curs cromatografia

Constana Sava Chimie Analitic. Analiza Instrumental Cromatografia

1

DRAFT UZ INTERN

UNIVERSITATEA OVIDIUS DIN CONSTANA FACULTATEA DE FARMACIE SPECIALIZAREA FARMACIE

ANUL II, SEM. 2, 2012-2013 Prof. univ. dr. Constana Sava


2

Cromatografia Cromatografia este metoda de separare a doi sau mai muli componeni pe baza diferenei de afinitate ntre o faz staionar i una mobil. Considernd un amestec de doi componeni x i y n soluie, y avnd o afinitate mai mare pentru faza staionar i o solubilitate mai mica n solvent, fa de x, cei doi componeni se separ.

Metode de separare - metode de extracie selectiv se bazeaz pe dizolvarea selectiv a componentelor

din amestecul analizat prin alegerea convenabil a unor solveni potrivii sau a unor condiii de pH adecvate

- metode cromatografice se bazeaz pe partiia difereniat a componentelor probei analizate ntre dou medii nemiscibile (faza staionar-FS i faza mobil-FM), fenomen care determin mobiliti diferite ale componentelor n faza staionar

- metode electrice se bazeaz pe mobilitatea difereniat a componentelor chimice posednd sarcin electric (ioni) n condiii adecvate de cmp electric, aplicat ca atare sau n combinaie cu pH potrivit (sau cu un gradient de pH)

PRINCIPIUL METODEI CROMATOGRAFICE

Separarea unei probe n doi componeni decurge datorit faptului c unul din componeni rmne mai mult vreme pe faza staionar a coloanei.

Suprafaa de contact a fazei staionare are proprietatea de a reine componenii probei pentru scurt timp. Prin adsorbii i desorbii succesive, fiecare component se transfer din nou n faza mobil. Acest proces se repet mereu.

Timpul de retenie al unei substane depinde de competiia ntre afinitatea pentru faza staionar i solubilitatea n solvent (faza mobil). Timpul necesar pentru ca substana s ajung la captul coloanei (din momentul injectrii) se numete timp de retenie, tR.

Mobilitatea diferit a componentelor se manifest prin deplasare cu viteze diferite de-alungul suportului cromatografic (sau de-alungul fazei staionare). Suport cromatografic: - hrtie poroas (cromatografie pe hrtie) - strat subire depus pe un suport plan (TLC/CSS) - coloan umplut cu faza staionar - tub capilar cu suprafaa intern acoperit cu faza staionar

Clasificarea metodelor cromatografice Criterii de clasificare: 1) dup starea de agregare a fazei mobile (FM) i a fazei staionare (FS) 2) dup polaritatea fazelor (FM i FS) 3) dup mecanismul de interaciune a componentelor probei cu FM i FS 1) Dup starea de agregare a fazelor 1.1 Faza mobil gazoas (gaz cromatografie, GC) 1.1.1 Faza staionar solid (solid - gaz) 1.1.2 Faza staionar lichid (lichid - gaz) 1.2 Faza mobil lichid 1.2.1 Faza staionar solid (solid - lichid) 1.2.2 Faza staionar lichid (lichid - lichid)


3

2) Dup polaritatea fazelor 2.1 Cromatografie cu faza normal (FS polar, FM nepolar) 2.2 Cromatografie cu faza invers (FS nepolar, FM polar) Exemple: FS polare : silicagel, oxid de aluminiu, celuloz, Florisil FS nepolare : diferite tipuri de silicagel silanizat FM polare : metanol, acetonitril, etanol, ap, tetrahidrofuran FM nepolare : diclormetan, cloroform, hexan, benzen, toluen 3) Dup mecanismul de interaciune a componentelor cu FM i FS 3.1 Cromatografie de adsorbie (adsorbia componentelor pe FS solid, polar) 3.2 Cromatografie de partiie (partiia componentelor ntre FS i FM, ambele lichide

dar nemiscibile) 3.3 Cromatografie pe rini schimbtoare de ioni (interaciuni ionice ntre componente

i FS rin solid) 3.4 Cromatografie de gel-permeaie (gel-filtrare) (potrivire sau nepotrivire steric a

moleculelor componentelor n cavitile unui gel - FS - inert; separare dup criteriul volumelor moleculare) (cromatografie de gel-permeaie / de gel-filtrare / cromatografie de excludere steric)

M

m

mMiezsolid

Strat degel afnat

Vsolid

Vpori

V0

V = V + VT 0 pori

Faza lichid

V0 - volum interstiial VT - volum liber total (accesibil moleculelor) Gel Permeation Chromatography (GPC) - sortarea mecanic a moleculelor din prob

dup dimensiunile lor n soluie. Utilizare: mai ales pentru separarea componentelor cu molecule mari (oligomeri,

macromolecule): proteine (anticorpi, toxine, enzime), peptide, oligo- i polizaharide etc. Mecanism de interaciune cu FS: n cazul ideal interaciunile fizico-chimice dintre FS

i componentele probei sunt neglijabile Singurul factor de separare este potrivirea / nepotrivirea unor molecule n cavitile FS Molecule mai voluminoase au mobilitate cromatografic mai mare 3.5 Cromatografie de afinitate (interaciuni specifice, de natur biochimic, ntre

componente i FS: interaciuni de tipul antigen-anticorp, enzim-substrat, enzim-coenzim, enzim-inhibitor)


4

FM FM FM FM FM

Eluat Eluat Eluat Eluat Eluat

1; x1a

1; x1d

1; x1e

1; x1c1; x1b2; x2a

2; x2d

2; x =L2e

2; x2c

2; x2b3; x3a

3; x =L3d

3; x3c

3; x3b

ta tb tc t = td 3 t = te 2

FS FSFS

FS FS

L

Principiul metodei de separare cromatografic

Caracterizarea mobilitii cromatografice a componentelor - prin distana parcurs de component ntr-un interval de timp dat (comun pentru toate

componente) - n special la cromatografia n strat subire - prin timpul necesar pentru parcurgerea lungimii L a sistemului cromatografic - n

special la cromatografia pe coloan.

1 , 2 start1

2

front

x1x2

xf

concentraie

distan

1

2

Cromatografia pe strat subire

Factorul de retenie parametru cromatografic este raportul ntre diatana parcurs

de component i distana parcurs de solvent, de la linia de start pn la frontul solventului:

solvent de parcursa distantacomponent de parcursa distanta Rf

f

1f,1 X

X R f

2f,2 X

X R


5

Zon

a de

pre

-co

ncen

trar

e(n

epol

ar)

Zon

a de

sepa

rare

(pol

ar)

FM FM FM

Start Start

Front

Cromatografia pe strat subire cu eluare pe o singur direcie

SS1 1

2

2

3

3

Eluent 1 Eluent 2

1.1

1.2

2.13.1

3.2

90o

Cromatografia pe strat subire bidimensional

Factorul de retenie (ntrziere) Gradul de migrare se exprim prin valoarea Rf (retardation factor) factor de retenie sau de ntrziere, definit ca:

solvent de parcursa distantacomponent de parcursa distanta Rf

luicomponentu a coloanaprin trecerede timpul isolventulu a coloanaprin trecerede timpul Rf

Distana parcurs de component se msoar de la punctul de start pn la mijlocul zonei solutului, iar distana parcurs de solvent de la locul de aplicare al spotului pn la frontul solventului

Factorul de retenie sau de ntrziere este o mrime adimensional i are valori ntre 0 i 1. n condiii cromatografice standard, factorul de retenie este o constant analitic folosit la identificarea speciilor chimice separate.


6

Principiul metodei cromatografice

Separarea unei probe n doi componeni decurge datorit faptului c unul din componeni rmne mai mult vreme pe faza staionar a coloanei.

Suprafaa de contact a fazei staionare are proprietatea de a reine componenii probei pentru scurt timp. Prin adsorbii i desorbii succesive, fiecare component se transfer din nou n faza mobil. Acest proces se repet mereu.

Timpul de retenie al unei substane depinde de competiia ntre afinitatea pentru faza staionar i solubilitatea n solvent (faza mobil). Timpul necesar pentru ca substana s ajung la captul coloanei (din momentul injectrii) se numete timp de retenie, tR.

Legea distribuiei Nernst La extracia unui component ntre dou faze nemiscibile, specia dizolvat se

distribuie ntre cele dou faze nemiscibile. Legea distribuiei Nernst: la temperatur constant, raportul concentraiei speciei n

faza mobil i n faza staionar, este constant,. Km/s = Cm1/Cs1 T = ct.

