Câu 1: LOD & LOQ? Ý nghĩa của các đại lượng trong HLHD. Hiệu suất thu
hổi?
- LOD (Limit of Detection): Giới hạn phát hiện: là hàm lượng thấp nhất của chất
cần phân tích mà thiết bị và phương pháp có thể phát hiện được. Ở mức hàm
lượng này thì kết quả định lượng không được chấp nhận mà chỉ có thể tuyên bố
là mẫu có chất X mà thôi.
!"#$%"&'('
)*!+,-*./
01$%23
45*6789!:;459<=7/
− LOQ (Limit of Quantitation): Giới hạn định lượng: là hàm lượng thấp nhất của
chất cần phân tích mà thiết bị và phương pháp có thể định lượng được. Ở mức
hàm lượng này kết quả định lượng được chấp nhận và ta có thể tuyên bố là mẫu
có chất X với hàm lượng đã xác định
- Hiệu suất thu hồi: là tỉ lệ % của một chất được tách ra so với chất đó có trong
mẫu ban đầu
Câu 2: Nguyên tắc lựa chọn phương pháp phân tích?
Dựa vào:
- Loại mẫu
- Số lượng và khối lượng mẫu cần lấy để phân tích
- Làm giàu (nếu hàm lượng chất phân tích quá nhỏ)
- Thõa mãn độ chọn lọc( loại đc chất gây cản trở)
- Đáp ứng đc độ đúng và độ chính xác
- Thiếpt bị và máy móc sãn có
- Đội ngũ kỹ thuật viên và kiểm nghiệm
- Giá cả
- Thời gian phân tích
- Quy trình phân tích tư động hay k?
- Pp phân tích tự động hay k?
- Pp phân tích có sẵn trong tài liệu tham khảo hay k?
- Các pp tiêu chuẩn có sẵn hay k?
- Hàm lượng chất phân tích trong mẫu: dựa vào hàm lượng chất phân tích
trong mẫu mà chọn phương pháp thích hợp ví dụ như hàm lượng bé: phân
tích hiện đại, hàm lượng lớn: phân tích cổ điển
- Bản chất của chất phân tích: tùy theo bản chất của chất phân tích mà việc lựa
chọn cũng khác nhau như là chuẩn độ, phân tích trọng lượng, uv vis, aas,
hplc, gc
- Phương pháp phù hợp với điều kiền thực tế (phù hớp trang thiết bị, máy, kỹ
thuật, hóa chất, thuốc thử, trình độ con người)
- Phải có tính kinh thế: tiết kiệm nhưng vẫn đáp ứng các yêu cầu
- Phải có tính an toàn cao
Câu 3: Cách xây dựng đường chuẩn, cách định danh, định lượng thông
thường và đặc biệt?
định lượng thông thường: định lượng theo phương pháp chuẩn độ thể tích, theo
phương pháp trọng lượng, theo phương pháp đường chuẩn
và đặc biệt?: phương pháp thêm chuẩn và phương pháp nội chuẩn
PP đường chuẩn (Cách xd đường chuẩn)
- Pha một dung dịch đường chuẩn có C
tc
tăng dần một cách đều đặn (thường
5-8 C
tc
). Các dung dịch chuẩn phải có cùng điều kiện như dung dịch xác
định.
- Tiến hành đo A hoặc T của dãy chuẩn ở đã chọn.
- Dựng đồ thị A(x) = f(C
x
). Viết pt hồi quy tuyến tính của đường chuẩn.
- Tiến hành pha chế dd xác định
- Đo A or T của mẫu.
- Căn cứ vào pt hqtt của dẫy chuần và A(x) mà xđ [] xủa chất x trong mẫu.
Phương pháp so sánh:
- Phương pháp ss 1 chuẩn:
+ Pha 1 dd chuẩn có C
tc
+Tiến hành đo A or T của dd chuẩn so vs dd so sánh A
tc
. Theo ĐL Lamber-
beer A
tc
= lC
tc
.
+ Pha dd mẩu vs [] cần xđ C
x
(chưa bik)
+ Tiến hành đo A or T của dd mẫu so vs dd so sánh I
x
+
Khi dd xđ và dd chuẩn có cùng bản chất có thể xem như nhau, l=const
=> C
x
= * C
tc
- PP ss 2 chuẩn: thực hiện khá đơn giản, hàm lượng mẫu tuân theo ĐL Lamber
bia. Chọn các dd chuẩn sao cho C
1
<C
x
<C
2
, sau đó ss cường độ dd xđ vs cường độ
dd chuẩn.
- thêm chuẩn (GT-P.9)
Câu 4: Phân tích cổ điển và PTHLHĐ cái nào ưu thế hơn? Phân tích đặc
điểm của 2 pp này
- Phân tích cổ điển cho kết quả có độ đúng và độ chính xác cao hơn
PTHLHĐ, tuy nhiên phân tích cổ điển chỉ dùng để xác định chất phân tích
có hàm lượng lớn, còn đối với chất phân tích có hàm lượng bé thì dùng
PTHLHĐ.
- Phân tích cổ điển có 2 phương pháp: phân tích trọng lượng và chuẩn độ thể
tích
o Phân tích trọng lượng: dựa trên cơ sở xác định khối lượng của chất cần
phân tích đã được tách ra khỏi các chất khác có trong cùng một mẫu
thử dưới dạng tinh khiết. phương pháp phân tích trọng lượng có thể
chia thành 3 phương pháp: phương pháp tách ( tách cấu tử ra dưới
dạng tự do), phương pháp kết tủa( kết tủa cấu tử cần phân tích),
phương pháp bay hơi ( chưng cất cấu tử cần xác định dưới dạng hợp
chất bay hơi. Pp này có ưu điểm là độ chính xác cao, dụng cụ rẻ tiền.
