Г. Кристиан - Аналитическая химия, том 2 (1108738), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Сильнокислотные анионообменники можно использовать в диапазоне рН от О до 12, в то время как слабоосновные — только при рН от О до 9. Слабые анионообменники не способны к нейтрализации очень слабых кислот, но они являются более предпочтительными для разделения сильных кислот, которые слишком сильно удерживаются на сильнокислотных анионообменниках (таких, как сульфонаты). Поперечная сшивка Варьируя степень поперечной сшивки у полимерной смолы, можно получать ионообменники с разной селективностью. Чаще всего дополнительная сшивка увеличивает механическую прочность, но при этом уменьшает пористость и способность к набуханию, а также растворимость полимерных смол.
Материалы средней пористости используют для разделения ионов низкомолекулярного типа, в то время как высокопористые — для ионов с болыпими молекулярными 229 21.3. ИОНООБМЕННАЯ ХРОМАГОГРАФИЯ массами. Степень поперечной сшивки производители обычно выражают в виде процентного содержания дивинилбензола. Чаще всего применяют материалы со степенью поперечной сшивки от 8 до 10;4. Влияние рн на разделение аминокислот На ионные формы многих веществ влияет рН раствора эффлюента. Так, с помощью рН можно контролировать степень гидролиза ионов металлов солей слабых кислот и оснований. Слабые кислоты практически не диссоциируют при высоких концентрациях и при этом не вступают в реакции ионного обмена, равно как и слабые основания в сильнощелочных растворах.
Контроль уровня рН имеет важное значение при разделении аминокислот, являющихся амфолитами (т. е. способными выступать как в качестве кислоты, так и в качестве основания). Существуют три формы аминокислот: +н. -н К вЂ” СН вЂ” СО,Н = К вЂ” СН вЂ” СО, = К вЂ” СН вЂ” СО, ! ХНЗ нн,' 1~Н А в с Форма В, называемая цвиттер-ионом, преобладает при значениях рН, близких к изоэлектрической точке аминокислоты. Изоэлектрической точкой называют значение рН, при котором суммарный заряд молекулы равен нулю. В более кислых растворах группа — СОО протонируется, при этом молекула аминокислоты переходит в форму катиона (форма А), в то время как в более щелочных растворах группа — МН ~з теряет протон и образует анион (форма С).
Изоэлект- рическая точка у разных аминокислот имеет разное значение — в зависимости от относительной кислотности нлн основности карбоксильной и аминогрупп. Таким образом можно осуществлять групповые разделения на основании разницы в изоэлектрических точках соответствующим подбором рН. При заданном значенчи рН аминокислоты можно разделить на три группы их пропусканием через анионообменную и катионообменную колонки.
Не имеющие заряда цвиттер-ионные формы (при рН, равном изоэлектрической точке) будут проходить через обе колонки, в то время как положительно или отрицательно заряженные аминокислоты будут удерживаться на одной из двух колонок. Затем каждую нз этих групп можно подвергнуть дальнейшему разделению соответствующим подбором рН. Мур и Стейн БХ ВГо(. Сйет., 192 (1951) 663] успешно разделили 50 аминокислот и сопутствующих веществ на катионообменной колонке Почгех-50 с использованием контроля рН и температуры (которая также влияет на равновесные процессы в системе). В настоящее время серийно выпускаются автоматические аминокислотные анализаторы, в основе которых лежат процессы ионного обмена.
Момент элюирования каждой аминокислоты регистрируется автоматически путем измерения светопоглощения, полученного по реакции нингидрина с аминокислотой, ГЛАВА 21. ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ 230 по мере выхода последней из колонки. Используя давление в несколько сотен рв),можно проводить измерения в течение -3,5 ч. Данные анализаторы оказались полезными биохимикам для изучения структуры белков. При этом фрагменты белков расщепляют на аминокислоты с последующим их определением.
