백금족 원소의 분리 및 미량분석법 개발에 관한 연구: 역상 액체 크로마토그래피에 의한 백금족 금속-아세틸아세톤 킬레이트들의 분리 및 머무름 거동

Development of Separation and Trace Analysis Methods for Platinum Group Elements-Separation and Retention Behavior of Platinoid Metal Acetylacetonates in Reversed-Phase Liquid Chromatography

본 연구에서는 백금족 금속-아세틸아세톤 킬레이트들의 역상 액체 크로마토그래피에서 용리 거동을 조사하여 머무름 메카니즘을 연구하고 이들의 최적 분리 조건을 알아내었다. 중성의 백금족 금속-아세틸아세톤 킬레이트들의 머무름에 소용매성 효과가 크게 영향을 준다는 것을 알았다. 또한, 백금족 금속-아세틸아세톤 킬레이트들의 기하학적 구조가 머무름에 많은 영향을 준다는 것을 알았다. 팔면체 구조인 $Rh(acac)_3$, $Ir(acac)_3$보다는 평면 사각형 구조인 $Pd(acac)_2$, $Pt(acac)_2$가 비극성 정지상과 상호 작용할 수 있는 표면적이 더 크므로 더 늦게 용리된다. 컬럼의 온도를 $25{\sim}45^{\circ}C$까지 변화시키면서 각 이동상 조성에서 van't Hoff plot를 구한 결과 온도에 따른 머무름 메카니즘은 일정함을 알 수 있었다. 이동상의 조성변화에 따라 용질의 머무름 메카니즘이 변화하는가를 알아보기 위하여 엔탈피-엔트로피 상쇄 현상을 조사하였다. 메탄올-물 용매의 조성이 40~70%로 변할 때 팔면체 구조인 $Rh(acac)_3$, $Ir(acac)_3$와 평면 사각형 구조인 $Pd(acac)_2$, $Pt(acac)_2$는 각각 엔탈피-엔트로피 상쇄 현상이 관찰되었으므로 머무름 메카니즘이 킬레이트의 구조에 따라 일정함을 알았다. 아세토니트릴-물 용매 조성이 30~60%로 변할 때는 엔탈피-엔트로피 상쇄 형상이 관찰되지 않았으므로 머무름 메카니즘이 복잡함을 알았다. 백금족 금속-아세틸아세톤 킬레이트들의 최적 분리 조건은 40% 메탄올, polymeric C18 컬럼, $45^{\circ}C$이다.

The purpose of this study is to investigated the elution behavior of platinoid metal acetylacetonates, which is the key to elucidate their retention mechanism and optimize their RPLC separation conditions. The retention data of four platinoid metal acetylacetonates have been measured on four different columns in methanol-water and acetonitrile-water systems. The retention of uncharged platinoid metal acetylacetonates is interpreted by solvophobic effect. The retention of platinoid metal acetylacetonates is also greatly influenced by the geometric structure of the complexes. The square planar chelates, $Pd(acac)_2$, $Pt(acac)_2$, are retained longer than the octahedral chelates, $Rh(acac)_3$, $Ir(acac)_3$. It is likely due to that square planar chelates show greater interaction with nonpolar stationary phase than octahedral chelates. The results of van't Hoff plots have shown that platinoid metal acetylacetonates is operated on the same retention mechanism in the temperature range of $25{\sim}45^{\circ}C$. The study of the retention mechanism by the enthalpy-entropy compensation phenomenon has indicated that the retention mechanism of octahedral chelates and square planar chelates do not vary with the composition change of methanol-water mobile phase, respectively. In acetonitrile-water mobile phase, however, the retention mechanism is observed to be more complicated. Optimum condition for the separation of four platinoid metal acetylacetonates is found to be 40% methanol, polymeric C18 column, and $45^{\circ}C$.