Tài liệu Phương pháp phân tích sắc ký khí và ứng dụng

Mô tả:

PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ VÀ ỨNG DỤNG (Gas Chromatography) I. Định nghĩa sắc ký Sắc ký là một nhóm các phương pháp hóa lý dùng để tách các thành phần của một hỗn hợp. Sự tách sắc ký được dựa trên sự phân chia khác nhau của các chất khác nhau vào hai pha luôn tiếp xúc và không hòa lẫn vào nhau: một pha tĩnh và một pha động. Pha tĩnh trì hoãn sự di chuyển của các thành phần trong mẫu. Khi các thành phần này di chuyển qua hệ thống sắc ký với tốc độ khác nhau, chúng sẽ được tách khỏi nhau theo thời gian. Mỗi một thành phần đi qua hệ thống trong một khoảng thời gian riêng biệt, gọi là thời gian lưu. Trong kỹ thuật sắc ký, hỗn hợp được chuyên chở trong chất lỏng hoặc khí và các thành phần của nó được tách ra do sự phân bố khác nhau của các chất hòa tan khi chúng chảy qua pha tĩnh rắn hoặc lỏng. Nhiều kỹ thuật khác nhau đã được dùng để phân tích hợp chất phức tạp dựa trên ái tính khác nhau của các chất trong môi trường động khí hoặc lỏng và đối với môi trường hấp phụ tĩnh mà chúng di chuyển qua như giấy, gelatin, gel magnesium silicate,… II. Tốc độ di chuyển của một chất, peak và hình dáng peak 1. Tốc độ di chuyển của một chất Tốc độ di chuyển của một chất có thể được đặc trưng bởi hệ số phân bố của nó giữa hai pha hoặc bởi các đại lượng về sự lưu giữ của chất đó trên pha tĩnh (thời gian lưu, thể tích lưu). a, Thời gian lưu và thể tích lưu Thời gian lưu là thời gian cần để một chất di chuyển qua cột sắc ký, khi ra khỏi cột nhờ thiết bị detector ghi nhận tín hiệu và xuất hiện peak trên sắc ký đồ (tính từ lúc bơm mẫu đến khi xuất hiện peak). tM là thời gian lưu của một chất không bị lưu giữ, nghĩa là tốc độ di chuyển của nó bằng tốc độ di chuyển trung bình của dung môi, thời gian này được gọi là thời gian chết. tR càng lớn, chất càng bị lưu giữ mạnh và tốc độ di chuyển của nó càng nhỏ. Hình 1. Sắc ký đồ của một chất Thời gian lưu hiệu chỉnh tR’ được tính theo công thức: tR’= tR - tM b. Hệ số phân bố K=Cs/Cm ; Trong đó: Cs và Cm là nồng độ chất tan trong pha tĩnh và pha động khi cân bằng được thiết lập. Khi nồng độ nhỏ K phụ thuộc vào bản chất các pha, chất tan và nhiệt độ, K càng lớn thì chất đó phân bố càng nhiều trong pha tĩnh và di chuyển càng chậm. c. Hệ số dung lượng K’ (Hệ số phân bố khối lượng) K'=Qs/Qm ; Trong đó: Qs và QM là lượng chất tan phân bố trong pha tĩnh và pha động, K’ phụ thuộc vào bản chất các pha, bản chất chất tan, nhiệt độ và đặc điểm của cột. Để tách một hỗn hợp chất, người ta thường chọn cột, pha động và các điều kiện phân tích khác sao cho K’ nằm trong khoảng từ 1 đến 8. 2. Peak và hình dáng peak a. Hình dáng peak: Hình dáng lý tưởng của peak là trục đối xứng, nhưng thực tế trục sắc ký chỉ gần đối xứng. Chiều rộng của trục được đo ở 1/10 chiều cao của peak. b. Sự kéo dài peak: Là kết quả của sự di chuyển nhanh chậm khác nhau của các phân tử của cùng một chất khi đi qua cột sắc ký. Các lực ra chậm bao giờ cũng tù hơn. c. Hiệu lực của cột: Hiệu lực của cột thường được đo bằng hai thông số: số đĩa lý thuyết N và chiều cao đĩa lý thuyết H. Ta có thể coi như cột sắc ký được chia thành N lớp hay N tầng mỏng, ở mỗi một lớp sự phân bố chất tan vào hai pha đạt trạng thái cân bằng. Những tầng mỏng giả định này gọi là đĩa lý thuyết. Nếu cột sắc ký có chiều dài là L thì: H=N/L. Cột có N lớn là cột có hiệu lực cao. d. Độ phân giải: Độ phân giải Rs là tỉ số khoảng cách giữa hai peak và độ rộng trung bình của peak. Rs=0,75 hai peak tách không tốt, còn xen phủ nhau nhiều. Rs=1,0 hai peak tách khá tốt, còn xen phủ nhau 4%. Rs=1,5 hai peak tách hoàn toàn (xen phủ 0,3%). III. Sắc ký khí Sắc ký khí là phương pháp tách dựa trên sự phân bố khác nhau của các chất giữa hai pha không trộn lẫn vào nhau, trong đó pha động là chất khí (khí mang) đi qua pha tĩnh chứa trong cột. Sắc ký khí được áp dụng để tách những chất hoặc dẫn xuất của chúng mà có thể hóa hơi ở nhiệt độ phân tích. Phương pháp sắc ký khí dựa trên cơ chế hấp phụ, phân bố hoặc loại theo kích thước (dùng rây phân tử).