tuy nhiên là có nhược điểm là đòi hỏi nhiều thời gian, thao tác fai hết
sức cẩn thận
o Chuẩn độ thể tích: Pp này có ưu điểm là sử dụng công cụ rẻ tiền tuy
nhiên có nhược điểm là dễ mắc fai sai số, phản ứng phải chọn lọc,
gồm có các phương pháp
Chuẩn độ acid – base: là pp định lượng dựa vào phản ứng trung
hòa giữa acid và base tạo ra muối và nước. điểm kết thúc thu
được khi có sự thay đổi màu của chỉ thị
Chuẩn độ oxy hóa –khử: dựa vào phản ứng oxy hóa – khử và sự
thay đổi màu của chỉ thị
Chuẩn độ phức chất: dựa vào khả năng tạo phức của chất cần
phân tích với thuốc thử và điểm kết thúc nhận biết được qua sự
thay đổi màu của chỉ thị
Chuẩn độ kết tủa: dựa trên việc dùng phản ứng kết tủa giữa
thuốc thử và chất cần định lượng
- PTHLHĐ: gòm có: phương pháp quang phổ hấp thu phân tử, quang phổ hấp
thu nguyên tử, phương pháp sắc kí
o quang phổ hấp thu phân tử: dựa trên ng.lý phân tử của một chất hấp thu
ánh sang đặc trưng cho cấu trúc phân tử của nó.
o quang phổ hấp thu nguyên tử: dựa trên sự hấp thu năng lượng của ngtu
dạng tự do ở trạng thái hơi (khí), khi chiếu chum tia bức xạ của
nguyên tố ấy trong môi trường hấp thu
o phương pháp sắc ký: sắc ký là một nhóm các pp hóa lý dùng để tách và
phân ly các thành phần cấu tử của một hỗn hợp dựa vào tính chất hóa
học, vật lý, hóa lý của chất cần phân tích với pha động và pha tĩnh.
Các tính chất đó là:
Tính chất hấp phụ của các chất
Tính chất trao đổi ion
Sự rây phân tử theo kích thước của chúng
Sự phân bố của các chất giữa hai pha ko tan vào nhau
Câu 5: Nêu phạm vi áp dụng của UV – Vis? Các bước tiến hành UV –
Vis? Điều kiện thu phổ? Nguyên nhân gây ra sai lệch định luật
Lambert-Beer?
Phạm vi áp dụng: được ứng dụng rộng rãi trong kiểm nghiệm thực phẩm,
kiểm nghiệm dược và phân tích môi trường… trong kiểm nghiệm tp, được
ứng dung phân tích methanol, fufurol, Fe trong sữa,….
• Định tính: Về nguyên tắc có thể dựa vào phổ chất cần nghiên cứu với
phổ chất chuẩn để định tính xem chất đó có đúng là chất đang được
dự kiến ko
• Định lượng: định lượng dựa vào định luật Lambert-Beer
Điều kiện thu phổ UV-Vis:
• Lựa chọn bước sóng đạt đô hấp thu cực đại
• Chất kiểm nghiệm phải tách ra khỏi hợp chất. Thực hiện phản ứng tạo
màu
• Chọn pH và dung môi thích hợp
Các bước tiến hành phân tích:
1. Tìm bước sóng: dùng chất chuẩn, chọn bước sóng có độ hấp thu cực đại
(scan bằng chương trình AURORA SCAN)
2. Sử dụng bức xạ đơn sắc (bước sóng xác định)
3. Chọn cuvet phù hợp (cuvet thạch anh, thuỷ tinh hoặc nhựa)
4. Loại ảnh hưởng của dung môi, thuốc thử bằng mẫu trắng ‘blank” (được xử
lý cùng chế độ với mẫu nhưng không chứa mẫu)
Câu 6.
− Các loại cuvet thường dùng trong UV-VIS (2.3.3,P.25)
− Các bộ phận của máy UV-VIS (P.24-26)
Câu 7: Phương pháp UV-VIS ít được sử dụng khi phân tích các chất bị cấm
vì:
• Có thể có một số chất khác với chất cần phân tích nhưng khi thực hiện phản ứng
lên màu thì lên màu giống hoặc gần giống với màu của chất cần phân tích. Điều
này dẫn đến sai số khi đo
• Đa số chất bị cấm có hàm lượng rất thấp trong mẫu, do đó khi tiến hành phân tích
bằng UV-Vis thì các chất đó bắt màu rất ít hoặc không bắt màu làm cho giá trị đo
không chính xác
Câu 8.
− Nguyên tắc của phương pháp AAS
Phương pháp phân tích dựa trên cơ sở đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên
tố được gọi là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (phép đo AAS). Cơ sở lí thuyết của
phép đo này là sự hấp thụ năng lượng (bức xạ đơn sắc) của nguyên tử tự do ở trong
trạng thái hơi (khí) khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi của nguyên tố ấy trong
môi trường hấp thụ. Vì thế muốn thực hiện được phép đo phổ hấp thụ nguyên tử
của một nguyên tố cần thực hiện các quá trình sau đây:
1. Chọn các điều kiện và một loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ
trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự
do. >")*!+":*&?"@*/
2. Chiếu chùm tia sáng bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám
hơi nguyên tử vừa điều chế được ở trên. Các nguyên tử của nguyên tố cần xác định
trong đám hơi đó sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của
nó.
Nguồn cung cấp chùm tia sáng phát xạ của nguyên tố cần nghiên cứu gọi là nguồn
phát bức xạ đơn sắc hay bức xạ cộng hưởng.
3. Tiếp đó, nhờ một hệ thống máy quang phổ người ta thu toàn bộ chùm sáng,
phân li và chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần nghiên cứu để đo cường
độ
của nó. Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử.
− Ý nghĩa của phương pháp AAS
Phương pháp phân tích theo phổ hấp thụ nguyên tử có thể phân tích lượng nhỏ
(lượng vết) các kim loại trong các loại mẫu khác nhau của các chất vô cơ và hữu
cơ. Với các trang bị và kĩ thuật hiện nay, bằng phương pháp phân tích này người ta
có thể định lượng được hầu hết các kim loại (khoảng 65 nguyên tố) và một số á
kim đến giới hạn nồng độ cỡ ppm (micrôgam) bằng kĩ thuật F-AAS, và đến nồng
độ ppb (nanogam) bằng kĩ thuật ETA-AAS với sai số không lớn hơn 15%.
