Chromatografia jonowymienna

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Chromatografia jonowymienna (IEX, IEC, z ang. ion exchange chromatography) – rodzaj cieczowej chromatografii kolumnowej. Jest to metoda analityczna lub preparatywna (używana do wydzielenia z mieszaniny żądanej substancji).

Chromatografia (gr. χρῶμα (chrōma) = barwa + γράφω (graphō) = piszę) to technika analityczna lub preparatywna służąca do rozdzielania lub badania składu mieszanin związków chemicznych.Konduktometria – metoda elektroanalityczna oparta na pomiarze przewodności elektrolitów, zmieniającej się wraz ze zmianą stężenia jonów.

W metodzie tej faza stacjonarna (złoże) jest obdarzona ładunkiem. Są to zazwyczaj wymieniacze jonowe (jonity), łatwo wymieniające jony posiadane na jony znajdujące się w fazie ruchomej. Podstawę rozdziału stanowi powinowactwo chemiczne różnych jonów do jonitu.

Wymieniacze jonowe muszą być nierozpuszczalne w wodzie, odporne chemicznie, a ich ziarna muszą wykazywać formę kulistą. Najczęściej są to żywice jonowymienne lub modyfikowane celulozy. Żywice jonowymienne są zbudowane ze szkieletu polimerowego, grup funkcyjnych oraz przeciwjonów (o przeciwnym ładunku niż grupa funkcyjna). Przeciwjony biorą udział w wymianie, natomiast grupa funkcyjna pozostaje związana z organicznym szkieletem. Jonity dzieli się na:

Grupa funkcyjna (podstawnik) – szczególnie aktywna część cząsteczki, która jest odpowiedzialna za jej sposób reagowania w danej reakcji.Sole – związki chemiczne powstałe w wyniku całkowitego lub częściowego zastąpienia w kwasach atomów wodoru innymi atomami, bądź grupami o właściwościach elektrofilowych, np. kationy metali, jony amonowe i inne postaci XR4 (gdzie X = {N, P, As, ...}, R - dowolna grupa organiczna) itp. Sole znalazły liczne zastosowania jako nawozy sztuczne, w budownictwie, komunikacji, przemyśle spożywczym i wielu innych. Sole występują w przyrodzie, jako minerały lub w organizmach żywych w roztworach płynów ustrojowych.
  • anionity, które wymieniają aniony
  • kationity, które wymieniają kationy
  • amfolity, które wymieniają oba rodzaje jonów, w zależności od pH
  • jony bipolarne, wymieniające i aniony, i kationy
  • Grupy funkcyjne kationitów mają charakter kwasowy i są nimi najczęściej grupy sulfonowe (−SO3H), karboksylowe (−COOH) lub fenolowe (−OH). Analogicznie, grupy funkcyjne anionitów mają charakter zasadowy, jak np. grupa dietyloaminoetylowa (DEAE, CH
    2
    CH
    2
    NEt
    2
    ). Aktywność jonitu zależy od kilku właściwości:

    PMID (ang. PubMed Identifier, PubMed Unique Identifier) – unikatowy identyfikator przypisany do każdego artykułu naukowego bazy PubMed.Library of Congress Control Number (LCCN) – numer nadawany elementom skatalogowanym przez Bibliotekę Kongresu wykorzystywany przez amerykańskie biblioteki do wyszukiwania rekordów bibliograficznych w bazach danych i zamawiania kart katalogowych w Bibliotece Kongresu lub u innych komercyjnych dostawców.
  • Pojemność wymienna jonitu – jest to liczba milimoli jonów o ładunku jednostkowym, wymienianych przez 1 cm³ spęczniałego jonitu. Zależy ona między innymi od struktury szkieletu i od stopnia usieciowania.
  • Stopień usieciowania żywicy – jest to zawartość procentowa diwinylobenzenu w żywicy. W nazwie opisuje się go zwykle X i najczęściej spotyka się 2, 4, 8 lub 12% zawartości (odpowiednio X2, X4, X8, X12). Im wyższy stopień usieciowania tym wyższa pojemność jonitu i selektywność. Jednak wyższy stopień, to dłuższy czas analizy (migracja cząstek).
  • Rozmiar ziaren – im ziarna są mniejsze, tym pojemność jonitu i selektywność jest większa. Jednak mniejsze ziarna stawiają większy opór, więc czas analizy jest dłuższy. Wielkość ziaren określa się typowo w skali mesh. Najczęściej spotyka się 50–100, 100–200 lub 200–400 mesh.
  • Polarność – decyduje o niej charakter grupy funkcyjnej. Im jest wyższa, tym szerszy jest zakres pH, w którym zachowuje właściwości jonowymienne.
  • Powinowactwo do anionów lub kationów:
  • powinowactwo rośnie ze wzrostem ładunku elektrycznego jonu
  • dla jonów o jednakowym ładunku, powinowactwo wzrasta ze wzrostem masy
  • jony złożone wykazują większe powinowactwo, im wyższy mają moment dipolowy
  • Związki związane z jonowymieniaczem mogą być wymyte z kolumny przez stopniową elucję, a także poprzez zmianę stężenia soli lub pH.

    Chromatografia cieczowa, LC (ang. Liquid Chromatography) − stosowana w chemii metoda preparatywna, a także analityczna. W chromatograii tej eluentem jest ciecz (zwykle jakiś rozpuszczalnik). Istotą każdej chromatografii cieczowej jest rozdział analizowanej mieszaniny na poszczególne związki chemiczne poprzez przepuszczanie roztworu tej mieszaniny przez stałe lub żelowe złoża, podobnie jak w procesie sączenia. Na skutek oddziaływań międzycząsteczkowych między związkami tworzącymi mieszaninę i złożem, jedne z nich przechodzą przez złoże szybciej, a inne wolniej.Sieciowanie – proces prowadzący do powstania trójwymiarowej sieci nadcząsteczkowej, na skutek powstawania mostków między różnymi cząsteczkami chemicznymi.

    Tego rodzaju chromatografii używa się do oddzielania takich związków jak aminokwasy, peptydy i białka oraz do związków nieorganicznych. Chromatografia jonowymienna jest powszechnie stosowana do oczyszczania białek w systemie FPLC.

    Odmianą chromatografii jonowymiennej jest chromatografia jonowa, w której stosuje się wysokosprawne kolumny rozdzielające wypełnione jednorodnymi żywicami o małych cząsteczkach i najczęściej z automatyczną detekcją konduktometryczną.

    Przypisy[ | edytuj kod]

    1. T. Fotsis i inni, Group separation of steroid conjugates by DEAE-Sephadex anion exchange chromatography, „Journal of Steroid Biochemistry”, 14 (5), 1981, s. 457–463, DOI10.1016/0022-4731(81)90357-5, PMID7300338.
    2. ion-exchange chromatography, [w:] A.D. McNaught, A. Wilkinson, Compendium of Chemical Terminology (Gold Book), S.J. Chalk (akt.), International Union of Pure and Applied Chemistry, wyd. 2, Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1997, DOI10.1351/goldbook.I03168, ISBN 0-9678550-9-8 (ang.).

    Bibliografia[ | edytuj kod]

  • A. Katafias, Ćwiczenia laboratoryjne z chemii nieorganicznej i koordynacyjnej, UMK, Toruń 2008
  • Ion Exchange Chromatography & Chromatofocusing. Principles and Methods. GE Healthcare Life Sciences.
  • Jonit – substancja służąca do przeprowadzania selektywnego procesu wymiany jonowej, stosowana w kolumnach jonitowych i filtrach jonitowych. Przepuszczenie przez warstwę jonitu ciekłej lub gazowej mieszaniny lub roztworu powoduje albo wzbogacenie jej o określony jon albo przeciwnie pozbycie się z niej określonego jonu.Mesh (w Polsce czasem spotykane jako mesz) - termin używany w analizie sitowej, określający liczbę oczek siatki przypadających na cal bieżący sita. W analizie sitowej oprócz parametru mesh, ważne jest również określenie grubości drutu, z którego wykonana jest siatka.




    Warto wiedzieć że... beta

    Żywica – substancja wytwarzana w niektórych roślinach, najczęściej w drzewach, szczególnie iglastych. Znajduje się w specjalnych przestrzeniach międzykomórkowych, lub przewodach żywicznych, i wytwarzana jest przez otaczające je komórki wydzielnicze (żywicorodne). U sosny przewody żywiczne są liczne, długie, biegną wzdłuż pnia i konarów, ponadto połączone są przewodami poprzecznymi, wskutek czego z miejsca uszkodzonego wypływają duże ilości żywicy przez długi czas. Żywica służy do zabezpieczania miejsc będących ranami drzewa. Barwa żywicy zależna jest od gatunku drzewa, z którego została pozyskana (od białej, przezroczystej do szarej).
    Polarność – właściwość indywiduów chemicznych polegająca na występowaniu w nich elektrycznego momentu dipolowego w wyniku nierównomiernego rozłożenia cząstkowych ładunków elektrycznych w ich objętości.
    Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej (ang. International Union of Pure and Applied Chemistry, w skrócie IUPAC [aj-ju-pak]) – międzynarodowa organizacja zajmująca się przede wszystkim standaryzacją symboliki, nazewnictwa i wzorców wielkości fizycznych stosowanych przez chemików na całym świecie. Oprócz tego IUPAC zajmuje się koordynacją badań naukowych oraz organizacją międzynarodowych kongresów i konferencji o tematyce chemicznej.
    Kation − jon o ładunku dodatnim (+). Indywiduum chemiczne występujące zawsze w obecności jonu o ładunku przeciwnym (anionu) w przypadku medium elektrycznie obojętnego (zasada zachowania ładunku). Kationy mogą być zarówno organiczne jak i nieorganiczne. Podczas elektrolizy stopionych soli jak i roztworów wodnych z rozpuszczoną substancją jonową, kationy podążają do elektrody ujemnej (o dodatnim potencjale) zwanej katodą.
    Peptydy (gr. πεπτίδια, "strawne") – organiczne związki chemiczne, powstające przez połączenie cząsteczek aminokwasów wiązaniem peptydowym. Granica pomiędzy peptydem a białkiem nie jest dokładnie sprecyzowana, rozróżnienie jest oparte na masie cząsteczkowej klasyfikowanego związku. Za peptydy różni autorzy uważają poliaminokwasy o masie cząsteczkowej mniejszej od 5-10 tys. daltonów. Powyżej tej granicy związki takie zaliczamy do białek.
    Celuloza – nierozgałęziony biopolimer, polisacharyd zbudowany liniowo z 3000 - 14000 cząsteczek glukozy połączonych wiązaniami β-1,4-glikozydowymi. Łańcuchy te mają długość ok. 7 μm. Wiązanie β przyczynia się do utworzenia sztywnych, długich nitek, które układają się równolegle, tworząc micele powiązane mostkami wodorowymi. W czystej postaci celuloza jest białą, pozbawioną smaku i zapachu, nierozpuszczalną w wodzie substancją. Jej trawienie umożliwia grupa enzymów zwanych celulazami.
    Fenole – związki organiczne zawierające grupy hydroksylowe związane bezpośrednio z atomami węgla w pierścieniu aromatycznym (w przeciwieństwie do alkoholi aromatycznych, np. alkoholu benzylowego, w których grupa hydroksylowa przyłączona jest do alkilowego atomu węgla). Wykazują znacznie większą kwasowość niż alkohole i mogą tworzyć z mocnymi zasadami sole, fenolany. Najprostszym fenolem z jedną grupą hydroksylową jest fenol.

    Reklama