Многие металлы можно разделять на анионообменных колонках путем их предварительного превращения в анионы с помощью комплексообразования. В качестве комплексообразующего аниона могут выступать хлорид-, бромид- или фторид-ионы. Незаряженные комплексообразующие реагенты также могут влиять на равновесие, если они образуют комплекс, который должен диссоциировать перед вступлением катиона металла в реакцию ионного обмена, или же они влияют на его размер. Многие комплексообразующие реагенты являются слабыми кислотами или основаниями либо их солями, что и является причиной сложного характера взаимосвязи рН и комплексообразования. С использованием анионообменных колонок был проведен ряд наиболее успешных разделений ионов металлов. При этом концентрированный раствор кислоты, играющей роль комплексообразующего вещества, добавляют к раствору соли металла с последующим образованием анионных комплексов. Концентрированная хлороводородная кислота образует анионные хлоридные комплексы с большим числом металлов, за исключением щелочных и щелочноземельных, а также А1П11), Н1П1) и СГОП).
Все получившиеся соединения способны адсорбироваться на анионообменной колонке с четвертичными аммониевыми группами. Ионная хроматография 21.4. Применение технического оснащения ВЭЖХ к ионообменной хроматографии получило название ионная хроматографии. Данный метод сочетает разделяющие возможности ионного обмена с универсальностью кондуктометрического детектора. В одноколоночном варианте ионообменной хроматографии применение кондуктометрического детектора ограничено ввиду высокой электропроводности фона подвижной фазы.
В 1970 г. сотрудник Гзоч СЬепз1са1 Соптрапу Уильям Бауман предложил способ уменьшать электропроводность элюента с помощью второй подавляющей ионообменной колонки и таким образом осуществлять детектирование определяемых ионов высокочувствительным кондуктометрическим детектором. В подавляющей колонке ионы элюента удаляются, и определяемый ион заменяется на Н' (для катионов) или ОН" (для анионов). При определении анионов она представляет собой катионообменную колонку в Н'-форме, а при определении катионов, соответственно, анионообменную колонку в ОН=форме.
В ионной хроматографии обычно применяют ионообменники низкой емкости. Основные принципы ионной хроматографии показаны на рис. 21.15. Влияние комплексообразующих реагентов на разделение катионов металлов на анионообменнмх колонках 21.4 ИОННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ РИС. 2!Л5 Ириниии ионне и хроматографии Ма' ОН -а — — Элюент ! М А ~ — — — Образец ! — — ' М А 232 ГЛАВА 21. ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ подавляющая колонка представляет собой небольшую по объему колонку, заполненную ионообменником высокой емкости с целью уменьшения размывания на ней пиков определяемых компонентов.
Поскольку чаше всего определяют микрограммы илн меньшие количества веществ, применяют разделяющую колонку низкой емкости в сочетании с низкой концентрацией элюента (от 1 до 10 ммоль!л). Ионная хроматография имеет важное значение для определения авионов. В этом случае в качестве подвижной фазы часто используют обладающую низкой электропроводностью смесь ХаНСОз и ХазСОз, которая превращается в угольную кислоту. Такие анионы, как Р, С1, Вг, 1, ХО з, ХОз, 304, Р04, ВСХ-, 10 з и С!04, а также органические кислоты и их соли можно определять всего за несколько минут даже при их концентрации в образце, не превышающей ррш и менее.
Если раствор является слишком разбавленным для непосредственного анализа, определяемые компоненты можно предварительно сконцентрировать на ионообменной концентрирующей колонке. В этом случае нижний предел определяемых концентраций — ррЬ. Появление высокоэффективных кондуктометрических детекторов с широким динамическим диапазоном и электронной системой подавления фоновой электропроводности способствовало развитию ионной хроматографии без подавляюших колонок. Например, для определения авионов в этом случае используют разделяющую колонку низкой емкости в сочетании с элюентом низкой концентрации, которым обычно является гидрофталатный буферный раствор.
Преимущество ионной хроматографии без подавляющей колонки состоит в устранении размывания хроматографических пиков, к тому же при этом проще определять анионы слабых кислот, таких как цианид и борат, ввиду низкой ионизации последних в нейтральных или слабокислых растворах.
Ионообменные частицы для ионной хроматографии представляют собой либо частицы полимерных смол с привитыми функциональными группами, либо частицы малопористого силикагеля, покрытые ионообменной пленкой, либо мелкие частицы ионообменников (см, рис, 21.4). В качестве ионообменных смол обычно используют сополимеры стирола и дивинилбензола с привитыми функциональными группами и полиметакрилаты. На рис. 21.16 представлен типичный результат анализа методом ионной хроматографии. Подобный результат зачастую сложно осуществить другими методами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
