GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ
TS. Vi Anh Tuấn
Trường THPT Chuyên KHTN- ĐHKHTN –ĐHQG HÀ NỘI
Sắc ký là quá trình tách dựa trên sự phân bố liên tục các cấu tử chất phân tích lên hai pha. Một pha đứng yên, có khả năng hấp thu chất phân tích được gọi là pha tĩnh, một pha di chuyển qua pha tĩnh gọi là pha động. Do các cấu tử chất phân tích có ái lực khác nhau với pha tĩnh nên chúng di chuyển với tốc độ khác nhau và tách ra khỏi nhau.
Ví dụ thí nghiệm của Txvet được tiến hành như sau: Hoà tan các sắc tố thực vật trong ete dầu hỏa, sau đó nạp một lượng nhỏ vào cột đã nhồi bột CaCO3. Tiếp theo, cho liên tục ete dầu hỏa tinh khiết đi qua cột, sau một thời gian nhất định sắc tố thực vật đã tách thành các giải riêng biệt. Sau này, người ta biết được đó là các a-Clorophyl, b-Clorophyl, a-Xantophyl, b- Xantophyl …, chúng là các chất màu nên khi tách chúng tạo thành các giải màu khác nhau, vì vậy, Txvet gọi nó là “Chromatography“. Theo tiếng Hy Lạp, “Chroma” có nghĩa là màu, còn “Graphy” là có nghĩa là ghi, danh từ đó được sử dụng cho tới ngày nay để chỉ phương pháp sắc ký.
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………..
2 Các lực liên kết trong hệ sắc ký
Trong hệ sắc ký có 3 thành phần chủ yếu quyết định sự tồn tại của hệ: chất phân tích, pha tĩnh và pha động. Chúng tương tác với nhau, tạo nên sự phân bố cần thiết, giúp cho sự di chuyển các chất phân tích dọc theo chiều dài cột với tốc độ khác nhau. Vấn đề được đặt ra là ba thành phần này tương tác như thế nào, bằng các lực liên kết nào, mà kết quả là các chất phân tích phân bố vào pha tĩnh ở mức độ khác nhau? Câu trả lời là do bản chất của các thành phần trong hệ sắc ký nói trên. Chất phân tích có thể là các ion, phân tử trung hoà hay các chất phân cực; đối tượng tác động của nó cũng có thể là ion, phân tử trung hoà hay chất phân cực. Từ đó chúng tương tác với nhau theo các lực liên kết khác nhau. Người ta chia các lực liên kết thành 4 loại:
a) Lực liên kết ion
Trên bề mặt pha tĩnh có các trung tâm hoạt động là ion, đó là các phân tử có khả năng phân ly tạo thành các ion tạo nên các trung tâm hoạt động ion. Chúng tham gia liên kết với 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 các trung 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 tĩnh. Chúng có khả năng phân li trong dung dịch tạo thành các cation và anion. Thí dụ khi rửa giải các ion kim loại trên cột cationit, ta có thể dùng pha động là dung dịch HCl loãng.
b) Lực phân cực
Trong phân tử chất phân tích, chất rửa giải trong pha động cũng như các phân tử trên bề mặt pha tĩnh có các trung tâm phân cực. Chúng có thể là các lưỡng cực điện cố định, cũng có thể là những lưỡng cực điện do cảm ứng. Chúng tham gia liên kết với các phân tử phân cực khác bằng lực liên kết phân cực. Sự phân cực trong các phân tử đôi khi rất nhỏ và sự chênh lệch về độ phân cực cũng rất nhỏ. Tuy nhiên, sự chênh lệch này là yếu tố rất quan trọng để độ bền liên kết khác nhau, đó là điều cần thiết để phân chia chúng trong các phép tách sắc ký.
Thí dụ: các chất đồng phân o-, m- và p-cresol chỉ khác nhau về vị trí của nhóm CH3– trong phân tử. Chính nhờ sự khác nhau về vị trí này làm cho mật độ electron trong phân tử của các cresol khác nhau tạo nên một sự khác biệt nhỏ về độ phân cực, từ đó lực liên kết phân cực với pha tĩnh khác nhau, là nguyên nhân chênh lệch về thời gian lưu trong quá trình sắc ký.
c) Lực phân tán (lực Van-de-van)
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 cảm ứng hay cố định. Tương tác phân tán điển hình là giữa các mạch hyđrô cacbon, nó là tương tác phân tử.
Thí dụ: n-heptan là chất lỏng chứ không phải khí vì 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 các hyđrô cac bon người ta có thể dùng hyđrô cacbon khác làm pha tĩnh.
d) Lực tương tác đặc biệt
Lực tương tác đặc biệt là lực tạo thành do các liên kết hydro, liên kết cho nhận mà có.
Sự hình thành liên kết giữa các nguyên tử hydro và các nguyên tử có độ âm điện cao như O, N, F…tạo thành liên kết hidro. Khi tham gia liên kết, các electron còn gọi là “đám mây electron” chuyển dịch sang nguyên tử có độ âm điện cao. Như vậy các nguyên tử của nguyên tố có độ âm điện càng cao, liên kết hydro càng bền chặt. Người ta nhận thấy năng lượng liên kết giảm theo dãy sau đây:
2011 – GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ-newss
Leave a Reply