Phương pháp sắc ký là gì? sắc ký lỏng và những điều cần biết!

Sắc ký là gì? Đây là một kỹ thuật phòng thí nghiệm dùng để phân tách các chất ra khỏi hỗn hợp dựa trên sự phân bố liên tục của chúng giữa hai pha, trong đó một pha không chuyển động và một pha chuyển động dịch chuyển qua pha tĩnh theo một phương hướng nhất định. Cùng Viet
Chem tìm hiểu rõ hơn phương pháp này qua bài viết sau nhé.

Đang xem: Sắc ký là gì?

Tổng quan về sắc ký

1. Sắc ký là gì?

Sắc ký là một phương pháp phân tách mà trong đó các thành phần cần tách sẽ được phân bố giữa hai pha. Một trong hai pha này được gọi là pha tĩnh và pha còn lại là pha động, chuyển động trên pha tĩnh theo hướng xác định. Thành phần hỗn hợp tự phân bố lại giữa hai pha bằng việc thông qua quá trình có thể là hấp thụ, phân vùng hay trao đổi ion hoặc loại trừ, kích thước. Pha tĩnh ở đây có thể là chất rắn hay chất lỏng, còn pha động có thể là chất lỏng, khí hay chất lỏng siêu tới hạn.

Hiểu một cách khác, sắc kí chính là một nhóm các kỹ thuật phòng thí nghiệm dùng để phân tách những thành phần của một hỗn hợp bằng việc đi qua hỗn hợp qua một giai đoạn tính. Thông thường, mẫu sẽ được lơ lửng trong pha lỏng hoặc khí và được tách ra hay xác định dựa trên cách chúng chảy qua hoặc xung quanh một pha lỏng hay rắn.

Sắc ký là gì?

2. Lịch sử phát triển

Kỹ thuật sắc ký được phát minh vào năm 1903 bởi nhà thực vật người Nga Mikhail Tsvet khi ông đang tiến hành nghiên cứu về Chlorophyll.Sau đó, Thompson cùng Way đã nhận ra những đặc tính trao đổi ion của đấtĐến năm 1935, Adams và Holmes đã quan sát thấy những đặc tính trao đổi ion trong máy đĩa nghiền. Từ đó, mở ra lĩnh vực chuẩn bị cho nhựa trao đổi ion.Khái niệm về sắc ký khí – lỏng được Martin và Synge đưa ra lần đầu tiên vào năm 1941.Kỹ thuật sắc kí phát triển mạnh trong suốt thế kỷ 20. Các nhà nghiên cứu đã nhận thấy nguyên tắc nền tảng của sắc lý Tsvet có thể được áp dụng với những cách khác nhau, từ đó cho ra nhiều loại sắc ký khác nhau. Đồng thời, kỹ thuật trong thực hiện sắc ký cũng tiến bộ liên tục và cho phép việc phân tích các phân tử tương tự nhau.

3. Sắc ký được sử dụng với mục đích gì?

Sắc kí được sử dụng chủ yếu trong tách các thành phần của một hỗn hợp giúp xác định hoặc thu thập chúng. Đây được xem là một kỹ thuật chẩn đoán hữu ích hoặc một phần trong một kế hoạch thanh lọc.

Sắc ký được sử dụng để tách thành phần của một hỗn hợp,…

Độ tan là gì? Công thức tính độ tan như thế nào?