Km/s =D coeficientul de distribuie lichid-lichid la cromatografia de distribuie lichid-lichid M1 M2 M3

Vm Vm Vm

Vs Vs Vs

Cm1

Cm

Cm2 Cm3

Cs1

Cs

Cs2 Cs3

Cm1 Cm2 Cm3Cs1 Cs2 Cs3

Kms = = = = - - -

Legea distribuiei Nernst

Coeficientul de distribuie Nernst Km/s depinde de: - natura componentei repartizate ntre FS i FM - natura fazelor FM i FS - temperatura de lucru - mecanismul de interaciune cu FS i cu FM

Cu ct coeficienii de distribuie Nernst ai substanelor sunt mai mari i mai diferii ntre ei, cu att separarea pe coloan mai bun.

Procesul de separare Separarea probei n componeni individuali decurge la suprafaa particulelor poroase, strns mpachetate. Avantajul particulelor poroase este raportul mare ntre suprafaa i volumul lor.

500 m2 (pentru pori de 6 nm) i 10 m2 (pentru pori de 400 nm), per gram de material de umplutur.


7

Particolele poroase ale fazei staionare

Faza mobil curge printre spaiile libere dintre particulele umpluturii coloanei.

Componenii fazei mobile staioneaz n porii particulelor i se separ pe baza diferenei dintre timpii lor de retenie.

Silicagelul reprezint un important material hidrofil. Caracteristica major a silicagelului este prezena grupelor hidroxil polare, legate de atomii de siliciu de la suprafa. Grupele hidroxil, care formeaz interfaa fazei staionare, sunt polare reinnd pentru scurt timp substanele, prin adsorbie pe grupele polare.

Adsorbia este cu att mai puternic cu ct este este mai polar molecula. Astfel molecula de fenol polar este adsorbit mai puternic dect n-octanul nepolar care se elueaz mai repede. Solventul componenilor este unul slab sau mediu polar.

Silicagel faz normal Separarea pe silicagel faz normal

a doi component cu polariti diferite

Silicagelul faz invers se obine din silicagel polar prin modificri chimice ale suprafeei, prin silanizare.

Grupele polare hidroxil sunt nlocuite cu grupe funcionale nepolare ca: n-octadecil, n-octil, metil, fenil. Caracterul hidrofob crete cu creterea lungimii lanului legat.

Silicagel faz invers


8

Timpul de retenie Rezultatul analizei cromatografice este nregistrat ca o cromatogram. De ex. pentru

o prob coninnd doi componeni, plasat ntr-o coloan cromatografic, se obine o curb cu profilul curbei Gauss pentru fiecare component separat. Aceast curb este denumit peak.

Momentul t = 0 corespunde injectrii probei. Aria de sub peak, funcie de nlimea H i limea peak-ului, este o msur a

concentraiei componentului eluat. Timpul de retenie net este diferena dintre timpul necesar elurii componentului

separat (tR) i timpul necesar elurii componentului nereinut (tm): tR = tR - tm

tm timpul mort, intervalul de timp de la injectarea probei pna la eluarea componentului nereinut

Timpii de retenie i timpul mort


9

Parametrii geometrici ai cromatogramei Metoda tangentelor

Peak-ul cromatografic, avnd forma curbei Gauss (clopot) poate fi inclus ntr-un triunghi isoscel trasnd tangentele la cele dou pante. Astfel, aria peak-ului poate fi calculat ca aria triunghiului isoscel cu care se asimileaz: baza x nlimea/2. Sau, folosind proprietile triunghiului isoscel: limea la jumtate din inlime x nlimea peak-ului.

A = H x WH A= aria peak-ului este proporional cu concentraia substanei i se folosete n

analiza cantitativ H = nlimea peak-ului WB = limea la baz a peak-ului WH = limea la jumtate din inlimea peak-ului

Limea la baz se determin grafic trasnd tangentele i msurnd distana dintre

punctele de intersecie cu linia de baz.

Limea la baz a peak-urilor

Metoda

H=nlimea WH = limea peak-ului la jumtate din nlime WH =2 WB = 4 A= aria peak-ului

este proporional cu concentraia substanei i se folosete n analiza cantitativ A = H x WH

Limea la jumtate din nlimea peak-urilor


10

Simetria peak-urilor. Izoterma de distribuie

Cm

Cm

Cm

Cs

Cs

Cs

t

t

t

S.D.

