Tiểu luận Tìm hiểu về phương pháp sắc ký trao đổi ion

Tiểu luận Tìm hiểu về phương pháp sắc ký trao đổi ion

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINHVIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & THỰC PHẨM

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

7Đinh Quang Thành10347681Tổng hợp nội dung, chỉnh sửa nội dung8Đỗ Tấn Thạnh10323171Tìm kiêm nội dung

9Hồ Huỳnh Phước Thắng10312591Tìm kiêm nội dung10Trần Quốc Thắng10353351Tìm kiêm nội dung11Bùi Thị Kim Thoa10345141Tìm kiêm nội dung12Hà Thanh Tú10323591Tìm kiêm nội dung13Nguyễn Thị Thùy Vân10319101Tìm kiêm nội dung

Tp HCM, tháng 11 năm 2011

LỜI CẢM ƠN

Qua thời gian thực hiện bài tiểu luận với chủ đề “TÌM HIỂU VỀ PHƯƠNG PHÁPSẮC KÝ TRAO ĐỔI ION” đã giúp chúng em hiểu sâu hơn về phương pháp Sắc ký traođổi ion trong Phân tích định lượng của ngành Hóa học cũng như trong ngành công nghệthực phẩm, về phương pháp phân tích thực phẩm bằng sắc ký trao đổi ion; đồng thời giúpnâng cao các kỹ năng cần thiết khi làm bài tiểu luận Để có được những điều đó là nhờ sựgiúp đỡ của mọi người.

Chúng em xin chân thành cám ơn:

Trường ĐH Công Nghiệp HCM đã tạo điều kiện cho chúng em đã tốt nghiệp đượctiếp tục học liên thông lên Đại học tại đây.

Viện CN Sinh Học Và Thực Phẩm đã cung cấp các tài liệu học tập môn “Phân tíchthực phẩm” đến chúng em để dùng làm cơ sở thực hiện bài tiểu luận này.

Thầy: Nguyễn Đức Vượng đã tận tình hướng dẫn cho cả lớp nói chung và nhómchúng em nói riêng để có thể hoàn thành trọn vẹn bài tiểu luận này.

Gia đình, bạn bè đã động viên và giúp đỡ.

