Az ion-kromatográfia retenciós elmélete és új kémiai módszerei

Abstract

A klasszikus ioncsere-kromatográfia elméletében és gyakorlatában jelentõs fordulatok tanúi vagyunk. A modern kémiai elválasztástudomány egyik legdinamikusabban fejlõdõ részterületévé vált a nagyhatékonyságú ion-kromatográfia (HPIC), amely vizes oldatokból ionos vagy ionizálható molekulák gyors, szelektív elválasztását teszi lehetõvé. Erre a fejlõdésre egyrészt a módszerek kémiájának széles variációja, másrészt a szilárd megosztó fázis fizikai, kémiai szerkezetében történõ fejlesztések adtak módot. Az eluens oldatban ill. a szilárd pellikuláris ioncsere fázisban kialakuló kémiai mikro-egyensúlyi paraméterek, moláris frakciók, ionos töltések, komplex egyensúlyok, stabilitási viszonyok, ioncsere kapacitás stb. alapján ma már lehetõség van a szelektivitás és az elválasztások szabályozására, új kémiai módszerek tervezésére.1,2 A kutatások hasznosítása az ultra nagytisztaságú vizek vizsgálatától a többdimenziós biokémiai elválasztásokig terjednek. Ez a közlemény az MTA 2016. évi közgyûlésén elhangzott elõadás alapján röviden vázolja az ionkromatográfiának a kutatóhelyen kidolgozott egyensúlyi retenciós elméletét és erre építhetõen példát mutat be új kémiai módszerek kifejlesztésérõl, megvilágítja a nagyhatékonyságú ioncserés analitikai elválasztások kémiai egyensúlyi hátterét. Többkomponensû szimultán ioncsere egyensúlyokAz ionos komponensek elválasztásában kémiai egyensúlyi megfontolások alapján lehetõség van az adott komponens várható retenciójának számítására. A két fázis (R szilárd fázis, E eluens oldat) között zajló megoszlási folyamatra A anion esetében felírható egyensúlyi reakció (1) ahol K A/E ioncsere egyensúlyi állandó, x és y az eluens-ion ill. a mintaion töltése. A retencióval összefüggõ D megoszlási hányadosra A ion esetében adódik, hogy (2) ahol Q/x E eluens-ion szilárd fázisbeli térfogatra vonatkoztatott moláris koncentrációja, amely a sztöchiometria szerint meghatározott funkciós csoportok számával, az ioncsere kapacitással, Q adható meg, [ E x-] az eluens ion oldat fázisbeli moláris koncentrációja. A D megoszlási hányados értékébõl a k retenciós tényezõ számolható a fázisarány pontos ismeretében. A (2) egyenlet azonban csak egykomponensû minta és eluens-ion esetében érvényes. A valós retenciós folyamat modelljének alapja az a felismerés miszerint a minta-és eluens-ionok a mozgófázisban fellépõ kémiai mellékreakciók nyomán, -az aktuális móltörteloszlásoknak megfelelõen -különbözõ frakciókban vannak jelen, amelyek szimultán ioncsere folyamatokban együttesen határozzák meg a retenció mértékét. A komponensek ioncsere-megoszlási folyamatban való részvétele külön-külön additív tagként kezelendõ, ugyanis ezek mindegyike más-más egyensúlyi jellemzõvel rendelkezik, és különbözõ mértékben járul hozzá az ionok eredõ retenciójához. A modell a lineáris analitikai kromatográfia feltételei között érvényesül. A minta és/vagy az eluens várható mellékreakciói (protolízis, ikerion-képzõdés, kelát-és hidroxo-komplex képzõdés), továbbá azok kémiai típusai és vegyértékûsége, pH viszonyok figyelembevételével -a modell alap...