S.D.

S.D.

"tailing"

"leading"

Peak-uri simetrice i asimetrice (S.D. semnal detector)

Curba de eluare este simetric i gaussian cnd distribuia componentului ntre cele

dou faze, mobil i staionar, se face corespunztor constantei de echilibru: Coeficientul de distribuie Nernst: Km/s=Cm/Cs Izoterma de distribuie este liniar i peak-ul simetric

s

mm/s C

C K Cm=Km/sCs Izoterme de distribuie neliniar cnd: Cs= Km/sCm 2. 1


11

Conceptul talerelor teoretice Separarea cromatografic a fost comparat ca model cu distilarea fracionat a unui

amestec multicomponent n coloane de distilare cu talere. Numrul de talere teoretice este o msur a capacitii de separare a coloanei: cu ct

este mai mare numrul de talere teoretice, cu att este mai mare capacitatea de separare a coloanei i mai mic limea la baz a peak-ului.

nlimea talerului teoretic se calculeaz n funcie de diametrul particulelor: H=(2...5) x diametrul particulelor

Pentru particule cu diametrul de 5 m, nlimea talerelor teoretice este 10-25 m: H=2x5m=10m H= 5x5m=25m

Numrul talerelor teoretice N, se calculeaz

teoretic taleruluiinaltimea coloanei lungimea N

000.41025

1003 mmx

mmHLN

000.101010

1003 mmx

mmHLN

Conceptul talerelor teoretice

Msura cantitativ a eficienei coloanei de separare este numrul de talere teoretice N. Cnd o coloan de separare eficient d peak-uri nguste la baz sau la jumtate din

nlime, rezult o valoare relativ mare a N, la timpi de retenie egali, prin comparaie cu o coloan neeficient.


12

Parametrii cromatografici Factorul de capacitate k

Factorul de capacitate este raportul ntre timpul de retenie net i timpul mort

m

mR

m

R

ttt

ttk ''

Pentru a compara cromatograme obinute cu diferite coloane i cu diferite debite ale

fazei mobile, s-a introdus termenul de factor de capacitate k. k = 0 cnd substana nu este ntrziat de faza staionar (tR= tm) k 1 Valori mici ale k arat c substanele sunt puin ntrziate n coloana de

separare. Peak-urile lor sunt localizate aproape de peak-ul nereinut. 1 k 15 Experiena arat c separarea optim se obine pentru valori ale k ntre 1 i 15. Valori ale k > 5 implic timpi de retenie mari.

Valorile optime ale factorului de capacitate

Rezoluia cromatografic

este o msur a gradului de separare a dou peak-uri vecine. Se calculeaz ca raport ntre diferena dintre timpii de retenie (tR) i semisuma laimii la baz (WB) a dou peak-uri.

2121

12 2

2BBBB

RR

WWt

WWttR

Rezoluia cromatografic i valorile optime


13

Coeficientul de selectivitate Coeficientul de selectivitate sau selectivitatea exprim capacitatea coloanei de a

separa dou substane. Selectivitatea coloanei de separare este raportul timpilor relativi de retenie Sau raportul factorilor de capacitate Sau raportul coeficienilor de distribuie Nernst-datorit relaiei de proporionalitate

dintre factorul de capacitate k i coeficientul de distribuie Nernst K

m

mR

m

R

ttt

ttk ''

1

2

1

2

1

2

1

2

''

''

KK

kk

tt

tttt

R

R

mR

mR

Coeficientul de selectivitate

Cu ct coeficienii de distribuie Nernst ai substanelor sunt mai mari i mai diferii

ntre ei, cu att este mai mare i separarea pe coloan mai bun. Ex. pt.moleculele P1 K1=1/2 pt.moleculele P2, K2 = 2 se calculeaz = K2/K1 = 4 Deoarece moleculele P2 sunt de patru ori mai mult timp reinute dect moleculele P1,

se va realiza o bun separare. Cnd K1= K2 .. = 1 i componenii nu se separ.


14

Valorile optime ale parametrilor cromatografici Nr.crt. Parametrul Relaia de calcul Valorile optime

1 Legea Lambert-Beer Exprim proprietatea speciei de a absorbi

radiaia

A = axbxC

0,1-0,8 AU

2 Legea distribuiei Nernst Arat de cte ori este mai solubil componentul, n

solventul 1 dect n solventul2

K = C1 /C2

T = ct.

