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Lexikon der Chemie: Ionenaustauschchromatographie

Ionenaustauschchromatographie, eine Form der Flüssig-Fest-Chromatographie (Chromatographie), die auf der reversiblen Ausbildung heteropolarer Bindungen zwischen den an die Matrix (M) des Ionenaustauschers gebundenen Festionen (F) und mobilen Gegenionen (G) basiert. Passiert ein ionisches Gemisch eine Ionenaustauschersäule, so werden neutrale Moleküle oder Ionen mit der gleichen Ladung wie die Festionen eluiert, während die den Festionen entgegengesetzt geladenen Spezies mit den Gegenionen um die Bindungsplätze konkurrieren, wobei die Ionen mit höherer Ladung als die Gegenionen an die Festionen gebunden und zurückgehalten werden. An der gesamten Trennstrecke stellt sich durch Austausch ein spezifisches Konzentrationsverhältnis alter und neuer Gegenionen zwischen Ionenaustauscher und Eluent, das Ionenaustauschgleichgewicht (MF-G1) + G2

(MF-G2) + G1 mit der Austauscherkonstante KA = [MF-G2] [G1]/[MF-G1] [G2], immer wieder ein.

Entsprechend der Lage ihres Austauschgleichgewichts werden die an die Festionen des Austauschers gebundenen Ionen durch Elution mit geeigneten Basen oder Säuren differentiell abgelöst, d. h., die Substanzen haben unterschiedliche Wanderungsgeschwindigkeiten. Die Retentionszeit der Komponenten wird unter anderem beeinflußt durch die Größe und Ladung der Probenionen, den pH-Wert der mobilen Phase, die absolute Konzentration und den Typ ionischer Spezies in der mobilen Phase sowie die Säulentemperatur. Danach ist es möglich, auch chemisch eng verwandte Ionen gleicher Ladung zu trennen.

Neben dem Ionenaustausch beeinflussen auch Adsorption und Verteilung die Trennung, bei Verwendung von Austauschern auf Dextran-Gel-Basis auch die Permeation.

Bei der Ionenausschlußchromatographie werden durch geschickte Wahl des pH-Wertes, der Ionenstärke, organischer Lösungsmittel u. a. in unterschiedlicher Weise ionisierte Anteile des Probengemischs durch Abstoßung von den gleichsinnig geladenen Festionen des Austauschers getrennt.

Werden als Ionenaustauscher Chelatharze verwendet, die paarweise angeordnete Festionen tragen, so können komplexbildende Ionen von Übergangsmetallen unter Ringschluß daran gebunden werden, an denen im Anschluß daran ein Ligandenaustausch erfolgt. Nach beendeter Ligandenaustauschchromatographie muß der Austauscher durch Zuführung von Protonen regeneriert werden.

Bei Verwendung von Austauschern, die reversibel oxidierbare bzw. reduzierbare Festionen besitzen, spricht man von Redoxchromatographie bzw. Elektronenaustauschchromatographie.

Die I. wird zur Trennung von Proteinen, Nucleinsäuren, Peptiden, Aminosäuren, Kohlenhydraten und Lipiden sowie zur Reinigung von Enzymen eingesetzt.

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