Bài tiểu luận Phương pháp phân tích sắc ký khí
PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SẮC KÝ KHÍ
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SẮC KÝ
I. Tổng quan về phân tích sắc ký:
Sắc ký (Chromatography) là phương pháp tách, phân ly, phân tách các chất dựa vào
sự phân bố khác nhau của chúng giữa hai pha động và tĩnh.
Khi tiếp xúc với pha tĩnh, các cấu tử của hỗn hợp sẽ phân bố giữa pha động và pha tĩnh
tương ứng với tính chất của chúng (tính bị hấp phụ, tính tan, …). Trong hệ thống sắc ký
chỉ có các phân tử pha động mới chuyển động dọc theo hệ sắc ký. Các chất khác nhau sẽ
có ái lực khác nhau với pha động và pha tĩnh. Trong quá trình chuyển động dọc theo hệ
sắc ký hết lớp pha tĩnh này đến lớp pha tĩnh khác, sẽ lặp đi lặp lại quá trình hấp phụ, phản
hấp phụ. Hệ quả là các chất có ái lực lớn với pha tĩnh sẽ chuyện động chậm hơn qua hệ
thống sắc ký so với các chất tương tác yếu hơn pha này. Nhờ đặc điểm này mà người ta
có thể tách các chất qua quá trình sắc ký.
Sắc ký là một họ các kĩ thuật hoá học phân tích dùng để tách các chất trong một hỗn hợp. Nó
bao gồm việc cho mẫu chứa chất cần phân tích trong "pha động", thường là dòng chảy của dung
môi, di chuyển qua "pha tĩnh." Pha tĩnh trì hoãn sự di chuyển của các thành phần trong mẫu. Khi
các thành phần này di chuyển qua hệ thống với tốc độ khác nhau, chúng sẽ được tách khỏi nhau
theo thời gian.
Thuật ngữ sắc ký (chromatography) lần đầu tiên được giới thiệu bởi nhà thực vật Mikhail
Tswwett, người Nga, để ghi nhận quá trình tách pigment thực vật trên cột tách bằng vật liệu
CaCO
3
. Kết quả trên cột xuất hiện dãy mày sắc khác nhau.
II. Cơ sở của phương pháp sắc ký:
1
Bài tiểu luận Phương pháp phân tích sắc ký khí
Phương pháp sắc ký dựa vào sự phân bố khác nhau của các chất giữa hai pha động và
tĩnh. Có nhiều nguyên nhân đưa đến sự phân bố khác nhau của các chất, nhưng chính sự
lặp đi lặp lại hiện tượng hấp phụ - phản hấp phụ của các chất khi dòng pha động chuyển
động qua pha tĩnh là nguyên nhân chủ yếu của việc tách sắc ký.

đủ dài và chế độ chảy của dung dịch rửa thích hợp thì sau một thời gian cho chảy dung
dịch rửa, các cấu tử tách ra thành từng vùng. Các vùng này sẽ tuần tự thoát ra khỏi cột,
mỗi vùng lại được cách nhau bằng một phần dung môi. Hình bên dưới biểu diễn đường
cong thoát của quá trình rửa giải. Trong phương pháp rửa giải, người ta cũng hay dùng
những dung dịch chứa một cấu tử có ái lực với cột nhưng phải nhỏ hơn ái lực của các cấu
tử cần tách với cột.
3
Bài tiểu luận Phương pháp phân tích sắc ký khí
3. Phương pháp rửa đẩy
Trong phương pháp rửa đẩy, sau khi đưa mẫu vào cột, ta cho chảy qua cột một dung
dịch rửa chứa chất có ái lực với pha tĩnh lớn hơn các cấu tử cần tách. Các cấu tử cần tách
sẽ bị chuyển dần xuống phía dưới khi ta tiến hành quá trình rửa cột và tuần tự thoát ra
khỏi cột. Cấu tử thoát ra khỏi cột đầu tiên là cấu tử tương tác với pha tĩnh yếu nhất, sau
đó dần dần đến các cấu tử có ái lực với cột mạnh dần. Khác với phương pháp rửa giải,
nồng độ các cấu tử không giảm qua quá trình sắc ký. Một nhược điểm quan trọng của
phương pháp rửa đẩy là rất khó phân biệt các phần riêng của các cấu tử trong dung dịch
thoát vì ở đây giữa các phần dung dịch thoát chứa các cấu tử không tách nhau bằng các
thể tích dung dịch rửa.
CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SẮC KÝ – SẮC KÝ KHÍ
I. Các phương pháp phân tích sắc ký:
Do tính đa dạng của phương pháp phân tích sắc ký cho nên việc phân loại được dựa
trên:
Phân loại dựa vào trạng thái vật lý của các pha:
Đây là phương pháp phân loại phổ biến nhất dựa trên tính tự nhiên của 2 pha sử dụng
là Pha động và Pha tĩnh:
Lỏng Khí
Rắn Sắc ký:
Rắn – Lỏng
Sắc ký:
Rắn – Khí

