Các đại lượng trong sắc ký lỏng( hplc)

Một số đại lượng cơ bản trong phân tích sắc ký

Hệ số phân bố

Cân bằng của một cấu tử X trong hệ sắc ký có thể được mô tả bằng phương trình như sau:

Xpha động ↔ Xpha tĩnh

loading...

Hằng số cân bằng K cho cân bằng này được gọi là tỉ lệ phân bố hay hằng số phân bố (partition coefficient) và được tính như sau:

K=\frac{C_{s}}{C_{M}}

Với: Cs: nồng độ cấu tử trong pha tĩnh.
CM: nồng độ cấu tử trong pha động.
Hệ số K tùy thuộc vào bản chất pha tĩnh, pha động và chất phân tích.

Thời gian lưu:

thoi-gian-luu

t_{0}: thời gian lưu chết( thời gian không lưu giữ) là khoảng thời gian để cho chất nào đó không có ái lực với pha tĩnh đi qua cột; đó cũng là khoảng thời gian pha động đi từ đầu cột đến cuối cột.
t_{R}: thời gian lưu của một cấu tử từ khi vào cột đến khi tách ra khỏi cột.
t^{'}_{R}: thời gian lưu thật của một cấu tử.

t^{'}_{R} = t_{R} - t_{0}

Thể tích lưu trữ

Trong sắc ký lỏng, thay vì thời gian lưu, đôi khi nguời ta sử dụng khái niệm thể tích lưu VR.

Tương tự ta cũng có các khái niệm thể tích không lưu giữ Vo và thể tích lưu hiệu chỉnh V’R

Thể tích lưu và thời gian lưu quan hệ theo hệ thức sau:

 V_{R} = F.t_{R}

Trong đó:

F: lưu lượng dòng pha động đi qua cột tính bằng ml/phút,

V tính bằng ml

t_{R}: thời gian lưu tính bằng phút.

Tương tự ta có:

V^{'}_{R} = F.tV^{'}_{R}

V^{'}_{0} = F.tV^{'}_{0}

Ưu điểm của việc sử dụng thể tích lưu là đại lượng này không phụ thuộc vào lưu lượng dòng pha động và Vo chính là thể tích rỗng của cột.

Hệ số dung lượng

Còn được gọi là hệ số lưu giữ được định nghĩa là tỷ số giữa thời gian lưu hiệu chỉnh và thời gian không lưu giữ thể hiện khả năng lưu giữ của cột đối với cấu tử và được tính theo công thức sau:

k = \frac{t^{'}_{R}}{t_{0}} = \frac{t_{R}-t_{0}}{t_{0}}

k^{'} = \frac{V^{'}_{R}}{V_{0}} = \frac{V_{R}-V_{0}}{V_{0}}

k là tỷ lệ thời gian mẫu nằm trong pha tĩnh so với thời gian nằm trong pha động. Hay nói cách khác k lả tỷ lệ giữa số mol chất tan trong pha tĩnh với số mol chất tan trong pha động. Hệ số dung lượng k càng lớn thì thời gian phân tích càng lâu.

Nếu k ≈ 0: cấu tử cần phân tích không bị lưu giữ bởi pha tĩnh của cột và có thời gian lưu  ≈ t_{0}. Điều này giải thích vì sao chúng ta hay thấy 1 peak phía đầu của sắc ký đồ kể cả khi mẫu chạy không chứa chất cần phân tích.

Nếu k ≈ ∞: những cấu tử này tương tác không thuận nghịch với pha tĩnh( không nằm trong pha động ) sẽ có giá trị k tiến tới ∞ và sẽ không bị rửa giải hoặc rất khó rửa giải khỏi cột phân tích. Điều này giải thích vì sao sau một thời gian chạy mẫu nhất định cột phân tích của chúng ta mất khả năng tách các chất do những cấu tử này sẽ chiếm dần dần hết bề mặt của cột phân tích. Nhất là những mẫu phân tích không được làm sạch ký trước khi đưa lên máy phân tích. Để khắc phục ảnh hưởng do những cấu tử này gây ra chúng ta cần làm sạch mẫu trước khi phân tích và nên thêm chương trình rửa cột ngay sau loạt mẫu phân tích theo hướng dẫn sử dụng đi kèm khi mua cột để đẩy chúng ra khỏi cột.

