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 SO 3- H + ) + M x+ x(r SO 3- ) M x+ + xh + sólido disolución sólido disolución ácido fuerte: SO 3 - ácido débil: COO - ácido débil: PO 3 2- x(r N(CH 3 ) 3+ OH - ) + A x- x(r N(CH 3 ) 3 ) + A x- + xoh - sólido disolución sólido disolución base fuerte: NR3+ base débil: NH3+
ORDEN DE ELUCIÓN (1) AFINIDAD de los iones por los puntos activos A) CARGA tr (Nitrato) < t R (Sulfato) B) TAMAÑO t R : F - < Cl - < Br - << I - C) POLARIZABILIDAD t R (Sulfato) < t R (Tiocianato) (2) ph de la fase MÓVIL (PO 4 ) 3- // (HPO4)2- // (H2PO4)- // H3PO4 ph>12 ph=9.5 ph=9 8mM Na2CO3 3.6mM de Na2CO3 4.5mMNa2CO3 2mM NaOH 1.4mM NaHCO3
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 - Grupos activos -Intercambiadores iónicos peliculares 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 NaOH NaHCO 3 Na 2 CO 3 CATIONES HNO 3 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:
K c = 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 (HNO 3, 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 H 2 O 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.
Eluyentes en basea HIDRÓXIDO y CARBONATO Baja detectabilidad de F-, Acetato