CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT

CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH - CHIẾT • Phương pháp tách phương pháp phân chia là một nhóm các phương pháp hóa học, vật lý và hóa lý nhằm tách một hỗn hợp phức tạp thành những hỗn hợp đơn giả

Trang 1

CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH - CHIẾT

• Phương pháp tách (phương pháp phân chia) là một nhóm các phương pháp hóa học, vật lý và hóa lý nhằm tách một hỗn hợp phức tạp thành những hỗn hợp đơn giản và từ hỗn hợp đơn giản tách riêng từng chất

 Hỗn hợp phức tạp: dịch chiết dược liệu, các dạng bào chế (thuốc viên, thuốc nước, thuốc mỡ,…), các dịch cơ thể như máu, nước tiểu và dịch chiết từ các phủ tạng

1 Mở đầu

Trang 2

CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH - CHIẾT

Trang 3

2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH

Có ít nhất hai pha không hòa lẫn được vào nhau (nhũ tương, hỗn dịch)

• Lọc, ly tâm (áp dụng cho hỗn dịch)

• Thay đổi nhiệt độ, pH để phá vỡ trạng thái cân bằng của hỗn hợp rồi ly tâm hay để lắng, gạn (áp dụng cho nhũ tương)

2.1 Tách hỗn hợp không đồng nhất

Trang 4

2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH 2.1 Tách hỗn hợp không đồng nhất

- Amiăng (thạch miên): Ca2(FeMg)5Si8O22(OH)2

- Bông thủy tinh: chịu được acid và chất oxy hóa, không

- Cellulose (giấy lọc): không chịu được kiềm đặc (tan

trong kiềm), có thể hấp phụ một số chất, không chịu

- Màng polymer: cellulose acetat (0,45 hay 0,22  m)

2.1.1 Lọc: là vật liệu dạng sợi hoặc dạng chất xốp dùng

để giữ chất rắn lại và cho chất lỏng đi qua

Trang 5

không Phễu lọc có màng thủy

tinh xốp

2.1.1 Lọc: là vật liệu dạng sợi hoặc dạng chất xốp dùng

để giữ chất rắn lại và cho chất lỏng đi qua

Trang 6

2.1.2 Ly tâm F = 42 n 2 m.R

n: số vòng quay trong một phút

m: khối lượng tiểu phân chất kết tủa

R: bán kính vòng quay hay chiều dài cánh tay đòn

Máy ly tâm hiện nay thường có tốc độ 3.000 – 5.000 RPM Các máy ly tâm sử dụng cho dịch sinh học có tốc độ vòng  20.000 RPM

2.1.3 Lắng đải

Dùng dòng chất lỏng lôi đi những hạt nhẹ

2.1.4 Chọn lọc cơ học: hình dáng, kích thước, màu sắc …

Trang 7

2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH 2.2 Tách hỗn hợp đồng nhất

2.2.1 Phương pháp chia cắt pha

Hỗn hợp pha lỏng đồng nhất được tách thành hai pha lỏng hoặc tách thành một pha lỏng và một pha rắn

Nước nóng (Chuyển pha) Nước vôi

Nhựa thuốc phiện

Bột quả thuốc phiện

Tủa tạp Dịch calci morphinat

Đun sôi + NH 4 Cl (chia cắt pha)

Dịch Tủa morphin

Trang 8

2.2.2 Phương pháp chuyển pha

Chuyển một chất hay một

số chất từ pha này sang

pha khác, thường dùng

một dung môi thích hợp

- Phương pháp thẩm thấu

(osmose): dùng màng thẩm

thấu (quá trình nội thẩm)

Quá trình nội thẩm

Trang 9

Quá trình nội thẩm V: thể tích dung dịch có n phân tử

d: Khối lượng riêng của dung dịch

Trang 10

- Phương pháp thẩm tích (thẩm phân, dialysis)

+ Sự thẩm thấu đặc biệt trong trường hợp màng phân cách cho các phân tử nhỏ và trung bình đi qua, chỉ giữ lại các phân tử lớn (quá trình nội thẩm)

+ Thường được dùng để tách các protein (có kích thước lớn) ra khỏi dịch sinh học có chứa các chất muối khoáng hòa tan (có kích thước nhỏ, qua được màng thẩm tích)

2.2.3 Phương pháp sắc ký

Trang 11

2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH 2.3 Phương pháp biến đổi trạng thái

