«ионообменная хроматография»

ion exchange chromatography

ion-exchange chromatography

жидкостная хроматография, основанная на разл. способности разделяемых ионов к ионному обмену с фиксир. ионами сорбента, образующимися в результате диссоциации ионогенных групп последнего. Для разделения катионов используют катиониты, для разделения анионов - аниониты (см. Иониты).Элюентом в первом случае служит р-р кислоты, во втором - р-р щелочи. Разделение ионов регулируют подбором оптим. значений рН элюента. Сильнокислотные сульфокатиониты и высокоосновные аниониты могут использоваться при любых значениях рН, слабокислотные карбоксильные катиониты - только при рН > 6; слабоосновные аниониты находятся в ионизованном состоянии при рН < 8. Варьируя рН элюента, можно резко изменять степень ионизации компонентов разделяемой смеси (сорбатов) и, следовательно, время их удерживания, добиваясь необходимой селективности разделения. Многозарядные ионы удерживаются ионитом сильнее однозарядных. При равных величинах зарядов удерживание падает с ростом радиуса гидратир. иона. Поэтому при И. х. в разб. р-рах на сульфокатионитах время удерживания катионов падает в ряду: Ва ²⁺ > РЬ ²⁺ > Sr²⁺ > Са ²⁺ > Ni²⁺ > Cd²⁺ > Сu²⁺ > Со ²⁺ > Zn²⁺ > Mg²⁺ > UO²⁺ > Тl⁺ > Ag⁺ > Cs⁺ > Rb⁺ > K⁺ > NH₄⁺ > Na⁺ > H⁺ > Li⁺. Для орг. ионов на электростатич. взаимод. с фиксир. зарядами ионита накладывается еще и гидрофобное взаимод. орг. части иона с матрицей ионита. Чтобы уменьшить его вклад в удерживание орг. ионов и добиться оптим. селективности их разделения, к водному элюенту добавляют орг. компонент (1-25% метанола, изопропанола, ацетонитрила или диоксана). Элюент в И. х. кроме к-ты или основания и орг. добавок может содержать нейтральный электролит, напр. NaNO₃, ионы к-рого конкурируют с разделяемыми ионами за взаимод. с сорбентом; при этом удерживание однозарядных ионов падает пропорционально концентрации соли в р-ре, двухзарядных ионов - пропорционально ее квадрату. Важна также природа нейтрального электролита: чем выше сродство его ионов к сорбенту, тем выше элюирующая сила р-ра. В И. х. анионов часто используют фосфатные р-ры, к-рые обладают большой элюирующей способностью при высоких значениях рН, где фосфат приобретает заряд - 3. Мн. неорг. катионы разделяют на сульфокатионитах, используя в качестве элюента комплексообразователи (орг. к-ты или гидроксикислоты). Разделение основано на том, что константы устойчивости образующихся комплексов, а значит и их сорбционные св-ва, даже таких близких по св-вам катионов, как лантаноиды и актиноиды, при определенных значениях рН различаются достаточно сильно; при этом заряд комплекса можно менять (вплоть до отрицательного). С помощью И. х. разделяют нек-рые нейтральные соед., если они способны превращ. в заряженные комплексы, как, напр., комплексы углеводов с борат-ионом. Удерживание разделяемых ионов в колонке пропорционально обменной емкости ионита. Для используемых в И. х. полимерных ионитов емкость 3-6 мг-экв/г, для ионитов на основе силикагеля с привитыми к его пов-сти функц. группами - на порядок ниже. При равном размере зерен (обычно 5-15 мкм) иониты на основе силикагеля обладают более высокой скоростью ионного обмена, что повышает эффективность хроматографич. колонок, однако их гидролитич. устойчивость при рН / 8 недостаточна. Для увеличения эффективности (числа теоретич. тарелок) колонки с полимерными ионитами обычно используют при повыш. т-рах (50-80 °С); при этом увеличиваются коэф. диффузии ионов в фазе ионита. В качестве сорбентов для И. х. могут использоваться нейтральные носители, пропитанные жидкими ионитами, т. е. несмешивающимися с водой орг. основаниями или к-тами, напр., триоктиламином, триоктилметиламмонием, алкиловыми зфирами алкилфосфорной к-ты. Разбавленные р-ры ионогенных ПАВ в сочетании с нейтральными гидрофобными носителями находят применение в ион-парной хроматографии (см. Жидкостная хроматография), к-рая отличается высокой эффективностью и большим числом варьируемых параметров для подбора оптим. селективности разделения. Детектирование в И. х. осуществляют с помощью любого детектора, применяемого в жидкостной хроматографии (см. Детекторы хроматографические).Наиб. универсален для ионных соединений кондуктометр, на применении к-рого основан вариант И. х. - ионная хроматография. И. х. применяется для разделения катионов металлов, напр., смесей лантаноидов и актиноидов, Zr и Hf Мо и W, Nb и Та; последние разделяют на анионитах в виде анионных хлоридных комплексов в р-рах соляной и плавиковой к-т. Щелочные металлы разделяют на катионитах в водных и водно-орг. средах, щел.-зем. и редкоземельные металлы на катионитах в присут. комплексонов. Большое значение имеет автоматич. анализ смесей прир. аминокислот на тонкодисперсном сульфокатионите в цитратном буфере при повыш. т-ре. Аминокислоты детектируют фотометрически после их р-ции с нингидрином или флюориметрически после дериватизации фталевым альдегидом. Высокоэффективная И. х. (колонки, упакованные сорбентом с размером зерен 5-10 мкм, давление для прокачивания элюента до 10⁷ Па) смесей нуклеотидов, нуклеозидов, пурияовых и пиримидиновых оснований и их метаболитов в биол. жидкостях (плазма крови, моча, лимфа и др.) используется для диагностики заболеваний. Белки и нуклеиновые к-ты разделяют с помощью И. х. на гидрофильных высокопроницаемых ионитах на основе целлюлозы, декстранов, синтетич. полимеров, широкопористых силикагелей; гидрофильность матрицы ионита уменьшает неспецифич. взаимод. биополимера с сорбентом. В препаративных масштабах И. х. используют для выделения индивидуальных РЗЭ, алкалоидов, антибиотиков, ферментов, для переработки продуктов ядерных превращений. Лит.: Риман В., Уолтон Г., Ионообменная хроматография в аналитической химия, пер. с англ., М., 1973; Сенявин М. М., Ионный обмен в технологии и анализе неорганических веществ, М., 1980; Мархол М., Ионообменники в аналитической химии, пер. с англ., ч. 1-2, М., 1985; Остерман Л. А., Хроматография белков и нуклеиновых кислот, М., 1985. В. А. Даванков.