Trong khoảng 10 năm trở lại đây, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử
đã được sử dụng để xác định các kim loại trong các mẫu quặng, đất, đá, nước
khoáng,
các mẫu của y học, sinh học, các sản phẩm nông nghiệp, rau quả, thực phẩm, nước
uống, các nguyên tố vi lượng trong phân bón, trong thức ăn gia súc, v.v Ở nhiều
nước trên thế giới, nhất là các nước phát triển, phương pháp phân tích phổ hấp thụ
nguyên tử đã trở thành một phương pháp tiêu chuẩn để định lượng nhiều kim loại.
Bên cạnh các kim loại, một vài á kim như Si, P, S, Se, Te cũng được xác định
bằng phương pháp phân tích này.
− Phạm vi áp dụng phương pháp AAS:
Phương pháp AAS có thể dùng để định lượng các nguyên tố kim loại và một số á
kim như As, Se với độ chính xác khá cao. Ngoài ra có thể dùng kỹ thuật AAS để
định lượng nhiều anion như phosphate, sulphat, clorid, nitrat và chất hữu cơ có thể
được định lượng bằng phương pháp gián tiếp.
Các phương pháp phổ nguyên tử được dùng khá rộng rãi:
+ Ứng dụng trong phân tích lương thực, thực phẩm, trong nông nghiệp
+ Ứng dụng trong sinh hóa, ngành dược và công nghiệp hóa dược.
Xác định các nguyên tố vi lượng trong các dịch sinh học: nước mắt, máu, dịch não
tủy, huyết tương, các kim loại năng và các nguyên tố độc như As, Bi, Hg, Pb,….
Trong nước, rau quả và thực phẩm khác, trong đồ bao gói….Định lượng các yếu tố
vi lượng trong thuốc: dịch truyền, Cu,Zn,Fe,Cr…
Các á kim khác như C, Cl, O, N, không xác định trực tiếp được bằng phương pháp
này, vì các vạch phân tích của các á kim này thường nằm ngoài vùng phổ của các
máy hấp thụ nguyên tử thông đụng (190 - 900nm).
Câu 9: So sánh PP AAS và UV-VIS
1. So sánh pp AAS và UV-Vis?
Giống nhau:
• đều dựa vào khả năng hấp thu năng lượng ánh sáng để chuyển sang
trạng thái kích thích, trạng thái này không bền mau chóng chuyển về
trạng thái cơ bản và phát ra năng lượng.
• đểu tuân theo định luật Lambert-Beer
• đểu phải chọn bước song thích hợp để phân tích
• người ta đều dựa vào λ
max
để định tính và dựa vào độ hấp thu A để
định lượng
Khác nhau:
AAS UV-Vis
• Là phương pháp hấp thu phổ
nguyên tử.
• Dựa vào khả năng hấp thu ánh
sáng cảu đám hơi của nguyên tố
cần phân tích
• Phải nguyên tử hóa mẫu phân
tích để chuyển sang trạng thái
hơi
• Không cần thực hiện phản ứng
lên màu với thuốc thử
• Cắt đứt liên kết
• Chỉ phân tích được inon kim
loại.
• Cấu tạo mày AAS phức tạp hơn.
• Đèn: Đèn cathode rỗng (HCL),
đèn nguồn ko điện cực (EDL),
đèn phổ liên tục (đèn D2,đèn
xenon áp suất cao, đèn halogen)
• Ưu điểm:
+ Độ nhạy và độ chọn lọc tương đối
cao=> sử dụng rộng rãi để xác định
lượng vết các kim loại
+ không phải làm giàu nguyên tố cần
xác định trước khi phân tích. Do đó tốn
ít nguyên liệu mẫu, tốn ít thời gian,
không cần phải dùng nhiều hóa chất
tinh khiết cao khi làm giàu mẫu. Mặt
khác cũng tránh được sự nhiễm bẩn
mẫu khi xử lí qua các giai đoạn phức
• Là phương pháp hấp thu phổ
phân tử.
• Dựa vào khả năng hấp thu ánh
sáng cảu đám hơi của phân tử
của chất cần phân tích
• Không cần nguyên tử hóa mẫu
phân tích để chuyển sang trạng
thái hơi
• Thực hiện phản ứng lên màu với
thuốc thử
• Không cắt đứt liên kết
• Phân tích ion kim loại, chất vô
cơ và chất hữu cơ.
• Cấu tạo maý UV-VIS đơn giản
hơn
• Đèn: Nguồn bức xạ khả kiến
(đèn halogen, đèn dây tóc),
Nguồn bức xạ tử ngoại
(D2,halogen)
tạp.
+ các động tác thực hiện nhẹ nhàng
• Nhược điểm
+ hệ thống máy AAS tương đối đắt
tiền.
+ phép đo có độ nhạy cao, cho nên sự
nhiễm bẩn rất có
ý nghĩa đối với kết quả phân tích hàm
lượng vết
+ chỉ cho ta biết thành phần
nguyên tố của chất ở trong mẫu phân
tích mà không chỉ ra trạng thái liên kết
của
nguyên tố ở trong mẫu
Câu 10: Các bộ phận cơ bản của máy AAS:
- Nguồn phát tia phát xạ: cung cấp một chùm tia đơn sắc có bước sóng phù hợp
có thể được đám hơi nguyên tử tự do của chất phân tích hấp thụ. Có các loại
nguồn:
+ Đèn catod rỗng (HCL):Cung cấp nguồn phát xạ đơn sắc.
+ Đèn nguồn không điện cực (EDL): phát ra bức xạ đặc trưng có cường độ lớn.
+ Đèn phổ liên tục ( đèn deuteri, xenon có áp suất cao, đèn halogen) : có thể dùng
cho nhiều nguyên tố nhưng độ đơn sắc và độ chọn lọc kém HCL.
- Hệ thống nguyên tử hóa: dùng để chuyển mẫu (thường là ion, thể lỏng) từ dạng
phân tích dạng lỏng sang thể hơi nguyên tử. Có 3 dạng:
+ Kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu trong ngọn lửa đèn khí (F-AAS)
Trong kỹ thuật này, dung dịch mẫu phun vào ngọn lửa tạo thành các hạt mịn (sol
khí – aerosol) để được nguyên tử hóa. Hệ thống gồm 2 bộ phận chính:
• Bộ phun sương là nơi để điều chế các hạt sol khí của mẫu với khí mang. Để
thực hiện công việc này người ta áp dụng hai kĩ thuật theo nguyên lí khác
nhau. Đó là kĩ thuật pneumatic-mao dẫn (phun khí) và kĩ thuật ultrasonic
(siêu âm)
Yêu cầu đối với bộ phận này:
Từ dung dịch thử phải tạo ra một đám sương mù có hạt mịn
Hoạt động phải ổn định
Có độ nhạy cao: tạo ra nhiều nguyên tử ( cho N lớn)
Đáp ứng nhanh
Nhiều đường nền nhỏ, dễ vệ sinh, dễ điều chỉnh
• Bộ phận đốt là đèn nguyên tử hóa.
