Ionenanalyse
-
Upload
etiennejooken8734 -
Category
Documents
-
view
213 -
download
0
Transcript of Ionenanalyse
-
7/21/2019 Ionenanalyse
1/6
Studiedag :
Ionenanalyse
Woensdag 24 november 2004
Hotel Serwir
Koningin Astridlaan 57
9100 Sint-Niklaas
-
7/21/2019 Ionenanalyse
2/6
1
KVCV - Studiedag Ionenanalyse
Ionenchromatografie
Principes en concepten
E. Jooken
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)
Hoe kunnen we ionen scheiden?
Ion Paar Chromatografie
Detectie met:
UV-Vis spectroscopie
Geleidbaarheidsdetectie
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
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
Hoe kunnen we ionen scheiden?
Ion Chromatografie (IC)
Scheiding van ionen op een ionwisselingshars
Detectie met geleidbaarheid
Alternatief: (indirecte) UV detectie
-
7/21/2019 Ionenanalyse
3/6
2
Ionchromatografie
Evenwichten en scheidingsprincipe
Kolomtechnologie
Geleidbaarheidsdetectie
IC: Evenwichten
R M + X R X + M
[R-X] . [M]
[R-M] . [X]Kev=
[R-X]
[X]KD =
IC: Evenwichten
[R-M]
[M]KD = Kev.
KD = Cte. [M]-1
tR = t0. (1 + KD . )
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 hogeconcentratie aan eluerend ion.
IC: Ionwisselingsharsen
De meeste ionwisselingsharsen zijn
gebaseerd op styreen divinylbenzeen
copolymeren
Structuur van PS-DVB hars
CH
CH2
CH
CH2
CH
CH2
CH
H2CCH
-
7/21/2019 Ionenanalyse
4/6
3
IC: Ionwisselingsharsen
Hierop worden positieve of negatieve
groepen gezet
Deze groepen hebben het vermogen om
ionen uit te wisselen met de oplossing
IC: Ionwisselingsharsen
Kationwisselaar: sulfonering
R
H2SO4
R
SO3H
IC: Ionwisselingsharsen
Anionwisselaar:
R
1) Cl-CH2-O-CH3/ ZnCl2
R
CH2NR3 Cl2) NR3
IC: Ionwisselingsharsen
Snelle massatransfer tussen mobiele en
stationaire fase vereistoppervlakkige
functionalisering
Geen probleem voor kationwisselaars
Wel een probleem voor anionwisselaars!!!
Oplossing:
Kleinere korrelgrootte
Tegendruk wordt te groot!
Gebruik van pelliculair hars:
Oppervlakkig gesulfoneerd
kationwisselingshars, met daarop zeer kleine
deeltjes anionwisselingshars
IC: Ionwisselingsharsen Structuur van pelliculairanionwisselingshars
5 m
NR3
R3N
NR3
NR3
R3N R3NR3NNR3R3N NR3NR3 R3N
R3N NR3
R3NO3S
SO3
O3SSO3
O3SSO3
100
-
7/21/2019 Ionenanalyse
5/6
4
IC: Geleidbaarheidsdetectie
Geleidbaarheidsdetectie is een universele
detector voor ionen.
Probleem met achtergrondgeleidbaarheid
van eluerende elektrolyt
Oplossing: suppressie van de
achtergrondgeleidbaarheid
IC: Geleidbaarheidssuppressie
Gebruik als eluerend ion de geconjugeerde
base van een zwak zuur:
H-MH + M
IC: Geleidbaarheidssuppressie
Na de scheidingskolom wordt M- op een (in
principe) kationwisselaar omgezet in H-M
De achtergrond geleidbaarheid wordt
daardoor quasi nihil
OH
-
+ H
+
H2O pKa = 15,74
HCO3- + H+ pKa = 6,35H2CO3
Schema van suppressor
Na+
SO3
SO3 SO3
H+
X-, M-
Kolomeffluent inKolomefluentuit
Regenerant in Regenerant uit
IC: Geleidbaarheidssuppressie
Belangrijk bijkomend voordeel:
Geleidbaarheid van het analyt neemt zeer
sterk toe!!!
Equivalent geleidbaarheden:
Vb: +(Na+) = 50 (S.cm2.eq-1)
+(H+) = 350 (S.cm2.eq-1)
IC: schema met suppressor
Eluent
Pomp Scheidingskolom
Suppressor
Geleidbaarheids-detector
Regenerant uit in
Na +-- Cl-
Na +-- Br- gescheiden
Na+ -- M- eluerend ion
H+ -- Cl-
H+ -- Br-
H-M
-
7/21/2019 Ionenanalyse
6/6
5
IC: Conclusies
Ionenruilchromatografie met
gesuppresseerde geleidbaarheidsdetectie is
een chemisch zeer elegante techniek om
anorganische en kleinere organische ionen
te analyseren