RESINAS DE INTERCAMBIO IONICO
Páginas: 9 (2204 palabras)
Publicado: 20 de junio de 2014
I. OBJETIVOS
II. MARCO TEÓRICO
Las separaciones de intercambio iónico se llevan a cabo con materiales especiales de estructura porosa e insoluble. Estos materiales contienen reactivos que están asociados a iones lábiles capaces de intercambiarse con los del medio que los rodea. El intercambio de iones es el único fenómeno que ocurre en el material durante todo elproceso cromatrográfico, que invariablemente tiene lugar en medio líquido (generalmente acuoso).
Como su nombre indica, la cromatografía de intercambio iónico se emplea en la separación de sustancias iónicas, tanto orgánicas como inorgánicas, de polielectrólitos, como enzimas, proteínas, hormonas, virus, ácidos nucleícos y otras sustancias biológicamente importantes. Generalmente se emplean trestipos de materiales: resinas, geles y celulosas de intercambio iónico, que difieren en microestructura y grupos intercambiadores incorporados a dicha estructura (el poro es mucho menor en las resinas sintéticas que en los otros casos). El interés inicial por el fenómeno de intercambio iónico se centró principalmente en el ablandamiento de aguas. Se encontró que ciertos silicatos minerales,notablemente complicados, conocidos como zeolitas, tenían la propiedad de eliminar los iones de calcio y magnesio de las agua duras, reemplazándolas por iones sodio. De esta forma actúan las zeolitas como intercambiadores iónicos. Sim embargo, su empleo es muy limitados ya que son relativamente inestables con los cambios de pH, siendo posible muy raramente la recuperación del producto absorbido. Desde elpunto de vista cromatográfico, se soslayaron muchas de estas dificultades al introducir las resinas de intercambio iónico sintéticas.
Resinas de intercambio iónico.
Las primeras resmas se prepararon por condensación de ácidos fenolsulfónicos con formaldehído. El producto contiene grupos reactivos, como -OH y -COOH, además de los grupos cambiadores –SO3H más importantes.
Aunque conesta técnica pueden conseguirse separaciones extremadamente difíciles como las de isótopos radiactivos, elementos de las tierras raras y aminoácidos, la experiencia ha demostrado que muy a menudo pueden conseguirse mejores resultados con resinas que sólo posean un grupo reactivo. De este tipo son muchas de las resinas de poliestireno actuales. Las técnicas modernas han conseguido la fabricación deresinas con tamaño uniforme de poro.
Las resinas de poliestireno se fabrican polimerizando estireno junto a un reactivo que una las cadenas de polímero, como el divinilbenceno. El divinilbenceno tiene incorporado el grupo reactivo para el intercambio. Con un 4 a de divinilbenceno (DVB) se obtiene una resina con un grado de entrecruzamiento alto, de tal forma se logra un poro pequeño, muyselectivo.
Un porcentaje de 1 a 2 de DVB, produce una resina con un poro que no distingue por debajo de 400, en peso molecular. Se utiliza para desalar macromoléculas, y también, para separar algunos tipos de péptidos y aún virus.
Sobre la base de la resina se introducen grupos fuerte o débilmente ácidos (cambiadores catiónicos) o básicos (cambiadores aniónicos). Los dos ejemplos se representanen el Gráfico 73.
El ejemplo representado en el Gráfico 73(a), es una resina catiónica fuerte, ya que el, grupo sulfónico -S03H confiere extraordinaria acidez a la resina. En este caso los iones hidrógeno (W) son los únicos capaces de intercambiarse. Análogamente, en el ejemplo representado en el Gráfico 73(b), la resina matriz contiene un grupo hidróxido de amonio cuaternario - OH —, siendolos iones hidroxilo los únicos capaces de intercambiarse.
La reacción entre resina catiónica R -H + y los iones sodio sería:
R--H+ + Na+ R--Na+ + H+
Mientras que la de la resina aniónica con el ión cloruro sería:
R+-OH- + Cl- R+-Cl- + OH-
Teóricamente cualquier tipo de ion que contenga la resina podría cambiarse. Sin embargo, desde el punto de vista práctico, las formas que...
