Sắc ký là một kỹ thuật phòng thí nghiệm được sử dụng để tách các chất ra khỏi hỗn hợp dựa trên sự phân bố liên tục của chúng giữa hai pha. Trong quá trình này, một pha được gọi là pha tĩnh không chuyển động, và một pha khác được gọi là pha động chuyển động qua pha tĩnh theo một hướng nhất định. Phương pháp sắc ký cho phép chúng ta tìm hiểu rõ hơn về các nguyên lý và ứng dụng của nó.

I. Tổng quan về sắc ký

1. Sắc ký là gì?

Sắc ký là một phương pháp phân tách những thành phần cần tách trong một hỗn hợp thành hai pha khác nhau. Pha tĩnh là pha cố định, pha động là pha di chuyển qua pha tĩnh theo hướng xác định. Các thành phần trong hỗn hợp tự phân bố giữa hai pha thông qua quá trình như hấp thụ, phân vùng, trao đổi ion hoặc loại trừ, kích thước. Pha tĩnh có thể là chất rắn hoặc chất lỏng, còn pha động có thể là chất lỏng, khí hoặc chất lỏng siêu tới hạn.

Một cách khác để hiểu sắc ký là nó là một nhóm các kỹ thuật phòng thí nghiệm dùng để tách các thành phần của một hỗn hợp bằng cách cho hỗn hợp chảy qua một giai đoạn tính. Thông thường, mẫu sẽ được lơ lửng trong chất lỏng hoặc khí và được tách ra hoặc xác định dựa trên cách chúng chảy qua hoặc xung quanh một chất lỏng hoặc chất rắn.

2. Lịch sử phát triển

• Kỹ thuật sắc ký được phát minh vào năm 1903 bởi nhà thực vật người Nga Mikhail Tsvet trong quá trình nghiên cứu Chlorophyll.
• Sau đó, Thompson và Way nhận ra những đặc tính trao đổi ion của đất.
• Năm 1935, Adams và Holmes quan sát được đặc tính trao đổi ion trong máy đĩa nghiền, 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 ký phát triển mạnh trong suốt thế kỷ 20, cho phép áp dụng nguyên tắc nền tảng của sắc lý Tsvet với nhiều cách khác nhau và phân tích các phân tử tương tự nhau.

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

Sắc ký được sử dụng chủ yếu để tách các thành phần của một hỗn hợp, giúp xác định hoặc thu thập chúng. Đây là một kỹ thuật chẩn đoán hữu ích và một phần quan trọng trong việc lọc và phân tích.

HEFC là trung tâm đào tạo chuyên nghiệp hàng đầu trong lĩnh vực hóa học. Hãy tham khảo thêm thông tin tại HEFC để được tư vấn và hỗ trợ tốt nhất.

II. Một số thuật ngữ liên quan đến sắc ký

• Chất phân tích: Các chất cần tách trong quá trình sắc ký, thường là các chất cần thiết để lấy từ hỗn hợp ban đầu.
• Sắc ký phân tích: Dùng để xác định sự tồn tại và nồng độ của chất phân tích trong mẫu.
• Pha liên kết: Pha tĩnh được liên kết cộng hóa trị với các hạt hỗ trợ hoặc thành trong ống cột.
• Sắc ký đồ: Đầu ra trực quan của quá trình sắc ký. Các đỉnh hay mẫu khác nhau trên sắc ký đồ tương ứng với các thành phần khác nhau của hỗn hợp được tách.
• Máy sắc ký: Thiết bị để thực hiện quá trình phân tách, ví dụ như sắc ký khí hoặc sắc ký lỏng.
• Dịch rửa giải: Dung môi dùng để rửa giải chất phân tích thuộc pha động ra khỏi cột, còn được gọi là nước thải.
• Elite: Chất phân tích hòa tan.
• Eluotropic: Danh sách các dung môi được xếp hạng theo sức mạnh rửa giải.
• Pha bất động: Pha tĩnh đã được cố định trên hạt hỗ trợ hoặc thành trong ống cột.
• Pha động: Pha di chuyển theo một hướng xác định, có thể là chất lỏng, khí hoặc chất lỏng siêu tới hạn.
• Thời gian lưu: Thời gian mà chất phân tích cụ thể đi qua hệ thống từ đầu cột đến đầu dò trong điều kiện đã đặt.
• Mẫu: Nội dung cần phân tích trong quá trình sắc ký, có thể bao gồm một thành phần hoặc hỗn hợp nhiều thành phần.
• Chất tan: Các thành phần của mẫu trong quá trình sắc ký phân vùng.
• Dung môi: Chất có khả năng hòa tan một chất khác, đặc biệt là trong sắc ký lỏng.
• Pha tĩnh: Chất cố định tại chỗ trong quá trình sắc ký.
• Máy dò: Công cụ được sử dụng để phát hiện và định lượng chất phân tích sau quá trình tách.

