Bài giảng Hóa phân tích 2: Phần 2 - Trường ĐH Võ Trường Toản

Nối tiếp phần 1, phần 2 của tập bài giảng Hóa phân tích 2 tiếp tục cung cấp cho sinh viên những nội dung tổng quan về: cơ sở lý thuyết của phương pháp sắc ký; các phương pháp tách sắc ký; sắc ký khí; sắc ký phẳng; sắc ký lớp mỏng; các phương pháp chiết;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa phân tích 2: Phần 2 - Trường ĐH Võ Trường Toản PHẦN THỨ BA – CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH Trong phân tích hóa học, một vấn đề đặt ra khi xác định chất phân tích trong một số đối tượng mẫu phức tạp là: Ảnh hưởng của môi trường mẫu. Hàm lượng chất phân tích quá nhỏ. Nhiều chất có tích chất hóa học và vật lý khá giống nhau. Vì vậy, khó định lượng chính xác và định lượng riêng từng chất, cần phải tách loại tạp chất và làm giàu chất phân tích, sử dụng một kỹ thuật gọi là sắc ký để tách các chất ra khỏi nhau để định lượng. Do đó, trong phần này chúng ta chỉ đề cập đến hai phương pháp là: Các phương pháp tách sắc ký. Các phương pháp chiết. 64 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ 1.1. Khái niệm chung 1.1.1. Lịch sử phát triển Năm 1903, M. C. Txvet đã tiền hành tách các chất có tính chất giống nhau là - chlorophyl, -chlorophyl, -xatophyl, -xatophyl,... thành các dãy màu khác nhau và Txvet gọi là “Chromatography”. “Chroma” có nghĩa là màu và “Graphy” có nghĩa là ghi. Năm 1931, Vinterstin và Ledere đã tách được carotin, Năm 1941, Martin và Synge đã phát triển sắc ký giấy và đưa ra lý thuyết đĩa để giải thích các quá trình sắc ký. Đồng thời nghiên cứu tách alcaloid từ các cây thuốc để bào chế dược phẩm, Từ năm 1952, những máy sắc ký ra đời và hàng loạt các kỹ thuật mới phát triển: GC-MS, LC-MS. 1.1.2. Quá trình tách sắc ký và định nghĩa a. Quá trình tách sắc ký Quá trình tách sắc ký là một chuỗi các phản ứng phức tạp từ lúc nạp mẫu vào cột tách cho đến khi chất phân tích lần lượt ra khỏi cột. b. Định nghĩa Sắc ký là phương pháp tách, phân ly, phân tích các chất dựa vào sự phân bố khác nhau của chúng giữa pha tĩnh và pha động khi cho pha động đi qua pha tĩnh. Dựa theo tính chất của pha động, sắc ký được chia thành các loại: Sắc ký khí: pha động là khí Sắc ký lỏng: pha động là chất lỏng Theo mục đích nghiên cứu Sắc kí phân tích được dùng để xác định danh tính và nồng độ các phân tử trong hỗn hợp. Sắc ký tinh chế được dùng để tinh chế các chất có trong hỗn Quá trình sắc ký khác cơ bản với các quá trình tách khác ở 2 điểm: 65 Sự phân bố chất phân tích lên 2 pha lặp đi lặp lại nhiều lần. Pha động đi qua pha tĩnh. Hình 1.1. Quá trình tách sắc ký 1.1.3. Phân loại các phương pháp sắc ký a. Phân loại theo hệ pha PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ SẮC KÝ KHÍ (GC) SẮC KÝ LỎNG (LC) SK K–R SK K–L HPLC SK Phẳng SK ĐDMQ SK PB L–L SK R–L SKLM SK Giấy b. Phân loại theo cơ chế tách Cơ chế tách nói lên bản chất liên kết của các chất phân tích với