II. MARCO TEÓRICO
Las separaciones de intercambio iónico se llevan a cabo con materiales especiales de estructura porosa e insoluble. Estos materiales contienen reactivos que están asociados a iones lábiles capaces de intercambiarse con los del medio que los rodea. El intercambio de iones es el único fenómeno que ocurre en el material durante todo elproceso cromatrográfico, que invariablemente tiene lugar en medio líquido (generalmente acuoso).
Como su nombre indica, la cromatografía de intercambio iónico se emplea en la separación de sustancias iónicas, tanto orgánicas como inorgánicas, de polielectrólitos, como enzimas, proteínas, hormonas, virus, ácidos nucleícos y otras sustancias biológicamente importantes. Generalmente se emplean trestipos de materiales: resinas, geles y celulosas de intercambio iónico, que difieren en microestructura y grupos intercambiadores incorporados a dicha estructura (el poro es mucho menor en las resinas sintéticas que en los otros casos). El interés inicial por el fenómeno de intercambio iónico se centró principalmente en el ablandamiento de aguas. Se encontró que ciertos silicatos minerales,notablemente complicados, conocidos como zeolitas, tenían la propiedad de eliminar los iones de calcio y magnesio de las agua duras, reemplazándolas por iones sodio. De esta forma actúan las zeolitas como intercambiadores iónicos. Sim embargo, su empleo es muy limitados ya que son relativamente inestables con los cambios de pH, siendo posible muy raramente la recuperación del producto absorbido. Desde elpunto de vista cromatográfico, se soslayaron muchas de estas dificultades al introducir las resinas de intercambio iónico sintéticas.
Resinas de intercambio iónico.
Las primeras resmas se prepararon por condensación de ácidos fenolsulfónicos con formaldehído. El producto contiene grupos reactivos, como -OH y -COOH, además de los grupos cambiadores –SO3H más importantes.
Aunque conesta técnica pueden conseguirse separaciones extremadamente difíciles como las de isótopos radiactivos, elementos de las tierras raras y aminoácidos, la experiencia ha demostrado que muy a menudo pueden conseguirse mejores resultados con resinas que sólo posean un grupo reactivo. De este tipo son muchas de las resinas de poliestireno actuales. Las técnicas modernas han conseguido la fabricación deresinas con tamaño uniforme de poro.
Las resinas de poliestireno se fabrican polimerizando estireno junto a un reactivo que una las cadenas de polímero, como el divinilbenceno. El divinilbenceno tiene incorporado el grupo reactivo para el intercambio. Con un 4 a de divinilbenceno (DVB) se obtiene una resina con un grado de entrecruzamiento alto, de tal forma se logra un poro pequeño, muyselectivo.
Un porcentaje de 1 a 2 de DVB, produce una resina con un poro que no distingue por debajo de 400, en peso molecular. Se utiliza para desalar macromoléculas, y también, para separar algunos tipos de péptidos y aún virus.
Sobre la base de la resina se introducen grupos fuerte o débilmente ácidos (cambiadores catiónicos) o básicos (cambiadores aniónicos). Los dos ejemplos se representanen el Gráfico 73.
El ejemplo representado en el Gráfico 73(a), es una resina catiónica fuerte, ya que el, grupo sulfónico -S03H confiere extraordinaria acidez a la resina. En este caso los iones hidrógeno (W) son los únicos capaces de intercambiarse. Análogamente, en el ejemplo representado en el Gráfico 73(b), la resina matriz contiene un grupo hidróxido de amonio cuaternario - OH —, siendolos iones hidroxilo los únicos capaces de intercambiarse.
La reacción entre resina catiónica R -H + y los iones sodio sería:
R--H+ + Na+ R--Na+ + H+
Mientras que la de la resina aniónica con el ión cloruro sería:
R+-OH- + Cl- R+-Cl- + OH-
Teóricamente cualquier tipo de ion que contenga la resina podría cambiarse. Sin embargo, desde el punto de vista práctico, las formas que...
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