Issuu

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

CHƯƠNG I: CHUẨN BỊ CHẤT CHO PHÂN TÍCH Để tiến hành nghiên cứu các tính chất (vật lí, hóa học, sinh học), đặc biệt là khảo sát cấu trúc phân tử cần phải có chất tinh khiết.

Từ các nguồn thiên nhiên (động vật, thực vật, khoáng vật) hoặc bằng con đường tổng hợp thường người ta không có ngay những hợp chất hữu cơ tinh khiết, mà chỉ có được hỗn hợp chất. Phân lập, tách các chất tinh khiết hoặc loại bỏ tạp chất để thu được chất tinh khiết.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

- Chất đồng nhất: là chất có điểm chảy không đổi đối với chất rắn, hoặc điểm sôi không đổi đối với chất lỏng dưới điều kiện như nhau. VD: dung dịch muối ăn NaCl đồng nhất - Chất tinh khiết: là chất đồng nhất, được cấu thành nên chỉ từ một loại phân tử. - Độ tinh khiết: khi chất được làm sạch đến một mức độ ý nghĩa nào đó gọi là độ tinh khiết.

CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

- Chiết là phương pháp dùng dung môi (đơn hay hỗn hợp) để tách lấy một hay một nhóm các chất từ hỗn hợp cần nghiên cứu. - Thường gặp: chiết hoạt hóa chất từ dung dịch nước vào dung môi hữu cơ. - Mục đích: định tính, định lượng, xác định cấu trúc. - Phân loại: Chiết lỏng - lỏng Chiết lỏng - rắn Chiết pha rắn

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT

1. Chiết lỏng - lỏng

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

- Độ làm giàu chất và hiệu quả

Tỉ lệ V của mẫu và dung môi Hệ số phân bố

Thay đổi pH mẫu

- Quá trình chiết

Khử muối

Không liên tục (Phân đoạn) Liên tục

Sử dụng ion

1. Chiết lỏng - lỏng

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

a. Chiết đoạn -

Cách thực hiện: Lắc mẫu với dung môi trong phễu chiết.

Trường hợp sử dụng: Hệ số phân bố lớn, có thể bỏ qua mất mát của chất nào đó.

- Sơ đồ:

Mẫu nước Vnc, mnc Dung môi chiết Vch, mch

Các phương trình mô tả quá trình chiết phân đoạn:

1. Chiết lỏng - lỏng

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

- Khối lượng chất ban đầu trong mẫu nước: mch + mnc = mnc,0 (mnc,0)

- Độ thu hồi:

- Chiết lặp đoạn của cùng một mẫu với n thể tích bằng nhau (=Vch):

1. Chiết lỏng - lỏng

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

b. Chiết liên tục - Trường hợp sử dụng: Hệ số phân bố nhỏ, không thể bỏ qua sự mất mát chất (chiết phân tích). - Quá trình chiết liên tục: Dùng dung môi chiết chiết liên tục dòng mẫu trong các thiết bị riêng. - Sơ đồ:

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

1. Chiết lỏng - lỏng

Các phương trình mô tả quá trình chiết liên tục:

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

1. Chiết lỏng - lỏng

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

c. Chiết lỏng - lỏng trên cột - Dùng để phân tích các chất ưa dầu trong các mẫu phức tạp như dịch cơ thể, các mẫu môi trường,...(do các bất lợi: hình thành nhũ tương, sự tách pha kém, tiêu tốn dung môi và thời gian). - Nguyên tắc: Cột (polietilen hoặc thủy tinh) nhồi đất chịu lửa có lỗ rộng, trơ, làm việc được ở pH từ 1-13. Mẫu nước chứa chất phân tích được đưa vào cột → tự phân bố trên bề mặt chất nhồi (pha tĩnh). Rửa giải bằng các dung môi hữu cơ không trộn lẫn nước. Chất ưa dầu đi vào pha hữu cơ và tách ra khỏi cột → bốc hơi dung môi để tiến hành phân tích tiếp.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

1. Chiết lỏng - lỏng

d. Chiết đối dòng (chiết phân đoạn)

Tách được các chất có hệ số phân bố bằng nhau.

Nhược điểm: thiết bị chuyên dụng đắt tiền, không tách được

hỗn hợp phức tạp. Ít sử dụng.

2. Chiết lỏng - rắn

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

- Được dùng để tách các chất phân tích ra khỏi mẫu rắn (thực vật, đất,...) bằng dung môi thích hợp (từ kém phân cực đến phân cực) a. Chiết đoạn (đơn hoặc lặp)

- Hiệu quả thấp hơn chiết liên tục.

- Cách tiến hành: Mẫu rắn được ngâm vào dung môi (có thể khuấy, lắc) → dịch chiết được tách ra → gạn, lọc hoặc ly tâm. cặn đem chiết thêm một vài lần với dung môi mới.

→ các dịch chiết được gộp lại và cho bay hơi. b. Chiết liên tục

- Được thực hiện trong một thiết bị riêng (thường là bộ chiết Soxhlet)

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Ống ngưng hơi C Nút mài 3

Túi vải chứa bột cây

Nút mài 2 Chú ý: bột cây không cao hơn mức này

Ống B Ống thông nhau E Viên bi thủy tinh Dung môi Bếp đun

Nút mài 1 Bình cầu

3. Chiết pha rắn

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

a. Cơ sở lý thuyết

Chiết pha rắn là quá trình chiết gồm một pha rắn và một pha lỏng. Các cấu tử cần quan tâm và chất cản trở nằm trong pha lỏng → cho chảy qua cột nhồi chất hấp lưu: cấu tử quan tâm được lưu lại,

chất cản trở được thải loại ra khỏi cột → rửa giải chất cần quan

tâm bằng dung môi thích hợp, hoặc ngược lại. Nguyên tắc: tương tự sắc ký lỏng.

3. Chiết pha rắn

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

b. Chất hấp lưu - Thường là silicagel biến tính, silicagel không biến tính, nhôm oxit, các polime,... và được chia thành: Pha tĩnh ngược (octadexyl, octyl, butyl, phenyl,...): không phân cực, giữ lại các chất phân tích không phân cực → chiết các chất không phân cực và phân cực vừa từ các mẫu nước. Pha tĩnh thường (amino, diol,...): phân cực, giữ các chất phân cực → chiết các chât phân cực vừa và phân cực từ các mẫu không nước. Chất hấp phụ (cũng thuộc loại pha tĩnh thường ví dụ như than, polime): chiết các chất phân tích phân cực từ các mẫu không phân cực. Nhựa trao đổi ion (amin bậc 4, amin, axit cacboxylic,...): tách các chất phân tích ion từ các mẫu phân cực và không phân cực)

3. Chiết pha rắn

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

c. Dung môi rửa giải - Nguyên tắc: dung môi rửa giải phải làm yếu đi liên kết giữa chất phân tích và chất hấp lưu; sự phân bố của chất phân tích trong khắp dung môi rửa giải được xảy ra. Đối với sắc ký pha ngược: - Dãy dung môi rửa giải có độ phân cực giảm dần. - Dung môi hoạt hóa cột: metanol hoặc axetonitrin, sau đó là nước hoặc nước có đệm hoặc dung dịch hữu cơ có cùng pH với mẫu. - Dung môi rửa chất cản trở: sử dụng dung dịch hoạt hóa cột sau cùng. - Dung môi pha mẫu: cần tạo cho môi trường mẫu càng phân cực càng tốt.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

3. Chiết pha rắn Đối với sắc ký pha thường:

- Dãy dung môi rửa giải: có độ phân cực tăng dần. - Dung môi hoạt hóa cột: dung môi không phân cực, thường là dung môi của mẫu.

- Dung môi rửa chất cản trở: sử dụng dung dịch hoạt hóa cột sau

cùng hoặc dung dịch hoạt hóa cột có chứa 5-25% dung môi phân cực hơn. - Dung môi pha mẫu: cần tạo cho môi trường mẫu càng không phân cực càng tốt.

3. Chiết pha rắn

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Đối với sắc ký trao đổi ion: - Dãy dung môi rửa giải: lựa chọn dựa vào sự biến đổi pH hoặc lực ion của đệm: rửa giải các chất phân tích đầu bằng đệm mạnh hơn đệm rửa các chất cản trở, rửa giải các chất phân tích khác bằng các đệm mạnh hơn liên tiếp. + Anion hoặc cation: sử dụng các axit loãng (HCl, CH3COOH, H3PO4) hoặc các bazơ loãng (NH4OH, NaOH); dùng riêng hoặc với dung dịch đệm, hỗn hợp các dung môi trộn lẫn với nước. + Hợp chất axit, muối anion: điều chỉnh pH thấp hơn 1-2 đơn vị so với pH của chất phân tích. + Hợp chất bazơ, muối cation: điều chỉnh pH cao hơn 1-2 đơn vị so với pH của chất phân tích. + Cacbohidrat: sử dụng nước để rửa giải.

3. Chiết pha rắn

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Đối với sắc ký trao đổi ion: - Dung môi hoạt hóa cột: nước không ion hoặc đệm yếu: + Các anion hoặc cation: dùng dung dịch có cùng pH, lực ion

và lượng dung môi hữu cơ khi điều chỉnh mẫu phân tích.

+ Cacbonhidrat: axetonitrin.

- Dung môi rửa chất cản trở: sử dụng dung dịch hoạt hóa cột sau cùng hoặc dung dịch yếu hơn hoặc mạnh hơn chút ít.

- Dung môi pha mẫu: cần tạo cho môi trường mẫu càng không phân cực càng tốt.

2. Các phương pháp làm sạch chất phân tích: 2.2. Phương pháp sắc kí: Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

a) Nguyên tắc: Trong số các phương pháp tách và làm sạch chất, phương pháp hiện nay có thể coi là hiệu lực hơn cả. Nó cho phép tách được những hỗn hợp phức tạp gồm hàng chục, thậm chí hàng trăm cấu tử. Sắc ký là quá trình tách dựa trên sự phân bố liên tục các cấu tử chất phân tích trên hai pha luôn tiếp xúc và không hoà lẫn vào nhau: một pha thường đứng yên có khả năng hấp thụ chất phân tích gọi là pha tĩnh, một pha di chuyển qua pha tĩnh gọi lạ pha động; do các cấu tử chất phân tích có ái lực khác nhau với pha tĩnh, chúng di chuyển với tốc độ khác nhau và tách ra khỏi nhau.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2. Các phương pháp làm sạch chất phân tích: 2.2. Phương pháp sắc kí: a) Nguyên tắc: Các phương pháp sắc kí được sử dụng để tách và làm sạch chất cũng như để kiểm tra độ tinh khiết của chất. Phân loại: - Dựa vào cách lưu giữ pha tĩnh: + Sắc kí cột: Pha tĩnh được lưu giữ trong ống nhỏ, pha động đi qua pha tĩnh nhờ áp suất hoặc trọng lực. + Sắc kí lớp mỏng: Pha tĩnh được cố định trên một mặt phẳng (giấy, bản mỏng), pha động di chuyển qua mặt đó nhờ mao dẫn hoặc tác động của trọng lực.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2. Các phương pháp làm sạch chất phân tích: 2.2. Phương pháp sắc kí: a) Nguyên tắc:

Ví dụ 1: Tách carotene trong mẫu rau quả bằng sắc kí bản mỏng:

Lấy 10g mẫu đã nghiền nhỏ vào bình chiết, thêm 25g Na2SO4 khan, 40mL THF, lắc chiết 10 phút, lọc lấy dung dich THF, cất quay chân không còn bã, hòa tan bã này trong 5mL n-Hexan. Lấy dung dịch mẫu này chạy sắc kí lớp mỏng trên bản silica.

a) Nguyên tắc: - Dựa vào cơ chế tách: + Sắc ký hấp phụ: pha tĩnh thường là chất rắn có khả năng hấp phụ (lực tĩnh điện), pha động có thể là chất lỏng (sắc kí lỏng – rắn) hoặc khí (sắc kí khí – rắn). Sự tách ở đây phụ thuộc vào sự hấp phụ chọn lọc của các cấu tử của hỗn hợp trên bề mặt chất rắn + Sắc ký phân bố: Pha tĩnh là màng mỏng chất lỏng được gắn trên bề mặt của chất mang rắn trơ, chất lỏng này không tan được với pha động, pha động có thể là chất lỏng (sắc kí phân bó lỏng – lỏng) hoặc chất khí (sắc kí phân bố khí lỏng). Sự tách ở đây phụ thuộc chủ yếu vào sự phân bố của chất giữa hai pha.

