2) обратимая сорбция ионов анализируемого раствора ионогенными группами сорбента (+)
3) сорбция примесей анализируемого раствора сорбентом
4) сорбция ионов анализируемого раствора с помощью капиллярных сил сорбента
В основе ионообменной хроматографии лежит обратимый обмен ионов между подвижной фазой и ионогенными группами неподвижной фазы. Сорбент содержит фиксированные заряженные функциональные группы и компенсирующие их противоионы; при прохождении анализируемого раствора ионы с одноимённым зарядом с противоионами конкурируют за участки обмена. Поэтому удерживание определяется не капиллярными силами и не необратимой фиксацией вещества, а электростатическим взаимодействием и последующим замещением ионов.
В катионообменниках фиксированные группы имеют отрицательный заряд и обменивают катионы, например ионы водорода или натрия, на катионы исследуемого раствора. В анионообменниках положительно заряженные группы удерживают и обменивают анионы, такие как хлориды или фосфаты. Элюирование достигается изменением ионной силы, состава элюента или pH, что снижает сродство аналита к сорбенту либо увеличивает конкуренцию со стороны других ионов.
Ионообменный процесс является обратимым и обычно близок к стехиометрическому: количество связанных ионов соотносится с ионообменной ёмкостью сорбента. Необратимая сорбция не позволяет эффективно проводить элюирование, а простая сорбция примесей не отражает сущности метода. Капиллярные силы могут иметь значение в других сорбционных процессах, но не являются определяющим механизмом ионообменной хроматографии.
| Признак | Катионообменная хроматография | Анионообменная хроматография |
|---|---|---|
| Заряд фиксированных групп сорбента | Отрицательный | Положительный |
| Основные обмениваемые ионы | Катионы раствора | Анионы раствора |
| Типичные функциональные группы | Сульфонатные, карбоксильные, фосфатные | Четвертичные аммониевые, аминогруппы |
| Примеры удерживаемых веществ | Ионы металлов, протонированные амины, катионные лекарственные вещества | Галогениды, органические кислоты в анионной форме, фосфаты |
| Факторы селективности | Заряд иона, радиус, степень гидратации, pH среды | Заряд иона, гидратация, поляризуемость, pH среды |
| Способы элюирования | Повышение концентрации конкурирующего катиона или изменение pH | Повышение концентрации конкурирующего аниона или изменение pH |
| Ключевая характеристика процесса | Обратимый обмен с противоионами сорбента | Обратимый обмен с противоионами сорбента |
Практическое разделение основано на различии сродства компонентов к ионогенным центрам и их способности конкурировать с элюентом. Ионообменная ёмкость характеризует количество ионов, которое сорбент способен обратимо связать, и влияет на загрузку колонки. Выбор типа обменника и pH особенно важен для слабых электролитов, поскольку степень их ионизации определяет возможность удерживания. Следовательно, правильный ответ отражает центральный принцип метода — обратимую сорбцию ионов заряженными группами сорбента.