CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH ppt _ HÓA PHÂN TÍCH

PHẦN THỨ BA –

CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH

Bài giảng pptx các mơn ngành Y dược hay nhất có
tại “tài liệu ngành dược hay nhất”;
/>use_id=7046916


PHẦN THỨ BA – CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH
Trong phân tích hóa học, một vấn đề đặt ra khi xác định chất phân tích trong một số đối tượng mẫu phức tạp là:
- Ảnh hượng của môi trường mẫu;
- Hàm lượng chất phân tích q nhỏ;
- Nhiều chất có tích chất hóa học và vật lý khá giống nhau,...

⇒ Khó

+ Định lượng chính xác;
+ Định lượng riêng từng chất;

⇒ Cần

+ Tách loại tạp chất và làm giàu chất phân tích;
+ Sử dụng một kỹ thuật gọi là sắc ký để tách các chất ra
khỏi nhau để định lượng;

Do đó, trong phần này chúng ta chỉ đề cập đến hai phương pháp là:
- Các phương pháp tách sắc ký;

2

PHẦN THỨ BA – PHƯƠNG PHÁP TÁCH
CHƯƠNG 1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp sắc ký
1.1. Khái niệm chung
1.1.1. Lịch sử phát triển
- Năm 1903, M. C. Txvet đã tiền hành tách các chất có tính chất giống nhau là α -chlorophyl, β -chlorophyl, α -xatophyl,

β -xatophyl,... thành các giải màu khác nhau và Txvet gọi là “Chromatography”.
+ “Chroma”: màu và “Graphy”: ghi.
- Năm 1931, Vinterstin và Ledere đã tách được carotin;
- Năm 1941, Martin và Synge đã phát triển sắc ký giấy và đưa ra lý thuyết đĩa để giải thích các q trình sắc ký. Đồng
thời nghiên cứu tách ancaloit từ các cây thuốc để bào chế dược phẩm;
- Từ năm 1952, những máy sắc ký ra đời cũng như ngành máy tích và hàng loạt các kỹ thuật mới phát triển: GC-MS,
LC-MS.

3


PHẦN THỨ BA – PHƯƠNG PHÁP TÁCH
CHƯƠNG 1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp sắc ký
1.1. Khái niệm chung
1.1.2. Quá trình tách sắc ký và định nghĩa
a. Quá trình tách sắc ký
Quá trình tách sắc ký là một chuỗi các phản ứng phức tạp từ lúc nạp mẫu vào cột tách cho đến khi chất phân tích lần
lượt ra khỏi cột.

Hình 1.1. Quá trình tách sắc ký
4

PHẦN THỨ BA – PHƯƠNG PHÁP TÁCH

5


PHẦN THỨ BA – PHƯƠNG PHÁP TÁCH
CHƯƠNG 1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp sắc ký
1.1. Khái niệm chung
1.1.2. Quá trình tách sắc ký và định nghĩa
b. Định nghĩa
Sắc ký là quá trình tách dựa trên sự phân bố liên tục các cấu tử chất phân tích lên 2 pha: một pha thường đứng yên,
có khả năng hấp thu chất phân tích – gọi là pha tĩnh. Một pha di chuyển qua pha tĩnh – gọi là pha động. Do các cấu tử chất
phân tích có ái lực khác nhau với pha tĩnh, chúng di chuyển với tốc độ khác nhau và tách ra khỏi nhau.
Quá trình sắc ký khác cơ bản với các quá trình tách khác ở 2 điểm:
- Sự phân bố chất phân tích lên 2 pha lặp đi lặp lại nhiều lần;
- Pha động đi qua pha tĩnh.