a) Nguyên tắc: - Dựa vào cơ chế tách: + Sắc ký trao đổi ion: pha tĩnh là nhựa trao đổi ion (đó là các chất hữu cơ cao phân tử có chứa những nhóm chức chứa các ion có khả năng trao đổi với các ion của hỗn hợp mẫu). Chất có khả năng trao đổi anion cation gọi là cationit, còn chất có khả năng trao đổi anion gọi là anionit. Lực tĩnh điện giữ vai trò chủ yếu trong quá trình tách (phụ thuộc nhiều vào điện tích của ion chất phân tích, pH của dung dịch và bán kýnh hidrat hoá của các ion chất phân tích ). Ví dụ2: phản ứng trao đổi ion giữa cationit axit mạnh và Ca2+ có thể viết như sau: 2R-SO3H + Ca2+ = (R-SO3)Ca + 2H+

a) Nguyên tắc: - Dựa vào cơ chế tách: + Sắc ký loại cỡ (hay sắc ký rây phân tử): pha tĩnh là chất rắn có độ xốp tuỳ thuộc vào kích thước phân tử cần tách. Trong kĩ thuật này, sự tách đạt được qua sự khuếch tán khác nhau đi vào trong lòng chất rắn (những đường đi trong lòng chất rắn này còn gọi là mao quản có kích thước cở phân tử). Các chất phân tích có kích thước lớn không thể đi vào sâu vào pha tĩnh được, sẽ bị rửa giải nhanh và được loại trừ hoàn toàn còn các phân tử chất phân tích có kích thước nhỏ phân bố sâu vào pha tĩnh sẽ bị rửa giải chậm. Với mục đích tách và làm sạch (sắc kí điều chế), các phương pháp sắc kí cột có ý nghĩa hơn cả.

a) Nguyên tắc: Ví dụ 3: Tách các alcaloit từ củ bình vôi bằng sắc kí hấp phụ: Lấy 10g mẫu đã nghiền mịn vào bình nón, thêm 20-25 g Na2SO4 khan, thêm 40mL n-Hexan (hay acetonitril…), lắc mạnh 10 phút, để lắng, lọc lấy dung dịch. Sau đó lấy cả dung dịch hay chỉ một thể tích nhỏ nhất định dội vào cột sắc kí hấp phụ có pha tĩnh là oxit nhôm, để chất phân tích được pha tĩnh hấp phụ và giữ lại trên pha tĩnh. Sau đó, dùng dung dịch nHexan (pha động) hay hỗn hợp (n-hexan + Cl2CH2 với tỉ lệ 1:1), để rửa giải chất phân tích ra khỏi cột sắc kí. Như vậy, chất phân tích sẽ tan vào pha động rửa giải, và tiến hành xác định các alcaloit này trong pha động rửa giải

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2. Các phương pháp làm sạch chất phân tích: 2.2. Phương pháp sắc kí: b) Cách tiến hành: - Đưa hỗn hợp nạp vào pha tĩnh: các chất tan sẽ được giữ trên pha tĩnh. Tuy nhiên pha tĩnh có ái lực liên kết với tùng cấu tử khác nhau là không giống nhau. - Cho pha động chạy qua pha tĩnh: dung môi pha động sẽ kéo các cấu tử di chuyển đi xuống với tốc độ khác nhau và tạo thành sắc ký đồ. Giai đoạn này được gọi là khai triển sắc ký. Có ba phương pháp: + phương pháp tiền lưu + phương pháp rửa giải + phương pháp rửa đẩy

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2. Các phương pháp làm sạch chất phân tích: 2.2. Phương pháp sắc kí: a) Cách tiến hành: + phương pháp tiền lưu: Nồng độ

Phương pháp tiền lưu ít dùng do không thực hiện được việc tách C hoàn toàn các cấu B B t. V tử, đặc biệt là khi A A A sử dụng vào mục đích phân tích Hình 3: Sắc đồ phương pháp tiền

lưu

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2. Các phương pháp làm sạch chất phân tích: 2.2. Phương pháp sắc kí: a) Cách tiến hành: + phương pháp rửa giải:

Phương pháp Detecto rửa giải thường r được dùng hơn cả do hiệu quả tách cao

Hình4: Tách sắc ký và sắc ký đồ phương pháp rửa giải

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2. Các phương pháp làm sạch chất phân tích: 2.2. Phương pháp sắc kí: a) Cách tiến hành: + phương pháp thế đẩy: Nồng độ

t, V

Hình 5: Sắc đồ phương pháp thế đẩy (phần đậm là phần hai cấu tử xen kẽ)

Phương pháp rửa đẩy có nhược điểm là rất khó phân biệt các phần riêng của các cấu tử trong dung dịch rửa giải

a) Cách tiến hành: - Phát hiện các chất: Trong các thiết bị sắc ký hoàn chỉnh, dung dịch rửa giải khỏi cột sắc ký cho đị qua bộ phận phát hiện gọi là detector đặt sau cột sắc ký. Nếu chất tách là có màu thí có thể phát hiện qua màu đặc trưng Nếu chất tách không có màu thì thường được xác định bằng một trong số các phương pháp sau: *Có thể sử dụng phương pháp đo phổ tử ngoại, đo độ hoạt động quang học,… và dung các thuốc thử tạo màu để phát hiện các phân đoạn rửa giải.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2. Các phương pháp làm sạch chất phân tích: 2.2. Phương pháp sắc kí: a) Cách tiến hành: - Phát hiện các chất: * Với điều kiện pha động là dung môi hữu cơ tương đối dễ bay hơi, phương pháp đơn giản nhất để đánh giá tách sắc kí là thu dung dịch rửa giải thành một dãy có thể tích bằng nhau bốc hơi mỗi phân đoạn tới khô cân cặn (tính đồng nhất được kiểm tra bằng sắc kí lớp mỏng) xây dựng đồ thị khối lượng - số phân đoạn sẽ cho píc sắc kí; toàn bộ khối lượng được rửa giải từ cột luôn phải được đem so sánh với lượng hỗn hợp đưa vào cột – kiểm tra độ thu hồi * Mỗi phân đoạn riêng biệt thu được có thể kiểm tra trực tiếp bằng sắc kí lớp mỏng (sử dụng một trong số những thuốc thử không chọn lọc như hơi iot)

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2. Các phương pháp làm sạch chất phân tích: 2.2. Phương pháp sắc kí: a) Cách tiến hành: Đối với phương pháp sắc kí khí điều chế, sắc kí cột lỏng - lỏng và sắc kí cột phân bố lỏng - lỏng, người ta đặt giữa đầu ra của cột và detecto một thiết bị chia dòng, thiết bị này chia một phần lớn dòng rửa giải cho đi vào bẫy lạnh, ở đây các cấu tử riêng biệt ngưng tụ lại. Trường hợp sử dụng các cột thông thường thì ta thu được các phân đoạn của các cấu tử riêng biệt vào các bình hứng khác nhau và cô đuổi dung môi để thu hồi chất tinh khiết

PHƯƠNG PHÁP KẾT TINH: Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

* Việc làm sạch các chất rắn bằng kết tinh là dựa vào sự khác nhau về tính tan của chất quan tâm và của tạp chất trong một dung môi hoặc một hệ dung môi chọn. * Ta có thể gặp hai trường hợp sau:

1. Chất quan tâm tan tốt trong dung môi ở nhiệt độ cao, tan ít ở nhiệt độ thường, còn tạp chất thì ngược lại. Trường hợp này ta sử dụng kết tinh nóng để làm sạch chất

Lưu ý: Dung môi chọn sao cho có thể tạo được dung dịch bão hòa chất kết tinh ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của dung môi (khoảng 100C ) để thuận tiện cho việc lọc nóng khi cần thiết.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

PHƯƠNG PHÁP KẾT TINH: 2. Chất quan tâm tan tốt trong dung môi ở nhiệt độ thường, tan ít ở nhiệt độ nóng, còn tạp chất thì ngược lại.

Trường hợp này ta sử dụng kết tinh lạnh ở nhiệt độ rất thấp (từ -100C đến -400C) để làm sạch chất rắn. Kết tinh lạnh có thể tinh chế các chất lỏng. Trường hợp này ta cũng có thể kết tinh nóng để làm sạch chất bằng cách thêm dung môi thứ hai tan được trong dung môi đầu, nhưng hầu như không hòa tan chất kết tinh ở nhiệt độ thường, theo một tỉ lệ thích hợp (đến vẩn đục) để chuyển hệ về tương tự như trường hợp đầu. Việc sử dụng hỗn hợp dung môi trên cũng được áp dụng để làm sạch những chất kém bền nhiệt

PHƯƠNG PHÁP KẾT TINH: Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Trong một số trường hợp đặc biệt, chẳng hạn chất bị phân hủy hoặc bị biến đổi cấu trúc khi tiếp xúc với không khí, việc kết tinh chúng được tiến hành trong bầu khí quyển khí trơ (nitơ, heli,...). Trong phương pháp làm sạch chất bằng phương pháp kết tinh, ngoài việc lựa chọn hệ dung môi thích hợp, những tạp chất thường có mặt với những lượng nhỏ có thể đuổi khỏi dung dịch kết tinh bằng việc xử lí với các chất hâp thụ như than hoạt tính, đất chịu lửa, silicagen.

Kết tinh càng nhanh tinh thể càng bé, càng khó lọc và hấp phụ nhiều chất bẩn; kết tinh càng chậm tinh thể càng to càng dễ lọc và sạch.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

PHƯƠNG PHÁP KẾT TINH:

Để thu được chất tinh khiết, quá trình tinh khiết thường lặp đi lặp lại nhiều lần, tốt nhất trong các dung môi khác nhau.

Phương pháp làm sạch chất bằng phương pháp kết tinh không được áp dụng nếu chất quan tâm tạo được tinh thể trộn lẫn

với các tạp chất

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

I. PHƯƠNG PHÁP THĂNG HOA a. Định nghĩa Thăng hoa là một quá trình biến đổi pha của một chất từ trạng thái rắn sang trạng thái hơi mà không qua trạng thái lỏng. b. Cơ sở lý thuyết Một số chất như: naphtalen,menton…có khả năng thăng hoa, vì vậy người ta có thể dùng phương pháp thăng hoa ở áp suất thường hoặc áp suất thấp để tinh chế chúng

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

c. Phương pháp tiến hành: Gia nhiệt một chất rắn để bay hơi, làm lạnh hơi của chất rắn đó ta sẽ thu được chất rắn kết tinh có độ tinh khiết cao, còn tạp chất không thăng hoa thì nằm lại ở đáy bình Phương pháp thăng hoa có ưu điểm hơn các phương pháp khác là thu được chất tinh khiết hơn và có thể dùng một lượng nhỏ chất. Ngược lại, phương pháp này cũng có nhược điểm là các chất bẩn phải có tính bay hơi khác nhiều so với chất tinh chế, quá trình thăng hoa thường chậm và hao phí nhiều chất hơn các phương pháp khác. Tốc độ thăng hoa tỉ lệ thuận với áp suất hơi của chất ở nhiệt độ xác định, tỉ lệ với độ lớn bề mặt chất bay hơi và tỉ lệ nghịch với áp suất trong bình.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Phương pháp tiến hành thăng hoa ở áp suất thường: Với dụng cụ đơn giản lượng nhỏ là cho chất cần thăng hoa vào bát sứ, phủ bằng giấy lọc có chọc thủng nhiều lỗ nhỏ rồi đậy bát bằng phễu thủy tinh có bọc giấy tẩm ướt

hay vải ướt ở bên ngoài, có đậy cuống phễu bằng một ít bong. Sau đó đun nóng bát sứ lên trên ngọn lửa đèn cồn hay trên bếp điện qua lưới amiăng hay trên bếp cách cát một cách cẩn thận vì nếu đun nóng quá sẽ phân hủy chất thăng hoa. Với lượng lớn hơn có thể lắp ráp dụng cụ theo hình sau:

HVTH: TÔN NỮ PHÚC HẬU

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

II. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP KHÁC 1. Xác định nhiệt độ sôi Nhiệt độ sôi của chất lỏng là nhiệt độ mà tại đó áp suất hơi của chất lỏng bằng trên bề mặt áp suất hơi bên ngoài nhiệt độ sôi phụ thuộc vào áp suất bên ngoài. - Áp suất cao nhiệt độ sôi thấp và ngược lại Ta thường dùng công thức: to = t + Dt ( to: đo ở 766 mm Hg) D t = k (760 - p)(t + 273) (k:là hằng số thay đổi tùy theo bản chất chất lỏng)

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Các chất alkyl halogenua, hydrocacbon, ete có k = 0,00012 Chất lỏng tinh khiết có nhiệt độ sôi nhất định, không thay đổi trong quá trình sôi. Chất lỏng không tinh khiết nhiệt độ sôi thay đổi trong quá trình sôi… Nếu lượng chất lỏng lớn ta xác định nhiệt độ sôi của nó bằng phương pháp chưng cất thường, nếu lượng chất lỏng ít ta dùng phương pháp Siwotoboff. Xác định điểm sôi theo phương pháp Siwotoboff

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Một ống mao dẫn bịt kín một đầu có đường kính 1mm – 2mm, dài 80 – 120mm, ống thứ hai có đường kính khoảng 4mm dài 70mm. một lượng nhỏ chất lỏng muốn xác định điểm sôi (0,5ml) được cho vào ống lớn và đầu hở của ống mao dẫn nhỏ được nhúng vào chất lỏng trong ống lớn. Ống lớn được cột vào nhiệt kế và đặt vào becher có chứa nước. Đun becherte từ với tốc độ tăng khoảng 20C trong một phút, không khí thoát ra chậm thành những bọt nhỏ từ đầu của ống mao dẫn nhỏ nhúng vào chất lỏng trong ống lớn. Nhiệt độ sôi là nhiệt độ tại đó các bọt khí này thoát ra nhanh và liên tục. Muốn có kết quả chính xác hơn ta ngừng đun, dòng bọt thoát ra sẽ chậm lại, khi bọt cuối cùng xuất hiện và chất lỏng có khuynh hướng bị hút vào ống mao dẫn. Ta đọc được nhiệt độ tại đó sẽ chính xác