Tp HCM, tháng 11 năm 2011

Nhóm: Sắc ký trao đổi ion

3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 6

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 7

1.2 PHÂN LOẠI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH SẮC KÝ 9

1.2.1 Phân loại theo hệ pha 9

1.2.2 phân loại theo cơ chế tách 10

1.2.2.1 Sắc ký hấp thụ 10

1.2.2.2 Sắc ký phân bố lỏng - lỏng 10

1.2.2.3 Sắc ký ion ( trao đổi ion) 10

1.2.2.4 Sắc ký rây phân tử (sắc ký loại cở) 10

1.2.3 phân loại theo cách hình thành sắc đồ 11

1.2.3.1 phân tích tiền lưu 11

1.3.4 Lực tương tác đặc biệt 14

1.4 SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA BA THÀNH PHẦN TRONG HỆ SÁC KÝ 14

1.5 MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG DÙNG TRONG SẮC KÝ 16

1.5.1 Hệ số phân bố KD và cách xác định 16

1.5.2 Sự liên hệ giữa tốc độ di chuyển của chất phân tích và KD 17

1.5.3 Thời gian lưu tR, thời gian lưu hiệu chỉnh tR’ 17

1.5.4 Thể tích lưu Vm, thể tích lưu hiệu chỉnh 18

1.5.5 Hệ số tách α (còn gọi là hệ số lưu giữ tương đối) 18

1.5.6 Sắc đồ 18

1.5.7 Đĩa lý thuyết 19

1.5.7.1 Khái niệm đĩa lý thuyết 19

1.5.7.2 Đĩa lý thuyết có tính thời gian không lưu giữ, nef 20

1.5.8 Độ phân giải và cách làm tăng độ phân giải 20

1.5.8.1 Độ phân giải 20

1.5.8.2 Cách làm tăng độ phân giải 21

Chương 2 SẮC KÝ TRAO ĐỔI ION 24

2.1 KHÁI QUÁT VỀ SẮC KÝ TRAO ĐỔI ION 24

2.2 BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH SẮC KÝ TRAO ĐỔI ION 25

2.4.1 Một số thiết bị sắc ký trao dổi ion dùng trong phòng thí nghiệm 31

2.4.2 Ứng dụng của sắc ký trao dổi ion trong phân tích định lượng 33

2.5 SO SÁNH VỚI CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÁC VÀ TỐI ƯU HÓA SẮC KÝTRAO ĐỎI ION 34

2.5.1 Điểm giống nhau 34

2.5.2 Điểm khác nhau 342.5.3 Tối ưu hóa sắc ký trao đổi ion 35PHẦN C TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

PHẦN A MỞ ĐẦU1 ĐẶT VẤN ĐỀ:

Ngày nay với sự pháp triển nhanh của khoa học công nghệ thực phẩm, đã tạo ranhiều đã tạo ra nhiều sản phẩm thực phẩm vời nhiều chủng loại khác nhau để đáp ứngnhu cầu ngày càng cao của con người.

Có nhiều loại thực phẩm dễ bị hư hỏng hoặc để kéo dài thời gian bảo quản,… để đạtdược nguồn nguyên liệu hay sản phẩm như mong muốn cần sử dụng chất bảo quản haythuốc bảo vệ thực vật, nhưng có nhiều khi người ta sử dụng vượt quá nồng độ cho phépgây ảnh hưởng xấu đến người tiêu dùng, thiệt hại lớn đến doanh nghiệp, tổn thất nền kinhtế Quốc gia Sự ra đời và phát triển của ngành phân tích thực phẩm dã tạo ra nhiều thiếtbị phân tich nhanh và chính xác cung đã giải quyết một phần nào đố về các vấn đề này.

Vì thế, nhóm chúng em quyết định chọn mảng “phân tích thực phẩm bằng phươngpháp sắc ký”, kết hợp với phương pháp trao đổi ion để thực hiện nghiên cứu một đề tàihoàn chỉnh, đó là: “Tìm hiểu về phương pháp sắc ký trao đổi ion”

2 MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU:Mục đích:

- Để tìm hiểu chung về phân tích thực phẩm bằng phương pháp sắc ký.

- Để tìm hiểu về bản chất, các yếu tố ảnh hưởng, thiết bị ứng dụng và so sánh vớicác phương pháp khác từ đó nhằm khắc phục những nhược điểm những hạn chế củaphương pháp sắc ký trao đổi ion để nâng cao tính khả dụng của phương pháp này.

Yêu cầu:

- Vận dụng side bài giảng của thầy Nguyễn Đức Vượng, các cuốn sách và các tàiliệu từ nhiều nguồn chuyên về phân tích thực phẩm bằng sắc ký trao đổi ion để nghiêncứu về phương pháp này

3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU:

- Bản chất của quá trình sắc ký trao đổi ion- Các yếu tố ảnh hưởng

- Thiết bị và ứng dụng của phương pháp này

- So sánh với các phương pháp phân tích thực phẩm khác

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

- Tìm kiếm nội dung từ nhiều nguồn- Tập hợp nội dung

- Biên tập lại thành bài hoàn chỉnh- …

5 PHẠM VI NGHIÊN CỨU:

- Bài tiểu luận được nghiên cứu và thực hiện trong khoảng 2 tuần, được thực hiện tạitrường ĐH Công Nghiệp HCM

- Thông tin trong bài tiểu luận được sưu tầm từ nhiều nguồn.

