CROMATOGRAFIA A SCAMBIO IONICO IEC
* WCX SCX SAX WAX *La costante dielettrica, indicata con e, è una grandezza fisica che quantifica la propensione di una sostanza a contrastare il campo elettrico presente nel suo intorno e dipende dalla natura della sostanza e del mezzo in cui tale sostanza si trova, oltre che dalla temperatura
L inserimento del gruppo carico può avvenire direttamente sul monomero o sul polimero in un secondo momento
forti
RESINA CATIONICA DEBOLE
RESINE SCAMBIATRICI Matrice può essere anche silice (attenzione al ph!) oltre che polimero 9
1 RESINA 2 resina sol sol K=[H + ][Rs - Na + ]/[Na + ][Rs - H + ]
Scambio ionico non solo per anioni e cationi metallici e inorganici, ma anche per specie organiche cariche
LA FASE MOBILE
I I esprime l intensità del campo elettrico generato dalle cariche in una soluzione elettrolitica ed è espressa dall equazione: I = ½ Σ C i z i 2
NELLA CROMATOGRAFIA A SCAMBIO IONICO Si possono seguire varie strategie 1. Variazione del ph. 2. Aumento della concentrazione di una specie ionica con scarsa affinità per lo scambiatore. 3. Uso di una specie con elevata affinità per i siti di scambio. 21 La strategia 1 si può utilizzare solo con scambiatori deboli o per acidi o basi deboli L affinità per i siti di scambio compete con la solvatazione degli ioni La strategia 3 viene usata normalmente con acidi o basi organici e viene anche aggiunta una opportuna percentuale di solvente organico alla fase acquosa per indebolire le interazioni idrofobiche. NB : lo scambio avviene secondo rapporti di equivalenza, per ogni uno ione Ba ++ ne vengono rilasciati due di Li +
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Rivelatori per cromatografia a scambio Ionico Vengono usati principalmente: - rivelatore di tipo conduttimetrico - di tipo Spettrofotometrico UV-Vis - rivelatori particolari a seconda delle specie da separare (es amperometrici, polarografici) Il Rivelatore conduttimetrico è tipico per le analisi di specie Ioniche separate per scambio Ionico. Poiché la miscela eluente contiene un tampone, si avrà un contributo di conducibilità della fase mobile che di solito è superiore a quello dovuto ai componenti separati. Quando gli elettroliti scambiati escono dalla colonna e giungono al rivelatore si avrà un incremento della conducibilità che potrà essere piccolo rispetto al valore di fondo della conducibilità della fase mobile. Saranno quindi necessari rivelatori particolarmente sofisticati che consentano di amplificare variazioni percentuali anche molto basse rispetto a un valore di fondo della conducibilità costante e piuttosto elevato.
La cromatografia a scambio Ionico con una singola colonna e chiamata SCIC (Single Column Ion Chromatography), mentre se si utilizzano due diverse colonne in serie di cui la seconda serve per sopprimere chimicamente la conducibilità della fase mobile si parla di SIC (Suppressed Ion Chromatography) o semplicemente IC Ion Chromatography. In questo caso dopo la colonna vera e propria è prevista una seconda colonna che consente di eliminare chimicamente il contributo della conducibilità dei soluti che sono stati separati. Questa seconda colonna è detta di soppressione Per conducibilità di una soluzione si intende l inverso della sua resistenza elettrica: L=1/R dove R=rL/S L=1S/rL La misura della conducibilità di una soluzione viene realizzata mediante un dispositivo denominato conduttimetro a cui sono collegati due elettrodi. Questi ultimi, immersi nella soluzione da analizzare, costituiscono la cella conduttimetrica. Gli elettrodi, solitamente di platino platinato, possiedono una superficie S e sono disposti ad una certa distanza L fra loro. Le soluzioni elettrolitiche conducono l elettricità in misura molto inferiore ai metalli, ma molto più dei solventi organici che non dispongono di ioni mobili. I fattori che agiscono sul meccanismo della conduzione sono: a. Le concentrazioni ioniche dipende dal numero di specie ioniche in essa presenti, e dunque dalla sua concentrazione. Questo fattore è comunque strettamente legato al grado di dissociazione, specialmente per gli elettroliti deboli. b. Le cariche ioniche Uno ione bivalente trasporta ovviamente, fatte salve le altre condizioni, una quantità di elettricità doppia di uno ione monovalente. c. Le velocità di migrazione degli ioni Esse sono legate al rapporto carica/raggio, alla massa, alle varie forze d interazione ione-ione e ione-solvente, nonché alla viscosità di quest ultimo.
NaOH, NaHCO 3, Na 2 CO 3 Scambio anionico OH - HCO 3- CO3 = + H 2 O La conducibilità della fase mobile viene drasticamente ridotta, mentre quella dei componenti esaltata La colonna di soppressione va rigenerata con soluzione di HCl
HCl Scambio cationico Rigenerare con soluzioni conc di NaOH Per ovviare ai problemi di rigenerazione si è provveduto mediante sistemi alternativi : Soppressione a fibra Soppressione a membrana