Tiểu luận Đầ tài Phương pháp sắc ký

PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ GVHD: Th.S Nguyễn Xuân Tòng Tiểu luận nhóm 3: BỐ CỤC THUYẾT TRÌNH Lược sử phương pháp sắc kí 1 Phân loại 2 Các đại lượng ảnh hưởng 3 Những kĩ thuật sắc kí phổ biến 4 Lược sử phương pháp sắc kí Nhà thực vật học người Nga Mikhai Tswett (1872-1919) Phát minh ra kĩ thuật sắc kí vào năm 1903 khi ông đang nghiên cứu về chlorophyll Định nghĩa Sắc ký: Sắc ký là một phương pháp tách hỗn hợp dựa vào sự phân bố khác nhau của chúng giữa hai pha động và tĩnh thành các thành phần để phân tích, nhận biết, tinh chế hoặc định lượng hỗn hợp hay các thành phần. tách phân tích nhận biết tinh chế định lượng Các thành phân cấu thành Hỗn hợp Phương pháp sắc ký dựa vào:  -Sự phân bố khác nhau của các chất giữa hai pha động và tĩnh.  -Có nhiều nguyên nhân đưa đến sự phân bố khác nhau của các chất, chính sự lặp đi lặp lại hiện tượng hấp phụ - phản hấp phụ của các chất khi dòng pha động chuyển động qua pha tĩnh là nguyên nhân chủ yếu của việc tách sắc ký. Hệ quả là các chất có ái lực lớn với pha tĩnh sẽ chuyển động chậm hơn qua hệ thống sắc ký so với các chất tương tác yếu hơn pha này. Nhờ đặc điểm này mà người ta có thể tách các chất qua quá trình sắc ký. Nguyên tắc hoạt động chung Ví dụ: Sắc Ký Giấy Trạng thái của pha động Cơ chế trao đổi của pha tĩnh & động Sắc ký lỏng Sắc ký khí Phân loại sắc ký DỄ BAY HƠI KHÓ BAY HƠI Khí - hấp phụ Khí – lỏng Sắc kí lỏng Gia nhiệt mạnh Ko phân cực Phân cực Sắc kí khí Thuận pha Ngược pha Yếu Mạnh Thuận pha Ngược pha Bị ion hóa Ko bị ion hóa Sắc kí trao đổi ion Sắc kí ngược pha CHẤT NGHIÊN CỨU Các đại lượng ảnh hưởng HỆ SỐ PHÂN BỐ Trong phương pháp sắc kí,sự chuyển nồng độ chất phân tích X giữa pha động và pha tĩnh .Cân bằng của một cấu tử trong hệ sắc kí có thể mô tả bằng phương trình đơn giản sau đây: Apha động Apha tĩnh Hằng số cân bằng (1) còn được gọi là hằng số phân bố được tính như sau: CS:nồng độ cấu tử trong pha tĩnh ( chữ S viết tắt của từ tiếng anh Stationary phase có nghĩa là pha tĩnh ) CM:nồng độ cấu tử trong pha động ( chữ M viết tắt của từ tiếng anh Mobile phase có nghĩa là pha động) Hệ số K tùy thuộc vào bản chất của pha động và pha tĩnh và chất hòa tan. THỜI GIAN LƯU Thời gian lưu được định nghĩa là thời gian cần thiết để cấc tử đi từ đầu cột đến cuối cột hay chính là thời gian cấu tử bị lưu giữ trong cột . Hiệu số giữa thời gian lưu và thời gian lưu chết được gọi là thời gian lưu đã được hiệu chỉnh (tR’). (Hệ số chứa hệ số dung lượng ) Hệ số chứa này hay còn gọi là dung lượng là một thông số quan trọng được sử dụng trong sắc ký , được ký hiệu là K’ K tùy thuộc vào bản chất chất tan , pha tĩnh và pha động.K’ còn tùy thuộc vào các đặc tính của cột. tR và tM là các giá trị nhận được từ sắc ký đồ. HỆ SỐ LỌC Hệ số chọn lọc là một đại lượng đặc trưng cho khả năng tách của các cấu khác nhau trong hỗn hợp chất khảo sát .hệ số chọn lọc của cột đối với cấu tử A và B được định nghĩa như sau: Trong đó ; KA,KB :Là hệ số phân bố lần lượt của cấu tử A và B (cấu tử B bị lưu giũa mạnh hơn cấu tử A.Từ vấn đề này chúng ta suy ra rằng luôn lớn hơn 1. Hệ số chọn lọc phụ thuộc vào bản chất của A,B,pha động và pha tĩnh. LÝ THUYẾT ĐĨA MARTIN VÀ SYNGE Được áp dụng cho quá trình sắc ký vào năm 1942.theo lý thuyết này ,cột sắc ký được xem như gồm nhiều phần nhỏ gọi là đĩa.trong mỗi đĩa ,cân bằng vật chất được thiết lập nhanh giữa pha động và pha tĩnh. Số đĩa được biểu diễn bởi hệ thức sau: Trong đó: N :Số đĩa lý thuyết của cột . L:chiều dài của lớp chất nhồi trong cột H:chiều cao của đĩa lý thuyết W:bề rộng đáy mũi sắc ký W1/2:bề rộng đáy mũi sắc ký 1/2 ĐỘ PHÂN GIẢI Độ phân giải là đại lượng đặc trưng cho quá trình tách của các chất ra khỏi nhau , ký hiệu là RS. Mối liên hệ giữa RS , K’,N và qua công thức như sau : Để tăng RS để tách hai mũi ra khỏi nhau , ta có thể thay đổi : Tăng khi đó 2 mũi tách ra xa nhau hơn . Giảm w1 , w2 khi đó hai mũi sẽ nhọn hơn , cách này tiết kiệm được thời gian phân tích và cho kết quả tốt hơn. PHƯƠNG TRÌNH VAN DEEMTER Phương trình Van Deemter ra đời bổ sung cho ,một số điểm của quá trình sắc ký theo lý thuyết đĩa chưa lột tả được các vấn đề ảnh hưởng bên trong cũng như bên ngoài của quá trình sắc ký. Phương trình Van Deemter sẽ mô tả ảnh hưởng của các quá trình này như sau: Trong đó : HA:Chiều cao riêng phần thể hiện chất lượng của cột nhồi gây ảnh hưởng đến tốc độ chuyển dịch khác nhau của các phần tử trong cột nhồi . :Thông số phụ thuộc vào kích thước hạt và mức độ đồng nhất khi nạp cột, dp là đường kính của hạt chất hấp thụ. HB:chiều cao riêng phần biểu diễn sự phân tán của cấu tử khảo sát trong pha động. :hệ số phụ thuộc vào khoảng cách giữa các hạt , DM là hệ số khếch tán trong pha động sẽ nhỏ và tốc độ pha động sẽ lớn . HC:chiều cao riêng phần biểu diễn sự hấp thụ và giải hấp thụ của cấu tử trên pha tĩnh và sự phân tán của cấu tử trong hai pha. Những kĩ thuật sắc ký phổ biến A.Sắc lý lỏng (Liquid Chromatography-LC) B.Sắc ký khí (Gas Chromatography- GC) C.Sắc ký bản mỏng (Thin Layer Chromatography-TLC) D.Sắc ký giấy ( Paper Chromatography) E.Sắc ký trao đổi ion (Ion exchange chromatography) A.Sắc lý lỏng (Liquid Chromatography-LC) Định nghĩa sơ lược Sắc kí lỏng là quá trình tách do ái lực khác nhau của các cấu tử lỏng đối với lưu chất hấp phụ rắn. Lực hấp phụ bao gồm lực Van de Walls, lực cảm ứng, lực liên kết hóa học và lực liên kết hydrogen. Sắc ký lỏng xác định được rất nhiều loại cấu tử đặc biệt là các chất có khối lượng phân tử lớn. Sắc kí lỏng hấp phụ được trên lí thuyết hấp phụ từ dung dịch. Khái quát các yếu tố ảnh hưởng Pha tĩnh : Pha tĩnh trong sắc kí lỏng thường ở thể rắn, có nhiều loại pha tĩnh khác nhau, tuỳ theo nhu cầu mà người ta chọn lựa pha tĩnh phân cực hoặc không phân cực . Pha tĩnh không phân cực: Thường sử dụng nền silicagel có gắn thêm mạch cacbon C18. Ngoài ra người ta có thể tăng độ phân cực của pha tĩnh này bằng cách giảm chiều dài của mạch cacbon này, thông thường các mạch sẽ là C4 và C8,… Pha tĩnh phân cực -Thường sử dụng sườn là siloxane (SiO2) hay alumina (Al2O3). - Pha tĩnh này rất háo nước, nước có thể là một chất độc đối với các pha tĩnh loại này. Khái quát các yếu tố ảnh hưởng Pha động Dung môi được chọn chạy sắc ký đạt các yêu cầu