6 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU:

- Làm rõ được bản chất, cơ chế của quá trình- Tìm hiều sâu hơn về sắc khý trao đổi ion

- Tìm ra được những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

- Nêu được những ứng dụng và thiết bị trong chuyên ngành phân tích thực phẩm.- So sánh ưu và nhược điểm với các phương pháp khác

- Đề ra được những biện pháp cho sự tối ưu hóa của sắc ký trao đổi ion.

PHẦN B NỘI DUNG Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ SẮC KÝ.

1.1 TỔNG QUAN VỀ SẮC KÝ.1.1.1 Vài nét lịch sử.

Phương pháp sắc ký được phát triển vào năm 1903 do nhà thực vật hoc người NgaMichael C.Txvet.Ông thực sự là người đầu tiên có công tìm ra phương pháp, giải quyếtvấn đề tách các chất có tính chất giống nhau theo một cơ chế độc đáo, hoàn toàn khác vớiphương pháp tách đã từng có trước đây, tuy nhiên phát hiện này đã bị lãng quên nhiềunăm.

Năm 1941, Martin và Synge đã phát triển sắc ký phân bố trên giấy và đưa ra lýthuyết đĩa để giải thích các quá trình sắc ký, các tác giả đã ứng dụng để tách các ancaloittừ các cây thuốc phục vụ cho chế tạo dược phẩm Do có công trong việc phát triển lýthuyết của phương pháp

cho nên năm 1952 haiông được nhận giảithưởng Nobel về hoáhọc

Cũng từ năm 1952những máy sắc ký mớira đời tỏ ra có ưu thế docó hiệu quả tách rấtcao Cột mao quản vàcác detectơ sau nàyđược cải tiến tăng độphân giải và độ nhạycủa phương pháp người

ta có thể phân tích được các chất có hàm lượng nhỏ cở ppm và ppb Từ đây phương phápđược phát triển nhanh, ứng dụng được nhiều trong thực tế.

Về sắc ký lỏng một kỹ thuật mới được phát hiện từ năm 1970 làm tăng hiệu quả táchđó là sắc ký lỏng hiệu năng cao (high performance lipuid chromatography- HPLC): Chấtnhồi cột được cải tiến, máy tính và thiết bị vào bổ trợ được đưa vào, tăng cường khảnăng của phương pháp.

Ngày nay kỹ thuật ghép nối giữa sắc ký và các phương pháp khác được áp dụng Đólà kỹ thuật ghép nối giữa sắc ký và khối phổ ( GC-MS, GC-MS) sắc ký và cộng hưởnghạt nhân, sắc ký đa chiều, sắc ký điện mao quản (CEC) Phương pháp có độ chính xácvà độ nhạy rất cao, phân tích được nhiều đối tượng phức tạp hơn.

1.1.2 Dịnh nghĩa.

Sắc ký là quá trình tách dựa trên sự phân bố liên tục các cấu tử chất phân tích trênhai pha: một pha thường đứng yên có khả năng hấp thụ chất phân tích gọi là pha tĩnh, mộtpha di chuyển qua pha tĩnh gọi lạ pha động; do các cấu tử chất phân tích có ái lực khácnhau với pha tĩnh, chúng di chuyển với tốc độ khác nhau và tách ra khỏi nhau.

1.2 PHÂN LOẠI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH SẮC KÝ.1.2.1 Phân loại theo hệ pha.

Phương pháp đầu tiên được nhiều người quan tâm, đây là phương pháp phân loạiđơn giản theo hệ pha tức là chất phân tích phân bố giữa hai pha là gì?

Sơ đồ phân loại các phương pháp sắc ký:

Cơ chếhệ pha

1.2.2 phân loại theo cơ chế tách.1.2.2.1 Sắc ký hấp thụ.

sắc khí hấp thụ là phương pháp dựa trên cơ sở phân bố chất phân tích giữa pha tĩnhvà pha động nhờ tương tác phân tử thông qua các trung tâm hấp thụ Pha tĩnh là các chấtrắn hoặc lỏng có diện tích bề mặt lớn, bền vững về mặt hoá học Chúng hấp thụ chất phântích trên bề mặt của chúng ở các mức độ khác nhau khi cho pha động chứa chất phân tíchtiếp xúa với chúng Tuỳ thuộc lực liên kết giữa pha tĩnh và từng cấu tử chất phân tích cótrong pha động, khi cho pha động đi qua pha tĩnh chúng sẽ di chuyển với tốc độ khácnhau.

1.2.2.2 Sắc ký phân bố lỏng - lỏng.

sự phân biệt giữa sắc ký phân bố lỏng-lỏng và sự phân bố thông thường là ở chỗ sắcký phân bố lỏng - lỏng còn được gọi là sắc ký chiết, pha tĩnh là chất lỏng pha động cũnglà chất lỏng, sự phân bố chất phân tích giữa hai pha lỏng giống như quá trình chiết, cònsự phân bố nói chung là sự phân chia chất phân tích vào hai pha không cần xét tới lỏnghay rắn.

Điểm khác nhau cơ bản giữa sắc ký phân bố lỏng - lỏng và sắc ký hấp phụ là ở chỗ:sắc ký phân bố lỏng- lỏng có đường đẳng nhiệt tuyến tính ở khoảng nhiệt độ lớn, phươngpháp có độ nhạy cao nhưng có nhược điểm là pha tĩnh không được bền vững, hiện tươngtrôi mất pha tĩnh làm cho độ lặp lại bị giảm.

1.2.2.3 Sắc ký ion ( trao đổi ion).

pha tĩnh thường là pha rắn có khả năng trao đổi ion của nó với các chất phân tíchtrong pha động.Chất có khả năng trao đổi cation gọi là cationit, còn chất có khả năng traođổi anion gọi lá anionit Lực liên kết chủ yếu giữa chất phân tích và pha tĩnh chủ yếu làliên kết tĩnh điện , phụ thuộc nhiều vào điện tích của ion chất phân tích, pH của dung dịchvà bán kýnh hidrat hoá của các ion chất phân tích Ví dụ: phản ứng trao đổi ion giữacationit acid mạnh và Ca2+ có thể viết như sau:

2R-SO3H + Ca2+ = (R-SO3)Ca + 2H+

Phản ứng của anionit bazơ mạnh với Cl- :R-N(CH3)3OH + Cl- = R-N(CH3)3Cl + OH-

1.2.2.4 Sắc ký rây phân tử (sắc ký loại cở).

Pha tĩnh là các chất rắn có diện tích bề mặt lớn, xốp, có những đường đi trong lòngchất rắn, còn gọi là mao quản có kých thước cở phân tử Các phân tử chất phân tích cóthể thấm vào chất đó ở mức độ khác nhau tuỳ theo kých thước của chúng Các chất phântích có kých thước lớn không thể đi vào sâu vào pha tĩnh được, sẽ bị rửa giải nhanh còncác phân tử chất phân tích có kých thước nhỏ phân bố sâu vào pha tĩnh sẽ bị rửa giảichậm Thứ tự rửa giải là các chất có kich thước nhỏ đi ra sau và ngược lại Thời gian lưucủa các chất tỷ lệ nghịch với kých thước phân tử của chúng Tuy nhiên chất phân tích cóthể có tương tác khác với pha tĩnh Như vậy một phép sắc ký có thể tách theo một haynhiều cơ chế khác nhau mà chúng ta không xét ở đây.

