ІОНООБМІННА ХРОМАТОГРАФІЯ

ІОНООБМІННА ХРОМАТОГРАФІЯ (грец. chroma — колір + grapho — пишу) ґрунтується на явищі обміну іонів між набухлим іонітом і розчином. Іонообмінне розділення суміші іонів визначається різницею їх зарядів, а також іонною силою розчину. Всередині зерен іоніту розділення залежить ще від швидкості дифузії іонів, яка визначається щільністю іоніту (частотою зшивань). Спорідненість іоніту до іону пропорційна заряду іона і обернено пропорційна радіусу гідратованого іона. Для сильнодисоційованих іонітів їх селективність до іонів може бути показана рядами: 1) Ba2+ > Pb2+ > Sr2+ > Ca2+ > Ni2+ > Cu2+ > Co2+ > Zn2+ > Mg2+; 2) Tl+ > Ag+ > Cu+ > Pb+ > K+ > NH4+ > Na+ > Li+; 3) J > NO3 > Br > SCN > Cl > F. При хроматографуванні суміші іонів В і С, котрі мають високу спорідненість до іоніту, їх ступінь розділення характеризують фактором розділення Kd(B)/Kd(С), де Kd(B) та Kd(С) — коефіцієнти розподілу іонів В та С відповідно між фазою іоніту та фазою розчину. Коефіцієнт розподілу знаходять як відношення концентрацій іона у фазі іонообмінника до концентрації його у розчині. При Kd >30 хроматографічні зони надто розширюються і розділення вимагає більшого часу. Величину Kd можна регулювати, змінюючи концентрацію елюенту або додаючи комплексоутворювальні компоненти. Оптимальне розподілення відповідає стану рівноваги, тому всі фактори (зменшення зерен іоніту, підвищення температури, оптимальна швидкість потоку рухомої фази), які прискорюють досягнення рівноваги, сприяють покращанню розділення.

При виборі іоніту користуються таблицями, в яких наведені характеристики продукованих іонітів різноманітних типів (розмір і форма зерен, обмінна ємність, кислотно-основні властивості; густина, ступінь набухання). Розділення неорганічних сполук проводять на неорганічних іонітах (цеолітах, гідроксидах алюмінію, феруму (ІІІ) тощо) або смолах (співполімерах стиролу з дивінілбензолом). Для розділення біополімерів (білків, нуклеїнових кислот тощо) застосовують великопористі іоніти — похідні целюлози та полідекстрану. Розділення катіонів відбувається на катіонообмінниках, які містять фіксовані групи -HSO3; -PO32–; -COO і катіони як протиіони. Рухомою фазою при розділенні катіонів найчастіше є розчини хлороводневої та нітратної кислот або їх солей. Досліджувані катіони елююються з колонки внаслідок їх заміщення у фазі іонообмінника катіонами, які містяться в рухомій фазі. Розділення аніонів здійснюється на аніонообмінниках, які містять фіксовані групи –NH3, -NHR2, -NH2R і аніони як протиіони. Найбільш поширеними елюентами при визначенні аніонів є розчини карбонату або гідроксиду натрію. Час і порядок елюювання катіонів і аніонів визначається їх зарядом і розміром гідратованого іона. Іони затримуються тим сильніше, чим більший їх заряд та розмір гідратованого іона. Елюювальна здатність рухомої фази зростає з підвищенням концентрації іонів, які містяться в ній, та їх спорідненістю до іонообмінника.

В іонній хроматографії найчастіше використовують кондуктометричний детектор, за допомогою якого вимірюють електропровідність елюату. Для зниження фонової електропровідності після розділяючої колонки встановлюють компенсаційну колонку, де елюент перетворюється на воду або розчин, який має надто низьку електропровідність. Важливою перевагою двоколонкової іонної хроматографії є низькі межі виявлення іонів і лінійність градуювального графіка в широкому інтервалі їх концентрацій. Це дає змогу використовувати метод стандартів у кількісному аналізі без обов’язкової побудови градуювального графіка. При використанні елюентів з низькою електропровідністю кондуктометричний детектор приєднують безпосередньо до робочої розділяючої колонки. У даному випадку можна використовувати спектрофотометричний, люмінесцентний або полярографічний детектори. Методом І.х. можна розділяти катіони і аніони, четвертинні основи, аміни, амінокислоти, білки, продукти гідролізу пептидів, фізіологічні рідини, гідролізати клітинних оболонок мікробів, антибіотики, вітаміни, нуклеїнові кислоти або очищувати воду.

Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия / Под ред. К.И. Евстратовой. — М., 1990.