CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT

CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH - CHIẾT
1. Mở đầu
• Phương pháp tách (phương pháp phân chia) là một
nhóm các phương pháp hóa học, vật lý và hóa lý nhằm
tách một hỗn hợp phức tạp thành những hỗn hợp đơn
giản và từ hỗn hợp đơn giản tách riêng từng chất.
 Hỗn hợp phức tạp: dịch chiết dược liệu, các dạng bào
chế (thuốc viên, thuốc nước, thuốc mỡ,…), các dịch cơ

thể như máu, nước tiểu và dịch chiết từ các phủ tạng


CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH - CHIẾT
1. Mở đầu
• Rất khó xác định trực tiếp một chất có trong
các hỗn hợp phức tạp mà thường phải qua
giai đoạn tách để loại các chất gây nhiễu và
để lấy riêng chất cần định lượng.


2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH
2.1. Tách hỗn hợp không đồng nhất
Có ít nhất hai pha khơng hịa lẫn được vào nhau (nhũ
tương, hỗn dịch).
• Lọc, ly tâm (áp dụng cho hỗn dịch)

• Thay đổi nhiệt độ, pH để phá vỡ trạng thái cân bằng
của hỗn hợp rồi ly tâm hay để lắng, gạn (áp dụng cho
nhũ tương).

2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH
2.1. Tách hỗn hợp không đồng nhất
2.1.1. Lọc: là vật liệu dạng sợi hoặc dạng chất xốp dùng
để giữ chất rắn lại và cho chất lỏng đi qua
- Dioxyd
silic
(SiO2)
Amiăng
(thạch miên): Ca2(FeMg)5Si8O22(OH)2
- Bông thủy tinh: chịu được acid và chất oxy hóa, khơng
chịu
được
kiềm
mạnh
và
dễ
vỡ.
- Cellulose (giấy lọc): khơng chịu được kiềm đặc (tan
trong kiềm), có thể hấp phụ một số chất, khơng chịu
được
các
chất
oxy
hóa
mạnh
- Màng polymer: cellulose acetat (0,45 hay 0,22 m)


2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH
2.1. Tách hỗn hợp không đồng nhất

2.1.1. Lọc: là vật liệu dạng sợi hoặc dạng chất xốp dùng
để giữ chất rắn lại và cho chất lỏng đi qua
- Kỹ
thuật
lọc:
+ Lọc ở áp suất thường: Dùng
phễu thủy tinh hay giấy lọc.
+ Lọc ở áp suất giảm (lọc chân
khơng): dịch lọc được hứng vào
bình nón có vịi hút (bình
Kitasato) nối với bơm chân
khơng. Phễu lọc có màng thủy
tinh xốp


2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH
2.1. Tách hỗn hợp không đồng nhất
2.1.2. Ly tâm

F = 42.n2.m.R

n: số vòng quay trong một phút
m: khối lượng tiểu phân chất kết tủa
R: bán kính vòng quay hay chiều dài cánh tay đòn
Máy ly tâm hiện nay thường có tốc độ 3.000 – 5.000 RPM. Các
máy ly tâm sử dụng cho dịch sinh học có tốc độ vòng  20.000
RPM

2.1.3. Lắng đải
Dùng dòng chất lỏng lơi đi những hạt nhẹ.

2.1.4. Chọn lọc cơ học: hình dáng, kích thước, màu sắc ….


2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH
2.2. Tách hỗn hợp đồng nhất
2.2.1. Phương pháp chia cắt pha
Hỗn hợp pha lỏng đồng nhất được tách thành hai pha lỏng hoặc
tách thành một pha lỏng và một pha rắn
Bột quả thuốc
phiện
Nước nóng (Chuyển pha)
Nhựa thuốc phiện
Nước vôi

Tủa tạp

Dịch calci morphinat
Đun sôi + NH4Cl (chia cắt pha)

