Chromatographie Ionique et Analyse des Ions

Méthode analytique qui utilise la chromatographie en phase liquide pour séparer et analyser les ions, qu'ils soient inorganiques ou organiques.

La chromatographie ionique est une combinaison de l'échange d'ions et de la conductimétrie.

Une phase stationnaire avec des groupements fonctionnels ionisés, portant une charge soit positive (cationique) soit négative (anionique).

Des ions mobiles de charges opposées à la phase stationnaire, qui se lient à la phase stationnaire par des forces d'attraction électrique.

Chromatographie d'échange d'ions où la phase stationnaire attire les cations (ions chargés positivement).

Chromatographie d'échange d'ions où la phase stationnaire attire les anions (ions chargés négativement).

La constante d'échange KSE mesure l'équilibre entre les ions mobiles et stationnaires, déterminant leur affinité pour chaque phase.

Le facteur de capacité k'S mesure la rétention d'un ion dans la colonne, reflétant son temps de séjour et sa séparation des autres ions.

La rétention des espèces en chromatographie d'échange d'ions dépend de la nature et de la charge de l'ion développeur, de la nature de l'échangeur et de la concentration de l'éluant.

Un échangeur d'ions est une phase stationnaire solide qui contient des groupements fonctionnels ionisés, fixes, porteurs de charges positives ou négatives. Ces groupements attirent des ions mobiles de signe contraire, assurant l'électroneutralité.

Les ions mobiles, liés aux groupements fonctionnels par des forces électrostatiques, peuvent être échangés avec les ions de la solution en contact avec l'échangeur.

La matrice d'un échangeur d'ions est le support solide sur lequel les groupements fonctionnels sont greffés.

Les résines sont des matrices d'échangeurs d'ions constituées d'un réseau macromoléculaire tridimensionnel, souvent un copolymère styrène-divinylbenzène (PS-DVB).

Les groupements fonctionnels des échangeurs d'ions déterminent leur type : échangeurs de cations ou d'anions.

Les échangeurs de cations ont des groupements fonctionnels chargés négativement (ex : -SO3-, -CO2-), tandis que les échangeurs d'anions ont des groupements fonctionnels chargés positivement (ex : -NR3+).

Le choix du type de groupement fonctionnel dépend de la nature des molécules à séparer. Par exemple, les amines seront séparées sur un échangeur de cations, tandis que les acides organiques seront séparés sur un échangeur d'anions.

La silice est une alternative aux résines comme matrice pour les échangeurs d'ions.

La force des groupements fonctionnels influence la force d'un échangeur d'ions. Les échangeurs forts (ex : sulfonates) sont ionisés sur une large plage de pH, tandis que les échangeurs faibles (ex : carboxylates) ne sont ionisés que dans des conditions de pH spécifiques.

Ces polymères présentent des pores uniformément répartis, comme une éponge. La taille des pores dépend du pourcentage de divinylbenzène (DVB) utilisé lors de leur fabrication. Plus il y a de DVB, plus les pores sont petits.

Ces polymères ont une structure plus ouverte avec des pores plus grands. Ils sont fabriqués avec un taux de DVB élevé et en présence d'un composé soluble dans le monomère, appelé porogène. Ce dernier aide à former des pores pendant la synthèse du polymère.

Ces supports sont connus pour leur résistance aux pressions élevées, leur finesse et leur grande surface. Ils absorbent bien et ne gonflent pas, mais sont sensibles aux solutions aqueuses et à des pH extrêmes.

Ce type de silice contient des groupes sulfonates liés à un noyau aromatique. Ils servent à retenir les cations grâce à un échange d'ions et à des interactions hydrophobes.

Ce type de silice contient des groupes ammonium quaternaire liés à un noyau aromatique. Ils servent à retenir les anions.

La vitesse à laquelle les espèces chimiques se déplacent à travers les pores d'un échangeur d'ions. Cette vitesse dépend de la taille des particules et de la distance que les espèces doivent parcourir.

Une fine couche d'échangeur d'ions est déposée sur un support imperméable (comme des billes de verre). Cela permet d'augmenter la vitesse de transfert de masse en réduisant la distance parcourue par les espèces chimiques

Les éluants utilisés en chromatographie ionique contiennent des sels, des acides ou des bases, et parfois du méthanol ou de l'acétone pour aider à dissoudre certains échantillons.

Les ions de l'éluant sont transportés par des acides minéraux ou organiques pour les cations, et par des bases pour les anions.

Le choix de la phase mobile est crucial en chromatographie d'échange d'ions car elle influence la sélectivité, la solubilité et la rétention des analytes.

Le pH de la phase mobile influence le degré d'ionisation des acides et des bases faibles, ce qui affecte la concentration des ions en solution.

La nature de l'ion développeur détermine la rétention des espèces. Plus la résine a d'affinité pour l'ion développeur, plus faible est la rétention.

Les phosphates, acétates, borates et formiates de sodium, potassium et ammonium sont souvent utilisés pour préparer des solutions tampons en chromatographie d'échange de cations.

L'ammoniaque et la pyridine sont utilisées pour préparer des solutions tampons en chromatographie d'échange d'anions.

L'augmentation de la température accélère les échanges d'ions, améliorant l'efficacité et la résolution. Cependant, elle peut parfois diminuer légèrement la sélectivité.

L'exclusion d'ions est une alternative pour séparer les acides et bases faibles. Les ions de même signe que les groupements fonctionnels de la résine sont exclus.

Ajuster la capacité de la phase stationnaire en chromatographie ionique, en modifiant la nature et concentration de l'éluant (contre-ions, co-ions, solvants).

Détecter la conductivité des ions en solution aqueuse, basée sur leur capacité à conduire le courant.

La conductivité d'une solution est proportionnelle à la concentration et la mobilité des ions.

La différence de conductivité entre l'échantillon et l'éluant doit être importante pour une bonne détectabilité.

L'éluant doit avoir une conductivité stable et faible pour une meilleure amplification du signal.

L'exclusion d'ions est un phénomène où des ions ne peuvent pas entrer dans la phase stationnaire en raison de leurs charges.

La pénétration d'ions est un phénomène où des ions peuvent entrer dans la phase stationnaire en interagissant avec les charges de la phase.

Technique d'optimisation en chromatographie ionique où l'éluant est neutralisé avant la détection, ce qui permet de réduire la conductivité de la phase mobile et d'améliorer la sensibilité.

Technique d'optimisation en chromatographie ionique où l'éluant n'est pas neutralisé avant la détection. On utilise un ion organiquement volumineux et peu mobile pour la séparation.

Loi physique qui relie l'absorbance d'une solution à sa concentration et à la longueur du trajet optique du faisceau lumineux traversant la solution.

Méthode de détection en chromatographie ionique qui mesure l'absorbance de l'éluant à une longueur d'onde spécifique. Cela permet de détecter les analytes qui absorbent à cette longueur d'onde.

Méthode de détection en chromatographie ionique qui mesure la diminution de l'absorbance de l'éluant. La détection s'effectue à une longueur d'onde où seul l'éluant absorbe, ce qui permet de détecter les analytes qui provoquent une diminution de l'absorption.

Ensemble des analyses qui permettent de déterminer la concentration d'ions spécifiques (sodium, potassium, calcium, etc.) dans un échantillon biologique.

L'analyse des anions des halogènes est utilisée dans l'industrie photographique pour déterminer la concentration d'halogènes dans les bains de développement.

L'analyse élémentaire organique est utilisée pour déterminer la composition élémentaire d'un échantillon organique. Après Combustion dans l'oxygène dans une fiole de Schrödinger, les produits de combustion sont analysés pour déterminer les quantités d'éléments présents.