Phân loại sắc ký

1. Phân loại sắc ký

2. Sắc ký

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

3. Minh họa các thành phần hỗn hợp pha động phân tách sắc ký

4. Ví dụ về Sắc ký Lớp mỏng (TLC – Thin Layer Chromatography)

Là một kỹ thuật sắc ký được sử dụng để tách các hỗn hợp không bay hơi. Sắc ký lớp mỏng được thực hiện trên một tấm kính, nhựa hoặc lá nhôm, được phủ một lớp mỏng của vật liệu hấp phụ, thường là silica gel, nhôm oxit, hoặc xenlulo. Sắc ký giấy là một phương pháp phân tích được sử dụng để tách các hóa chất hoặc chất có màu, đặc biệt là chất màu. Điều này cũng có thể được sử dụng trong các thí nghiệm về mực in. Sắc ký cột trong Hóa học là một phương pháp sử dụng để tinh chế các hợp chất hóa học riêng lẻ từ hỗn hợp các hợp chất. Nó thường được sử dụng cho các ứng dụng chuẩn bị trên quy mô từ microgam đến kilôgam.

5. Ví dụ về Sắc ký Trao đổi Ion (Ion Chromatography)

Là một quá trình cho phép tách các ion và phân tử phân cực dựa trên ái lực của chúng với chất trao đổi ion. Nó có thể được sử dụng cho hầu hết mọi loại phân tử tích điện bao gồm protein lớn, nucleotide nhỏ và axit amin. Dung dịch được đưa vào được gọi là Mẫu và các thành phần được tách riêng lẻ được gọi là chất phân tích. Sắc ký loại trừ kích thước (SEC – Size-exclusion chromatography) là một phương pháp sắc ký trong đó các phân tử trong dung dịch được phân tách theo kích thước của chúng và trong một số trường hợp là trọng lượng phân tử. Nó thường được áp dụng cho các phân tử lớn hoặc phức hợp đại phân tử như protein và polyme công nghiệp.

6. Giới thiệu

Thuật ngữ Sắc ký (chroma = màu; graphein = để viết ra) là thuật ngữ chung cho một tập hợp các kỹ thuật phòng thí nghiệm để tách hỗn hợp.

Sắc ký liên quan đến việc một mẫu (hoặc dịch chiết mẫu) được hòa tan trong pha động (có thể là khí, chất lỏng hoặc chất lỏng siêu tới hạn).
Pha động sau đó bị cưỡng bức thông qua một pha tĩnh bất động, bất phân hủy.
Các pha được chọn sao cho các thành phần của mẫu có khả năng hòa tan khác nhau trong mỗi pha.
Một thành phần có tính hòa tan trong pha tĩnh sẽ mất nhiều thời gian để di chuyển qua nó hơn một thành phần không hòa tan nhiều trong pha tĩnh nhưng rất dễ hòa tan trong pha động.

7. Kết quả của những khác biệt về tính di động này, các thành phần của mẫu sẽ trở nên tách rời nhau khi chúng di chuyển qua pha tĩnh.

Các kỹ thuật như H.P.L.C. (Sắc ký lỏng hiệu suất cao) và G.C. (Sắc ký khí) sử dụng cột – ống hẹp chứa pha tĩnh, qua đó pha động bị cưỡng bức.
Mẫu được vận chuyển qua cột bằng cách bổ sung liên tục pha động. Quá trình này được gọi là quá trình rửa giải.

8. Lịch sử sắc ký

Môn Sắc ký được M. Tswett đưa vào giới khoa học một cách rất khiêm tốn vào năm 1906.
Ông đã sử dụng kỹ thuật tách các chất màu khác nhau như diệp lục và xanthophyll bằng cách cho dung dịch của các hợp chất này vào cột thủy tinh. được đóng gói bằng canxi cacbonat đã được phân chia mịn.
Sau đó, Thompson và Way đã nhận ra các đặc tính Trao đổi Ion của đất.
Gần như sau ba thập kỷ, vào năm 1935, Adams và Holmes đã quan sát thấy các đặc tính của Trao đổi Ion trong máy quay đĩa nghiền. Quan sát này đã mở ra lĩnh vực chuẩn bị cho nhựa Trao đổi Ion.
Khái niệm Sắc ký Khí-lỏng được Martin và Synge đưa ra lần đầu tiên vào năm 1941.

