Bài thuyết trình Phương pháp sắc ký

Tiểu luận nhóm 3

Đề tài:

GVHD: TH.S NGUYỄN XUÂN TÒNG

Nội dung thuyết trình

Đại cương về phương pháp sắc ký

Giới thiệu về một số Phương pháp sắc ký

Các kỹ thuật định lượng của

phương pháp sắc ký hiện đại

Ứng dụng

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SẮC KÝ

Đại cương về phương pháp sắc ký

- Phương pháp sắc ký do nhà bác học

người Nga Mikhail Tewett ( 1872-1919)

phát minh vào năm 1903

-Ông đã dùng cột chứa oxit nhôm tách

các pigment của lá cây thành các vùng

màu riêng biệt và đặt tên là sắc ký

(chromatogrphy)

Thí nghiệm sắc ký củaTswatt

Russian Botanist

Đặc điểm chung của phương pháp sắc ký:

• Phương pháp sắc ký ngoài khả năng

tách còn là một trong những phương

pháp phân tích định tính và định lượng

các cấu tử có độ chính xác .

• Là quá trình tách dựa trên sự dịch

chuyển hỗn hợp phân tích qua một lớp

chất cố định ( được gọi là pha tĩnh)nhờ

vào chất mang thường là khí hoặc lỏng

( được gọi là pha động).

Pha

động

Pha Cách bố trí

Dạng sắc ký

Cơ chế trao đổi

tĩnh

pha động

Khí

Khí – hấp thụ Khí

Rắn

Lỏng

Cột

Hấp phụ

Phân bố

Khí - lỏng

Khí

Lỏng

Lỏng – rắn Lỏng

Lỏng – lỏng Lỏng

Lỏng – nhựa Lỏng

trao đổi

Rắn

Lỏng

Rắn

Cột

Hấp phụ

Phân bố

Trao đổi ion

Lớp mỏng Lỏng

Rắn Lớp mỏng

Lỏng Lớp mỏng

Hấp phụ

Phân bố

Giấy

Lỏng

Rây phân tử Lỏng

Lỏng

Cột

Theo kích thước

phân tử

Hệ số phân bố

• Trong phương pháp sắc ký khí, sự

chuyển nồng độ chất phân tích X giữa

pha động và pha tĩnh. Cân bằng của

một cấu tử trong hệ sắc ký được mô tả

bằng phương trình đơn giản sau:

• A_{pha động}

A_{pha tĩnh}(1)

• Hằng số cân bằng của cân bằng (1)còn

được gọi là hằng số phân bố được tính

như sau:

S

K

C_M

Trong đó :

• C_s:: nồng độ cấu tử trong pha tĩnh.

• C_m: nồng độ cấu tử trong pha động .

• Hệ số K tùy thuộc vào bản chất của pha

tĩnh, pha động, và chất hòa tan.

• K càng nhỏ thì pha tĩnh giữ lại ít và ra

càng nhanh ngược lại k càng lớn thì

chất phân tích ra càng chậm.

Thời gian lưu

• Thời gian lưu : là thời gian cần thiết để

cấu tử đi từ đầu cột đến cuối cột hay

chính là thời gian cấu tử bị lưu giữ

trong cột .

• Hiệu số giữa thời gian lưu và thời gian

lưu chết gọi là thời gian lưu đã hiệu

chỉnh (t_R’)

t_R’= t_R– t_M

• T_Mvà T_Rlà các giá trị nhận được từ sắc

ký đồ

Hệ số chọn lọc

1

-Là đại lượng đặt trương cho khả năng

tách của các cấu tử khác nhau trong

hỗn hợp chất khảo sát .

- Hệ số chọn lọc α của cột đối với cấu tử

A và B định nghĩa như sau:

1

K_BK'_B

 = =

K_AK'_A

K_A,K_B:là hệ số phân bố của cấu tử A và

B

- Hệ số chọn lọc phụ thuộc vào bản chất

của A,B, pha động, pha tĩnh và nhiệt độ

.

- Hệ số chứa hay còn gọi là dung lượng

là một thông số quan trọng được sử

dụng trong sắc ký ( ký hiệu là K’)

C_S.V_SV_St_R−t_M

C_M.V_MV_Mt_M

K'=

= K =

- K tùy thuộc vào bản chất tan, pha

động và pha tĩnh và pha động .K’ tùy

thhuộc vào các yếu tố trên vừa phu

thuộc vào các đặt tính của cột .

Lý thuyết đĩa Martin và Synge

- Được áp dụng cho quá trình sắc ký

vào năm 1942. Theo thuyết này, cột sắc

ký được xem như gồm nhiều phần nhỏ

gọi là đĩa. Trong mỗi đĩa, cân bằng vật

chất được thiết lập rất nhanh giữa pha

động và pha tĩnh .

-Số đĩa được biểu hiện ở hệ thức sau:

 ²

2

L t

 

H w

 

t_R

R

 

w

N = =16 = 5,55

 

1/ 2

 

Trong đó :

N: số đĩa lý thuyết của cột

L:chiều dài của lớp chất nhồi tronh cột

H: chiều cao của đĩa lý thuyết

W, W_1/2: bề rộng đáy mũi sắc ký , mũi

sắc ký 1/2

Độ phân giải

- Là đại lượng đặt trương cho quá trình

tách của các chất ra khỏi nhau ( ký hiệu

R_s)

R₂R₁

R_S=

W₁+W₂

2

- Mối liên hệ giữa R_s,K’,N và α qua cô ng

thức :

 

K₂

1  −1

 

 

R_S=

N

 

4  1+ K

 

2

 

- Để tăng R_sđể tách hai mũi ra khỏi

nhau, ta có thể thay đổi:

+Tăng Δt_R=t_R2– t_R1khi đó 2 mũi thang

sẽ tách xa hơn.

+Giảm W₁,W₂khi đó 2 mũi thang nhọn

hơn, cách này tiết kiêm được thời gian

phân tích ,cho kết quả tố hơn.

Phương trình Van Deemter

-Phương trình VanDeemter ra đời bổ sung

cho một số điểm của quá trình sắc ký theo

lý thuyết đĩa chưa lột tả được các vấn đề

ảnh hưởng bên trong cũng như bên ngoài

của quá trình sắc ký.

-Phương trình Van Deemter sẽ mô tả ảnh

hưởng của quá trình này như sau:

B

H = H _A+ H_B+ H_C= A + + C_u

u

Trong đó :

H_A:chiều cao riêng phần thể hiện chất

lượng của cột nhồi gây ảnh hưởng tốc độ

dịch chuyển khác nhau của các phân tử

trong cột nhồi

A = 2λd_p

- λ: thông số phụ thuộc vào kích thước hạt và

mứt độ đồng nhất khi nạp cột ,d_plà đường

kính của hạt chất hấp phụ .

-H_B: chiều cao riêng phần biểu diễn sự phân

tán của cấu tử khảo sát trong pha động.

B = 2D_M

: Hệ số phụ thuộc vào khoảng cách giửa các



hạt, D_Mlà hệ số khuyết tán trong pha động

- H_C: chiều cao riêng phầnbiểu diễn sự hấp phụ

và giải hấp phụ của cấu tử bên pha tĩnh và sự

phân tán cùa cấu tử trong hai pha .

Giới thiệu một số phương pháp sắc ký

A. Sắc ký lỏng

• Sắc ký lỏng là quá trình tách do ái lực khác

nhau của cấu tử lỏng đối với chất hấp phụ

rắn .

• Lực hấp phụ bao gồm lực Vande Waals, lực

cảm ứng, lực liên kết hóa học và lực liên kết

hydrogen.

• Sắc ký lỏng xác định được rất nhiều loại cấu

tử đặt biệt là các chất có khối lương phân tử

lớn.

• Sắc ký lỏng được viết tắt là HPLC :

➢ High Performance Liquid

Chromatography:sắc ký lỏng hiệu nâng cao.

➢ High Pressure Liquid Chromatography:

sắc ký lỏng áp suất cao.

Figure P-2:HPLC column

Pha tĩnh

- Pha tĩnh trong sắc ký thường ở thể rắn,

có nhiều loại pha tĩnh khác nhau , tùy

theo nhu cầu mà người ta chọn lựa pha

tĩnh phân cực hoặc không phân cực.

Pha tĩnh không phân

cực: thường sử

dụng nền silica gel

có gắn thêm mạch

cacbon C18

Pha tĩnh phân cực: thường sử dụng cực

là silosan (SiO₂) hoặc alumina(Al₂O₃) pha

tĩnh này rất háo nước, nước có thể là một

chất độc đối với các pha tĩnh loại này.

Pha động

Dung môi được chon để chạy sắc ký

phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

❖ Có độ tinh khiết cao

❖ Hòa tan tốt với cấu tử cần phân tích

❖ Bị hấp phụ tối thiểu trên pha tĩnh

❖ Không phản ứng với chất cần xác

định và chất hấp phụ.

• Để tăng khả năng tách có thể rửa giải

bằng dung môi theo thứ tự khả năng giải

hấp tăng dần.

• Đối với các chất hấp phụ phân cực dung

môi có hằng số điện môi càng lớn sẻ có

khả năng giải hấp càng cao đói với các

chất hấp phụ trên đó và ngược lại.

• Chất hấp phụ không phân cực dung môi

có hằng số điện môi càng cao sẽ giải hấp

càng ké m.

Hệ thống máy sắc ký lỏng

Mô hình máy sắc ký lỏng

Bài thuyết trình Phương pháp sắc ký - Nguyễn Xuân Tòng