K>>1

3 Timpul de retenie net tR = tR - tm 1-15 min. 4 Aria peak-ului

Proporional cu concentraia

A = H x WH

-

5 Factorul de asimetrie Reflect simetria peak-

ului H

HS A

BA%10

%10 Valori ct mai apropiate de 1

6 Factorul de coad Reflect simetria peak-

ului fW

T2

05,0

H

HH

ABAT

%5

%5%5

2

Valori ct mai apropiate de 1

7 Numrul de talere teoretice

Eficiena de separare a coloanei

2

54,5

H

R

WtN

2

16

B

R

WtN

2

4,4

25

WtN R

N=4.000-10.000 pentru o coloan cu lungimea de 100 mm i dim. particulelor 5 m

N=6.000-15.000

pentru o coloan cu lungimea de 150 mm i dim. particulelor 5 m

8 Numrul de talere/metru n = N / L n=40.000-100.000 9 nlimea talerului

teoretic Cu ct este mai mic H, cu att este mai ngust

peak-ul

H = L / N 2

*54,5

R

H

tWLH

H=10-25 m pentru particule de 5 m

H=(25)xdiam.particulelor

10 Factorul de capacitate Abilitatea coloanei de a

reine componentul k = mmR

m

R

ttt

tt '

1-15

11 Selectivitatea Reflect capacitatea

coloanei de a separa doi componeni 1

2

1

2

1

2

1

2

''

''

KK

kk

tt

tttt

R

R

mR

mR .> 1

12 Rezoluia cromatografic Arat ct de bine sunt

separate peak-urile 2121

12 2

2BBBB

RR

WWt

WWttR

4*

1''*1 N

kkR

R > 1

Pt. R = 1,5 Separare net


15

13 Ecuaia Van-Deemter nlimea talerului

teoretic n funcie de viteza liniar a fazei

mobile

H(u) = A + B / u + C u

Difuzia Eddy...............................A Difuzia longitudinal...................B / u Factorul de transfer de mas.C u

H(u) are valoare minim pentru: u= 2-3 mm/s pentru particule de 5 m

Factorul de asimetrie

H

HS A

BABA

%10

%10 A = distana de la axa vertical a peak-ului pentru maximul de concentraie, pn la frontul peak-ului, msurat la 10% din nlimea peak-ului; B = distana de la captul peak-ului pn la axa vertical a peak-ului pentru maximul concentraiei, msurat la 10% din nlimea peak-ului.

Factorul de coad

fW

T2

05,0 ; H

HH

ABAT

%5

%5%5

2

f = distana dintre axa corespunztoare maximului peak-ului i frontul peak-ului; W0,05 = distana dintre axa corespunztoare maximului peak-ului i captul cozii, msurat la 5% din nlimea peak-ului (fa de linia de baz).

Reprezentarea grafic a dou peak-uri i a parametrilor care intr n calculul asimetriei peak-ului i a factorului de coad

H

W0,05 0,05H

fA B

Peak

Peak 2

Peak nerei-nut


16

Cromatografie cu faza mobil lichid FS - solid (mai rar) sau lichid (mai frecvent) FM - lichid (solvent unic sau amestec de solveni) n cromatografia lichid se realizeaz: - separarea (analitic sau preparativ) a componentelor unei probe - identificarea componentelor pe baza mobilitii cromatografice (timp de retenie) - analiza cantitativ a componentelor din prob Variante: - FS n forma de strat subire, ntins pe un support plan (TLC) - coloan cu umplutur (scop analitic sau preparativ) Regim de lucru : - cu compoziie constant n timp a FM (regim "izocratic") - cu compoziia variabil n timp a FM (regim cu "gradient") Cromatografie n strat subire-CSS este tehnica citat frecvent n Farmacopeea Romn i n cele ale altor ri (inclusiv Farmacopeea European). Avantaje : - rezoluie bun (mai ales cu variantele actuale, performante) - posibilitatea analizrii mai multor probe n condiii strict identice - posibilitatea separrii "bidimensionale" a componentelor din prob - se realizeaz prin operaii simple (nu necesit specializare deosebit) - literatura de specialitate conine multe informaii privind condiiile de lucru - dotarea cu tehnica TLC nu presupune efort financiar deosebit Stratul subire (FS): - silicagel - oxid de aluminiu (Al2O3) cu umiditate controlat - celuloz - acetat de celuloz Identificarea / vizualizarea componentelor pe placa cromatografic: - prin mrimile Rf i Rm - prin rzuirea spotului, urmat de extracia componentei i identificarea prin metode fizico-chimice

