Ionenchromatografie

1. Ionenchromatografie Principes en concepten E. Jooken KVCV - Studiedag Ionenanalyse

2. Hoe kunnen we ionen scheiden? • Ion Paar Chromatografie • Is mogelijk met standaard apparatuur: • Apolaire, reversed phase (C18) kolom • Eluent bestaande uit water, organische modifier en een ion paar reagens • Dit is een molecule met een geladen “kop” en een apolaire “staart” • tetrabutyl ammonium (scheiding anionen) • Hexaan sulfonaat (scheiding kationen)

3. Hoe kunnen we ionen scheiden? • Ion Paar Chromatografie • Detectie met: • UV-Vis spectroscopie • Geleidbaarheidsdetectie

4. Hoe kunnen we ionen scheiden? • Ion Exclusie Chromatografie • Voornamelijk voor de scheiding van zwakke zuren en basen • Ionen worden gescheiden op een ionwisselingshars met dezelfde lading • Dus: basen worden gescheiden op een anionwisselingshars; en zuren op een kationwisselingshars

5. Hoe kunnen we ionen scheiden? • Ion Exclusie Chromatografie • De stationaire fase is de hydratatielaag rond de ladingen van het hars. • De niet-gedissocieerde vorm van de zuren en basen kan in deze stationaire laag komen, de geladen vorm niet. • De retentie is dus functie van de pKa-waarde

6. Hoe kunnen we ionen scheiden? • Ion Chromatografie (IC) • Scheiding van ionen op een ionwisselingshars • Detectie met geleidbaarheid • Alternatief: (indirecte) UV detectie

7. Ionchromatografie • Evenwichten en scheidingsprincipe • Kolomtechnologie • Geleidbaarheidsdetectie

8. IC: Evenwichten

9. IC: Evenwichten

10. IC : Evenwichten – conclusies • Retentietijd is omgekeerd evenredig met de concentratie van het eluerende ion en recht evenredig met de capaciteit van het hars. • Snelle elutie vereist dus een hars met relatief lage capaciteit en een relatief hoge concentratie aan eluerend ion.

11. IC: Ionwisselingsharsen • De meeste ionwisselingsharsen zijn gebaseerd op styreen – divinylbenzeen copolymeren

12. Structuur van PS-DVB hars

13. IC: Ionwisselingsharsen • Hierop worden positieve of negatieve groepen gezet • Deze groepen hebben het vermogen om ionen uit te wisselen met de oplossing

14. IC: Ionwisselingsharsen • Kationwisselaar: sulfonering

15. IC: Ionwisselingsharsen • Anionwisselaar:

16. IC: Ionwisselingsharsen • Snelle massatransfer tussen mobiele en stationaire fase vereist oppervlakkige functionalisering • Geen probleem voor kationwisselaars • Wel een probleem voor anionwisselaars!!!

17. IC: Ionwisselingsharsen • Oplossing: • Kleinere korrelgrootte • Tegendruk wordt te groot! • Gebruik van pelliculair hars: • Oppervlakkig gesulfoneerd kationwisselingshars, met daarop zeer kleine deeltjes anionwisselingshars

18. Structuur van pelliculair anionwisselingshars

19. IC: Geleidbaarheidsdetectie • Geleidbaarheidsdetectie is een universele detector voor ionen. • Probleem met achtergrondgeleidbaarheid van eluerende elektrolyt • Oplossing: suppressie van de achtergrondgeleidbaarheid

20. IC: Geleidbaarheidssuppressie • Gebruik als eluerend ion de geconjugeerde base van een zwak zuur:

21. IC: Geleidbaarheidssuppressie • Na de scheidingskolom wordt M- op een (in principe) kationwisselaar omgezet in H-M • De achtergrond geleidbaarheid wordt daardoor quasi nihil

22. Schema van suppressor

23. IC: Geleidbaarheidssuppressie • Belangrijk bijkomend voordeel: • Geleidbaarheid van het analyt neemt zeer sterk toe!!! • Equivalent geleidbaarheden: Vb: l+(Na+)= 50 (S.cm2.eq-1) l+(H+) = 350 (S.cm2.eq-1)

24. IC: schema met suppressor

25. IC: Conclusies • Ionenruilchromatografie met gesuppresseerde geleidbaarheidsdetectie is een chemisch zeer elegante techniek om anorganische en kleinere organische ionen te analyseren