ИОНООБМЕ́ННАЯ ХРОМАТОГРА́ФИЯ

ИОНООБМЕ́ННАЯ ХРОМАТОГРА́ФИЯ, вари­ант жид­ко­ст­ной хро­ма­то­гра­фии, в ко­то­ром раз­де­ле­ние ве­ществ про­ис­хо­дит за счёт разл. спо­соб­но­сти раз­де­ляе­мых ио­нов в рас­тво­ре к ион­но­му об­ме­ну с ионо­ген­ны­ми груп­па­ми ио­ни­та (не­по­движ­ной фа­зы). В ка­че­ст­ве не­под­виж­ной фа­зы для раз­де­ле­ния ка­тио­нов ис­поль­зу­ют ка­тио­но­об­мен­ни­ки, или ка­тио­ни­ты, для раз­де­ле­ния анио­нов – анио­но­об­мен­ни­ки, или анио­ни­ты (см. в ст. Ио­ни­ты). Силь­но­кис­лот­ные ка­тио­ни­ты и вы­со­ко­ос­но́в­ные анио­ни­ты мо­гут ис­поль­зо­вать­ся в ши­ро­ком диа­па­зо­не зна­че­ний $\ce{pH}$ элю­ен­та, раз­де­ле­ние ио­нов осу­ще­ст­в­ля­ет­ся пу­тём под­бо­ра оп­ти­маль­ных зна­че­ний $\ce{pH}$. Сла­бо­ки­слот­ные ка­тио­ни­ты ис­поль­зу­ют­ся толь­ко при $\ce{pH>6}$, а низ­ко­ос­но́в­ные анио­ни­ты – при $\ce{pH<8}$, ко­гда их ио­но­ген­ные груп­пы ио­ни­зи­ро­ва­ны. Ка­тио­ни­ты и анио­ни­ты ре­ге­не­ри­ру­ют­ся рас­тво­ра­ми ки­слот и ще­ло­чей со­от­вет­ст­вен­но или кон­цен­три­ров. рас­тво­ра­ми со­лей. Ам­фо­тер­ные ио­ни­ты со­дер­жат и ки­слот­ные, и ос­но́в­ные ио­но­ген­ные груп­пы. Та­кие ио­ни­ты спо­соб­ны к об­ра­зо­ва­нию внут­рен­них со­лей, дис­со­ции­рую­щих при кон­так­те с элек­тро­ли­та­ми и сор­би­рую­щих как ка­тио­ны, так и анио­ны. Ам­фо­тер­ные ио­ни­ты ре­ге­не­ри­ру­ют­ся во­дой.

Варь­и­руя зна­че­ния $\ce{pH}$ элю­ен­та, при­ро­ду и кон­цен­тра­цию ио­но­ген­ных групп сор­бен­та, сте­пень на­бу­ха­ния сор­бен­тов, мож­но из­ме­нять сте­пень дис­со­циа­ции ком­по­нен­тов хро­ма­то­гра­фич. сис­те­мы, а сле­до­ва­тель­но, вре­мя удер­жи­ва­ния раз­де­ляе­мых ио­нов. При этом дос­ти­га­ет­ся не­об­хо­ди­мая се­лек­тив­ность раз­де­ле­ния. В ана­ли­тич. прак­ти­ке на­бу­ха­ние ио­ни­тов мо­жет иг­рать от­ри­ца­тель­ную роль, т. к. при этом на­ру­ша­ет­ся упа­ков­ка слоя сор­бен­та. По­это­му в вы­со­ко­эф­фек­тив­ной И. х. при­ме­ня­ют прак­ти­че­ски не­на­бу­хаю­щие ио­ни­ты ма­лой ём­ко­сти со срав­ни­тель­но проч­ной струк­ту­рой по­ли­мер­ной мат­ри­цы.

По­сколь­ку мно­го­за­ряд­ные ио­ны удер­жи­ва­ют­ся ио­ни­та­ми силь­нее од­но­за­ряд­ных, в И. х. анио­нов час­то при­ме­ня­ют фос­фат­ные рас­тво­ры при вы­со­ких зна­че­ни­ях pH (при ко­то­рых фос­фат-ио­ны трёх­за­ряд­ны); та­кие рас­тво­ры об­ла­да­ют вы­со­кой элюи­рую­щей спо­соб­но­стью. При рав­ных ве­ли­чи­нах за­ря­дов удер­жи­ва­ние ка­тио­нов умень­ша­ет­ся с рос­том ра­диу­са гид­ра­ти­ро­ван­ных ио­нов. По­это­му, напр., в И. х. на суль­фо­ка­тио­нитах в раз­бав­лен­ных рас­тво­рах удер­жи­ва­ние ка­тио­нов умень­ша­ет­ся в ря­ду: $\ce{Ba^{2+},\, Pb^{2+},\, Sr^{2+},\, Ca^{2+},\, Ni^{2+},\, Cd^{2+},}$ $\ce{Cu^{2+},\, Co^{2+},\, Zn^{2+},\, Mg^{2+},\, Tl^+,\, Ag^+,\, Cs^+,\, Rb^+,\, K^+,\,NH_4^+ ,\, Na^+,\, H^+,\, Li^+}$. На­ря­ду с уча­сти­ем в про­цес­сах ион­но­го об­ме­на, ио­ни­ты спо­соб­ны сор­би­ро­вать разл. хи­мич. со­еди­не­ния, гл. обр. ор­га­нич. ио­ны. Сверх­эк­ви­ва­лент­ное по­гло­ще­ние та­ких ио­нов обу­слов­ле­но об­ра­зо­ва­ни­ем во­до­род­ных свя­зей, ди­поль­ным и гид­ро­фоб­ным взаи­мо­дей­ст­ви­ем ио­нов с по­ли­мер­ной мат­ри­цей ио­ни­та.

Де­тек­ти­ро­ва­ние в И. х. осу­ще­ст­в­ля­ют фо­то­мет­ри­че­ским, ам­пе­ро­мет­ри­че­ским, флуо­ри­мет­ри­че­ским и др. спо­со­ба­ми. Наи­боль­шее при­ме­не­ние по­лу­чил кон­дук­то­мет­рич. ме­тод де­тек­ти­ро­ва­ния, по­слу­жив­ший ос­но­вой вы­со­ко­чув­ст­ви­тель­но­го ва­ри­ан­та И. х. – ион­ной хро­ма­тогра­фии. В вы­со­ко­эф­фек­тив­ной И. х. хро­ма­то­гра­фич. ко­лон­ки за­пол­ня­ют сор­бен­та­ми с раз­ме­ром зё­рен 5–8 мкм, дав­ле­ние при про­ка­чи­ва­нии че­рез ко­лон­ку элю­ен­та дос­ти­га­ет 10⁷ Па.

И. х. при­ме­ня­ют для ана­ли­за рас­тво­ров элек­тро­ли­тов, а так­же для пре­па­ратив­но­го и пром. вы­де­ле­ния ио­нов. В пром. и пре­па­ра­тив­ных це­лях И. х. ис­поль­зу­ют для вы­де­ле­ния ал­ка­лои­дов, фер­мен­тов, бел­ков, при­род­ных кра­си­те­лей, ан­ти­био­ти­ков, ин­ди­ви­ду­аль­ных РЗЭ, для ути­ли­за­ции галь­ва­но­сто­ков и про­дук­тов ядер­ных пре­вра­ще­ний. С по­мо­щью И. х. на гид­ро­филь­ных вы­со­копро­ни­цае­мых ио­ни­тах на ос­но­ве цел­лю­ло­зы, дек­ст­ра­нов, ши­ро­ко­по­рис­тых си­ли­ка­ге­лей раз­де­ля­ют бел­ки, нук­леи­но­вые ки­сло­ты, фла­во­нои­ды, ан­то­циа­но­вые кра­си­те­ли и др. Ион­ную хро­ма­то­гра­фию при­ме­ня­ют для ана­ли­за ион­но­го со­ста­ва при­род­ных и пром. вод, а так­же для оп­ре­де­ле­ния мн. био­ло­ги­че­ски ак­тив­ных ве­ществ, су­ще­ст­вую­щих в ви­де ио­нов. Вы­со­ко­эф­фек­тив­ную И. х. сме­сей ами­но­кис­лот, нук­лео­зи­дов, нук­лео­ти­дов, пи­ри­ми­ди­но­вых ос­но­ва­ний в био­ло­гич. жид­ко­стях (лим­фе, мо­че, плаз­ме кро­ви, сле­зах, слю­не и др.) ис­поль­зу­ют в ме­ди­ци­не для ди­аг­но­сти­ки за­бо­ле­ва­ний.