Ионообменная хроматография. Ионообменная хроматография – это сорбционный динамический метод разделения смесей ионов на сорбентах

Ионообменная хроматография – это сорбционный динамический метод разделения смесей ионов на сорбентах, называемых ионообменниками. При пропускании анализируемого раствора электролита через ионообменник в результате гетерогенной химической реакции происходит обратимый стехиометрический эквивалентный обмен ионов раствора на ионы того же знака, входящие в состав ионообменника.

Ионообменный цикл состоит из стадии поглощения ионов (сорбции) ионообменником и стадии извлечения ионов (десорбции) из ионообменника раствором (элюентом), который проходит через сорбент. Разделение ионов обусловлено их различным сродством к ионообменнику и происходит за счет различия скоростей перемещения компонентов по колонке.

Каждый ионообменник (ионит) состоит из основы (матрицы) – безводного, способного к набуханию вещества, имеющего пространственную решетчатую структуру с закрепленными ионообменными группами. Ионообменные группы состоят из неподвижных ионов и связанных с ними противоионов. По характеру ионогенных групп иониты делятся на катиониты и аниониты.

Катиониты обладают функциональными группами, такими, как сульфогруппа –SO₃H, в которой атомы водорода обмениваются с другими катионами, находящимися в растворе пробы.

Анионитами служат иониты, имеющие основные функциональные группы. Типичным примером является группа –NH₃OH. Гидроксид-ион, находящийся на поверхности частиц смолы, может участвовать в реакции обмена с другим анионом в растворе.

Свойства ионита зависят от природы его противоиона, поэтому при характеристике ионита указывают, какой именно ион является противоионом. Если противоионами катионита являются ионы Н⁺, то он находится в Н-форме. Анионит, противоионом которого является хлорид-ион, находится в Cl-форме. В зависимости от свойств ионогенных групп различают сильные и слабые катиониты и аниониты.

В настоящее время широко используются иониты на основе высокомолекулярных соединений – ионообменные смолы, представляющие собой органические полимеры, в макромолекуле которых содержаться ионизированные атомы или группы атомов, способные к ионному обмену.

Ионный обмен можно охарактеризовать следующими реакциями:

(катионный обмен),

(анионный обмен),

где R – радикал, образующий вместе с ионогенной группой элементарную ячейку ионита;

горизонтальная черта показывает фазу ионита.