- Dựa trên hai quá trình:
o Hấp phụ.
o Giải hấp phụ
- Xảy ra liên tục giữa 2 pha:
o Pha tĩnh: thường là rắn hoặc lỏng.
o Pha động: là khí
Sắc ký khí là một phương pháp chia tách trong đó pha động là 1 chất khí (được gọi là khí
mang) và pha tĩnh chứa trong cột là một chất rắn hoặc chất lỏng phủ trên bề mặt chất
mang trơ dạng rắn hay phủ đều lên thành phía trong của cột. Tuỳ thuộc bản chất pha tĩnh
chia thành hai loại sắc ký khí:
- Sắc ký khí rắn (gas solid chromatography - GSC): Chất phân tích được hấp phụ trực
tiếp trên pha tĩnh là các tiểu phân rắn.
7
T=0’
T=10’
T=20’
Thiết bị nạp
Thiết bị nạp
Detector
Detector
Most
Most
Interaction with Stationary Phase
Interaction with Stationary Phase
Least
Least
Hướng di chuyển pha động
Hướng di chuyển pha động
Bài tiểu luận Phương pháp phân tích sắc ký khí
- Sắc ký khí lỏng (gas liquid chromatography - GLC): Pha tĩnh là 1 chất lỏng không

- Độ tinh khiết cao.
- Không thay đổi trạng thái hóa lý khi đi qua cột sắc ký.
- Phải thể hiện tính trơ đối với pha tĩnh, chất phân tích, vật liệu làm cột sắc ký và
detector.
- Có khả năng hấp phụ càng nhỏ càng tốt
9
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
Bài tiểu luận Phương pháp phân tích sắc ký khí
b, Injector:
Mẫu khí khi chưa nạp vào cột thì ở dạng lỏng (hóa lỏng), khi đưa vào thiết bị để nạp
vào cột thì phải hóa hơi chúng bằng nhiệt độ. Bắt buộc mẫu qua cột phải ở dạng khí.
Trong Injector có một bộ phận hóa hơi. Mẫu lỏng đi nạp vào được gia nhiệt để thành hơi
rồi mới cho chạy qua cột nhờ khí mang.
c, Column:
Cột tách sắc ký có 2 dạng:
- Cột nhồi:
o Thường được dùng với các máy sắc ký thế hệ cũ hoặc các máy dùng cho
mục đích đặc biệt.
o Thường làm bằng thép không gỉ, thủy tinh…
o Chiều dài < 5m, thông thường từ 1 – 3m.
o Đường kính cột khoảng từ 3 – 6 mm.
o Thường được nhồi bởi các hạt có đường kính 100 – 120 mesh
o Hiệu quả thấp.
o Nếu cột quá dài sẽ gây áp suất đầu cột quá lớn, vì vậy cột không thể dài
quá, dẫn đến số đĩa lý thuyết thấp.
o Hiện nay có một số loại cột nhồi mới có đường kính nhỏ (< 1mm) cho

2
, He, N
2
… đi qua buồng so sánh.
11
Đều tiếp nhận các dòng khí
Bài tiểu luận Phương pháp phân tích sắc ký khí
Khí được sắc ký sau khi tách ra khỏi cột thì đi qua buồng đo.
Nếu thành phần khí ở buồng đo và buồng so sánh như nhau thì tín hiệu nhận được
bằng không.
- Detector ion hóa ngọn lửa:
Dựa trên nguyên tắc các chất cần sắc ký sẽ bị
ion hóa khi gặp ngọn lửa đèn hydrogen. Kết quả
là trong buồng detector tạo ra dòng ion hóa.
Như vậy, ở nhiệt độ cao của ngọn lửa hydrogen,
các chất từ cột tách đi vào detector sẽ bị ion hóa
thành các ion trái dấu, các ion này di chuyển đến
các điện cực âm (-) và dương (+).
VD: C
6
H
6
→ 6CH*
6CH* + 3O
2
→ 6CHO* + 6e
-
Detector TDC ghi nhận. Thích hợp cho việc phân
tích các hợ chất hữu cơ chứa carbon. Không thích hợp cho các
khí CO, CO

Các pha tĩnh lỏng:
- Chủ yếu được sử dụng cho cột WCOT.
12
Bài tiểu luận Phương pháp phân tích sắc ký khí
- Các pha tĩnh thường được phân loại theo độ phân cực
- Trong nhóm các pha tĩnh cơ bản, nhóm Methylsilicone là quan trọng nhất và hay
được sử dụng nhất.
- Quá trình tách dựa chủ yếu trên nhiệt độ sôi của chất và tương tác của chất với
pha tĩnh.
Pha tĩnh dùng cho cột sắc ký:
Cấu trúc của pha tĩnh:
- Polydimethyl siloxane (R=CH
4
) là
khung cơ bản cho việc tạo thành các pha
tĩnh khác.
- Khi thay thế nhóm methyl bằng các
nhóm khác sẽ dẫn đến sự thay đổi độ
phân cực và khả năng tách
o Phenyl – C
6
H
5
o Cyanopropyl – C
3
H
3
CN
o Tryfluropropyl – C
3