sau: Có độ tinh khiết cao Hoà tan tốt đối với cấu tử cần phân tích Bị hấp phụ tối thiểu trên pha tĩnh Không phản ứng với chất cần xác định và chất hấp phụ -Để tăng khả năng tách ta rửa giải bằng nhiều dung môi theo thứ tự khả năng giải hấp tăng dần. -Đối với chất hấp phụ phân cực, dung môi có hằng số điện môi càng lớn sẽ có khả năng giải hấp càng cao đối với chất bị hấp phụ trên đó và ngược lại. -Đối với các chất hấp phụ không phân cực, dung môi có hằng số điện môi càng cao sẽ giải hấp càng kém. Mô hình hệ thống máy sắc ký lỏng 1.Bộ phận tiêm mẫu Dùng để đưa mẫu từ ngòai vào cột bằng kim bơm Loop có tác dụng khi lấy mẫu đảm bảo lượng mẫu chuẩn và mẫu thật được đưa vào cột như nhau Loop cần được tráng bằng chính dung dịch sắp phân tích. 2.Cột sắc ký Cột sắc kí có thể làm bằng vật liệu nhựa hoặc thép, chiều dài 20 cm, đường kính vài mm Cột thường đặt ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ phòng (để giảm độ nhớt), tăng áp suất để đẩy dung môi qua cột, do đó giảm thời gian lưu xuống. Những cấu trúc phân tử silica hay polymer (thành phần pha tĩnh) ở trong cột dưới kính hiển vi điện tử 3.Đầu dò Các tín hiệu thu được từ đầu dò tỷ lệ thuận với hàm lượng chất cần xác định và được chuyền tải tới bộ phận ghi đo. 1 số dạng đầu dò như: Đầu dò UV Đầu dò huỳnh quang Kỹ Thuật Sắc Ký Lỏng Cao Áp (HPLC) HPLC là một sắc ký cột đi kèm với một detector nhạy để có thể phát hiện được các chất tách ra trong quá trình chạy sắc ký . Với những tiến bộ kỹ thuật về cột, detector đã chuyển sắc ký cột thành phương pháp phân tích có tốc độ nhanh và hiệu suất cao. Loại này cần phải có hệ thống bơm cao áp để đẩy pha động với áp suất cao đến khoảng 30Mpa (300 atm) nhằm tạo dòng chảy với lưu lương vài mm/phút. Lượng mẫu phân tích bằng HPLC chỉ cần khoảng 20l. Mô hình máy HPLC 1.Bình đựng dung môi 2.Bộ khử khí 3.Bơm cao áp 4.Bộ phận tiêm mẫu 5.Cột sắc ký 6.Đầu dò 7. Bộ phận ghi tín hiệu và in kết quả: Bình đựng dung môi: Tất cả các dung môi dùng cho HPLC đều phải là dung môi tinh khiết và có ghi rõ trên nhãn là dùng cho HPLC hay dung môi tinh khiết phân tích Tất cả các hóa chất dùng để pha mẫu và pha hệ đệm phải được sử dụng là hóa chất tinh khiết phân tích. Nhằm mục đích tránh hỏng cột sắc ký hay nhiễu đường nền, tạo ra các Peak tạp trong quá trình phân tích. Bộ khử khí Degasse: Mục đích nhằm loại trừ các bọt nhỏ còn sót lại trong dung môi pha động. Nếu như trong quá trình phân tích mà dung môi pha động còn sót các bọt khí thì một số hiện tượng sau đây sẽ xảy ra: Tỷ lệ pha động của các đường dung môi lấy không đúng sẽ làm cho thời gian lưu của Peak thay đổi. - Trong trường hợp bọt quá nhiều bộ khử khí không thể loại trừ hết được thì có thể bơm sẽ không hút được dung môi khi đó áp suất không lên và máy sắc ký sẽ ngừng hoạt động. Trong bất cứ trường hợp nào nêu trên cũng cho kết quả phân tích sai. Bơm Cao áp: Mục đích để bơm pha động vào cột thực hiện quá trình chia tách sắc ký Máy sắc ký lỏng của chúng ta hiện nay thường có áp suất tối đa 412 Bar. Tốc độ dòng 0.1-9.999 ml/phút. Tốc độ bơm là hằng định theo thông số đã được cài đặt. Hiện tại bơm có 2 Pistone để thay phiên nhau đẩy dung môi liên tục. Bộ phận tiêm mẫu (injection): Để đưa mẫu vào cột phân tích theo phương pháp không ngừng dòng chảy. Với dung tích của loop là 5 - 100l. Có 02 cách lấy mẫu vào trong cột: Bằng tiêm mẫu thủ công (tiêm bằng tay) và tiêm mẫu tự động (Autosample). Đoạn phim minh họa……. Cột sắc ký: Cột chứa pha tĩnh được coi là trái tim của hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao. - Cột pha tĩnh thông thường làm bằng thép không gỉ, chiều dài cột khoảng 10 -30cm, đường kính trong 1-10mm, hạt chất nhồi cỡ = 5-10 m (ngoài ra còn có một số trường hợp đặc biệt về kích thước và kích cỡ hạt....). - Với chất nhồi cột cỡ = 1.8 - 5m có thể dùng cột ngắn (3-10 cm) và nhỏ (đường kính trong 1-4.6 mm) loại cột này có hiệu năng tách cao. Các loại cột thông dụng: Đầu dò: Là bộ phận phát hiện các chất khi chúng ra khỏi cột và cho các tín hiệu ghi trên săc ký đồ để có thể định tính và định lượng Tùy theo tính chất của các chất cần phân tích mà người ta sử dụng loại Detector thích hợp và phải thoả mãn điều kiện trong một vùng nồng độ nhất định của chất phân tích.  A=k.C Trong đó: A là tín hiệu đo được C Nồng độ chất phân tích k là hằng số thực nghiệm của Detector đã chọn Đầu dò: Là bộ phận phát hiện các chất khi chúng ra khỏi cột và cho các tín hiệu ghi trên săc ký đồ để có thể định tính và định lượng Tùy theo tính chất của các chất cần phân tích mà người ta sử dụng loại Detector thích hợp và phải thoả mãn điều kiện trong một vùng nồng độ nhất định của chất phân tích.  A=k.C Trong đó: A là tín hiệu đo được C Nồng độ chất phân tích k là hằng số thực nghiệm của Detector đã chọn Tín hiệu này có thể là: Độ hấp thụ quang Cường độ phát xạ Cường độ điện thế Độ dẫn điện Độ dẫn nhiệt Chiết suất. Trên cơ sở đó ta chế tạo các lọai Detector sau: + Detector quang phổ tử ngoại 200 - 380 nm để phát hiện UV. + Detector quang phổ tử ngoại khả kiến ( UV - VIS): 190 - 900 nm để phát hiện các chất hấp thụ quang. Đây là loại thông dụng nhất. +Detector huỳnh quang để phát hiện các chất hữu cơ phát huỳnh quang tự nhiên cũng như các dẫn chất có huỳnh quang. Là loại Detector có độ chọn lọc cao nhất. +Loại hiện đại đại hơn có Detector Diod Array, ELSD (Detector tán xạ bay hơi) các Detector này có khả năng quét chồng phổ để định tính các chất theo độ hấp thu cực đại của các chất. + Detector điện hóa: Đo dòng, cực phổ, độ dẫn, điện lượng...). + Detector chiết suất vi sai: Detector khúc xạ (thông thường dùng cho đo các chất đường). + Detector đo độ dẫn nhiệt, hiệu ứng nhiệt… Bộ phận ghi tín hiệu và in kết quả: Để ghi tín hiệu phát hiện do Detector truyền sang. Trong các máy thế hệ cũ thì sử dụng máy ghi đơn giản có thể vẽ sắc ký đồ, thời gian lưu, diện tích của Peak, chiều cao... Các máy thế hệ mới đều dùng phần mềm chạy trên máy tính nó có thể lưu tất cả các thông số, phổ đồ và các thông số của Peak như tính đối xứng, hệ số phân giải ....trong quá trình phân tích đồng thời xử lý, tính toán các thông số theo yêu cầu của người sử dụng như: Nồng độ, RSD,... Sau khi đã phân tích xong các mẫu ta sẽ in kết quả do phần mềm tính toán ra giấy để hoàn chỉnh hồ sơ. B.Sắc ký khí (Gas