.Cromatografía de intercambio iónico

Cromatografía de intercambio iónico

La cromatografía de intercambio iónico es el proceso que permite el fraccionamiento o la separación de los componentes de mezclas en solución iónica, a causa de la diferencia de afinidades de sus iones por un intercambiador adecuado, el cual interviene como fase estacionaria. Tiene mucho en común con las cromatografías de adsorción y reparto pero se diferencia fundamentalmente en el desplazamiento estequiométrico de los iones de una fase por los de la otra. . Este tipo de cromatografía se subdivide a su vez en la cromatografía de intercambio catiónico y cromatografía de intercambio aniónico:

La cromatografía de intercambio catiónico retiene cationes cargados positivamente debido a que la fase estacionaria muestra un grupo funcional cargado negativamente, como un ácido fosfórico

La cromatografía de intercambio de aniones retiene aniones usando grupos funcionales cargados positivamente, como un catión de amonio cuaternario.

R-A-H+ + M+ + B- <--> R-A-M+ + H+ + B-

 Los intercambiadores iónicos se clasifican en ácidos o básicos, fuertes o débiles. Las resinas ácidas fuertes siguen ionizadas incluso en disoluciones muy ácidas, en cambio las resinas ácidas débiles se protonan a un pH próximo a 4 y pierden su capacidad de intercambio catiónico. Los grupos muy básicos de amonio cuaternario siguen siendo catiónicos a cualquier valor de pH. Los básicos débiles de amonio terciario se desprotonan en disoluciones moderadamente básicas y pierden entonces su capacidad. Los intercambiadores están constituidos por una matriz o macromolécula insoluble, generalmente sólida, llamada macroión, la cual contiene cargas positivas o negativas compensadas  por contraiones de signo opuesto.

 Las resinas de intercambio iónico tienen aplicación en estudios donde intervienen moléculas pequeñas (PM=500) que pueden penetrar en los poros pequeños de la resina. Los intercambiadores iónicos de poliestireno son tan grandes que las macromoléculas muy cargadas, como las proteínas, se pueden enlazar irreversiblemente a ellos. Los de celulosa y dextranos sirven para intercambio iónico de macromoléculas. Los geles de intercambio iónico se usan en el caso de moléculas grandes (proteínas y ácidos nucleicos). Cuando las separaciones exigen condiciones químicas fuertes se emplean intercambiadores iónicos inorgánicos. Las resinas de intercambio iónico se usan generalmente en medio acuoso. Para emplearlas en medio no acuoso se han desarrollado intercambiadores caracterizados por tener una gran superficie interna, del orden de 40 m2/g, denominados resinas macrorreticulares Amberlist.

Factores que intervienen en la cromatografía de intercambio iónico:

-Hinchamiento de resinas: Las resinas de intercambio iónico se hinchan cuando están en medio acuoso y forman geles debido a la hidratación de los grupos funcionales.

El intercambio de iones se produce por difusión de estos a través de los geles en las siguientes etapas:

a)Difusión del contraión en la fase acuosa  hacia la superficie del intercambiador.

b) Difusión del ión por la resina donde sucede el intercambio.

c) Reacción de intercambio.

- Selectividad: Los intercambiadores muestran preferencia por una contraión llamado factor de separación. La selectividad aumenta con la dilución de las soluciones.

-Equilibrio en intercambio iónico: Cuando se agrega un electrolito a una intercambiador se establece el equilibrio cuya posición depende de las afinidades de este por los contraiones y sus concentraciones.

-Concentración del pH: La disociación de los grupos funcionales de los intercambiadores fuertes permite utilizar dichos intercambiadores con grupos activos carboxílicos prácticamente no disociados a pH inferiores a 7 (no deben usarse valores bajos).

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