Erstellt von Monica Z. Bruckner, Montana State University
Was ist Ionenchromatographie?
Ionenchromatographie wird für die chemische Analyse von Wasser verwendet. Ionenchromatographen sind in der Lage, die Konzentrationen der wichtigsten Anionen wie Fluorid, Chlorid, Nitrat, Nitrit und Sulfat sowie der wichtigsten Kationen wie Lithium, Natrium, Ammonium, Kalium, Kalzium und Magnesium im ppb-Bereich (parts per billion) zu messen. Auch die Konzentrationen organischer Säuren können mit Hilfe der Ionenchromatographie gemessen werden.
Wie funktioniert die Ionenchromatographie?
Die Ionenchromatographie, eine Form der Flüssigchromatographie, misst die Konzentrationen ionischer Spezies, indem sie diese auf der Grundlage ihrer Wechselwirkung mit einem Harz trennt. Ionische Spezies trennen sich je nach Art und Größe der Spezies unterschiedlich. Die Probenlösungen durchlaufen eine unter Druck stehende Chromatographiesäule, in der die Ionen von den Bestandteilen der Säule absorbiert werden. Wenn eine Ionenextraktionsflüssigkeit, der so genannte Eluent, durch die Säule fließt, beginnen sich die absorbierten Ionen von der Säule zu trennen. Die Retentionszeit der verschiedenen Arten bestimmt die Ionenkonzentrationen in der Probe.
Anwendungen
Zu den typischen Anwendungen der Ionenchromatographie gehören:
- Trinkwasseranalyse auf Verunreinigungen und andere Bestandteile
- Bestimmung der Wasserchemie in aquatischen Ökosystemen
- Bestimmung des Zucker- und Salzgehalts in Lebensmitteln
- Isolierung ausgewählter Proteine
Hinweise – Probenentnahme, -vorbereitung und Bedenken
Flüssige Proben:
Flüssigproben sollten vor der Auswertung mit einem Ionenchromatographen gefiltert werden, um Sedimente und andere Partikel zu entfernen und das Potenzial für mikrobielle Veränderungen zu begrenzen, bevor die Probe untersucht wird. Wässrige Proben sollten mit einer sterilen Spritze oder Flasche entnommen werden, die dreimal mit Probenwasser gespült und dann durch 0,45-um-Filter (oder kleiner) filtriert wird. Das Entnahmegefäß sollte ebenfalls dreimal mit Filtrat gespült werden, bevor es bis zum Rand mit Probenfiltrat gefüllt wird. Die Proben sollten kühl gelagert werden, bis sie verarbeitet werden können. Die für die Analyse erforderliche Mindestprobe beträgt etwa 5 ml, wobei es keine Höchstgrenzen gibt.
Feste Proben und organische Flüssigkeiten
Feste Proben können mit Wasser oder Säure (Kationen) extrahiert werden, um Ionen von der Probenoberfläche zu entfernen. Flüssige Proben müssen außerdem filtriert und bis zur Analyse kühl gelagert werden. Die für eine feste Probe erforderliche Mindestprobe beträgt etwa 2-3 cm2, wobei es keine Höchstgrenzen gibt.
Datenausgabe und Analyse
Das Diagramm oben links zeigt, wie ein Ionenchromatograph funktioniert und Daten ausgibt. Jeder Peak stellt ein separates Ion aus der Probenlösung dar. Die Elutionszeit, d. h. die Zeit, die das Ion benötigt, um sich durch die Säule zu bewegen, variiert für jede Ionenart, da sie getrennt von der Säule eluiert werden, wenn der pH-Wert und/oder die Ionenstärke des Elutionsmittels erhöht wird. Die Konzentration der Ionen, die sich zu einem bestimmten Zeitpunkt durch die Säule bewegen, wird durch die Höhe und Breite der Peaks dargestellt und kann mit der Konzentration einer bestimmten Spezies in der Probenlösung korreliert werden.
Die Diagramme oben rechts zeigen typische Daten aus einem Ionenchromatographielauf. Das obere Diagramm zeigt die Kationenkonzentrationen und das untere Diagramm die Anionenkonzentrationen aus verdünntem Gletscherwasser. Die Ionenkonzentrationen können anhand der Fläche unter jedem Peak berechnet werden, wobei eine größere Fläche mit einer höheren Konzentration einer bestimmten Ionensorte korreliert. Die meisten Ionenchromatographen verfügen über eine Software zur Berechnung dieser Fläche, die der Benutzer mit Hilfe von Kalibrierungsstandardlösungen in ppm oder eine andere Größe umrechnen kann.
Literatur
Für detailliertere Informationen zu Theorie und Praxis der Ionenchromatographie siehe:
- Joachim Weiss, Tatjana Weiss (übersetzt von) (2005). Handbook of Ion Chromatography, Third, Completely Revised and Enlarged Edition. John Wiley and Sons, Inc. 931p. ISBN: 3-527-28701-9.
- Prof. Yuri Kazakevich und Prof. H. M. McNair (1996) The Basic Liquid Chromatography (mehr Infos) aus der Analytical Sciences Digital Librarycollection.
- Chromatography Forum (mehr Infos) : Eine öffentliche Online-Diskussionsgruppe, in der Sie Fragen, Neuigkeiten oder Nachrichten veröffentlichen können, die für Chromatographen auf der ganzen Welt von Interesse sind.
Related Links
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