Ngọn lửa dài hay thành một vòng tròn dài 5-10 cm.
Khí đốt: butan, propan, acetylene, hay hỗn hợp khí đốt.
Khí oxy hóa: không khí, oxy, N
2
O.
Cần trộn hai khí trên với tỉ lệ thích hợp.
Các đèn này thường có hai dạng khác nhau, hoặc hình tròn có nhiều lỗ hay
hình một khe hẹp có độ rộng từ 0,5 - 1,0 mm và chiều dài 5 cm hay 10 cm.
Loại khe dài 10 cm cho hỗn hợp khí đốt axetylen và không khí nén; loại khe
dài 5 cm là cho hỗn hợp khí đốt axetylen và khí N2O.
Nguyên tử hoá mẫu không ngọn lửa (ETA-AAS) còn gọi là kỹ thuật nguyên
tử hóa nhiệt điện (ETA) hay kỹ thuật AAS lò graphit (GF-AAS).
• Khi đưa mẫu vào lò chất thử được nguyên tử hóa bằng hiệu ứng nhiệt.
• Nguyên liệu làm lò là graphit (cuvet/ống/cốc) rẻ tiền, thông dụng, cũng có
thể làm bằng carbon thủy tinh (tốt nhưng đắt tiền) hay một kim loại chịu
nhiệt.
• Dùng Ar để sục, làm sạch lò, không dùng N
2
vì dễ tạo ra CN
-
(độc)
• Nguyên tắc: là quá trình nguyên tử hóa tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ
năng lượng của dòng điện công suất lớn và trong môi trường khí trơ. Quá
trình nguyên tử hóa xảy ra theo ba giai đoạn kế tiếp nhau: sấy khô, tro hóa
luyện mẫu, nguyên tử hóa để đo phổ hấp thụ và cuối cùng là làm sạch cuvet
• Hệ thống nguyên tử hóa mẫu theo kĩ thuật không ngọn lửa gồm có:
Buồng nguyên tử hóa và cuvet graphit chứa mẫu phân tích để thực hiện quá
trình nguyên tử hóa;
Ống graphite được làm đầy liên tục bằng dòng khí trơ để ngăn ngừa quá
trình oxi hóa lò từ các chất oxi hóa (O
2
trong không khí)
Khí trơ sẽ giảm thiểu quá trình tạo oxit kim loại và tăng hiệu suất nguyên tử
hóa
Nguồn năng lượng để nung nóng đỏ lò graphit đến nhiệt độ nguyên tử hóa
mẫu và bộ điều khiển hay bộ chương trình (programer) để đặt chương trình
và chỉ huy quá trình nguyên tử hóa mẫu theo các giai đoạn nhất định.
+ Hydride hóa (HG-AAS) gồm các bộ phận chính:
• 0<AB4<CDEB4!FGBC
Cathod sử dụng kim loại trơ, bền nhiệt và áp suất trong đèn là áp suất của khí
trơ. Đèn dùng phát ánh sáng có bước sóng thích hợp để các nguyên tố hấp
thụ.
• 4!4<<<!
Thiết bị chính là bơm nhu động (peristaltic pump), nó dùng bơm mẫu phân
tích và dung dịch NaBH
4
, dung dịch HCl để thực hiện phản ứng tạo hydrua.
Sau khi hydrua tạo thành sẽ được tách khỏi dung dịch và dẫn vào ống nhân
quang để thực hiện quá trình nguyên tử hóa mẫu.
• H,)*
Ống nhân quang là ống hình trụ, được phủ bằng một lớp silica trong suốt.
Ống được đốt nóng bởi ngọn lửa không khí/acetylen, nhiệt độ của ngọn lửa
cắt đứt liên kết hydrua tạo thành các nguyên tử tự do. Ống được đặt đồng tâm
với chùm tia sáng, do đó các nguyên tử tự do hấp thu ánh sáng và cho phổ
hấp thụ.
- Bộ đơn sắc: thu, phân ly, phát hiện vạch phổ hấp thụ cần phải đo, chọn tia
sáng (vạch phổ) cần đo nhằm loại bớt các tia gây nhiễu, đơn sắc trước khi
vào đầu dò. Cấu tạo gồm 3 phần chính:
+ Hệ chuẩn trực, để chuẩn trực chùm tia sáng vào;
+ Hệ thống tán sắc (phân li) để phân li chùm sáng đa sắc thành đơn sắc;
+ Hệ buồng tối (buồng ảnh) hội tụ, để hội tụ các tia cùng bước sóng lại.
- Detector: thu nhận và phát tín hiệu, chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu
điện hay phát hiện và xác định cường độ của vạch phổ.
- Bộ phận tiếp thu và xử lý số liệu.
Câu 11: Nêu nguyên lý phương pháp HPLC? Phạm vi áp dụng? Phân
loại?
- Nguyên lý: Pp HPLC là một phương pháp chia tách trong đó pha động là chất
lỏng và pha tĩnh chứa trong cột là chất rắn đã được phân chia dưới dạng một chất
lỏng phủ lên một chất mang rắn, hay một chất mang đã được biến bằng liên kết hóa
học với các nhóm chức hữu cơ.
- Phạm vi áp dụng: HPLC được sử dụng rất rộng rãi trong phân tích lương thực
thực phẩm như xác định các hóa chất bị cấm, các chất tồn dư và kiểm soát chất
lượng.
- Phân loại: Dựa vào sự khác nhau về cơ chế tách chiết sử dụng trong HPLC,
người ta chia HPLC thành các loại:
• Sắc ký hấp phụ.
