Влияние на элюирующую силу величины рН

Концентрация анионов слабых кислот и катионов слабых ос­нований в растворе зависит от его рН. Поэтому, если такие ио­ны используют как элюирующие, их концентрацию можно менять, изменяя рН элюента. Зависимость равновесной концентрации аниона слабой кислоты Н_nА от рН выражается уравнением

где С_HA-общая концентрация слабой кислоты в растворе, a β_i - константа диссоциации кислоты.

здесь Ki — ступенчатые константы диссоциации кислоты.

Таким образом можно рассчитать равновесную концентрацию любой формы слабой кислоты при заданном значении рН раствора. При использовании H_n-i А^-i в качестве элюирующего аниона уравнение (9) принимает вид

При элюировании анионами слабых кислот увеличение рН ра­створа элюента приводит к уменьшению времени удерживания определяемых анионов. Это вызвано двумя причинами. При не­ значительном увеличении рН увеличивается концентрация элюирующих ионов, а, при значительном увеличении возможно изме­нение состава элюента. Другими словами, кислотно-основное равновесие в растворе сдвигается в сторону образования аниона с большим отрицательным зарядом и более высокой элюирующей силой. Например, при использовании раствора о-фталевой кислоты (pK₁=2,93, рК₂ = 5,41) с рН=3,5 элюирующим является гидрофталат, обладающий средней силой. Увеличение рН элюен­та до 4,0 приводит к увеличению концентрации гидрофталата и незначительному увеличению элюирующей силы. Но при уве­личении рН до 6,5 основной анионной формой элюента становит­ся двузарядный фталат с высокой элюирующей силой.

При выборе рН элюента для одноколоночного определения следует помнить, что с увеличением рН увеличивается концент­рация элюирующих ионов. Это приводит к повышению фоново­го сигнала и снижению чувствительности определения, особенно при кондуктометрическом детектировании.

При определении анионов слабых кислот рH элюента должен быть выше рК самой слабой из определяемых кислот. Только в этом случае кислоты будут находиться в растворе в виде анио­нов и возможно их ионообменное разделение.

Устранение посторонних пиков

При определении анионов на хроматограмме могут появляться два посторон­них пика (рис, 4.5). Первый из них (с малым временем удерживания) называ­ют водным, или инжекционным, а второй (с большим временем удерживания)- системным.

Появление водного пика, связано с прохождением через детектор неудерживающейся зоны воды, содержащей элюирующий анион в количестве, эквива­лентном анионному составу пробы. Нали­чие водного пика мешает определению анионов, удерживающихся слабее хлорида. В двухколоночной ионной хроматографии водный

Рис. 4.5, Хроматограмма неорганических анио­нов с инжекционным и системным пиками [21]. Колонка Vydac 302 1С, 4,6X250 мм. Элюент 2,5 мМ гидрофталат калия (рН 4,0). Скорость потока 2,0 мл/мин. Детектирование косвенное УФ (285 нм)

пик про­является в виде неудерживаемого отрицательного пика. По времени выхода этого пика можно судить о «мертвом» объеме хроматографическо.й системы. Для устранения вод­ного пика двухколоночное определение лучше проводить на фоне деионированной воды или использовать элюенты, дающие очень низкий фоновый сигнал. В одноколоночцом вари­анте водный пик может быть как положительным, так и отри­цательным в зависимости от концентрации и объема вводимой пробы. В этом варианте устранить водный пик без усложнения хроматографической системы очень трудно.

Появление системного пика характерно для одноколоночно­го варианта и вызывается десорб­цией с разделяющей колонки молекулярной формы элюента (недиссоциированной кислоты) при введении пробы. Эта форма удерживается гидрофобной частью сорбента по обращенно-фазному механизму. Системный пик имеет большое время удержи­вания и мешает идентификации и определению сильноудерживаемых анионов, особенно сульфата. Кроме того, наличие си­стемного пика увеличивает время определения.

Высота и площадь системного пика, а также время его по­явления зависят от рН. Наиболее эффективным способом устранения системного пи­ка является использование элюентов с высоким значением рН, при котором молекулярная форма отсутствует. Установлено, что системный пик исчезает при элюировании раствором винной ки­слоты (pK₁ = 3,04, рК₂=4,37) с рН более-5 [23] и фталевой ки­слоты (pK₁ =2,95, рК₂ = 5 41) с рН более 7.