Матриця іонообмінника - Довідник хіміка 21
Хімія та хімічна технологія
Матриця іонообмінника
Дослідження в галузі синтезу органічних високомолекулярних матриць іонообмінників продовжуються. Велика увага приділяється ступеню дисперсності матриці.[c.14]
Внаслідок термообробки спостерігається і зміна кінетичних властивостей аніоніту, як це випливає з рис. 3. Можна вважати, що погіршення кінетичних характеристик відбувається як з допомогою дезамінування, і з допомогою зміни структури безпосередньо просторової сітки органічної матриці ионообменника під впливом високих температур. При цьому не виключено, що обидва вказані процеси протікають одночасно. Однак із представлених на рис. 3[c.171]
Феноли, що мають кислий характер, можуть сорбуватися на аніонообмінних смолах за аніонообмінним механізмом. Їх ароматичні ядра виявляють велику спорідненість до матриці іонообмінників на основі кополімеру стирол-дивінілбензол і включаються як в іонну, так і молекулярну сорбцію. Виявлено, що феноли можна виділити шляхом їх неіонної сорбції на функціональних групах іонообмінних смол [29], внаслідок чого для поділу фенолів можна використовувати як аніоно-, так і катіонообмінні смоли.[c.38]
Іонообмінна хроматографія білків при всіх своїх перевагах має і серйозні недоліки. Багато білків неповністю елююються з іонообмінника, що веде іноді до суттєвих втрат. Ряд лабільних білків денатурується при взаємодії з іонообмінником, як вважають, внаслідок взаємодії вуглеводневих радикалів з матрицею іонообмінника та розгортання пептидних ланцюгів, що становлять білкову молекулу. Тому найкращі результати дає зазвичай хроматографічне поділ щодо стійких.низькомолекулярних білків.[c.29]
Способи досягнення селективності дії іонообмінника є різними. Один із таких способів - зміна пористості, тобто зміна числа поперечних зв'язків у матриці. Довжина і частота розташування поперечних зв'язків у матриці іонообмінника можуть бути різні шляхом їх варіювання можна створювати іонітові сита, проникні для одних іонів і здатні до їх обміну і непроникні для інших. Зокрема іонітові сита з великою кількістю поперечних зв'язків знайшли застосування для відокремлення деяких органічних іонів, що мають великий радіус, від неорганічних з малим радіусом.[c.24]
Набухання у воді. Іонообмінні смоли у воді нерозчинні, але при зануренні у воду поглинають її, тобто набухають. Їх набухання протікає по-різному в залежності від властивостей смоли та водного розчину, в який вона занурена. Чим більше у структурі смоли гідрофільних іоногенних груп (що вища ємність смоли), то більше схильний іонообмінник до набухання. При малій кількості поперечних зв'язків у матриці іонообмінника набухання може досягти більших величин. Навпаки, при високій сітчастості іонообмінника набухання знижується, тому що йому перешкоджають поперечні зв'язки. Поглинена іонообмінником вода хоч і не здатна розчиняти його, але дещо розтягує його матрицю. Таким чином, набряклий іонообмінник являє собою систему іоногенні групи і протиіони розчинені в воді, що проникла в нього.[c.27]
По нерозчинному кістяку (матриці) іонообмінника певним чином розподілені ковалентно пов'язані функціональні групи, здатні до дисоціації. Найчастіше це сульфогрупи, рідше карбоксильні групи (катіонообмінники) або третинні аміногрупи або четвертинні амонієві групи (аніонообмінники). Методом іонообмінноїхроматографії можна розділити такі сполуки, які у сильнополярних елюентах хоча б частково дисоціюють. Поділ заснований на відмінності спорідненості іонів до протиіонів матриці іонообмінника та іонів, що містяться в розчиннику.[c.187]
Відповідно до цієї теорії реакцію обміну двох однозарядних катіонів А + і В + можна записати наступним чином (R - матриця іонообмінника)[c.11]
Тіни та властивості іонообмінників. Іонообмінниками називають такі сполуки, які містять фіксовані функціональні групи та рухливі протиіони. Останні можуть оборотно обмінюватись з іншими іонами того ж заряду, не змінюючи фізичні властивості нерозчинної матриці. Іонообмінниками можуть бути органічні та неорганічні сполуки. В якості матриці можуть бути використані алюмосилікати, синтетичні смоли, полісахариди, білки та целюлоза.[c.107]
Ці відмінності в црочності зв'язку протиіонів з фіксованими іонами матриці іонообмінника призводять до того, що суміш поділяється в колонці на окремі смуги - зони сорбованих іонів Мец, Міщ і Meiv, пере-[c.119]
Для іонообмінної хроматографії найбільше значення мають наступні характеристики речовини розмір (маса) і форма молекул — з позицій легкості їх проникнення в пори матриці іонообмінника і швидкості дифузії в рідких фазах системи значення рК для іонів, ізоелектричної точки (р1) для цвіттеріонів. кривих їхнього титрування. Дуже бажано мати уявлення і про розподіл іоногенних груп поверхнею макромолекул амфоліту для оцінки можливостей локальних взаємодій з обмінником або просторової відповідності цього розподілу та середніх відстаней між іоногенними групами на поверхні обмінника.[c.256]
Методоміонообмінної хроматофафії можна розділити такі сполуки, які у сильнополярних елюентах хоча б частково дисоціюють [29]. Поділ заснований на відмінності спорідненості іонів до протиіонів матриці іонообмінника та іонів, що містяться в розчиннику. При розподілі органічних іонів можливе додаткове утримання, обумовлене сорбцією на матриці іонообмінника. Тому передбачити селективність поділу органічних сполук на іонообмінника дуже важко. Поділ сумішей катіонів і аніонів засновано на відмінності в селеюнвнос ги при сорбції підлягають поділу іонів по відношенню до іонів того ж знака, утримуваним обмінником в результаті утворення іонної пари.[c.92]
Як показала практика, найбільш раціональним є метод вимірювання оптичної щільності монодисперсних іо-нообмінників при двох довжинах хвиль — гетерохроматичної екстраполяції [27] при максимальному наближенні до віконця детектора кювети з вимірюваним іонообмінником-концентратом. Для компенсації високого світлопоглинання матриці іонообмінника найбільш зручно вимірювати відносно металевої пластинки з отворами [1], світлопропускання якої в інтервалі довжин хвиль постійно. В цьому випадку за аналітичний сигнал (А) приймають різницю (рис. 14.4.33).[c.334]
Пошиті полімери, що спочатку застосовувалися тільки як матриця іонообмінників, були введені в хроматографічний аналіз головним чином завдяки роботам Холліса[c.324]
Змішані механізми утримування найбільше виявляються при поділі поліелектролітів. У розчині ці великі багатозарядні молекули на поверхні мають полярні і неполярні групи (центри), які можуть фізично взаємодіяти з матрицею іонообмінника. Найважливіша група поліелектролітів -це білки. Протягом тривалого часу іонообмінна ВЕРХ була основним методом поділу білків, проте в даний час її дедалі більше витісняє обернено-фазова рідинна хроматографія [44]. Пояснюється це, зокрема, тим, що при поділі білків і засобом іонообмінної хроматографії через змішаний механізм утримання зазвичай виходять широкі і несиметричні піки.[c.112]
Щоб вирішити проблему масопереносу макромолекул, наприклад молекул білка, в матриці іонообмінника, був запропонований інший клас іонообмінних матеріалів з більш пористою матрицею. Ці іонообмінники отримують, вводячи іонізовані групи всередину поліакриламідних гелів та вуглеводнів, таких як целюлоза або декстран. Ці матеріали мають дуже низьку щільність обмінних центрів та матрицю гідрофільного типу. Вони зазвичай інтенсивно набухають у воді, і нежорстка структура, що утворюється в результаті, легко деформується під дією струму рідини. В основному ці матеріали використовуються для поділу великих молекул біологічного походження, і внаслідок низької густини обмінних центрів такий обмін протікає в м'яких умовах.[c.214]
Слід мати на увазі, що хоча електростатична взаємодія між зарядженими групами білка та іонообмінника є основним видом сил, що діють при хроматографії, певне значення має також утворення водневих зв'язків та Ван-дер-Ваальсова взаємодія білка та каркасу - матриці іонообмінника.[c.28]
Для якісного опису явища іонообмінної селективності розглядають взаємодії у фазі розчину і у фазі іонообмінника, а саме, взаємодії між молекулами води, між протионами, що обмінюються, і молекулами води, між протиіонами і коіонами в розчині, між проти-воїном ііоногенною групою матриці іонообмінника. При цьому іонообмінник розглядають як концентрований розчин електроліту. Від звичайного концентрованого розчину він відрізняється, по-перше, тим, що іони одного типу нерухомо закріплені на матриці іонообмінника і, по-друге, тим, що матриця змінює структуру води всередині іонообмінника. Ефективна діелектрична проникність в іонообміннику значно нижча, ніж у воді.[c.32]
Та розглянемо механізм іонного обміну з погляду кінетики. При обміні між двома фазами відбувається перенесення протиіонів в обох фазах до поверхні розділу та від неї. Цьому перенесення іонів у розчині сприяє його перемішування. Однак навіть за найефективнішого перемішування зерно іонообмінника залишається завжди оточеним нерухомою плівкою розчину (плівка Нернста). Товщина плівки приблизно 10 - 10 см. Процес обміну, що відбувається між зернами іонообмінника і добре перемішується розчином, зводиться до трьох послідовних стадій I - дифузія протиіонів, що обмінюються, через стаціонарну плівку, що оточує зерно іонообмінника П - іффуз. Власне обмін - стадія П1 - протікає практично миттєво, тому іонний обмін розглядають як дифузійний процес, швидкість якого визначається найповільнішою стадією або дифузією в плівці - плівкова кінетика , або дифузією в зерні - гелева кінетика . Всі фактори, які збільшують дифузійний потік у плівці та зменшують потік у зерні, сприяють гелевій кінетиці плівковій кінетиці сприяють фактори, що збільшують дифузійний потік у зерні та зменшують його у плівці. Наприклад, дифузія Б плівці може бути визначальною стадією в системах з більш високою концентрацією фіксованих іонів, з меншимчислом поперечних зв'язків у матриці іонообмінника, з меншим розміром зерен, з меншою концентрацією розчину. c.11] [c.202] [c.78] [c.163] Хроматографія неорганічних речовин (1986) - [c.20, c.81]