(a.ion-exchange chromatography; н.lonenaustausch-Chromatographie; ф.Chromatographie par echange d'ions; и.cromatografia роr cambio de iones) - жидкостная хроматография, осн. на разл. способности разделяемых ионов в растворе к ионному обмену с ионитом. По форме проведения процесса И. х. подразделяют на колоночную, бумажную и тонкослойную (см. Бумажная хроматография, Тонкослойная хроматография, Хроматография). В колоночной И. х. обычно используют стеклянные или кварцевые колонки (рис.).

Хроматографическая колонка: 1 - колонка; 2 - раствор; 3 - ионит; 4 - пробка из стекловолокна; 5 - кран для регулировки скорости прохождения раствора через колонку.

При работе при повышенном давлении применяют металлич. колонки. Бумажную И. х. проводят на обычных сортах бумаги в щелочной среде, где преим. протекают ионообменные процессы, или на спец. ионообменной бумаге, к-рую получают дополнительной хим. обработкой карбокси-, сульфо- и аминогрупп целлюлозы. Для проведения тонкослойной И. х. используют жидкие иониты, пропитывая ими слой носителя на пластинке. Твёрдые иониты обычно смешивают с целлюлозой для достижения лучшей однородности тонкого слоя. Важнейшие способы И. х. - фронтальный, вытеснительный, элюентный и комплексообразовательный. При фронтальном способе разделяемую смесь в-в непрерывно подают в верх. часть колонки и следят за появлением отд. компонентов в вытекающем растворе. При вытеснит. способе через хроматографич. колонку пропускают раствор вещества, ионы к-рого сорбируются ионитом лучше, чем ионы любого из компонентов хроматографируемой смеси, поэтому они вытесняют из ионита ранее сорбированные ионы. В элюентном способе вымывание сорбированных ионов проводят чистым растворителем, а в комплексообразовательном - растворами веществ, образующих с разделяемыми ионами различные по прочности комплексные соединения. При И. х. разделяют вещества, содержащиеся в анализируемой пробе в кол-ве до 5·* 10^-6 г, объединяя И. х. с радиохим. методами анализа - до 10^-9 г вещества. Метод И. х. широко используется для разделения соединений элементов с близкими хим. свойствами, напр. циркония и гафния, ниобия и тантала и др. И. х. применяется для опреснения воды, в хим. технологии, органич. геохимии, в частности при исследовании осадочных отложений и пород в любой стадии развития, и т.д.Литература: Риман В., Уолтон Г., Ионообменная хроматография в аналитической химии, пер. с англ., М., 1973; Волынец М. П., Тонкослойная хроматография в неорганическом анализе, М., 1974; Руководство по аналитической химии, пер. с нем., М., 1975.Н.В.Трофимов.

ion-exchange chromatography

cromatografia a scambio di ioni

жидкостная хроматография, основанная на разл. способности разделяемых ионов к ионному обмену с неподвижными ионами сорбента. Для разделения катионов используют катиониты, для разделения анионов - аниониты (см. Иониты). Ионообменную хроматографию применяют для выделения (в т. ч. препаративного) РЗЭ, алкалоидов, антибиотиков, ферментов, для переработки продуктов ядерных превращений.