6


Ví dụ:
Tiến hành sắc ký cột cao C:
Cao C tiến hành sắc ký cột silica gel
pha thường cỡ hạt 0,040-0,063 mm
• Khối lượng cao C: 45 g
• Khối lượng silica gel: 700 g
• Đường kính cột: 7 cm
•

Dung mơi ổn định cột: petroleum

ether. Lọ hứng 100 mL
7


KẾT QUẢ PHÂN ĐOẠN 3
Chất 1

- Tinh thể hình kim
- Vết trịn màu tím
chuyển sang nâu
- m= 3,17 g
- Rf = 0,45
- PE:Ea= 8:2
Kết luận: Hỗn hợp
của stigmasterol
và spinasterol tỉ lệ
mol lần lượt là 1:3
8


28
21
12 18
2

1

11
19

10

20

22

9

HO 3 4 5 6

8
7

26

24
23

13 17 16

29

25
27

Proton của
khung

14 15

Spinasterol

Proton
số 3

9


KẾT QUẢ PHÂN ĐOẠN 3
Chất 2
CHAH2

- Khơng có tinh
thể
- Có mùi thơm
- Vết tròn màu
hồng
- m = (2 mg)
- Rf = 0,57
- PE:Ea=1:1
Kết luận: Safrol
(GC-MS)

10


GC - MS CHẤT 2
Chương trình nhiệt độ
giữ 1 phút

60°
C Tăng
3°C/ph

giữ 2 phút

giữ 25 phút

200°
280°C
Tăng 20°C/ph
C

Kết quả GC–MS
5-allylbenzo[d][1,3]dioxole (safrol)
- CTPT: C10H10O2.
- M = 132 g/mol.

Chất ra
khỏi cột

O
O


PHẦN THỨ BA – PHƯƠNG PHÁP TÁCH
CHƯƠNG 1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp sắc ký
1.1. Khái niệm chung
1.1.3. Phân loại các phương pháp sắc ký
c. Phân loại theo hệ pha

PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ
SẮC KÝ LỎNG (LC)

SẮC KÝ KHÍ (GC)
SK K–R
SK ĐDMQ

SK K–L
SK PB L–L

HPLC
SK R–L

SK L/mỏng

SK Phẳng
SK Giấy

Hình 1.1. Phân loại các phương pháp sắc ký

12


PHẦN THỨ BA – PHƯƠNG PHÁP TÁCH
CHƯƠNG 1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp sắc ký
1.1. Khái niệm chung
1.1.3. Phân loại các phương pháp sắc ký
c. Phân loại theo cơ chế tách
Cơ chế tách nói lên bản chất liên kết của các chất phân tích với pha tĩnh, khơng cần phân biệt về hệ pha, có 04 loại cơ

chế tách chính:

SK Hấp phụ

SK Phân bố

SK ion

SK Rây PT

 Sắc ký hấp phụ (SKHP):
Chất phân tích được phân bố giữa pha tĩnh và pha động nhờ tương tác phân tử (lực van-der-van) thông qua các trung
tâm hấp phụ.

13


PHẦN THỨ BA – PHƯƠNG PHÁP TÁCH
CHƯƠNG 1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp sắc ký
1.1. Khái niệm chung
1.1.3. Phân loại các phương pháp sắc ký

 Sắc ký phân bố lỏng-lỏng (L-L):
- Phân biệt giữa sắc ký phân bố L-L và sự phân bố thông thường là ở chỗ:

+ Sự phân bố L-L còn gọi là sắc ký

chiết;
+ Sự phân bố nói chung là sự phân chia chất phân tích vào 2 pha khơng xét tới trạng thái của nó.
- Sự khác nhau cơ bản giữa sắc ký phân bố L-L và SKHP:

+ Sắc ký phân bố L-L có đường đẳng nhiệt tuyến tính ở khoảng nhiệt độ lớn, phương pháp có độ nhạy cao;
+ Pha tĩnh khơng được bền vững, hiện tượng trôi mất pha tĩnh làm cho độ lặp lại bị giảm.

