Ионоробменная хроматография (иох)

Ионообменная хроматография относится к жидкостно-твердофазной хроматографии, в которой подвижной фазой является жидкость (элюент), а неподвижной фазой – твердое тело (ионообменник). Разделяемыми компонентами являются ионы.

Принцип ионного обмена заключается в том, что некоторые твердые вещества (иониты) из растворов электролитов избирательно сорбируют анионы или катионы.

Ионит отдает в раствор свой катион и получает взамен другой катион из раствора:

• 

• 

Таким образом, в основе метода ионообменной хроматографии лежит динамический процесс замещения ионов, связанных с неподвижной фазой, ионами элюента, поступающими в колонку. Разделение происходит благодаря их разному сродству к ионообменнику, что приводит к различным скоростям перемещения ионов по колонке.

Виды ионитов

Иониты делятся на три группы:

1. Неорганические природные иониты (например, алюмосиликаты: ).

2. Неорганические синтетические иониты (SiO₂ – силикагель, Al₂O₃, оксиды и гидроксиды тяжелых металлов, а также фосфаты Zr, Hf и др.).

3. Ионообменные смолы.

Ионообменные смолы (ИОС) – это органические высокомолекулярные соединения (ВМС), которые в воде не растворяются, а лишь набухают в ней, после чего они становятся способными к обмену с ионами раствора.

Катиониты: КУ-2×8 – катионит универсальный, содержащий 8 % ДВБ.

Общая формула: R-SO₃^-H⁺. Это Н-форма катионита, где

R – органическая высокомолекулярная матрица, чаще всего, продукт полимеризации стирола и дивинилбензола. Последний рассматривается как "сшивающий агент".

-SO₃^- - ионогенная группа, ковалентно связанная с матрицей.

Н⁺ - противоион, способный к обмену с катионами раствора.

КУ-2×8 — сильнокислотный сульфокатионит (потому что сульфо- группа ионизирована в любих средах).

Имеются и слабокислотные катиониты, например, КБ-4 (катионит карбоксильный). R-COO^-H⁺.

Катионообменные реакции с участием катионов

Это обратимые, гетерогенные химические реакции. В состоянии равновесия:

1).

То есть, можно пропустить через колонку с катионитом в Н-форме раствор NaCl и получить на выходе раствор НCl).

2).

То есть, на каждый моль ионов Са²⁺, сорбируемых из раствора, в раствор выделяется 2 моль ионов Н⁺.

Таким образом, ионный обмен представляет собой строго стехиометрическое замещение. В обмен на каждый моль-эквивалент одного иона, сорбируемого из раствора, ионит отдает в раствор один моль-эквивалент своего иона с зарядом того же знака.

Общая концентрация обменивающихся ионов в системе ионит – раствор не меняется; она соответствует исходной концентрации хроматографируемого раствора.

Аниониты

АВ-17×8; анионит высокоосновной, содержащий 8 % ДВБ.

; ОН- форма; - Cl- форма.

- сильноосновная ионогенная группа.

Анионообменные реакции.

.

Т.е., можно пропустить через колонку с анионитом в ОН- форме раствор NaCl и получить на выходе раствор NaOH.

.

Таким образом, и в данном случае имеет место строго стехиометрическое замещение.

В этом отличие процесса ионного обмена от процесса молекулярной сорбции. Для последней характерно насыщение абсорбционных центров и отсутствие эквивалентности обмена в системе сорбат – адсорбент.