La cromatografia d'intercanvi iònic és una tècnica analítica que es basa en els principis de la cromatografia per produir la separació d'espècies iòniques i moleculars que exhibeixen polaritat. Això es basa en la premissa de què tan afins són aquestes substàncies amb relació a una altra anomenada intercanviador iònic.
En aquest sentit, les substàncies que posseeixen càrrega elèctrica són segregades gràcies a el desplaçament iònic, en el qual es transfereixen una o més espècies iòniques des d'un fluid a un sòlid mitjançant intercanvi, pel fet de posseir càrregues iguals.
Aquestes espècies iòniques s'enllacen a grups funcionals ubicats a la superfície per mitjà d'interaccions de tipus electrostàtic que faciliten l'intercanvi iònic. A més, l'efectivitat de la separació dels ions depèn de la rapidesa de l'intercanvi de la matèria i a l'equilibri entre les dues fases; és a dir, es fonamenta en aquesta transferència.
procediment
Abans de començar el procés de cromatografia d'intercanvi iònic s'han de prendre en compte certs factors de gran rellevància, que permeten optimitzar la separació i obtenir millors resultats.
Entre aquests elements es troben la quantitat d'analit, la massa molar o pes molecular de la mostra i la càrrega de les espècies que constitueixen l'analit.
Aquests factors són indispensables per determinar els paràmetres de la cromatografia, com ara la fase estacionària, la mida de la columna i les dimensions de l'porus de la matriu, entre d'altres.
consideracions prèvies
Hi ha dos tipus de cromatografia d'intercanvi iònic: la que implica desplaçament catiònic i la que involucra desplaçament aniònic.
A la primera, la fase mòbil (que constitueix la mostra a ser separada) posseeix ions amb càrrega positiva, mentre que la fase estacionària posseeix ions amb càrrega negativa.
En aquest cas, les espècies amb càrrega positiva són atretes per la fase estacionària depenent de la seva força iònica i això es reflecteix en el temps de retenció que es mostra en el cromatograma.
De manera similar, en la cromatografia que involucra desplaçament aniònic, la fase mòbil posseeix ions amb càrrega negativa, mentre que la fase estacionària posseeix ions amb càrrega positiva.
Dit d'una altra manera, quan la fase estacionària posseeix càrrega positiva és emprada en la separació de les espècies aniòniques, i quan aquesta fase és de naturalesa aniònica és utilitzada en la segregació de les espècies catiòniques presents a la mostra.
En el cas de compostos que presenten càrrega elèctrica i exhibeixen solubilitat en aigua (com els aminoàcids, nucleòtids de mida reduïda, pèptids i proteïnes de grans dimensions), aquests es combinen amb fragments que presenten càrrega contrària, produint-enllaços de naturalesa iònica amb la fase estacionària que no és soluble.
procediment
Quan la fase estacionària es troba en equilibri, es té un grup funcional que és susceptible a la ionització, en el qual les substàncies d'interès de la mostra són segregades i quantificades, podent combinar-se alhora que es traslladen al llarg de la columna cromatogràfica.
Posteriorment, les espècies que s'han combinat poden ser eluidas per després ser recollides emprant una substància eluent. Aquesta substància està constituïda per elements catiònics i aniònics, donant origen a una concentració més gran d'ions al llarg de la columna o modificant les característiques de pH de la mateixa.
En resum, primer una espècie capaç d'intercanviar ions és carregada superficialment de manera positiva amb contraions, i després es produeix la combinació dels ions que seran segregats. Quan s'inicia el procés d'elució, les espècies iòniques dèbilment enllaçades pateixen desorció.
Després d'això, passen a ser desorbidas també les espècies iòniques amb enllaços més forts. Finalment ocorre la regeneració, en la qual és possible que l'estat inicial es reconstitueixi per mitjà de l'rentat de la columna amb l'espècie tamponada que intervé inicialment.
principis
La cromatografia d'intercanvi iònic es fonamenta en el fet que les espècies que manifesten càrrega elèctrica presents al analit, es troben segregades gràcies a les forces d'atracció de tipus electrostàtic, quan aquestes es mouen a través d'una substància resinosa de tipus iònic en condicions específiques de temperatura i pH.
Aquesta segregació és originada per l'intercanvi reversible d'espècies iòniques entre els ions que es troben en la solució i aquells que es troben en la substància resinosa de desplaçament que posseeix naturalesa iònica.
D'aquesta manera, el procés utilitzat per a la segregació de compostos en la mostra està subjecte a el tipus de resina que s'empri, seguint el principi dels intercanviadors aniònics i catiònics que es va descriure anteriorment.
Com els ions d'interès es troben empresonats en la substància resinosa, és possible que la columna cromatogràfica flueixi fins que la resta de les espècies iòniques sigui eluït.
Posteriorment, es permet que flueixin les espècies iòniques que es troben empresonades en la resina, mentre es traslladen per una fase mòbil amb major reactivitat al llarg de la columna.
aplicacions
Com en aquest tipus de cromatografia la separació de les substàncies es porta a terme a causa de l'intercanvi iònic, aquesta posseeix una gran quantitat d'usos i aplicacions, entre els quals es troben els següents:
- Separació i purificació de mostres que continguin combinacions de compostos de naturalesa orgànica, constituïts per substàncies com nucleòtids, carbohidrats i proteïnes.
- Control de qualitat en el tractament d'aigües i en els processos de desionització i estovament de solucions (emprat en la indústria tèxtil), així com la segregació de magnesi i calci.
- Separació i purificació de fàrmacs, enzims, metabòlits presents en la sang i orina, i altres substàncies de comportament alcalí o àcid, en la indústria farmacèutica.
- Desmineralització de solucions i substàncies, on es vol obtenir compostos d'elevada puresa.
- Aïllament d'un compost específic en una mostra que es vol separar, per tal d'obtenir una separació preparatòria de la mateixa per posteriorment ser objecte d'altres anàlisis.
Igualment, aquest mètode analític és àmpliament utilitzat en la indústria petroquímica, hidrometalúrgica, farmacèutica, tèxtil, d'aliments i begudes, i de semiconductors, entre d'altres àmbits.
referències
- Wikipedia. (Sf). Ion chromatography. Recuperat de en.wikipedia.org
- Biochem Den. (Sf). Què és el Ion Exchange Chromatography and its Applications. Obtingut de biochemden.com
- Study Read. (Sf). Ion Exchange chromatography-Principle, Method & Applications. Recuperat de studyread.com
- Introduction to Practical Bioquímica. (Sf). Ion exchange chromatography. Obtingut de elte.prompt.hu
- Helfferich, FG (1995). Ion Exchange. Recuperat de books.google.co.ve