What is an internal standard and why is it used in analytical chemistry?

An internal standard is a substance added in a known amount to standards, samples, and blanks during analysis. It compensates for both systematic and random errors that occur during sample handling and measurement. By calculating the ratio of signals between the internal standard and analyte, called the response factor, accurate concentration calculations are possible even when sample loss occurs.

How does an internal standard help account for sample loss?

Any sample losses occurring after the internal standard is added should be similar for both the internal standard and the analyte. Since both substances experience proportional losses, their signal ratio remains constant. This allows the response factor to accurately reflect concentration ratios, making it possible to calculate analyte concentration despite sample loss during preparation and transfer steps.

What are the key requirements for choosing a suitable internal standard?

An internal standard must have a signal similar but not identical to the analyte, allowing the measurement method to distinguish between them. It cannot affect the analyte measurement and must not be natively present in the sample. The concentration must be well known, ensuring the only source in solution is the known amount deliberately added during analysis.

What is a response factor and how is it calculated?

The response factor is the ratio of analytical signals for the internal standard and analyte, which is proportional to their concentration ratio. It is calculated by plotting the ratios of peak areas versus concentration ratios from known standards. The slope of the resulting calibration curve equals the response factor, which can then be used to determine unknown analyte concentrations.

How do internal standards correct for systematic errors like matrix effects?

Matrix effects interfere with analyte measurement by affecting the signal in solution. When an internal standard experiences the same matrix effect as the analyte, the ratio of their signals remains unaffected. Performing calibrations in the same matrix as the sample ensures both substances are equally influenced, allowing the response factor ratio to accurately reflect true concentration differences.

What analytical techniques commonly use internal standards?

Internal standards are widely used in chromatography, spectroscopy, and electrochemistry. In gas chromatography, the ratio of peak areas for the internal standard and analyte is calculated. In spectroscopy, internal standards correct for random errors from variable light source intensity. These techniques rely on internal standards to minimize errors and ensure accurate quantitative analysis across diverse scientific disciplines.

How is sample preparation optimized to minimize sample loss before using an internal standard?

Sample loss is minimized by reducing the number of handling and transfer steps. Massing solids directly into the final flask eliminates unnecessary transfers. When transfers are necessary, triple rinsing glassware ensures complete sample transfer. For samples that adsorb to glass, using polypropylene tubes prevents losses. These preparation strategies work alongside internal standards to ensure accurate concentration determination.

Interne Standards

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1. richtige Probenbehandlung: Bildet eine Lösung

Nehmen Sie ein sauberes Becherglas und Masse die richtige Menge der Probe hinein. Notieren Sie die tatsächliche Masse verwendet. In diesem Beispiel wird eine Lösung von Adenin in einem volumetrischen Kolben für den Einsatz als interner Standard für die nächste Analyse gemacht. Die Masse von Adenin ist 100 mg. Tun nicht direkt in einem volumetrischen Kolben Masse, denn es einen langen Hals hat und die Adenin kann nicht leicht hinzugefügt oder entfernt.
Fügen Sie etwa 25 mL des Lösungsmittels (in diesem Fall Dimethyl Sulfoxid (DMSO)) in die Becher und lassen es rühren, sich aufzulösen. In diesem Beispiel die endgültige Lösung erfolgt in einem 50 mL volumetrischen Kolben, also nur ca. 25 mL, so dass der Becher gespült werden kann und die Lösung auf das Endvolumen hinzufügen.
Sobald die Solid aufgelöst hat, füllen Sie die Lösung in den volumetrischen Kolben.
Spülen Sie den Becher und die Stir Bar mit geringen Mengen an Lösungsmittel, ca. 10 mL und gießen Sie die Spülung in die volumetrische Flasche. Zweimal wiederholen Sie mehr. Dadurch werden korrekte Lösung zu gewährleisten.

