sơ đồ cấu tạo máy sắc kí lỏng cao áp





















øng dông
s¾ckÝ láng lµ ph­¬ng ph¸p ®­îc ¸p dông rÊt réng r¶i trong ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch s¾c kÝ. §èi t­îng ph©n tÝch cña ph­¬ng ph¸p rÊt ®a d¹ng vµ phong phó, cã thÓ lµ ®¬n chÊt, hîp chÊt, ph©n tö hoÆc ion.
®Ó t¸ch c¸c chÊt ph©n tÝch lµ ion, ng­êi ta ®­a vµo pha ®éng c¸c ion ®èi phï hîp sao cho cÆp ion t¹o thµnh cã kh¶ n¨ng hÊp thu vµo pha tÜnh. ThÝ dô ®Ó t¸ch c¸c ion kim lo¹i ng­êi ta ®­a thªm ankylsunfonat, ®Ó t¸ch c¸c anion ng­êi ta ®­a thªm c¸c tetraankylamon v.v.
T¸ch c¸c chÊt kh«ng ph¶i lµ ion th× rÊt ®a d¹ng, cã thÓ lµ c¸c hidrocacbon no, kh«ng no, th¬m, c¸c hîp chÊt dÞ vßng, c¸c axit, aminoaxit, c¸c hîp chÊt b¶o vÖ thùc vËt v.v cã thÓ ph©n lo¹i nh­ sau:
• C¸c mÉu ph©n tÝch trong n«ng nghiÖp: gåm c¸c lo¹i thuèc b¶o vÖ thùc vËt, c¸c lo¹i thøc ¨n ch¨n nu«i cho gia sóc, gia cÇm, c¸c lo¹i ®å uèng v.v.
• C¸c mÉu s¶n phÈm trong c«ng nhgiÖp: vÝ dô c¸c chÊt polime thiªn nhiªn, polime tæng hîp, nh©n t¹o , c¸c lo¹i thuèc nhuém may mÆc vv.
• C¸c mÉu tõ c¸c bÖnh viÖn: c¸c lo¹i mÉu m¸u, c¸c bÖnh phÈm ®Ó ph©n tÝch c¸c axit amin, protein, ®­êng, c¸c chÊt ma tuý v.v.
• C¸c lo¹i mÉu ®Ó ph©n tÝch m«i tr­êng: c¸c mÉu n­íc mÆn, n­íc ngÇm, n­íc th¶i v.v ®Ó ph©n tÝch c¸c hidrocacbon th¬m ®a nh©n (PAH), c¸c s¶n phÈm chuyÓn ho¸ cña c¸c hîp chÊt h÷u c¬ trong qu¸ tr×nh clo ho¸(PCB), c¸c ®éc tè h÷u c¬ vµ c¸c kim lo¹i nÆng v.v
• C¸c mÉu ph©n tÝch trong d­îc phÈm.
Ngoµi ra s¾c kÝ láng cßn ®­îc ghÐp khèi phæ(LC-MS) øng dông ®Ó t¸ch còng nh­ ph©n tÝch, ®Þnh tÝnh ®Þnh l­îng c¸c chÊt, ®Æc biÖt lµ c¸c hîp chÊt h÷u c¬


Bài Tập
Câu 1. Biết thời gian lưu: tRA = 280s, tRB = 300s, độ rộng của pic: wA = 14s, wB = 15s, thời gian chết: tm = 10s. Cột có chiều dài L = 3,2m.
a, Tính số đĩa lý thuyết (n) của cột sắc ký và chiều cao đĩa lý thuyết (H).
b, Tính số đĩa hiệu lực n và chiều cao đĩa lý thuyết hiệu lực của hệ sắc ký.
c, Tính độ phân giải R của phép sắc ký.
Giải
a, Gọi n là số đĩa lý thuyết,  là độ lệch chuẩn,   . Đối với cột sắc ký thì n càng lớn pic càng hẹp. Thời gian lưu tỉ lệ với n: tR  n ta có thể viết:

Hay n = (tR/)2
Mặt khác: w = 4   = w/4
Số đĩa lý thuyết n viết lại thành:
n = 16
Đối với pic A : n = 16 = 6400
Đối với pic B : n = 16 = 6400
Vậy số đĩa lý thuyết của cột tương đương 6400 đĩa lý thuyết.
Chiều cao đĩa lý thuyết:
H = = 0,05 cm
b, Đĩa lý thuyết có tính đến thời gian không lưu giữ, n :
n = 16 = (t'R)2 = t2m.k'2
n = 16.
Vì tm =
Vậy n có thể tính từ n ban đầu và k' :
k' =
Đối với pic A:
k' = = 27
n = 6400 = 5951,07
Đối với pic B:
k' = = 29
n = 6400 = 5980,4
vậy = = 5965,7
Chiều cao đĩa lý thuyết hiệu lực :
Hef = = = 0,0536
c, Tính độ phân giải
R = = 1,3793
Câu 2. Trong một cột sắc ký, pic sắc ký nhận được có bề rộng là 300s ở tốc độ dòng là 1 ml/phút. Thể tích buồng trộn là 1ml. Bề rộng của pic là bao nhiêu nếu buồng này không có.
w = 300s = 4   = 75s
Sự đóng góp của buồng trộn được đánh giá như sau:
m = = 1ml/1ml.phút-1 = 60s
Trong đó V là thể tích buồng trộn; F là tốc độ dòng của pha động
Nếu như loại được sự đóng góp này, thì sự đóng góp của cột trong sự xói mòn giải được biểu diễn chỉ bằng đại lượng c .
Ta có biểu thức đối với :
2 = 2m + 2c
c = = = 45s
Như vậy bề rộng pic nhận được sẽ là: 4c = 4.45 = 180s, nghĩa là nó bị giảm đáng kể.
Câu 3. Cho biết chiều dài cột sắc kí là 320cm, thời gian lưu: tRA = 280s; tRB = 300s. Tính độ phân giải R của phép sắc kí nếu thay đổi chiều dài của cột lên 400cm.
Giải:
tRA = 280 = 350s
tRB = 300 = 375s
n = 6400 = 8000
Ta có:
wA= = = 15,65s
wB = = 16,77s
R = = 1,54
Câu 4. Hiệu quả của cột sắc kí đã cho là 4200 đĩa lý thuyết, trong các thời gian giữ octadecan và 2-metylheptadecan tương ứng là 15,05 và 14,82 phút. Mức độ phân giải của các hợp chất này trên cột là bao nhiêu? Cần bao nhiêu đĩa lý thuyết để trong những thời gian này của sự lưu giữ độ phân giải trở nên bằng 1.
Giải:
n = 4200
tRA = 14,82 phút = 889,2s
tRB = 15,05 phút = 903s
n = 16  w =
Từ công thức ta có:
wA = = 54,883
wB = = 55,734
Áp dụng công thức:
R = = 0,249
Khi R = 1 thì:
wA + wB = 2(tRB - tRA)
 = 2(tRB - tRA)
 = 2(tRB - tRA)
 n = = = 67464
Vậy cần 67464đĩa lý thuyết để có độ phân giải R =1.
Câu 5. Người ta cho chảy qua cột chứa 5g nhựa cationit(tính theo nhựa khô) 200ml dung dịch ZnSO4 0,05M. Người ta lấy ra từng phần dung dịch thoát ra, mỗi phần 50ml dung dịch và xác định nồng độ Zn2+ trong mỗi phần tìm thấy: Phần 1 – 0,008M; phần 2- 0,029M; phần 3 – 0,038M; phần 4 – 0,05M.
Hãy tính lượng trao đổi toàn phần của hệ
Giải:
Số mol Zn2+ ban đầu là:
n = 0,05.200.10-3 = 10-2 (mol)
số mol Zn2+ còn lại sau khi trao đổi:
n = (0,008 + 0,029 + 0,038 + 0,05).50.10-3 = 6,25.10-3(mol)
Số mol Zn2+ bị hấp phụ:
10-2 – 6,25.10-3 = 3,75.10-3 (mol)
Số đương lượng mol Zn2+ bị hấp phụ là:
3,75.10-3.2 = 7,5.10­3 (dlmol)
Số đương lượng mol trao đổi toàn phần của nhựa là:
Q = = 1,5.10-3 (mol/g) = 1,5 (mmol/g)
Câu 6.Người ta thử nghiệm cột sắc kí khí - lỏng có chều dài 2m ở 3 tốc độ khác nhau của dòng, mặt khác để ;làm pha động người ta dùng heli. Kết quả thử nghiệm thấy rằng cột có các đực trưng sau:
Metan n-octadecan
tRA tRB w