- Cất

- Loại dung môi: bay hơi ở

áp suất thường và áp suất

giảm

- Thăng hoa

- Giảm khả năng hòa tan

của dung môi:

Thay đổi nhiệt độ

Thêm dung môi không đồng tan

Thêm chất rắn (muối kết)

Trang 12

3 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT

Chiết là một phương pháp dùng một dung môi (đơn hay hỗn hợp) để tách lấy một chất hay một nhóm các chất từ hỗn hợp cần nghiên cứu, thường gặp nhất là sự chiết hoạt chất từ dung dịch nước vào dung môi hữu cơ

- Dung môi có tỷ trọng lớn hơn nước sẽ ở lớp dưới như cloroform, tetraclorid carbon, dicloroetan…

- Dung môi có tỷ trọng nhỏ hơn nước sẽ ở lớp trên như EtOAc, Benzen, Toluen, ête, …

- Chiết là một phương pháp tách bằng chuyển pha dựa vào sự phân bố chất tan giữa hai pha A và B không hòa lẫn được vào nhau: Chiết lỏng - lỏng và Chiết lỏng - rắn

Trang 13

3.1 Chiết lỏng - lỏng

- hằng số ở một nhiệt độ xác định và trong điều kiện lý tưởng

- đặc trưng cho một chất tan và một cặp dung môi xác định

- phụ thuộc vào To, P, tính chất của chất tan và dung môi

- càng lớn, quá trình chiết càng hiệu quả

3.1.1 Hệ số phân bố K

Trang 14

K

S1 (pha 1) <====> S2 (pha 2)

K: hệ số phân bố

1][2][

pha 1 (thể tích V1) có chứa m mol chất tan S,

được chiết bằng pha 2 (thể tích V2)

Trang 15

Triển khai, ta có:

n

KV V

1

Chiết lần n

1 1 2

1)1

(

V

m q

V

m q

1

V

Trang 16

n

KV V

1

qn là % chất tan còn lại trong pha 1 sau n lần chiết

Chiết n lần với lượng thể tích V nhỏ tốt hơn chiết một lần với

Trang 17

C K

 CB,  CA: tổng nồng độ các dạng khác nhau của chất tan trong A và B

KD: không bắt buộc là hằng số

B là một base hữu cơ, tan trong pha DMHC

BH + chỉ tồn tại trong pha nước B + H + <=====> BH +

Pha 1: pha nước

Pha 2: pha DMHC

1 1

2

] [

B D

] [

] [ ] [ ]

[

] [ ]

BH

H B

K a

][ 







H K

K

K D

a

Trang 18

HA là một acid: HA <=====> H + + A -

A - không tồn tại trong pha hữu cơ

Pha 1: pha nước

Pha 2: pha DMHC

===> [HA]2 = K[HA]1 và

1 1

2][

][

HA D

1

2

] [

HA

H A

H

K D

C

C K

Chiết lỏng - lỏng

Hệ số phân bố biểu kiến

(Hệ số phân chia D)

• Đối với acid HC (HA)

Hệ số phân chia phụ thuộc vào pH

Trang 19

Ví dụ: Dung dịch nước của một amin 0,010 M có K = 3, K b = 1 x

10 -5 , 50 ml dung dịch trên được chiết bằng 100 ml dung môi

a) pH = 10,00

73 ,

2 ) 10 0 , 1 10

0 , 1 (

) 10 0 , 1 0 , 3 (

10 9

0 ) 10 0

, 1 10

0 , 1 (

) 10 0

, 1 0 , 3 (

8 9







H K

K

K D

a

n

DV V

V n

1

Chiết lỏng - lỏng

Trang 20

Chiết n lần với lượng thể tích V nhỏ tốt hơn

chiết một lần với lượng thể tích lớn n.V

3.1.2 Hệ số phân bố biểu kiến K D

Trang 21

- Chiết đơn

- Chiết lặp

3.1.3 Kỹ thuật chiết lỏng - lỏng

Trang 22

- Chiết ngược dòng

+ Dựa trên nguyên tắc cho dung môi chiết và

pha tiếp xúc chặt chẽ, pha trộn và di chuyển

ngược chiều nhau Đây là một quá trình chiết liên

tục

+ Hình dung sự chiết được thực hiện một cách

gián đoạn qua nhiều bước

Trang 23

Chiết gián đoạn qua nhiều bước

Giả sử có hai chất tan A và B trong hỗn hợp AB đang tồn tại ở pha dưới L (lower phase), được chiết bằng pha trên U (upper phase)