2. Vorbereitung des einen internen Standard Kalibrierkurve

Bereiten Sie die gewünschten standard Proben für die Gaschromatographie Analyse. In diesem Beispiel Koffein aus Kaffee mit Acetonitril extrahiert und dann Adenin dient als interner Standard für die Messung.
Für die Koffein-Proben die Menge der Probe benötigt, um 1 mg/mL Probe machen abwiegen. Wenn ein volumetrische 10-mL-Fläschchen, das heißt 10 mg.
Wiegen Sie der Analyt in ein Becherglas, fügen Sie ein paar mL des Lösungsmittels (hier Methanol) auflösen, dann quantitativ in den volumetrischen Kolben mit 3 Spülungen übertragen.
Machen Sie 3 weitere Standards in ähnlicher Weise mit 0,2, 0,5 bis 2 mg/mL Koffein.
Genommen Sie 1 mL pro Koffein in ein Probengefäß standard.
Jedes Probengefäß 0,2 mL 2 mg/mL Adenin interner Standard hinzufügen.
Führen Sie das Gas-Chromatographie-Experiment mit jeder Koffein-Standard. Berechnen Sie dem Verhältnis der Peakflächen für Koffein Vs für jedes Chromatogramm des Standards.
Machen Sie ein Grundstück von der Gegend Verhältnis Vs das Konzentration-Verhältnis. Die Neigung dieser Fläche ist der Responsefaktor.

3. Vorbereitung einer echten Probe mit internem Standard für die Gaschromatographie

Bereiten Sie die gewünschte Probe für die Gaschromatographie-Analyse. In diesem Beispiel wird Koffein aus Kaffee mit Acetrontrile gewonnen.
Für die Kaffee-Probe, Masse, 2 g Kaffee in einen 100-mL-Becherglas. Notieren Sie das exakte Gewicht des Kaffees.
Den Becher 20 mL Acetonitril hinzufügen.
Lassen Sie es 20 Minuten, unter häufigem Rühren zu sitzen.
Filtern Sie den Kaffeesatz mit einem Filterpapier in einen Trichter.
Spülen Sie den Filter Papier 3 X mit kleinen Mengen von Acetonitril (5 mL).
Der letzte Band der das Filtrat zu messen. Es sollte etwa 35 mL.

4. führen Sie das Beispiel und berechnen die Konzentration zu

Nehmen Sie 1 mL der Probe Kaffee Extrakt ein und 0,2 mL des internen Standards in einer Durchstechflasche. Legen Sie das Fläschchen in Auto-Sampler-Rack.
Führen Sie eine GC-Analyse der Probe. Stellen Sie sicher, dass die GC-Bedingungen sind derart, dass das Koffein und Adenin zu trennen. In diesem Beispiel werden Isotherme Trennungen bei 200 ° c durchgeführt.
Berechnen Sie nach der Analyse die Peakfläche für den internen standard Gipfel und den Analyten-Peak. Über ihre Verhältnisse, berechnen Sie die Menge des Koffeins in der Probe.

5. Ergebnisse: GC-Analyse von Koffein mit internem Standard

GC-Analyse von Koffein ist in Abbildung 1dargestellt. Adenin ist als interner Standard verwendet. Das Verhältnis der Peakflächen gemessen werden und gegen das Verhältnis der Konzentrationen aufgetragen. Die Neigung des Grundstücks ist der Responsefaktor (in diesem Fall 1,8).
Abbildung 2 zeigt ein Chromatogramm einer Kaffee-Probe mit internem Standard Adenin. Das Verhältnis von Peak ist 1,78. Mit der Responsefaktor und bekannter Konzentration von Adenin (0,33 mg/mL), ist die Konzentration von Koffein in der unbekannten Probe berechnet 0,33 mg/mL.

Abbildung 1: Kalibrierung-Grundstück mit einem internen Standard. Eines Grundstücks die Verhältnisse Vs Konzentration Flächenverhältnisse für 3 Standardmuster von Koffein (1, 0,5 und 0,2 mg/mL) mit 0,33 mg/mL Adenin internem Standard der einzelnen hinzugefügt. Die Steigung der geraden ist 1.8, der Responsefaktor.

Abbildung 2: Chromatogramm des Kaffees mit internem Standard Adenin. Ein Grundstück von der Reaktion der FID-Detektor auf Proben. Die drei wichtigsten Gipfel sind Adenin (IS), Koffein und Palmitinsäure.