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2. Xác định tỷ trọng d= m/v (g/mL) a. Dùng tỷ trọng kế cân( picnomet) Nếu khối lượng của tỉ trọng kế rỗng là P, khi đỏ đầy nước là P1 và khi đổ đầy chất lỏng nghiên cứu là P2 thì tỷ trọng của chất lỏng ở nhiệt đô được tính theo công thức sau 0

t P2 − P 0 = t −

P P 1

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

• Thường việc xác định được tiến hành ở nhiệt độ 200/200 hoặc 250/250. để xác định tỷ trọng của chất lỏng ở 40C và trong không gian không có không khí ta chuyển về công thức như sau •

m 20 d 0 = (Q − λ ) + λ 4 W 0

ở đây m: khối lượng chất lỏng W: khối lượng nước trong không khí ở 200C. Q: khối lượng riêng của nước ở 200C và bằng 0.99827 g/cm3

λ : khối lượng riêng trung bình của không khí ở 200C và bằng 0.00120 g/cm3

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

• Do đó

m 20 d 0 = ( 0.99707 ) + 0.00120 4 W 0

• Như vậy trong tất cả các lần xác định tỷ trọng tiếp theo ta chỉ cần biết khối lượng chất lỏng đổ đầy tỷ trọng kế

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

b. Dùng tỷ trọng kế đo trực tiếp (aeromet) Tỷ trọng kế loại này gồm dãy những aeromet có chia độ ở phần trên ống thủy tinh và ở trong bầu dưới có chứa những bi chì. Mỗi aeromet như vậy có một khoảng trọng lượng xác định

Trường hợp chất hoàn toàn chưa biết tỷ trọng ta cứ thả lần lượt các aeromet có trọng lượng tăng dần vào chất lỏng. Phương pháp này xác định nhanh nhưng không chĩnh xác bằng cách cân và đòi hỏi phải có 1 lượng lớn chất lỏng.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

c. Dùng tỷ trọng kế so sánh (gravitomet) Nguyên tắc làm việc của phương pháp này dựa vào tỷ trọng của 2 chất lỏng tỉ lệ nghịc với chiều cao của các cột chất lỏng trong cùng một điều kiện thực hiện như nhau:

d1 h2 = d 2 h1 d1 tỷ trọng của chất đã biết dùng để so sánh (thường dùng etylbenzen làm chất chuẩn) d2 tỷ trọng của chất lỏng cần phải đo h1 và h2 các chiều cao đo được trong thực nghiệm

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

d. Xác định tỷ trọng của chất rắn Được xác định bằng phương pháp cân nổi. Phương pháp này dựa vào sự tạo cân bằng huyền phù của chất rắn trong chất lỏng, nghĩa là chất rắn không nổi hẳnlên trên bề mặt và không chìm hẳn xuống đáy, nếu như tỷ trọng của nó bằng tỷ trọng của chất lỏng.

Trong thực hành người ta chuẩn bị các hỗn hợp chất lỏng hai cấu tử từ những chất sau: bromofom, cacbon tetraclorua, benzen, nitrobenzen cũng như dung dịch nước của bari iotdua và thủy ngân iotdua.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Cho tinh thể mịn của chất rắn và hỗn hợp lỏng 2 cấu tử vào ống nghiệm và quay li tâm trong 5 phút. Nếu tinh thể chìm xuống đáy thì thêm thành phần lỏng nặng hơn, nếu tinh thể nổi lên trên mặt thì thêm thành phần lỏng nhẹ hơn. Sự điều chỉnh này được lặp lại cho đến khi ngừng hoàn toàn sự trộn của các hạt trong khi li tâm, sau đó tiến hành xác định tỷ trọng của chất lỏng sẽ biết được tỷ trọng của chất rắn

3. Xác định nhiệt độ nóng chảy Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Nếu nhiệt độ nóng chảy của chất hữu cơ chỉ thay đổi trong khoảng 0,1 0,50C thì xem là tinh khiết. Phương pháp đo đơn giản Dụng cụ và hóa chất: 1 cốc thủy tinh thể tích 100 250 ml. Ống mao dẫn đường kính 1 2 mm, dài 80 120 mm, một đầu bịt kín, 1 đầu hở. Phương pháp xác định: Cho chất rắn vào ống mao dẫn khoảng 0,001 0,05 gam ( chất rắn thật khô, tán nhỏ) cột chất trong mao dẫn cao khoảng 2- 5 mm là được. Buộc ống mao dẫn vào nhiệt kế bằng dây cao su, chất rắn trong mao dẫn nằm ngang bầu thủy ngân đun chậm 1 phút tăng 2 độ. Nhiệt độ tại đó chất rắn bắt đầu hóa lỏng, nhiệt độ tại đó chất rắn chảy hết. Trị số điểm nóng chảy bằng trung bình cộng 2 điểm nóng chảy đó

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

• Phương pháp mao quản với việc sử dụng hỗn hợp làm lạnh ( axeton hoặc metanol với đá khô) và nhiệt kế rượu hoặc toluen được dùng để xác định điểm chảy của các chất có điểm chảy thấp hơn nhiệt độ phòng tới -500C. • Ngoài dụng cụ đơn giản này, người ta còn dùng các dụng cụ đốt điện block Marken, máy xác định điểm chảy dưới kính hiển vi Kofler…để đo điểm chảy được nhanh, chính xác hơn. • Phương pháp xác định điểm chảy hỗn hợp cũng nhằm để kiểm tra độ sạch của chất phân tích. Nếu điểm chảy hỗn hợp thấp hoặc cao hơn điểm chảy của chất tinh khiết thành phần thì chất phân tích xem như bẩn, còn nếu trùng nhau thì chất phân tích coi như sạch.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Các chất alkyl halogenua, hydrocacbon, ete có k = 0,00012. Chất lỏng tinh khiết có nhiêt độ sôi nhất định, không thay đổi trong quá trình sôi. . . Nếu chất lỏng lớn ta xác định nhiêt độ sôi của nó bằng phương pháp chưng cất thường, nếu lượng chất ít ta dùng phương pháp Siwotoboff. Xác định điểm sôi theo phương pháp Siwotobuff

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Một ống mao dẫn bịt kín một đầu có đường kính 1mm – 2mm, dài 80 - 120mm, ống thứ hai có đường kính khoảng 4mm dài khoảng 70mm. Một lượng nhỏ chất lỏng muốn xác định điểm sôi (0,5ml) được cho vào ống lớn và đâu hở của ông mao dẫn nhỏ được nhúng vào chất lỏng trong ống lớn. Ống lớn được cột vào nhiệt kế và đặt vào becher có chứa nước Đun becher từ từ với tốc độ tăng khoảng 2oC trong một phút, không khí thoát ra chậm thành những bọt nhỏ từ đầu của ống mao dẫn nhỏ nhúng vào chất lỏng trong ống lớn. Nhiệt độ sôi là nhiệt độ tại đó các bọt khí này thoát ra nhanh và liên tục. Muốn có kết quả chính xác hơn ta ngừng đun, dòng bọt thoát ra sẽ chậm lại, khi bọt cuối cùng xuất hiện và chất lỏng có khuynh hướng bị hút vào ống mao dẫn. Ta đọc được tại nhiệt độ tại đó sẽ chính xác hơn.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

t P2 − P 0 = t −

P P 1

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

m 20 d 0 = (Q − λ ) + λ 4 W 0

ở đây m: khối lượng chất lỏng W: khối lượng nước trong không khí ở 200C. Q: khối lượng riêng của nước ở 200C và bằng 0.99827 g/cm3

λ : khối lượng riêng trung bình của không khí ở 200C và bằng 0.00120 g/cm3

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

• Do đó

m 20 d 0 = ( 0.99707 ) + 0.00120 4 W 0

• Như vậy trong tất cả các lần xác định tỷ trọng tiếp theo ta chỉ cần biết khối lượng chất lỏng đổ đầy tỷ trọng kế

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

3. Xác định nhiệt độ nóng chảy Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Phương pháp xác định: Cho chất rắn vào ống mao dẫn khoảng 0,001 0,05 gam ( chất rắn thật khô, tán nhỏ) cột chất trong mao dẫn cao khoảng 2- 5 mm là được. Buộc ống mao dẫn vào nhiệt kế bằng dây cao su, chất rắn trong mao dẫn nằm ngang bầu thủy ngân đun chậm 1 phút tăng 2 độ. Nhiệt độ tại đó chất rắn bắt đầu hóa lỏng, nhiệt độ tại đó chất rắn chảy hết. Trị số điểm nóng chảy bằng trung bình cộng 2 điểm nóng chảy đó

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Đức Huệ, Các phương pháp phân tích hữu cơ, nhà xuất bản ĐHQG Hà Nội. 2. http://www.ued.edu.vn/khoahoa/file.php/1/Giao_t rinh/DAI_CUONG_HC_Th_Cuong_.pdf.

3. http://doan.edu.vn/do-an/ky-thuat-thi-nghiemhoa-huu-co-37271.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỢP CHẤT HỮU CƠ

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỮU CƠ 2.1. Phương pháp chung xác định công thức cấu tạo phân tử một hợp chất hữu cơ. 2.1.1. Xác định công thức phân tử. 2.1.2. Xác định công thức cấu tạo.

2.2. Một số phương pháp vật lý khảo sát cấu tạo hợp chất hữu cơ. 2.2.1. Các phương pháp phổ sóng điện từ. 2.2.2 Phương pháp phổ khối. 2.2.3. Ứng dụng đồng thời các phương pháp phổ trong việc xác định cấu tạo hợp chất hữu cơ.

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỮU CƠ Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

GIỚI THIỆU Một hợp chất hữu cơ được điều chế bằng con đường tổng hợp hoặc tách từ nguồn nguyên liệu thiên nhiên sau khi đã làm sạch và kiểm tra xác nhận độ sạch có thể đem xác định cấu tạo phân tử. Việc xác định cấu tạo phân tử dù bằng phương pháp nào (hóa học,

vật lý hay kết hợp hóa học và vật lý) đều theo nguyên tắc chung sau. 2.1. Phương pháp chung xác định công thức cấu tạo phân tử một hợp chất hữu cơ. Quá trình xác định cấu tạo phân tử HCHC gồm những giai đoạn sau: 1. Phân tích định tính, định lượng thành phần nguyên tố và phân tử khối của chất khảo sát để thành lập công thức phân tử.

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỮU CƠ Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2. Phân tích định tính, định lượng các nhóm chức có chứa trong chất khảo sát để thành lập công thức cấu tạo. 3. Xác định cấu trúc tinh vi của phân tử (đồng phân, hình thể, tính

chất các liên kết,...) Cuối cùng tìm cách kiểm tra tính đúng đắn của công thức cấu tạo

đưa ra và kết luận.

Trong quá trình tiến hành xác định xác định cấu tạo phân tử thường người ta dựa vào các cách sau : -Tìm những phản ứng đặc trưng hoặc điển hình. -Xác định sự có mặt của những gốc có cấu tạo xác định trong

thành phần phân tử chất khảo sát. -Dựa vào kết quả nghiên cứu các tính chất vật lý của chất khảo sát.

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỮU CƠ Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Để cụ thể hóa dưới đây chúng tôi xin trình bày một số phương pháp chủ yếu để xác định cấu tạo phân tử và đơn cử một vài ví dụ điển hình. 2.1.1. Xác định công thức phân tử. Giai đoạn xác định công thức phân tử của một hợp chất gồm 3 bước: a) Xác định thành phần định tính các nguyên tố. Thường một hợp chất chỉ chứa một số ít nguyên tố chủ yếu C, H, O, N, S, halogen, ngoài ra là những nguyên tố ít gặp như: P, As, Sb, Hg và những kim loại khác. Người ta dựa vào những phản ứng và phương pháp đặc trưng của từng nguyên tố để xác định. Ví dụ: Bằng phương pháp hóa học, vật lý tìm thấy trong một hợp chất hữu cơ có chứa 3 nguyên tố C, H, O. Ví dụ: Đốt cháy 3gam hợp chất khảo sát thu được 8,8gam CO2 và 5,4gam H2O.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỮU CƠ

b) Xác định thành phần định lượng các nguyên tố. Mục đích của bước này là xác định số phần trăm khối lượng các nguyên tố chứa trong chất khảo sát đã tìm thấy ở bước 1 để

thiết lập một công thức thực nghiệm ( công thức nguyên đơn giản) Ví dụ: Đốt cháy 3gam hợp chất khảo sát thu được 8,8gam CO2 và 5,4gam H2O. Xác định thành phần phần trăm của các nguyên tố.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỮU CƠ c) Xác định phân tử khối tương đối , thiết lập công thức phân tử. Xét công thức chung: (CxHyOz)n - Để thiết lập CTPT của chất khảo sát ta cần xác định giá trị

của số n.

- Xác định phân tử khối M của chất khảo sát. - Công thức đơn giản. - CTPT Ví dụ: Đốt cháy 3gam hợp chất khảo sát thu được 8,8gam

CO2 và 5,4gam H2O. Phân tử khối của hợp chất nhỏ hơn 40. Tìm CTPT.

