CÁC PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ PHẦN 2

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ TRẦN ĐÌNH THẮNG DD: 0913.049.689 E_mail: thangtd@vinhuni.edu.vn thangdhv@gmail.com •Đối tượng: Sắc ký lĩnh vực quan trọng đại hố học Nó ứng dụng rộng rãi hầu hết ngành khoa học công nghiệp liên quan tới hố học: Phân tích định tính định lượng, điều chế chất tinh khiết, xác định số hoá lý, nghiên cứu động học, xúc tác… ngành công nghiệp, y dược, nông nghiệp, thực phẩm, thuỷ sản, mơi trường, quốc phịng, pháp y… Purpose of Chromatography • Analytical - determine chemical composition of a sample • Preparative - purify and collect one or more components of a sample Tài liệu tham khảo: Các phương pháp sắc ký (Đào Hữu Vinh, Nguyễn Xuân Dũng, Trần Thị Mỹ Linh, Phạm Hùng Việt, NXB KH-KT 1985) Cơ sở sắc ký khí (Phạm Hùng Việt, NXB KHKT 2005) Chromatographic (Braithwaite and Smith F.J 1999), Kluwer Academic Publisher Chương 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CHUNG 1.1 Lịch sử phát triển Năm 1903, nhà bác học Nga Txvet dùng cột nhồi oxit nhôm tách thành công picmen xanh thành màu riêng biệt Giải thích tượng lực háp phụ khác sắc tố đặt tên phương pháp phương pháp sắc ký (nghĩa ghi màu) tách chất có màu Chromatography Detector Signal Chromatogram - Detector signal vs retention time or volume time or volume Milestones in Chromatography • 1903 Tswett - plant pigments separated on chalk columns • 1931 Lederer & Kuhn - LC of carotenoids • 1938 TLC and ion exchange • 1950 reverse phase LC • 1954 Martin & Synge (Nobel Prize) • 1959 Gel permeation • 1965 instrumental LC (Waters) 1.4.3.2 Sắc kí lý tưởng phi tuyến Đối với trường hợp đường đẳng nhiệt phân bố phi tuyến tính hệ số phân bố biến đổi theo nồng độ Trong tuyệt đại đa số trường hợp, nồng độ chất tăng nghĩa Cđ, hệ số phân bố giảm Rt tăng chất chuyển dịch nhanh Như sắc đồ ta thấy, vùng có nồng độ lớn chuyển dịch nhanh phía trước vùng có nồng độ nhỏ chuyển dịch chậm tạo thành đuôi phía sau 1.4.3.3 Thuyết đĩa tách sắc ký Thực tế q trình sắc ký khơng phải đơn giản hai trường hợp Chúng ta thường gặp hệ khơng lý tưởng phi tuyến tính vừa không lý tưởng vừa phi tuyến Để giải thích giãn rộng vùng chất người ta dùng thuyết đĩa thuyết tốc độ Để xác định độ hiệu nghiệm cột cần tính số đĩa lý thuyết N Gọi d chiều dài ứng với thể tích VR (hoặc thời gian lưu tR), ω chiều rộng pic chân Số đĩa lý thuyết N cột tính theo cơng thức: N= 16 (d/ω)2 Số đĩa lý thuyết lớn, cột hiệu nghiệm, nghĩa pic nhọn, hẹp không bị giãn rộng nhiều Đối với cột sắc ký định, số đĩa lý thuyết tỉ lệ với chiều dài cột Chiều cao cột tương ứng với đĩa lý thuyết gọi chiều cao đĩa lý thuyết H Đại lượng thường dùng cho phép so sánh cột có độ dài khác biểu diễn biểu thức sau: H = L/N Trong L- chiều dài cột; N-số đĩa lý thuyết Chiều cao đĩa lý thuyết sắc kí từ 0,1-1mm Lý thuyết đĩa Martin Synge đề năm 1941 giải thích nhiều q trình sắc kí Tuy nhiên họ không không ý tới yếu tố ngồi cột sắc kí ảnh hưởng tới giãn rộng vùng chất sắc kí: - Kích thước hạt hấp phụ - Sự khuếch tán - Tốc độ pha động - Nhiệt độ - Phương pháp đưa mẫu vào cột 1.4.3.4 Thuyết tốc độ Theo thuyết này, giãn rộng vùng chất cột ba nguyên sau đây: - Khuếch tán xốy, nghĩa đường chất qua cột khác - Khuếch tán phân tử pha lỏng pha khí - Tốc độ trao đổi chất khác a Khuếch tán xoáy - Độ dài đường cột khác nhau, kết phân tử đưa vào cột thời điểm khỏi cột thời điểm khác - Những phân tử dọc theo kênh tự chuyển động nhanh phân tử di chuyển gặp nhiều án ngữ khuếch tán xoáy Như tốc độ pha động biến đổi dọc theo cột phụ thuộc vào độ đồng hạt chất hấp phụ chất mang Thể tích lưu tính theo tốc độ trung bình Tốc độ chuyển động khác phân tử làm cho vùng chất giãn rộng b Khuếch tán phân tử: Sự giãn rộng vùng khuếch tán phân tử dọc theo cột pha động pha tĩnh, nhiên pha tĩnh rắn xem khơng, cịn pha tĩnh lỏng nhỏ Do cần ý tới khuếch tán pha động Thời gian chất cột tăng, độ khuếch tán tăng Độ hiệu nghiệm cột tăng lên, pic hẹp dùng hạt cỡ nhỏ đồng trường hợp hệ số khuếch tán pha động nhỏ tốc độ pha động lớn Ảnh hưởng khuếch tán phân tử sắc kí lỏng có độ hiệu nghiệm cao kĩ thuật cao áp để tăng tốc độ dòng thường nhỏ c Tốc độ trao đổi chất hai pha Sự chuyển khối động học trình hấp thụ-giải hấp thụ có ý nghĩa quan trọng giãn rộng vùng Mỗi phân tử chất q trình sắc kí khơng ngừng chuyển từ pha động vào pha tĩnh ngược lại Khi phân tử bị hấp phụ nằm lại Cịn giải hấp thụ di chuyển tốc độ với pha động Quá trình hấp phụ-giải hấp phụ lặp lặp lại Một số phân tử chuyển động nhanh tốc độ trung bình, cịn số khác chuyển động chậm kết chuyển động làm cho vùng giãn rộng Quá trình hấp phụ-giải hấp phụ đòi hỏi thời gian định Vùng bớt giãn rộng tăng tốc độ trình giải hấp phụ pha tĩnh - Nếu dùng chất hấp phụ, chất rây phân tử, ionit cỡ hạt nhỏ lớp chất pha tĩnh mỏng - Cột nạp khít, khoảng trống chất nhanh tới pha tĩnh Cuối cần nói tới yếu tố sau (thường gọi yếu tố cột) làm giãn rộng vùng Độ tập trung mẫu đưa vào cột (hoặc giấy, lớp mỏng), lớp bắt đầu sắc kí mẫu đưa vào bị rỉ vùng bị giãn rộng Sự phụ thuộc hệ số phân bố vào nồng độ chất, nghĩa sắc kí phi tuyến tính Điều thường sẩy sắc kí lỏng làm cho pic sắc kí khơng cịn đối xứng, làm giảm khả tách Do khơng nên tách sắc kí với nồng độ chất lớn Do xác định nồng độ chất khỏi cột khơng xác, pic sắc kí bị biến dạng Vấn đề liên quan đến kĩ thuật tiến hành sắc kí 1.4.1.5 Khả tách: Mục đích sắc kí tách hỗn hợp thành cấu tử thời gian Để đánh giá đầy đủ khả tách cột (hay lớp mỏng) người ta dùng khái niệm : độ hiệu nghiệm cột, độ chọn lọc, độ tách dung lượng cột Đại lượng chiều cao đĩa lí thuyết H đặc trưng cho độ hiệu nghiệm cột, nghĩa pic sắc kí hẹp hay rộng, chiều cao đĩa lí thuyết chưa cho biết khả tách ... hấp, nghĩa theo tương tác chất sắc ký với pha tĩnh pha động Có bốn chế sắc ký sau A Sắc ký hấp phụ: B Sắc ký phân bố C Sắc ký trao đổi ion D Sắc ký rây phân tử A Sắc ký hấp phụ: Sự tách lực khác... pha động pha tĩnh Theo cách phân loại này, tất các phương pháp sắc ký phân thành hai nhóm lớn theo pha động: * Sắc ký lỏng * Sắc ký khí Pha tĩnh chất rắn chất lỏng 1 .2. 2 .2 Phân loại theo chế trình... học 1 .2. 2.3 Phân loại theo hình thành sắc đồ Dựa cách chuyển dịch tương đối pha động so với pha tĩnh Có thể triển khai theo phương pháp: * Phương pháp tiền lưu * Phương pháp đẩy * Phương pháp