A FehlersucheJahrestippspH-Wert der Probe (bzw. des Probenlösungsmittels)pH-Wert des Eluenten

Gründe für eine Verschiebung des pH-Wertes

Von 9. September 2022 September 30th, 2022 No Comments

Der Fall

Eine unbeabsichtigte Verschiebung des pH-Wertes kann bei polaren Komponenten viel bewirken. Und das Risiko einer Verschiebung besteht dann, wenn der Mess-pH-Wert nahe dem pKS– bzw. pKB-Wert der betreffenden sauren bzw. basischen Komponente befindet. Es gibt kaum eine chromatographisch relevante Größe, die sich dabei nicht ändern kann: Retentionszeit, Peakform, Peakfläche, Nachweisgrenze, usw. Wir haben uns an dieser Stelle oft über die ein oder andere mögliche Ursache für eine Verschiebung des pH-Wertes unterhalten. Welche sind nun die wichtigsten?

Die Lösung

Nachfolgend stichwortartig die häufigsten Ursachen nach abnehmender Häufigkeit bzw. Relevanz

  • Nach der Zugabe des organischen Lösungsmittels ändert sich der pH-Wert des Eluenten, er driftet ins Alkalische, z. B: pH-Wert eines wässrigen Phosphatpuffers, 2,2, nach der Zugabe von 70 % Methanol ergibt sich ein „pH-Wert“ von ca. 4,0, nach der Zugabe von 70 % Acetonitril von ca. 3,0
  • Es wird der falsche Puffer verwendet, also ein Puffer, der im betreffenden pH-Wert-Bereich keine Pufferwirkung aufweist, z. B. Acetatpuffer bei einem eingestellten pH-Wert von 3,0
  • Es wird lediglich ein Salz und kein Puffer verwendet; oder aber man/frau spricht von „Puffer“, aber es wird lediglich angesäuert (z. B. 0,1 % TFA, Trifluoressigsäure)
  • Der verwendete Puffer ist recht schwach; so hat man/frau nicht die Gewähr, dass ein 5 oder 10 mM-Puffer einen bestimmten pH-Wert konstant halten kann, wenn die Probe selbst und/oder ein Modifier im Eluenten stark basisch/sauer ist (z. B. Triethylamin)
  • Die Matrix kann den pH-Wert der Probelösung beeinflussen; man/frau denke nur an Magnesiumcarbonat in einer Tablette oder an eine Kaffeeextrakt-Lösung
  • Die Glasoberfläche eines vials (dort befinden sich ja auch Silanolgruppen) kann den pH-Wert einer wässrigen Probelösung verändern; je nach Fabrikat kann es mehr als eine pH-Einheit ausmachen
  • Es herrscht eine pH-Wert-Differenz zwischen stationärer und mobiler Phase; eigene Messungen haben ergeben, dass je nach verwendetem Basiskieselgel der pH-Wert einer 5 %igen Kieselgel-Suspension zwischen ca. 2,0 und 8,5 betragen kann
  • Variabilität beim Ansetzen der mobilen Phase bzw. bei der Probenvorbereitung, hier einige Beispiele:
  • Bei einem schnellen Einfüllen und somit hohen Lufteintrag (CO2!) kann der pH-Wert von HPLC-Wasser auf ca. 5,5 – 5,7 sinken
  • Saure Dämpfe aus dem Abzug oder über die Klimaanlage in einem Industriegebiet
  • Ungenaue Angaben in der Prüfvorschrift bzw. kein exakt gleiches Handling in zwei Labors, die mit einer Methode arbeiten, z. B: „… mit Phosphorsäure pH-Wert X einstellen …“: 85 % H3PO4 1 Mol/L, einmal 13 ml und einmal 11,3 ml zum Einstellen, oder: Wird der pH-Wert mit KH2PO4, mit K2HPO4 oder mit K2HPO4.2 H2O eingestellt?
  • Unterschiedliche Extraktionszeit kann den pH-Wert beeinflussen
  • Eine gut gemeinte Aktion birgt „Gefahren“ … So kann eine „kleine“ Änderung evtl. eine pH-Wert-Verschiebung bewirken, z. B: Eine LC-MS-Methode liefert nicht die gewünschte Selektivität; daraufhin wird die 0,1 %ige Essigsäure gegen eine 0,1 %ige Ameisensäure ersetzt. Nur im ersten Fall haben wir einen pH-Wert von ca. 3,3, im zweiten von ca. 2,7. Oder, man/frau möchte mit dem Ziel einer pH-Wert-Stabilität statt der 0,1 %igen Ameisensäure einen 10 mM Ammonium-Formiatpuffer verwenden, jene wässrige Phase wird auch als Diluent verwendet. Das Ammoniumsalz kann jedoch mit der SiO2-Oberfläche des vials reagieren …
  • Folgende Ursachen dürften von geringer Relevanz sein, dennoch seien sie hier kurz erwähnt:
    – Verschiebung der Temperatur
    – Bakterien und weitere Mikroorganismen können kleine organische Säuren
    freisetzen

Das Fazit

Es gibt mehrere mögliche Ursachen für eine Verschiebung des pH-Wertes. Falls ein Verdacht für eine solche besteht, gäbe es folgende einfache Tests, um wenigstens das Problem zu lokalisieren: Messen Sie einfach den pH-Wert nach unterschiedlichen Zeiten und vergleichen Sie die Werte miteinander:

  • pH-Wert des frisch angesetzten Eluenten, dann nach 2-3 Stunden sowie den pH-Wert des Eluats (also das, was nach der Säule eluiert)
  • pH-Wert der Probelösung im vial zu Beginn und am Ende der Sequenz

Diese Vergleichsmessungen eignen sich demnach auch in folgenden Fällen:

Neue Charge von vials, neue Ionenaustauscher-Kartusche in der Wasseraufbereitungsanlage, neue Mitarbeiter:in/anderes Handling, neues Kontrakt-Labor, variierende Matrix usw.