1.2.3 phân loại theo cách hình thành sắc đồ.1.2.3.1 phân tích tiền lưu.

các cấu tử A, B, C có ái lực với pha tĩnh là A < B< C Cho hỗn hợp chất phân tíchliên tục đi qua cột, chất phân tích có ái lực với pha tĩnh thấp nhất đi trước, tiếp theo làchất có ái lực yếu hơn Tuy nhiên do chúng ta cho liên tục chất phân tích vào nên đi sauA là A + B và A+B+C chỉ có một phần chất tinh khiết A đi trước

A

Sắc đồ phân tích tiền lưu

1.2.3.2 phân tích thế đẩy.

trong sắc ký này, chúng ta cũng nạp lượng nhỏ hỗn hợp chất phân tích A, B, C vàocột sau đó cho chất D là chất đẩy liên tục đi qua cột Ái lực hấp thụ là A<B<C<D Do Dđẩy C, C lại đẩy B,B lại đẩy A nên sắc đồ có dạng như sau:

C A

Anồng độ

t V

nồng độ

D t,V Sắc đồ phân tích thế đẩy

1.2.3.3 Phân tích rửa giải.

Đưa một lượng nhỏ mẫu bao gồm các chất A, B, C vào cột sau đó dùng chất E có áilực hấp thụ với pha tĩnh yếu nhất để rửa giải liên tục Cả A, B, C, E đều tan tốt trong phađộng Thứ tự ái lực hấp thụ là E<A<B<C Một câu hỏi đặt ra làm sao E có ái lực hấp thụyếu nhất với pha tĩnh lại có thể rửa giải A, B, C ? Để trả lời câu hỏi này chúng ta hìnhdung là sự tranh chấp những trung tâm hoạt đông ở pha tĩnh không phải chỉ có một cấu tửchất phân tích tương tác với cấu tử chất rửa giải mà ở đây có thể có nhiều cấu tử rửa giảitham gia (câu tử có thể là ion hoặc phân tử).

Giả sử có chất tan C(phân tử hoặc ion) đã hấp thụ vào pha tĩnh, để phân bố C trở lạipha động phải cần tới nhiều cấu tử rửa giải E Quy luật ưu thế số đông xem ra có tácdụng Vì vậy khi rửa giải người ta thường chất rửa giải có nồng độ lớn hơn chất phân tíchrất nhiều.

chiều cao(h)diện tích(S)thời gian(t)

Sắc đồ phân tích rửa giải

Tóm lại một phép sắc ký nhìn theo cách phân loại nào cũng có thể liên quan đếnmột hay nhiều cách phân loại khác, thí dụ ở sắc ký lỏng- rắn chỉ đơn giản là pha tĩnh làchất rắn, pha động là chất lỏng theo cách phân loại theo liên kết pha nhưng theo cáchphân loại theo cơ chế thì lỏng rắn ở đây có thể là hấp phụ,trao đổi ion Tuỳ theo pha tĩnh

A B

C

sử dụng, sắc ký lớp mỏng có thể là sắc ký trao đổi ion, hấp phụ, phân bố, rây phân tử.Ngược lại sắc ký hấp phụ xét về mặt tương tác pha có thể thuộc loại sắc ký - rắn haylỏng - rắn.

Sắc ký rửa giải có ứng dụng nhiều trong lĩnh vực phân tích do hiệu quả tách cao.

1.3 CÁC LỰC LIÊN KẾT TRONG SẮC KÝ.

Trong hệ sắc ký có ba thành phân chủ yếu tác quyết định sự tồn tại của hệ, chất phântích, pha tĩnh, pha động tạo nên sự phân bố cần thiết, giúp cho sự di chuyển các chất phântích dọc theo chiều dài cột với tốc độ khác nhau Chúng ta thường nói chất phân tích phânbố giữa hai pha, tuy nhiên đây la cân bằng động chất phân tích luôn thay đổi pha liên kết(trừ một số trường hợp đặc biệt nó chỉ ở một pha trong suôt quá trình phân tích) vấn đề làtại sao chất phân tích được giữ trong pha tĩnh? Hơn nữa ba thành phần này tương tác nhưthế nào với nhau, bằng các lực liên kết nào mà kết quả các chất phân tích lại phân bố vàopha tĩnh ở mức độ khác nhau? Câu trả là do bản chất các của các thành phân trong hệ sắcký Chất phân tích có thể là ion, phân tử trung hoá hay chất phân cực, đối tượng liên kếtcủa nó cũng có thể là ion, phân tử, chất phân cực Như vậy tuy thuộc vào độ lớn của điệntích kich thước phân tử, độ phân cực mà chúng tương tác với nhau theo các lực liên kếtkhác nhau Người ta chia các lực liên kết thành bốn loại:

1.3.1 Lực liên kết ion.

trên bề mặt pha tĩnh có các trung tâm hoạt động là ion Đó là các phần tử có khảnăng phân ly tạo thành các ion, tạo nên trung tâm hoạt động ion chung tham gia liên kếtvới các ion chất phân tích trong dung dịch theo lực tương tác tĩnh điện gọi là liên kết ion.Để giữ các anion chất phân tích trong dung dịch pha tĩnh cần có các trung tâm cation trênbề mặt, và ngược lại để giữ các cation chất phân tích trong dung dịch pha tĩnh cần có cácctrung tâm anion cũng tương tự, pha động cũng có các trung tâm hoạt động là các ion,chúng tham gia tương tác với chất phân tích và pha tỉnh Chúng có khả năng phân li trongdung dịch tạo thành các cation và anion Thí dụ khi rửa giải các ion kim loại trên cộtcationit, ta có thể dùng pha động là dung dịch HCl loãng Các phương pháp sắc kýthường gặp có sự tham gia của các liên kết ion gọi là sắc ký ion, sắc ký cặp ion.

1.3.2 Lực phân cực

Trong phân tử chất phân tích, chất rửa giải trong pha động cũng như các phân tửtrên bề mặt pha tĩnh có các trung tâm phân cực, chúng có thể là các lưỡng cực điện cố

định, cũng có thể là các lưỡng cực điện do cảm ứng Các trung tâm phân cực của chất nàyliên kết với trung tâm phân cực của chất khác bằng lực liên kết phân cực Sự phân cựctrong các phân tử đôi khi rất nhỏ và sự chênh lệch về độ phân cực cũng rất nhỏ Tuynhiên, sự chênh lệch này là yếu tố quan trọng để có độ bền liên kết khác nhau, đó là điềucần thiết để phân chia chúng trong các phép tách sắc ký.

Thí dụ: các Cresol (o-, m-,p- cresol) chỉ khác nhau về vị trí nhóm CH3- trong phântử Chính sự khác nhau về vị trí này làm cho mật độ electron trong phân tử cresol khácnhau tạo nên một sự khác biệt nhỏ về độ phân cực, từ đó lực liên kết với pha tĩnh khácnhau Là nguyên nhân chênh lệch thời gian lưu trong quá trình sắc ký.

1.3.3 Lực Van - de - Van (lực phân tán).

Lực này có bản chất điện, tuy nhiên không hề có cực điện trong mạng lưới phân tử,cũng không liên quan tới phân tử lưỡng cực hay cố định Tương tác phân tán điển hình làmạch hidrocacbon nó là tương tác phân tử

Thí dụ n-heptan là chất lỏng chứ không phải là chất khí sự tương tác giữa các phântử n-heptan là lực phân tán đủ lớn để giữ chất này ở trạng thái lỏng Để tách cáchidrocacbon người ta dùng hidrocacbon khác làm pha tĩnh.