18,2s 2020s 223s
8,0s 888s 99s
5,0s 558s 68s
a. Hãy xác định tốc độ di chuyển của pha động đối với mỗi dòng .
b. Hãy xác định số đĩa lý thuyết và giá trị H đối với mỗi dòng.
c. Bằng cách giải đồng thời các phương trình cần thiết hãy tìm các giá trị của các hằng số trong phương trình sau:
H = A + + Cv
Hãy xác định tốc độ tối ưu của sự di chuyuển của pha động.
Giải:
L = 2m = 200cm
a. Đối với dòng 1: v = =11cm/s
Đối với dòng 2: v = = 25 cm/s
Đối với dòng 3: v = = 40 cm/s
b. Số đĩa lý thuyết và giá trị H của mỗi dòng.
Áp dụng công thức: n = 16
H =
Đối với dòng 1: tR = 2020; w = 223s
n = 16 = 1313
H = = 0,1523cm = 1,523mm
Đối với dòng 2: tR = 888s; w =99s
n= 16 = 1287
H = = 0,1554 cm = 1,554mm
Đối với dòng 3: tR = 558; w = 68
n= 16 = 1077
H = = 0,1857 cm = 1,857mm
c. Từ các số liệu của câu a, b và phương trình VanDeemter, ta có hệ phương trình:
1,523 = A + + 11C
1,554 = A + + 25C
1,857 = A + + 40C
Giải hệ phương trình ta có: A = 0,56cm; B = 7,2cm2/s; C = 0,0283s.
Từ phương trình Vandeemter:
H = A + + Cv
lấy đạo hàm theo v tại điểm cực tiểu H' = 0, ta được:
- + C = 0
 v =
 v =
 vtu = = 15,95 cm/s
Câu 7. Trên một máy sắc kí lỏng đã cho, khi đưa mẫu có thể tích 1ml người ta nhận được pic có bề rộng 100s, có thể chờ đợi một bề rọng nào khác của pic khi đưa mẫu có thể tích 20ml, nếu F = 1ml/phút.
Giải:
Ta biết rằng: w = 4 = 100s, do vậy  = 25s
Đối với trường hợp t = V/F = 1ml/(ml.phút) = 60s, ta rút ra rằng
 = = 300s2
Mặt khác ta có hệ thức: 2 =  + 
 = 2 - 
Thay giá trị , i ở trên ta được:
 = 252 – 300 = 325 s2+
Nếu thể tích mẫu dẫn ra bằng 20ml, tức là:
t = V/F = 20.60 = 1200s
 i2 = = 1,2.105 s2
Áp dụng phương trình:
2 =  +  = 1,2.105 + 325 = 120325s2
  = 347
Vậy độ rộng của pic là: w = 4 = 4.347 = 1388s
Câu 8. Trong một cột sắc kí phân bố lỏng đã cho hợp chất A có k = 10, hợp chất B có k = 15. Đối với cột đã cho Vs = 0,5ml, Vm = 1,5ml và tốc độ di chuyển pha động bằng 0,5ml/phút. Hãy tính VR, tR và r của mỗi cấu tử
giải:
đối với cấu tử A: VR = Vm +kAVs = 1,5 + 10.0,5 = 6,5
tRA = = =13 phút = 13.60 =780s
r = = 0,23
Đối với cấu tử B: VR = 1,5 + 15.0,5 = 9ml
tRB = = = 18 phút = 1080s
r = = 0,167
Câu 9. Trong cột được mô tả trong bài 8, thể tích của chất mang trơ bằng 15ml. Hãy tính tốc độ di chuyển của pha động nếu chiều dài của cột là 30cm.
Giải
tm = = = 3 phút = 180s
Tốc độ di chuyển pha động là :
u = =0,167.
Câu 10. Lắc 2g nhựa Dowex 50-XB ở dạng H+ với:
a, 100ml dung dịch HCl 0,1N chứa ,ượng vết canxi
b, với 100ml dung dịch GCl0,1N vàCa2+ 10-3M.
Tính % canxi cần giữ lại trong dung dịch, cho biết hằng số của phản ứng trao đổi ion là 3,2. Nồng độ của các ion trong dung dịch được biểu diễn theo số mđlg/ml và nồng độ trong nhựa theo số mđlg/1gnhựa. Dung lượng nhựa là 5 mđlg/g
a, 2R-H + Ca2+  R2Ca + 2H+ k
Ta có: k = = 3,2
 = 3,2. = 8000

=

= =0,62%


b, Giả sử tất cả canxi chuyển hết vào nhựa, lúc đó ta có:
[H+] = 5 - .100 = 4,9mđlg/g
[H+] = 0,1 + 0,002 = 0,102
= 3,2. = 7400
Như vậy có thể coi như canxi bị giữ lại hoàn toàn trong nhựa.