Tài liệu Kỹ thuật phân tách

Chương 1: KỸ THUẬT PHÂN TÁCH 1.1. Phân tích sắc ký 1.1.1. Nguyên lý cơ bản - Sắc ký là kỹ thuật tách các cấu tử ra khỏi hỗn hợp dựa trên ái lực khác nhau của mỗi cấu tử đối pha tĩnh và pha động + pha tĩnh: có tác dụng giữ cấu tử cần tách (lớp chất cố định) + pha động: có tác dụng kéo cấu tử cần tách ra khỏi cột (chất lỏng, khí) PPPT sắc ký Được phát minh vào năm 1903 bởi Tswett (1872-1919)  Ưu điểm: + khả năng phân tách cao, có thể tách những chất rất giống nhau về mặt hóa học lẫn vật lý + là 1 trong những PPPT mạnh nhất  Cột sắc ký Thứ tự ra khỏi cột   Hợp chất có ái lực nhiều với pha động thì có xu hướng ra khỏi cột trước Hợp chất có ái lực nhiều với pha tĩnh thì bị giữ lại lâu hơn trong cột và ra sau Sắc ký đồ Phân loại sắc ký Phân loại dựa trên trạng thái của pha động: - Sắc ký lỏng: + pha động: chất lỏng + pha tĩnh: rắn, lỏng - Sắc ký khí + pha động: chất khí + pha tĩnh: rắn, lỏng Phân loại sắc ký Theo cơ chế của quá trình tách:  Sắc ký hấp phụ  Sắc ký phân bố  Sắc ký trao đổi ion  Sắc ký rây phân tử Các đại lượng cơ bản tR t’R tM W Thời gian lưu tR , thể tích lưu VR - Sắc đồ: kết quả của quá trình tách sắc ký. Mỗi peak của sắc đồ ứng với 1 hoặc 1 nhóm cấu tử của hỗn hợp cần tách. - Thời gian lưu tR: thời gian từ khi tiêm mẫu đến khi ghi nhận được cực đại của mũi sắc ký - Thời gian lưu chết tM: thời gian 1 chất hoàn toàn không tương tác với pha tĩnh hay cũng là thời gian di chuyển của pha động từ đầu cột đến cuối cột. Thời gian lưu hiệu chỉnh t’R , thể tích lưu hiệu chỉnh V’R Thời gian lưu hiệu chỉnh t’R: là thời gian chất bị lưu giữ trong pha tĩnh tR = t’R + tM = tM (1+K’) VR = VM (1+K’) - Thời gian lưu và thể tích lưu hiệu chỉnh của mẫu: t’R = tR - tM V’R = VR - VM Hệ số phân bố K CS nS VM K    K '. CM nM VS     CS : nồng độ chung của chất tan trong pha tĩnh CM : nồng độ của chất tan trong pha động K càng lớn nghĩa là chất bị hấp phụ càng nhiều, chất chuyển động càng chậm K chỉ phụ thuộc vào bản chất của chất tan, pha tĩnh và nhiệt độ mà không phụ thuộc vào kiểu cột tách Hệ số chứa (dung lượng) K’ nS t 'R K K'   nM tM  nS, nM : số mol của chất tan trong pha tĩnh, pha động   : tỉ số pha  t’R : thời gian lưu hiệu chỉnh  tM : thời gian chết - K’ biểu diễn mối tương quan giữa thời gian của chất tan lưu lại trong pha tĩnh so với trong pha động. - K’ lớn: cột tách tốt nhưng thời gian phân tích kéo dài và vùng bị giãn rộng  Số đĩa lý thuyết N trong cột sắc ký 2 Biết: d : độ lệch chuẩn của peak  tR  N   - Trong TH lý tưởng, peak có dạng d  hình Gauss, ta có độ rộng của 2 peak:  tR  N  5,545   +tại điểm uốn: Wi = 2 d  Wh   +tại một nửa chiều cao: Wh = 2,355d 2 + tại đáy peak: Wb = 4 d  tR  N  16    - Ta có các công thức sau:  Wb  Số đĩa lý thuyết N trong cột sắc ký N càng lớn nghĩa là số lượng các cân bằng tăng thì hiệu quả phân chia trên cột sắc ký tăng lên, bề rộng đáy càng nhỏ, peak càng nhọn, định lượng chúng càng chính xác. - Sắc ký lỏng: N < 20.000 - Sắc ký khí: N > vài trăm ngàn ? Sắc ký khí tách tốt hơn sắc ký lỏng ? - Chiều cao tương đương với đĩa lý thuyết: - H=L/N L: chiều dài cột sắc ký Độ chọn lọc a - Độ chọn lọc a : dùng để đánh giá 2 chất có tách được hay không K 2 K '2 a  1 K1 K '1  - a: phụ thuộc vào pha tĩnh, pha động và bản chất của chất tan Pha tĩnh phải có cùng bản chất với chất tan để giữ chúng lại Hệ số phân giải Rs  Hệ số phân giải Rs: dùng để đánh giá 2 peak liên tiếp có thể tách được hay không (tốt nhất Rs = 1,5) Rs  t R2  tR1   Wb1  Wb2    2   1 Khả năng tách các chất  Biểu thức liên hệ giữa 4 đại lượng trên: N  a  1   K '2  Rs     4  a   1  K '2  Ứng dụng của PP sắc ký Định tính Cấu tử được tính theo giá trị tR. So sánh tR của mẫu và tR của cấu tử chuẩn trong cùng đk đo trên máy.  Định lượng: bằng cách so sánh với dd chuẩn: - Chiều cao h của mũi (hẹp và đối xứng) - Diện tích mũi S  Các ứng dụng của sắc ký  Phân tích dựa vào chiều cao peak  Phân tích dựa vào diện tích peak  Xây dựng đường chuẩn (calibration with standards)  Phương pháp chuẩn nội (internal-standard)