Ban đầu: Sau khi chiết lần 1

 [A] = 1 mM DA = [A]U/[A]L = 4,

 [B] = 1 mM DB = [B]U/[B]L = 1

Điều kiện cần thiết cho sự tách riêng là hai chất phải có D hoàn toàn khác nhau

Trang 24

Sơ đồ chiết gián đoạn qua nhiều bước

Trang 25

1 (A)

0,8

(B) 0,5

0

(A)

0,2

(B) 0,5 (A)

0,16

(B) 0,25

(A) 0,64

(B) 0,25

1

(A)

0,04

(B) 0,25

(A) 0,16

(B) 0,25 (A)

0,032

(B) 0,125

(A) 0,256

(B) 0,25

(A) 0,512

(B) 0,125

2

(A)

0,008

(B) 0,125

(A) 0,064

(B) 0,25

(A) 0,128

(B) 0,125 (A)

0,0064

(B) 0,0625

(A) 0,0768

(B) 0,1875

(A) 0,3072

(B) 0,1875

(A) 0,4096

(B) 0,0625

3

(A)

0,0016

(B) 0,0625

(A) 0,0192

(B) 0,1875

(A) 0,0768

(B) 0,1875

(A) 0,1024

(B) 0,0625 (A)

0,00128

(B) 0,03125

(A) 0,02048

(B) 0,125

(A) 0,12288

(B) 0,1875

(A) 0,32768

(B) 0,125

(A) 0,32768

(B) 0,03125

4

(A)

0,00032

(B) 0,03125

(A) 0,00512

(B) 0,125

(A) 0,03072

(B) 0,1875

(A) 0,08192

(B) 0,125

(A) 0,08192

(B) 0,03125 (A)

0,000256

(B) 0,15625

(A) 0,00512

(B) 0,078125

(A) 0,04096

(B) 0,15625

(A) 0,16384

(B) 0,15625

(A) 0,32768

(B) 0,078125

(A) 0,262144

(B) 0,015625

5

(A)

0,000064

(B) 0,15625

(A) 0,00128

(B) 0,078125

(A) 0,01024

(B) 0,15625

(A) 0,04096

(B) 0,15625

(A) 0,08192

(B) 0,078125

(A) 0,065536

(B) 0,015625 S* (A)

0,00032

(B) 0,03125

(A) 0,0064

(B) 0,15625

(A) 0,0512

(B) 0,3125

(A) 0,2048

(B) 0,3125

(A) 0,4096

(B) 0,15625

(A) 0,32768

(B) 0,03125

S: % A hoặc B trong mỗi ống sau 5 bước

0,015625

Trang 26

Chiết gián đoạn qua nhiều bước

Sau 5 bước gộp các ống 0, 1 và 2 vào lọ I và các ống

4 và 5 vào lọ II Ta có:

A (mM) Tỷ lệ B (mM) Tỷ lệ Mức độ tinh khiết*

Trang 27

 Sơ đồ minh họa chiết ngược dòng liên tục từ sơ đồ

chiết gián đoạn qua nhiều bước

U9* U8* U7* U6 U5 U4 U3 U2 U1 U0 ===> MP

SP L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7* L8* L9*

Dấu * là các pha mới

Với:

Pha trên U di động dọc theo pha dưới L bất động

Pha trên gọi là pha động MP (Mobile Phase)

Pha dưới gọi là pha tĩnh SP (Stationary Phase)

A được chiết bằng phân chia ngược dòng theo sơ đồ trên

Phân đoạn A: ở pha trên là p%, ở pha dưới là q% Do đó (p + q) = 1

Trang 28

- Truoc khi cân bang

Bước 1

Trang 29

- Trước khi cân bằng

- Sau khi cân bằng

Bước 3 - Trước khi cân bằng

- Sau khi cân bằng

Trang 30

- Chiết ngược dòng

Số ống r

Bước chiết n

q

p r r n

(

!Phân đoạn f ở trong

ống thứ r sau bước n:

Trang 31

- Tính lượng chất tan A trong ống 4 (r=4) sau 5 bước chiết (n = 5)

A có D = 4 nghĩa là p = 4/5 và q = 1/5;

B có D = 1 nghĩa là p = 1/2 và q = 1/2

(p + q ) n

r n r

q

p r r n

(

!