• Sắc ký rây phân tử
• Sắc ký phân bố
• Sắc ký ái lực
• Sắc ký trao đổi ion
Câu 12. Nêu các bộ phận chính của HPLC? Nguyên tắc định danh và định
lượng?
- Cấu tạo: ICB 7J-=*,
- Bình chứa dung môi và hệ thống xử lý dung môi: cung cấp dung môi cho
hệ thống, thông thường có 4 kênh dung môi, có thêm bộ lọc các hạt bẩn và bộ đuổi
khí hòa tan trong dung môi.
- Hệ thống bơm cao áp: đẩy dung môi rửa giải thành dòng qua cột tách liên
tục, không có xung ở áp suất cao để thực hiện quá trình sắc ký. Có 2 chế độ bơm:
+ K=!: hình thành pha động không đổi trong suốt quá trình sắc kí
+ !4<: hình thành pha động thay đổi trong suốt quá trình sắc kí.
- Bộ tiêm mẫu: dung dịch mẫu được tiêm thẳng vào pha động bằng 1 xilanh
qua van tiêm có vòng chứa mẫu. Có 2 cách tiêm mẫu là tiêm mẫu bằng tay và tiêm
mẫu tự động.
Tiêm mẫu tự động – Autosampler: có thể chứa nhiều mẫu, tiêm lần lượt các
mẫu vào hệ thống.
- Cột sắc kí và pha tĩnh:
+ B7 được cấu tạo bằng thép không gỉ, trơ với hóa chất, chịu được áp suất cao.
Cột bảo vệ - guard column.
- Đặt trước cột sắc ký để lọc tạp chất có mặt trong pha động
- Ngắn hơn cột sắc ký, nhồi hạt cùng loại, kích thước lớn hơn.
+ L (pha rắn nhồi bên trong), có các loại sau:
• Pha tĩnh trên nền Al
2
O
3
• Pha tĩnh trên nền cao phân tử
• Pha tĩnh trên nền mạch Cacbon
• Pha tĩnh trên nền silicagel → thường sử dụng.
+ Chất nhồi cột thường là Silicagel hoặc có bọc 1 lớp mỏng chất hữu cơ.
- Detector: là bộ phận phát hiện các chất khi chúng ra khỏi cột và cho các tín
hiệu được ghi trên sắc đồ. Có các loại Detector:
• Detector tử ngoại (UV)
• Detector quang phổ tử ngoại- khả kiến
• Detector mảng diod
• Detector đo chỉ số khúc xạ
• Detector huỳnh quang
- Bộ phận ghi và xử lý tín hiệu: recorder, intergrator (máy tích phân),
computer (máy tính với phần mềm điều khiển)
- Nguyên tắc định danh và định lượng: một chất được định lượng dựa vào việc
đo chiều cao hay diện tích pic. Phương pháp đo chiều cao pic cho kết quả tốt hơn
pp đo diện tích nếu pic hẹp. Để tăng độ chính xác trong định lượng cần chú ý kỹ
thuật tiêm mẫu. Trong định lượng bằng sắc ký, người ta thường sử dụng các chất
chuẩn đối chiếu hoặc lập đường chuẩn.
+ Định danh: dựa vào time lưu
+ Định lượng: theo đường chuẩn, điểm chuẩn.
Câu 13. Nêu các bộ phận chính của GC? Nguyên tắc định danh và định
lượng?
- Cấu tạo: B7J-
- Khí mang : là 1 khí trơ như khí nito, heli, argon. Cần có độ tinh khiết cao.
Thường được cho qua chất hấp thụ thích hợp (than hoạt, rây phân tử) để loại hơi
nước và các tạp chất (không khí hoặc oxi, hidrocacbon, )
- Bộ phận tiêm mẫu: thường dùng bơm tiêm bơm thẳng mẫu qua 1 tấm đệm
cao su silicon và 1 ống dẫn thủy tinh đặt trong 1 khối kim loại đốt nóng.
- Lò cột ( column oven): điều khiển nhiệt độ cột tách
- Cột sắc kí: là bộ phận trung tâm của máy sắc kí, nơi xảy ra quá trình tách
chất gồm cột nhồi và cột mao quản. Chọn cột nhồi, cột mao quản tùy theo từng loại
máy, loại mẫu,…
+ Cột nhồi: là cột thủy tinh hay bằng kim loại (đồng, thép không rỉ)
+ Cột mao quản: thường bằng thủy tinh hay bằng silica nung chảy, bên ngoài bao
1 lớp polyimide bảo vệ nên bền và dễ uốn.
- Cột pha tĩnh lỏng: (sắc ký khí lỏng) pha tĩnh được giữ trên chất mang
- Cột pha tĩnh rắn: (sắc ký khí rắn) hay dùng
- Detector
+ Detector dẫn nhiệt (TCD): là đầu dò đa năng, không chọn lọc. Dùng xác định
chất khí, chất dễ bay hơi, khí trơ. Khí mang là He, H
2
, Khoảng xác định: ppm.
+ Detector ion hóa ngọn lửa (FID): được sử dụng trong phân tích thông thường,
đặc biệt là các hydrocacbon. Chất phân tích sẽ trộn lẫn với hydro và không khí, rồi
đốt cháy. Quá trình đốt cháy đc áp thế 1 chiều ( vài tram volt). FID không nhạy với
chất trơ (CO
2
, NO
x
, )
+ Detector bắt điện tử hay cộng kết điện tử (ECD): nguồn phát xạ Ni
6+
được dùng
làm nguồn phát xạ hạt nhân, dùng ion hóa nito ra Ni
A+
. Khi các chất có độ âm điện
cao đi qua, sẽ lấy mất electron của dòng khí mang. Cho tín hiệu tốt đối với hợp
chất có halogen, nito, Nhạy hơn FID từ 10
4
– 10
6
lần. Khoảng xác định: ppt
→ thích hợp phân tích môi trường, sinh học.
+ Detector quang hóa ngọn lửa FPD: Xác định hợp chất có S,P. Sử dụng kính lọc
giao thoa cho từng nguyên tố.
+ Detector ion hóa phát xạ ngọn lửa FTD: xác định hợp chất có N,P. Cấu tạo
tương tự FID, nhưng có thêm 1 hạt muối kl kiềm (thường là RbCl) đặt trên ngọn
lửa, và có tốc độ dòng không khí H
2
nhỏ.
