.1.5 - LA CHROMATOGRAPHIE SUR ECHANGEURS D'IONS :
Principe :
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Les échangeurs d'ions sont des macromolécules insolubles portant des groupements ionisables, qui ont la propriété d'échanger de façon réversible certains de leurs ions, au contact d'autres ions provenant d'une solution.
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Résine cationique : qui échange réversiblement des cations. Une résine cationique est chargée négativement.
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Résine-G- / X+ + cation+ <=> Résine-G- / cation+ + X+
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Figure 1 : Résine échangeuse de cations (résine cationique).
Résines anioniques : qui échange réversiblement des anions. Une résine anionique est chargée positivement.
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Résine-G+ / Y- + anion- <=> Résine-G+ / anion- + Y-
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Figure 2 : Résine échangeuse d'anions (résine anionique).
Technologie : La chromatographie par échange d'ions se pratique le plus souvent sur colonne, mais la méthode peut être transposée sur couche mince. Du papier échangeur d'ions est également commercialisé . Enfin l'échange d'ions peut être réalisé en batch : la résine est mise en présence de la solution et agitée mécaniquement.
Propriétés des échangeurs d'ions : Le support peut être minéral, mais il est le plus souvent organique (résine de copolymérisation, polyosides : dextrans ou celluloses - voir au verso). Les groupements fonctionnels chargés des résines sont fixés par covalence sur le support.
Les groupements fonctionnels des résines cationiques (résines classées d'après leurs aptitudes à l'ionisation) :
- Résines cationiques fortes :
- sulfoniques (très fortement ionisées, quel que soit le pH) :
Résine sous forme acide :
Résine-SO3- / H+
(contre-ion : H+) |
Résine sous forme sodique :
Résine-SO3- / Na+
(contre-ion : Na+) |
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- Résines cationiques intermédiaire :
- à groupement phospho :
| Résine-H2PO4- / H+ |
Résine-H2PO4- / Na+ |
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- Résines cationiques faibles :
- carboxyliques (non ionisées en milieu fortement acide) :
| Résine-COO- / H+ |
Résine-COO- / Na+ |
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- à groupement carboxyméthyl :
| Résine-CH2-COO- / H+ |
Résine-CH2-COO- / Na+ |
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- Résines cationiques très faibles :
- phénoliques (uniquement ionisées en milieu alcalin) :
| Résine-O- / H+ |
Résine-O- / Na+ |
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Les Groupements fonctionnels des résines anioniques :
- Résines anioniques fortes :
- résines à groupements aminés quaternaires.
- résines à groupements aminés tertiaires.
- Résines anioniques faibles :
- résines à groupements aminés secondaires et primaires.
Capacité de rétention d'un échangeur d'ions : C'est le nombre de millimoles (mmol) d'ions que la résine peut échanger par unité de masse. On l'exprime par gramme de résine sèche (ou moins souvent par unité de volume : par ml de résine humide).
Elution : L'élution consiste à déplacer l'ion fixé par un autre, de densité de chargé et de concentration plus élevée on utilise de petits ions fortement chargés : Cl-, HO-, Na+, H+...