pha tĩnh, không cần phân biệt về hệ pha, có 4 loại cơ chế tách chính: SK Hấp phụ SK Phân bố SK ion SK Rây PT Sắc ký hấp phụ (SKHP): Chất phân tích được phân bố giữa pha tĩnh và pha động nhờ tương tác phân tử (lực Van- der-van) thông qua các trung tâm hấp phụ. 66 Sắc ký phân bố lỏng – lỏng (L-L): Phân biệt giữa sắc ký phân bố L-L và sự phân bố thông thường là ở chỗ: Sự phân bố L-L còn gọi là sắc ký chiết. Sự phân bố nói chung là sự phân chia chất phân tích vào 2 pha không xét tới trạng thái của nó. Sự khác nhau cơ bản giữa sắc ký phân bố L-L và SKHP: Sắc ký phân bố L-L có đường đẳng nhiệt tuyến tính ở khoảng nhiệt độ lớn, phương pháp có độ nhạy cao. Pha tĩnh không được bền vững, hiện tượng trôi mất pha tĩnh làm cho độ lặp lại bị giảm. Sắc ký Ion (Trao đổi ion): Pha tĩnh là chất rắn có khả năng trao đổi ion của nó với các ion của chất phân tích trong pha động. Lực liên kết giữa ion chất phân tích và pha tĩnh là liên kết tĩnh điên, phụ thuộc nhiều vào điện tích của ion chất phân tích, pH của dung dịch và bán kính Hydrat hóa của ion chất phân tích. Sắc ký rây phân tử: Pha tĩnh là chất rắn có diện tích bề mặt lớn, xốp, có những đường đi trong lòng chất rắn – mao quản có kích thước cỡ phân tử. Các phân tử chất phân tích thấm vào chất rắn đó ở mức độ khác nhau tùy theo kích thước của chúng. Các phân tử có kích thước lớn không đi sâu vào pha tĩnh sẽ rửa giải nhanh, có kích thước bé đi sâu vào pha tĩnh sẽ rửa giải chậm. Thời gian lưu của các chất tỉ lệ nghịch với kích thước phân tử của chúng c. Phân loại theo cách hình thành sắc đồ Phân tích tiền lưu. Phân tích thế đẩy. Phân tích rửa giải. 1.1.4. Các lực liên kết trong hệ sắc ký Trong hệ sắc ký có 3 thành phần chủ yếu: chất phân tích, pha tĩnh., pha động. a. Lực liên kết ion 67 Trên pha tĩnh, xét phân tử R–SO3H R–SO3H  R–SO3– + H+ , R–SO3– + M+  R–SO3M Trung tâm hoạt động ion. Chất phân tích Tương tác này là tương tác tĩnh điện, gọi là liên kết ion. Trong pha động cũng tồn tại các trung tâm hoạt động ion. Pha tĩnh có các trung tâm cation thì lưu giữ anion và ngược lại. Các phương pháp sắc ký có tham gia liên kết ion được gọi là “Sắc ký ion”, “Sắc ký cặp ion”. b. Lực phân cực Trong phân tử chất phân tích, chất rửa giải trong pha động và các phân tử trên pha tĩnh có các trung tâm phân cực. Các trung tâm này liên kết với nhau bằng lực liên kết phân cực. Sự phân cực và sự chênh lệch về độ phân cực này thường là nhỏ. Nhưng nó cũng là yếu tố quan trong về độ bền liên kết khác nhau, dẫn đến sự phân chia trong các phép tách sắc ký. c. Lực Van-de-van (lực phân tán) Lực này bản chất điện, tuy nhiên không có cực điện trong hệ. Do tương tác phân tán của các phân tử chứa mạch hydrocacbon. d. Lực tương tác đặc biệt Lực tương tác đặc biệt tạo bởi các liên kết hydro và liên kết cho nhận, Sự hình thành liên kết hydro thường xảy ra với các nguyên tố có độ âm điện cao như O, N, F,.... Năng lượng liên kết giảm dân ...