1.3.4 Lực tương tác đặc biệt.

Lực tương tác đặc biệt là lực tương tác tạo thành do các liên kết hydro, liên kết chonhận mà có.Sự hình thành liên kết giữ nguyên tử hidro và các nguyên tử có độ âm điệncao như O, N, F gọi là liên kết hidro Khi tham gia liên kết, các electron còn gọi là đámmây electron chuyển dịch sang nguyên tử có độ âm điện lớn hơn Như vậy các nguyên tửcó độ âm điện cao hơn, liên kết hidro càng bền chặt

1.4 SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA BA THÀNH PHẦN TRONG HỆ SÁC KÝ.

Khi nạp chất phân tích vào hệ sắc ký, nó được phân bố giữa hai pha, pha tĩnh và phađộng, tuỳ theo lực liên kết giữ từng pha với chất phân tích mà chúng có thời gian ở phanào nhiều hơn Như vậy thực chất là ba thành phần trong hệ sắc ký tương tác với nhau,pha tĩnh, pha động, và chất phân tích Ta xét từng thành phần và quan hệ của chúng.

Pha tĩnh phài lưu giữ được chất phân tích, tuy nhiên để tách được các chất, nó khôngđược giữ quá chặt chất phân tích để có điều kiện phân bố vào pha động và sau đó, ở mộtthời điểm khác, nó lại bị hấp thụ vào pha tĩnh Các chất phân tích có tính chất càng giồngnhau sự phân bố càng phải lặp đi lặp lại nhiều lần, ở đây ta muốn nói đến số lần phân bố

đạt cân bằng hay số đĩa lí thuyết phải đủ lớn để tách có hiệu quả, do đó các vấn đề vậtliệu làm pha tĩnh, chiều dài cột tách và cách nạp cột cũng cần được quan tâm Ngày nayta có thể sử dụng những cột có sẵn trên thị trường nhưng đôi khi, cùng một loại pha tĩnh,các hãng khác nhau có thể tạo được các sản phẩm với tính chất khác nhau.

Vấn đề tiếp theo là pha động và cách vận hành tức là tóc độ pha động, nhiệt độ,lượng mẫu đưa vào cột, tái sinh cột Pha động phải hoà tan dược chất phân tích, tuynhiên thành phần pha động phải phù hợp sao cho chất phân tích không bị giữ quá lâu ởpha động để nó có thể liên kết trở lại với pha tĩnh.

Sự tương tác giữa pha động và pha tĩnh cũng là vấn đề cần bàn Pha động khôngđược làm ảnh hưởng tới pha tĩnh, không làm thay đổi tính chất hoá lý của pha tĩnh Phađộng không được liên kết với pha tĩnh một cách quá bền vững để tạo điều kiện cho cácchất phân tích có thể phân bố vào pha tĩnh được Ngoài ra tốc độ pha động, nhiệt độ hệtrong đó có nhiệt độ của từng bộ phận riêng, đặc biệt là trong sắc ký khí phải được quantâm khống chế một cách chặt chẽ.

Để làm sáng tỏ vấn đề trên ta lấy một ví dụ tách các ion kim loại M+ bằng phươngpháp sắc ký trao đổi ion Pha tĩnh là cationit axit mạnh, nhóm trao đổi là R-SO3H: Phađộng là dung dịch đệm có chất rửa giải là H+ Sự tương tác của ba đại lượng trên đượcmiêu tả bằng hình sau:

Sự tương tác của 3 đại lượng chủ yếu trong hệ sắc ký

Pha tĩnh (RSO3) có khả năng hấp thụ chất phân tích theo phản ứng sau:R-SO-

Pha động H+

Pha tĩnh R-SO3-

chất R-SO3M có liên kết bền vững sao cho M+ dễ dàng đi vào pha động Đến lượt H+,không được liên kết bền vững với R-SO3-, nói một cách khác là nồng độ H+ không quácao sao cho phản ứng ** xảy ra thuận nghịch Mặt khác tương tác giữa M+ và H+ là tươngtác phủ định nhau, cạnh ranh nhau Chính H+ là yếu tố cạnh tranh để cho phản ứng ** xảyra Như vậy vai trò của nồng độ chất rửa giải,(H+) ở đây rất quan trọng nó có giá trị phùhợp sao cho hiệu quả tách tốt nhất Phương pháp đưa thêm chất tạo phức vào pha độngcũng thường được áp dụng trong sắc ký trao đổi ion.

