Ionenanalyse

download Ionenanalyse

of 6

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