Dịch

Tủa morphin


2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH
2.2. Tách hỗn hợp đồng nhất
2.2.2. Phương pháp chuyển pha
Chuyển một chất hay một
số chất từ pha này sang

pha khác, thường dùng
một dung mơi thích hợp.
- Phương pháp thẩm thấu
(osmose): dùng màng thẩm
thấu (quá trình nội thẩm)
(1): dd X trong nước;
(2): nước

h
1

2

1

2

1

2

Màng bán thấm

Ban đầu

Nội thẩm

Cân bằng

Quá trình nội thẩm

2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH
2.2. Tách hỗn hợp đồng nhất
2.2.2. Phương pháp chuyển pha
PV = n.R.T
P = h.d.g
R = 8,314 J.mol−1.K−1,
g = 9,8 m/sec2, T = oK
n/V = P / R.T
= h.d.g / R.T
C = h.d.g / R.T (đo h và d,
tính được nồng độ C)

h
1

2

2

1

2

Màng bán thấm

V: thể tích dung dịch có n phân tử
d: Khối lượng riêng của dung dịch

1

Ban đầu

Nội thẩm

Cân bằng

Quá trình nội thẩm


2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH
2.2. Tách hỗn hợp đồng nhất
2.2.2. Phương pháp chuyển pha
- Phương pháp thẩm tích (thẩm phân, dialysis)
+ Sự thẩm thấu đặc biệt trong trường hợp màng phân
cách cho các phân tử nhỏ và trung bình đi qua, chỉ giữ lại các
phân tử lớn (quá trình nội thẩm).
+ Thường được dùng để tách các protein (có kích thước
lớn) ra khỏi dịch sinh học có chứa các chất muối khống hịa tan
(có kích thước nhỏ, qua được màng thẩm tích).

2.2.3. Phương pháp sắc ký


2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH
2.3. Phương pháp biến đổi trạng thái
- Cất
- Loại dung môi: bay hơi ở
áp suất thường và áp suất

giảm

- Thăng hoa
- Giảm khả năng hòa tan
của dung môi:
Thay đổi nhiệt độ
Thêm dung môi không đồng tan
Thêm chất rắn (muối kết)


3. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT
Chiết là một phương pháp dùng một dung môi (đơn hay hỗn
hợp) để tách lấy một chất hay một nhóm các chất từ hỗn hợp
cần nghiên cứu, thường gặp nhất là sự chiết hoạt chất từ dung
dịch nước vào dung mơi hữu cơ
- Dung mơi có tỷ trọng lớn hơn nước sẽ ở lớp dưới như
cloroform, tetraclorid carbon, dicloroetan…
- Dung mơi có tỷ trọng nhỏ hơn nước sẽ ở lớp trên như EtOAc,
Benzen, Toluen, ête, …
- Chiết là một phương pháp tách bằng chuyển pha dựa vào sự
phân bố chất tan giữa hai pha A và B khơng hịa lẫn được vào
nhau: Chiết lỏng - lỏng và Chiết lỏng - rắn.


3. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT
3.1. Chiết lỏng - lỏng
Khi trộn lẫn hai pha nước và dung môi hữu cơ lại với nhau, pha
này có thể khuếch tán một ít sang pha kia, giả thiết rằng thể tích
mỗi pha là khơng đổi khi lắc.
CB

K 
3.1.1. Hệ số phân bố K
CA
-

hằng số ở một nhiệt độ xác định và trong điều kiện lý tưởng.
đặc trưng cho một chất tan và một cặp dung mơi xác định.
phụ thuộc vào To, P, tính chất của chất tan và dung mơi.
càng lớn, quá trình chiết càng hiệu quả


3. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT
3.1. Chiết lỏng - lỏng
S1 (pha 1)

K

<====>

S2 (pha 2)

[S ]
K 2
K: hệ số phân bố
[S ]
1
pha 1 (thể tích V1) có chứa m mol chất tan S,
được chiết bằng pha 2 (thể tích V2)
m q1
q1 là % S còn lại trong pha 1, nồng độ S trong pha 1:

V1 (1 q ) m
1
(1-q1) là % S được chiết sang pha 2, nồng độ S trong pha 2:
V2


3. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT
3.1. Chiết lỏng - lỏng
(1 q1 )m
V2
K=
q1 m
V1
Triển khai, ta có:
V
1
q 
1 V  KV
1
2

Chiết lần 1

V
1
q 
1 V  KV
1
2

Chiết lần n

 V1

qn  



 V1  KV2 

n


3. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT
3.1. Chiết lỏng - lỏng

 V1

qn  

 V1  KV2 

n

qn là % chất tan còn lại trong pha 1 sau n lần chiết

Chiết n lần với lượng thể tích V nhỏ tốt hơn chiết một lần với
lượng thể tích lớn n.V

Vd: A trong nước - benzen có K = 3, có nồng độ 0,01 M trong

100 ml dung dịch nước

100
q1 
 0,062  6,2%
1003500

5



100
q5  
 0,00098

 100  3100


Chiết lỏng - lỏng
Hệ số phân bố biểu kiến
(Hệ số phân chia D)

•

Đối với base HC (B)

KD

C



C

B

CB, CA: tổng nồng độ các
dạng khác nhau của chất
tan trong A và B

A

KD: không bắt buộc là hằng số

B là một base hữu cơ, tan trong pha DMHC
BH+ chỉ tồn tại trong pha nước B + H+
<=====>
Pha 1: pha nước
[ B] 2
D

Pha 2: pha DMHC
[ B]  [ BH  ]
1

[ B] 2
Ta có: K 
===> [B]2 = K[B]1 và
[ B]1

K  Ka

D
Ka  [H  ]

BH+

1

[ B]  [ H  ] [ B]1  [ H  ]
Ka 

[ BH  ]
[ BH  ]1

Hệ số phân chia phụ thuộc vào pH


Chiết lỏng - lỏng
Hệ số phân bố biểu kiến

KD

(Hệ số phân chia D)
•

Đối với acid HC (HA)

HA là một acid:
HA
A- không tồn tại trong pha hữu cơ
Pha 1: pha nước

Pha 2: pha DMHC

C


C

<=====>

B
A

H+ +

D

A-

[ HA]2
[ HA]1  [ A ]1

[ HA]2
[ A ]  [ H  ]
===> [HA]2 = K[HA]1 và K a 
K
[ HA]1
[ HA]1

K  [H  ]
D

K a  [H  ]

Hệ số phân chia phụ thuộc vào pH


Chiết lỏng - lỏng
Ví dụ: Dung dịch nước của một amin 0,010 M có K = 3, Kb = 1 x
10-5, 50 ml dung dịch trên được chiết bằng 100 ml dung môi
a) pH = 10,00
b) pH = 8,00

K  Ka
D
Ka  [H  ]

(3,0 1,0 109 )
D
 2,73
(1,0 109  1,0 1010 )

50
(3,0  1,0  10 9 )
q

 0,65  65%
D
 0,273
9
8
(50  0,273  100)

(1,0  10  1,0  10 )


V


1
qn  



 V  DV  
2 
 1

So sánh:
pH

10,00
8,00

50
q
 0,15  15%
(50  2,73  100)

n
0
-2
Log D

Nồng độ amin còn lại
trong pha nước

-4

BH+

B

10

12

-6

0,0015 M
0,0065 M

2

4

6

8

pH

3. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT
3.1. Chiết lỏng - lỏng
3.1.2. Hệ số phân bố biểu kiến KD

Chiết n lần với lượng thể tích V nhỏ tốt hơn
chiết một lần với lượng thể tích lớn n.V


3. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT
3.1. Chiết lỏng - lỏng
3.1.3. Kỹ thuật chiết lỏng - lỏng
- Chiết đơn
- Chiết lặp


3. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT
3.1. Chiết lỏng - lỏng
3.1.3. Kỹ thuật chiết lỏng - lỏng
- Chiết ngược dòng
+ Dựa trên nguyên tắc cho dung môi chiết và
dung dịch cần chiết chạy ngược chiều nhau. Hai
pha tiếp xúc chặt chẽ, pha trộn và di chuyển
ngược chiều nhau. Đây là một quá trình chiết liên
tục
+ Hình dung sự chiết được thực hiện một cách
gián đoạn qua nhiều bước.