9. Họ cũng có vai trò rất lớn cho sự phát triển trong sắc ký lỏng – lỏng.

Năm 1944, từ phòng thí nghiệm Martin, việc tách axit amin bằng phương pháp sắc ký giấy đã được báo cáo.
Năm 1952, tầm quan trọng của phương pháp sắc ký đã được quan sát thấy khi cả Synge và Martin đều được trao giải Nobel.
Năm 1959, một kỹ thuật được gọi là sắc ký lọc Gel được quan sát thấy được sử dụng để tách các chất có trọng lượng phân tử thấp khỏi các chất phân tử cao.
Năm 1960, sự cải tiến hơn nữa trong sắc ký lỏng đã dẫn đến sự phát triển của Sắc ký lỏng hiệu suất cao.
Thập kỷ tiếp theo của năm 1970 đã chứng kiến sự cải tiến trong lĩnh vực sắc ký hấp phụ ở dạng sắc ký ái lực chủ yếu dựa trên các tương tác sinh học.

10. Một lĩnh vực mới đã ra đời đó là sắc ký chất lỏng siêu tới hạn.

Sắc ký lỏng siêu tới hạn là phương pháp lai giữa sắc ký khí và lỏng, kết hợp các tính năng ưu việt của cả sắc ký khí và sắc ký lỏng.
Sẽ không sai khi nói rằng cả thế kỷ XX có thể được mệnh danh là thế kỷ của sắc ký.

11. Phân loại sắc ký

Trên cơ sở tương tác của chất tan với pha tĩnh Trên cơ sở hình dạng sắc ký Trên cơ sở trạng thái vật lý của pha động Sắc ký hấp phụ Phân vùng Sắc ký Trao đổi ion Sắc ký Kích thước Loại trừ Sắc ký Hai chiều Ba chiều Giấy sắc ký lớp mỏng Sắc ký cột Sắc ký sắc ký lỏng Sắc ký khí Sắc ký chất lỏng siêu tới hạn

12. Trên cơ sở tương tác của chất tan với pha tĩnh

Sắc ký hấp phụ
Sắc ký phân vùng
Sắc ký trao đổi ion
Sắc ký loại trừ kích thước

13. Sắc ký hấp phụ

Định nghĩa: Sắc ký hấp phụ có lẽ là một trong những loại sắc ký lâu đời nhất hiện nay. Nó sử dụng chất lỏng di động hoặc pha khí được hấp thụ trên bề mặt của pha rắn tĩnh. Sự cân bằng giữa pha động và pha tĩnh là nguyên nhân phân tách các chất tan khác nhau.

14. Nguyên lý:

Nguyên tắc sắc ký hấp phụ liên quan đến sự cạnh tranh của các thành phần của hỗn hợp mẫu về vị trí hoạt động trên chất hấp phụ. Các vị trí hoạt động này được hình thành trong phân tử do

Vết nứt
Sự phân ly xảy ra do thực tế là trạng thái cân bằng được thiết lập giữa các phân tử bị hấp phụ trên pha tĩnh và các phân tử đang chảy tự do trong pha động. Càng nhiều ái lực của phân tử của một thành phần cụ thể, chuyển động của nó sẽ càng ít.

15. Sắc ký hấp phụ; Sắc ký cột; Sắc ký lớp mỏng; Sắc ký khí

Các loại sắc ký rắn:

16. Sắc ký phân vùng

Định nghĩa: Hình thức sắc ký này dựa trên một màng mỏng được tạo thành trên bề mặt của giá đỡ rắn bởi pha tĩnh lỏng. Chất tan cân bằng giữa pha động và chất lỏng tĩnh.

17. Nguyên lý:

Sự phân tách các thành phần của hỗn hợp mẫu xảy ra do có sự phân vùng. Pha tĩnh được phủ một lớp chất lỏng không thể trộn lẫn trong pha động. Sự phân chia thành phần của mẫu giữa mẫu và pha tĩnh lỏng / khí làm chậm một số thành phần của mẫu hơn so với những thành phần khác. Điều này tạo cơ sở cho việc phân tách. Pha tĩnh làm bất động lớp bề mặt chất lỏng, lớp này trở thành pha tĩnh. Pha động đi qua chất hấp phụ được phủ và tùy thuộc vào độ hòa tan tương đối trong chất lỏng được phủ, sự phân tách xảy ra. Thành phần của hỗn hợp mẫu có vẻ tách biệt do sự khác biệt về hệ số phân vùng của chúng.

