Bài giảng Đại cương về sắc ký - Lê Nhất Tâm

Chia sẻ: Bạch Tử Du | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:44

Thêm vào BST

Báo xấu

42
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Đại cương về sắc ký có nội dung trình bày những khái niệm cơ bản về sắc ký, sắc ký đồ, các đỉnh rửa giải hình Gaussian, lý thuyết tấm, hệ số phân vùng 1,5 Nernst (K), hiệu suất cột, các thông số lưu giữ, yếu tố phân tách (hoặc độ chọn lọc) giữa hai chất tan, hệ số phân giải giữa hai đỉnh,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Đại cương về sắc ký - Lê Nhất Tâm

GENERAL ASPECTS OF CHROMATOGRAPHY 1.1 General concepts of analytical chromatography 1.2 The chromatogram 1.3 Gaussian-shaped elution peaks 1.4 The plate theory 1.5 Nernst partition coefficient ( K ) 1.6 Column efficiency 1.7 Retention parameters 1.8 Separation (or selectivity) factor between two Solutes 1.9 Resolution factor between two peaks 1.10 The rate theory of chromatography 1.11 Optimization of a chromatographic analysis 1.12 Classification of chromatographic techniques
NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ SẮC KÝ • Sắc ký là một phương pháp tách dựa trên tính chất vật lý hay hóa lý của các cấu tử trong hổn hợp ở thể khí hay lỏng. Tiến trình xãy ra như trong quá trình chưng cất, trích ly gián đoạn. • Tiến trình sắc ký có thể mô tả như sau : + Một pha đứng yên được cấu tạo có thể là một cột rỗng, một tờ giấy, một bản mặt v.v..được làm đầy một loại rắn hay lỏng phù hợp gọi là pha tĩnh + Trên một đầu pha tĩnh cho vào một lượng mẫu nhỏ có chứa các thành phần ra khỏi nhau
NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ SẮC KÝ + Pha động là những dung môi được đưa lên liên tục sau khi cho mẫu vào, pha động sẽ di chuyển trong cột do trọng lực và đem các cấu tử khác nhau trong mẫu theo chúng. Quá trình này gọi là sự rửa giải. Nếu các thành phần này di chuyển với những tốc độ khác nhau thì chúng sẽ tách ra khỏi nhau và có thể thu hồi cùng với pha động.
NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ SẮC KÝ • Đây là phương pháp được sử dụng đầu tiên vào đầu thế kỷ 20 đo nhà thực vật Michaël Tswett • Quá trình xãy ra trên cột có thể áp dụng để tách và làm sạch trong tiến trình xử lý mẫu (chuẩn bị cột sắc ký) • Quá trình xãy ra đã hình thành kỹ thuật phân tích sắc ký bằng cách đo thời gian di chuyển của các hợp chất khác nhau, nghĩa là có thể định danh chúng mà không cần thu nhận và phân tích. Quá trình định danh một hợp chất cần thiết phải có chất chuẩn của nó.
NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ SẮC KÝ • Kỹ thuật sắc ký nhanh chóng phát triển, cùng với sự hổ trợ của các ngành khoa học khác như toán học, vật lý, tin học v.v..và nó có thể tách ở những thành phần ở mức vi lượng. • Biểu đồ nhận được từ quá trình chạy sắc ký gọi là sắc ký đồ. Sắc đồ ký đồ mô tả trình tự quá trình rửa giải các thành phần khác nhau khi ra hỏi cột • Detector là thiết bị nhận biết các cấu tử khi ra khỏi mẫu, nó cho biết thời điểm các cấu tử ra khỏi cột và cường độ tương tác các cấu tử với detector. Thông tin này giúp cho việc định danh và định lượng các cấu tử trong mẫu ban đầu. • Như quá trình sắc ký xãy ra hai giai đoạn.
NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ SẮC KÝ Việc định danh một hợp chất chỉ dựa vào thời gian lưu là chưa hợp lý. Thường người ta kết hợp với một vài phương pháp khác như Mass spectrometer hay Infrared Spectrometer. Những thiết bị này sẽ cho những thông tin độc lập từ đó có thể so sánh và kết luận.
