مقدمه
کروماتوگرافی یونی chromatography ion یا کروماتوگرافی تبادل یونی exchange ion chromatography یک فرآیند کروماتوگرافی است که یون ها و مولکول های قطبی را بر اساس تمایل آن ها به مبدل یونی جدا می کند. تقریبا روی هر نوع مولکول باردار از جمله پروتئین های بزرگ، نوکلئیک های کوچک و آمینو اسیدها عمل می کند
اصول کار
فرآیند جذب کروماتوگرافی تبادل یونی در جداسازی بیومولکول های باردار استفاده می شود. نمونه ای که حاوی مولکول های بار دار است بعنوان فاز مایع استفاده می شود. هنگامی که از ستون کروماتوگرافی عبور می کنند، مولکول هابه مکان های دارای بار مخالف در فاز ساکن متصل می شوند. اجسامی که تبادل یون را انجام می دهند exchanger ion نامیده می شوند. تبادل گرهای یونی می توانند منشا معدنی یا منشا آلی داشته باشند. کروماتوگرافی تبادل کاتیونی، کاتیون های حاوی بار مثبت را حفظ می کند، زیرا فاز ساکن یک گروه عاملی با بار منفی را نشان می دهد. و کروماتوگرافی تبادل آنیونی با استفاده از گروهعاملی دارای بار مثبت، آنیون ها را جذب می کند.
طبقه بندی رزین ها
باتوجه به ماهیت شیمایی آن ها تقسیم بندی می شوند که شامل:
1 .رزین تبادل کاتیونی قوی - اسید سولفونیک
2 .رزین تبادل کاتیونی ضعیف – ترکیب متیل کربوکسی
3 .رزین تبادل آنیون قوی - ترکیب آمونیوم چهارتایی
4 .رزین تبادل آنیون ضعیف - ترکیب دی اتیل آمینو اِتیل
براساس منبع یا سورس این رزین ها به شرح زیر تقسیم بندی می شوند:
1 -طبیعی؛ کاتیون های طبیعی شامل: زئولیت، خاک رس. و آنیون های طبیعی شامل: دولومیت .
2 -مصنوعی؛ شامل رزین های ارگانیک و غیرارگانیک.
خواص رزین های تبادل یونی
1 -باید از نظر شیمیایی پایدار باشند
2 -در حالل های معمولی پایدار باشند
3 -باید درجه کافی ای از Linking Cross داشته باشند
4 -رزین swelling باید چگالتر از آب باشد
5 -باید دارای شمارش های کافی از یون گروه های تبادل باشد.
ساختار رزین های تبادل یونی
1 -نوع پلیکوالر با رزین های تبادل یونی
- ظرفیت تبادل بسیار کم
2 -رزین متخلخل پوشش داده شده با دانه های مبدل
- متخلخل و بسیار کارآمد
3 -دانه های رزین ماکرورتیکوالر
- خیلی کارآمد نبوده و ظرفیت تبادلی کمی دارد.
4 -سطح سولفونه شده و اتصال الکارواستاتیکی با مبدل آنیونی.
- کارایی کمتر و ظرفیت تبادلی کم.
ویژگی های فیزیکی رزین تبادل یونی
Linking Cross : اتصاالت عرضی یا پیوندهای متقابل که بر روی تورم، قدرت و حاللیت تاثیر می گذارند
Swelling : تورم، به این صورت که زمانی که تورم رخ دهد زنجیره پلیمری از هم جدا می شود. بنابراین وقتی محلول قطبی باشد ما با تورم روبرو هستیم و زمانیکه محلول غیرقطبی باشد ما انقباض یا contraction خواهیم داشت.
اندازه ذرات و تخلخل
زمانی که مساحت سطح باال باشد و اندازه ذرات کوچک، نرخ تبادل یون باال خواهد بود. که اندازه ذرات مناسب بین 53 – 133 مش و یا 133 – 233 مش است.
احیاء
رزین های کاتیونی ابتدا توسط اسید و سپس توسط آب شستشو داده می شوند اما رزین های تبادل آنیونی ابتدا با NaOH و سپس با آب شستشو داده می شوند.
روش شناسی
1 -ستون یا Column
از شیشه، فوالد ضدزنگ و یا پلیمر ساخته شده است.