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỮU CƠ Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2.1.2. Xác định công thức cấu tạo hợp chất hữu cơ chưa biết dựa vào các tính chất hóa học đặc trưng Nguyên tắc chung: Người ta thường sử dụng các phản ứng định tính đặc trưng, các dữ kiện phổ để phát hiện các nhóm chức và các phương pháp xác định riêng từng nhóm chức để định lượng chúng..

Các phương pháp chủ yếu để xác định cấu tạo của một hợp chất hữu cơ: 1. Dựa vào quy luật về các phản ứng đặc trưng và tính chất vật lý đặc trưng, nghĩa là các phân tử của các chất khác nhau có chứa những nhóm nguyên tử giống nhau phải cho những phản ứng đặc trưng điển hình hoặc các đại lượng, tính chất vật lý như bước sóng, tần số hấp thụ, tín hiệu phổ…tương tự nhau.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỮU CƠ 2. Dựa vào định luật về gốc, nghĩa là qua những sự chuyển hóa hóa học hoặc dưới những tác động vật lý, phần lớn các liên kết trong phân tử được giữ nguyên không thay đổi hoặc sự phá vỡ xảy ra theo những quy luật nhất định Ví dụ 1: Xác định công thức cấu tạo của chất X có công thức phân tử C2H4O2. Biết rằng khi cho chất này tác dụng với kim loại natri thấy giải phóng ra hidro, khi cho tác dụng với PCl5 thấy giải phóng ra HCl và POCl3, khi cho tác dụng với Cl2 thấy liên tiếp 3 nguyên tử H được thay thế bằng 3 nguyên tử Cl và X không bị thủy phân. Giải Khi cho X tác dụng với kim loại natri thấy giải phóng ra hidro: C2H4O2 + Na → C2H3NaO2 + ½ H2 Khi cho tác dụng với PCl5 thấy giải phóng ra HCl và POCl3 C2H4O2 + PCl5 → C2H3OCl + HCl + POCl3

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỮU CƠ Qua hai phản ứng này ta thấy đây chính là những phản ứng đặc trưng của nhóm OH của ancol hoặc của một axit: ROH + Na → RONa + ½ H2 ROH + PCl5 → RCl + HCl + POCl3 Hoặc: RCOOH + Na → RCOONa + ½ H2 RCOOH + PCl5 → RCOCl + HCl + POCl3 Nên công thức X viết dưới dạng tách riêng nhóm hidroxit: C2H3O-OH Khi cho tác dụng với Cl2 thấy liên tiếp 3 nguyên tử H được thay thế bằng 3 nguyên tử Cl: C2H3O-OH + Cl2 → C2H2ClO-OH + HCl C2H2ClO-OH + Cl2 → C2HCl2O-OH + HCl C2HCl2O-OH + Cl2 → C2Cl3O-OH + HCl

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỮU CƠ Qua phản ứng này (phản ứng đặc trưng cho sự thế Cl của hidrocacbon) ta có thể đi đến kết luận về các nguyên tử hidro của chất khảo sát: 4 nguyên tử H thì một đã gắn với O trong nhóm OH và ba nguyên tử H còn lại trong phần C2H3O đều nối với C. Vấn đề còn lại ở đây cần giải quyết là cả 3H đều gắn với một nguyên tử C hay gắn với cả 2 nguyên tử C như cấu tạo dự kiến dưới đây:

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỮU CƠ Trong hai cấu tạo trên thì cấu tạo (b) là thích hợp nhất vì (a) sẽ bị thủy phân nên trái với điều kiện bài ra. Vậy công thức cấu tạo của X là:

Ví dụ 2: Để đốt cháy hoàn toàn 4,45g chất hữu cơ A người ta phải dung vừa đủ 4,2 lít O2. Sản phẩm cháy gồm có 3,15 gam H2O và 3,92 lít hỗn hợp N2 và CO2. (Các thể tích được đo ở điều kiện tiêu chuẩn) a. Xác định công thức phân tử của A, biết rằng dA/H2 = 44,5. b. Viết công thức cấu tạo của A biết rằng A là este của ancol metylic. Viết công thức cấu tạo của axit đã tạo ra este.

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỮU CƠ Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Giải:

n N 2 + n CO 2

3,92 = = 0 ,175 ( mol ) 22 , 4

4,2 = 0 ,1875 ( mol ) n O2 = 22 , 4 m O 2 = 0 ,1875 . 32 = 6 ( g )

Ptpư:

A + O 2 → N 2 + CO 2 + H 2 O 4,45g 6g 3,15g

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có:

m A + m O2 = m ( N 2 + CO 2 ) + m H 2O Suy ra

m N 2 + m CO 2 = 4 , 45 + 6 − 3,15 = 7 ,3

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỮU CƠ Gọi a, b lần lượt là số mol của N2 và CO2, ta có hệ phương trình sau: a + b = 0,175 a = 0,025mol ⇒  28a + 44b = 7,3 b = 0,15mol Vậy: mC = 12.0,15= 1,8gam mH = (3,15:18).2= 0,35 gam mN = 28.0,025= 0,7 gam mO = 4,45 – (1,8 + 0,35 + 0,7) = 1,6gam Đặt A = CxHyOzNt ta có: x:y:z:t = 3:7:2:1 Vậy công thức đơn giản của A (C3H7O2N)n. Theo đề bài: MA = 44,5.2 = 89. Suy ra (12.3 + 7 + 32 +14).n = 89 → n = 1 Công thức phân tử của A là C3H7O2N Công thức cấu tạo este của A là H2N-CH2-COOCH3 Công thức cấu tạo của axit là H2N-CH2-COOH. Pt: H2N-CH2-COOH + CH3OH → H2N-CH2-COOCH3

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỮU CƠ 2.2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP VẬT LÝ KHẢO SÁT CẤU TẠO HỢP CHẤT HỮU CƠ 2.2.1. Phương pháp phổ khối 2.2.1.1. Nguyên tắc Đây là phương pháp nghiên cứu cấu trúc của các chất bằng cách đo chính xác khối lượng phân tử của một chất dựa trên nguyên tắc khôi lượng phân tử của một chất sẽ bằng tổng khối lượng của các mảnh ion được tạo thành do quá trình phá vỡ phân tử. Hợp chất mẫu trước hết phải được chuyển sang trạng thái khí và được ion hóa bằng các phương pháp thích hợp, sau đó được tách thành các mảnh ion theo một quy luật nhất định. Từ đó. Ta có thể xác định được hình ảnh của phân tử. Người ta đo phổ khối lượng bằng khối phổ kế.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỮU CƠ

Sơ đồ khối phổ kế như sau:

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỮU CƠ Nguyên tắc hoạt động chung: Chất nghiên cứu được đưa vào buồng nạp mẫu rồi qua buồng ion hóa tại đây catot làm bằng W bị đốt nóng bứt ra chùm e có năng lượng cao chuyển động về phía anot va chạm với các phân tử khí, trên đường đi tùy thuộc vào năng lượng chùm e các phân tử mẫu bị ion hóa sau đó bị phá vỡ thành từng mảnh hướng vào khe đi vào bộ phận tách từ là một nam châm điện, tại đây, các mảnh ion được phân tách theo số khối đi qua khe ra và gặp detecto có nhiệm vụ thu nhận, phát hiện các mảnh ion tùy theo số khối tương ứng với cường độ của nó chuyển qua bộ phận khuếch đại tín hiệu qua bộ xử lý kết quả và ghi dưới dạng phổ.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỮU CƠ 2.2.1.2. Sự tương quan của phổ khối với cấu tạo phân tử a) Ion phân tử Ion phân tử là các ion có số khối lớn nhất và đây chính là khối lượng phân tử của chất mẫu. Quy tắc Nitơ: Nếu khối lượng ion phân tử là số chẵn thì trong phân tử không chữa nito hoặc chứa một số chẵn nguyên lần nguyên tử nito. Nếu khối lượng ion phân tử lẻ thì trong phân tử đó chữa lẻ lần nguyên tử nito. b) Ion đồng vị Trong tự nhiên tồn tại các loại đồng vị khác nhau của cùng một nguyên tố, các đồng vị này tồn tại trong tự nhiên theo các tỷ lệ đồng vị nhất định và trong các hợp chất hóa học thì các đồng vị này tuân theo tỷ lệ không đổi. Trong phổ khối lượng tỷ lệ đồng vị xuất hiện tương ứng với chiều cao của phổ , người ta ứng dụng việc đo chiều cao của phổ (xác suất xuất hiện) để từ đó xác định số nguyên tử đồng vị trong hợp chất.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỮU CƠ c) Ion mảnh Các ion mảnh là do sự phá vỡ phân tử sinh ra khi va chạm với electron, tùy theo năng lượng va chạm lớn hay nhỏ mà phân tử vỡ thành nhiều mảnh, thông thường năng lượng va chạm khoảng 70eV.

Khi năng lượng dòng e từ 5 – 12eV thì hầu như không có mảnh ion mà chỉ có ion phân tử khi tăng năng lượng của dòng e trên phổ bắt đầu xuất hiện các pic tương ứng với ion mảnh có số khối nhỏ hơn số khối của ion phân tử. Khi năng lượng từ 50 – 80eV bắt đầu xuất hiện nhiều hơn ion mảnh có số khối nhỏ, tuy nhiên sự tồn tại của ion mảnh tùy thuộc vào độ bền của nó

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỮU CƠ d) Ion bền trung gian (Ion metastabin) Trong phổ khối, ta có thể gặp những đỉnh rộng kéo dài qua một vài đơn vị khối và cường độ thấp do các ion bền trung gian tạo nên. Những ion nào có thời gian sống lớn hơn đáng kể so với thời gian bay từ buồng ion hóa tới bộ phận thu ion ( ~ 10-6s) thì được ghi thành phổ. Những ion nào có thời gian sống ngắn hơn không kịp đi ra khỏi buồng ion hóa thì bị phân hủy. Bên cạnh những ion này còn có những ion có thời gian sống xấp xỉ thời gian bay, dưới tác dụng của thế tăng tốc, chúng kịp ra khỏi buồng ion hóa với vận tỉ lệ với số khối của chúng.Tuy nhiên, trước khi đạt tới trường phân tách khối, chúng đã bị phân hủy với sự tách ra các phân tử trung hòa hoặc gốc và ion mới, Thực tế, ít gặp các ion bền trung gian này.

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỮU CƠ Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2.2.1.3. Giải phổ khối Các bước giải phổ cần làm: B1: Nhận biết ion phân tử; B2: Xác định thành phần nguyên tố và chỉ số thiếu hụt hiđro; B3: Xác định khối lượng các mảnh ion;

B4: Xác định hiệu khối lượng của ion phân tử với các ion để tìm xemion phân tử đã bị vỡ mạch nào đề xác định các mảnh ion đặc trưng, tìm các pic M+1. M+2 nếu có, từ đó xác định được số nguyên tử của nguyên tố đồng vị có trong hợp chất. Thông thường đối với chất hữu cơ trong quá trình phá vỡ phân tử phải xét đến độ bền của ion phân tử cũng như độ bền của chất. B5: Đề xuất cấu tạo và kiểm tra, khẳng định lại cấu tạo của hợp

chất bằng sơ đổ phân mảnh.

Ví dụ:

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Một chất rắn có điểm chảy là 33oC và các dữ kiện rút ra từ phổ khối đồ như sau: m/z

I(%so với đỉnh cơ sở)

m/z I(%so với đỉnh cơ sở)

155

100

172

200

107

201

10,6

108

202

5,8

Và các đỉnh ion bền trung gian xuất hiện ở 46,5; 53,5; 67,9; 106,3; 121,7; và 147,9 đơn vị khối. Hãy phán đoán cấu tạo của hợp chất.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Giải: Từ nhóm đỉnh đồng vị ở 202, 201 và 200 đơn vị khối có thể đề xuất chắc chắn sự có mặt của một nguyên tư S (độ giàu tự nhiên của 34S là 4,44). Đỉnh ở 200 đơn vị khối rất mạnh, có thể đề nghị sự có mặt của một nguyên tử S và có thể chỉ ra rằng nó là đỉnh của ion phân tử. Trong phổ xuất hiện cụm pic m/z=200 xuống m/z =172 tương ứng với sự mất đi CH2=CH2 Cụm pic từ 200 ÷ 156 tương ứng với sự mất đi CH2=CHOH Cụm pic từ 108 ÷ 107 tương ứng với sự mất đi 1H Cụm pic từ 172 ÷ 106 tương ứng với sự mất đi SO2 Cụm pic từ 91 ÷ 65 tương ứng với sự mất đi CH ≡ CH.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Nguyên tử S rõ ràng ở dạng SO2, Đỉnh đồng vị ở 201 dvk chỉ ra không quá 9 nguyên tử C: (10,6-0,8)/1,1 ~9 (0,8 là phần đóng góp của 33S cào đỉnh 201 dvk) Đỉnh cơ sở ở 91 đ.v.k. có thể đề nghị chắc chắn là cấu trúc tolyl vì có đỉnh bền trng gian ở 45,6 . Sự mất 45 đ.v.k. trong sự

chuyển từ 200 đến 155 có thể đề nghị sự có mặt của nhóm etoxi C2H5O, điều này được khẳng định bởi các đỉnh bền trung gian ở 147,9 và 121,7 (cả hai là kết quả của quá trình chuyển vị. Độ giàu của đỉnh 155 đ.v.k. gợi ý là nó có thể bắt nguồn chỉ từ ion phân tử.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Nhóm etoxi được liên kết với nhóm SO2 , chú ý sự mất 64 đ.v.k từ cả hai đỉnh 172 (sau khi mất nhóm etilen qua sự chuyển vị) và đỉnh 155 (sau khi mất nhóm etoxi bởi sự phân tách). Như vậy, các mảng cấu trúc là nhóm phenyl gắn với nhóm metyl và một nhóm etyl sunfunat. Sự thế của vòng (vị trí nhóm thể không thể biết đực từ

phổ khối). Vậy công thức cấu tạo cần tìm là:

