Ионообменная хроматография

Ионобменная хроматография является более частным вариантом ионной хроматографии. Этот вариант хроматографии позволяет разделять ионы и полярные молекулы, на основании зарядов разделяемых молекул.

Данный вид хроматографии позволяет разделить практически любые заряженные молекулы, в том числе: крупные — белки, малые—молекулы нуклеотидов и аминокислот. Часто ионообменная хроматография используют как первый этап очистки белков.

Ионообменная хроматография основана на обратимом обмене содержащихся в растворе ионов электролита на подвижные ионы, входя­щие в состав ионообменного вещества (ионита). При этом происходит образование хроматограмм вследствие различной способности к обмену ионов хроматографируемого раствора.

При фронтальном анализе исследуемый раствор смеси веществ непрерывно подают в верхнюю часть колонки и собирают отдельные фрак­ции фильтрата. При анализе системы, содержащей компоненты А и В, пер­вым из колонки вытекает чистый растворитель, затем, после насыщения сорбента менее сорбирующимся веществом, например В, из колонки выте­кает раствор, содержащий компонент В, а когда сорбент насыщается ком­понентом А, в приемник поступают одновременно два компонента А и В. Указанным способом можно получить в чистом виде только наименее сор­бируемое вещество.

При вытеснительном анализе в колонку вводят порцию раствора смеси, содержащей компоненты А и В, и с помощью более сорбирующего­ся вещества Д вытесняют ранее сорбированные компоненты А и В. Вве­денное вещество Д вытесняет компонент А, который вытесняет менее сорбируемый компонентВ. Происходит перемещение веществ А и В вдоль слоя сорбента со скоростью, равной скорости движения вытеснителя Д. Из колонки последовательно выходят компоненты В и А в соответствии с их избирательной сорбируемостью на сорбенте. Полнота разделения ве­ществ зависит от условий проведения анализа.

При элюентном анализе в колонку вводят исследуемую смесь ком­понентов, например, А, В, С. Компоненты смеси располагают вдоль ко­лонки сверху вниз в перекрывающихся зонах в соответствии с их сорбиру­емостью, например А>В>С. Нижняя зона хроматограммы в колонке со­держит чистое вещество С. При элюировании (промывании) сорбента элюентом (растворителем) вдоль колонки происходит передвижение компо­нентов смеси вследствии взаимного вытекания в соответствии с их сорби­руемостью. В фильтрате собирают компоненты в порядке повышения их сорбируемости, вначале компонент С, затем В и А.

Приблизительную закономерность сорбируемости ионов с одина­ковой степенью окисления можно представить в виде сорбционных рядов:

Cs⁺ > Rb ⁺ >NH₄⁺ > Na⁺

Вa²⁺ > Sr²⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺

Zn²⁺ > Сu²⁺ > Ni²⁺ > Co²⁺

и т.д. - эти ряды изменяются в зависимости от природы ионита, хроматографируемых веществ, внешних условий и т. д.

Иониты

Ионитами называют твердые органические или неорганические вещества практически нерастворимые в воде и органических растворите­лях, содержащие активные (ионогенные) группы с подвижными ионами, способными обмениваться на ионы электролитов при контакте с их ра­створами.

Неорганическими ионитами являются оксид алюминия «для хро­матографии», пермутит и др. В качестве органических ионитов применя­ют целлюлозу, сульфоуголь, синтетические ионообменные полимеры (смо­лы). Иониты можно рассматривать как особую группу полиэлектроли­тов, один из ионов которых вследствие большой ионной (молекулярной) массы обладает малой подвижностью в отличие от остальных подвижных ионов, способных обмениваться на другие ионы.

Иониты делят на три группы: катиониты, аниониты, амфолиты (амфотерные иониты). Катионитами называют полимеры, способные об­менивать свои подвижные положительно заряженные ионы на катионы электролитов в растворе. У катионитов активными группами являются кислотные группы: -SO₃H; -РО₃Н₂; -СООН, которые структурно связаны с пространственной молекулярной сеткой ионита. Подвижными остаются только ионы водорода этих групп или замещающие их катионы.

Анионитами называют полимеры, которые обменивают свои под­вижные, отрицательно заряженные ионы, на анионы электролитов в ра­створе. У анионитов активными группами являются основные группы:

-NH₂; =NH;=N- и др.

Амфотерные иониты проявляют себя как катиониты или как ани­ониты в зависимости от условий их применения. Одной из важнейших ха­рактеристик ионитов является их обменная емкость, которую выражают в миллимолях поглощенных ионов на 1 г сухого ионита или на 1 мл на­бухшего ионита (ммоль/г или ммоль/мл). Для определения обменной ем­кости ионитов существует два основных метода статический и динамический. Статическим методом определяют полную обменную емкость, т.е. обменную емкость по отдельным активным группам ионита (СОЕ). В этом случае ионит непосредственно помещают в исследуемый раствор на 24 часа и между содержанием определяемых ионов в растворе и ионитом возника­ет равновесие.

Динамическим методом может быть определена динамическая об­менная емкость ионита или обменная емкость ионита до проскока погло­щающего иона (ДОЕ). В этом случае исследуемый раствор пропускают через слой ионита высотой 20 см, при скорости пропускания 0,5 л/ч и поперечном сечении колонки 1 см-; при этом равновесия не наступает т.к. по мере продвижения вниз раствор проходит сквозь свежие порции ионита. В большинстве случаев СОЕ составляет около 5-8 ммо ль/л или 5-8 мл 1 М раствора на 1 г ионита. ДОЕ обычно в 3 раза меньше, чем СОЕ.

Поиск по сайту: