Detektion

Bei den Detektionsmethoden in der CE unterscheidet man zwischen on-column und off-column Verfahren. Bei den on-column Verfahren wird ein Teil der Kapillare selbst als Messzelle verwendet, während für die off-column Verfahren ein externer Detektor an den Kapillarausgang angeschlossen wird. Diese Ankopplung ist jedoch mit Totvolumina und Verdünnung der Probe und dadurch meist mit einer entspechenden Peakverbreiterung verbunden.

Prinzipiell können unterschiedlichste Detektionsmethoden eingesetzt werden, wie z.B. die optischen Verfahren UV/VIS- und Fluoreszenzdetektion und die elektrochemischen Verfahren amperometrische-, potentiometrische- und Leitfähigkeitsdetektion. Auch die Kopplung der CE mit Massenspektrometern ist möglich.

UV-Detektion

Die mit Abstand am weitesten verbreitete Detektionsmethode ist die UV-Detektion. Alle kommerziell erhältlichen CE-Geräte sind standardmäßig mit einem UV-Detektor bzw. einem Photodiodenarraydetektor ausgestattet.
Die UV-Detektion wird “on-column”, also direkt in der Trennkapillare durchgeführt, wobei für die Lichtabsorption das Lambert Beersche Gesetz gilt:

Lambert Beersches Gesetz

Lambert Beersches Gesetz

Die für die Nachweisstärke der Detektion entscheidende Größe ist nach dem Lambert Beerschen Gesetz der geringe Innendurchmesser der CE-Kapillare. Die üblichen Bestimmungsgrenzen in der CE mit UV-Detektion liegen im unteren ppm-Bereich (mg/l). Eine Verbesserung der Nachweisstärke kann mit speziellen Kapillaren erreicht werden, bei denen der Innendurchmesser der Kapillare an der Stelle des Detektionsfensters erweitert ist.

Indirekte Detektion

Durch den Einsatz der indirekten UV-Detektionstechnik wird das Anwendungsspektrum der CE erheblich erweitert, denn so können auch UV-inaktive Analyten bestimmt werden.
Bei der indirekten UV-Detektion werden Elektrolytsysteme verwendet, die bei der gewählten Detektionswellenlänge selbst UV-Strahlung absorbieren und damit ein konstantes Hintergrundsignal erzeugen. Die Analytionen verdrängen Elektrolytionen mit gleichem Ladungsvorzeichen (Ladungsverdrängung) und bewirken so eine Verminderung der Intensität des Hintergrundsignals.

Die theoretische Beschreibung der Änderung der Elektrolytkonzentration durch die Analytionen ergibt sich aus dem Elektroneutralitätsprinzip und der Kohlrausch-Theorie.

Änderung der Elektrolytkonzentration bei der indirekten Detektion

Verdrängungsprinzip bei der indirekten Detektion

Die Konzentration der verdrängten Elektrolytionen ist direkt proportional zur Analytkonzentration, wodurch die indirekte Detektionstechnik für quantitative analytische Bestimmungen geeignet ist.
Allerdings ist man bei der Wahl der Elektrolytkonzentration durch die starke UV-Absorption der Elektrolytionen nach oben hin eingeschränkt. Während für die direkte UV-Detektion Elektrolytkonzentrationen bis 100 mmol/l und mehr eingesetzt werden können, ist bei der indirekten UV-Detektion die Elektrolykonzentration auf ca. 10 mmol/l limitiert. Dadurch treten verstärkt die Effekte der Elektrodispersion auf, was oft zu einer dreieckigen Peakform führt, wenn unterschiedliche Mobilitäten von Elektrolyt-co-ionen und Analytionen vorliegen. Dies ist in dem folgenden Elektropherogramm der Trennung von UV-inaktiven Kationen mit einem Imidazol-Elektrolysystem zu sehen. Imidazol hat unter den hier gewählten Bedingungen eine elektrophoretische Mobilität, die etwa der Mobilität von Natrium entspricht. Die Peakfläche ist auch bei der dreieckigen Peakform weiterhin proportional zur Analytkonzentration und kann zur Quantifizierung herangezogen werden.

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Indirekte Detektion von Kationen

Dr. Ingo Haumann, ICA, 2012