Chiết gián đoạn qua nhiều bước
Giả sử có hai chất tan A và B trong hỗn hợp AB đang tồn

tại ở pha dưới L (lower phase), được chiết bằng pha trên U
(upper phase)
Ban đầu:

Sau khi chiết lần 1

 [A] = 1 mM

DA = [A]U/[A]L = 4,

 [B] = 1 mM

DB = [B]U/[B]L = 1.

Điều kiện cần thiết cho sự tách riêng là hai chất phải có D
hồn tồn khác nhau


Sơ đồ chiết gián đoạn qua nhiều bước
Bước 0

U0

3.1. Chiết lỏng - lỏng

L0

3.1.3. Kỹ thuật chiết lỏng - lỏng
- Chiết ngược dịng

Bước 1

U1mới

U0

L0

L1mới

Bước 2

U2mới

U1

U0

L0

L1

L2mới

Bước 3

U3mới

U2

U1

U0

L0

L1

L2

L3mới


Chiết gián đoạn qua nhiều bước
Số ống (r)
0
Số
bước
(n)

Pha trên
(A)
0
Pha dưới
(A)
1

0
1
2

3
4
5
S*

(A)
0,8
(A)
0,2
(A)
0,16
(A)
0,04
(A)
0,032
(A)
0,008
(A)
0,0064
(A)
0,0016
(A)
0,00128
(A)
0,00032
(A)
0,000256
(A)
0,000064
(A)

0,00032

1
Pha
trên
(B)
0
Pha
dưới
(B)
1
(B)
0,5
(B)
0,5
(B)
0,25
(B)
0,25
(B)
0,125
(B)
0,125
(B)
0,0625
(B)
0,0625
(B)
0,03125
(B)

0,03125
(B)
0,15625
(B)
0,15625
(B)
0,03125

2

3

4

5

S: % A hoặc B trong mỗi ống sau 5 bước
(A)
0,64
(A)
0,16
(A)
0,256
(A)
0,064
(A)
0,0768
(A)
0,0192
(A)

0,02048
(A)
0,00512
(A)
0,00512
(A)
0,00128
(A)
0,0064

(B)
0,25
(B)
0,25
(B)
0,25
(B)
0,25
(B)
0,1875
(B)
0,1875
(B)
0,125
(B)
0,125
(B)
0,078125
(B)
0,078125

(B)
0,15625

(A)
0,512
(A)
0,128
(A)
0,3072
(A)
0,0768
(A)
0,12288
(A)
0,03072
(A)
0,04096
(A)
0,01024
(A)
0,0512

(B)
0,125
(B)
0,125
(B)
0,1875
(B)
0,1875

(B)
0,1875
(B)
0,1875
(B)
0,15625
(B)
0,15625
(B)
0,3125

(A)
0,4096
(A)
0,1024
(A)
0,32768
(A)
0,08192
(A)
0,16384
(A)
0,04096
(A)
0,2048

(B)
0,0625
(B)
0,0625

(B)
0,125
(B)
0,125
(B)
0,15625
(B)
0,15625
(B)
0,3125

(A)
0,32768
(A)
0,08192
(A)
0,32768
(A)
0,08192
(A)
0,4096

(B)
0,03125
(B)
0,03125
(B)
0,078125
(B)
0,078125

(B)
0,15625

(A)
0,262144
(A)
0,065536
(A)
0,32768

(B)
0,015625
(B)
0,015625
(B)
0,03125

0,015625