14


PHẦN THỨ BA – PHƯƠNG PHÁP TÁCH
CHƯƠNG 1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp sắc ký
1.1. Khái niệm chung
1.1.3. Phân loại các phương pháp sắc ký

 Sắc ký Ion (Trao đổi ion)
- Pha tĩnh là chất rắn có khả năng trao đổi ion của nó với các ion của chất phân tích trong pha động;
- Lực liên kết giữa ion chất phân tích và pha tĩnh là liên kết tĩnh điên, phụ thuộc nhiều vào điện tích của ion chất phân
tích, pH của dung dịch và bán kính Hydrat hóa của ion chất phân tích.

15


PHẦN THỨ BA – PHƯƠNG PHÁP TÁCH
CHƯƠNG 1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp sắc ký
1.1. Khái niệm chung
1.1.3. Phân loại các phương pháp sắc ký

 Sắc ký rây phân tử
- Pha tĩnh là chất rắn có diện tích bề mặt lớn, xốp, có những đường đi trong lịng chất rắn – mao quản có kích thước
cỡ phân tử.
- Các phân tử chất phân tích thấm vào chất rắn đó ở mức độ khác nhau tùy theo kích thước của chúng.
- Các phân tử có kích thước lớn khơng đi sâu vào pha tĩnh sẽ rửa giải nhanh; có kích thước bé đi sâu vào pha tĩnh sẽ
rửa giải chậm.

- Thời gian lưu của các chất tỉ lệ nghịch với kích thước phân tử của chúng

16


PHẦN THỨ BA – PHƯƠNG PHÁP TÁCH
CHƯƠNG 1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp sắc ký
1.1. Khái niệm chung
1.1.3. Phân loại các phương pháp sắc ký
c. Phân loại theo cách hình thành sắc đồ
- Phân tích tiền lưu

- Phân tích thế đẩy

- Phân tích rửa giải

17


PHẦN THỨ BA – PHƯƠNG PHÁP TÁCH
CHƯƠNG 1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp sắc ký
1.1. Khái niệm chung
1.1.4. Các lực liên kết trong hệ sắc ký
Trong hệ sắc ký có 3 thành phần chủ yếu:
Chất phân tích

Pha tĩnh (PhT)

Pha động (PhĐ)

⇒ Chất phân tích tại sao lại lưu giữ trên PhT ?
⇒ Tại sao chất phân tích đã giữ trên PhT rồi lai đi vào PhĐ ?
⇒ Tương tác giữa 3 thành phần này như thế nào mà các chất phân tích phân bố vào PhT ở mức độ khác nhau ?
Như vậy để trả lời câu hỏi này chính là do bản chất của các thành phần trong hệ sắc ký và các lực liên kết khác nhau.

18


PHẦN THỨ BA – PHƯƠNG PHÁP TÁCH
CHƯƠNG 1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp sắc ký
1.1. Khái niệm chung
1.1.4. Các lực liên kết trong hệ sắc ký
a. Lực liên kết ion
- Trên PhT, xét phân tử R–SO3H
R–SO3H  R–SO3

–

+ H

+

Trung tâm hoạt động ion.

;

–
+
R–SO3 + M  R–SO3M
Chất phân tích

⇒ Tương tác này là tương tác tĩnh điện – gọi là liên kết ion.
- Tương tự trong PhĐ cũng tồn tại các trung tâm hoạt động ion

⇒ Tương tác với chất phân tích và PhĐ;
- PhT có các trung tâm cation thì lưu giữ anion và ngược lại.

19


PHẦN THỨ BA – PHƯƠNG PHÁP TÁCH
CHƯƠNG 1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp sắc ký
1.1. Khái niệm chung
1.1.4. Các lực liên kết trong hệ sắc ký
b. Lực phân cực
- Trong phân tử chất phân tích, chất rửa giải trong pha động và các phân tử trên pha tĩnh có các trung tâm phân cực

⇒ Các trung tâm này liên kết với nhau bằng lực liên kết phân cực.
- Sự phân cực và sự chênh lệch về độ phân cực này thường là nhỏ. Nhưng nó cũng là yếu tố quan trong về độ bền
liên kết khác nhau

