Ионообменная хроматография презентация

на основании зарядов разделяемых молекул.
Позволяет разделить практически любые заряженные молекулы, в том числе: крупные — белки, малые—молекулы нуклеотидов и аминокислот.
Часто используют как первый этап очистки белков.

ионы, входящие в состав ионообменного вещества (ионита).
При этом происходит образование хроматограмм вследствие различной способности к обмену ионов хроматографируемого раствора.

часть колонки и собирают отдельные фракции фильтрата.
При анализе системы, содержащей компоненты А и В, первым из колонки вытекает чистый растворитель, затем, после насыщения сорбента менее сорбирующимся веществом, например В, из колонки вытекает раствор, содержащий компонент В, а когда сорбент насыщается компонентом А, в приемник поступают одновременно два компонента А и В.
Указанным способом можно получить в чистом виде только наименее сорбируемое вещество.

А и В, и с помощью более сорбирующегося вещества Д вытесняют ранее сорбированные компоненты А и В.
Введенное вещество Д вытесняет компонент А, который вытесняет менее сорбируемый компонент В.
Происходит перемещение веществ А и В вдоль слоя сорбента со скоростью, равной скорости движения вытеснителя Д.
Из колонки последовательно выходят компоненты В и А в соответствии с их избирательной сорбируемостью на сорбенте.
Полнота разделения веществ зависит от условий проведения анализа.

В, С.
Компоненты смеси располагают вдоль колонки сверху вниз в перекрывающихся зонах в соответствии с их сорбируемостью, например А>В>С.
Нижняя зона хроматограммы в колонке содержит чистое вещество С.
При элюировании (промывании) сорбента элюентом (растворителем) вдоль колонки происходит передвижение компонентов смеси вследствие взаимного вытекания в соответствии с их сорбируемостью.
В фильтрате собирают компоненты в порядке повышения их сорбируемости, вначале компонент С, затем В и А.

виде сорбционных рядов:
Cs+ > Rb + >NH4+ > Na+
Вa2+ > Sr2+ > Ca2+ > Mg2+
Zn2+ > Сu2+ > Ni2+ > Co2+
и т.д. - эти ряды изменяются в зависимости от природы ионита, хроматографируемых веществ, внешних условий и т. д.

и органических растворителях, содержащие активные (ионогенные) группы с подвижными ионами, способными обмениваться на ионы электролитов при контакте с их растворами.

качестве органических ионитов применяют целлюлозу, сульфоуголь, синтетические ионообменные полимеры (смолы).
Иониты особая группа полиэлектролитов, один из ионов которых вследствие большой ионной (молекулярной) массы обладает малой подвижностью в отличие от остальных подвижных ионов, способных обмениваться на другие ионы.

- полимеры, способные обменивать свои подвижные положительно заряженные ионы на катионы электролитов в растворе.
У катионитов активными группами являются кислотные группы: -SO3H; -РО3Н2; -СООН, которые структурно связаны с пространственной молекулярной сеткой ионита. Подвижными остаются только ионы водорода этих групп или замещающие их катионы.

анионы электролитов в растворе.
У анионитов активными группами являются основные группы:-NH2; =NH;=N- и др.

от условий их применения.
Важнейшей характеристикой ионитов является их обменная емкость, которую выражают в миллимолях поглощенных ионов на 1 г сухого ионита или на 1 мл на­бухшего ионита (ммоль/г или ммоль/мл).
Для определения обменной емкости ионитов существует два основных метода статический и динамический.
Статическим методом определяют полную обменную емкость, т.е. обменную емкость по отдельным активным группам ионита (СОЕ).
В этом случае ионит непосредственно помещают в исследуемый раствор на 24 часа и между содержанием определяемых ионов в растворе и ионитом возникает равновесие.

до проскока поглощающего иона (ДОЕ).
В этом случае исследуемый раствор пропускают через слой ионита высотой 20 см, при скорости пропускания 0,5 л/ч и поперечном сечении колонки 1 см-;
при этом равновесия не наступает т.к. по мере продвижения вниз раствор проходит сквозь свежие порции ионита.
В большинстве случаев СОЕ составляет около 5-8 ммоль/л или 5-8 мл 1 М раствора на 1 г ионита.
ДОЕ обычно в 3 раза меньше, чем СОЕ.

или кислотные свойства ионита.
В зависимости от этого различают четыре группы ионитов.
1. Сильнокислотные катиониты, содержащие сильно диссоциирующие кислотные группы, например: -SO3H.
Эти катиониты способны к обмену ионов в кислой, нейтральной и щелочной средах (КУ-1, КУ-2, СДВ и др).

способны обменивать ионы при рН>7(КБ-2, КБ-4 и др.).
Сильно основные аниониты, содержащие четвертичные аммонийные группировки – NR+. Эти аниониты способны к обмену ионов в кислой, щелочной, нейтральной средах (АВ-17, AB-I8 и др.).
Слабоосновные аниониты, содержащие основные группы -NH2; =NH;=N-. Обмен ионов на таких анионитах происходит при рН<7 (АН-23,АН-2Ф и др.).

