Введение органических добавок

Хроматографические пики сильноудерживаемых ионов СlO₄^- , SCN^-, S₂O₃^2-, Ba²⁺, Pb²⁺ и ряда других часто бывают размыты, что затрудняет количественное определение таких ионов. Для предотвращения размывания пиков в элю­ент вводят органические добавки. При определении сильно удер­живаемых катионов в элюент добавляют метанол, ацетонитрил, 2-пропанол, а при определении анионов - ацетонитрил. В табл. 4.8 и 4.9 приведены зависимости удерживания и эффек­тивности разделения двухзарядных катионов от свойств добав­ки и ее концентрации.

Таб лица 4.8

Влияние органических доба­вок на удерживание объясняется изменением устойчивости цитратных комплексов металлов в водно-органической среде. При уве­личении концентрации добавки устойчивость комплекса возра­стает, а время удерживания уменьшается.

Таблица 4.9

Введение метанола или ацетонитрила в элюент использовали для повышения селективности определения калия и метиламина. Для разделения этих катионов в качестве элюента предло­жили 0,01 М НС1 в 40%-ном метаноле. Селективность повышает­ся благодаря существенному увеличению времени удерживания К⁺ при введении органической добавки. Влияние метанола на удерживание связано с увеличением набухания полимерного сорбента и изменением свободной энер­гии сольватации катионов.

Аминокислоты как элюенты

В двухколоночной ионной хроматографии для определения анионов и катионов обычно применяют четыре типа элюентов: гидроксильный и карбонатный для определения анионов; сильнокислотный и диаминовый для определения катионов щелочных и щелочноземельных металлов. Но каждый из этих элюентов наряду с достоинствами имеет и недостатки. Так, ис­пользование гидроксильных и сильнокислотных элюентов позво­ляет детектировать ионы на фоне деионизированной воды. При таком детектировании высока чувствительность, широк линей­ный диапазон градуировочного графика. Однако из-за низкой элюирующей способности эти элюенты можно использовать толь­ко для определения слабоудерживаемых ионов. Средне- и сильноудерживаемые ионы определяют с карбонатными или диаминовыми элюентами. Но эти элюенты имеют ряд недостатков, обу­словленных детектированием ионов на фоне слабой кислоты или оснований.

Перспективными элюентами для двухколоночной ионной хро­матографии являются растворы аминокислот или их солей. Принципиальная возможность использования этих соедине­ний в ионной хроматографии связана с их амфотерными свойст­вами. Известно, что в зависимости от рН аминокислоты находятся в растворе в трех формах: анионной, катионной и цвиттер-ионной. Кислотно-основное равновесие для простейшей ами-нокарбоновой кислоты, глицина, выглядит следующим образом:

В кислой среде аминокислота находится в растворе в виде ка­тиона и может элюировать катионы, а в щелочной среде - в виде аниона, способного элюировать анионы. В нейтральной сре­де аминокислота преимущественно находится в виде цвиттер-иона, способного элюировать и анионы, и катионы. При опреде­лении анионов на колонках имеют место следующие равновесия:

разделяющая

Для определения катионов используют катионную форму амино­кислоты. При этом на колонках имеют место следующие равно­весия:

разделяющая

Помимо катионной и анионной форм в качестве элюента мож­но использовать и цвиттер-ионную форму аминокислоты. Срав­нение некоторых характеристик аминокислотного и других элю­ентов для двухколоночной ионной хроматографии приведено в табл. 4.10. Из данных, приведенных в этой таблице, видно, что аминокислотный элюент имеет все преимущества, свойственные другим элюентам. Вместе с тем у него нет недостатков, прису­щих другим элюентам.

Основным достоинством аминокислотного элюента является возможность определения ионов на фоне деионизованной воды, благодаря сорбции аминокислоты на подавляющей колонке. Это происходят при определении и анионов, и катионов. Детектиро­вание на фоне деионизованной воды позволяет повысить чувст­вительность определения и расширить линейный диапазон гра­дуировочного графика по сравнению с карбонатным и диаминовым элюентами.

В отличие от гидроксидного и сильнокислотного элюентов можно использовать аминокислоты с различной элюи­рующей силой и определять ионы независимо от их удерживания. Так, с помощью элюента на основе аминосалициловой кислоты можно определять слабо-, средне- и сильноудерживаемые анионы (рис. 4.6). А поскольку элюирующая способность п-аминосалицилата выше, чем кар­боната, то концентрация ка­тионов в аминокислотном элюенте ниже.

