通常,離子色譜法用于分析水中以帶電狀態存在的元素離子和低分子離子。離子可分為無機離子、有機酸離子、胺類等。 進行離子色譜分析時必須注意環境。 離子存在的環境(pH 值的差異)可以改變離子性(電荷狀態)。 在這里,我們介紹幾個離子色譜的案例,特別強調 pH 值。
一、溶劑 pH 對于離子色譜非常重要!
來自強酸或強堿的一般無機離子以陽離子或陰離子的形式存在于水中。 為了獲得適當的洗脫強度,離子色譜使用酸和堿的組合作為流動相。 將 pH 范圍為 3 至 11 的樣品注入離子色譜儀時,可以進行幾乎完全解離的穩定分析。有機酸和胺(銨等)都有自己的酸解離常數 (pKa)。 對于這些物質,溶劑的pH值和樣品的濃度會改變離解(離子態)和非離解狀態之間的平衡,從而改變離子態物質可以被離子檢測的比例。 色譜法。 對于某些分析條件和分析(檢測)方法,可能無法獲得線性校準曲線。二、注意胺類的校準曲線!
狀態根據流動相的 pH 值而變化。 在酸性條件下,平衡向右移動,NH4 的豐度比增加。 但是,隨著 pH 值的增加,NH4 會減少。 在高流動相 pH 條件下,隨著樣品濃度的增加,解離受到更多抑制,NH4 豐度比降低。 這打破了濃度和響應之間的比例關系,導致校準曲線彎曲。對于陽離子抑制方法,使用酸性水溶液作為流動相,例如硫酸或甲磺酸。 硫酸根離子和甲磺酸根離子在抑制劑中轉化為 OH 離子,因此抑制劑洗脫液為水 (pH 7)。 因此,出現上述現象,校準曲線變得彎曲。 如果抑制器效率高,這種效果會更加明顯。 自然,這種現象在非抑制劑方法中不會發生,因為使用的是酸性流動相。
三、離子色譜和 pH
離子色譜可以使用非抑制或抑制方法進行。 這不僅僅是是否安裝抑制器的區別。 它在化學上也是不同的。 這將使用下面的示例進行描述。非抑制劑法通常使用弱酸性緩沖溶液或酸性水溶液作為流動相。 流動相制備好后,其成分和 pH 在分析柱和檢測器池中保持不變。 由于流動相的緩沖容量和pH值,目標離子在完全解離的狀態下被分離和檢測,濃度與電導率呈線性關系。 使用抑制法,由于目標離子的反離子在檢測器前立即被消除,以降低流動相的背景電導率,因此在分離和檢測過程中流動相的組成是不同的。 由于這種組成的變化會改變 pH 值,因此在分析有機酸和胺(銨等)時,必須特別注意這如何影響解離狀態。 眾所周知,當采用離子色譜抑制法時,銨離子的校準曲線是彎曲的。
四、分析有機酸時注意pH值!
下面以陰離子抑制法分析有機酸為例進行介紹。 碳酸鈉或碳酸氫鈉水溶液用作抑制方法的流動相。 當流動相的 pH 值超過 9 時,有機酸幾乎完全離解。 在這種狀態下,幾乎全部的有機酸在檢測器中都被檢測為離子。 但是,由于抑制器中流動相背景電導率的降低,流動相中的 Na 離子被 H 離子取代。 因此,測試過程中的流動相(抑制劑洗脫液)變成了碳酸水,呈弱酸性,pH值為5或6。由于有機酸具有羧基,其pKa約為4.5,接近于溶液的pH值。 在檢測過程中加入流動相,可在一定程度上抑制解離。 該圖顯示了使用碳酸基和硼酸基流動相時乙酸和甲酸的峰響應差異。 通過抑制器后,硼酸基流動相變成pH為6或7的硼酸水。制備相同濃度的氟化物、乙酸和甲酸樣品。 與基于碳酸的流動相相比,基于硼酸的流動相對乙酸和甲酸的峰具有更高的響應。 此外,可以看出乙酸的響應變化大于甲酸的響應變化。 這是因為乙酸和甲酸的 pKa 分別約為 4.5 和 3.5。 由于流動相 pH 值進一步偏離 pKa 時解離增加,因此 pKa 值較高的乙酸更容易受到 pH 值變化的影響,因為從基于碳酸的流動相切換到基于硼酸的流動相。 (IE)