A kapilláris izotachoforézis (ITP) egy „mozgó határfelületekkel” dolgozó elektroforetikus technika. Az izotachoforézis során, két specifikusan kiválasztott elektrolit rendszer segítségével a komponenseket a mobilitásuknak megfelelően választjuk szét, ahol az elválasztott zónák mindegyike azonos sebességgel mozog. A zónák az úgynevezett „vezető” (leading (LE)) és a „záró” (terminating (TE)) elektrolitok között vándorolnak. Egy ITP kísérlettel vagy kationokat, vagy anionokat határozhatunk meg.
Anionok meghatározásakor a puffereket úgy készítjük el, hogy a LE elektrolit anionjának az effektív mobilitása nagyobb, míg záró elektrolit anionjának a mobilitása kisebb legyen, mint a vizsgált anyagoké. Elektromos erőtérben az anionok az anód felé vándorolnak, mialatt mobilitásuk alapján azonos sebességgel haladó, egyenletes koncentrációjú zónákba tömörülnek. A vizsgált anionok zónáinak sorrendje tehát megfelel a mobilitási sorrendnek. A kationok meghatározása hasonló elven történik, ekkor az elektródokra kapcsolt áram iránya fordított és pufferek készítésekor a kationok mobilitását vesszük figyelembe.
A vándorló zónák azonos sebességét a zónánként változó nagyságú térerő alakítja ki. A legnagyobb mobilitással rendelkező zónában a legkisebb a térerő (sebesség = mobilitás * térerő), míg a legkisebb mobilitású zónában a legnagyobb. Ha egy ion átdiffundál a szomszédos zónába, sebessége megváltozik és azonnal visszatér a saját zónájába, emiatt a zónák éles határ felülettel különülnek el egymástól.
Az izotachoforézis során az egyes zónákban állandó a koncentráció, emiatt tipikus, „lépcsőzetes” elektroferogramot kapunk. A Kohlrausch törvény alapján minden, két, egymást követő zónában az elválasztandó ionok koncentrációját az ionok és az ellenion(ok) mobilitás értékei határozzák meg (például a vezető és az őt követő zónára vonatkoztatva):
C L- / C A- = [µ L- / (µ L- + µ R+)] . [(µ A- + µ R+ ) / µ A- ]
ahol a C
L- a vezető elektrolit
koncentrációja C A-
a vezető elektrolitot követő ion koncentrációja µ
L- a vezető elektrolit
mobilitása µ A- a
vezető iont követő anion mobilitása µ
R+ az ellenion
mobilitása
Az egyenletnek megfelelő koncentráció arány(ok) kialakulásakor, az injektált mintához képest az ionok koncentrációjának vagy növekedni, vagy csökkenni kell, ami a zónahossz rövidülését vagy növekedését vonja maga után. Ezért ezt az anyag-koncentráló hatást kihasználva, az izotachoforézist más eljárásokat megelőző (pl.CZE-, MEKC- CGE) előkoncentráló lépésként is használják.
Jelen esetben egy kapcsolt izotachoforetikus rendszert használunk, ahol két lépésben, két különböző átmérőjű kolonna segítségével választjuk szét a mintákban lévő anionokat. Az első lépésben a nagyobb koncentrációjú ionok szétválasztása, és a kisebb koncentrációjú ionok tömörítése történik. A második lépésben határozzuk meg – az előzőben szétválasztott anionok elvezetése után – a kisebb koncentrációjú ionokat.
A kapilláris 30-50 %-a tölthető meg a mintával úgy, hogy az elválasztás hatékonysága ne csökkenjen.
Fontos pufferek megfelelő pH-jának beállítása, úgy hogy a vezető és záró ionok a kívánt koncentrációban legyenek jelen a mérés során.
A kvantitatív elemzést az elektroferogramon látható platók hosszának meghatározása, míg az ionok azonosítását azok sorrendje, illetve a relatív lépcsőmagság(RSH) teszi lehetővé. Relatív lépcsőmagasságnak hívjuk a vizsgált ion, illetve záróion által képzett lépcső alapvonaltól mért magasságának hányadosát.
Ioncserélt víz (0,064 μS) (az oldatok elkészítéséhez,
a gép mosásához) TE (terminating electrolite- záró elektrolit): 2mM
citromsav LE1 (leading electrolite- vezető elektrolit): 8mM HCl
3,2mM β-alanin 3mM bis-tris propane 0,1% HEC LE2 (leading
electrolite- vezető elektrolit): 2mM HCl 1,5mM β-alanin
Törzsoldatok: 100mg/L
NO3- oldat 100mg/L
SO42- oldat
100mg/L NO2- oldat
100mg/L F- oldat 100mg/L
PO43- oldat 6 db
200cm3 lombik automata pipetták
főzőpoharak fecskendők S 30 Elmasonic ultrahangos fürdő vákuum
szivattyú
A készülék bemutatása, tisztítása, és feltöltése.
Kalibrációs oldatok elkészítése, gáztalanítása: 20 mg/L, 30, és 40 mg/L SO42- valamint 20 mg/L, 30,és 40 mg/L NO3- koncentrációjú kalibrációs oldatok, és a 2 mg/L, 4 mg/L, és 6 mg/L NO2-, F- és PO43- tartalmú kalibrációs oldatok elkészítése.
Az oldatok lemérése ITP-vel. A kapott elektroferogramok elemzése.
Minta (csapvíz) lemérése: A benne található ion(ok) meghatározása.
A készülék tisztítása.
Feladat. A mérések során kapott lépcsők alapján kalibrációs egyenesek felvétele, majd a csapvíz ion tartalmának kvalitatív és kvantitatív jellemzése.
Mi az izotachoforetikus elválasztás technika alapja? (mi alapján válnak szét az ionok)
Mi szabja meg az egyes zónák sebességét, illetve a koncentráció alakulását a zónákon belül?
Mi alapján tudunk a vizsgált ionok mennyiségi és minőségi jellemzőire következtetni?
Mi az a relatív lépcső magasság?