Особенности методики, практические рекомендации

Здесь будет рассмотрен вариант одновременного определения ряда катионов и анионов с использованием прибора «Капель-103РЕ».

Для определения катионов щелочных и щелочноземельных металлов используют источник высокого напряжения положительной полярности. Это классическая схема (Рис. 7), где детектор находится вблизи катода и ЭОП движется от анода к катоду. В этом случае катионы движутся к катоду в направлении ЭОП, но быстрее него.

 

 

Рис. 7. Классическая схема прибора для анализа неорганических

катионов (с положительным высоковольтным блоком).

Для регистрации пиков катионов применяют косвенное детектирование: в состав ведущего электролита вводят поглощающий катион бензимидазола (БИА) в концентрации 0,01 М, обеспечивающей необходимую оптическую плотность исходного раствора. При разделении катионы пробы эквивалентно замещают в растворе катион бензимидазолия, что приводит к снижению оптической плотности в зоне каждого катионного компонента.

При косвенном детектировании электрофореграмма представляет собой базовую линию с отрицательными пиками. Программы обработки данных имеют опцию «Перевернуть» и позволяют представить электрофореграмму в привычном виде с «положительными» пиками.

Бензимидазол в водном растворе является слабым основанием с рКВН+ = 5,8. При рН 5,8 в растворе в равных концентрациях находятся молекулярная и катионная формы бензимидазола, а при рН 4,8 концентрация катионной формы в 10 раз превышает концентрацию молекулярной. Для эквивалентного обмена катионов необходимо поддержание высокой концентрации катионной формы БИА и электролит должен быть слабокислым. При этом резко уменьшается скорость ЭОП, а также возрастает общая концентрация электролита, что приводит к возрастанию тока в капилляре. На практике ведущий электролит готовят на основе винной кислоты, анионы которой обладают малой подвижностью и увеличивают сопротивление электролита, а соотношение кислоты и основания подбирают до достижения необходимого компромисса между временем анализа и величиной тока.

При электрофорезе катионы регистрируются согласно их электрофоретической подвижности. Первыми мигрируют NH4+ и K+, их подвижности одинаковы и обычно они выходят одним пиком. Для разделения NH4+ и K+ в состав ведущего электролита вводят макроцикл 18-краун-6 с гидрофильной внутренней полостью, размер которой соответствует ионному радиусу К+. В результате образуется комплекс включения «гость»–«хозяин». В основе комплексообразования лежат ион-дипольные взаимодействия катиона К+ с атомами кислорода (рис. 8). Благодаря образованию комплекса подвижность К+ снижается, а подвижность других ионов остается без изменений (рис. 9).

 

 

Рис. 8. Комплекс катиона калия с макроциклом 18-краун-6.

Далее с хорошим разрешением идут пики Na+, Li+, Mg2+, Sr2+, Ba2+ и Ca2+.