TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ

PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ
Tiểu luận nhóm 3:
BỐ CỤC THUYẾT TRÌNH
Lược sử phương pháp sắc kí
1
Phân loại
2
Các đại lượng ảnh hưởng
3
Những kĩ thuật sắc kí phổ biến 4
Lược sử phương pháp sắc kí
•
Nhà thực vật học người Nga
Mikhai Tswett (1872-
1919)
•
Phát minh ra kĩ thuật sắc kí
vào năm 1903 khi ông đang
nghiên cứu về chlorophyll
Định nghĩa Sắc ký:
Sắc ký là một phương pháp tách hỗn hợp dựa
vào sự phân bố khác nhau của chúng giữa hai pha
động và tĩnh thành các thành phần để phân tích,
nhận biết, tinh chế hoặc định lượng hỗn hợp hay
các thành phần.
tách
•
phân tích
•
nhận biết
•

tinh chế
•
định lượng
Các thành
phân cấu
thành
Hỗn hợp
Phương pháp sắc ký dựa vào:
-Sự phân bố khác nhau của các chất giữa hai pha động và
tĩnh.
-Có nhiều nguyên nhân đưa đến sự phân bố khác nhau của
các chất, chính sự lặp đi lặp lại hiện tượng hấp phụ - phản
hấp phụ của các chất khi dòng pha động chuyển động qua
pha tĩnh là nguyên nhân chủ yếu của việc tách sắc ký.
Hệ quả là các chất có ái lực lớn với pha tĩnh sẽ chuyển
động chậm hơn qua hệ thống sắc ký so với các chất tương
tác yếu hơn pha này. Nhờ đặc điểm này mà người ta
có thể tách các chất qua quá trình sắc ký.
Nguyên tắc hoạt động chung
Ví dụ:
Sắc
Ký
Giấy
Trạng thái của
pha động
Cơ chế trao đổi
của pha tĩnh &
động
Sắc

ký
lỏng
Sắc ký khí
Phân
Phân
loại sắc
loại sắc
ký
ký
DỄ BAY HƠI
KHÓ BAY HƠI
Khí - hấp
phụ
Khí – lỏng
Sắc kí
lỏng
Gia nhiệt
mạnh
Ko phân
cực
Phân
cực
Sắc kí khí
Thuận pha
Ngược
pha
Yếu
Mạnh
Thuận
pha

Ngược
pha
Bị ion
hóa
Ko bị ion
hóa
Sắc kí trao đổi
ion
Sắc kí ngược
pha
CHẤT NGHIÊN CỨU
Dạng sắc ký
Pha
động
Pha
tĩnh
Cách bố trí
pha động
Cơ chế trao đổi
Khí
Khí – hấp thụ
Khí - lỏng
Khí
Khí
Rắn
Lỏng
Cột
Cột
Hấp phụ
Phân bố

Lỏng
Lỏng – rắn
Lỏng – lỏng
Lỏng – nhựa
trao đổi
Lớp mỏng
Giấy
Rây phân tử
Lỏng
Lỏng
Lỏng
Lỏng
Lỏng
Lỏng
Rắn
Lỏng
Rắn
Rắn
Lỏng
Lỏng
Cột
Cột
Cột
Lớp mỏng
Lớp mỏng
Cột
Hấp phụ
Phân bố
Trao đổi ion
Hấp phụ

Phân bố
Theo kích thước
phân tử
Các đại lượng ảnh hưởng
HỆ SỐ PHÂN BỐ
•
Trong phương pháp sắc kí,sự chuyển nồng độ chất phân tích X
giữa pha động và pha tĩnh .Cân bằng của một cấu tử trong hệ
sắc kí có thể mô tả bằng phương trình đơn giản sau đây:
A
pha động
A
pha tĩnh
•
Hằng số cân bằng (1) còn được gọi là hằng số phân bố được tính
như sau:
•
C
S
:nồng độ cấu tử trong pha tĩnh ( chữ S viết tắt của từ tiếng
anh Stationary phase có nghĩa là pha tĩnh )
•
C
M
:nồng độ cấu tử trong pha động ( chữ M viết tắt của từ tiếng
anh Mobile phase có nghĩa là pha động)
•
Hệ số K tùy thuộc vào bản chất của pha động và pha tĩnh và chất
hòa tan.
M

S
C
C
K =
THỜI GIAN LƯU
•
Thời gian lưu được định nghĩa là thời gian cần thiết để cấc tử đi
từ đầu cột đến cuối cột hay chính là thời gian cấu tử bị lưu giữ
trong cột .
•
Hiệu số giữa thời gian lưu và thời gian lưu chết được gọi là thời
gian lưu đã được hiệu chỉnh (t
R
’).
(Hệ số chứa hệ số dung lượng )
•
Hệ số chứa này hay còn gọi là dung lượng là một thông số quan
trọng được sử dụng trong sắc ký , được ký hiệu là K’
•
K tùy thuộc vào bản chất chất tan , pha tĩnh và pha động.K’ còn
tùy thuộc vào các đặc tính của cột.
•
t
R
và t
M
là các giá trị nhận được từ sắc ký đồ.
MRR
ttt −='
M

MR
M
S
MM
SS
t
tt
V
V
K
VC
VC
K
−
===
.
.
'
HỆ SỐ LỌC
•
Hệ số chọn lọc là một đại lượng đặc trưng cho khả năng
tách của các cấu khác nhau trong hỗn hợp chất khảo sát
.hệ số chọn lọc của cột đối với cấu tử A và B được định
nghĩa như sau:
•
Trong đó ;
•
K
A
,K