⇒ Sự phân chia trong các phép tách sắc ký.
c. Lực Van-de-van (lực phân tán)
- Lực này bản chất điện, tuy nhiên khơng có cực điện trong hệ;

20


PHẦN THỨ BA – PHƯƠNG PHÁP TÁCH
CHƯƠNG 1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp sắc ký

1.1. Khái niệm chung
1.1.4. Các lực liên kết trong hệ sắc ký
d. Lực tương tác đặc biệt
- Lực tương tác đặc biệt là do tạo bởi các liên kết hydro và liên kết cho nhận;
- Sự hình thành liên kết hydro thường xảy ra với các nguyên tố có độ âm điện cao như O, N, F,...;
- Năng lượng liên kết giảm dân theo thứ tự sau:
F -- H -- F > O -- H -- O > N -- H -- N > C -- H -- C

21


PHẦN THỨ BA – PHƯƠNG PHÁP TÁCH
CHƯƠNG 1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp sắc ký
1.2. Các đại lượng đặc trưng
1.2.1. Hệ số phân bố
- Cấu tử A phân bố giữa 2 pha động – tĩnh, khi cân bằng thiết lập,
AS  AM

S: pha tĩnh;

M: pha động

⇒ Hệ số phân bố giữa 2 pha (KD): KD = [AS] / [AM]
Trong đó, [AS], [AM] là nồng độ cấu tử A trong pha tĩnh và pha động.
- Cân bằng trong sắc ký là cân bằng động (*), có dạng cân bằng sau:
+ Cân bằng Lỏng – Lỏng (L – L);

+ Cân bằng Lỏng – Khí (L – K);

+ Cân bằng Lỏng – Rắn (L – R) + Cân bằng Rắn – Khí (R – K);

Xét ở đĩa thứ n có sự phân bố A ở 2 pha, nhưng do pha động di chuyển nên A lại đi xuống đĩa n+1 và xuất hiện cân

22


PHẦN THỨ BA – PHƯƠNG PHÁP TÁCH
CHƯƠNG 1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp sắc ký
1.2. Các đại lượng đặc trưng
Xác định KD
- Để xác định KD thì cân bằng phải thiết lập nhanh, vì vậy

⇒

+ Pha tính phải mỏng
+ Hệ số khuếch tan của A trong pha tĩnh lớn;
+ Hệ số khuếch tan của A trong pha động nhỏ;

- Xác định KD bằng phương pháp tĩnh, tức là đo nổng độ của A trong pha động và pha tĩnh sau khi cân bằng như sau:

Trong đó, M là lượng A ban đầu (g); M1 là lượng A còn lại sau tiếp xúc (g); V là thể tích pha động (mL); m là lượng chất hấp

23


PHẦN THỨ BA – PHƯƠNG PHÁP TÁCH
CHƯƠNG 1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp sắc ký
1.2. Các đại lượng đặc trưng
1.2.2. Sự liên hệ giữa tốc độ di chuyển của A và KD
- Gọi fA là phần thời gian của chất A ở pha động, ta có:

Chia tử và mẫu cho [A]m . Vm:

Trong đó, k’A là hệ số dung tích
- Tốc độ tuyến tính của A trong pha động: uA = u . fA = u / (1 + k’A)
Trong đó, u là tốc độ tuyến tính của pha động (cm/s)

24


PHẦN THỨ BA – PHƯƠNG PHÁP TÁCH
CHƯƠNG 1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp sắc ký
1.2. Các đại lượng đặc trưng
1.2.3. Thời gian lưu (tRA) và thời gian lưu hiệu chỉnh (t’RA)
- tRA: là thời gian tính từ lúc bơm mẫu vào đầu cột tời khi píc đạt giá trị cực đại.

Trong đó, L là chiều dài cột (cm).
- tm là thời gian A không lưu giữ trên cột (thời gian chết): tm = L / u

⇒

- tRA’: là thời gian khơng tính đến thời gian chết, tức là:
tRA’ = tRA - tm = tm . kA’ ⇒
25