Том 2 (1109662), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Затем концентрацию солянойкислоты в элюенте последовательно снижают. При этом один за другим вымываются все новые и новые ионы. Порядок их следованиясоответствует относительной устойчивости их хлоридных комплексов. На рис. 5.33 приведена хроматограмма смеси ионов Ni 2 + , Mn 2 + ,Co 2 + , Cu 2 + , Fe 3 + и Zn 2 + . Там же показан ступенчатый градиентконцентрации HCl, применяемый для их разделения. Разделенныеионы металлов можно определить в отдельных фракциях титриметрическим или фотометрическим методом.удерживаемый объемРис. 5.33.
Разделение ионов металлов в виде их хлоридных комплексов насильноосновном анионообменнике, используя ступенчатый концентрационный градиент элюента — HCl.Ионная хроматографияСовременная ионная хроматография возникла в середине 1970-х годов. как высокоэффективный вариант ионообменной хроматографии. При этом требовалось решить две основные проблемы. Вопервых, создать ионообменные материалы, пригодные для работыв условиях ВЭЖХ. Классические ионообменные смолы для этогоне годились ввиду их малой механической прочности, набухаемостии малой скорости диффузии в поры частиц сорбента. Во-вторых,требовалось разработать универсальный способ автоматическогодетектирования, пригодный для всех неорганических ионов.Н а п о л н и т е л и колонок.
Взамен классических ионообменныхсмол для ионной хроматографии были разработаны специальные материалы. Они представляют собой сферические частицы (диаметром 30-40 мкм) непористого стекла или высокопрочного полимера,покрытые тонким слоем пористого ионообменника. Другой тип сор-Глава 5. Хроматографические и родственные методыбентов представляет собой частицы пористого силикагеля (подобные тем, которые используются в адсорбционной хроматографии),покрытые тонким слоем жидкого ионообменника (раздел 2.6).В обоих случаях процессы диффузии ионов осуществляются значительно быстрее, чем для классических ионообменников. В то жевремя емкость новых ионообменных материалов существенно ниже.Кондуктометрическое детектирование.
В качестве универсального метода детектирования неорганических ионов была предложена кондуктометрия. Из теории известно, что для водных растворов электролитов электропроводность прямо пропорциональнаих концентрации (раздел 4.2). Однако ввиду того, что в ионной хроматографии элюент сам представляет собой раствор электролитадостаточно высокой концентрации и поэтому обладает собственнойэлектропроводностью, детектирование путем простого измеренияэлектропроводности элюата невозможно.Ионная хроматография с использованием подавляющейколонкиПроблемы детектирования были решены за счет использования дополнительной подавляющей колонки и специального выбора подвижной фазы.Рассмотрим принцип действия подавляющей колонки на примере определения анионов.
В этом случае подавляющая колонка заполняется катионообменником в H+-форме и располагается непосредственно за разделяющей. Подвижная фаза может представлятьсобой раствор NaHC03/Na2C03- Компоненты подвижной фазы, выходящие из разделяющей колонки, реагируют с катионообменникомподавляющей колонки согласно уравнениям£•N a + + H C O 3 - + H + ^ Na~+ + H 2 C O 3 ,(5.42)2Na + + COg" + 2 H + ^ 2Na + + H 2 CO 3 .(5.43)Как и ранее (раздел 2.6), чёрта символизирует нахождение соответствующего иона в фазе ионообменника.
Таким образом, собственные ионы подвижной фазы в результате ионного обмена превращаются в малодиссоциированную и обладающую очень малойэлектропроводностью угольную кислоту. Отсюда и происходит название «подавляющая колонка». Определяемые же ионы, напримерC l - или NO3", не претерпевают на подавляющей колонке никакиххимических превращений и сохраняют свою электропроводность.5.3. Жидкостная хроматографияv *wHCO3"46810время удерживания, минРис.5.34.
Ионная хроматограммасмесианионов. Элюент —2,8мМNaHC0 3 /2,3MM Na 2 CO 3 .На рис. 5.34 приведен пример ионнойхроматограммы смеси анионов и условия их определения.Для определения катионов разделяющую колонку заполняют катионообменником. Подвижной фазой может служить раствор соляной кислоты, а подавляющую колонку заполняют анионообменником в ОН"-форме.
Реакция элюента в подавляющей колонке в этом случае происходит по уравнениюH + + СГ + 0Н~ ^ < 5 Г + H 2 O . (5.44)После этого единственными электропроводящими частицами в растворе снова оказываются разделяемые ионы, в данном случае катионы, например, Na + или K + .Недостаток использования подапотоквляющих колонок состоит в том, что потокрегенерирующегоэлюентапосле определенного времени работы раствораА ;*АлAK »---?<Л(обычно порядка 10 часов) емкостьионообменника исчерпывается, и его/о мембрана Ф\ \приходится регенерировать (или заменять колонку). В современных при— маскиборах вместо подавляющих колоноквсе чаще используют мембранные по/мембрана\/давители, непрерывно регенерируе/\ /мые в процессе работы. Схематическое устройство такого подавите потокля представлено на рис. 5.35.
Поток регенерирующегораствораэлюента омывает две ионообменныемембраны, которые в зависимости от р и с . 5.35. Подавитель электроприроды определяемых ионов отдают проводности на основе микромем-/Ё=Э\_/£^=>Хв раствор H + - или О Н - - и о н ы . В т о,._же время обе мембраны непрерывно^*^ ^бран. Потоки элюента и регенерирующего раствора движутся черезл,мембрану навстречу друг другу.омываются и противотоком регенерирующего раствора — сильной кислоты или основания, соответственно.Подавитель электропроводности элюента может быть также выполнен не в виде мембраны, а в виде полых волокон из соответству-74Глава 5.
Хроматографические и родственные методыющего ионообменного материала. В этом случае вместо послойного (изображенного на рис. 5.35) движения потоков имеет место ихкольцеобразное движение.Одноколоночная ионная хроматографияCOOH,COOHфталеваяЧ^кислотаЕсли собственная электропроводность подвижной фазы достаточно мала, то можно обойтись и без подавляющей колонки. В этом случае необходимо также использовать разделяющую колонку с ионообменником малой емког-.cvnu. Флюентами с малой электропроводностьюмогут служить растворы слабых органическихкислот, например, фталевой, бензойной или салициловой (их величины рК$ можно найти в табл.
П.1 приложения).Для обеспечения постоянства электропроводности и ионной силыэлюента следует очень точно поддерживать значение рН раствора.Поправку на величину собственной (фоновой) электропроводностиэлюента производит электронная схема регистрирующего устройства.Одноколоночный вариант ионной хроматографии находит всевозрастающее применение для определения органических ионогенных веществ, например аминокислот. Для его реализации подходитобычное оборудование для ВЭЖХ. Однако чувствительность детектирования в одноколоночном варианте ниже, чем в двухколоночном.Необходимость в подавляющей колонке отсутствует и в том случае, если используется фотометрическое детектирование.
Для детектирования ионов, не обладающих собственным светопоглощением, можно применять косвенное фотометрическое детектирование. В этом случае в качестве элюента используют раствор вещества, поглощающего в УФ-области, например фталевой кислоты.При выходе из колонки пиков разделяемых ионов интенсивность фонового поглощения уменьшается.•''•" Для прямого фотометрического детектирования непоглощающих ионов можно использовать их превращение в светопоглощающие вещества посредством химической реакции, например, припомощи мембранного устройства, аналогичного изображенному нарис. 5.35. Вместо регенерирующего раствора через мембрану пропускают раствор реагента, образующего с ионами металлов окрашенные комплексы, например пиридил-азо-резорцина (табл. 3.23).cAftiHj».5.3.
Жидкостная"М-МТ'ЛЭЙЯ.хроматография5.3.3. Гель-хроматография: разделение путемисключения молекул— подвижная фазаразделяемыемолекулы г-.,„Рис.^"NСпецифическим видом жидкостной хроматографии является гель-хроматография.Принцип гель-хроматографии — разделе-порыние молекул в соответствии с и х размер а м и (рис. 5.36). Неподвижной фазой являются ч а с т и ц ы пористого инертного материала (силикагель, полимеры) с определенгель (неподвижная фаза) н ы м размером пор.
Молекулы с размера_ „„ т ,ми, большими, чем размер пор, не задер5.36.Иллюстрация'ггп"гпринципаграфии.гель-хромато- живаются частицами неподвижной ф а з ы(эффект молекулярной эксклюзии или исключения). Молекулы же с меньшими размерами проникают в поры неподвижной фазы и, таким образом,удерживаются. В отличие от всех рассмотренных ранее видов жидкостной хроматографии, в ходе гель-хроматографического разделения не происходит никаких физико-химических взаимодействийразделяемых частиц с неподвижной фазой.Гель-хроматография — важный метод анализа высокомолекулярных соединений, в частности, белков или синтетических полимеров.Молекулярная эксклюзияПри контакте молекул раствора с частицами пористой неподвижной фазы возможны два крайних случая.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