40960 ,

0 )

5 / 1 ( ) 5 / 4

(

! 4 )!

4 5

Trang 32

Trang 33

3.1.4 Vài ứng dụng của phương pháp chiết lỏng - lỏng

Chiết bằng dung môi hữu cơ

Nhiều phân tử CHC và một số ít chất VC có độ tan trong dung môi hữu

cơ lớn gấp nhiều lần độ tan trong nước

Trang 34

Chiết với chelator kim loại

Ion kim loại + chất phối trí  phức tan trong DMHC

Chất phối trí (ligand) hay dùng:

N N

C SH N

N H

N

OH

N N

Trang 35

 Base (hay acid) + acid (hay base)/pha nuoc  cap ion tan trong DMHC

A - + BH + <====> A - BH +

[A - BH + ] (nước) <====> [A - BH + ] (hữu cơ)

A - BH + : cặp ion tạo thành

A - hoặc BH + : tác nhân tạo cặp ion (ion pair agent, IPA)

Cơ sở của phương pháp chiết đo quang, acid màu, acid màu-base hữu cơ Ứng dụng trong kiểm nghiệm

Chiết và đo quang: chlorpheniramin, loperamid, promethazine

Chuẩn độ tạo cặp ion: dung dịch chuẩn độ là chất diện hoạt anion dùng định lượng alcaloid, chỉ thị vàng methyl, môi trường chloroform

Trang 36

Ứng dụng của chiết lỏng - lỏng

 Chiết cặp ion

Các IPA thường dùng

 Các acid mạnh: acid perchloric, acid sulfuric, acid phosphoric, acid hydrochloric,…

 Các hợp chất sulfonic:

 Heptansulfonat natri, laurylsulfat natri

 Helianthine, tropeoline,…

 Xanh bromothymol, xanh bromophenol, xanh bromocresol,…

 Dẫn chất sulfonic của naphthalen

 Dẫn chất sulfonic của fluorescein

 Các ammonium: tetrabutylammonium (C4H9)4N+

Trang 38

Kỹ thuật chiết pha rắn (Solid Phase Extraction, SPE)

• Làm sạch mẫu  Kéo dài tuổi thọ cột sắc ký

• Cô đặc mẫu  tăng độ nhạy

• Ưu điểm hơn chiết lỏng – lỏng:

• Mẫu sạch hơn

• Hiệu suất chiết (tỷ lệ hồi phục) cao hơn

• Dung môi chiết ít hơn

• Ít tốn thời gian hơn

• Tự động hóa

Trang 39

 Phân cực: cyano, diol, amino, silica

 Không phân cực: C1, C8, C18, phenyl

 Trao đổi ion: benzensulfonyl propyl, amin

bậc 4

 Màng lọc polyethylen, teflon, thép không rỉ

 Hệ thống tạo chân không

 Bộ phận nối các ống, bình chứa dung môi

Trang 40

 Dung môi

Trang 42

Lựa chọn dung môi: tùy theo từng giai đoạn tiến hành

Ổn định cột: sử dụng 2 loại dung môi

Dung môi 1: mạnh hơn dung môi rửa giải: loại bỏ tạp chất

Dung môi 2: không mạnh hơn dung môi rửa giải: tránh hiệu suất chiết giảm

Thể tích dung môi: 1 – 2 ml/100 mg chất hấp phụ

Đưa mẫu lên cột:

Dung môi hòa tan mẫu phải yếu so với chất hấp phụ sử dụng (trong trường hợp chất phân tích bị hấp phụ trên cột)

Chọn dung môi dựa trên mẫu chuẩn đã biết nồng độ khi cho qua cột SPE

Trang 43

Triển khai phương pháp

Ví dụ: sử dụng cột SPE (500 mg chất hấp phụ không phân cực)

để làm sạch mẫu chứa thuốc trừ sâu phospho

Cân bằng cột: methanol, nước

Đưa mẫu lên cột: 3 ml dung dịch chuẩn (dung môi nước)

Rửa cột/rửa giải:

Xác định hiệu suất chiết (tỷ lệ hồi phục)

sau khi tìm được điều kiện tối ưu

Định dạng
Số trang	43
Dung lượng	1,32 MB