Іонна хроматографія. Добавка електроліту.

Немирівський А.М.

У цій роботі піде мова про ефект, який викликає добавка електроліту в елюент. У книзі А.М. Долгоносова, М. М. Сенявіна, І. М. Волощіка "Іонний обмін та іонна хроматографія "(Москва," Наука ", 1993р.) описаний випадок, коли при іонообмінної поділі аніонів добавка електроліту викликала збільшення піку гідрокарбонату при використанні карбонатної елюента.

Для того щоб пояснити позицію авторів книги, розглянемо докладніше схему визначення аніонів. Поділ аніонів проводиться на аніонообменной смолі, причому в якості елюента використовуються розчини солей слабких кислот, таких як карбонати, борати і т.п. Після звичайної роздільної колонки ставиться подавітельная катіонообменная. У ній відбувається перетворення солей поділюваних аніонів в кислоти, концентрації яких потім реєструється кондуктомеричного датчиком.

Виходячи з цього, автори книги пояснили ефект збільшення висоти піку гідрокарбонату тим обставиною, що вугільна кислота, яка утворюється після подавітельной колонки, має меншу електропровідність, ніж інші кислоти. ж електроліту в елюент піднімає загальну електропровідність розчину, що і викликає істотне збільшення піку гідрокарбонату. Таке пояснення мені здалося не переконливим, що й призвело до додаткових досліджень цього процесу.

Досліди проводилися з іонообмінників ХІКБ-1. Як елюента використовувався карбонатний розчин з добавкою нітрату натрію. Розчин готувався наступним чином. Зважувалася рівні навішування безводного карбонату і гідрокарбонату натрію. Після розчинення солей, в елюент додавався нітрат натрію. У підсумку розчин містив 0,005 М карбонатів і 0,001 М нітрату натрію. Подавітельная колонка містила смолу КУ-2. Досліди проводилися на хроматограф ХПІ-1 з кондуктомеричного датчиком.

Крім очікуваного ефекту збільшення висоти піку гідрокарбонату в 4-5 разів, був відзначений один цікавий факт, який не був помічений авторами вищезгаданої книги. Виявилося, що добавка електроліту викликає поява ще одного піку. Розташування піка визначається аніоном електроліту, тобто якщо електроліт містить нітрат, то з'являється пік на тому місці, де зазвичай повинен бути нітрат. Але це не звичайний пік, а западина. Крім того, існує наступна закономірність: у міру того як від проби до гатунку зростає вміст HCO3 - , Збільшується абсолютна величина цього незвичайного піку.

На малюнку показані результати калібрування хроматографа по гідрокарбонату. Пряма N1 ілюструє зміна висоти піків гідрокарбонату, а пряма N2 - висоти незвичайних піків нітрату. Негативні висоти піків говорять про те, що замість піків на хроматограм присутні западини.

На підставі цих результатів можна зробити висновок про те, що карбонати можна визначати не тільки по пику гідрокарбонату, але ще й по пику нітрату!

Спробуємо пояснити спостережувані явища.

Розглянемо поведінка проби в той момент, коли вона потрапляє на іонообмінника. Оскільки іонообмінний процес заснований на тому, що іони аналізованого речовини витісняють іони гідрокарбонату, то природно припустити, що надлишок HCO3 - в пробі витіснить іони нітрату з поверхні смоли. Тому вміст іонів нітрату в рухомій фазі буде більше, ніж зазвичай. Значить в наявності підвищення електропровідності елюента. Цей процес буде спостерігатися постійно у міру просування по колонці піку надлишку гідрокарбонату. Врешті-решт, на виході з колонки буде реєструватися сумарний сигнал HCO3 - і надлишку нітрату, що витіснив гідрокарбонат.

Розвиваючи цю ідею далі, можна пояснити появу піку нітрату. Оскільки HCO3 весь час витісняє нітрат з іонообмінної смоли, то це перешкоджає формування піку нітрату. Недолік же гідрокарбонату буде викликати посилене поглинання нітрату смолою, що в результаті призводить до формування піку нітрату. Таким чином, викладена вище гіпотеза найбільш повно описує вплив добавок електроліту на хроматографічний процес.

На закінчення слід сказати про те, що крім дослідів з добавкою нітрат натрію, проводилися експерименти з фосфатом натрію і калію хлоридом. Результати були аналогічні тим, що були отримані з добавкою у елюент нітрату натрію.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.novedu.ru/