3. Ионообменная хроматография. Сущность метода

Ионобменная хроматография является более частным вариантом ионной хроматографии. Этот вариант хроматографии позволяет разделять ионы и полярные молекулы, на основании зарядов разделяемых молекул.

Данный вид хроматографии позволяет разделить практически любые заряженные молекулы, в том числе: крупные — белки, малые—молекулы нуклеотидов и аминокислот. Часто ионообменная хроматография используют как первый этап очистки белков.

Принцип ионообменной хроматографии

Ионообменная хроматография позволяет разделить молекулы, основываясь на ионных взаимодействиях. Неподвижная фаза имеет заряженные функциональные группы, которые взаимодействуют с анализируемыми ионизированными молекулами противоположного заряда. Этот вариант хроматографии классифицируется на два типа — катионную и анионную ионообменную хроматографию:

• Катионная ионообменная хроматография задерживает положительно заряженные катионы, так как неподвижная фаза имеет отрицательно заряженные функциональные группы, например, фосфат (PO₄³⁻).

• Анионная ионообменная хроматография задерживает отрицательно заряженные анионы, так как неподвижная фаза имеет положительно заряженные функциональные группы, например, ⁺N(R)₄.

4. Характеристика ионитов в ионообменной хроматографии. Емкость ионитов

Иониты — твердые нерастворимые вещества, способные обменивать свои ионы на ионы из окружающего их раствора. Обычно это синтетические органические смолы, имеющие кислотные или щелочные группы. Иониты разделяются на катиониты, поглощающие катионы, и аниониты, поглощающие анионы. Широко применяются иониты для опреснения вод, в аналитической химии для разделения веществ методом хроматографии, в химической технологии. В зависимости от природы матрицы различают неорганические и органические иониты.

В основе ионообменной хроматографии лежит обратимый стехиометрический обмен ионов, содержащихся в хроматографируемом растворе, на ионы веществ, называемых ионитами или ионобменниками. Иониты могут быть органические и неорганические, природные и синтетические. По знаку обменивающихся ионов различают катиониты (для обмена катионов) и аниониты (для обмена анионов).К природным ионитам относятся алюмосиликаты, некоторые сорта каменных углей, мягкие и твердые угли даже без предварительной обработки.В аналитической практике широко используют синтетические иониты. Синтетические ионообменники представляют собой высокомолекулярные соединения, нерастворимые в воде, кислотах, щелочах и во многих органических растворителях, имеющие в своем составе различные функциональные (ионогенные) группы, которые и определяют наиболее характерные свойства ионитов.Органические катиониты содержат кислотные функциональные группы: - SO₃^– , - PO₃^– , - COO^– , - OH ^– . Органические аниониты содержат группы основного характера: - NH₂⁺ , = NH⁺, N⁺, - N(CH₃)₃⁺. Катиониты представляют собой полиэлектролиты, диссоциирующие с образованием высокомолекулярного аниона (например, RSO₃) и подвижного катиона (например, Н⁺- иона), легко обменивающегося на другие катионы. Аниониты диссоциируют на высокомолекулярный катион (например, RNH⁺) и подвижный анион (например, ОН– ), способный обмениваться на другие анионы (R - высокомолеку-лярный углеводородный радикал ионообменной смолы).Реакции ионного обмена можно представить схематично сле-дующим образом:RSO₃H + NaCl RSO₃Na + HCl( катионный обмен ), RN(CH₃)₃OH + NaCl RN(CH₃)₃Cl + NaOH( анионный обмен ).Полная емкость ионита соответствует общему удельному содержанию функциональных групп. Определение обменной емкости ионитов проводят статическими или динамическими методами. К статическим методам относятся метод потенциометрического титрования, метод определения обменной емкости по активным группам, метод определения равновесной обменной емкости. [1]Для определения обменной емкости ионитов существует два основных метода: статический и динамический. Емкость, определенная в статических условиях, может, в зависимости от типа ионита, в известной степени отличаться от величины, полученной в динамических условиях сорбции. Определение обменной емкости в статических условиях дает возможность характеризовать ионообменные группы, их число и скорость установления сорбцион-ного равновесия.