18. Sắc ký phân vùng; Sắc ký lỏng-lỏng; Sắc ký khí-lỏng
19. Sắc ký trao đổi ion

Định nghĩa: Sắc ký trao đổi ion (Ion Chromatography) là một quá trình cho phép tách các ion và phân tử phân cực dựa trên ái lực của chúng với chất trao đổi ion. Nó có thể được sử dụng cho hầu hết mọi loại phân tử tích điện bao gồm protein lớn, nucleotide nhỏ và axit amin. Dung dịch được đưa vào được gọi là Mẫu và các thành phần được tách riêng lẻ được gọi là chất phân tích. Nó thường được sử dụng trong lọc protein, phân tích nước và kiểm tra chất lượng.

20. Nguyên lý:

Sắc ký trao đổi ion dựa trên sự lưu giữ tương đối của các ion trong quá trình tiến triển của chúng thông qua một cột trao đổi ion có nhóm chức mang điện tích trái dấu gắn trên bề mặt của nó. Điện tích trên ion càng mạnh thì thời gian lưu trong cột càng lớn. Sắc ký ion được sử dụng để tách các chất hữu cơ hoặc vô cơ mang điện tích. Các pha tĩnh được sử dụng dựa trên các loại nhựa trao đổi ion điển hình.

21. Sắc ký trao đổi ion

Sắc ký trao đổi cation, Sắc ký trao đổi anion, Sắc ký trao đổi ion
Các cation chất tan được gắn vào các vị trí tích điện âm liên kết cộng hóa trị với pha tĩnh Các anion chất tan được gắn vào các vị trí tích điện dương liên kết cộng hóa trị với pha tĩnh

22. Sắc ký loại trừ kích thước

Định nghĩa: Sắc ký loại trừ kích thước (SEC – Size-Exclusion Chromatography) là một phương pháp sắc ký trong đó các phân tử trong dung dịch được phân tách theo kích thước của chúng, và trong một số trường hợp là trọng lượng phân tử. Nó thường được áp dụng cho các phân tử lớn hoặc phức hợp đại phân tử như protein và polyme công nghiệp. Thông thường, khi dung dịch nước được sử dụng để vận chuyển mẫu qua cột, kỹ thuật này được gọi là sắc ký lọc gel, thay vì tên sắc ký thấm gel, được sử dụng khi dung môi hữu cơ được sử dụng làm pha động.

23. Sắc ký loại trừ kích thước

24. Nguyên lý:

Một hỗn hợp các phân tử hòa tan trong chất lỏng (pha động) được đưa vào cột sắc ký có chứa chất hỗ trợ rắn ở dạng các quả cầu cực nhỏ, hay còn gọi là “hạt” (pha tĩnh).
Khối lượng các hạt bên trong cột thường được gọi là lớp đệm cột.
Các hạt hoạt động như “bẫy” hoặc “sàng” và có chức năng lọc các phân tử nhỏ tạm thời bị giữ lại trong lỗ chân lông.
Các phân tử lớn hơn bị “loại trừ” khỏi các hạt.
Các phân tử mẫu lớn không thể hoặc chỉ có thể xâm nhập một phần vào các lỗ chân lông, trong khi các phân tử nhỏ hơn có thể xâm nhập hầu hết hoặc tất cả các lỗ.
Do đó, các phân tử lớn rửa giải trước, các phân tử nhỏ rửa giải sau, trong khi các phân tử có thể tiếp cận tất cả các lỗ rửa giải cuối cùng ra khỏi cột.
Các hạt có kích thước khác nhau sẽ rửa giải (lọc) qua pha tĩnh với tốc độ khác nhau.

25. Trên hình dạng cơ sở sắc ký

• Hai chiều
• Sắc ký lớp mỏng
• Sắc ký giấy
• Ba chiều
• Sắc ký cột

26. Sắc ký lớp mỏng

Định nghĩa: Sắc ký lớp mỏng (TLC) là một kỹ thuật sắc ký rất hữu ích để tách các hợp chất hữu cơ. Do tính đơn giản và nhanh chóng của TLC, nó thường được sử dụng để theo dõi tiến trình của các phản ứng hữu cơ và kiểm tra độ tinh khiết của sản phẩm.

