Chromatographie par échange d'ions

[invite7d3c3921]

Bonjour ,

Je ne comprend pas bien le mécanisme de l'échange en chromatographie. Quelqu'un saurait-il me l'expliquer ?
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[moco]

Tu disposes de grains de substances qu'on appelle des résines et qui sont formés de molécules complexes dont la structure détaillée est sans importance. La seule chose importante à savoir est le fait que la surface de ces grains est constitués de groupes -SO₃H. La résine peut donc se décrire par la formule abrégée RSO₃H, en imaginant que R désigne le reste de la molécule, et qu'il contient un nombre indéfini de atomes. Quand on fait passer de l'eau à travers un tube vertical rempli de ces grains de résine, elle finit par suinter et s'écouler lentement au bas du tube sans être modifiée. Mais si l'eau est une solution d'un sel comme NaCl, elle contient des ions Na⁺ et Cl^-. Et on constate que l'eau qui ressort du dit tube ne contient plus de ions Na⁺, mais seulement des ions H⁺. Les ions Cl^- ont traversé sans encombre le tube. Mais les ions Na⁺ ont été fixés par la colonne qui les a échangé contre des ions H⁺. La solution qui sort du tube est donc acide. La formule de la résine change donc peu à peu et devient RSO₃Na. Tu m'as suivi ?

Il existe aussi d'autres résines qui échangent les ions négatifs contre d'autres.

[invite7d3c3921]

D'accord, oui je pense avoir compris le principe.
Mais je ne comprend toujours pas comment on fait pour savoir en fonction du pH si une molécule est retenue ou non. J'ai notamment un exemple que je n'arrive pas à résoudre, pouvez-vous m'aider?

Voici l'enoncé :

La carboxyméthylcellulose est un échangeur d'ions dont la capcaité d'échange est fonction du pHde la phase mobile. Le groupement fonctionnel échangeur -CH2-COOH a un pKa 4,76.
Calculez le taux d'ionisation de l'échangeur lorsque l'on utilise une phase mobile à caractère ionique de pH 2,5 et de pH 7,O.
En vous basant sur ce calcul, indiquez dans le tableau la charge de l'échangeur (+,- ou O) à ces deux pH.
Indiquez aussi la charge des protéines valbumine (pHi=4,6), cytochrome C (pHi=10,65) et lysozyme (pHi=11).

quelles sont les protéines retenues par l'échangeur d'ions à pH 2,5 et pH 7?

tout ce que je comprend c'est que l'échangeur est anionique et va donc retenir les ions -.

[moco]

Si tu fais passer une solution neutre (exemple NaCl) sur un échangeur d'ions fait de carboxyméthylcellulose, les ions positifs vont être fixés et échangés contre des ions acides. La solution sortant deviendra acide et la phase solide se transformera en dérivé sodé de la carboxyméthylcellulose.
Si tu fais passer une solution acide (pH 2.5) sur de la carboxyméthylcellulose pure, il ne se passera rien, et la solution acide se bornera à traverser. Mais si tu envoies cette solution acide sur le dérivé sodé de la carboxyméthylcellulose, tu observeras la réyction inverse. Les ions H+ se fixeront sur la phase solide en relâchant les ions sodium.
Pour la suite, tu parles d'un tableau qu'il faut remplir. Mais, comme on ne sait pas de quoi il s'agit, on ne peut pas t'aider...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite7d3c3921]

Dans l'exercice on me demande de calculez le taux d'ionisation, de quoi s'agit-il?

Ensuite pour le tableau c'est : il faut remplir avec +,- ou O

Echangeur - ovalbumine - cytochrome - lysozyme

Charge pH 2,5

Charge pH 7,0

[invitea6f89eb3]

La carboxyméthylcellulose est un échangeur d'ions dont la capcaité d'échange est fonction du pHde la phase mobile. Le groupement fonctionnel échangeur -CH2-COOH a un pKa 4,76.
Calculez le taux d'ionisation de l'échangeur lorsque l'on utilise une phase mobile à caractère ionique de pH 2,5 et de pH 7,O.

En ce qui concerne le taux d'ionisation j'en suis pas trop sur mais je crois qu'il s'agit du rapport entre la fraction ionique -CH₂-COO^- et la fraction moléculaire -CH2-COOH.
reste a confirmer

En vous basant sur ce calcul, indiquez dans le tableau la charge de l'échangeur (+,- ou O) à ces deux pH.

La regle a suivre ici est de se dire qu'en milieu basique la fonction basique est anhiler , c'est la fonction acide qui reagit.
A ph=2 on a Pka -CH2-COOH(4,76)>ph la fonction acide reagit et la molecule s'ionise pas.
A ph=7 on a Pka -CH2-COOH(4,76)<ph la molecule se comporte comme en milieu acide et s'ionise , ainsi elle est sous forme ionique -CH₂-COO^-

Indiquez aussi la charge des protéines valbumine (pHi=4,6), cytochrome C (pHi=10,65) et lysozyme (pHi=11).

Pour ces proteines il faut raisonner de maniere analogue que precedement

quelles sont les protéines retenues par l'échangeur d'ions à pH 2,5 et pH 7?

tout ce que je comprend c'est que l'échangeur est anionique et va donc retenir les ions -.

A ph 2 il ne passe rien
A ph 7 on a un groupement COO^- qui va fixer les proteines chargées positivement a un tel ph

[invite7d3c3921]

Donc si j'ai bien compris :
pour le taux d'ionisation j'utilise la formule pH=pKa + log(base/acide)
où je trouve à pH 2,5 forme Acide : 99,45%
forme basique : 0,55%
à pH 7 acide : O,57% et base : 99,43

sachant que ma forme acide est COOH et ma forme basique COO- l'échangeur ne sera pas chargé à pH 2,5 (car forme acide prédomine) et sera chargée négativement à pH 7.
Est-ce que mon raisonnement est le bon?

Pour la suite, mes 3 protéines sont chargées positivement à pH 2,5, à pH7 ovalbumine est chargée - et les 2 autres +

Donc, comme je suis avec un échangeur de cation, il retiens les composées chargés +, donc il retient les 3 à pH 2,5 et le cytochrome et le lysozyme à pH7.

Ai-je bien compris le principe??

[invitea6f89eb3]

Donc, comme je suis avec un échangeur de cation, il retiens les composées chargés +, donc il retient les 3 à pH 2,5 et le cytochrome et le lysozyme à pH7.

A ph 2 la résine n'est pas chargée donc il ne retient rien , il ne se passe rien.
A ph 7 elle est chargée négativement donc elle retient les protéines chargées positivement a ce ph. Ce qui est le cas du cytochrome et du lysozyme