- Hệ thống ghi nhận và xử lý tín hiệu -> Thu thập, tính toán kết quả
- Nguyên tắc định danh, định lượng:
1) định tính
- Sắc kí nhiều lần trong các điều kiện giống nhau nên luôn luôn chỉ có 1 pic
thì có khả năng mẫu thử là tinh khiết và không bị phân hủy nhiệt
- Có thể định tính bằng cách dùng chất đối chiếu dựa vào thời gian lưu như
trong HPLC. Khi định tính kết luận âm tính chắc chắn hơn là kết quả dương tính.
Nếu nghi ngờ, dùng máy sắc kí khí khối phổ (GC – MS)
2) định lượng
- Đo điện tích hay chuẩn cao của pic.
- Hiện nay các máy sắc kí khí đều có phần mềm máy tính cho phép thu nhập
và xử lý dữ liệu, có thể cung cấp cho ta chiều cao và điện tích pic cho từng pic trên
sắc đồ. Trước đây ngta thường tính thủ công diện tích pic như sau S = 0,627H W
(H= chiều cao pic và W = độ rộng pic ở đáy)
- Thông thường hàm lượng chất tỉ lệ thuận với chiều cao pic hoặc điện tích
pic (phải kiểm tra lại bằng thực nghiệm)
14. So sánh HPLC, GC?
Giong nhau: định tính use cách đối chíu, dựa vào time lưu. Định lượng dựa vào đo
chiều cao peak hay dtich peak.
Khác nhau:
Sắc ký lỏng (HPLC) Sắc ký khí (GC)
Độ bay hơi
Không yêu cầu bay hơi,
mẫu phải tan được trong
pha động
Mẫu phải bay hơi
được
Độ phân cực
Tách được cả hai loại hợp
chất phân cực và không
phân cực
Mẫu phân cực và
không phân cực
Độ bền nhiệt
Phép phân tích được thực
hiện tại nhiệt độ thấp
(nhiệt độ phòng hay thấp
hơn)
Mẫu buộc phải tồn tại
ở nhiệt độ cao (nhiệt
độ tách của cột và
buồng tiêm mẫu)
Khối lượng phân tử
Không có giới hạn trên về
mặt lý thuyết, trên thực tế
độ hòa tan là giới hạn.
Đặc trưng < 500 amu
Chuẩn bị mẫu
Mẫu buộc phải lọc, mẫu
nên có nội dung như pha
động
Dung môi phải bay
hơi và có nhiệt độ sôi
thấp hơn các chất
phân tích
Lượng mẫu
Lượng mẫu phụ thuộc
vào đường kính trong của
cột
Thường từ 1-5 l
Cơ chế tách
Thực hiện ở cả hai pha
động và tĩnh
Chỉ có pha động là
mang mẫu
Detecter (đầu dò) Thông dụng nhất là UV- Thông dụng là FID,
VIS dùng cho phân tích
các chất hữu cơ
Dùng dung môi tốn kém Không phải use dung
môi tốn kém.
Time ptik thường nhanh,
độ phân giải cao, có thể
tách ra được ít hỗn hợp
hơn
Time ptik thường
nhanh, độ phân giải
cao, có thể tách ra
được nhìu hỗn hợp
hơn.
15. Nêu nguyên tắc và ứng dụng của phương pháp vô cơ hóa ướt, vô cơ hóa
khô, khô-ướt kết hợp?
Vô cơ hóa ướt:
• Nguyên tắc: Dùng acid mạnh HCl, H
2
SO
4
hay các acid mạnh, đặc có $nh oxy
hóa mạnh (HNO
3
, HClO
4
) hay hỗn hợp 2 acid (HNO
3
-H
2
SO
4
) hay 3 acid
(HNO
3
-H
2
SO
4
-HClO
4
) để phân hủy mẫu trong điều kiện đun nóng trong bình
Kendan hay trong ống nghiệm. Lượng acid thường gấp 20-15 lần lượng
mẫu, tùy loại mẫu. Thời gian hòa tan mẫu (xử lý) trong các hệ hở, bình
Kendan thường từ vài giờ tới vài chục giờ, cũng tùy loại mẫu, bản chất của
các chất. Còn nếu trong lò vi song hệ kín (có áp suất) thì chỉ cần 50-60
phút.
• ứng dụng: Ứng dụng chủ yếu của kỹ thuật này là để xử lý mẫu phân $ch và
một số anion vô cơ như halides, arsenate, sulfate, phosphate trong các
loại mẫu sinh hoạt, mẫu hữu cơ, vô cơ, mẫu môi trường, mẫu đất, nước,
bụi, không khí, mẫu kim loại, hợp kim Kỹ thuật này không dùng được cho
việc xử lý tách các chất hữu cơ để phân $ch vì trong các điều kiện này, các
chất hữu cơ bị phá hủy hết.
vô cơ hóa khô:
• nguyên tắc: Kỹ thuật tro hóa khô là kỹ thuật nung để xử lý mẫu, song thực
chất chỉ là bước đầu ]ên của quá trình xử lý mẫu vì sau khi nung, mẫu bã
còn lại cần phải được hòa tan (xử lý ]ếp) bằng dung dịch muối hay dung
dịch acid phù hợp để chuyển chất phân $ch vào dung dịch cho một
phương pháp phân $ch đã chọn. Quá trình nung xử lý mẫu có thể không
thêm chất phụ gia, chất bảo vệ hoặc có thêm các chất này vào mẫu để trợ
giúp quá trình xử lý được xảy ra nhanh hơn, tốt hơn và hạn chế mất mát
chất phân $ch.
o Tro hóa không không có phụ gia bảo vệ và chất chảy: Nung mẫu
không có phụ gia và chất bảo vệ là quá trình xử lý mẫu sơ bộ nhờ
tác dụng của nhiệt độ thích hợp trong một thời gian nhất định để
phá vỡ mạng ]nh thể ban đầu của mẫu phân $ch để chuyển nó
sang dạng khác, đơn giản hơn, dễ hòa tan vào dung dịch acid hay
kiềm trong các giai đoạn xử lý mẫu kế ]ếp.
