Бухоро- 2022 Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги бухоро давлат университети

7.5. Ион алмашиш хромотография усули.
Мазкур усул негизида «ҳаракатдаги суюқ» фаза ионлари билан «қаттиқ ёки суюқ-қўзғалмас» фаза ионлари орасида ион алмашиниш жараёни ётади. Таркибида алмашувчи ионлари бўлган моддалар ионитлар ёки ион алмашувчилар деб аталади. Улар суюқ ёки қаттиқ ҳолатдаги моддалар бўлиши мумкин. Бундан келиб чиқадиган хулоса шундан иборатки, ион алмашиш хромотографияси бўккан ионит билан эритма орасидаги ион алмашишга асосланган. Ионли аралашмаларнинг ион алмашишиши асосида бир-бирларидан ажратиш, табиийки, улар зарядларининг турлича бўлиши ҳамда эритманинг ион кучига боғлиқ бўлади.
Ион алмашиш хромотографияси ва адсорбцион хромотографияси усуллари орасида кескин (принципиал) фарқ мавжуд. Жумладан адсорбцион хромотография аралашма эритмаси таркибидаги моддаларнинг қаттиқ фаза (сорбент) юзасига адсорбцияланишга асосланган бўлса, ион алмашиниш хромотографияси негизида эритмадаги ионлар билан қаттиқ фаза ионларининг эквивалент тарзда ўрин алмашиниши ётади.
Ион алмашиниш хромотография усули билан ионли аралашмаларни таркибий қисмларга ажратишни амалда илк бор 1947 йилда Т.Б.Гапон, Е.Н.Гапон ва Ф.М.Шемякинлар амалга оширишган. Биринчи синтетик органик ионитлар 20 асрнинг 30 йилларидаёқ яратилгани маълум. Кейинчалик, синтетик ион алмашиш хромотографиясида асосий вазифани бажарувчи сифатида уланган полистирол смолалалари олинган.
Ядро физика соҳасида, айниқса оғир ядроларнинг бўлиниши билан ҳосил бўладиган маҳсулотларни ажратиш ва идентификациялашда ион алмашиш усули ниҳоятда муҳим аҳамият касб этади. Шунингдек, маълумотларга кўра ион алмашиш хромотографияси усулларини биокимё соҳасида қўллаш оўсил бирикмалар нуклеин кислоталар таркиб тузилмалари билан боғлиқ анча мураккаб масалаларни ечиш имконини берган. Турли техника соҳаларида ундан кенг фойдаланилади, масалан, фармацевтика саноатида айнан ион алмашиниш усули воситасида доривор моддаларни аралашмадан ажратиб олиш ва тозалаш ишлари амалга оширилади.
Ионлар заряди ишорасига қараб барча ионитлар катионит ва анионитларга бўлинади. Бир вақтнинг ўзида ҳам катион, ҳам анионларни алмаштирадиган ионитлар, амфотер ионитлар ёки «амфолитлар» деб юритилади.
Туб мазмун моҳиятига кўра, ҳар қандай ионитни молекулалари ион алмашиш хоссасига эга бўлган матрица (муайян бир асос) деб қараш ҳам мумкин. Демак матрицанинг ўзи мусбат ёки манфий зарядли бўлиб, тескари ишорали ионлар билан компенцацияланади дейилса, асло хато бўлмайди. Ўтказилган тадқиқот натижаларига кўра, таъкидлаш жоизки умуман олганда ионит модда заряди нуқтаи назаридан нейтрал. Матрица (ионитда)да кислота ёки асос қолдиқли гуруҳлар (масалан, -SO₃^- ёки N⁺ ва б.) борлиги унинг сўзсиз мауйян зарядга эга бўлишликка олиб келади. Мавжуд ионлар матрицадаги қўзғалмас ионлар ҳисобланади. Матрица зарядини компенцациялайдиган ионлар «тескари ионлар» деб номланади ва улар матрица гирдида ҳаракатда бўлади. Айнан шу ҳолатдан келиб чиқиб ионит моддаси ион алмашиш қобилиятига эгадир.