Chromatography- GC) 1. Khái quát về phương pháp sắc ký khí Năm 1952, máy sắc ký khí đầu tiên được ra đời dưới sự chủ trì của giáo sư Keulemann và các cộng tác viên. Từ đó, kỹ thuật sắc ký khí ngày càng được hoàn chỉnh và phát triển rất nhanh. Ngày nay, Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật, phương pháp sắc ký khí được hiện đại hóa rất nhiều và ngày càng đáp ứng tốt nhu cầu của xã hội hiện đại Trong sắc ký khí, mẫu được tách do sự phân bố giữa pha tĩnh và pha động nhờ cơ chế hấp phụ, phân bố hoặc kết hợp cả hai cơ chế này Khi pha tĩnh là một chất hấp phụ rắn thì kỹ thuật phân tích đươch gọi là sắc ký khí – rắn. Khi pha lỏng được gắn lên bề mặt cua chất mang trơ hoặc được phủ dưới dạng một lớp phim mỏng kên thành cột mao quản thì kỹ thuật này được gọi là sắc ký khí – lỏng PHA TĨNH Carboran modified polysiloxane b) Silarylen polymer 2.Sơ đồ thiết bị sắc ký khí + Máy sắc ký khí  Hiệu: HP 6890 Plus Series GC – Hewlett Packard – Mỹ. Thiết bị chuyên dùng để phân tích chất độc hữu cơ, thuốc trừ sâu, giới hạn phát hiện máy 10-12 - 10-13 (phụ thuộc vào detector). Hệ thống được điều khiển bằng máy tính. Khả năng phân tích hiện tại: Các hợp chất nhóm cơ clo, cơ photpho, cơ lưu huỳnh Cột tách sắc ký khí - Ống thủy tinh, thép, đồng hoặc các chất dẻo đặc biệt. - Dài từ vài chục centimeter đến vài chục meter - Có dạng thẳng, chữ U( nếu cột ngắn) hoặc hình xoắn. - Bên trong có nhồi các chất hấp phụ rắn(sk khí-hấp phụ) hoặc chất có phủ màng lỏng(sk khí-lỏng). Nói chung, cột tách sắc ký cần đạt các yêu cầu sau: Đảm bảo trao đổi chất tốt giữa pha động và pha tĩnh, nhờ việc tối ưu háo các thông số của phương trình Van Deemter. Độ thấm cao, tức là đọ giảm áp suất nhỏ với một tốc độ mang khí nhất định. Phải có khoảng nhiệt độ sử dụng lớn, làm việc được ở nhiệt độ cao. Trong thực tế, có nhiều dạng cột tách dùng cho các mục đích nghiên cứu khác nhau Detector Detector có nhiệm vụ chuyển hóa một đại lượng không điện thành đại lượng điện. Ngày nay đã có gần 30 loại detectơ khác nhau : Trong đó, nguyên lí hoạt đông của 3 loại ditectơ phổ biến nhất là detectơ dẫn nhiệt (TCD) detectơ ion hóa ngon lửa (FID) detectơ cộng kết điện tử (ECD). Bộ phận tiêm mẫu CHẤT HẤP PHỤ 1 2 3 + chất hấp phụ có điện tích trên bề mặt. Vd:nhóm hydroxyl của phân tử Silicagel. + chất hấp phụ có các liên kết hoặc các nhóm chức có mật độ e tập trung. Vd: polime Đối với sk khí – hấp phụ có 3 loại chất rắn hấp phụ + chất hấp phụ ko đặc hiệu: trên bề mặt ko có nhóm chức. Vd: than Đối với sắc ký khí – lỏng: 1 2 3 Người ta cho hỗn hợp khí qua cột nạp đầy một chất mang rắn, trên bề mặt chất này có một màng chất lỏng. Ở đây các cấu tử pha khí sẽ tương tác với màng lỏng. Tuy nhiên không loại trừ trường hợp các cấu tử khí có thể tương tác 1 phần với chất rắn. Hiệu quả tách của sk khí- lỏng phụ thuộc chủ yếu vào việc chọn pha lỏng Phương trình Van Deemter Phương trinh Van Deemter thu gọn có thể được diễn đạt như sau: ỨNG DỤNG Ngày nay, phương pháp sắc ký khí đã trở thành một công cụ được ứng dụng rất mạnh mẽ trong nhiều ngành khoa học: hóa sinh, sinh học, y học, dược học, hóa học lâm sàng, nghiên cứu xúc tác, hóa học môi trường Dùng để tách và phân tích các hỗn hợp khí khá phổ biến và có hiệu quả. Áp dụng để xác định thành phần các thành phẩm trong nghên cứu hóa lí và 1 số phạm vi khác. Thường dùng phân tích các sản phẩm dầu mỏ, khí mỏ, không khí, khí công nghệp hóa,khí thải… Phân tích các hợp chất thơm Phân tích thuốc Phân tích hydrocacbon Phân tích thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ và các hợp chất polyclobiphenyl Phân tích các phenol Phân tích các dung môi Kiểm định chất lượng thuốc BVTV trên máy sắc ký khí  So Sánh Kỹ Thuật Sắc Ký Lỏng Cao Áp (HPLC) và Sắc Ký Khí (GC) Độ bay hơi + HPLC: Không yêu cầu bay hơi, mẫu phải tan được trong pha động + GC: Mẫu phải bay hơi được Độ phân cực + HPLC: Tách được cả 2 loại hợp chất phân cực và không phân cực + GC: Mẫu phân cực và không phân cực Độ bền nhiệt + HPLC: Phép phân tích được thực hiện tại nhiệt độ thấp (nhiệt độ phòng hay thấp hơn) + GC: Mẫu buộc phải tồn tại ở nhiệt độ cao (nhiệt độ tách của cột và buồng tiêm mẫu) Khối lượng phân tử + HPLC: Không có giới hạn trên về mặt lý thuyết, trên thực tế độ hoà tan là giới hạn + GC: Đặc trưng 20% 3. Màu vàng - tan ở nồng độ >0% Màu đỏ 1. Tách màu – đỏ và vàng 2. Màu vàng – tan ở nồng độ thấp và ít tan ở nồng độ cao Nồng độ Isopropanol 0% 20% 50% 70% 100% 3. Màu đỏ - tan nhẹ ở nồng độ thấp và tan nhiều hơn ở nồng độ >20% Những thí nghiêm khác Tất cả màu thực phẩm ở trong nước uống Kool-Aid đều hoà tan . Ở nồng độ thấp hơn của isopropnol , nước nho tách thành màu xanh dương và đỏ . Nước cam tách thành màu vàng và đỏ . Nước dâu chỉ thể hiện màu đỏ . Nước chanh chỉ thể hiện vàng Màu thực phẩm Những thí nghiêm khác Sắc tố hồng và đỏ của hoa hoà tan được và tách ở nồng độ thấp và vừa của isopropanol . Sắc tố cam của hoa và xanh lục của lá ko tan được và tách ở nồng độ vừa của isopropanol . Sắc tố vàng của hoa ko tan được và tách ở nồng độ cao của isopropanol Sắc tố của thực vật Ứng dụng của sắc ký giấy Ngày nay phương pháp sắc ký giấy được sử dụng khá rộng rãi để phân tích các hợp chất vô cơ cũng như hữu cơ , đặc biệt để tách và phân tích các hỗn hợp có tính chất hoá học giống nhau D.Sắc ký trao đổi ion (Ion exchange chromatography) SẮC KÝ TRAO ĐỔI ION 1. Định nghĩa: Sắc ký trao đổi ion dựa trên hiện tượng trao đổi thuận nghịch giữa các ion linh động của pha tĩnh rắn với các ion trong dung dịch phân tích, khi cho dung dịch phân tích đi qua cột nạp đầy pha tĩnh. Pha tĩnh trong trường hợp này được gọi là chất trao đổi ion (ionit). 2. Thành phần: Cationit (nhựa trao đổi ion): cationit chứa các nhóm chức hoạt động là các anion R-, ion linh động là Mn+. Anion R- có thể là các nhóm sunfonate, phosphate, carbonxylate… Anionit: có R+X- với nhóm hoạt động R+ thường là nhóm amin. Do có nhóm amin gắn trên mạng lưới cao phân tử nên anionit mang tính bazơ, tính bazơ của anionit mạnh hay yếu phụ thuộc vào tính bazơ của nhóm amin. Anionit phổ biến nhất là amin bậc 4. 