B
:Là hệ số phân bố lần lượt của cấu tử A và B (cấu tử
B bị lưu giũa mạnh hơn cấu tử A.Từ vấn đề này chúng ta
suy ra rằng luôn lớn hơn 1.
•
Hệ số chọn lọc phụ thuộc vào bản chất của A,B,pha động
và pha tĩnh.
α
A
B
A
B
K
K
K
K
'
'
==
α
α
LÝ THUYẾT ĐĨA MARTIN VÀ SYNGE
•
Được áp dụng cho quá trình sắc ký vào năm 1942.theo lý
thuyết này ,cột sắc ký được xem như gồm nhiều phần nhỏ
gọi là đĩa.trong mỗi đĩa ,cân bằng vật chất được thiết lập
nhanh giữa pha động và pha tĩnh.
•
Số đĩa được biểu diễn bởi hệ thức sau:
•

Trong đó:
•
N :Số đĩa lý thuyết của cột .
•
L:chiều dài của lớp chất nhồi trong cột
•
H:chiều cao của đĩa lý thuyết
•
W:bề rộng đáy mũi sắc ký
•
W
1/2
:bề rộng đáy mũi sắc ký 1/2
2
2/1
2
55,516








=







==
w
t
w
t
H
L
N
RR
ĐỘ PHÂN GIẢI
•
Độ phân giải là đại lượng đặc trưng cho quá trình tách của các
•
chất ra khỏi nhau , ký hiệu là R
S
.
•
Mối liên hệ giữa R
S
, K’,N và qua công thức như sau :
•
Để tăng R
S
để tách hai mũi ra khỏi nhau , ta có thể thay đổi :
•
Tăng khi đó 2 mũi tách ra xa nhau hơn .
•
Giảm w

1
, w
2
khi đó hai mũi sẽ nhọn hơn , cách này tiết kiệm
•
được thời gian phân tích và cho kết quả tốt hơn.
α
2
21
12
WW
tt
R
RR
S
+
−
=
N
K
K
R
S









+






−
=
2
2
1
1
4
1
α
α
PHƯƠNG TRÌNH VAN DEEMTER
•
Phương trình Van Deemter ra đời bổ sung cho ,một số
điểm của quá trình sắc ký theo lý thuyết đĩa chưa lột tả
được các vấn đề ảnh hưởng bên trong cũng như bên ngoài
của quá trình sắc ký.
•
Phương trình Van Deemter sẽ mô tả ảnh hưởng của các
quá trình này như sau:
•
Trong đó :
uCBA

C
u
B
AHHHH ++=++=
•
H
A
:Chiều cao riêng phần thể hiện chất lượng của cột nhồi gây
ảnh hưởng đến tốc độ chuyển dịch khác nhau của các phần tử
trong cột nhồi .
•
:Thông số phụ thuộc vào kích thước hạt và mức độ đồng nhất
khi nạp cột, d
p
là đường kính của hạt chất hấp thụ.
•
H
B
:chiều cao riêng phần biểu diễn sự phân tán của cấu tử khảo
sát trong pha động.
•
:hệ số phụ thuộc vào khoảng cách giữa các hạt , D
M
là hệ số
khếch tán trong pha động sẽ nhỏ và tốc độ pha động sẽ lớn .
•
H
C
:chiều cao riêng phần biểu diễn sự hấp thụ và giải hấp thụ của
cấu tử trên pha tĩnh và sự phân tán của cấu tử trong hai pha.

P
dA
λ
2=
λ
γ
M
DB
γ
2=
Những kĩ thuật sắc ký phổ biến
A.Sắc lý lỏng
(Liquid Chromatography-LC)
B.Sắc ký khí
(Gas Chromatography- GC)
C.Sắc ký bản mỏng
(Thin Layer Chromatography-TLC)
D.Sắc ký giấy
( Paper Chromatography)
E.Sắc ký trao đổi ion
(Ion exchange chromatography)
A.Sắc lý lỏng
(Liquid Chromatography-LC)
Định nghĩa sơ lược
•
Sắc kí lỏng là quá trình tách do ái lực khác nhau của
các cấu tử lỏng đối với lưu chất hấp phụ rắn.
•
Lực hấp phụ bao gồm lực Van de Walls, lực cảm ứng,
lực liên kết hóa học và lực liên kết hydrogen.

•
Sắc ký lỏng xác định được rất nhiều loại cấu tử đặc
biệt là các chất có khối lượng phân tử lớn. Sắc kí lỏng
hấp phụ được trên lí thuyết hấp phụ từ dung
dịch.
Khái quát các yếu tố ảnh hưởng
•
Pha tĩnh :
Pha tĩnh trong sắc kí lỏng thường ở thể rắn, có
nhiều loại pha tĩnh khác nhau, tuỳ theo nhu cầu
mà người ta chọn lựa pha tĩnh phân cực hoặc
không phân cực .
Pha tĩnh không phân cực:
•
Thường sử dụng nền
silicagel có gắn thêm
mạch cacbon C18.
Ngoài ra người ta có
thể tăng độ phân cực
của pha tĩnh này
bằng cách giảm chiều
dài của mạch cacbon
này, thông thường
các mạch sẽ là C4 và
C8,…
Pha tĩnh phân cực
-Thường sử dụng sườn là
siloxane (SiO2) hay alumina
(Al2O3).
- Pha tĩnh này rất háo nước,

nước có thể là một chất độc
đối với các pha tĩnh loại này.
Khái quát các yếu tố ảnh hưởng
•
Pha động
Dung môi được chọn chạy sắc ký đạt các yêu cầu sau:
•
Có độ tinh khiết cao
•
Hoà tan tốt đối với cấu tử cần phân tích
•
Bị hấp phụ tối thiểu trên pha tĩnh
•
Không phản ứng với chất cần xác định và chất hấp phụ