o Tro hóa có phụ gia và chất chảy bảo vệ: Nung xử lý mẫu có chất
phụ gia và chất bảo vệ cũng là quá trình xử lý mẫu sơ bộ nhờ tác
động của nhiệt độ có thêm tương tác hỗ trợ của chất phụ gia,
thường là chất chảy, acid đặc , trong thời gian nhất định để phá vỡ
cấu trúc ]nh thể dạng ban đầu của mẫu phân $ch, chuyển chúng
sang dạng dễ hòa tan hơn trong acid hay kiềm. Khi có chất chảy,
nhiệt độ nung thường thấp hơn so với khi không có chất chảy, thời
gian ngắn hơn song lại triệt để hơn nhất là các mẫu phân $ch có
matrix bền, chịu nhiệt hay mẫu hữu cơ thì tác dụng của chất phụ gia
và bảo vệ lại càng quan trọng
• Phạm vi áp dụng: Kỹ thuật vô cơ hóa khô thường được dùng cho các mẫu
hữu cơ, xử lý để xác định các kim loại và các mẫu quặng vô cơ có cấu trúc
bền vững rất khó tan trong ngay cả các acid hay kiềm mạnh.
Vô cơ hóa khô ướt kết hợp
• Nguyen tắc: mẫu được phân hủy trong chén hay cốc nung mẫu. Trước ]ên
người ta thực hiện xử lý ướt sơ bộ trong cốc hay chén nung bằng một
lượng nhỏ acid và chất phụ gia để phá vỡ sơ bộ cấu trúc ban đầu của
matrix mẫu và tạo điều kiện lưu giữ những chất dễ bay hơi khi nung. Sau
đó đem nung ở nhiệt độ thích hợp. Vì thế lượng acid dùng để xử lý mẫu
thường chỉ bằng ¼ hay 1/3 lượng cần dùng cho xử lý ướt. Quá trình nung
sau đó se nhanh hơn và triệt để hơn, hạn chế bớt sự mất mát chất phân
$ch so với các cách xử lý mẫu đơn
• Phạm vi áp dụng: Cách này được ứng dụng chủ yếu để xử lý mẫu cho phân
$ch các nguyên tố kim loại và một số anion vô cơ như Cl
-
, Br
-
, sulfate,
phosphate trong các loại mẫu sinh học, môi trường, mẫu hữu cơ, vô cơ.
Cách xử lý này không dùng được cho xác định các chất hữu cơ.
Bổ sung: ứng dụng vô cơ hóa khô: thích hợp phân tích kim loại và anion (Cl
-
, SO
4
2-
, Br
-
,
Câu 16: Nêu các loại cách chiết thông dụng khi xử lý mẫu
• Kỹ thuật chiết lỏng - lỏng
o Nguyên tắc: nguyên tắc của kỹ thuật chiết này là hai pha lỏng
không trộn lẫn được vào nhau, trong hai dung môi này có thể có
một dung môi chứa chất phân tích được để trong một dụng cụ
chiết (phễu chiết). Khi lắc chiết, chất phân tích sẽ được phân bố
vào hai dung môi theo tính chất của chúng để đạt tới trạng thái
cân bằng.
o Chiết theo kiểu này có 2 pp là chiết tĩnh và chiết theo dòng
chảy liên tục. Trong phân tích phương pháp chiết tĩnh được sử
dụng phổ biến.
o PP chiết lỏng lỏng là PP làm sạch mẫu thông dụng, dụng cụ
thiết bị khá đơn giản nhưng hiệu quả chiết khá cao Quá trình
chiết lỏng - lỏng dựa trên định luật phân bố Nernst:
K
A
=
A
hc
: Nồng độ của chất A trong pha hữu cơ
A
n
: Nồng độ của chất A trong pha nước
o Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng: Phương pháp chiết đơn
giản, dễ thực hiện, đã được ứng dụng phổ biến và rất có hiệu
quả trong lĩnh vực tách chiết và làm giàu các chất phân tích
phục vụ cho việc xác định hàm lượng vết của chúng trong mẫu.
Nhất là tách và làm giàu các kim loại, các chất hữu cơ độc hại
trong các loại mẫu nước, nước thải, nước biển, nước khoáng.
Các ưu và nhược điểm chung của kỹ thuật chiết là:
Thích hợp cho cả chiết phân tích và chiết điều chế
lượng lớn
Loại được các chất ảnh hưởng, nhất là matrix mẫu
Thích hợp cho làm giàu lượng nhỏ chất phân tích
Phục vụ cho chiết các mẫu vô cơ và hữu cơ
• Kỹ thuật chiết pha rắn (SPE)
o Nguyên tắc: mẫu ở trạng thái lỏng hay hơi còn chất chiết ở
dạng rắn, thể hạt nhỏ, xốp. Chất chiết gọi là pha tĩnh và được
nhồi vào cột sắc ký nhỏ . Khi xử lý mẫu, dung dịch chứa chất
phân tích được dội lên cột có chứa pha rắn này. Pha tĩnh sẽ
tương tác với các chất mẫu và giữ lại một nhóm chất phân tích,
còn các nhóm khác sẽ đi ra khỏi cột cùng với dung môi hoa tan
mẫu. Như thế nhóm chất phân tích tồn tại trên pha tĩnh và sẽ
được rửa giải ra khỏi cột bằng một dung môi thích hợp.
o Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng chiết pha rắn: Chiết pha
rắn là kỹ thuật chiết mới ra đời, đang phát triển và được ứng
dụng trong khoảng vài chục năm trở lại đây nhất là ở các nước
tiên tiến. Nhiều loại pha rắn và các dụng cụ chiết khác nhau đã
được thương mại hóa. Các pha rắn thuờng dựa trên nền silica đã
hoạt hóa, biến tính để tăng độ chọn lọc và dung lượng trao đổi.