1.5 MỘT SỐ ĐẠI LƯỢNG DÙNG TRONG SẮC KÝ.1.5.1 Hệ số phân bố KD và cách xác định.

Cấu tử A phân bố giửa pha động và tĩnh khi cân bằng được thiết lậpAs Am (1)

Hệ số phân bố được định nghĩa là tỉ số của nồng chất phân tích giữa hai pha

  

-Để cân bằng thiết lập nhanh một yêu cầu rất cần thiết là lớp pha tĩnh phải mỏng, hệsố khuếch tán của chất phân tích trong pha tĩnh lớn hơn hệ số khuếch tán trong pha động.Hệ số phân bố KD có thể được xác định theo phương pháp tính bằng cách đo nồng độ chấtphân tích trong pha động và nồng độ chất phân tích trong pha tĩnh sau khi đã đạt cânbằng Một cách gần đúng KD được xác định theo công thức sau:

M M VK

M m

(3)

Trong đó: M là lượng chất ban đầu tính bằng mgM1 là lượng chất phân tích còn lại sau khi tiếp xúc mgV là thể tích pha động ml

M là lượng chât hấp thụ, gam

1.5.2 Sự liên hệ giữa tốc độ di chuyển của chất phân tích và KD

Chất phân tích A muốn di chuyển được phải ở pha động Gọi fA là phần thời gian A

ở pha động:

 

    .

A Vf

1.5.3 Thời gian lưu tR, thời gian lưu hiệu chỉnh tR’

Thời gian lưu tR là thời gian lúc bắt đầu bơm mẫu vào đầu cột tới khi pic đạt giá trịcực đại.

)1( 



1.5.4 Thể tích lưu Vm, thể tích lưu hiệu chỉnh.

Thể tích lưu VR là thể tích của dung dịch rửa giải từ khi bắt đầu bơm mẫu vào cộtcho đến khi pic đạt cực đại Gọi F là tốc độ chảy của pha động ml/phút,thể tích lưu VR

được tính theo công thức:VRA = tRAF; Vm = tmFVRA = Vm(1 + k’) (11)

Thể tích lưu hiệu chỉnh VR’ là thể tích lưu đã loại đi thể tích trống của cộtVR’ = VR – Vm = VmkA’ = KDAVS

Thể tích lưu riêng Vg là thể tích riêng cho cấu tử, là thể tích dung dịch rửa giải đểrửa chất phân tích trong một đơn vị trọng lượng hay thể tích của pha tĩnh

DAgS

 (12)

1.5.5 Hệ số tách α (còn gọi là hệ số lưu giữ tương đối)

Hệ số tách α là đại lượng đánh giá khả năng tách hai chất bằng phương pháp sắc ký.Nó phụ thuộc vào hệ số phân bố của chúng và tỷ số của hệ số phân bố của hai chất: mộtchất phân tích A và một chất khác B hoặc một chất chuẩn.

Điều kiện để hai chất tách khỏi nhau là α ≠ 1 '

DB§ B

Nói một cách khác hệ số phân bố của hai chất A và B giữa pha tĩnh và pha độngphải khác nhau Mặt khác tỷ số thể tích lưu của hai chất, t’RA/ t’RB cũng chính là tỷ số củahệ số phân bố.

1.5.6 Sắc đồ.

Sắc đồ là sự biểu diễn sự phụ thuộc diện tích (S) hoặc chiều cao (h) tín hiệu đo đượccó thể là độ hấp thụ quang,cũng có thể là độ dẫn điện hoặc là tần số xung điện liênquan chặt chẽ tới nồng độ chất phân tích có trong mẫu và thời gian Các tín hiệu này đượcgọi là “ pic” sắc ký.Để tính toán hàm lượng chất phân tích, tính diện tích pic sắc ký là

''