Packing the column -2
منظور ستون را توسط ذراتی که فاز ساکن را تشکیل می دهد پر می کنند. از method packing Wet استفاده می شود. در method packing Wet ابتدا ستون را با حالل پر می کنند و سپس سیلیس یا آلومینا خشک را به آرامی تکان می دهند و سپس با فشار بسته می شود.
3 -کاربرد نمونه
پس از Packing نمونه را به باالی ستون اضافه می کنند. با استفاده از پیپت یا سرنگ.
Mobile phase -4
اسیدها، قلیاها، بافرها
Elution -5
اجزای مخلوط جدا میشوند وبستهبه تمایل یون بهمبدل یونی، با سرعتهای متفاوتی در ستون حرکت میکنند. Elute ها در مراحل مختلف جمع آوری می شوند.
Analysis of the elute -6
Elute ها توسط اسپکتوفتومتری، نورسنج شعله ای، هدایت سنج و پالروگرافی اندازه گیری می شوند.
فاکتورهای موثر بر کروماتوگرافی تبادل یونی
1 -ماهیت و خواص رزین های تبادل یونی:
Linking Cross و swelling مهم هستند. اگر Cross Linking بیشتر باشد سفت تر بوده و تورم کمتر است.و اگر
تورم کمتر باشد جداسازی یون ها با اندازه های مختلف مشکل است.
2 -ماهیت یون های تبادلی:
شامل ظرفیت یون ها، اندازه یون ها، قطب پذیری و غلظت و بار یون ها.
کاربردهای این نوع کروماتوگرافی
1 -نرم شدن آب کاهش سختی آب
2 -معدنی کردن آب
3 -تصفیه محلول های عاری از ناخالصی های یونی
4 -جداسازی یون های معدنی
5 -جداسازی قندها و اسیدهای آمینه
6 -برای جداسازی ایزوآنریم های کراتین کیناز از سرم و بافت انسانی
پایان.
نویسنده: سینا کریم دوست
برای دانلود مقاله بصورت فایل PDF می توانید روی لینک ریز کلیک کنید:
کروماتوگرافی یونی chromatography ion یا کروماتوگرافی تبادل یونی exchange ion chromatography یک فرآیند کروماتوگرافی است که یون ها و مولکول های قطبی را بر اساس تمایل آن ها به مبدل یونی جدا می کند. تقریبا روی هر نوع مولکول باردار از جمله پروتئین های بزرگ، نوکلئیک های کوچک و آمینو اسیدها عمل می کند
اصول کار
فرآیند جذب کروماتوگرافی تبادل یونی در جداسازی بیومولکول های باردار استفاده می شود. نمونه ای که حاوی مولکول های بار دار است بعنوان فاز مایع استفاده می شود. هنگامی که از ستون کروماتوگرافی عبور می کنند، مولکول هابه مکان های دارای بار مخالف در فاز ساکن متصل می شوند. اجسامی که تبادل یون را انجام می دهند exchanger ion نامیده می شوند. تبادل گرهای یونی می توانند منشا معدنی یا منشا آلی داشته باشند. کروماتوگرافی تبادل کاتیونی، کاتیون های حاوی بار مثبت را حفظ می کند، زیرا فاز ساکن یک گروه عاملی با بار منفی را نشان می دهد. و کروماتوگرافی تبادل آنیونی با استفاده از گروهعاملی دارای بار مثبت، آنیون ها را جذب می کند.
طبقه بندی رزین ها
باتوجه به ماهیت شیمایی آن ها تقسیم بندی می شوند که شامل:
1 .رزین تبادل کاتیونی قوی - اسید سولفونیک
2 .رزین تبادل کاتیونی ضعیف – ترکیب متیل کربوکسی
3 .رزین تبادل آنیون قوی - ترکیب آمونیوم چهارتایی
4 .رزین تبادل آنیون ضعیف - ترکیب دی اتیل آمینو اِتیل
براساس منبع یا سورس این رزین ها به شرح زیر تقسیم بندی می شوند:
1 -طبیعی؛ کاتیون های طبیعی شامل: زئولیت، خاک رس. و آنیون های طبیعی شامل: دولومیت .