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Sơ đồ phân mảnh:

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2.2.2. PHỔ HỒNG NGOẠI Infrared (IR) spectroscopy

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Thông thường thì đơn vị của bước sóng được sử dụng trong phổ hồng ngoại là µm ( 1 µm = 10- 4 cm) và thay cho tần số (Hz), người ta sử dụng đơn vị là số sóng:

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Vùng bức xạ hồng ngoại (IR) là một vùng phổ bức xạ điện từ rộng Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

nằm giữa vùng trông thấy và vùng vi ba; vùng này có thể chia thành 3 vùng nhỏ: - Near-IR 400-10 cm-1 (1000- 25 μm) - Mid-IR 4000 - 400 cm-1 (25- 2,5μm) - Far-IR 14000- 4000 cm-1 (2,5 – 0,8μm) Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại nói ở đây là vùng phổ nằm trong vùng có số sóng 4000 - 400 cm-1. Vùng này cung cấp cho ta những thông tin quan trọng về các dao động của các phân tử do đó là các thông tin về cấu trúc của các phân tử 37

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Để có thể hấp thụ bức xạ hồng ngoại, phân tử đó phải đáp ứng các yêu cầu sau: - Độ dài sóng chính xác của bức xạ: một phân tử hấp thụ bức xạ hồng ngoại chỉ khi nào tần số dao động tự nhiên của một phần phân tử (tức là các nguyên tử hay các nhóm nguyên tử tạo thành phân tử đó) cũng là tần số của bức xạ tới. -Một phân tử chỉ hấp thụ bức xạ hồng ngoại khi nào sự hấp thụ đó gây nên sự biến thiên momen lưỡng cực của chúng. 38

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Tương quan giữa phổ dao động và cấu trúc phân tử Các nhóm chức, nhóm nguyên tử và liên kết trong phân tử có các đám phổ hấp thụ hồng ngoại đặc trưng khác nhau .

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Mặc dù phương pháp phổ dao động là một trong những phương pháp hữu hiệu nhất để xác định các chất về định tính cũng như định lượng, được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu khoa học cũng như trong kiểm tra công nghiệp, phương pháp này cũng có những hạn chế nhất định: • Bằng phương pháp phổ hồng ngoại không cho biết phân tử lượng (trừ trường hợp đặc biệt). • Nói chung phổ hồng ngoại không cung cấp thông tin về các vị trí tương đối của các nhóm chức khác nhau trên một phân tử. • - Chỉ riêng phổ hồng ngoại thì đôi khi chưa thể biết đó là chất nguyên chất hay chất hỗn hợp vì có trường hợp 2 chất có phổ hồng ngoại giống nhau. 42

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Ứng dụng : 1. Nhận biết các chất - Trước khi ghi phổ hồng ngoại, nói chung ta đã có thể có nhiều thông tin về hợp chất hoặc hỗn hợp cần nghiên cứu, như: trạng thái vật lý, dạng bên ngoài, độ tan, điểm nóng chảy, điểm cháy.

Nếu có thể thì cần biết chắc mẫu là chất nguyên chất hay hỗn hợp. Sau khi ghi phổ hồng ngại, nếu chất nghiên cứu là hợp chất hữu cơ thì trước tiên nghiên cứu vùng dao động co giãn của H để xác định xem mẫu thuộc loại hợp chất vòng thơm hay mạch thẳng hoặc cả hai. 43

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Sau đó nghiên cứu các vùng tần số nhóm để xác định có hay không có các nhóm chức. Trong nhiều trường hợp việc đọc phổ (giải phổ) và tìm các tần số đặc trưng không đủ để nhận biết một cách toàn diện về chất nghiên cứu, nhưng có lẽ là có thể suy đoán được kiểu hoặc loại hợp chất. 2. Xác định độ tinh khiết. 3. Phân tích định lượng.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Tần số dao động đặc trưng của phổ IR

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2.2.3. Phổ NMR • Phổ 1H-NMR là một kỹ thuật sử dụng để xác định cấu trúc hóa học của hợp chất hữu cơ. Phổ proton cho ta biết được số loại proton có trong phân tử . Mỗi loại proton đó sẽ có tính chất khác nhau vì thế sẽ có độ dịch chuyển khác nhau trên phổ proton. Người ta sử dụng TMS ( tetra methyl silan ) làm chất chuẩn trong phổ proton và độ dịch chuyển hóa học của proton trong TMS được chọn là 0 pmm 93

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Sự tương tác của các proton (H) xung quanh sẽ gây ra sự tách vạch theo quy tắc (n+1): 4.quartet 1.singlet 5.pentet 2.doublet 6.sextet 3.triplet 7.septet 8.octet...

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Độ dịch chuyển hóa học (chemical shift) của Hydrogen phổ NMR 0,9ppm: RCH3 1° aliphatic 1,3ppm: R2CH2 2° aliphatic 1,5ppm: R3CH 3° aliphatic

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2 - 2,7 ppm: nhóm tại vị trí này liên kết với nhóm carbonyl

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

3,7 - 4,1 ppm: nhóm tại vị trí này liên kết với nhóm oxygen

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

9 - 10 ppm: nhóm aldehyde

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

6,5 - 8,5 ppm: Aromatic 2,2 - 3 ppm: H của nhóm gắn vào Aromatic

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

10 - 13,2 ppm: acid

100

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

0,5 - 3 ppm: amin aliphatic 3 - 5 ppm: amin Aromatic

101

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

4 - 4,4ppm: H của nhón gắn với NO2

102

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

4 - 12ppm: H của rượu

103

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Alkyl Halides

104

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Phổ 13C - NMR • Nếu như phổ 1H-NMR cho các tín hiệu của các loại H thì 13C-NMR cho các tín hiệu của các loại C vì thế với các chất hữu cơ kết hợp 2 phổ này có thể xác định đc cấu trúc của hầu hết các chất.

105

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bảng tóm tắt độ dịch chuyển hóa học trong phổ 13C-NMR

106

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

So sánh giữa 1H-NMR với 13C-NMR

107

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Hướng dẫn Giải Phổ IR - NMR • Phổ hồng ngoại (FT-IR) và phổ cộng hưởng từ hạt nhân (1H-NMR, 13C-NMR) được coi là 2 công cụ cơ bản nhất để thực hiện phép xác định cấu trúc các hợp chất hữu cơ. • Các bước thực hiện việc giải 1 bài tập về phổ với công thức tổng quát cho trước:

108

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

BƯỚC 1. Tính ĐỘ KHÔNG BÃO HÒA (degree of unsaturation - DU) từ trong công thức tổng quát để xem trong phân tử có bao nhiêu vòng, bao nhiêu liên kết đôi. Giả sử ta có 1 công thức là CnHmXi - Nếu X là Halogens thì coi nó là H => CnHm+i - Nếu X là O, S thì bỏ => CnHm - Nếu X là N thì trừ đi H tương ứng => CnHm-i DU= n - m/2 + 1 VD: C5H10O => DU = 5-10/2+1=1 C8H11N => DU =8-10/2+1 = 4 NẾU: DU = 1 có thể có 1 LK đôi hoặc vòng DU = 2 có thể có 2 LK đôi, 2 vòng, 1 LK ba hoặc 1 LK đôi + 1 vòng DU = 3 có thể có 3 LK đôi, 3 vòng, 1 LK đôi + 2 vòng, 2 LK đôi + 1vòng, 1 LK ba + 1 LK đôi hoặc 1 LK ba + 1 vòng DU = 4 nghĩ ngay tới vòng benzen DU = 5 có thể là vòng benzen + 1 LK đôi hoặc vòng benzen + 1 vòng DU = 6 có thể là vòng benzen + 2 LK đôi hoặc 2 vòng hoặc 1 LK ba hoặc 1 LK đôi + 1 vòng. 109

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

BƯỚC 2. Nhìn vào phổ IR tại vùng số sóng lớn hơn 1500cm-1 Kết hợp các dữ kiện có từ công thức tổng quát, DU và phổ IR: nếu • Nếu có 1 liên kết đôi và nguyên tố O có thể nghĩ tới nhóm carbonyl • Nếu không có liên kết đôi mà lại có O thì có thể nghĩ tới ether hoặc rượu

BƯỚC 3. Sử dụng phổ NMR để xác định các liên kết trong phân tử Từ các nhóm chức xác định từ B2, viết cấu trúc phân tử và dựa vào phổ NMR đánh giá xem công thức đã hợp lý chưa. 110

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

BƯỚC 4. Kiểm tra số O, C, H, Hal, ... xem đã phù hợp với công thức tổng quát chưa. • Kiểm tra hóa trị các nguyên tố xem phù hợp chưa • Nếu chưa đúng, viết cấu trúc phân tử khác và kiểm tra lại

111

112

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

113

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

114

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

115

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

116

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

117

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

118

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

119

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

120

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

121

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

122

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

123

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

124

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

125

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

126

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

127

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

128

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

129

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

130

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

131

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

132

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

133

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

134

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

135

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

136

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

137

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

138

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

139

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

140

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

141

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

142

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

143

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

144

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

145

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

146

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

147

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

148

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bài 1 Một cột dài 360 cm dùng để tách propan và butan bằng phương pháp sắc ký khí. Dùng thước người ta đo được khoảng cách từ lúc bơm mẫu đến đỉnh của pic sắc ký lần lượt là 152,5 mm và 415,5 mm,bề rộng chân các pic lần lượt là 13,5 mm và 33,8 mm. Tính số đĩa lý thuyết và chiều cao đĩa lý thuyết ứng với mỗi chất.  tR  n=16   W

Áp dụng phương trình:

 t R-propan n propan =16   Wpropan 

2  L 360  152,5  = =0,176 cm =2042 H propan =  =16   n propan 2042  13,5   2

 t R-butan   415,5  n butan =16  =2416  =16    33,8   Wbutan 

H butan =

L n butan

360 = =0,149 cm 2416 1

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bài 2: Trong sắc ký khí tốc độ di chuyển của pha động có thể đo được trực tiếp, nếu đưa vào một lượng nào đó của chất tan tương tự như metan,nó không được giữ bởi pha tĩnh. Trong cột mao quản có chiều dài 50m; thời gian lưu trữ của metan bằng 71,5s; còn thời gian giữ của nheptadecan là 12,6 phút. Hãy cho biết: Tốc độ di chuyển của pha động bằng bao nhiêu? Tốc độ di chuyển của dải n-heptadecan bằng bao nhiêu?

Ta có L = 50 m = 5000 cm. TR = 71,5 s L 5000 = 69,93cm / s Vậy tốc độ di chuyển của pha động là: F = = tR

71,5

Đối với n-heptadecan: tR= 12,6 phút = 756 s. Vậy tốc độ di chuyển của dải là: F = 5000 = 6, 61cm / s 756

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bài 3. Một cột sắc ký mao quản dài 30m, chạy một chất chuẩn ở hai tốc độ pha động khác nhau, cho các số liệu sau: Tốc độ (cm/s) Số đĩa lý thuyết 0,5 150 000 1 120 000 Xác định vận tốc tối ưu,chiều cao đĩa lý thuyết cực tiểu và số đĩa lý thuyết ở vận tốc tối ưu đó, cho A=0.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Ta có:

L TN :H = n 1 = 3000 =0,02cm 1 1 150000 1 L TN :H = n 2 = 3000 =0,025cm 2 1 120000 2

Áp dụng phương trình Vandemteer

H=A+ B u +Cu DoA=0, H= B u +Cu Hay0,02= B +0,5C 0,5 0,025= B +C 1 ⇒ C=0,02s;B=0,005cm2/s

Vận tốc tối ưu: U = B = 0,005 =0,5(cm/s) tu C 0,02 Chiều cao đĩa lý thuyết cực tiểu Hmin =2 Số đĩa lý thuyết ở vận tốc tối ưu là

BC=2 0,005.0,02=0,02cm

n= H = 3000 =150000 L 0,02 4

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bài 4. Pic sắc ký của hợp chất X được phát hiện sau 15 phút sau khi đưa mẫu vào (lúc đó của hợp chất Y không được giữ bởi vật liệu của cột xuất hiện qua 1,32 phút). Pic của chất X có dạng đường phân bố Gauss với bề rộng của đáy là 24,2s. Độ dài của cột là 40,2cm. 1. Tính số đĩa lý thuyết trong cột. 2. Tính H của cột. 3. Tính T và σ của cột. 4. Tính chỉ số lưu giữ của chất X. 5. Từ phương pháp chuẩn bị đã biết rằng thể tích của chất lỏng được giữ trên bề mặt của chất mang của cột bằng 9,9ml. Thể tích của pha động bằng 12,3ml. Hãy tính hệ số phân bố X. 6. Tiêu chuẩn phân chia X và Y là bao nhiêu nếu yếu tố phân chia đối với X và Y bằng 1,011. 5

