Universitatea Transilvania Braov Facultatea de tiina si Ingineria Materialelor, secia Fizica-Chimie

CROMATOGRAFIA PRIN SCHIMB IONICProfesor indrumator, Draghici Camelia Autori,

2008

Cromatografia ionica1.1 Cromatografia prin schimb ionic1.2 Cromatografia cu perechi de ioni 1.3Cromatografia prin excluziune ionica

Cromatografia prin schimb ionic

Generalitati, definitii Echilibrul de schimb si selectivitatea schimbului ionic Cinetica procesului de schimb ionic Aplicatii, cromatograme

Definitii

Coloane -largi (di =1 cm) - lungi (l = 50 cm) -umplute cu rasini schimbatoare de ioni poroase cu diametrul particulelor d p [75,250 ]m -cantitatea proba =cativa mL -eluent liber-electrolit

Schimb ionic

=substitutia unui ion cu alt ion prin desfacerea unei legaturi ionice si formarea unei noi legaturi ionice

Schimbatori de ioni=substante macromoleculare

naturale (ZEOLITI), artificiale (PERMUTITI) sau sintetice (RASINI) care au proprietatea de a schimba proprii ioni cu ionii din solutiile cu care vin in contact, fara a se dizolva in acestia

RH Na RNa H RCl HO ROH Cl

Echilibrul de schimb si selectivitatea schimbului ionicRA B RB A KA B

[ B ]r [ A ] S [ A ]r [ B ] S [C ]r [ A ]S [ A ]r [C ]S

A A K B , KC

constante de echilibru

RA C RC A KA C

[ A ]r K [ A ]S [ B ]r K dB [ B ]SA d

K

A d

C K dB K d

Coeficienti de repartitie

[C ]r C Kd [C ]SB Kd A Kd

K si

A B

B KC

C Kd A Kd

A K B K dB B C B C KC K d

Selectivitatea

Cinetica procesului de schimb ionic

Fig.1 Reprezentarea schematica a schimbului cationic (C si H), eliminarea anionilor(A) de catre anionii rasinii si abilitatea moleculelor neutre (M) de a intra si a parasi rasina

Aplicatii la separarea anionilor hidrofiliciTab.1-Eluenti pt cromatografierea anionilorEluent Ionul care produce elutia B4O72OHHCO3HCO3-/CO32CO32NO3IProdusul rezultat la supresare H3BO3 H2 O H2CO3 H2CO3 H2CO3 AgI Taria eluentului

Na2B4O7 NaOH NaHCO3 NaHCO3/NaCO3 Na2CO3 NaNO3 NaI

Foarte slab Slab Slab Mediu Tare Foarte tare Foarte tare

Aplicatii la separarea anionilor hidrofilici

Alegerea unui anumit eluent se face in functie de natura amestecului de anioni Este preferat eluentul format din bicarbonat/ carbonat Na Importanta pH-ului pt obtinerea unei rezolutii bune pt toate perechile de anioni>> timpul de retentie scade cu cresterea pH-ului

HCO 3 H CO32 , pK 2 10 .3

Tab.2-Dependenta timpului de retentie de pH-ul solutiei tampon la forta ionica constanta

Anioni pH= 9,0

Timpul de retentie (min) 9,5 1.26 3.16 4.17 8.48 9.36 10.22 24.52 1.06 2.35 3.06 5.00 6.38 7.53 12.80 10,0 1.01 2.05 2.64 3.97 5.40 6.35 7.60 10,5

F Cl NO 2 2 HPO4

1.3 3.73 5.00 17.55 10.61 12.38 47.35

Ba NO SO 3 2 4

Fig. 2. Analiza unor ioni anorganici in prezenta unei mari cantitati de nitrat

Coloana: HPLC-AS2; eluent: 0,003mol/L Na2CO3 si 0,002mol/L NaOH Detentie: conductometrica dupa supresare; Proba: 5 ppm Cl-, 10 ppm HPO42-, 10 ppm SO42-, 500 ppm NO3-.

Fig. 3. Separarea unor specii de fosfatdebit: 2,3 mL/min.Coloana: HPLC-AS3; Eluent: 0.003 mol/L NaCO3;

Aplicatii la separarea anionilor hidrofilici

anioni: iodura, tiocianat, tiosulfat si anionii oxizi ai metalelor-cromat, molibdat, wolframat etc; ioni cu raza mare capacitate considerabila pt faza stationara faza stationara AS5 si eluent bicarbonat de sodiu; P-cianofenol la eluent pt micsorarea efectelor de adsorbtie si reducerea cozilor.

Fig. 4. Separarea unor anioniColoana: HPLC-AS5; Eluent: 0,0043 mol/L Na2HCO3; 0,0034 mol/L Na2CO3 si 100 mg/L p- cianofenol; Debit: 2mL/min; Detectie: conductometrie cu supresare;

Fig. 5. Separarea unor ioni metalici ca si complecsi cu EDTA

Coloana: HPLC-AS5; Eluent: 0,002 mol/L Na2CO3 si 0,002 mol/L NaHCO3; debit: 2mL/min; Detectie: conductometrie dupa supresare.

Separarea pe materiale schimbatoare de ioni avand o capacitate de schimb joasa

capacitate de schimb 0,007-0,04 mechiv/g puternic reticulate; eluenti-conductivitate scazuta: saruri de Na+, K+ sau NH4+ provenite de la acid benzoic, ftalic intre 10-4 si 510-4 mol/L; Silicagel: -capacitate de schimb ionic=0,1 si 0,3 mechiv/g -eluent=acid o-ftalic 10-3-10-2 mol/L, pH=3,5-6.

Fig. 6. Separarea unor anioni anorganiciColoana: TSK gel IC-PW; Eluent: 0,0013 mol/L Na2B4O7 sau 0,058 mol/L H3BO3; debit; 1,2 mL/min; Detectie: conductometrie directa; Proba: 100L de concentratie 540 ppm.

BIBLIOGRAFIE

1.Cromatography today II- Colin F. Poole and S.K. Poole Ed. Elserier 1995

2.Cromatografia de inalta performanta-partea II. Cromatografia de lichide pe coloana-Simion Gocan, Ed.Risoprint, Cluj-Napoca, 2002 3.High performance liquid chromatography-Fundamental principles and practice-W.J.Lough, I.W.Wainer