Chương đầu: Cơ sở lý thuyết sắc ký (tiếp theo)

27-Aug-18

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.3. CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CHO QUÁ TRÌNH RỬA GiẢI
1.3.1. Thời gian lưu tR (Retention time).
to(tM): dead time
(time an un-retained
solute spends in the
column)

t’R, V’R

tR: retention time
tR, VR
to
(total
time
a
retained
solute V
o
spends
in
the
column)
t’R: corrected retention time (time a solute spends in the
F: flow rate (mL/min)
stationary phase)
T: time (min)

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ

1.3. CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CHO QUÁ TRÌNH RỬA GiẢI
1.3.1. Thời gian lưu tR (Retention time).
Vận tốc trung bình của
chất phân tích (Linear
velocity)
thể tích lưu VR,
Thể tích chết V0
V=Ft

• v = L/tR ( L : chiều dài cột -cm). v (cm/s)
• Vận tốc trung bình của các phân tử pha
động u
͞ = L/t0
• Thể tích lưu hiệu chỉnh VR’ = VR – V0.
• (F: lưu lượng  tốc độ dòng ml/phút
(Flow rate)

1


27-Aug-18

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.3. CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CHO QUÁ TRÌNH RỬA GiẢI
1.3.1. Thời gian lưu tR (Retention time).

tR là đại lượng để định tính các chất

Yếu tố phụ thuộc

Độ lớn của tR

Bản chất của pha tĩnh;
-Bản chất ,thành phần,tốc độ
của pha động;
Cấu tạo và bản chất phân tử của
chất tan;
pH của pha động (Có thể)

tR quá nhỏ
peak chập

tR lớn peak
F: flowrộng
rate (mL/min)
bành
T: time (min)

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.3. CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CHO QUÁ TRÌNH RỬA GiẢI
1.3.2. Hệ số phân bố K và hệ số dung lượng k’

CS : nồng độ mol của chất tan trong pha tĩnh
CM : nồng độ mol chất tan trong pha động.

K giữ không đổi trên một khoảng nồng độ thì nồng độ
Cs tỷ lệ thuận với CM trong pha động. Đây là sắc ký
tuyến tính.
F: flow rate (mL/min)
T: time (min)

2


27-Aug-18

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.3. CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CHO QUÁ TRÌNH RỬA GiẢI
1.3.2. Hệ số phân bố K và hệ số dung lượng k’

k’ phụ thuộc : Bản chất của
chất phân tích . Tỷ lệ VS/VM
k’ cho biết: - Khả năng lưu giữ của cột,
-Sự phân bố của chất phân tích trên pha tĩnh và pha động

- k’ << 1: các chất khó tách ra khỏi nhau,
-k’>> 1: peak bành rộng , thờiF: gian
dài
flow rate (mL/min)
T: time (min)
k’ dao động 1-5 thường được
chọn

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.3. CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CHO QUÁ TRÌNH RỬA GiẢI
1.3.2. Hệ số phân bố K và hệ số dung lượng k’

Mối liện hệ giữa k’ và tR , VR

F: flow rate (mL/min)

T: time (min)

3


27-Aug-18

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.3. CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CHO QUÁ TRÌNH RỬA GiẢI
1.3.3. Hệ số chọn lọc  (Selectivity factor)

Quy ước KB > KA 
>1
Đánh giá khả năng tách của hai chất A và B . Hai chất
A và B càng dễ tách khi hệ số phân bố của chúng
khác nhau nhiều

Để tách riêng hai chất A và B cần >1.
Thường chọn   [1.05 -2]
.
F: flow rate (mL/min)
T: time (min)

 quá lớn thời gian phân tích dài.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.3. CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CHO QUÁ TRÌNH RỬA GiẢI
1.3.3. Hệ số chọn lọc  (Selectivity factor)

Hệ số chọn lọc mô tả????????

a. Tỷ lệ độ rông của hai peak sắc ký

b. Số chất tan lớn nhất mà cột có thể tách đồng
thởi

c

c. Khả năng tách hai chất tan
F: flow rate (mL/min)
T: time (min)

4


27-Aug-18

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.4. LÝ THUYẾT SẮC KÝ

LÝ THUYẾT ĐĨA VÀ LÝ THUYẾT ĐỘNG HỌC
F: flow rate (mL/min)
T: time (min)

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.4. LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.4.1. Lý thyết đĩa

-Cột tách được hình dung có nhiều lớp mỏng xếp sát nhau
được gọi là đĩa lý thuyết.
-Vận tốc truyền khối vô hạn: Sự phân bố cân bằng tức thời

của chất tan giữa pha tĩnh và pha động.
- Thiết lập quá trình cân bằng ở các đĩa nối tiếp nhau  chất
tan sẽ được phân bố trong một số đĩa
- Các đĩa ở giữa có nồng độ cực đại so với các
đĩa lân cận hai
F: flow rate (mL/min)
T: time (min)
bên.

