CROMATOGRAFÍA IÓNICA Fundamentos de la técnica

CROMATOGRAFÍA IÓNICA
Fundamentos de la técnica
¿QUÉ ES LA CROMATOGRAFÍA?
CROMATOGRAFÍA IÓNICA
Tanto FASE MÓVIL como FASE ESTACIONARIA son IÓNICAS
INTERCAMBIADORES IÓNICOS
Intercambiadores iónicos: Fases sólidas de matriz normalmente polimérica
sobre cuya superficie se fijan covalentemente grupos activos iónicos. Debido
a la condición de electroneutralidad hay siempre un contraión opuestamente
cargado en la vecindad del punto activo cargado. El contraión o ION
ELUYENTE normalmente se origina de la fase móvil.
PROCESOS DE RETENCIÓN SOBRE UN INTERCAMBIADOR IÓNICO
x(R–SO3- H+)
sólido
+
M x+
disolución
↔
x(R–SO3-) Mx+
sólido
+
xH+
disolución
ácido fuerte: –SO3ácido débil: –COOácido débil: –PO32-
x(R–N(CH3)3+OH-)
sólido
+
Ax↔
disolución
x(R–N(CH3)3)+Ax- +
sólido
base fuerte: –NR3+
base débil: –NH3+
xOHdisolución
ORDEN DE ELUCIÓN
(1) AFINIDAD de los iones por los puntos activos
A) CARGA
tR (Nitrato) < tR (Sulfato)
B) TAMAÑO
tR: F- < Cl- < Br- << IC) POLARIZABILIDAD
tR (Sulfato) < tR (Tiocianato)
(2) pH de la fase MÓVIL
(PO4)3pH>12
8mM Na2CO3
2mM NaOH
//
(HPO4)2pH=9.5
3.6mM de Na2CO3
//
(H2PO4)pH=9
4.5mMNa2CO3
1.4mM NaHCO3
//
H3PO4
ORDEN DE ELUCIÓN
(3) FUERZA IÓNICA DE LA FASE MÓVIL
-↑FUERZA IÓNICA ↓tR
- Varía la SELECTIVIDAD ENTRE IONES DE DISTINO SIGNO
(4) CONTENIDO EN DISOLVENTES ORGÁNICOS FASE MÓVIL
-Modifica la SELECTIVIDAD de la columna
- Generalmente ↑ tR
(5) Tª FASE MÓVIL
- Mayor eficiencia en la separación
- Mayor efecto con eluyentes con disolventes orgánicos
FASE ESTACIONARIA
• Composición de la fase ESTACIONARIA:
- Sustrato/resina
- Partículas esféricas diámetros 2-10µm
- Los más usuales -Intercambiadores iónicos de superficie funcionalizada
-Intercambiadores iónicos peliculares
- Grupos activos
• Capacidad de un intercambiador iónico:
La capacidad de intercambio, Q , es el Nº de lugares disponibles para intercambio
iónico. Se suele dar normalmente por gramo de material de relleno seco, en
microequivalentes o micromoles por gramo (ueq/g ó umol/g).
CAPACIDAD DE UN
INTERCAMBIADOR IÓNICO
• Materiales de BAJA capacidad: Q < 100 umol/g
• Materiales de MEDIA capacidad: 100 < Q < 200 umol/g
• Materiales de ALTA capacidad: Q >200 umol/g
CAPACIDAD TOTAL DE LA COLUMNA: µmol(Cl-)/columna
SOBRECARGA O SATURACIÓN DE LA COLUMNA:
No superar el 5% de la capacidad de la columna en un solo pinchazo
Efectos:
- Deformación picos (CORTADOS o SESGADOS, ASIMÉTRICOS)
↓ EFICIENCIA separación
- Variación de los tR (iones que actúan como ELUYENTE)
FASE MÓVIL
- Mantiene ionizados los grupos activos de la fase estacionaria
- Disuelve y transporta la muestra
-Controla la retención de la muestra
- Regula el pH
ANIONES
CATIONES
NaOH
NaHCO3
Na2CO3
HNO3
Ácido metanosulfónico
Ácido tartárico
EFECTO DE UN MODIFICADOR ORGÁNICO:
-Disminuye la retención de la materia orgánica
-Modifica la SELECTIVIDAD
-Metanol, acetonitrilo, THF, isopropanol, acetona,…
FUERZA IÓNICA DE LA FASE MÓVIL: Un aumento en la concentración
se traduce normalmente en una separación más rápida, pero también en
una conductividad de fondo más alta.
DETECCIÓN
Modos de detección:
Kc= L/A
Tanto los iones ANALITO como los iones ELUYENTE son especies cargadas, con
una determinada CONDUCTIVIDAD.
ELEVADA CONDUCTIVIDAD DE FONDO
MEDIDAS POCO SENSIBLES
SIN SUPRESIÓN
DE
CONDUCTIVIDAD
MODOS DE TRABAJO
CON SUPRESIÓN
DE
CONDUCTIVIDAD
CROMATOGRAFÍA IÓNICA SIN SUPRESIÓN
-Se trabaja con sistemas MONO-COLUMNA
-Se usan INTERCAMBIADORES IÓNICOS de BAJA CAPACIDAD.
CROMATOGRAFÍA ANIÓNICA SIN SUPRESIÓN QUÍMICA
-Se usa como ELUYENTE iones GRANDES, ↓Conductividad equivalente, ↓Conductividad
ELUYENTES:
Ácidos carboxílicos aromáticos
Ácidos carboxílicos alifáticos
Ácidos sulfónicos
Hidróxidos alcalinos (Sosa, potasa)
- Fondos de conductividad MODERADA
- Sensibilidad y ruido ACEPTABLES
- Medidas de concentración ALTAS
- Algunos ácidos carboxílicos alifático, de mayor conductividad
equivalente (oxálico, cítrico): DETECCIÓN UV
- RANGO LINEAL reducido
CROMATOGRAFÍA CATIÓNICA SIN SUPRESIÓN QUÍMICA
ELUYENTES:
Ácidos minerales diluidos (HNO3, 3.5mM)
ELEVADA conductividad de FONDO (H+)
Medida DIRECTA de CONDUCTIVIDAD
MEJOR SIN SUPRESIÓN
CROMATOGRAFÍA IÓNICA CON SUPRESIÓN
-Se reduce la conductividad del ELUYENTE en una reacción POST-COLUMNA
-Se sustituyen los CONTRAIONES del eluyente dando H2O u otra especie poco disociada,
por lo que se reduce la conductividad de fondo.
CROMATOGRAFÍA ANIÓNICA CON SUPRESIÓN QUÍMICA
VENTAJAS
La conductividad del eluyente es reducida
Se aumenta la señal del analito.
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Eluyentes en basea HIDRÓXIDO
y CARBONATO
Baja detectabilidad de F-, Acetato