Kỹ thuật này có một số ưu nhược điểm sau:
có tính chọn lọc với các hợp chất hữu cơ vì thế thích hợp
cho phân tích vết
Thao tác đơn giản, nhanh hơn các kỹ thuật khác
Trong quá trình chiết có cả sự làm giàu chất phân tích
• Kỹ thuật chiết head space Kỹ thuật này dựa trên cơ sở là ở một nhiệt
độ thích hợp, khi thổi một dòng khí trơ nóng (Ar hay He) vào dung
dịch mẫu, một nhóm chất phân tích sẽ bị bay hơi và lôi cuốn theo
dòng khí trơ đến cột hấp phụ, tại đây chất phân tích sẽ bị giữ lại trên
pha tĩnh trong khi các chất khác đi qua. Vì thế về bản chất nó cũng là
sự chiết giữa hai pha khí và rắn theo cơ chế hấp phụ. Để giải hấp, cột
được gia nhiệt và chất phân tích bay ra khỏi bề mặt pha tĩnh và theo
dòng khí trơ đi vào máy phân tích (GC) hay hấp thu vào một dung
môi hữu cơ phù hợp cho các phép phân tích khác như HPLC hay UV-
VIS. Phương pháp này được dùng cho các mẫu rắn và lỏng, bùn hay
bã thải nhưng chỉ thích hợp cho các chất có nhiệt độ bay hơi thâp (<
150
o
C).
• Kỹ thuật vi chiết pha rắn: Dùng sợi chiết đưa vào bình đựng mẫu theo 1
trong 3 cách sau tùy theo bản chất chất cần phân tích và nền mẫu:
(a): sợi chiết được nhúng trực tiếp vào dung dịch mẫu.
(b): sợi chiết chỉ hấp phụ phần không gian hơi phía trên mẫu.
(c): sợi chiết nhúng vào dd thông qua lớp màng
o Sau đó tiến hành đun nhẹ dung dịch mẫu. Chất cần phân tích sẽ
bay hơi và bám vào sợi chiết. Sau đó ta gắn sợi chiết vào máy
máy sắc ký và tiến àhnh giải hấp, phân tích mẫu tại đây.
o Ứng dụng:
Tách và làm giàu các hợp chất hữu cơ có độ bay hơi
trung bình đến dễ bay hơi
Khi lượng chất phân tích là nhỏ, vết
o Ưu điểm:
Không cần sử dụng dung môi hoặc sử dụng rất ít.
Phương pháp đơn giản, giá thành thấp,
Không tốn nhiều thời gian
Ít bị ảnh hưởng của nền mẫu.
Sợi chiết đuợc sử dụng lại nhiều lần
Giới hạn phát hiện thấp
Câu 17: ứng dụng và các bước tiến hành khi dùng cột SPE
6 bước chính:
Bước 1: Chuẩn bị dịch mẫu: mẫu phải ở dạng dung dịch và tương tác được
với chất hấp phụ. Dịch mẫu khi cần thiết fai được lọc hoặc ly tâm trước khi
cho vào cột để tránh làm tắc cột
Bước 2: hoạt hóa cột: làm ướt pha rắn, tạo môi trường thích hợp cho việc
hấp thụ chất phân tích
Bước 3: cân bằng côt: trước khi cho vào mẫu, cột phải có điều kiện tương
đương với điều kiện của mẫu bằng cách cho them dung môi có điều kiện
tương đương dung môi chứa mẫu
Bước 4: nạp mẫu: mẫu được cho qua cột SPE
Bước 5: rửa pha rắn: dùng dung môi thích hợp để loại bỏ các tạp chất ra khỏi
cột nhưng vẫn giữ lại chất cần phân tích
Bước 6: rửa giải, sử dụng dung môi thích hợp để tách chất cần phân tích ra
khỏi cột, tốc độ rửa giải ko được quá nhanh.
Câu 18: nếu đặc điểm và lưu ý khi xử lý mẫu:
- Xử lý mẫu là quá trình chuyển mẫu thành dạng có thể phân tích được bằng
phương pháp thích hợp
- 1 quá trình XLM có thể có các giai đoạn:
+ Phá vỡ câu trúc
+ Đốt cháy chất hữu cơ
+ Tạo muối tan
+ Kết tinh, thăng hoa
- 1 chu trình xử lý mẫu bao gồm
+ Xác định các loại các hợp chất cần phân tích
+ Dựa theo giới hạn cho phép chọn lựa phương pháp thích hợp
+ Định hướng xong xử lý mẫu:
(1) Lấy mẫu phải đảm bảo mẫu đại diện
(2) Chuẩn bị mẫu: cắt, xay nhuyễn, đồng hóa,…
(3) Tách chiết các chất cần phân tích, loại bỏ các chất ảnh hưởng. Qúa trình này
phụ thuộc vào nhiều yếu tố phân tích.
(4) Làm sạch mẫu để thu đc dung dich sạch nhất, có thể làm đặc nồng độ chất
phân tích
(5) Phân tích với pp thích hợp
- Qúa trình XLM: Do mẫu đa dạng nên trước hết cần loại bỏ 1 nhóm chất
khác:
+ Các thành phần có hàm lượng ít nước nhưng hàm lượng chất béo cao: hạt,
đậu,…
+ Các loại mẫu hoa quả trái cây, trà thường ít chất béo nhưng hàm lượng chất
xơ cao
+ Dựa theo mức độ phức tạp của mẫu mà quy trình tách chiết và làm sạch có
thể đơn giản hay phức tạp.
- Yêu cầu chung:
+ Lấy đc hoàn toàn, không làm mất chất phân tích
+ K làm nhiềm bẩn thêm chất phân tích vào mẫu.
+ Kết quả xử lý phù hợp với pp phân tích đã chọn
+ Các hóa chất đảm bảo độ tinh khiết
+ K đưa thêm các chất gây ảnh hưởng vào mẫu
+ Tách làm giàu chất phân tích (nếu có thể)
- Việc XLM theo cách nào, là tùy thuộc vào:
+ Đối tượng mẫu, matrix của mẫu
+ Bản chất, tính chất của chất cần phân tích
+ Trang thái tồn tại, cấu trúc vật lý hóa học của chất trong mẫu
+ Pp phân tích đc lựa chọn để xác định chúng
+ Hàm lượng chất cần xác định ở mức nào trong mẫu
Trên cơ sở yếu tố đó chứng ta chọn cách XLM phù hợp cho chất phân
tích.
Câu 19: cáh tinh số liệu khi có nhiều kết quả phân tích trong cùng 1 mẫu
= s=
( tra bảng student với f là bậc tự do f=N-1)
Ví dụ: