Trắc nghiệm, bài giảng pptx các môn chuyên ngành Y dược hay nhất có tại “tài liệu ngành Y dược hay nhất”; https://123doc.net/users/home/user_home.php?use_id=7046916. Slide bài giảng môn hóa phân tích ppt dành cho sinh viên chuyên ngành Y dược. Trong bộ sưu tập có trắc nghiệm kèm đáp án chi tiết các môn, giúp sinh viên tự ôn tập và học tập tốt môn hóa phân tích bậc cao đẳng đại học ngành Y dược và các ngành khác
1 PHẦN THỨ BA – CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT Bài giảng pptx môn ngành Y dược hay có “tài liệu ngành dược hay nhất”; https://123doc.net/users/home/user_home.php?use_id=7046916 PHẦN THỨ BA – CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT Mở đầu - Có vấn đề cần quan tâm: + Hàm lượng chất phân tích mẫu nhỏ (ppm hay ppb) + Mục tiêu Hóa học Phân tích Phân tích Hóa học: • Phát triển hồn thiện PP Phân tích • Đánh giá độ tin cậy PP Phân tích: Độ lặp lại – Độ – Khoảng tuyến tính – Độ nhạy – LOD (LOQ) ⇒ Do yêu cầu PP tách đòi hỏi phải tách lượng vết chất khỏi lượng lớn chất cản trở có hỗn hợp - Các PP tách kết tủa chưng cất tách lượng lớn chất, đồng thời hiệu tách (hệ số thu hồi – Recovery) thấp - Hiện nay, PP chiết phát triển: + Chiết L – L; ⇒ + Chiết pha rắn vi chiết pha rắn Do đó, phân tích lượng chất cỡ ppm, ppb nhỏ CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT 5.1 Phương pháp chiết lỏng – lỏng 5.1.1 Cơ sở lý thuyết 5.1.1.1 Phương trình Nerst (Nec) dùng cho hệ chiết - Giả sử có cấu tử A có khả tan (phân bố) hai pha lỏng, pha lỏng thứ (I) thứ hai (II) Trong thực tế, I thường nước (aq), II thường dung môi khác nước (org – dung môi hữu không tan) - Sự phân bố A hệ gồm hai pha tuân theo phương trình: A(aq) - A(org) Giả sử hệ nghiên cứu cô lập, cân thiết lập, ta có hóa A hai pha nhau, nên: µ A(aq) = µ A(org) mà o ⇒ µ A(aq) + RT.ln(aA(aq)) o o ⇒ µ A(aq) - µ A(orq) = o µ A = µ A + RT.ln(aA) o µ A(orq) + RT.ln(aA(org)) = RT.ln[(aA(org)) / (aA(aq))] hay Kp (KD) : Hằng số phân bố - phụ thuộc vào chất A nhiệt độ hệ CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT 5.1.1.2 Hệ từ phương trình Nec - Giả sử trình chiết xo mol chất A nước dung môi không tan vào nước phễu chiết - Quá trình chiết tiến hành qua bước sau: + Đậy kín phễu lắc mạnh thời gian sau để yên; + Sau hai dung môi tách khỏi nhau, tách chúng khỏi khóa đáy phễu; + Tiến hành xác định nồng độ A pha phương pháp phân tích thích hợp - Trong thực tế phân tích, chất tan A nằm dạng (đồng thời pha) ít, thường tham gia vào phản ứng hóa học nên tồn nhiều dạng dung dịch Phễu chiết CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT 5.1.1.2 Hệ từ phương trình Nec Thí dụ: chiết Fe(III) mơi trường HCl dư Diethyleter; pha eter, Fe(III) tồn dạng HFeCl 4, pha nước Fe(III) – + 2+ tồn dạng FeCl ; FeCl3 ; FeCl2 ; FeCl tùy thuộc vào pH môi trường Gọi xo tổng số mol A ban đầu (aq) Khi cân thiết lập, ta có: Pha nước (aq) chứa x1 mol A; Pha hữu (org) chứa xo – x1 mol; Gọi Vaq thể tích pha nước Vorg thể tích pha hữu Khi ta có: ⇒ Đại lượng (Kp*Vorg/Vaq) gọi yếu tố dung tích / dung lượng ký hiệu k’, đại diện cho tỷ số phân bố lượng chất tan pha: k’ khơng có thứ ngun ⇒ k’ → ∞ x1 → 0, coi A chuyển hồn toàn từ aq sang org CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT 5.1.1.2 Hệ từ phương trình Nec - Sau lần chiết, thường không chuyển xo mol A từ aq sang org, ⇒ Phải tiến hành chiết lượng A lại pha aq thêm số lần - Giả sử lặp lại trình chiết lần nữa, ấp dụng phương trình (3.7) ta có: ⇒ - Nếu ta lặp lại q trình chiết n lần ta có: Như vậy, lượng cịn lại pha aq phụ thuộc vào đại lượng có số mũ n số lần chiết q trình tách tính theo lý thuyết CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT 5.1.1.2 Hệ từ phương trình Nec - Thông thường, mẫu thực tế lượng x o lại muốn chiết 99% so với lượng ban đầu ⇒ Sử dụng khái niệm: “phần lượng chất lại pha nước” ký hiệu ∆ - Phần chất A lại pha nước sau lần chiết thứ n tính theo biểu thức: Nhiều tác giả dùng khái niệm “Phần chiết” – ký hiệu E hay “Phần trăm chiết” – ký hiệu E% Khi đó: E=1–∆ hay E% = 100 – ∆% hay Chú ý: Kp xét trường hợp chất (đơn chất) – khơng có phản ứng phụ CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT 5.1.2 Các ảnh hưởng cân hóa học đến cân chiết 5.1.2.1 Hệ số phân bố - Ở mục 3.1.1, số Kp áp dụng hệ chiết vật lý điều kiện hệ cô lập tồn dạng - Thực tế cho thấy A tồn nhiều dạng khác dung dịch, nên việc nghiên cứu định lượng tất dạng A có dung dịch điều quan HAx Ete trọng có ý nghĩa việc tìm điều kiện chiết H2O tối ưu, chẳng hạn: axit axetic (HAx) ete HAx + OH – – ↔ Ax + H2O nước mơ tả hình vẽ - Để đặc trưng cho tổng lượng chất tan A ta hai pha aq org, người ta dùng đại lượng “hệ số phân bố” - ký hiệu “D” CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT 5.1.2 Các ảnh hưởng cân hóa học đến cân chiết 5.1.2.1 Hệ số phân bố (tiếp theo) Trong đó, j: số dạng tồn A pha hữu cơ; k: số dạng tồn A pha nước Thí dụ: Khi nghiên cứu q trình chiết HAx HAx có khả tan ete (org); HAx có số phân ly axit nước (aq) K a Trong pha nước có cân sau: HAx + H2O Hay: HAx Ax – Ax + + H3O – + H (a) + (b) + Ka = [H ][Ax ] / [HAx] – Do HAx tồn dung dịch aq dạng HAx Ax , nên ta có: hay + Đặt αHAx = + Ka / [H ]aq ⇒ D = Kp / αHax (mối quan hệ D Kp) 10 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT 5.1.2 Các ảnh hưởng cân hóa học đến cân chiết 5.1.2.1 Hệ số phân bố (tiếp theo) - Xét cách định tính, thấy rằng: + Khi pH aq giảm, HAx tồn chủ yếu dạng HAx ⇒ Σ(aHAx) ≈ aHAx ⇒ D ≈ Kp – + Ngược lại, pH cao, HAx tồn chủ yếu dạng Ax nên D ≈ ⇒ chiết HAx sang pha org - Như giai đoạn tách: + Phải năm vững chế trình chiết; + Bản chất hệ chiết; + Các dụng cụ thiết bị phịng thí nghiệm ⇒ Tìm điều kiện tối ưu cho trình tách phương pháp chiết - Đối với trình chiết phức chelat thay K p D để tìm điều kiện tối ưu nhằm tách chất khỏi phương pháp chiết 25 5.2.1 Cơ chế trình chiết pha rắn (tiếp theo) 5.2.1.4 Cơ chế pha rắn dạng hỗn hợp Pha rắn chứa hai nhóm chức hoạt động theo chế pha đảo chế trao đổi ion (hình 4.a) Hoặc chất phân tích bị hấp phụ theo chế pha đảo tạo liên kết hydro (hình 4.b) A) B) A) Dạng pha đảo trao đổi ion; B) Dạng pha đảo tạo liên kết hydro Quá trình hấp phụ phụ thuộc vào nhóm chức pha rắn - Năng lượng thấp (C8 C18) lượng cao (hình 4A) - Cả hai lượng thấp (hình 4B) Ứng dụng: tách giàu ma túy thuốc ngủ máu nước tiểu 26 5.2.2 Lựa chọn vật liệu hấp phụ chế chiết pha rắn 5.2.2.1 Cơ chế phân tích mẫu nước Mẫu nước Phân cực, ion Phân cực, không ion Không phân cực, ion Không phân cực, không ion Trao đổi ion Pha đảo Pha đảo, trao đổi ion Pha đảo, liên kết hydro Sơ đồ lựa chọn chế phân tích mẫu nước 5.2.2.2 Cơ chế phân tích mẫu khơng nước Mẫu khơng nước Phân cực, ion Phân cực, không ion Không phân cực, ion Không phân cực, không ion Trao đổi ion Pha thường Pha đảo, trao đổi ion Pha đảo, liên kết hydro Sơ đồ lựa chọn chế phân tích mẫu khơng nước 27 5.2.3 Một số kỹ thuật chiết pha rắn 5.2.3.1 Kỹ thuật chiết điều kiện tĩnh Bao gồm bước sau: Bước 1: Phân bố chất tan hai pha rắn - lỏng Cho pha rắn vào dung dịch chất cần phân tích Điều chỉnh môi trường, lắc hay khuấy dung dịch thời gian định Sau để yên tĩnh, cân phân bố chất tan hai pha thiết lập Bước 2: Tách hai pha rắn - lỏng Tiến hành lọc ly tâm Trong bước thêm giai đoạn lọc rửa pha rắn để loại bỏ chất gây cản trở cần Bước 3: Giải hấp Chất phân tích rửa giải thể tích dung mơi thích hợp Sau xác định PP phân tích cơng cụ 28 5.2.3 Một số kỹ thuật chiết pha rắn (tiếp theo) 5.2.3.2 Kỹ thuật chiết điều kiện động Bao gồm bước sau: Bước 1: Nhồi chuyển dạng chất hấp phụ pha rắn Pha rắn nhồi lên cột chiết Sau đó, tiến hành hoạt hóa chất hấp phụ Hoặc tiến hành theo hai cách sau: - Hoạt hóa trước, sau nhồi lên cột chiết - Nhồi vật liệu lên cột chiết, sau tiến hành hoạt hóa Trong bước cần lưu ý vấn đề sau: • Phải đuổi hết khơng khí • Khi chưa sử dụng, cột chiết phải ngâm dung mơi thích hợp • Sau q trình hoạt hóa, cần thiết nên có thêm bước làm cột để loại bỏ tạp chất 29 5.2.3 Một số kỹ thuật chiết pha rắn (tiếp theo) 5.2.3.2 Kỹ thuật chiết điều kiện động (tiếp theo) Bước 2: Q trình hấp phụ chất phân tích - Dung dịch mẫu chứa chất phân tích cho qua cột với thể tích tốc độ thích hợp - Chất phân tích giữ lại cột cịn chất khác dung môi khỏi cột Hoặc, chất phân tích khỏi cột với dung mơi Bước 3: Rửa cột (tiền rửa giải) Loại bỏ chất gây ảnh hưởng môi trường mẫu khỏi cột Bước 4: Rửa giải - Dung môi chọn phải phá vỡ dễ dàng tương tác chất phân tích vật liệu hấp phụ - Thể tích dung mơi sử dụng rửa giải tốt, phải đảm bảo rửa hồn tồn chất phân tích khỏi vật liệu hấp phụ 30 5.2.3 Một số kỹ thuật chiết pha rắn (tiếp theo) 5.2.3.2 Kỹ thuật chiết điều kiện động (tiếp theo) B1: Nhồi cột chuyển dạng nhựa B2: Bơm mẫu qua cột B3: Rửa chất ảnh hưởng Các chất ảnh hưởng rửa giải Chất phân tích Các bước kỹ thuật SPE điều kiện động B4: Rửa giải chất phân tích 31 5.2.3 Một số kỹ thuật chiết pha rắn (tiếp theo) 5.2.3.2 Kỹ thuật vi chiết pha rắn Kỹ thuật bao gồm bước sau: Bước 1: Làm giàu tách chất phân tích Tức phân bố chất phân tích mẫu pha tĩnh sợi chiết Quá trình trợ giúp khuấy từ sục khí trơ vào dung dịch mẫu Bước 2: Rửa giải xác định Chất phân tích giải hấp từ pha tĩnh sợi chiết chuyển vào thiết bị phân tích - Rửa giải dung mơi thích hợp - Hoặc sợi chiết làm khơ đưa trực tiếp vào buống hóa thiết bị sắc ký khí 32 5.2.3 Một số kỹ thuật chiết pha rắn (tiếp theo) 5.2.3.2 Kỹ thuật vi chiết pha rắn Cấu tạo thiết bị SPME Bước Hấp phụ mẫu Bước Bơm mẫu Cần đẩy Ống Vít để cố định cần đẩy Bộ phận điều khiển đầu hấp phụ Vách ngăn Ống kẹp màng hấp phụ Màng hấp phụ Các bước kỹ thuật vi chiết pha rắn 33 5.2.4 Ứng dụng SPE phân tích 5.2.4.1 Ứng dụng SPE phân tích hợp chất hữu Bảng Một số ứng dụng SPE phân tích hợp chất hữu Loại cột SPE C8, C18 Than hoạt tính nhựa polyme Silica Cơ chế Pha đảo Pha đảo Pha thường, pha trung hoà, phân cực Nhựa trao đổi cation Trao đổi cation Nhựa trao đổi anion Trao đổi anion C8- trao đổi cation Hỗn hợp pha đảo trao đổi ion Ứng dụng việc tách làm giàu Thuốc, dược phẩm nước tiểu; Các axit hữu rượu; Thuốc trừ sâu nước; Các peptide huyết nước tiểu Làm giàu lượng vết thuốc trừ sâu nước; Tách dạng chuyển hoá, đồng phân thuốc, dược phẩm phân cực Tách dạng phân cực (từ thấp đến trung bình) khỏi dung mơi khơng nước; Làm dư lượng thuốc trừ sâu từ mẫu chiết đất, thực vật…; Loại bỏ vitamin béo tan Tách chất định phân cation dung môi nước khơng nước; Phân chia protein enzim có tính bazơ yếu Tách anion dung mơi nước không nước; Loại bỏ chất màu axit rượu, nước hoa quả, dịch chiết từ thực phẩm Tách loại dược phẩm có tính bazơ lưỡng tính khỏi huyết thanh, huyết tương nước tiểu 34 5.2.4 Ứng dụng SPE phân tích 5.2.4.2 Ứng dụng SPE phân tích chất vơ Bảng Một số ứng dụng SPE phân tích chất vơ Vật liệu hấp phụ Ngun tố phân tích Đối tượng phân tích Phương pháp xác định Nhựa vòng Chelex-100 Muromac A1 II III Hg , As Nước ngầm, nước thải, nước biển AAS Silica gel C18 II II Cd , Pb Máu Phenylpiperazine dithiocarbamate 3-Aminopropyltriethoxysilane Amberlit XAD-2 II II II II Mn , Cu , Cd , Pb II II Cu , Cd II II II Cd , Co , Ni ET-AAS Nước mặt, Mẫu hỗn hợp F-AAS Nước biển F-AAS Thức ăn F-AAS Có phương pháp tách làm giàu chất vô cơ: Salicylaldoxime-immobilized silica gel II II II II Cu , Ni , Co , Zn Sữa, vitamin, tóc, thép,… UV-VIS Chelamine resin II II II II Cu , Pb , Cd , Hg Nước biển F-AAS 35 5.2.5 Ưu điểm kỹ thuật chiết pha rắn So với kỹ thuật chiết khác, SPE có số ưu điểm sau: - Hệ số làm giàu cao, thao tác nhanh, đơn giản dễ tự động hoá - Sử dụng dung mơi lụa chọn dung mơi dễ dàng - Điều kiện tách đơn giản Sơ đồ tự động hóa sử dụng kỹ thuật SPE để tách làm giàu kim loại (a)Quá trình mẫu qua cột ; (b)Quá trình rửa giải vào thiết bị FAAS S: mẫu; E: dung dịch rửa giải; P: bơm nhu động; W: phần thải; C: cột SPE; V: van; FAAS: quang phổ hấp thụ nguyên tử không lửa Phần đọc thêm - Mô tả mức lượng E σ π * * Phản liên kết Phản liên kết ns Không liên kết np π Liên kết σ Liên kết - Sự hấp thụ tia UV-Vis chất hữu đòi hỏi lượng hấp thụ tương ứng với chuyển mức lượng từ orbital liên kết lên orbital phản liên kết - Sự chuyển mức lượng từ n → π* cần lượng thấp xác suất xảy lại thấp chuyển π → π* Sự chuyển lượng điện tử hấp thụ xạ UV-Vis 1.1 Các điện tử tham gia vào hấp thụ 1.1.1 Các điện tử liên kết a Trong Hydrocacbon no: - Điện tử σ có liên kết C – C liên kết C – H - Để điện tử σ lên trạng thái kích thích σ* cần có lượng E lớn khoảng cách mức σ σ* lớn - Cực đại hấp thụ bước sóng nhỏ 150 nm - Loại hấp thụ làm phá vỡ liên kết C – C, C – H, C – X b Trong Hydrocacbon chưa no: - Điện tử π có liên kết đôi liên kết ba: C=O, C=C, –C≡C– Để điện tử π lên trạng thái kích thích π* cần có lượng E nhỏ hai mức gần - Nếu phân tử có nhiều dây nối đơi hấp thụ chuyển phía xạ có bước sóng dài - Nếu phân tử có nối đơi liên hợp – C = C – C = C – ưu tiên hấp thụ xạ có bước sóng dài (bức xạ khả kiến, vùng đỏ) Sự chuyển lượng điện tử hấp thụ xạ UV-Vis 1.1 Các điện tử tham gia vào hấp thụ 1.1.2 Các điện tử phi liên kết - Điện tử n: Là đôi điện tử tự khơng tham gia liên kết, ví dụ: O, N, Cl), có hai loại điện tử tự n s np chuyển lên mức lượng π*, điện tử ns có mức lượng nhỏ n p - Bước chuyển n→π* có miền hấp thụ thường từ 150 - 250 nm cường độ bé 2.2 Các nhóm chức hóa học tham gia vào hấp thụ ánh sáng 2.1 Nhóm mang màu (chromophore) - Các chất mang nhóm hấp thụ xạ có bước sóng > 200 nm + Với nhóm C=O, –N=O, NO2 có chuyển n lên π* nên hấp thụ chủ yếu xạ có bước sóng λ = 300 – 305nm + Với nhóm –N=N, >C=CC=S có chuyển điện tử π → π* nên xạ có bước sóng λ > 190nm 2.2 Nhóm tăng màu (auxochrome) Gồm nhóm: - + halogenua (Cl , Br , I ); + alkyl (-CH3, C2H5); + amin (-NH2, >NH); + alcol (-OH) - Kết hợp nhóm với nhóm mang màu làm cho hấp thụ hợp chất chuyển phía có λ dài - Nhóm làm cường độ hấp thụ tăng lên gọi nhóm gây hiệu ứng Hyperchromic - Nhóm làm cường độ hấp thụ giảm gọi nhóm gây hiệu ứng Hyphochromic ... CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT Mở đầu - Có vấn đề cần quan tâm: + Hàm lượng chất phân tích mẫu nhỏ (ppm hay ppb) + Mục tiêu Hóa học Phân tích Phân tích Hóa học: • Phát triển hồn thiện PP Phân tích •... chất phân tích phương pháp phân tích thích hợp 17 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT 5.1.3 Kỹ thuật chiết lỏng – lỏng 5.1.3.2 Kỹ thuật chiết lặp - Kỹ thuật chiết lặp áp dụng trường hợp cấu tử cần chiết. .. thấp - Hiện nay, PP chiết phát triển: + Chiết L – L; ⇒ + Chiết pha rắn vi chiết pha rắn Do đó, phân tích lượng chất cỡ ppm, ppb nhỏ 3 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT 5.1 Phương pháp chiết lỏng – lỏng