влияют состав пламени, температура, скорость потоков газа, полнота испарения и химическая структура аналита. В тестовой формулировке именно углеродная, а не азотная составляющая определяет общее направление изменения ионного сигнала.