Một số thuật ngữ liên quan đến sắc ký

Chất phân tích là các chất cần được tiến hành tách trong quá trình sắc ký. Chúng thường là những chất cần thiết phải lấy hỗn hợp ban đầu.Sắc ký phân tích được dùng nhằm xác định sự tồn tại và nồng độ của chất phân tích trong mẫu
Pha liên kết chính là pha tĩnh được liên kết cộng hóa trị cùng các hạt hỗ trợ hay thành trong của ống cột.Sắc ký đồ là đầu ra trực quan của sắc kí. Trong trường hợp phân tách tối ưu, các đỉnh hay mẫu khác nhau trên sắc ký đồ sẽ tương ứng với những thành phần khác nhau của hỗn hợp được tách.Thiết bị cho phép thực hiện phân tách tinh bi như sắc ký khí hay tách sắc ký lỏng được gọi là máy sắc ký.Dịch rửa giải là loại dung môi mang chất phân tích thuộc pha động rời khỏi cột và chúng có thể được gọi là nước thải.Elite là chất phân tích, hòa tan
Eluotropic là một danh sách gồm các dung môi được xếp hạng theo sức mạnh rửa giải của chúng
Pha bất động là pha tĩnh đã được cố định trên những hạt hỗ trợ hay trên thành trong ống cột.Pha động là loại pha di chuyển theo một hướng xác định. Nó có thể là một chất lỏng hay khí hoặc chất lỏng siêu tới hạn.Thời gian lưu chính là thời gian đặc trưng để một chất phân tích cụ thể đi qua hệ thống (bắt đầu từ đầu vào cột đến đầu dò) trong điều kiện đã đặt.Mẫu là nội dung cần phân tích trong thực hiện sắc ký. Nó có thể bao gồm một thành phần hay hỗn hợp nhiều thành phần.Chất tan là các thành phần của mẫu trong sắc ký phân vùng
Chất có khả năng hòa tan một chất khác nhất là pha động lỏng trong sắc ký lỏng được gọi là dung môi.Pha tĩnh là chất cố định tại chỗ trong quy trình sắc kí.Máy dò là một loại công cụ được dùng để phát hiện định tính và định lượng những chất phân tích sau khi tách.

Các phương pháp sắc ký cơ bản

1. Sắc ký khí

1.1. Sắc ký khí là gì?

Pha di động là một chất khí

Mẫu phân tích được hóa hơi tại nhiệt độ cao và hoạt động nhờ có khí chứa trong bom khí dẫn đến cột phân tách nằm trong buồng điều nhiệt, quá trình phân tích các chất sẽ diễn ra ở đây

Cột sắc ký thường có đường kính rất nhỏ (khoảng vài mm) và xoắn lò xo trong buồng điều nhiệt. Tùy vào pha tĩnh người ta sẽ phân ra những loại sắc ký khí khắc nhau.

Sắc kí khí thường sử dụng trong phân tích và phát hiện các chất, ứng dụng cột sắc ký chuyên dụng. Phương pháp cho ưu điểm là thời gian ngắn và lượng mẫu ít, độ chính xác cao.

Một hệ thống sắc ký khí trong trung tâm kiểm nghiệm

1,2, Phân loại
Sắc ký khí – rắn: pha tĩnh là chất rắn với cơ chế phân tách các chất dựa vào nguyên lý sắc ký hấp phụ.Sắc ký khí – lỏng: có pha động là chất lỏng và cơ chế phân tách dựa vào nguyên lý sắc ký phân bố.

2. Sắc ký lỏng

2.1. Sắc ký lỏng là gì?

Có pha động là chất lỏng.

2.2. Phân loại

– Dựa vào đặc tính pha tĩnh (hay cơ chế của quá trình phân tách):

Sắc ký hấp phụ: sự phân tách của chất là do ái lực khác nhau của các chất phân tách đối với chất hấp phụ là chất rắn.Sắc ký trao đổi ion: sự phân tách các ion bởi các ion được phân tách trong dung dịch có ái lực khác nhau đối với các trung tâm trao đổi ion (với những nhóm chứa ion) trên chất rắn là pha cố định. Các chất này còn được gọi là chất trao đổi ion mà thông thường nhất là nhựa trao đổi ion.

Hình ảnh về hệ thống sắc ký ion

Sắc ký lọc gel hay sắc ký sàng phân tử trên cơ sở chất liệu hạt gel xốp với kích thước hạt gel cũng như lỗ hạt gel có thể được tạo ra theo ý muốn. Trong quá trình sắc ký, những chất được phân tách trên cơ sở kích thước và hình dạng phân tử trong mẫu phân tích. Các phân tử lớn của pha lỏng không qua được các lỗ gel nên sẽ di chuyển qua các chỗ trống, vì có đường đi ngắn hơn nên di chuyển nhanh ra khỏi cột trước. Với các phân tử nhỏ chui qua các lỗ hạt gel, do đường đi vòng vào và dài hơn nên di chuyển chậm hơn.Sắc ký ái lực: pha cố định là một chất giá với phân tử lớn, trơ và ở trên đó có gắn một chất ái lực sinh học đặc hiệu cùng một loại cấu tử hòa tan của mẫu phân tích. Ái lực gắn sinh học thường là các phản ứng kiểu enzym – cơ chất hay kháng nguyên – kháng thể.