3. Phân loại ionit: Ionit là các chất có khả năng trao đổi ion với dung dịch mà chúng tiếp xúc. Ion rắn chia làm hai nhóm: a. Ionit vô cơ thiên nhiên và nhân tạo. Ion vô cơ thiên nhiên: gồm zeolit, đất sét, gluconit. Ion vô cơ nhân tạo gồm: Alumosilicat tổng hợp có khả năng trao đổi ion. + Công thức: mMe2O3.nAl203.pSiO2.qH2O Me: kim loại hóa trị 1 m, n, p, q : các hệ số có thể thay thế + Các alumosilicat vô cơ tổng hợp có khả năng trao đổi ion, có độ bền cơ học và độ bền hóa học cao hơn Alumosilicat tự nhiên. b. Ionit hữu cơ thiên nhiên và nhân tạo: Ionit hữu cơ thiên nhiên bao gồm những chất hữu cơ như xenlulozo,….chúng có độ bền cơ học thấp, khả năng trao đổi ion thấp. Ionit hữu cơ nhân tạo: gọi là polyme chúng có nhiều nhóm phân cực và có khả năng trao đổi chất một cách thuận nghịch và đẩy các ion linh động của môi trường với các ion cùng dấu của dung dịch chất điện ly. Ion môi trường hữu cơ tự nhiên bao gồm: , Cationit gồm nhóm -COOH , SO3H, -PO3H, -OH, -HPO2H-, -HPO2H2, -AsO3H-, -AsO3H2 Anionit: -CH2N(CH3)3+, Cl-, (Cl- ion đối), -CH2NH(CH3)2+ và –CH2NH2(CH3)+ 4. Tổng hợp Cationit: Tổng hợp bằng phương pháp trùng ngưng hay trùng hợp. Trùng ngưng là sản phẩm của phản ứng trùng ngưng phenol hay dẫn xuất với tolmaldehyt. Sau đó được Sulfunce hòa bằng axit Sunfunce. 5. Tổng hợp Anionit: Tổng hợp bằng phương pháp trùng ngưng. Nguyên tắc, phương pháp tương tự như trong sắc ký phân bố. Sắc ký trao đổi ion trên cột được tiến hành theo 3 phương pháp sau đây: a. Phương pháp rửa giải: Nạp nhựa conit lên cột sắc ký, bão hòa conit bằng chất điện ly mà sau đó sẽ dùng để rửa giải. Tiếp theo đưa lên phần trên của cột conit một lượng xác định dung dịch cần phân tích có conit trong dung dịch phân tích sẽ được trao đổi với conit trên nhựa hay sẽ bị hấp phụ trên bề mặt của conit, sau đó dùng dung dịch điện ly đã dùng để bão hòa cột dội liên tục qua cột sắc ký. Ion để bão hòa phải được hấp phụ kém hơn các ion trong dung dịch phân tích. Đưa dung dịch phân tích lên cột ta sẽ có thứ tự từ trên xuống M4,M3,M2 và M1. Dùng ion M5 có ái lực mạnh nhất dội lên cột, M5 sẽ đẩy M4, M4 sẽ đẩy M3, M3 đẩy. M2, M2 đẩy M1 trong khi chuyển từ trên xuống dưới, nếu nồng độ đương lượng của M5 là Co và thể tích dùng rửa là V thì ta thu được phần dung dịch ở ban đầu là M1, M2, M3, M4 và cuối cùng là M5, tất cả với nồng độ C0. b. Phương pháp tiến lưu: Bão hòa cột bằng dung dịch của dung dịch ion M1 có ái lực đối với nhựa kém hơn tất cả các ion khác trong dung dịch cần phải phân tích. c. Phương pháp thế đẩy: Nguyên tắc của phương pháp này giống phương pháp rửa giải nhưng để rửa cột, ta dùng dung dịch của cấu tử có khả năng bị hấp phụ bởi conit mạnh nhất. Khi rửa nó sẽ đẩy tất cả các ion khác ra khỏi cột. Để tách bằng phương pháp này, đầu tiên bão hòa cột bằng ion M1 có ái lực kém đối với nhựa, kém hơn các ion M2 < M3 < M4. 1. Đuổi ion cản trở trong quá trình phân tích. 2. Cô đặc dung dịch loãng. 3. Sử dụng phản ứng ion để chuyển chất phân tích sang trạng thái thích hợp cho phân tích định lượng. 6. Trong kỹ thuật: 4. Tách các ion có điện tích ngược dấu. 5. Khử ion và khử muối của nước. - Tinh chế thuốc thử hóa học. - Điều chế hóa chất. Ứng dụng Chân thành cảm ơn Thầy & các bạn đã lắng nghe và góp ý xây dựng. MERRY CHRISTMAS !!! Chúc Thầy và các bạn có được mùa Giáng sinh an lành!!!