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

1. Số đĩa lý thuyết (n):

2. Tính H:

3. Tính σ và T:

2  2 t  15.60    = 22130 n =16 RX  =16   X W   24,2  X     

L L 40,2 −3 n= ⇒H = = = 1,82.10 (cm) H n 22130 n=

σ2 H2

⇒ σ = n.H 2 = 22130.(1,82.10− 3 ) 2 = 0,27(cm)

σ .tR

15.0,27 T= = = 0,101( phut ) L 40,2 6

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

4. Chỉ số lưu giữ của chất X:

tm 1,32 R= = = 0,088 tR 15

5. Hệ số phân bố X (kX):

Ta có:

Vm Vm (1 − R ) 12,3(1 − 0,088) R= ⇒ kX = = = 12,9 Vm + k .VS R.VS 0,088.9,9

6. Tiêu chuẩn phân chia (Rs): n 1 RS = (1 − ) = α 4

22130 1 (1 − ) = 0,4 4 1,011 7

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bài 5. Một hỗn hợp chứa metyl xiclohexan,metyl xiclohexen và toluen được tách bằng phương pháp sắc ký lỏng – khí trên cột nhồi dài 42 cm. Sắc ký đồ cung cấp thời gian lưu của chúng lần lượt là 10,1 ; 11,0 ; 13,5 và chiều rộng pic lần lượt là 0,75 ; 0,80 ; 1,05 phút. Hãy tính: Số đĩa lý thuyết đối với mỗi pic, giá trị trung bình,độ lệch chuẩn của n và chiều cao đĩa lý thuyết của cột. Độ phân giải giữa metyl xiclohexan và metyl xiclohexen, giữa metyl xiclohexen và toluen. Cho biết khí được sử dụng là không khí với tR(KK) = 1,2 phút (không khí được xem là cấu tử không bị lưu giữ bởi cột). Hãy tính chiều dài cột để độ phân giải giữa các cấu tử đạt yêu cầu tối thiểu là 1,5. 8

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Ký hiệu A : metyl xiclohexan B: metyl xiclohexen C: toluen.

 t RA   10,1  n A =16  =16. =2902     0,75   WA 

a.Áp dụng phương trình Vandeemter

 t RB   11,0  n B =16  =3025  =16.    0,80   WB 

Chiều cao đĩa lý thuyết của cột

t   13,5  n C =16  RC  =16.  =2645   1,05   WC  n tb = 2900

420 L = = 0, 015cm H= ntb 2900

Độ lệch chuẩn n=

σ2 H2

⇒ σ = n.H 2 = 2900.(0, 015) 2 = 0,81(cm) 9

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2. Độ phân giải giữa metyl xiclohexan và metyl xiclohexen,giữa metyl xiclohexen và toluen R s,A-B =

2∆t R 2.(11,0-10,1) = =1,16 WA +WB 0,75+0,80

R s,B-C =

2∆t R 2.(13,5-11,0) = =2,70 WB +WC 0,80+1,05

3.Chiều dài cột để độ phân giải giữa các cấu tử đạt yêu cầu tối thiểu là 1,5. Vì Rs,A-B = 2,70>1,5 nên chỉ cần tính chiều dài để độ phân giải giữa A-B đạt yêu cầu 1,5. Gọi n1,n2 là số đĩa lý thuyết của cột cũ và cột mới,ta có: Rs ,1 Rs ,2

n1 n2

⇔

1,16 2900 = ⇒ n2 = 4800 1,50 n2

Chiều dài cột để độ phân giải tăng lên 1,5: L2 = H.n2 = 0,015. 4800 = 73 cm.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bài 6. Trong sắc ký khí, tốc độ di chuyển của pha động có thể đo được trực tiếp, nếu đưa vào một lượng nào đó của chất tan tương tự như metan, nó không được giữ bởi pha tĩnh. Trong cột mao quản có chiều dài 50m; thời gian lưu trữ của metan bằng 71,5s; thời gian giữ của n-heptadecan là 12,6 phút. Hãy cho biết: Tốc độ di chuyển của pha động bằng bao nhiêu? Tốc độ di chuyển của dải n-heptadecan bằng bao nhiêu?

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

a. Ta có L = 50 m = 5000 cm. TR = 71,5 s Vậy tốc độ di chuyển của pha động là: L 5000 = 69,93cm / s F= = t R 71,5 Đối với n-heptadecan: tR= 12,6 phút = 756 s. Vậy tốc độ di chuyển của dải là: 5000 = 6, 61cm / s F= 756 12

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bài 7. Trên sắc ký đồ người ta thu được 3 pic ở 0,84 phút và 10,60 phút và 11,08 phút tương ứng với các hợp chất A,B và C. Hợp chất A không lưu giữ bởi pha tĩnh lỏng. Các pic của các hợp chất B và C có dạng đường Gauss có chiều rộng tương ứng 0,56 và 0,59 phút. Độ cao sắc ký bằng 28,3cm. . 1. Tính số đĩa lý thuyết (n) của cột sắc ký và chiều cao đĩa lý thuyết (H) của pic B,C. 2. Tính giá trị trung bình T và σ của cột. 3. Tính chỉ số lưu giữ của chất B,C. 4. Thể tích của chất lỏng được giữ trên bề mặt của chất mang của cột bằng 12,3ml. Thể tích của pha động bằng 17,6ml. Hãy tính hệ số phân bố B,C. 13

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

+ Số đĩa lý thuyết:

 t RB   10, 60  nB = 16  = 5733  = 16    0,56   WB   t RC   11, 08  = 5643 nC = 16   = 16    0,59   WC 

Vậy số đĩa lý thuyết của cột tương đương 5688 đĩa lý thuyết.

+ Chiều cao đĩa lý thuyết:

L 28,3 H= = = 4,975.10−3 (cm) n 5688

σ2 n= 2 ⇒ σ= n.H 2 = 5688.(4,975.10-3 ) 2 =0,375(cm) H

σ.t RB 10,6.0,375 TB = = =0,141(phut) L 28,3 σ.t RC 11,08.0,375 TC = = =0,147(phut) L 28,3

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

0,141+0,147 T= =0,144(phut) 2

3. Chỉ số lưu giữ của chất B,C:

tm 0,84 RB = = = 0,079 tRB 10,6 RC =

tm 0,84 = = 0, 076 t RC 11, 08

4. Hệ số phân bố B,C: Vm Vm (1 − RB ) 17, 6(1 − 0, 079) RB = ⇒ kB = = = 16, 68 Vm + k B .VS RB .VS 0, 079.12,3 Vm Vm (1 − RC ) 17, 6(1 − 0, 076) RC = ⇒ kC = = = 17, 40 Vm + kC .VS RC .VS 0, 076.12,3 15

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bài 8. Một hệ thống sắc ký lỏng hoạt động với các thông số sau đây: Chiều dài của phần cột được nhồi pha tĩnh: 25,2 cm. Tốc độ dòng: 0,312 ml/phút. Thể tích pha động (Vm): 1,40 ml. Thể tích pha tĩnh (Vs): 0,168 ml. Sau khi cho qua cột một hỗn hợp chứa 4 cấu tử A,B,C và D thu được một sắc ký đồ cung cấp các dữ kiện sau: Cấu tử

Không lưu giữ bởi cột A B C D

Thời gian lưu giữ,phút 1,2 4,7 8,8 12,5 13,8

Chiều rộng chân pic,phút 0,48 0,92 1,34 1,44 16

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Hãy tính: Số đĩa lý thuyết đối với mỗi pic,giá trị trung bình,độ lệch chuẩn của n và chiều cao đĩa lý thuyết của cột. Hệ số chứa và hệ số phân bố của từng cấu tử. Độ phân giải RS, độ chọn lọc α đối với 2 cấu tử C,D. Chiều dài cột nếu muốn đạt được độ phân giải 1,5 đối với 2 cấu tử C,D.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

 t RA   4,7  n A =16  =1534  =16.    0,48   WA   t RB   8,8  n B =16  =1463  =16.    0,92   WB 

 t RC   12,5  n C =16  =16. =1392     1,34   WC   t RD   13,8  n D =16  =1469  =16.    1,44   WD  n tb = 1465

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

L 25, 2 = = 0, 017cm H= ntb 1500 n=

σ2 H2

⇒ σ = n.H 2 = 1500.(0, 017) 2 = 0, 66(cm)

2. Hệ số chứa và hệ số phân bố của từng cấu tử. t R -t m 4,7-1,2 k A '= = =2,92 tm 1,2 t R -t m 8,8-1,2 k B '= = =6,33 tm 1,2 t R -t m 12,5-1,2 k C '= = =9,42 tm 1,2 t R -t m 13,8-1,2 k D '= = =10,5 tm 1,2 19

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

K X VS VM .k X ' k'X = ÞK X = VM VS VM .k A ' 1,4.2,92 KA = = =24,33 VS 0,168 VM .k B ' 1,4.6,33 KB = = =52,75 VS 0,168

VM .k C ' 1,4.9,42 KC = = =78,5 VS 0,168

3. Độ phân giải RS, độ chọn lọc α đối với 2 cấu tử C,D. 2∆t R 2.(13,8-12,5) R s,C-D = = =0,935 WC +WD 1,34+1,44 K D 87 α= = =1,12 K C 78

VM .k D ' 1,4.10,5 KD = = =87,5 VS 0,168

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

4.Chiều dài cột để độ phân giải giữa các cấu tử đạt yêu cầu tối thiểu là 1,5 đối với 2 cấu tử C,D;k’ và α không thay đổi khi n và L tăng. Gọi n1,n2 là số đĩa lý thuyết của cột cũ và cột mới,ta có:

Rs ,1 Rs ,2

0,94 1500 = ⇔ = ⇒ n2 = 3800 1,50 n2 n2 n1

Chiều dài cột để độ phân giải tăng lên 1,5: L2 = H.n2 = 0,017. 3800 = 65 (cm). 21

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bài 9. Một hỗn hợp chứa metyl xiclohexan, metyl xiclohexen và toluen được tách bằng phương pháp sắc ký lỏng – khí trên cột nhồi dài 42 cm. Sắc ký đồ cung cấp thời gian lưu của chúng lần lượt là 10,1 ; 11,0 ; 13,5 và chiều rộng pic lần lượt là 0,75 ; 0,80 ; 1,05 phút. Hãy tính: a.Số đĩa lý thuyết đối với mỗi pic, giá trị trung bình, độ lệch chuẩn của n và chiều cao đĩa lý thuyết của cột. b. Độ phân giải giữa metyl xiclohexan và metyl xiclohexen,giữa metyl xiclohexen và toluen. Cho biết khí được sử dụng là không khí với tR(KK) = 1,2 phút (không khí được xem là cấu tử không bị lưu giữ bởi cột). 22

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

a. A : metyl xiclohexan; B: metyl xiclohexen; C: toluen. Sử dụng phương trình : tính được số đĩa lý thuyết

tR 2 n = 16( ) w

ntb = 2857 H=

L 420 = = 0, 015cm ntb 2900

Độ lệch chuẩn

σ2 H2

⇒ σ = n.H 2 = 2857.(0, 015) 2 = 0,81(cm)

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2. Độ phân giải giữa metyl xiclohexan và metyl xiclohexen, giữa metyl xiclohexen và toluen

2.4. Bài tập định lượng sắc kí khí

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bài 1: Trong sắc kí khí tốc độ di chuyển của pha động có thể đo được trực tiếp, nếu đưa vào một lượng nào đó của chất tan tương tự như metan, nó không được giữ bởi pha tĩnh. Trong cột mao quản có chiều dài 50m; thời gian lưu trữ của metan bằng 71,5s; còn thời gian giữ của n-heptadecan là 12,6 phút. Hãy cho biết: a. Tốc độ di chuyển của pha động bằng bao nhiêu?

b. Tốc độ di chuyển của dãi n- heptadecan bằng bao nhiêu? Giải a. Ta có: L = 50 m = 5000 cm. TR = 71,5s Vậy tốc độ di chuyển của pha động F= là: L = 5000 =69,93 cm/s tR

b. Đối với n-heptadecan : 756 s.