– Dựa vào hình dạng pha tĩnh

Sắc ký trên giấy: Có pha tĩnh thường là nước được giữ tại các hạt cellulose của tờ giấy.Sắc ký lớp mỏng

Đây là một phương pháp được cải biên của sắc lý trên cột và sắc ký trên giấy. Pha tĩnh là chất hấp phụ được hòa thành nhũ dịch và được trải lên phiến kính tạo một lớp mỏng, sau đó sấy khô để hoạt hóa.

Phương pháp sắc ký lớp mỏng: hoạt động dựa trên sự phân bố của các chất giữa hai pha, trong đó pha cố định là chất hấp phụ được rải rộng trên phiến kính tạo ra lớp mỏng, còn pha động là một loại dung môi thích hợp. Khi dung môi di chuyển sẽ khiến các thành phần trong mẫu thử dịch chuyển. Sau khi dung môi đã chạy xong, để bay hơi hết dung môi trên sắc ký đồ rồi để hiện màu như trong sắc ký giấy. Có thể nói, lý thuyết sắc ký lớp mỏng một phần dựa trên lý thuyết sắc ký hấp phụ và một phần dựa vào lý thuyết sắc ký giấy.

Xem thêm: Đá swarovski là gì? khám phá bí ẩn đặc biệt của đá swarovski là gì?

Tìm hiểu về sắc ký lớp mỏng

Sắc ký cột: chất liệu để làm pha tĩnh sẽ được nhồi vào cột. Tùy theo loại chất liệu tạo cột mà có tất cả những loại sắc ký theo nguyên lý trên. Bên cạnh đó, tùy vào áp lực trên cột trong quá trình sắc ký mà có thể phân thành sắc ký cột mở và sắc ký lỏng cao áp.

Trên đây là một số thông tin về sắc ký mà Viet

HPLC là gì?HPLC viết tắt của High Performance Liquid ChromatographySắc ký lỏng HPLC là một kỹ thuật để tách hỗn hợp các chất thành các thành phần riêng biệt dựa trên sự tương tác giữa chất phân tích với pha động (thường là chất lỏng) và pha tĩnh (thông thường là các chất rắn). Pha động mang theo chất phân phân tích di chuyển qua pha tĩnh đứng yên.Các thành phần trong mẫu tương tác mạnh với pha tĩnh sẽ di chuyển chậm hơn so với các thành phần có tương tác yếu hơn.

Sơ đồ nguyên lý cơ bản hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC

Sắc ký lỏng hiệu năng caoSắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) là một dạng sắc ký lỏng cột được cải tiến, thay vì dung môi chảy dưới áp suất của trọng lực, dung môi chảy với áp suất cao lên tới 400 atm, làm tăng tốc độ chảy của dung môi pha động.HPLC hoạt động với nguyên tắc cơ bản: tách một mẫu gồm hỗn hợp thành phần thành các bộ phận cấu thành của nó dựa trên sự khác biệt về ái lực giữa các phân tử khác nhau với pha động và pha tĩnh được sử dụng trong quá trình tách.Phân loạiTrong sắc ký HPLC phân loại dựa trên cơ chế tách của pha tĩnh có các loại sau:1. HPLC thuận (NP-HPLC)Sắc ký pha thuận sử dụng pha tĩnh phân cực và pha động không phân cực. Pha tĩnh thường là silica, Pha động điển hình là hexane, methylene clorua, chloroform, dietyl ete và hỗn hợp các chất này.Các chất phân cực được giữ lại trên bề mặt cực của cột pha thuận lâu hơn, các chất không phân cực ra khỏi cột trước .2. HPLC pha đảo (RP-HPLC)Pha tĩnh không phân cực (kỵ nước), trong khi pha động là chất lỏng phân cực, ví dụ hỗn hợp nước và metanol hoặc acetonitril.Ngược lại với pha thuận, các chất không phân cực được giữ trên cột pha đảo lâu hơn nên ra ra khỏi cột sau.Các chất phân cực đi ra cột trước.3. HPLC rây phân tửCột được nhồi bằng các vật liệu có kích thước lỗ rỗng chọn lọc chính xác và các hạt được phân tách theo kích thước phân tử của nó. Các phân tử lớn hơn nhanh chóng được rửa qua cột; các phân tử nhỏ đi qua các lỗ rỗng của hạt nên đường đi lâu hơn và đi ra cột lâu hơn4. HPLC trao đổi ionBề mặt pha tĩnh được phủ bởi các điện tích ion tích điện trái dấu với các ion mẫu. Kỹ thuật này được sử dụng gần như độc quyền với các mẫu ion hoặc ion hóa.Điện tích trên mẫu càng mạnh thì sẽ bị hút mạnh hơn vào bề mặt ion và do đó, nó sẽ được lưu giữ với thời gian hơn để rửa giải. Pha động là các dung dịch đệm, được kiểm soát cả p
H và cường độ ion.

