Tìm hiểu về phương pháp sắc ký trao đổi ion

Tìm hiểu về phương pháp sắc ký trao đổi ion

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

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

1 Nguyễn Lê Thảo Hoàng 10320561 Tìm kiêm nội dung

2 Cáp Thị Thanh Huyền 10378431 Tìm kiêm nội dung

3 Phạm Thị Lang 10347691 Tìm kiêm nội dung

4 Mai Thị Cẩm Nhung 10369471 Tìm kiêm nội dung

5 Nguyễn Thị Hồng Nhung 10318501 Tìm kiêm nội dung

6 Nguyễn Phước Quang 10321621 Tìm kiêm nội dung

7 Đinh Quang Thành 10347681 Tổng hợp nội dung, chỉnh sửa nội dung

8 Đỗ Tấn Thạnh 10323171 Tìm kiêm nội dung

9 Hồ Huỳnh Phước Thắng 10312591 Tìm kiêm nội dung

10 Trần Quốc Thắng 10353351 Tìm kiêm nội dung

11 Bùi Thị Kim Thoa 10345141 Tìm kiêm nội dung

12 Hà Thanh Tú 10323591 Tìm kiêm nội dung

13 Nguyễn Thị Thùy Vân 10319101 Tìm 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

MỤC LỤC.

LỜI CẢM ƠN 2

MỤC LỤC 3

PHẦN A MỞ ĐẦU 6

1 ĐẶT VẤN ĐỀ 6

2 MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU 6

3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 6

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 7

5 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 7

6 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 7

PHẦN B NỘI DUNG 8

Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ SẮC KÝ 8

1.1 TỔNG QUAN VỀ SẮC KÝ 8

1.1.1 Vài nét lịch sử 8

1.1.2 Dịnh nghĩa 9

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

1.2.3.2 phân tích thế đẩy 11

1.2.3.3 Phân tích rửa giải 12

1.3 CÁC LỰC LIÊN KẾT TRONG SẮC KÝ 13

1.3.1 Lực liên kết ion 13

1.3.2 Lực phân cực 13

1.3.3 Lực Van - de - Van (lực phân tán) 14

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

2.2.1 Ionit 26

2.2.1.1 Nhựa trao đổi ion 26

2.2.1.2 Cationit 27

2.2.1.3 Anionit 28

2.2.1.4 Ionit lưỡng tính 29

2.2.2 Cơ chế trao đổi ion 29

2.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG 31

2.4 THIẾT BỊ ỨNG DỤNG 31

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 KÝ TRAO ĐỎI ION 34

2.5.1 Điểm giống nhau 34

2.5.2 Điểm khác nhau 34 2.5.3 Tối ưu hóa sắc ký trao đổi ion 35 PHẦN C TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

PHẦN A MỞ ĐẦU

1 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 kinh

tế Quốc gia Sự ra đời và phát triển của ngành phân tích thực phẩm dã tạo ra nhiều thiết

bị 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

- 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

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 ancaloit

từ 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 hai

ông được nhận giải

thưởng Nobel về hoá

cao Cột mao quản và

các detectơ sau này

được cải tiến tăng độ

phân giải và độ nhạy

của 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 tách

đó 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 Đó

là 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 xác

và 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 chế

hệ 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 tĩnh

và 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 sắc

ký phân bố lỏng - lỏng còn được gọi là sắc ký chiết, pha tĩnh là chất lỏng pha động cũng

là chất lỏng, sự phân bố chất phân tích giữa hai pha lỏng giống như quá trình chiết, còn

sự 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 dịch

và 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 sau

A là A + B và A+B+C chỉ có một phần chất tinh khiết A đi trước

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

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 phân

bố 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 sắc

ký 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 trên

bề 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 phân

tử 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 phân

tử 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 tử

có 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 nay

ta 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:

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 ** xảy

ra 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.

[As ] là nồng độ chất phân tích trong pha tĩnh

Cân bằng phân bố trong pha khí gọi là cân bằng động đó là cân bằng giữa lỏng lỏng, khí-lỏng, rắn-lỏng Giả sử chất phân tích được phân bố ở phần nào đó của cột, đĩathứ n Nhưng do pha động di chuyển, chất phân tích lại đi xuống đĩa thứ (n+1) và ở đâylại thiết lập cân bằng mới của cả đĩa thứ n và n+1

-Để cân bằng thiết lập nhanh một yêu cầu rất cần thiết là lớp pha tĩnh phải mỏng, hệ

số 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:

1

.

M1 là lượng chất phân tích còn lại sau khi tiếp xúc mg

V 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 K D

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

m

A V f

A

S D m

f

V K V

1.5.3 Thời gian lưu t R , thời gian lưu hiệu chỉnh t R ’

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

u

k L u

L

A R

)1( 





) 1 (

m

s D m

V

V K t

1.5.4 Thể tích lưu V m , thể tích lưu hiệu chỉnh.

Thể tích lưu VR là thể tích của dung dịch rửa giải từ khi bắt đầu bơm mẫu vào cột

cho 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 = tmF

VRA = Vm(1 + k’) (11)

Thể tích lưu hiệu chỉnh VR’ là thể tích lưu đã loại đi thể tích trống của cột

VR’ = VR – Vm = VmkA’ = KDAVS

Thể tích lưu riêng Vg là thể tích riêng cho cấu tử, là thể tích dung dịch rửa giải để

rửa chất phân tích trong một đơn vị trọng lượng hay thể tích của pha tĩnh

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: một

chất 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

A DA

k

k K

K





Nói một cách khác hệ số phân bố của hai chất A và B giữa pha tĩnh và pha động

phải khác nhau Mặt khác tỷ số thể tích lưu của hai chất, t’RA/ t’RB cũng chính là tỷ số của

hệ số phân bố

' '

' ' DB

RA RB

RA B

A DA

V

V t

t k

k K

Sắc đồ là sự biểu diễn sự phụ thuộc diện tích (S) hoặc chiều cao (h) tín hiệu đo được

có thể là độ hấp thụ quang,cũng có thể là độ dẫn điện hoặc là tần số xung điện liên

quan chặt chẽ tới nồng độ chất phân tích có trong mẫu và thời gian Các tín hiệu này được

gọi là “ pic” sắc ký.Để tính toán hàm lượng chất phân tích, tính diện tích pic sắc ký là

m R m

R m

m R

V

V t

t k

k t t