71,5

tR = 12,6 phút =

L 5000 Do đó tốc độ di chuyển của dải là: F= t = 756 = 6,61 cm/s R

Bài 2: Một cột dài 360 cm dùng để tách propan và butan bằng Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

phương pháp sắc kí. Dùng thước người ta đo được khoảng cách từ lúc bơm mẫu đến đỉnh của pic sắc kí lần lượt là 152,5 mm và 415,5 mm; bề rộng chân các pic lần lượt là 13,5 mm và 33,8 mm. Tính số đĩa lí thuyết và chiều cao đĩa lí thuyết ứng với mỗi chất. Giải 2  tR  n=16  tính được số đĩa lí thuyết Sử dụng phương trình: w  

n(propan) = 2042 L Chiều cao đĩa lí thuyết H= n

n(butan) = 2416 ta được:

H(propan) = 0,176 cm

H (butan) = 0,149 cm

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bài 3: Một phép sắc kí khí sử dụng cột dài 36 m, chạy chất chuẩn ở 3 thí nghiệm với tốc độ pha động khác nhau cho các pic có thời gian lưu và độ rộng pic như sau: Xác định vận tốc tối ưu, số đĩa lí thuyết cho cột vận hành ở vận tốc Thí u tR(s) w(s) tối ưu đó. nghiệm (cm/s ) 1 10 300 20 Giải 2 20 250 16 3 – Deemter, 30 muốn 150 xác định 10 được vận tốc tối Theo phương trình Van ưu, Hmin và số đĩa lí thuyết ta cần xác định các hệ số A, B, C. Muốn vậy ta xác định số đĩa lí thuyết và chiều cao đĩa lí thuyết cho từng thí nghiệm:

TN1:

 300  n1 = 16  =3600  20 

3600 H1 = =1,00 (cm) 3600

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

TN2:

 250  n2 = 16  =3906  16 

H2 =

3600 =0,92 (cm) 3906

H3 =

3600 =1,00 (cm) 3600

TN3:

150  n1 = 16  =3600  10 

Thay các số liệu vào phương trình trên ta có hệ phương trình sau: B 1,00 = A+

+ 10C(1)

10 B 0,92 = A+ + 20C(2) 20 B 1,00 = A+ + 30C(3) 30

Giải hệ gồm 3 phương trình (1), (2) và (3) ta được: A = 0,36 (cm), B = 4,8 (cm2/s), C = 0,016 (s)

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Vận tốc tối ưu, Hmin và số đĩa lí thuyết được tính là: u toiuu =

B = C

4,8 = 17,32 (cm/s) 0,016

H min = A + 2 B.C =0,36+2. 4,8.0,016 =0,914 (cm) n=

L 3600 = = 3939 H 0, 914

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bài 4: Một cột sắc kí mao quản dài 30cm, chạy một chất chuẩn ở hai tốc độ pha động khác nhau, cho các số liệu sau: Xác định vận tốc tối ưu, chiều cao đĩa lí thuyết cực tiểu và số đĩa lý thuyết ở vận tốc tối ưu đó, cho A = 0. Tốc độ (cm/s) 0,5 1

Số đĩa lí thuyết 150000 120000 Giải TN1 H1 = 3000/150000 = 0,02 Gải cm.phương trình ta được: 2 = 0,02 s. B = 0,005 cm /s. TN2 H2 = 3000/120000 = 0,025C cm 1/2 = 0,5 cm/s. U tối ưu = (B/C) B Ta có phương trình: 0,02 = + 0,5C Hmin = 2. (B.C)1/2 = 0,02 cm. 0,5 Số đĩa lí thuyết ở vận tốc tối ưu B 0,025 = + C 1 là: N = 3000/0,02 = 150000.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Đình Luyện, Ngô Văn Tứ (2011), Phương pháp phân tích lý hóa, NXB Đại học Huế. [2]. Phạm Luận (2014), Phương pháp phân tích sắc kí và chiết tách, NXB Bách Khoa Hà Nội. [3]. Hồ Viết Quý (2000), Phân tích lý hóa, NXB Giáo dục, Hà Nội. [4]. Hồ Viết Quý (2005), Cơ sở hóa học phân tích hiện đại, tập II – Các phương pháp phâm tích lí hóa, NXB Đại học Sư phạm. [5]. Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung (2007), Các phương pháp phân tích công cụ, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội.

I. Sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS) Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Kỹ thuật ghép nối GC-MS này được phát triển rất nhanh và cho đến nay đã trở nên rất phổ biến với nhiều ưu điểm đặc trưng đó là:

+Sử dụng các hợp chất đồng vị đánh dấu làm chất đồng hành để làm tăng độ chính xác của phép phân tích.

+Xác định thành phần nguyên tố của hợp chất nếu sử dụng thiết bị có độ phân giải cao + Có thể phân tách được các peak sắc ký có thời gian lưu trùng nhau trên cơ sở sự khác nhau về phổ khối của chúng…

=> GC-MS là phương pháp có độ nhạy cao và độ chính xác cao nên được sử dụng trong nghiên cứu: môi trường, dược liệu, thực phẩm…

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

1. Cấu tạo: Sắc ký khí (GC): Phân tách hỗn hợp hóa chất thành một mạch theo từng chất tinh khiết Khối phổ (MS):Xác định định tính và định lượng.

Sơ đồ các bộ phận cơ bản của hệ thống GC-MS

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2. Nguyên lý hoạt động của GC-MS -Dung môi chứa hỗn hợp các chất phân tích sẽ được tiêm vào hệ thống tại cửa tiêm mẫu. Mẫu được hóa hơi, sau đó mẫu được dẫn qua hệ thống bởi khí trơ( thường là khí He). +Phần vỏ ngoài của hệ thống GC chính là một lò nung đặc biệt, nhiệt độ của lò này dao động từ 400C đến 3200C. + Trên trong hệ thống GC có cột sắc ký dài ( thường là 30m) được tráng bằng 1 loại polymer đặc biệt bên trong. + Các chất trong hỗn hợp được phân tách bằng cách chạy dọc theo cột này với thời gian tách ra khỏi cột là khác nhau( thời gian lưu)

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Sau khi qua cột, các chất tiếp tục đi vào máy khối phổ để xử lý, chuyển tín hiệu đến máy tính và xuất ra kết quả => phổ khối. So sánh kết quả phổ khối thu được trong thí nghiệm với thư viện phổ của các chất đã được xác định trước.

+Nếu tìm thấy được các chất tương ứng trong thư viện thì có thể định danh được chất đó + Nếu phép so sánh không tìm được kết quả tương ứng thì có thêm được dữ kiện mới và đóng góp vào thư viện cấu trúc sau khi tiến hành thêm các biện pháp để xác định chính xác các loại hợp chất mới này.

3. Điều kiện tiến hành sắc kí khí kết hợp với khối phổ GC-MS Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

+ Các mẫu chất trong phân tích MS phải nằm ở dạng hơi do đó hỗn hợp khí mang và mẫu chất từ GC có thể đưa vào buồng ion hóa của MS nhưng phải giảm tốc độ khí mang từ cột đi ra khoảng < 2ml/min.

+ Do thế ion hóa của He là 24,58 eV, nên để tăng độ nhạy của máy thông qua việc tăng thế ion hóa của buồng ion hóa lên 70eV, người ta phải tách He ra khỏi dòng khí trước khi vào buồng ion hóa.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

+ Cấu tạo của GC-MS gồm 2 phần là thiết bị GC và MS được ghép với nhau thông qua bộ kết nối (interface). Nhằm mục đích loại bớt He, N2 để giảm áp suất dòng khí mang và phân tử mẫu chất đi vào buồng ion

hóa, phần GC dùng cột mao quản và phần MS sử dụng buồng ion hóa EI hay CI với bộ tách tứ cực và detector khối phổ.

4. Định lượng

GC-MS có thể định lượng một chất bằng cách so sánh với mẫu chuẩn, là chất biết trước và đã được định lượng chuẩn bằng GC-MS.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Sắc đồ của sắc ký khí

Sắc ký đồ SCAN của thuốc bảo vệ thực vật đo bằng GC-MS

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Hệ thống sắc ký khí ghép khối phổ

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Máy sắc ký khí ghép khối phổ

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Màn hình phần mềm cài đặt và hiển thị chương trình GC-MS

II.Ứng dụng của GC-MS Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

1. Trong dược học: phân tích thành phần của dược phẩm 2. Y học lâm sàng - Xác định thành phần và hoạt tính sinh học. + Thường được dùng để xác định protein. Phương pháp này cho phép ta quan sát và nhận dạng sự hiện diện tất cả các protein ở các trạng thái tế bào Khối phổ là phương pháp mang lại năng suất và độ chính xác cao trong quá trình nhận biết những protein đã phân tách bằng điện di 2 chiều. Protein được phân tách trên gel polyacrylamide sau đó được đưa vào máy khối phổ để phân tích.Các máy móc ngày nay có thể tự thực hiện các bước phân tích và cho phép chúng ta quan sát được những protein có mực độ lớn.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

3.Ứng dụng khác • Phân tích và xác định thành phần các hợp chất thiên nhiên khác. • Phân tích dư lượng thuốc bảo vệ thực vật động thực vật. • Phân tích dư lượng kháng sinh trong sản phẩm thịt, thủy sản. • xác định chất lượng dầu thực vật • Xác định hàm lượng tinh dầu. • phân tích xăng dầu và dung môi.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

III. BÀI TẬP Bài 1: Trong sắc kí khí tốc độ di chuyển của pha động có thể đo được trực tiếp, nếu đưa vào một lượng nào đó của chất tan tương tự như metan, nó không được giữ bởi pha tĩnh. Trong cột mao quản có chiều dài 50m; thời gian lưu trữ của metan bằng 71,5s; còn thời gian giữ của n-heptadecan là 12,6 phút. Hãy cho biết: a. Tốc độ di chuyển của pha động bằng bao nhiêu? b. Tốc độ di chuyển của dãi n- heptadecan bằng bao nhiêu? Giải

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

a. Ta có: L = 50 m = 5000 cm.

TR = 71,5s

Vậy tốc độ di chuyển của pha động là:

L 5000 F= = =69,93 cm/s t R 71,5 b. Đối với n-heptadecan : tR = 12,6 phút = 756 s. Do đó tốc độ di chuyển của dải là: L 5000 F= = = 6,61 cm/s t R 756

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bài 2: Một cột dài 360 cm dùng để tách propan và butan bằng phương pháp sắc kí. Dùng thước người ta đo được khoảng cách từ lúc bơm mẫu đến đỉnh của pic sắc kí lần lượt là 152,5 mm và 415,5 mm; bề rộng chân các pic lần lượt là 13,5 mm và 33,8 mm. Tính số đĩa lí thuyết và chiều cao đĩa lí thuyết ứng với mỗi chất. Giải

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

tR   Sử dụng phương trình: n = 16   w -Tính được số đĩa lý thuyết: + n(propan) = 2042

+ n(butan) = 2416 -Chiều cao đĩa lí thuyết ta được: + H(propan) = 0,176 cm + H (butan) = 0,149 cm

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bài 3: Một phép sắc kí khí sử dụng cột dài 36 m, chạy chất chuẩn ở 3 thí nghiệm với tốc độ pha động khác nhau cho các pic có thời gian lưu và độ rộng pic như sau: Thí nghiệm

u (cm/s)

tR(s)

w(s)

300

250

150

Xác định vận tốc tối ưu, số đĩa lí thuyết cho cột vận hành ở vận tốc tối ưu đó. Giải

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Theo phương trình Van – Deemter, muốn xác định được vận tốc tối ưu, Hmin và số đĩa lí thuyết ta cần xác định các hệ số A, B, C. Muốn vậy ta xác định số đĩa lí thuyết và chiều cao đĩa lí thuyết cho từng thí nghiệm: Ta có: L = 36 m = 3600 cm. 2

TN1:

 300  n1 = 16   =3600  20 

3600 H1 = =1,00 (cm) 3600

TN 2 :

 250  n 2 = 16   =3906  16 

TN 3 :

 150  n1 = 16   =3600  10 

H2 =

3600 =0,92 (cm) 3906

H3 =

3600 =1,00 (cm) 3600

Thay các số liệu vào phương trình trên ta có hệ phương trình sau:

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

B 1,00 = A + + 10C (1) 10 B 0,92 = A + + 20C (2) 20 B 1,00 = A + + 30C (3) 30

Giải hệ gồm 3 phương trình (1), (2) và (3) ta được: A = 0,36 (cm), B = 4,8 (cm2/s), C = 0,016 (s) Vận tốc tối ưu, Hmin và số đĩa lí thuyết được tính là:

u toiuu =

B = C

4,8 = 17,32 (cm/s) 0,016

H min = A + 2 B.C =0,36+2. 4,8.0,016 =0,914 (cm) L 3600 n= = = 3939 H 0, 914

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bài 4: Thời gian cần để đi qua bởi pha di động chuyển qua cột bằng 25 phút. Giá trị R đối với chất tan có thời gian giữ là 261 phút phải bằng bao nhiêu ? Chất tan có bao nhiêu thời gian sẽ ở trong các pha di chuyển và pha tĩnh trước khi ra khỏi cột ? Bài giải :

Ta có R =

V pha động

V chất tan

tM = tM + tS ⇒R=

V pha động

L = 25

; V chất tan

25 = 0,096 261

L = 261

⇒ Chất tan có 9,6% thời gian ở pha động 9,6 × 261 tM = 100

= 25 phút ; tS = 261 – 25 = 236 phút

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bài 5: Người ta thử nghiệm cột sắc ký khí - lỏng có chiều dài 2m ở bao tốc độ khác nhau của dòng, mặt khác, để làm pha di động người ta đã dùng hêli. Kết quả thử nghiệm tìm thấy rằng cột có các đặc trưng sau : Mêtan(pha di động)

n-octađecan

18.2 giây

2020 giây

223 giây

8.0 giây

888 giây

99 giây

5.0 giây

558 giây

68 giây

1. Hãy xác định tốc độ di chuyển của pha động đối với mỗi dòng. 2. Hãy xác định số đĩa lý thuyết và giá trị H đối với mỗi dòng. 3. Bằng cách giải đồng thời các phương trình cần thiết hãy tìm các giá trị của các hằng số trong phương trình sau : 4. Tốc độ tối ưu của sự di chuyển của pha di động bằng bao nhiêu ? Bài giải :

1. Tốc độ di chuyển của pha di động: Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

200 200 200 = 40 = 25 cm/s ; u3 = = 11 cm/s ; u2 = u1 = 5 8 18,2

2. Số đĩa lý thuyết và giá trị H : 2

N1 =

 t R1   2020  16 ⋅   = 16 ⋅   = 1310 W 223    1

N2 =

2  t R2  888   16 ⋅   = 16 ⋅   = 1287  99   W2 

N3 =

⇒

2 × 100 = 0,1526 H1 = 1310

(cm)

⇒

2 × 100 = 0,1554 H2 = 1287

(cm)

 t R3   558  16 ⋅   = 16 ⋅   = 1076  68   W3 

⇒

H3 =

2 × 100 = 0,1859 1067

(cm)

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

3. Xác định A, B, C : Ta có hệ : B 0,1526 = A + + C ⋅ 11 11 B 0,1554 = A + + C ⋅ 25 25 B 0,1859 = A + + C ⋅ 40 40

A = 0,059 B = 0,695

⇔

C = 2,729 ⋅ 10−3

4.Tốc độ tối ưu: 0,695 B = = 15,96 Utư = −3 C 2,729 ⋅ 10

cm/s

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

BÀI TẬP Bài 1: Một hệ thống sắc ký lỏng hoạt động với các thông số sau: - Chiều dài của phần cột được nhồi pha tĩnh (L): 25,2 cm. - Tốc độ dòng của pha động (F): 0,312 ml/phút.