5


27-Aug-18

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.4. LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.4.1. Lý thyết đĩa

N=L/H

N: Hiệu năng cột
(column efficiency)
Ở peak đầu tiên
W= 4.00 – 3.85 =0.15 phút và tR =3.93ph
 N=16 . (3.93/0.15)2 = 10.980.

Calculate k’, α, H, and N for any two adjacent compounds (L =
30 cm)

6

27-Aug-18

The analytical column was an 10.0 cm C-18 stainless steel
column with 2 µm resin beads.
Calculate k’, α, H, and N for any two adjacent compounds

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.4. LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.4.2. Lý thuyết động học - Phương trình Van Deemter

A, B, C là hằng số
u : vận tốc pha động (cm/s)
F: flow rate (mL/min)
T: time (min)

7


27-Aug-18

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.4. LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.4.2. Lý thuyết động học - Phương trình Van Deemter
1.4.2.1. Khuếc tán xoáy (A)

F: flow rate (mL/min)
Thay đổi tốc độ dòng tác động không đáng kể đến
khuếch tán xoáy

T: time (min)
của chất tan.  số hạng thứ nhất không có đại lượng u.

8


27-Aug-18

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.4. LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.4.2. Lý thuyết động học - Phương trình Van Deemter
1.4.2.2. Khuếch tán dọc (B/u)

Hiệu ứng khuếch tán dọc tỷ lệ nghịch với tốc độ pha động u

F: flow rate (mL/min)
T: time (min)

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.4. LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.4.2. Lý thuyết động học - Phương trình Van Deemter
1.4.2.3. Quá trình chuyển khối

(a) dạng Gause với cân bằng lý tưởng của chất phân tích trong pha động và pha tĩnh.
F: flow rate (mL/min)
(b, c) Nếu để dải chất tan di chuyển một đoạn nhỏ dọc theo cột, cân bằng giữa hai pha bị phá vỡ
T: time (min)
(d) Một khi cân bằng tái thiết lập , dãi chất phân tích bị bành rộng ra.

9

27-Aug-18

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.4. LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.4.2. Lý thuyết động học - Phương trình Van Deemter
1.4.2.3. Quá trình chuyển khối
u, H đạt cực tiếu;
H
Chọn u ứng với cực
tiều đường cong để
hiệu năng cột đạt tối
ưu

Đường cong Van Deemter

F: flow rate (mL/min)
T: time (min)

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.4. LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.4.2. Lý thuyết động học - Phương trình Van Deemter
1.4.2.3. Quá trình chuyển khối
Xác định u ứng với H cực tiểu

F: flow rate (mL/min)
T: time (min)

10

27-Aug-18

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.5. ĐỘ PHÂN GIẢI Rs
1.5.1. Khái niệm
Rs đặc trưng cho khả năng
tách hai cấu tử A và B ra
khỏi nhau trong cùng điều
kiện sắc ký

F: flow rate (mL/min)
T: time (min)

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.5. ĐỘ PHÂN GIẢI Rs
1.5.1. Khái niệm

Tương quan giữa Rs và khả năng táchcủa hổn hợp hai
F: flow rate (mL/min)
chất. Rs≥ 1.5 xem như hai chất tách nhau hoàn
toàn
T: time
(min)

11


27-Aug-18

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.5. ĐỘ PHÂN GIẢI Rs
1.5.2 Phương trình Purnell : Rs = f(N; ; k‘)

Để tăng độ phân giải Rs có thể thay đổi các thông số N, k’;

F: flow rate (mL/min)
T: time (min)

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.6. HỆ SỐ KHÔNG ĐỐI XỨNG

Khi K=Cs /CM là
hằng số  sắc ký
tuyến tính và peak
có hình Gause đối
xứng. Nếu K không
là hằng số, peak sẽ
có dạng không đối
xứng

peak sắc ký không đối xứng:
(a) peak tailing (peak kéo
đuôi) and (b) peak fronting
(peak đổ đầu). F: flow rate (mL/min)
T: time (min)

12

27-Aug-18

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.6. HỆ SỐ KHÔNG ĐỐI XỨNG

Cách tính TF Và As

TF>1: Peak tailing
xảy ra khi một số
tâm hoạt tính trên
pha tĩnh lưu giữ
mạnh hơn những
tâm khác.
TF<1 Peak fronting
thường xảy ra khi
cột bị overload
mẫu (lượng mẫu
flow)rate (mL/min)
quá F:
lớn
T: time (min)

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.6. HỆ SỐ KHÔNG ĐỐI XỨNG

Mối liên quan giữa As và TF
Hai peak có TF=As=1.0 sẽ tách
tốt. Khi hệ số tailing tăng, khả
F: flow

(mL/min)
năng tách sẽ giảm
rấtrate
nhiều
T: time (min)

13


27-Aug-18

CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẮC KÝ
1.6. HỆ SỐ KHÔNG ĐỐI XỨNG

Nếu TF <1 : peak đổ đầu (fronting). Ảnh hưởng lên quá
F: flow rate (mL/min)
trình tách tương tự như hiện tượng kéo đuôi.
T: time (min)

14