Nếu k = 1 – 20: khi phân tích một hỗn hợp phức tạp có thể chấp nhận được.

k = 5 – 7 là lý tưởng nhất.

Hiệu quả tách của cột

so-dia-ly-thuyet

Hay còn gọi là hiệu năng, số đĩa lý thuyết N của cột đặc trưng cho khả năng tách mũi sắc ký của các cấu tử trên cột. Được tính theo công thức:

N = \frac{L}{H}

Với: L: chiều dài của cột

      H: chiều cao của một đĩa lý thuyết.

H được tính theo phương trình VanDeemter:

H=A+\frac{B}{\bar{u}}+C.\bar{u}

Với: A: số hạng biểu thị sự chảy rối của dòng dung môi pha động.

B: biểu thì sự khuếch tán dọc theo cột

C: trở lực chuyển khối trong đó C=C_{m}+C_{s}

\bar{u}: tốc độ dài của pha động (cm/phút)

duong-cong-van-deemter

Đường cong VanDeemter

Với tốc độ dòng gần với tốc độ tối ưu( được nghiên cứu kỹ với từng chất trên cột đặc trưng) thì H=2,8.d_{p}.

Tuy nhiên thực tế không phải chất nào cũng được nghiên cứu kỹ về tốc độ dòng tối ưu nên thường tính số đĩa lý thuyết theo sắc ký đồ:

tinh-so-dia-ly-thuyet

Với:

W_{h} là chiều rộng mũi sắc ký ở vị trí ½ chiều cao mũi (phút) ( khoảng từ 0→2 theo hình trên)
W_{b} là chiều rộng mũi sắc ký ở vị trí đáy mũi (phút) ( khoảng từ -2 →2 theo hình trên)

Ý nghĩa của số đĩa lý thuyết N:

  • N càng lớn khả năng tách càng tốt, các peak sắc ký càng hẹp và nhọn ( tốt).
  • N nhỏ khả năng tách kém, sẽ cho các peak tù và xấu ( không tốt).

so-dia-ly-thuyet-va-do-rong-peak

Hình: Ảnh hưởng của số đĩa lý thuyết lên độ rộng của peak

so-dia-ly-thuyet-va-kha-nang-tach-peak

Hình: Ảnh hưởng của số đĩa lý thuyết lên khả năng tách peak

Các yếu tố ảnh hưởng đến số đĩa lý thuyết:

  • Kích thước hạt hấp phụ (dp): hạt càng nhỏ số đĩa lý thuyết càng lớn tuy nhiên hạt nhỏ quá sẽ dẫn đến áp suất khi phân tích tăng lên, điều này tôi sẽ nói chi tiết ở bài viết về cột sắc ký.
  • Độ nhớt của pha động càng lớn N càng nhỏ.
  • Nhiệt độ cột càng cao N càng lớn, tuy nhiên phải nằm trong giới hạn cho phép của cột.
  • Tốc độ pha động càng tăng N càng giảm và ngược lại, tuy nhiên với hạt nhồi có kích thước dưới 2µm sẽ không đáng kể (xem đường cong Van Deemter ở trên) và quá trình phân tích được đẩy nhanh.

Độ chọn lọc

Đặc trưng cho khả năng tách hai chất của cột.

Độ phân giải:

Đây là đại lượng biểu thị rõ cả ba khả năng của cột sắc ký: sự giải hấp, sự chọn lọc và hiệu quả tách. Nó được xác định qua phương trình sau:

Hay

Với N được xác định từ phương trình (2.5) hoặc (2.6).

Gửi phản hồi

Website này sử dụng Akismet để hạn chế spam. Tìm hiểu bình luận của bạn được duyệt như thế nào.