Ionisten nesteiden vaikutus liikkuvaan faasiin ja stationäärifaasiin analyyttisissa erotusmenetelmissä
Tämän pro gradu –tutkielman tarkoituksena on perehtyä ionisten nesteiden (IL) käyttöön ja niiden vaikutukseen yleisimmissä analyyttisen kemian erotusmenetelmissä kuten kaasukromatografiassa (GC), nestekromatografiassa (LC) ja kapillaarielektroforeesissa (CE). Lisäksi ionisten nesteiden käyttöä ohutkerroskromatografiassa (TLC) käsitellään. Ioniset nesteet ovat sulia suoloja, jotka on yleisesti määritelty ioneista koostuviksi nestemäisiksi elektrolyyteiksi. Ionisissa nesteissä anionien ja kationien välillä merkittävä vuorovaikutusvoima ovat vetysidokset. Ioniset nesteet ovat kokonaisvaraukseltaan neutraaleja, mutta sisältävät positiivisen ja negatiivisen osittaisvarauksen. Ionisten nesteiden käytön monipuolisuutta lisäävät niiden olematon höyrynpaine, mekaaniset ja elektrokemialliset ominaisuudet sekä hyvä lämmönkestävyys, viskositeettien muokattavuus sekä niiden kyky uuttaa monia orgaanisia yhdisteitä sekä metalli-ioneja. Tässä tutkielmassa perehdytään ionisten nesteiden käyttöön liikkuvaan faasiin lisättävinä modifioijina (LC, CE) sekä kapillaarin tai kolonnin stationäärifaasin pintaan (LC, CE, GC, sekä kiinteään matriisiin TLC:ssä) lisättävänä tai kapillaarin/kolonnin pintaan valmiiksi sidottuina kiinteinä faaseina. Näiden ionisilla nesteillä muokattujen erotusmenetelmien vaikutusta erilaisten analyyttien erotukseen tutkitaan kirjallisuudesta löytyvin esimerkein. Kirjallisuusosassa tarkastellaan ionisten nesteiden tarkempia vaikutusmekanismeja erotukseen liikkuvassa ja kiinteässä faasissa sekä mahdollisista yhteisvaikutuksista em. faaseissa. Näitä analyyttien ja ionisilla nesteillä muokattujen erotusfaasien välisistä vuorovaikutuksista on havaittu mm. vetysidokset, van der Waals –voimat, heikot ja vahvat ioniset vetovoimat, n-Ï€- jaπ-Ï€–vuorovaikutukset, elektrostaattiset ja hydrofobiset/hydrofiiliset vuorovaikutukset sekä esim. retention kasvaminen ionisen nesteen alkyyliketjun pituuden kasvaessa. Ionisia nesteitä on käytetty laajasti esim. sitomaan kasvihuonekaasuja, katalyytteinä, rakettimoottoreiden polttoaineena, biomateriaalien liuottimina ja voiteluaineina sekä monella teknologian alalla kuten metallurgiassa, ydinteknologiassa, sähkökemiassa sekä elektrolyytteinä vaihtoehtoisen energian sovelluksista. Ionisten nesteiden ihmisille ja ympäristölle yleensä varsin vaarattomien ja haitattomien ominaisuuksiensa vuoksi ionisten nesteiden käyttösovellukset tulevat todennäköisesti tulevaisuudessa kasvamaan ja korvamaan perinteisiä liuottimia sekä toisaalta olemaan potentiaalisia työkaluja kehitettäessä jatkossa ympäristön ja kestävän kehityksen kannalta olennaista 'vihreää kemiaa'. Kokeellisessa osassa tutkittiin CE-analyyseissa fosfaattipuskuriajoliuokseen lisättyjen IL:en (P14444OAc- ja P14444Cl-) vaikutusta erotukseen. Näiden ionisten nesteiden todettiin parantavan tutkittujen yhdisteiden (19 kpl) erottumista kapillaarissa. Bentsoaattien homologiselle sarjalle (6 kpl) saatiin selkeä erottuminen kaikille yhdisteille ja lähellä toisiaan migroituvat o-, p- ja m-ksyleenit saatiin erottumaan. Kokeellisen osan havainnot tukevat hyvin kirjallisuudessa esiintyviä tuloksia ionisten nesteiden ominaisuuksista kapillaarin ja mahdollisesti ajoliuoksen muokkaajina, sillä tässä työssä suoritettujen analyysien tulokset osoittavat ionisten nesteiden selvästi parantavan tutkittujen analyyttien erotusta CE:lla.
Networked Digital Library of Theses and Dissertations