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.

社内基準

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1. 適切なサンプル処理: ソリューションを作る

きれいなビーカーとそれに大量サンプルの適切な量を取る。実際の使用量を記録します。この例では、アデニンのソリューションは、内部標準として次の解析用メスフラスコで行われます。アデニンの質量は 100 mg です。しないでくださいそれは長い首とアデニンを簡単に追加または削除できませんので直接ではなく、メスフラスコに大量します。
溶媒を約 25 mL を追加 (この場合ジメチルスルホキシド (DMSO)) を溶解する攪拌それビーカーを。この例では、最終的な解決策は 50 mL のメスフラスコに、のみ約 25 mL ビーカーを洗うことができるので、最後のボリュームに成っている解決を追加します。
固体が溶解している、一度容積測定フラスコの溶液を注ぐ。
ビーカーと溶媒 10 mL 程度の少量の攪拌棒をすすいで、メスフラスコにリンスを注ぐ。2 回以上を繰り返し。これにより、適切な解決策の転送。

2. 内部標準校正曲線の準備

ガスクロマトグラフ分析に必要な標準試料を準備します。この例では、アセトニトリルを使ってコーヒーからカフェインを抽出し、アデニンは測定用内標準として使用されます。
カフェインのサンプル、1 mg/mL のサンプルを作るために必要なサンプル量を重量を量る。10 mL のメスフラスコを使用している場合、それは 10 mg です。
ビーカーに試料の重量を量る、数 mL の溶媒に溶解し、メスフラスコ 3 リンスを使用して定量的に転送 (ここでメタノール) を追加します。
カフェイン 0.2、0.5、2 mg/mL と同様の方法で 3 以上の基準を作る。
サンプル瓶に各カフェインの 1 mL の標準を置きます。
各サンプルのバイアルに 2 mg/mL アデニン内部標準の 0.2 mL を追加します。
各カフェイン標準ガス・クロマトグラフィーの実験を実行します。各クロマトグラムの標準カフェイン対のピーク面積の比を計算します。
濃度比面積比対のプロットを作る。そのプロットの傾きは、応答の要因です。

3. ガスクロマトグラフィー用内部標準と実試料の準備

目的のサンプルをガスクロマトグラフ分析に備えます。この例で acetrontrile を使ってコーヒーからカフェインが抽出します。
コーヒーサンプル、100 mL ビーカーにコーヒーの 2 g を大量。コーヒーの正確な重量を記録します。
アセトニトリル 20 mL をビーカーに加えます。
よくかき混ぜながら 20 分間座っていることができます。
漏斗にろ紙を使用してコーヒーかすをフィルター処理します。
リンスフィルター紙のアセトニトリル (5 mL) の少量の 3 倍。
最終的な濾液量を測定します。それは約 35 mL をする必要があります。

4. サンプルを実行し、濃度の計算

コーヒー抽出試料 1 mL をとり、バイアル内の標準の 0.2 mL を追加します。オ-トサンプララックにバイアルを配置します。
サンプルの GC 分析を実行します。GC 条件がカフェインとアデニン別のものであることを確認します。この例では、等温版は 200 ° C で実行されます。
分析した後、内部標準的なピークと試料ピークのピーク面積を計算します。その比を使用すると、サンプルに含まれるカフェインの量を計算します。

5. 結果: GC 分析の内部標準とカフェイン

カフェインの GC 分析を図 1に示します。アデニンは内部標準として使用されます。ピーク面積の比を計測し、対の濃度の比をプロットします。プロットの傾きは、(この場合は 1.8) で応答の要因です。
コーヒーサンプルアデニン内部標準物質とのクロマトグラムを図 2に示します。ピーク面積の比は 1.78 です。応答率とアデニン (0.33 mg/mL) の既知の濃度を使用して、未知の試料中のカフェインの濃度は 0.33 mg/ml に計算されます。

図 1。内部標準物質を用いる校正プロット。カフェインの 3 標準試料の面積比対濃度比のプロット (1、0.5、および 0.2 mg/mL) 0.33 mg/mL アデニン内部規格それぞれに追加します。直線の傾きは 1.8、応答の要因となっています。