기체 크로마토그래피(10), 정량분석

GC에 의한 정량분석에 있어서도 다른 기기분석과 같이 절대검량선법, 추가법, 내부표준법 또는 상대면적법 등이 적용된다. GC의 피크 면적은 검출기에 도입된 성분의 기체분자수, 즉 몰수에 비례한다. 그런데 화합물의 종류가 다를지라도 분자수가 같으면 같은 면적으로 응답하는 검출기는 아직 미개발 상태에 있다. 따라서 정량분석을 할 각 화합물의 응답계수를 사전에 실험적으로 구할 필요가 있다. 성분량 C는 대개 사용하는 검출기의 측정조건 하에서 각 성분의 고유한 보정계수 f와 피크면적A의 곱으로 계산된다.

여기서 f는 단위 면적당의 성분량(g 또는 mol)이다.

같은 방법으로 다성분(n) 계 중에서 성분 x의 백분율 Cx(mol% 또는 wt%)는 다음 식으로 표시된다.

GC상의 각 피크 면적 측정법으로는 다음과 같은 방법이 있다.

(1) 가위로 피크를 잘라 종이의 무게를 평량하는 중량법

(2) 삼각형 근사법으로 면적을 결정하는 반치폭법

(3) 면적계를 사용하는 방법

(4) 적분계에 의한 방법

▲ 그림 1-12. 피크면적을 계산하는 기준

 

반치폭법

그림 1-12에 나타낸 대표적인 피크의 w, w', r, r', h, h' 중 보통 h' × w'로 표시한다. 그런데 Lewin 측정에 의하면  h' × w'는 참값의 90%, h' ×(w/2)는 97%라고 한다.

 

면적백분율

이 방법은 크로마토그램 상에 나타난 피크 면적의 백분율을 계산함으로써 개략적인 정량값을 알 목적으로 행하는 간편한 정량법이다. 그림 1-13에서 ①-ⓝ까지의 피크 면적을 A1-An라고 하면 피크 i의 백분율 Ci(%)는 다음과 같다.

 

▲ 그림 1-13. 면적 백분율법

 

수정 면적백분율

이 방법은 시료성분의 검출기에 대한 감도를 보정하여 정확히 시료성분을 구하는 방법으로 널리 채택되고 있다. 그림 1-14에서 상대중량(또는 몰) 감도를 F1- Fn라고 놓으면 성분 i의 중량(또는 몰) 백분율은 다음과 같다.

절대검량선법

이 방법은 GC에 도입된 기지 농도의 표준 시료 성분의 피크와 실제시료 중의 동일한 성분의 피크와의 두 면적(때로는 피크높이)의 절대값을 비교함으로써 정량하는 것으로서, 주로 기체상 시료에 적용되며 때로는 액체 시료에도 적용된다. 정량 정도는 시료 도입량의 정도에 전적으로 의존한다.

 

내부표준법

이 방법은 액체 및 고체 시료에만 적용되며, 실제 시료 중에 존재하지 않는 표준물질을 실제 시료에 첨가하여 미리 준비한 피측정 성분의 표준물질에 대한 상대감도와 실시료에 첨가한 표준물질의 양으로부터 목적으로 하는 성분을 정량하는 것이고, 수정면적 백분율법과 같이 도입된 전 성분이 용출되지 않아도 목적 성분만 분리, 검출하는 분석조건을 갖추면 된다. 또 절대 검량선법과 같이 일정량을 정확히 도입하지 않아도 비교적 높은 정도로 측정가능하므로 가장 확실한 정량법이라고 말할 수 있다. 반면 검량선의 작성 및 표준물질의 첨가 등의 조작이 필요하다.

 

추가법

이 방법은 시료 중의 피측정성분 자체를 표준물질로 취급하는 것이고 동일한 크로마토그램에 나타나는 다른 성분을 기준으로 하여 상대감도를 구하는 계산 방법으로서 피측정성분의 함량을 알 수 있다.