III. Các phương pháp sắc ký cơ bản

1. Sắc ký khí

1.1. Sắc ký khí là gì?

Đây là phương pháp sắc ký sử dụng chất khí làm pha di động. Mẫu phân tích được hóa hơi ở nhiệt độ cao và di chuyển trong chất khí chứa trong bom khí, đi qua cột phân tách nằm trong buồng điều nhiệt. Quá trình phân tích các chất diễn ra trong buồng điều nhiệt.

Cột sắc ký thường có đường kính rất nhỏ (vài mm) và được xoắn lò xo trong buồng điều nhiệt. Loại cột sắc ký khí phụ thuộc vào pha tĩnh sử dụng.

Sắc ký khí được sử dụng phổ biến trong phân tích và phát hiện các chất, sử dụng các cột sắc ký chuyên dụng. Phương pháp này có nhiều ưu điểm như thời gian ngắn, lượng mẫu ít và độ chính xác cao.

1.2. Phân loại

• Sắc ký khí – rắn: Pha tĩnh là chất rắn, chất tách dựa trên nguyên lý sắc ký hấp phụ.
• Sắc ký khí – lỏng: Pha động là chất lỏng, chất tách dựa trên nguyên lý sắc ký phân bố.

2. Sắc ký lỏng

2.1. Sắc ký lỏng là gì?

Đây là phương pháp sắc ký sử dụng chất lỏng làm pha động.

2.2. Phân loại

• Dựa vào đặc tính pha tĩnh (cơ chế phân tách):
  • Sắc ký hấp phụ: Sự phân tách của chất dựa trên ái lực khác nhau của chất phân tách đối với chất hấp phụ là chất rắn.
  • Sắc ký trao đổi ion: Sự phân tách các ion dựa trên ái lực khác nhau của chúng đối với các trung tâm trao đổi ion trên chất rắn là pha cố định. Các chất này còn được gọi là chất trao đổi ion, ví dụ như nhựa trao đổi ion.
• Dựa vào hình dạng pha tĩnh:
  • Sắc ký trên giấy: Pha tĩnh thường là nước được giữ tại các hạt cellulose của tờ giấy.
  • Sắc ký lớp mỏng: Pha tĩnh được pha vào phiến kính để tạo một lớp mỏng, sau đó được sấy khô để kích hoạt.

• Sắc ký lọc gel: Sắc ký trên cơ sở hạt gel xốp với kích thước và hình dạng hạt gel có thể điều chỉnh. Các chất phân tách dựa trên kích thước và hình dạng phân tử trong mẫu phân tích. Các phân tử lớn không thể thoát qua các lỗ gel nên di chuyển nhanh ra khỏi cột. Phân tử nhỏ di chuyển chậm hơn do phải chui qua các lỗ gel.

• Sắc ký ái lực: Pha cố định là một chất giá với phân tử lớn, trơ và có gắn chất ái lực sinh học đặc hiệu. Ái lực gắn sinh học thường là các phản ứng kiểu enzym – cơ chất hoặc kháng nguyên – kháng thể.

• Sắc ký trên cột: Chất cố định trong cột để phân tách các chất. Tùy vào chất liệu cột sắc ký, có nhiều loại sắc ký khác nhau theo nguyên tắc sắc ký.

Qua bài viết này, chúng ta đã tìm hiểu về phương pháp sắc ký – một phương pháp tách hỗn hợp hiệu quả trong phòng thí nghiệm. Hy vọng rằng nội dung này đã cung cấp cái nhìn tổng quan về kỹ thuật này. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc nào khác, hãy liên hệ với chúng tôi qua hotline 0826 010 010 hoặc nhắn tin trực tiếp trên website HEFC để được giải đáp.

HEFC