GAUSSIAN-SHAPED ELUTION PEAKS • Sắc ký đồ rửa giải của một peak có dạng giống với biểu đồ phân bố Gaussian • Trong đó µ tương ứng với thời gian lưu của peak rửa giải, σ là độ lệch chuẩn của peak (σ2 là phương sai). • y là tín hiệu nhận được từ detector nó giống như hàm theo thời gian x • Trong trường hợp lý tưởng hàm phân bố có thể mô tả theo phương trình: Đặt: Suy ra:
GAUSSIAN-SHAPED ELUTION PEAKS • Phương trình trên có đồ thị là một đường cong đối xứng ( x=0 khi y= 3.999), đồ thị đi qua hai điểm uốn tại x= +1 và -1, tương ứng với giá trị y đạt được là 0,242 ( chiều cao tương ứng là 60.6% so với giá trị cực đại. Độ rộng của peak tại điểm uốn là 2σ (σ =1). • Trong sắc ký đồ w1/2 là ký hiệu cho độ rộng tại ½ chiều cao peak (w = 2,35σ). Độ rộng của peak tính tại nền và được đo ở chiều cao đạt được là 13,5% so với chiều cao cực đại là w= 4 σ
THE PLATE THEORY • Gần một nữa thế kỷ các thuyết lần lượt ra đời để giãi thích sự di chuyển và phân tách của các cấu tử trong cột. • Craig’s theoretical plate model được xem là thuyết giãi thích quá trình di chuyển và phân tách các cấu tử chất tan trong cột là hợp lý nhất. • Mặc dù quá trình xãy ra trong cột là một quá trình xãy ra liên tục nhưng theo mô hình của Craig, ông cho rằng đó là những bước tiếp nối riêng biệt. Trong sắc ký lỏng – rắn các tiến trình cơ bản này là sự tuần hoàn của sự hấp phụ và giãi hấp phụ. Các bước này tái lập lại tuần hoàn theo sự di chuyển của các cấu tử trong cột. • Mỗi bước tương ứng với một trạng thái cân bằng mới gọi là đĩa lý thuyết
THE PLATE THEORY • Các đĩa này sắp xếp dọc theo chiều dài cột. Mỗi một chất khi di chuyển trong cột sẽ có số lần tái tổ hợp khác nhau( hấp phụ / giãi hấp phụ) nên số đĩa khác nhau. • Nêu gọi chiều cao tương đương của một đĩa lý thuyết là H (Height equivalent to a theoretical plate) • Ta có :
THE PLATE THEORY + Nếu tính lượng chất trên đĩa thứ J tại thời điểm I ta có: Tổng lượng chất tan mT là tổng số lượng chất tan được pha động di chuyển tới từ đĩa thứ (j-1) nằm cân bằng tại thời điểm (i-1) và lượng chất tan thực sự có sẵn ở đĩa thứ j tại thời điển (i-1)
THE PLATE THEORY Lý thuyết có một lỗi nghiêm trọng ở chỗ nó không tính đến phân tán trong cột do sự khuếch tán của các hợp chất
Nerst partition coefficient(K) • Thông số hóa lý cơ bản của quá trình sắc ký là hằng số cân bằng K, gọi là hệ số phân bố, được tính bằng tỷ số nồng độ của chất tan nằn giữa hai pha • Hệ số K có thể rất lớn, như 1000 nếu như pha động là khí hoặc nhỏ khi pha động là lỏng • Mỗi một hợp chất thường phân bố trong vùng không gian trong cột, và có nồng độ khác nhau ở những vùng khác nhau ( CM và CS khác nhau) nhưng tỷ số của chúng không đổi
COLUMN EFFICIENCY • Hiệu quả cột (số đĩa lý thuyết) N: Số cân bằng xãy ra trong cột khi cấu tử đi qua suốt bề mặt cột. • Độ phân tán σ được tính theo phương sai σ2 , giá trị này tăng với khoảng cách phân tán. Khi khoảng cách phân tán tiến đến chiều dài L của cột Ta có :
COLUMN EFFICIENCY • Theo trên ta có : • Suy ra: • Hay:
SỐ ĐĨA HIỆU QUẢ THỰC TẾ • Để đánh giá đúng thực chất hiệu quả cột đối với sự tách một cấu tử, thông số thời gian lưu tR được thay thế bằng thời gian lưu thực tế t’R • Lúc này ta có : Hay • Nếu tính ở độ rộng w1/2:
CÁC THÔNG SỐ LƯU GIỮ  Thời gian lưu tR (Retention time)  Thể tích của pha động trong cột (thể tích chết)  Thể tích của pha tĩnh  Hệ số phân bố  Thể tích phân giãi VR  Hệ số dung lượng k' (Capacity factor)
THỜI GIAN LƯU (Retention time) tR = tO . (1 + k') • Bản chất của pha tĩnh • Bản chất, thành phần,tốc độ của pha động • Cấu tạo và bản chất phân tử của chất tan • Một số yếu tố khác
THỂ TÍCH CỦA PHA ĐỘNG VÀ PHA TĨNH TRONG CỘT VS = VC - VM
THỂ TÍCH PHÂN GIÃI VR