27. Nguyên lý:

Tương tự như các phương pháp sắc ký khác TLC cũng dựa trên nguyên tắc phân tách. Sự phân tách phụ thuộc vào ái lực tương đối của các hợp chất đối với pha tĩnh và pha động. Các hợp chất dưới ảnh hưởng của pha động (được điều khiển bởi hoạt động của mao quản) di chuyển trên bề mặt của pha tĩnh. Trong quá trình chuyển động này, các hợp chất có ái lực cao hơn với pha tĩnh di chuyển chậm trong khi các hợp chất khác di chuyển nhanh hơn. Như vậy có thể tách được các thành phần trong hỗn hợp. Khi sự phân tách xảy ra, các thành phần riêng lẻ được hình dung dưới dạng các điểm ở mức độ di chuyển tương ứng trên tấm. Bản chất hoặc đặc điểm của chúng được xác định bằng các kỹ thuật phát hiện phù hợp.

28. Sắc ký giấy

Định nghĩa: Sắc ký giấy là một phương pháp phân tích dùng để tách các hóa chất hoặc chất có màu, đặc biệt là chất màu. Điều này cũng có thể được sử dụng trong màu thứ cấp hoặc màu cơ bản trong các thí nghiệm mực in. Phương pháp này đã được thay thế phần lớn bằng phương pháp sắc ký lớp mỏng, nhưng vẫn là một công cụ giảng dạy mạnh mẽ. Sắc ký giấy hai chiều, còn được gọi là sắc ký hai chiều, liên quan đến việc sử dụng hai dung môi và xoay giấy ở giữa 90 °. Điều này rất hữu ích để tách các hỗn hợp phức tạp của các hợp chất có độ phân cực tương tự nhau, ví dụ, các axit amin. Nếu sử dụng giấy lọc, nó phải là loại giấy chất lượng cao. Pha động đang phát triển các giải pháp có thể di chuyển đến pha tĩnh mang theo mẫu cùng với nó.

29. Nguyên lý:

Nguyên lý liên quan là sắc ký phân vùng trong đó các chất được phân bố hoặc phân chia giữa các pha lỏng. Một pha là nước được giữ trong các lỗ của giấy lọc được sử dụng và pha khác là nước của pha động di chuyển trên giấy. Các hợp chất trong hỗn hợp bị tách ra do sự khác biệt về ái lực của chúng với nước (ở pha tĩnh) và dung môi pha động trong quá trình chuyển động của pha động dưới tác động mao dẫn của các lỗ xốp trong giấy. Nguyên tắc cũng có thể là sắc ký hấp phụ giữa pha rắn và pha lỏng, trong đó pha tĩnh là bề mặt rắn của giấy và pha lỏng là pha động. Nhưng hầu hết các ứng dụng của sắc ký giấy đều hoạt động trên nguyên tắc sắc ký phân vùng, tức là phân vùng giữa hai pha lỏng.

30. Trên cơ sở trạng thái vật lý của pha động

Sắc ký lỏng
Sắc ký khí
Sắc ký lỏng siêu tới hạn

31. Sắc ký lỏng

Sắc ký lỏng là một kỹ thuật được sử dụng để tách một mẫu thành các phần riêng lẻ của nó. Sự phân tách này xảy ra dựa trên sự tương tác của mẫu với pha động và pha tĩnh. Vì có nhiều tổ hợp pha tĩnh / động có thể được sử dụng khi tách hỗn hợp, nên có một số loại sắc ký khác nhau được phân loại dựa trên trạng thái vật lý của các pha đó. Sắc ký cột lỏng-rắn, kỹ thuật sắc ký phổ biến nhất, có pha động lỏng lọc từ từ qua pha tĩnh rắn, mang theo các thành phần được tách ra cùng với nó.

32. Sắc ký lỏng Sắc ký lỏng-lỏng; Sắc ký lỏng-rắn; Pha tĩnh; Pha động; Pha thường; Pha đảo

33. Sắc ký pha thường:

Trong sắc ký pha tĩnh, pha tĩnh là phân cực, và do đó, càng nhiều chất tan phân cực tách ra sẽ bám dính nhiều hơn vào pha tĩnh hấp phụ. Khi dung môi hoặc gradien của dung môi đi qua cột, các thành phần ít phân cực sẽ được rửa giải nhanh hơn các thành phần nhiều phân cực. Sau đó, các thành phần có thể được thu thập riêng biệt, giả sử đã đạt được sự phân tách thích hợp, theo thứ tự tăng phân cực.

34. Sắc ký pha đảo:

Trong sắc ký pha đảo, độ phân cực của pha động và pha tĩnh trái ngược với độ phân cực của chúng khi thực hiện sắc ký pha bình thường. Thay vì chọn dung môi pha động không phân cực, người ta sẽ chọn dung môi phân cực và pha tĩnh không phân cực.

35. Sắc ký chiết:

Một biến đổi quan trọng về pha tĩnh được đưa vào bằng cách nạp chất chiết được sử dụng để chiết dung môi trên giá đỡ trơ được hydrophob hóa và tưới hỗ trợ bằng dung môi nước. Đây được gọi là sắc ký chiết.

36. Sắc ký ái lực:

Sắc ký ái lực là phương pháp tách các hỗn hợp sinh hóa dựa trên tương tác đặc hiệu cao như giữa kháng nguyên và kháng thể, enzyme và chất nền, hoặc receptor và ligand.

37. Nguyên lý:

Pha tĩnh thường là chất nền gel, thường là agarose; một phân tử đường thẳng có nguồn gốc từ tảo. Thông thường, điểm khởi đầu là một nhóm phân tử không đồng nhất không xác định trong dung dịch, chẳng hạn như chất ly giải tế bào, môi trường tăng trưởng hoặc huyết thanh. Phân tử quan tâm sẽ có một đặc tính đã biết và đã xác định, và có thể được khai thác trong quá trình tinh chế ái lực. Bản thân quá trình này có thể được coi là một quá trình mắc kẹt, với phân tử đích bị mắc kẹt trên môi trường hoặc pha rắn hoặc tĩnh. Các phân tử khác trong pha động sẽ không bị mắc kẹt vì chúng không có đặc tính này. Sau đó, pha tĩnh có thể được loại bỏ khỏi hỗn hợp, rửa sạch và phân tử mục tiêu được giải phóng khỏi lớp vỏ bọc trong một quá trình được gọi là rửa giải. Có thể việc sử dụng phổ biến nhất của sắc ký ái lực là để tinh sạch các protein tái tổ hợp.

38. Sắc ký lỏng hiệu năng cao

Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC; trước đây gọi là sắc ký lỏng áp suất cao), là một kỹ thuật trong hóa học phân tích được sử dụng để tách các thành phần trong một hỗn hợp, để xác định từng thành phần và định lượng từng thành phần. thành phần.
Nó dựa vào máy bơm để đưa dung môi lỏng có áp suất chứa hỗn hợp mẫu qua một cột chứa đầy vật liệu hấp phụ rắn.
Mỗi thành phần trong mẫu tương tác hơi khác nhau với vật liệu hấp phụ, gây ra tốc độ dòng chảy khác nhau cho các thành phần khác nhau và dẫn đến sự tách biệt của các thành phần khi chúng chảy ra khỏi cột.

39. Sắc ký khí

Sắc ký khí (GC), là một loại sắc ký phổ biến được sử dụng trong hóa học phân tích để tách và phân tích các hợp chất có thể hóa hơi mà không bị phân hủy.
Các ứng dụng điển hình của GC bao gồm kiểm tra độ tinh khiết của một chất cụ thể hoặc tách các thành phần khác nhau của hỗn hợp (cũng có thể xác định được lượng tương đối của các thành phần đó).
Trong một số tình huống, GC có thể giúp xác định một hợp chất. Trong sắc ký điều chế, GC có thể được sử dụng để điều chế các hợp chất tinh khiết từ hỗn hợp.
Hai loại sắc ký khí
a. Sắc ký khí-rắn (GSC) Gas-Solid Chromatography
b. Sắc ký khí-lỏng (GLC) Gas-Liquid Chromatography

40. Sắc ký chất lỏng siêu tới hạn

Sắc ký chất lỏng siêu tới hạn (SFC – Supercritical Fluid Chromatography) là một dạng sắc ký pha thông thường, được sử dụng để phân tích và tinh chế các phân tử không bền nhiệt, có trọng lượng phân tử từ thấp đến trung bình.
Nó cũng có thể được sử dụng để tách các hợp chất bất đối xứng.
Các nguyên tắc tương tự như các nguyên tắc của sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), tuy nhiên SFC thường sử dụng carbon dioxide làm pha động; do đó toàn bộ đường dẫn dòng sắc ký phải được điều áp.
Pha siêu tới hạn biểu diễn trạng thái mà các đặc tính của chất lỏng và chất khí hội tụ, sắc ký chất lỏng siêu tới hạn đôi khi được gọi là “convergence chromatography”.

Sắc ký trao đổi ion – Tổng quan

Sắc ký pha đảo

Các loại đầu dò máy sắc ký khí GC