Благодаря этому время работы подавляющей колонки с аминокислотным элюентом больше, чем с кар­бонатным. Детектирование на фоне деионизованной воды устра­няет водный пик, мешающий определению слабоудерживаемых анионов. Поэтому опре­деление фторида, хлорида, нитрита, формиата, ацетата и других слабоудержяваемых анионов лучше проводить с аминокислотным элюентом. Наличие на хроматограмме водного пика свидетельствует, о недостаточной чистоте воды и реактивов, использованных для приготовления аминокислотного элюента. Благодаря полной сорбции аминокислоты на подавляющей колонке устраняется и системный пик.

Аминокислотный элюент удобен для градиентного элюирования. Независимо от того, какой градиент создается (рН или концентрации), фоновый сигнал в процессе элюирования не из­меняется, что облегчает аналитическое определение.

воды. При таком детектировании высока чувствительность, широк линей­ный диапазон градуировочного графика. Однако из-за низкой элюирующей способности эти элюенты можно использовать толь­ко для определения слабоудерживаемых ионов. Средне- и сильноудерживаемые ионы определяют с карбонатными или диаминовыми элюентами. Но эти элюенты имеют ряд недостатков, обу­словленных детектированием ионов на фоне слабой кислоты или оснований.

Перспективными элюентами для двухколоночной ионной хро­матографии являются растворы аминокислот или их солей. Принципиальная возможность использования этих соедине­ний в ионной хроматографии связана с их амфотерными свойст­вами. Известно, что в зависимости от рН аминокислоты находятся в растворе в трех формах: анионной, катионной и цвит-тер-ионной. Кислотно-основное равновесие для простейшей ами-нокарбоновой кислоты, глицина, выглядит следующим образом:

В кислой среде аминокислота находится в растворе в виде ка­тиона и может элюировать катионы, а в щелочной среде - в виде аниона, способного элюировать анионы. В нейтральной сре­де аминокислота преимущественно находится в виде цвиттер-иона, способного элюировать и анионы, и катионы. При опреде­лении анионов на колонках имеют место следующие равновесия: разделяющая

Для определения катионов используют катионную форму амино­кислоты. При этом на колонках имеют место следующие равно­весия:

разделяющая

Помимо катионной и анионной форм в качестве элюента мож­но использовать и цвиттер-ионную форму аминокислоты. Срав­нение некоторых характеристик аминокислотного и других элю­ентов для двухколоночной ионной хроматографии приведено в табл. 4.10. Из данных, приведенных в этой таблице, видно, что аминокислотный элюент имеет все преимущества, свойственные другим элюентам. Вместе с тем у него нет недостатков, прису­щих другим элюентам.

Основным достоинством аминокислотного элюента является возможность определения ионов на фоне деионизованной воды, благодаря сорбции аминокислоты на подавляющей колонке. Это происходят при определении и анионов, и катионов. Детектиро­вание на фоне деионизованной воды позволяет повысить чувст­вительность определения и расширить линейный диапазон гра­дуировочного графика по сравнению х карбонатным и диаминовым элюентами. В отличие от гидроксидного и сильнокислотного элюентов можно использовать аминокислоты с различной элюи­рующей силой и определять ионы независимо от их удерживания. Так, с помощью элюента на основе п-аминосалициловой кислоты

можно определять слабо-, средне- и сильноудерживаемые анионы (рис. 4.6). А поскольку элюирующая способность п-аминосалицилата выше, чем кар­боната, то концентрация ка­тионов в аминокислотном элюенте ниже.

Благодаря этому время работы подавляющей колонки с аминокислотным элюентом больше, чем с кар­бонатным.

Детектирование на фоне деионизованной воды устра­няет водный пик, мешающий определению слабоудерживаемых анионов. Поэтому опре­деление фторида, хлорида, нитрита, формиата, ацетата и других ел абоудержяваемых анионов лучше проводить с аминокислотным элюентом. Наличие на хроматограмме водного пика свидетельствует, о недостаточной чистоте воды и реактивов, использованных для приготовления аминокислотного элюента. Благодаря полной сорбции аминокислоты на подавляющей колонке устраняется и системный пик.

Аминокислотный элюент удобен для градиентного элюирования. Независимо от того, какой градиент создается (рН или концентрации), фоновый сигнал в процессе элюирования не из­меняется, что облегчает аналитическое определение.