MONOGRAFIA Praktyczna chromatografia jonowa

Wymiana kationowa
Faza ruchoma
Przepływ
Faza stacjonarna
Wymiana anionowa
A: jony analitu
E: jony eluentu
Rys. 6. Schematyczny diagram pokazujący proces wymiany jonowej w chromatografii jonowej. Po lewej
stronie: wymiana kationowa, po prawej stronie: wymiana anionowa.
Termodynamiczne aspekty procesu wymiany jonowej
Wymieniacze jonowe zwykle składają się z faz stałych, na których powierzchni umocowane są grupy
jonowe. Ze względu na warunek obojętności elektrycznej, w pobliżu grup funkcyjnych zawsze znajduje się
przeciwnie naładowany jon przeciwny (counter-ion). Zwykle jon ten pochodzi z fazy ruchomej i dlatego też
jest znany jako jon eluentu.
Jeśli dodana jest próbka, która zawiera dwa jony analitu A - i B - , to wtedy szybko zamieniają one jony
eluentu E - i są przytrzymane w określonych miejscach, zanim z kolei zostaną wymienione na jon eluentu.
W przypadku chromatografii anionowej prowadzi to do następujących odwracalnych równowag:
Możliwość rozdziału wynika z różnic podobieństwa jonów A - i B - do grup funkcyjnych. Stała równowagi K
jest także znana jako współczynnik selektywności; i dla anionu A - wyliczana jest następująco:
Można założyć, że stężenie jonów eluentu jest zwykle wyższe od stężenia jonów analitu o kilka rzędów
wielkości, zatem można przyjąć, że [E - ] jest stałe w fazie ruchomej i stacjonarnej. Oznacza to, że można
wyliczyć współczynnik podziału DA (równanie 1) i współczynnik retencji kA ’ (równanie 4). Mówiąc dokładniej,
takie wyliczenia dozwolone są tylko wtedy, gdy stężenia w równaniu 17 odpowiadają aktywnościom;
jednakże zachodzi to jedynie w przypadku nieskończonego rozcieńczenia [19]. Z zasady, aktywności jonów
w fazie stacjonarnej są nieosiągalne [4]. Dla najczęściej stosowanych wymieniaczy jonowych o małej
pojemności, które mogą być używane tylko jako faza ruchoma z bardzo rozcieńczonymi elektrolitami,
wielkości aktywności po prostu się pomija. Takie bardzo zgrubne przybliżenia nie znajdują zastosowania
dla wypełniaczy o dużej pojemności (> 200 mmol/g) i stężonych eluentów; wykazują one wyraźne
odstępstwa od „idealnego” zachowania.
18 Monografia Metrohm’a
(15)
(16)
(17)