подвижных групп называются полифункциональными.
Катиониты, у которых все подвижные ионы представляют собой ионы водорода, обозначают как Н - катиониты или Н-форма катионита.
Если же ионы водорода замешены катионами (Na+, Са2+ и т.д.), то применяют соответственно обозначения Na-форма катионита.
Аналогичны обозначения для анионитов.
Свойства некоторых ионитов приведены в таблице. Обменная емкость определена для катионитов по 0,1 н NaOH, для анионитов - по 0,1 н НС1.

H+ Na+ ↔ R-Na+H+
R- Na + К+ ↔ R-K + Na +
анионный обмен -
R- ОН + Сl- ↔ R-Cl +OH-
R - Cl + NO3- ↔ R – NO3 + Сl-

хроматографируемых веществ,
от условий проведения эксперимента.
Весьма важной величиной, характеризующей процесс ионного обмена, является коэффициент распределения Кр, определяют и используют для нахождения оптимальных условий хроматографического разделения ионов.

оставшихся в водной фазе:

Где Сионита, Сраствора - равновесные концентрации ионов в соответствующих фазах;
М - масса ионита, г;
V - объем водной фазы, мл,

на количество этой фазы.
Чем больше концентрация ионов в фазе ионита и чем больше масса ионита, тем более полным является извлечение.
О возможности разделения ионов судят по отношению коэффициентов распределения этих ионов, определенных в одинаковых условиях.
Отношение коэффициентов распределения двух ионов, найденных в одинаковых условиях, называют коэффициентом разделения, характеризующим способность этих ионов к разделению.
Если коэффициенты распределения одинаковы, то разделение ионов невозможно. Поэтому для разделения выбирают такие условия, при которых коэффициент разделения достаточно высок.

адсорбцию, зависят от структуры молекул и имеют различную природу.
Общая энергия взаимодействия молекул состоит из энергии дисперсионных, индукционных и ориентационных сил.

веществ.
Максимальное количество адсорбированных примесей соответствует покрытию поверхности адсорбента мономолекулярным слоем.
Между поверхностью адсорбента и средой устанавливается подвижное равновесие, определяемое равенством скоростей адсорбции и десорбции молекул.

Разделение веществ в адсорбционной хроматографии определяют многократным повторением элементарных актов сорбции и десорбции и различием сорбируемости анализируемых веществ.
Зависимость количества адсорбированного вещества от его концентрации в растворе при постоянной температуре выражают изотермой адсорбции (рис.1.).

растворе.

лишь до некоторого предела.
Предельная адсорбция наступает тогда, когда на поверхности адсорбента образуется насыщенный мономолекулярный слой.
Если обозначить через "а" количество адсорбированного вещества, соответствующее равновесному состоянию при заданной концентрации, а - максимальное число мест на адсорбенте, которое может быть занято молекулами адсорбированного вещества, то изотерма адсорбции Ленгмюра для одного компонента будет иметь вид:

активность вещества;
С - равновесная концентрация.
Если С< 1, то а = а∞,
В∙С = Кс или а = Кс,
т.е. получаем уравнение прямой, выходящей из начала координат.
Если С≥1,то :
а = а∞ ∙ (В∙С)/(В∙С) или а = а∞
В этом случае получаем уравнение прямой, параллельной оси абсцисс.

"а" прямо пропорциональна концентрации, а при очень больших - является постоянной величиной, соответствующей состо­янию насыщения поверхности адсорбента.
Уравнение Ленгмюра описывает зависимость величины адсорбции от концентрации.
Из уравнения следует, что существует предел адсорбции, т.е. увеличение концентрации раствора выше определенного значения не приводит к дальнейшему увеличению количества адсорбированного вещества.

адсорбируясь на поверхности сорбента, уменьшают адсорбируемость растворенного вещества.
Поэтому следует подбирать растворитель с наименьшей сорбционной способностью по отношению к применяемому адсорбенту.
На величину адсорбции влияет и ряд других факторов, к числу которых относят структуру адсорбента, температуру и др.

определять отношение количества вещества в неподвижном растворителе к количеству вещества в подвижном растворителе.
Подобное распределение концентрации называется коэффициентом распределения данного вещества, т.е.:
К = Снеподвиж./Сподвиж, где К - коэффициент распределения;
Снеподвиж - концентрация, определяемого компонента в неподвижной фазе, моль/л;
Сподвиж - концентрация того же вещества в подвижной фазе, моль/л.
Коэффициент распределения зависит от различных факторов: природы вещества, природы растворителя, температуры и техники проведения эксперимента.

в результате реакции между хроматографируемыми ионами и осадителем, находящимся в колонке на твердом носителе.
Основной особенностью является многократное повторение процесса образования и растворения осадка, происходящее на поверхности носителя вдоль всей колонки.
Различие в растворимости образующихся осадков и возможность закрепления их на носителе создают условия разделения смеси неорганических ионов.
В основе образования осадочной хроматограммы лежат два процесса: процесс образования осадка и процесс закрепления его на носителе.

А и В, которые реагируют с ионом осадителя Z, находящимся на носителе в колонке, то процесс образования осадочной хроматограммы может быть выражен уравнениями:
RAn+ + nZr- = ArZn↓
RBm+ + nZr- = BrZm↓
Соль, которая менее растворима, будет выпадать в осадок на колонке до тех пор, пока отношение концентрации катионов в растворе не станет равным отношению произведений растворимости обеих солей.