Cấu tạo của hệ thống HPLC1. Bình dung môiPha động trong HPLC thường là hỗn hợp các thành phần chất lỏng phân cực và không phân cực có nồng độ tương ứng thay đổi tùy thuộc vào thành phần của mẫu.2. Bơm – Bộ phận phân phối dung môiBơm pittong hút pha động từ bình dung môi đẩy vào hệ thống qua các bộ phận tiêm mẫu, cột và đầu dò sau đó qua bình đựng dung môi thải. Tuỳ thuộc vào các cấu hình hệ thống (ví dụ kích thước cột, kích thước hạt của pha tĩnh, tốc độ chảy và thành phần của pha động) áp suất vận hành ở 6000psi (413 bar) có thể lên tới 18 000 psi (1240 bar).3. Bộ tiêm mẫuBộ phận tiêm mẫu có thể là bộ phận tiêm mẫu tự động hoặc tiêm mẫu bằng tay có bộ phận kim phun. Kim phun mẫu cho hệ thống HPLC sẽ cung cấp việc tiêm mẫu chất lỏng trong phạm vi 0,1-100 m
L thể tích với độ tái lập cao và dưới áp suất cao (lên đến 18 000 psi).4. CộtCột phân tích thường được làm bằng thép không gỉ, dài từ 50 – 300 mm và có đường kính trong từ 2 – 5 mm. Thông thường, Cột được nhồi bằng các hạt silica / silica lai có kích thước từ 2,5 – 10 m.Trong quá trình hoạt động, nhiệt độ của pha động và cột nên được giữ ổn định trong quá trình phân tích. Vì vậy trong thực tế, các hệ thống có thêm buồng điều nhiệt cột.5. Đầu dò – DetectorDetector nằm ở cuối cột có nhiệm vụ phát hiện các chất phân tích khi chúng được rửa giải từ cột sắc ký. Các đầu dò thường được sử dụng là máy UV-VIS, huỳnh quang, khối phổ, tán xạ bay hơi…6. Thiết bị thu thập dữ liệuTín hiệu từ đầu dò có thể được thu thập trên máy ghi biểu đồ hoặc bộ tích hợp điện tử khác nhau với các phần mềm lưu trữ, phân tích và xử lý dữ liệu sắc ký.Các ứng dụng của HPLCThông tin thu thập được qua hệ thống HPLC bao gồm độ phân giải, định lượng hợp chất. HPLC cũng hỗ trợ trong việc tách hóa chất và tinh chế.Ngoài ra, sử dụng HPLC trong các ứng dụng bao gồm:Ứng dụng dược phẩm1. Để kiểm soát sự ổn định của thuốc.2. Nghiên cứu dược động học của các dạng bào chế dược phẩm.3. Kiểm soát chất lượng dược phẩm.Ứng dụng môi trường1. Phát hiện các hợp chất phenolic trong nước uống.2. Theo dõi sinh học các chất ô nhiễm.Ứng dụng trong Pháp y1. Định lượng thuốc trong mẫu sinh học.2. Xác định steroid trong máu, nước tiểu, …3. Phân tích về thuốc nhuộm ngành dệt .4. Xác định cocaine và các loại thuốc khác trong máu, nước tiểu…..

Xem thêm: Liên hệ

Ứng dụng trong Thực phẩm1. Định lượng chất lượng nước giải khát và nước.2. Phân tích đường trong nước ép trái cây3. Phân tích các hợp chất đa vòng4. Phân tích chất bảo quảnỨng dụng trong xét nghiệm lâm sàng1. Phân tích nước tiểu, phân tích kháng sinh trong máu.2. Phân tích bilirubin, biliverdin trong rối loạn gan.3. Phát hiện Neuropeptide nội sinh trong dịch ngoại bào của não…