2 -مصنوعی؛ شامل رزین های ارگانیک و غیرارگانیک.
خواص رزین های تبادل یونی
1 -باید از نظر شیمیایی پایدار باشند
2 -در حالل های معمولی پایدار باشند
3 -باید درجه کافی ای از Linking Cross داشته باشند
4 -رزین swelling باید چگالتر از آب باشد
5 -باید دارای شمارش های کافی از یون گروه های تبادل باشد.
ساختار رزین های تبادل یونی
1 -نوع پلیکوالر با رزین های تبادل یونی
- ظرفیت تبادل بسیار کم
2 -رزین متخلخل پوشش داده شده با دانه های مبدل
- متخلخل و بسیار کارآمد
3 -دانه های رزین ماکرورتیکوالر
- خیلی کارآمد نبوده و ظرفیت تبادلی کمی دارد.
4 -سطح سولفونه شده و اتصال الکارواستاتیکی با مبدل آنیونی.
- کارایی کمتر و ظرفیت تبادلی کم.
ویژگی های فیزیکی رزین تبادل یونی
Linking Cross : اتصاالت عرضی یا پیوندهای متقابل که بر روی تورم، قدرت و حاللیت تاثیر می گذارند
Swelling : تورم، به این صورت که زمانی که تورم رخ دهد زنجیره پلیمری از هم جدا می شود. بنابراین وقتی محلول قطبی باشد ما با تورم روبرو هستیم و زمانیکه محلول غیرقطبی باشد ما انقباض یا contraction خواهیم داشت.
اندازه ذرات و تخلخل
زمانی که مساحت سطح باال باشد و اندازه ذرات کوچک، نرخ تبادل یون باال خواهد بود. که اندازه ذرات مناسب بین 53 – 133 مش و یا 133 – 233 مش است.
احیاء
رزین های کاتیونی ابتدا توسط اسید و سپس توسط آب شستشو داده می شوند اما رزین های تبادل آنیونی ابتدا با NaOH و سپس با آب شستشو داده می شوند.
روش شناسی
1 -ستون یا Column
از شیشه، فوالد ضدزنگ و یا پلیمر ساخته شده است.
Packing the column -2
منظور ستون را توسط ذراتی که فاز ساکن را تشکیل می دهد پر می کنند. از method packing Wet استفاده می شود. در method packing Wet ابتدا ستون را با حالل پر می کنند و سپس سیلیس یا آلومینا خشک را به آرامی تکان می دهند و سپس با فشار بسته می شود.
3 -کاربرد نمونه
پس از Packing نمونه را به باالی ستون اضافه می کنند. با استفاده از پیپت یا سرنگ.
Mobile phase -4
اسیدها، قلیاها، بافرها
Elution -5
اجزای مخلوط جدا میشوند وبستهبه تمایل یون بهمبدل یونی، با سرعتهای متفاوتی در ستون حرکت میکنند. Elute ها در مراحل مختلف جمع آوری می شوند.
Analysis of the elute -6
Elute ها توسط اسپکتوفتومتری، نورسنج شعله ای، هدایت سنج و پالروگرافی اندازه گیری می شوند.
فاکتورهای موثر بر کروماتوگرافی تبادل یونی
1 -ماهیت و خواص رزین های تبادل یونی:
Linking Cross و swelling مهم هستند. اگر Cross Linking بیشتر باشد سفت تر بوده و تورم کمتر است.و اگر
تورم کمتر باشد جداسازی یون ها با اندازه های مختلف مشکل است.
2 -ماهیت یون های تبادلی:
شامل ظرفیت یون ها، اندازه یون ها، قطب پذیری و غلظت و بار یون ها.
کاربردهای این نوع کروماتوگرافی
1 -نرم شدن آب کاهش سختی آب
2 -معدنی کردن آب
3 -تصفیه محلول های عاری از ناخالصی های یونی
4 -جداسازی یون های معدنی
5 -جداسازی قندها و اسیدهای آمینه
6 -برای جداسازی ایزوآنریم های کراتین کیناز از سرم و بافت انسانی
پایان.
نویسنده: سینا کریم دوست
برای دانلود مقاله بصورت فایل PDF می توانید روی لینک ریز کلیک کنید: