Cromatografia a Scambio Ionico

Come si effettua una cromatografia a scambio ionico

Le separazioni cromatografiche che si effettuano con questa tecnica vengono fatte usando come fase stazionaria granuli di materiale poroso insolubile che portano gruppi reattivi su cui sono legati in maniera labile ioni in grado di scambiarsi con gli ioni del mezzo circostante. La fase mobile é generalmente costituita da acqua pura o da soluzioni tampone.

Le sostanze che possono essere separate devono avere caratteristiche ioniche:

• ioni semplici,
• organici e inorganici,
• poli-elettroliti,
• enzimi,
• proteine,
• ormoni,
• acidi nucleici, ecc.

Quali sono i materiali adatti ad eseguire la cromatografia a scambio ionico

I materiali più adatti per costituire la fase stazionaria sono:

• resine,
• gel
• cellulosa.

Questi differiscono per la natura dei gruppi scambiatori incorporati, ma principalmente per la loro microstruttura.

Utilizzo delle resine nella cromatografia a scambio ionico

Le resine scambiatrici di ioni, essendo di dimensioni molto piccole rispetto al gel e alla cellulosa, sono adatte per separare ioni di piccole dimensioni, per esempio ioni inorganici e amminoacidi. Le altre due fasi stazionarie sono più adatte per la separazione di poli-elettroliti. Le resine a scambio ionico vengono generalmente usate per addolcire le acque dure (presenza eccessiva di sali di calcio e magnesio). Dei silicati complessi definiti “zeoliti” hanno la capacità di sostituire con ioni sodio gli ioni calcio e magnesio responsabili della durezza.

L’utilizzo delle resine sintetiche a base di polistirolo, su cui sono fissati i gruppi scambiatori, ha permesso di allargare il campo di applicazione di questa tecnica. Queste resine sintetiche si ottengono per polimerizzazione di stirene in presenza di di-vinilbenzene. Lo scopo di quest’ultimo é quello di formare dei legami traversi in modo tale uniformare i pori dei granuli della fase stazionaria. In questo tipo di resina s’inseriscono dei gruppi scambiatori:

• tipo cationico -SO3H, – SO3Na.
• tipo anionico -N(CH3)4OH, -N((CH3) 4Cl.

generalmente le resine cationiche scambiano lo ione H+ o lo ione Na+. Le resine anioniche scambiano Cl- o OH-. Nel caso delle resine di tipo cationico per ottenere l’una o l’altra basta effettuare un lavaggio con una soluzione di HCl conc. o di NaCl conc., nel caso delle resine di tipo anionico basta effettuare un lavaggio con una soluzione di NaOH conc. o di NaCl conc.

Esecuzione di una cromatografia a scambio ionico

Per cromatografare una miscela si carica la fase stazionaria in una colonna, in testa alla quale si pone la soluzione da separare. Si fanno scambiare con una breve eluizione con acqua i componenti la miscela con gli ioni della resina operando in modo da avere una stretta “banda di scambio”, a questo punto si eluisce con soluzioni acquose a pH variabile, in modo tale che i vari tipi di ioni della miscela verranno scambiati in maniera selettiva nuovamente con gli H+.