Юқорида баён қилинган фикрни оддийроқ қилиб қуйидагича ифодалаймиз. Айтайлик, А типдаги тескари ионлари бўлган ионит В типда ионлари бўлган эритмага туширилганда А типдаги ион ионитдан эритмага ўтади, В типдаги ионлар эквивалент миқдорда эритмадан ионитга ўтади. Мувозанат ҳолатида ионит ва эритмадаги А ва В ионлар нисбатини «ион алмашиш доимийлиги» (константаси)орқали ҳисоб-китоб қилиб топилади. Ионит ион алмашиниш билан бир қаторда эритувчини ютиб бўкиши матрица заряди билан бир хил ионларни адсорбция қилиш қобилиятига ҳам эга бўлади.
Энди қуйидагиларга эътибор беринг: Гетероген кимёвий реакция (жараён)ларда ҳам массалар таъсир қонуни бажарилади деб, А⁺ ва В⁺ бир валентли ионлар алмашиш тенгламаси
AZ+B⁺x BZ+A⁺ дан ион алмашиш
Доимийлиги (К _А,В) учун қуйидаги тенгламани ёзиш ҳам мумкин:
(1)
Агар қаттиқ фазадаги ионларини А^- ва В⁺ кўринишларда белгиласак, у ҳолда:

Тенгламаларни келтириб чиқариш ҳам мумкин.
Ион алмашиш доимийлиги (К_А,В) нинг физик маъносини қуйидагича тушунтирилса мақсадга мувофиқ яъни мазкур доимийлик муайян ионитнинг эритмадан у ёки бу ион алмашишнинг миқдорий кўрсаткичи. Яъни бошқача ифодаланса, К_А,В- селективлик коэффициенти бўлиб алмашадиган икки хил иондан бирининг кўпроқ сорбциаланишини ифодалайди. (3) тенгламалардаги А, В индекслар А⁺ ион қаттиқ фазада, В⁺ ион эритмада бўлганлигини кўрсатади.
Одатда, К_А,В (селективлик коэффициенти) 1 дан катта тенг ёки кичик қийматларга эга бўлиши мумкин. К_А,В>1 бўлганда эритмадаги В⁺ ионнинг ионитга мойиллиги А⁺ ионникидан юқори демакдир, яъни ионит таркибидаги А⁺ ион эритмадаги В⁺ ионга алмашинади. Агар, К_А,В< 1 бўлса ион алмашиш жараён йўналиши ўзгача яъни тескари бўлади. Ниҳоят К_А,Вқ1 бўлган ҳолатда А⁺ ва В⁺ларнинг ионитга мойиллиги бир хил дегани.
Ҳар хил зарядли ионларнинг алмашишида селективлик коэффициенти учун қуйидагича тенгла
(4)
ёзилади
(4) тенглама асосида таъкидлаш ҳам мумкинки, эритмада ионлар концентрацияси ўзгарсаю, лекин мавжуд ионлар концентрацияси нисбати ўзгармай қолса, заряди қиймати юқори даражада бўлган ионлар нисбатан кўпроқ сорбцияланади.
Ион алмашиш жараёнида ионитлар хоссасини характерлаб беришда селективлик коэффициенти билан бир қаторда «тақсимланиш коэффициенти» (К_Т) ҳам муҳим ўрин тутади:
(5)
К_Т, (5) тенгламада кўрсатилганидек, мувозанат ҳолатидаги ионит тутган ионлар концентрацияси [B^-] нинг эритмадаги ионлар концентрацияси [B]га нисбатида. Демак, К_Т эриган ионларнинг ионит томонидан ўзига бириктириб олиш даражасини белгилайдиган кўрсаткич экан.
Бир хил шароитда бир-биридан ажратилаётган икки тур ионлар тақсимланиш коэффициентларининг нисбати «ажралиш коэффициенти» (Ка) деб аталади. Мазкур катталик эритмадаги бир-биридан фарқланувчи икки хил ионлар аралашмасининг ионит томонидан ажратиш қобилиятини белгилаб беради. Бундан шундай хулоса чиқариш мумкин, яъни ионлар аралашмасининг ажралиш коэффициенти қиймати бирга тенг бўлса, шу ионит воситасида бу ионларни ажратиш мумкин бўлмайди. Бу, ўз навбатида, ион алмашиш хромотографиясидан фойдаланганда ҳамма вақт ўрганилаётган ионларга нисбатан ажралиш коэффициенти (Ка) юқори ионитлар билан ишлаш зарурлигини тақозо этади.