Cromatografía d'intercanvi iònic

Archiu:Caps block 0 Workstation.jpg

Un modern equip d'cromatografía d'intercanvi iònic d'altes prestacions (HPIC) de Metrohm.

La cromatografía d'intercanvi iònic (o cromatografía iònica) és un procés que permet la separació d'ionés i molèculas polarés basat en les propietats de càrrega de les molècules. Pot ser usada en casi qualsevol tipo de molècula carregada, incloent proteïnas grans, nucleòtits i aminoàcits menuts. La solució que deu injectar-se normalment es denomina "mostra", i els components separats individualment es diuen analitos. S'ampra a sovint en purificació de proteïnes, anàlisis de l'aigua o control de calitat.

Història

Archiu:History of ion exchange chromatography.png

Breu resum de l'història de la cromatografía d'intercanvi iònic.

Els métodos iònics s'han utilisat des de 1850, quan H. Thompson i J. T. Way, investigadors d'Anglaterra, varen tractar diverses argila en sulfat d'amoni o carbonat en solució per a extraure el amoníac i lliberar calcio. En 1927 es va utilisar la primera columna de zeolita mineral per a eliminar ions de calcio i magnesi que interferien en la solució, per a determinar el contingut de sulfat d'aigua. La versió moderna de la IEC es va desenrollar durant l'época de la guerra del Proyecte Manhattan. Es requeria una tècnica per a separar i concentrar els elements radiactius necessaris per a fer la bomba atòmica. Els investigadors varen elegir absorbents que pogueren tancar-se sobre elements transuránidos carregats, i que pogueren eliminar-se diferencialmente. Finalment, una volta desclasificada en 1947, la Comissió d'Energia Atòmica va donar a conéixer l'informació sobre l'us de la cromatografía d'intercanvi iònic per a la separació de productes de fissió nuclear. Estes tècniques poden utilisar noves resines IE per a desenrollar els sistemes que s'utilisen a sovint hui en dia per a la purificació específica de productes biològics i de substàncies inorgàniques.

A principis dels anys 1970, Hamish Small i els seus companyers de treball en Dow Chemical Company varen desenrollar la cromatografía iònica com un nou método de IEC utilisable en l'anàlisis automatizado. La CI utilisa resines iòniques més dèbils per a la seua fase estacionaria, i una nova neutralisació de stripper, o supresor de la columna per a eliminar els ions llevats que es depositen en el fondo. És una poderosa tècnica per a determinar baixes concentracions de ions, i és especialment útil en estudis sobre el mig ambient i la calitat de l'aigua, entre atres aplicacions.

La tecnologia de Dow Chemical va ser adquirida per Durrum Instrument Corp. (fabricant del Durrum D-500), que després va formar una unitat de negocis separada per als seus nous productes CI, cridada Dionex (Dow Ion Exchange). Dionex Corporation va ser incorporada en 1980 en Sunnyvale, Califòrnia, i dirigida per A. Blaine Bowman, que va adquirir els actius de Dionex.

Principis

Archiu:Ion chromatogram. caps block 12

Cromatograma d'intercanvi iònic.

Archiu:StagesIonExchange.png

Fases de l'intercanvi iònic.

La cromatografía d'intercanvi iònic conserva els analitos basant-se en les interaccions de Coulomb. La fase estacionaria mostra en la superfície grups funcionals iònics (R-X) que interactuen en ions de càrrega oposta del analito.

Este tipo d'cromatografía es subdivide a la seua volta en dos tècniques. La cromatografía d'intercanvi catiónico i la cromatografía d'intercanvi aniónico:

La cromatografía d'intercanvi catiónico reté cationés carregats positivament degut a que la fase estacionaria mostra un grup funcional carregat negativament, com podria ser un àcit fosfórico.

${\text{R-X}}^{-}{\text{C}}^{+}+{\text{M}}^{+}{\text{B}}^{-}\rightleftarrows {\text{R-X}}^{-}{\text{M}}^{+}+{\text{C}}^{+}+{\text{B}}^{-}$

• La cromatografía d'intercanvi aniónico reté anionés usant grups funcionals carregats positivament, com un catión d'amoni cuaternario.

${\text{R-X}}^{+}{\text{A}}^{-}+{\text{M}}^{+}{\text{B}}^{-}\rightleftarrows {\text{R-X}}^{+}{\text{B}}^{-}+{\text{M}}^{+}+{\text{A}}^{-}$

R-X⁺ és el analito present en la columna, C⁺ és el catión, A^- és el anión, M⁺ és la mostra i B⁺ és el ion de la mostra.

Una senya a tindre en conte és que tant la força iònica dels C⁺ com la dels A^- en la fase mòvil es pot ajustar per a canviar la posició d'equilibri, canviant d'esta manera el temps de retenció.

L'cromatograma de ions que es mostra en esta secció correspon a un típic obtingut en una columna d'intercanvi aniónico.