Studiedag : Ionenanalyse. Woensdag 24 november 2004 Hotel Serwir Koningin Astridlaan Sint-Niklaas

Transcriptie

1 Studiedag : Ionenanalyse Woensdag 24 november 2004 otel Serwir Koningin Astridlaan Sint-Niklaas

2 Ionenchromatografie Principes en concepten E. Jooken Ion Paar hromatografie Is mogelijk met standaard apparatuur: Apolaire, reversed phase (18) 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) exaan sulfonaat (scheiding kationen) KVV - Studiedag Ionenanalyse Ion Paar hromatografie Detectie met: UV-Vis spectroscopie Geleidbaarheidsdetectie Ion Exclusie hromatografie 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 Ion Exclusie hromatografie 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 Ion hromatografie (I) Scheiding van ionen op een ionwisselingshars Detectie met geleidbaarheid Alternatief: (indirecte) UV detectie 1

3 Ionchromatografie Evenwichten en scheidingsprincipe Kolomtechnologie Geleidbaarheidsdetectie I: Evenwichten M + X X + M [-X]. [M] K ev = [-M]. [X] K D = [-X] [X] I: Evenwichten [-M] K D = K ev. [M] K D = te. [M] -1 t = t 0. (1 + K D. ) I : Evenwichten conclusies etentietijd 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. I: Ionwisselingsharsen Structuur van PS-DVB hars De meeste ionwisselingsharsen zijn gebaseerd op styreen divinylbenzeen copolymeren

4 I: Ionwisselingsharsen I: Ionwisselingsharsen ierop worden positieve of negatieve groepen gezet Deze groepen hebben het vermogen om ionen uit te wisselen met de oplossing Kationwisselaar: sulfonering 2 SO 4 SO 3 I: Ionwisselingsharsen I: Ionwisselingsharsen Anionwisselaar: 1) l- 2 -O- 3 / Znl 2 2) 2 l Snelle massatransfer tussen mobiele en stationaire fase vereist oppervlakkige functionalisering Geen probleem voor kationwisselaars Wel een probleem voor anionwisselaars!!! I: Ionwisselingsharsen Oplossing: Kleinere korrelgrootte Tegendruk wordt te groot! Gebruik van pelliculair hars: Oppervlakkig gesulfoneerd kationwisselingshars, met daarop zeer kleine deeltjes anionwisselingshars Structuur van pelliculair anionwisselingshars 5 µm 100 Å 3N O 3S N3 O 3S 3N O 3S SO 3 SO 3 3N SO3 3

5 I: Geleidbaarheidsdetectie Geleidbaarheidsdetectie is een universele detector voor ionen. Probleem met achtergrondgeleidbaarheid van eluerende elektrolyt Oplossing: suppressie van de achtergrondgeleidbaarheid I: Geleidbaarheidssuppressie Gebruik als eluerend ion de geconjugeerde base van een zwak zuur: + M -M I: Geleidbaarheidssuppressie Na de scheidingskolom wordt M - op een (in principe) kationwisselaar omgezet in -M De achtergrond geleidbaarheid wordt daardoor quasi nihil O O pka = 15,74 O O 3 pka = 6,35 Schema van suppressor Kolomefluent uit Kolomeffluent in Na + X -, M - SO 3 SO 3 SO 3 + egenerant in egenerant uit I: Geleidbaarheidssuppressie I: schema met suppressor Belangrijk bijkomend voordeel: Geleidbaarheid van het analyt neemt zeer sterk toe!!! Equivalent geleidbaarheden: Vb: + (Na + ) = 50 (S.cm 2.eq -1 ) + (+) = 350 (S.cm 2.eq -1 ) Eluent Pomp Scheidingskolom Na + -- l - Na + -- Br - Na + -- M - egenerant uit in Suppressor gescheiden eluerend ion + -- l Br - -M Geleidbaarheidsdetector 4

6 I: onclusies Ionenruilchromatografie met gesuppresseerde geleidbaarheidsdetectie is een chemisch zeer elegante techniek om anorganische en kleinere organische ionen te analyseren 5