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Les différentes techniques de chromatographie :



2.1.5 - LA CHROMATOGRAPHIE SUR ECHANGEURS D'IONS :

Principe :

Les échangeurs d'ions sont des macromolécules insolubles portant des groupements ionisables, qui ont la propriété d'échanger de façon réversible certains de leurs ions, au contact d'autres ions provenant d'une solution.


Résine cationique : qui échange réversiblement des cations. Une résine cationique est chargée négativement.

Résine-G- / X+   +   cation+   <=>   Résine-G- / cation+   +   X+





Figure 1 : Résine échangeuse de cations (résine cationique).



Résines anioniques : qui échange réversiblement des anions. Une résine anionique est chargée positivement.

Résine-G+ / Y-   +   anion-   <=>   Résine-G+ / anion-   +   Y-





Figure 2 : Résine échangeuse d'anions (résine anionique).


Technologie : La chromatographie par échange d'ions se pratique le plus souvent sur colonne, mais la méthode peut être transposée sur couche mince. Du papier échangeur d'ions est également commercialisé . Enfin l'échange d'ions peut être réalisé en batch : la résine est mise en présence de la solution et agitée mécaniquement.

Propriétés des échangeurs d'ions : Le support peut être minéral, mais il est le plus souvent organique (résine de copolymérisation, polyosides : dextrans ou celluloses - voir au verso). Les groupements fonctionnels chargés des résines sont fixés par covalence sur le support.


Les groupements fonctionnels des résines cationiques (résines classées d'après leurs aptitudes à l'ionisation) :

  • Résines cationiques fortes :
    • sulfoniques (très fortement ionisées, quel que soit le pH) :

      Résine sous forme acide :
      Résine-SO3- / H+
      (contre-ion : H+)
      Résine sous forme sodique :
      Résine-SO3- / Na+
      (contre-ion : Na+)


  • Résines cationiques intermédiaire :
    • à groupement phospho :

      Résine-H2PO4- / H+ Résine-H2PO4- / Na+



  • Résines cationiques faibles :
    • carboxyliques (non ionisées en milieu fortement acide) :

      Résine-COO- / H+ Résine-COO- / Na+

    • à groupement carboxyméthyl :

      Résine-CH2-COO- / H+ Résine-CH2-COO- / Na+


  • Résines cationiques très faibles :
    • phénoliques (uniquement ionisées en milieu alcalin) :

      Résine-O- / H+ Résine-O- / Na+


Les Groupements fonctionnels des résines anioniques :

  • Résines anioniques fortes :
    • résines à groupements aminés quaternaires.
    • résines à groupements aminés tertiaires.


  • Résines anioniques faibles :
    • résines à groupements aminés secondaires et primaires.


Capacité de rétention d'un échangeur d'ions : C'est le nombre de millimoles (mmol) d'ions que la résine peut échanger par unité de masse. On l'exprime par gramme de résine sèche (ou moins souvent par unité de volume : par ml de résine humide).

Elution : L'élution consiste à déplacer l'ion fixé par un autre, de densité de chargé et de concentration plus élevée on utilise de petits ions fortement chargés : Cl-, HO-, Na+, H+...
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Exemple de résine échangeuse d'ions :

Les résines polyosidiques chargées de type Sephadex :

Ces échangeurs sont utilisés pour la séparation de macromolécules ionisées : protéines, acides nucléiques... La matrice polyosidique (composée de cellulose ou de dextranes) porte les groupements chargés suivants :

Echangeurs anioniques Sephadex :



Echangeurs cationiques Sephadex :




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