- Thể tích pha động (Vm): 1,40 ml. - Thể tích pha tĩnh (Vs): 0,168 ml. Sau khi cho qua cột một hỗn hợp chứa 4 cấu tử A, B, C, D thu được một sắc ký đồ cung cấp các dữ kiện sau:

Thời gian lưu giữ tR Chiều rộng chân pic (phút)

W (phút)

1,2

4,7

0,48

8,8

0,92

12,5

1,34

13,8

1,44

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Không lưu giữ bởi cột

Hãy tính: 1. Số đĩa lý thuyết đối với mỗi pic, số đĩa lý thuyết trung bình của cột, độ lệch chuẩn của số đĩa lý thuyết và chiều cao đĩa lý thuyết của cột.

2. Hệ số dung tích và hệ số phân bố của từng cấu tử.

3. Độ phân giải R, hệ số tách α đối với 2 cấu tử C và D. 4. Tính chiều dài cột nếu muốn đạt độ phân giải 1,5 đối với C, D.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

1. Tính số đĩa lý thuyết (n) đối với mỗi pic:  tR  Áp dụng phương trình: n X = 16  W   X

( với tR là thời gian lưu, Wi là chiều rộng của pic i) 2

 4,7  + Đối với pic A: n A = 16  0,48  = 1534   2

 8,8  + Đối với pic B: n B = 16  0,92  = 1464   2

 12,5  + Đối với pic C: nC = 16  1,34  = 1392   2

 13,8  = 1469 + Đối với pic D: n D = 16    1,44 

Số đĩa lý thuyết trung bình của cột: ∑ nX nA + nB + nC + nD = = 1465 n TB = i 4

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

- Chiều cao đĩa lý thuyết của cột: H = L = 25, 2 ≈ 0,017(cm) n tb 1465 - Độ lệch chuẩn của số đĩa lý thuyết của cột:

σ2 n = 2 ⇒ σ = n.H 2 = 1465.0,017 2 = 0,651(cm) H tR − tm ’ 2. Hệ số dung tích của từng cấu tử (k X): k′X = tm 4,7 − 1, 2 ′ = 2,92 + Đối với cấu tử A: k A = 1, 2

+ Đối với cấu tử B: k′B =

8,8 − 1, 2 = 6,33 1, 2

12,5 − 1, 2 = 9, 42 + Đối với cấu tử C: k′C = 1, 2

13,8 − 1, 2 = 10,5 + Đối với cấu tử D: k′D = 1, 2

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

- Hệ số phân bố của từng cấu tử (KD): K D × VS k′X × Vm Từ công thức: k′X = ⇒ KD = Vm Vs

+ Đối với cấu tử A: K DA

2,92 × 1, 40 = = 24,33 0,168

+ Đối với cấu tử B: K DB

6,33 × 1, 40 = = 52,75 0,168

+ Đối với cấu tử C: + Đối với cấu tử D:

K DC

9, 42 × 1, 40 = = 78,5 0,168

K DD

10,5 × 1, 40 = = 87,5 0,168

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

3. Độ phân giải R đối với 2 cấu tử C và D: R C− D

2.(t RD − t RC ) 2.(13,8 − 12,5) = = = 0,94 WC + WD 1,34 + 1, 44

- Hệ số tách α đối với 2 cấu tử C và D:

K D 87,5 α= = = 1,115 K C 78,5 4. Chiều dài cột để độ phân giải giữa các cấu tử đạt yêu cầu tối thiểu là 1,5 - Gọi L1, L2 lần lượt là chiều dài của cột cũ và cột mới. Ta có:

R2 L2 L1.R 22 25, 2 × 1,52 = ⇒ L2 = = = 64,17(cm) 2 2 R1 L1 R1 0,94

Bài 2: Cột sắc ký lỏng có chiều dài 2m có hiệu quả 2450 đĩa lý thuyết ở tốc độ của dòng 15 ml/phút và hiệu quả 2200 đĩa lý thuyết ở tốc độ Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

dòng 40 ml/phút. Vậy nồng độ tối ưu của dòng phải bằng bao nhiêu và

hiệu quả ở tốc độ của dòng sẽ gần bằng bao nhiêu ? B Ta có : H = + C⋅ u (1) u L 200 ⇒ = = = 0,0816 cm H Với u1 = 15 ml/phút 1

N1 2450 L 200 ⇒ = = = 0,0909 cm H Với u2 = 40 ml/phút 2 N 2 2200

B  2 0,0816 = 15 + C ⋅ 15 B = 0,829 cm /phút ⇔  Thay H1, H2 vào (1) ta có:  -3 B C = 1,754.10 phút   0,0909 = + C ⋅ 40  40

Vậy:

u tôi uu

B 0,829 = = = 21,74 ml/phút −3 C 1,754 ⋅ 10

H min = 2 B ⋅ C = 2 0,829 ⋅ 1,754 ⋅ 10−3 = 0,076 cm

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bài 3: Hàm lượng cafein trong thuốc ngủ được xác định bằng phương pháp HPLC, sử dụng phương pháp đường chuẩn. Chuẩn bị dung dịch chuẩn và phân tích 10µl, kết quả thu được: Nồng độ (ppm) 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00

max (nm)

8354 16925 25218 33584 42002

Chuẩn bị mẫu bằng cách cho một viên thuốc ngủ vào một bese, thêm vào đó 10ml methanol. Sau khi thuốc tan, chuyển vào bình có dung tích 25ml; tiếp tục pha loãng đến thể tích bằng metanol; lọc lấy dung dịch. Lấy 1ml dung dịch trên pha loãng thành 10ml bằng metanol, tiến hành phân tích bằng phương pháp HPLC, tín hiệu thu được là 21469nm. Xác định số miligam cafein trong viên thuốc.

λmax

45000

y = 8395,50x + 30,10 R2 = 1

40000 35000

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

30000 25000 20000 15000 10000

5000 50

100

150

200

250

Xử lý số liệu bằng Excel ta được phương trình đường thẳng: λ max = λ max (C) = 8395,50C X + 30,10 (1) - Hàm lượng cafein trong thuốc: Thay λ max = 21469 vào (1) ⇒ 8395,50C X + 30,10 = 21469 ⇒ CX = 2,5536 ppm

- Khối lượng cafein: m cafein = 2,5536.10.25 = 638,40 µg hay 0,6384 mg Vậy có 0,6384 mg cafein trong viên thuốc ngủ

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bài 4: Kagel và Farwell đã định lượng nồng độ của axit acetylsalicylic(ASA) và caffein (CAF) trong thuốc ngủ bằng phương pháp sắc kí lỏng pha ngược, dùng axit salisylic (SA) làm chất nền. Dãy mẫu chuẩn được chuẩn bị bằng cách cho ASA và CAF vào bình dung tích 250ml, thêm tiếp vào 100ml metanol, thêm tiếp 10ml axit salisylic vào mỗi bình. Kết quả thu được tương ứng từ các mẫu chuẩn như sau: Mẫu 01 02 03

ASA (mg) 200,00 250,00 300,00

CAF (mg) 20,00 40,00 60,00

Tỉ số chiều cao pic Tỉ số chiều cao pic ASA/SA CAF/SA 20,5 10,6 25,1 23,0 30,9 36,8

Hòa tan viên thuốc ngủ bằng 100ml metanol, thêm tiếp vào dung dịch đó 10ml dung dịch nền, lọc lấy dung dịch. Phân tích mẫu thu được tỉ số chiều cao của pic như sau: ASA/SA = 23,2 và CAF/SA = 17,9. Xác định số miligam ASA và CAF trong viên thuốc.

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Cách 1 * Đối với ASA: H1 20,5 = = 0,1025 Ta có H1 = k1C1 ⇒ k1 = C1 200 H 2 25,1 = = 0,1004 H2 = k2C2 ⇒ k 2 = C 2 250

H 3 30,9 H3 = k3C3 ⇒ k 3 = = = 0,1030 C3 300

∑k ⇒ k1 =

k1 + k 2 + k 3 0,1025 + 0,1004 + 0,1030 = = 0,1019 3 3

Hàm lượng ASA :

H1 = k1CASA ⇒ CASA

H1 23, 2 = = = 227, 6742 (mg) k1 0,1019

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

* Đối với CAF: ' H 10, 6 ' 1 = = 0,5300 Ta có H’1 = k’1C1 ⇒ k 1 = C1 20

H’2 = k’2C2

' H 23, 0 ' 2 ⇒k2 = = = 0,5750 C2 40

H’3 = k’3C3

' H 36,8 ' 3 ⇒ k3 = = = 0, 6133 C3 60

' k ∑ i

⇒ k2 =

k '1 + k '2 + k '3 0,5300 + 0,5750 + 0, 6133 = = = 0,5728 3 3

Hàm lượng CAF : H 2 = k 2 CCAF ⇒ CCAF

H2 17,9 = = = 31, 250 (mg) k 2 0,5728

Cách 2: Xây dựng phương trình hồi quy tuyến tính

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

* Đối với ASA: H

y = 0.104x - 0.5 R² = 0.995

Hàm lượng (mg) 200

220

240

260

280

300

Xử lý số liệu bằng Excel ta được phương trình đường thẳng:

H = H(C) = 0,104C X − 0,5

(1)

Khi tỉ số chiều cao pic của ASA/SA: H1 = 23,2

(1) ⇒ C ASA

H1 + 0,5 23, 2 + 0,5 = = = 227,8846 (mg) 0,104 0,104

* Đối với CAF:

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

H 40 y = 0.655x - 2.733 R² = 0.999

10 20

Hàm lượng (mg)

Xử lý số liệu bằng Excel ta được phương trình đường thẳng:

H = H(C) = 0, 655C X − 2, 733

(2)

Khi tỉ số chiều cao pic của CAF/SA: H2 = 17,9

(2) ⇒ C CAF

H 2 + 2, 733 17,9 + 2, 733 = = = 31,501 (mg) 0, 655 0, 655

Bài 5: Bohman dùng sắc ký lỏng cao áp – HPLC pha ngược để phân Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

tích định lượng vitamin A trong thực phẩm bằng phương pháp thêm chuẩn. Lấy 10,067g mẫu ngủ cốc cho vào bình dung tích 250ml, thêm vào 1g natri ascorbate, 40 ml etanol và 10ml KOH 50%. Sau khi khuấy 30 phút, tiếp tục thêm vào 60ml etanol. Vitamin A sau đó

được chiết ba lần bằng100ml hexan, sau đó làm bay hơi, phần còn lại chứa vitamin A được chuyển vào bình 5ml và pha loãng bằng metanol. Dung dịch chuẩn pha từ 10,093g ngủ cốc xử lý ở cùng điều kiện trên và thêm vào 0,02mg vitamin A. Đo mẫu và dung dịch chuẩn bằng HPLC thu được diện tích pic tương ứng là 6,77.103 và 1,32.104. Xác định số mg vitamin A trong 100g ngủ cốc.

Gọi CX là hàm lượng vitamin A trong 10,067g mẫu

Collected by Nguyen Thanh Tu Teacher # plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

→ hàm lượng vitamin A có trong 10,093g mẫu là: 10, 093 = 1, 00258CX (a) C ' = CX 10, 067

-Với dung dịch phân tích: Sx = kCX

(1)

- Với dung dịch chuẩn: S’ = k(C’ + 0,02)

(2)

Sx Cx (1) Lập tỉ ⇒ = (b) (2) S' C '+ 0, 02 S CX Thay (a) vào (b) ⇒ X = S' 1, 00258C X + 0, 02

0, 02SX 0, 02.6, 77.103 ⇒ CX = = = 0, 0211 (mg) 4 3 S'− 1, 00258SX (1,32.10 − 1, 00258.6, 77.10 )

Hàm lượng vitamin A trong 100g thực phẩm là: 100 = 0, 209 (mg) 0, 0211. 10, 067

Vậy có 0,209 mg vitamin A trong 100g ngũ cốc