- prin pulverizarea plcii cu reactivi de culoare specifici componentelor - prin modificarea fluorescenei stratului subire


17

Analiza aminoacizilor prin derivatizare cu 9-fluorenilmetil cloroformiat (FMOC-Cl) Derivatizarea cu FMOC-Cl se poate aplica aminoacizilor primari i secundari. Nu este susceptibil interferenelor majore cu alte substraturi. Derivaii rezultai sunt foarte stabili i puternic fluoresceni, cobornd limita de

detecie la nivelul fmol (femtomolar). Absorbia ex = 270 nm Emisia em = 316 nm 1. Elimin necesitatea extraciei simplificnd procedura i dovedind acurateea

analizei cantitative a aminoacizilor hidrofobi. 2. Se formeaz un singur produs, stabil, ceea ce permite analiza cantitativ a tuturor

aminoacizilor, inclusiv histidina i tirosina. 3. Se elimin interferena cu ali reactivi sau ali solveni. 4. Detecia n UV la 270nm, sau emisia fluorescent la 316nm.

Reacia de derivatizare a aminoacizilor cu 9-fluorenilmetil cloroformiat (FMOC-Cl)

O

N

OO

OH

O

OH

HN

N

HN O

O

O

OH

HNHO

O

O FMOC-Cl prolina FMOC-Cl histidina FMOC-Cl tirozina


18

Determinarea aminelor prin derivatizare cu fluorescamin Un alt agent de derivatizare care prin condensare cu gruparea amino amplific

fluorescena produsului este fluorescamina Detecia: Absorbia ex = 360nm Emisia em = 440nm

O

O

O

O

Determinarea HPLC a aflatoxinelor Micotoxine-derivai cumarinici aflatoxine Detector de fluorescen ex = 360nm em = 420nm

Produsele vegetale cu poliholozide mixte la umiditate crescut devin medii de cultur pentru microorganisme (bacterii, mucegaiuri, ciuperci)

degradarea principiilor active i biosinteza diferitelor substane toxice numite micotoxine.


19

Cromatografie pe rini schimbtoare de ioni este o tehnic performant de separare a compuilor anorganici sau organici care, n condiiile de lucru, manifest caracter ionic (posed sarcin electric). Faza staionar: rini (stare solid) n form de particule, care posed pe suprafaa lor grupri chimice ionizabile, legate chimic ( SO3H ; PO3H2 ; NH2 ; NR2 etc.). Gruprile pot schimba starea lor de ionizare n funcie de pH-ul sau tria ionic a fazei mobile. Mecanism de interaciune : - interaciuni electrostatice ntre speciile ionice din prob i gruprile ionizate legate pe suprafaa particulelor de rin - echilibre de schimb ionic - efect salin primar i interaciuni de solvatare

Rinile schimbtoare de ioni se clasific: - dup natura speciilor ionice schimbate - cationii (schimb cationi; grupele ionizabile, legate chimic de rin, au sarcina electric negativ) - anionii (schimb anioni; grupele ionizabile, legate chimic de rin, au sarcina electric pozitiv) - dup tria acid (bazic) a gruprilor ionice legate de rin - cationit / anionit tare - cationit / anionit slab

Un cationit este n "forma H" dac ionul reinut pe suprafaa lui (prin inter-aciuni electrostatice cu gruprile legate chimic de rin) este protonul, H+. Dac acest ion este dislocat din vecintatea grupelor legate de rin cu ali ioni, de exemplu cu Na+, atunci cationitul este n "forma Na".

Un anionit este n "forma OH" dac ionul reinut pe suprafaa lui (prin in-teraciuni electrostatice cu gruprile legate chimic de rin) este ionul OH-. Dac acest ion este dislocat din vecintatea grupelor legate de rin cu ali ioni, de exemplu cu Cl-, atunci anionitul este n "forma Cl".

Ionii Na+, prezeni n soluie, disloc protonul din gruparea sulfonic a rinii i sunt fixai, prin fore electrostatice, n sfera de solvatare a anionului sulfonat. Protonul trece n soluie n forma disociat (electrolit tare).

Procesul este reversibil. Echilibrul nu este deplasat predominant ntr-un anume sens. Dac n urma dislocrii protonului, acesta trece n soluie n forma de electrolit slab

(concentraia de H+ mic), atunci echilibrul este deplasat spre "forma Na" a rinii.


20

Rin insolubil SO3 H

SO3 Rin insolubil

Rin insolubil SO3 H

SO3 Rin insolubil

+ ( Na+ + Cl- )

+ ( H+ + Cl- )- Na+

" forma H "

" forma Na "

electrolit tare

electrolit tare

+ ( Na+ + OH- )

+ H2O-Na+

" forma H "

" forma Na "

electrolit tare

electrolit slab

Dac rina aflat n "forma Na" este plasat ntr-o soluie cu concentraie destul de mare a ionilor de K+ (electrolit ta-re), atunci ionii Na+ din sfera de solvatare a anionului sulfonat pot fi dislocai de ionii de K+ (proces reversibil). Rina aflat n "forma K" sau n "forma Na" se poate transforma din nou n "forma H" dac este introdus ntr-un mediu cu concentraia suficient de mare a ionilor H+ (nu n ap distilat, deoarece aici concentraie ionilor H+ este mic, de ordinul de mrime 10-7 mol/l la 22oC).

SO3 Rin insolubil

SO3 Rin insolubil

+ ( K+ + Cl- )- Na+

" forma Na " electrolit tare

+ ( Na+ + Cl- )- K+

" forma K " electrolit tare


21

SO3 Rin insolubil

Rin insolubil SO3 H

+ ( H+ + Cl- )- K+

" forma K " electrolit tare

+ ( K+ + Cl- )

" forma H " electrolit tare Gruparea ionizabil activ, legat chimic de rina de tip cationit, poate fi alta dect sulfonic, de exemplu poate fi grupare carboxilic. Avnd n vedere faptul c acizii carboxilici sunt acizi mai slabi dect acizii sulfonici (acizii carboxi-lici disociaz n msur mai mic dect acizii sulfonici), n "formele H" protonul din sfera de solvatare a gruprii sulfonice este disociat n msura mai mare dect protonul din sfera de solvatare a gruprii carboxilice.

SO3 Rin insolubil

Rin insolubil SO3 H

COO

Rin insolubil

Rin insolubil COOH

-H+

" forma H "

Cationit tare

- H+

" forma H "

Cationit slab Un anionit este capabil s schimbe anionul reinut n sfera de solva-tare a grupei active (un cation cu sarcina electric pozitiv) cu un alt anion, aflat la concentraie suficient de mare n mediul cu care rina este n contact. Anioniii au gruparea activ cu caracter bazic (n funcie de tria bazic a grupei active, anionitul poate fi tare sau slab). Rinile schimbtoare de ioni rein ionii n mod difereniat

NR3 Rin insolubil

NR3 Rin insolubil

+ ( Na+ + OH- )

" forma Cl " electrolit tare

+ ( Na+ + Cl- )

" forma OH " electrolit tare

-+

+ -Cl

OH


22

Cteva rini schimbtoare de ioni ( Cationii )

Cationit Structura rinii Gruparea ionogen

Amberlit IR-100 Amberlit IR-105 fenolic -OH ; -CH2-SO2OH

Amberlit IR-112 Amberlit IR-120

copolimer stiren - DVB -SO2OH

Zeo-Carb 215 fenolic -OH ; -CH2-SO2OH

Zeo-Carb 225 copolimer stiren - DVB -SO2OH

Amberlit IR-50 polimer de acid metacrilic -COOH

Zeo-Carb 216 fenolic -OH ; -COOH

Sephadex SE-25 Sephadex CM-50 Dextran -O-CH2-CH2-SO2OH

Cteva rini schimbtoare de ioni (Anionii)

Anionit Structura rinii Gruparea ionogen

Amberlit IRA-400 Amberlit IRA-410

copolimer stiren - DVB -N

+R3

Amberlit IRA-4B fenolic -OH ; grupare amino pe nucleu aromatic

Amberlit IR-45 copolimer stiren - DVB -N(C3H7)2

Sephadex DEAE A-25 Dextran -O-CH2-CH2-N(C2H5)2

curs cromatografia

Documents