1Chromatographie fr alleIn diesem Kapitelg Was versteht man unter Chromatographie?g In welche Gebiete teilt sich die Chromatographie auf?

g Was sind mobile und stationre Phasen?

E in modernes Analyselabor kann heute nicht mehr ohne chromatographische Analysetech-niken auskommen. Sowohl in der Selektivitt als auch in der Nachweisempfindlichkeit istdie Chromatographie unschlagbar. In diesem Kapitel mchte ich Ihnen einfach (nicht verein-facht) zeigen, wie chromatographische Analysen funktionieren. Wie teilt sich das groeGebiet der Chromatographie auf? Auf jeden Fall sollten Sie Ihren Freunden und Verwandtenendlich erklren knnen, dass Chromatographie nichts mit den verchromten Stostangen amAuto zu tun hat . . .

Aller Anfang ist schwer

Zuerst fliet farblose Flssigkeit aus der Rhre, dann gelbgefrbte, whrendsich ein leuchtend grner Ring in den oberen Teilen der Inulin-Sule bildet,der nach kurzer Zeit an seinem unteren Ende einen gelben Rand bekommt.

Nach weiterem Durchfluss von reinem Ligroin durch die Sule werden beide Ringe, dergrne und der gelbe, betrchtlich verbreitert und bis zu einem gewissen Grad nach untenmitgenommen. Wie farbige Strahlen aus dem Sonnenspektrum wurden aus der Pigment-mischung die verschiedenen Bestandteile gelst und konnten qualitativ und quantitativbestimmt werden.

Dies schrieb der russische Botaniker Michail Semonowitsch Tswett 1903 in sein Experi-mentierbuch, nannte die Methode zur Auftrennung von Chlorophyll-Farbstoffen Chroma-tographie (= Farbschreibung) und legte damit den Grundstein fr den Siegeszug derchromatographischen Analysetechniken.

Chromatographie, einfach genialBei einem chromatographischen Analyseverfahren werden Stoffgemische durch eine unter-schiedliche Verteilung in zwei miteinander nicht mischbaren Phasen aufgetrennt undanschlieend mit Detektoren ausgemessen. Ein kleines Experiment zeigt Ihnen, wie das funk-tioniert. Die Farben eines wasserlslichen Farbstifts werden dabei auf einem Filterpapierstrei-fen aufgezeichnet. Der Filterstreifen wird anschlieend mit dem unteren Ende in Wasser ein-getaucht, das durch die Kapillarwirkung im Filterpapier langsam nach oben zieht. Dabeiwerden die Farbpunkte mehr oder weniger mitgezogen und in ihre Farbbestandteile auf-

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Chromatographie

planar... Sulen...

Prperativ...

DC GC LC

HPLC

IC GPC RP

SFC

Papier...

getrennt. Und schon knnen Sie auch Kindern zeigen, wie einfach Chromatographie funktio-niert. So einfach. . . gehts aber nicht weiter!

Abb. 1.1: Farbstifte im Vergleich.

Die moderne Chromatographie ist allerdings komplexer. Sie haben es dabei mit zwei Phasenzu tun, mit einer mobilen Phase, die sich bewegt ein Gas oder eine Flssigkeit und einerstationren Phase, die sich nicht bewegt eine Flssigkeit oder ein Feststoff.

Je nach der Art der mobilen oder stationren Phase unterscheidet man die Chromatographienach folgenden Gebieten:

Papier- oder Dnnschichtchromatographie DC (TC, TLC) Gaschromatographie GC Sulenchromatographie LC Hochdruckflssigkeitschromatographie HPLC

Die gesamte Einteilung der Chromatographie mchte ich Ihnen in Abbildung 1.2 aufzeigen.Die Kurzbezeichnungen werden im Anhang aufgelistet.

Abb. 1.2: Einteilung der Chromatographie

Chromatographie fr Dummies

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Probe

Trennplatte

DC Kammer

Auswertung

Fliemittel

Auswertung

Detektor

Ofenraum

SuleTemperatur-kontrolle

Gasstrom

Einspritzblock

Probe Injektion

Papierchromatographie und DnnschichtchromatographieDie ursprnglichste, aber auch billigste Art, Chromatographie zu betreiben, ist die Dnn-schichtchromatographie (DC, engl. TC von thin layer chromatography). Die stationre Phasebesteht dabei aus Zellulose fr die Papierchromatographie oder einer mit Kieselgel beschich-ten Glasplatte oder Folie fr die DC. Die mobile Phase aus Wasser und organischen Lsungs-mitteln wird durch die Kapillarwirkung an den punktfrmig aufgetragenen Substanzen vor-beigezogen und es erfolgt eine Auftrennung. Die Auswertung erfolgt visuell oder durch Gertewie das Densitometer.

Abb. 1.3: Dnnschichtchromatographie

GaschromatographieDie stationre Phase bei einer Gaschromatographie-(GC)-Analyse bestand frher aus einerGlassule, die mit einem Adsorbens gefllt war (z.B. Aktivkohle). Heute bestehen GC-Sulenaus einer bis zu 100 m langen dnnen Kapillare. die einen Flssigkeitsfilm (z.B. Silikonle)trgt. Als mobile Phase wird ein Gas (Wasserstoff, Stickstoff) durchgeleitet. Die Probe, ein Gas,

Abb. 1.4: Gaschromatographie

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Laufmittel

Auftragen der Probe

Silikagel Slurry

Fritte

Fraktionen

eine Flssigkeit oder eine gelste Festsubstanz, werden in einen Heizblock injiziert, ver-dampft und auf den Sulenanfang aufgebracht. Durch die Wechselwirkungen in der Sule unddurch den stndigen Gasstrom erfolgt eine Auftrennung, die am Ende der Sule durch einenDetektor in elektronische Signale umgewandelt wird. Ein Temperaturprogramm untersttztdiese Auftrennung zustzlich.

SulenchromatographieBei der Sulenchromatographie (LC, engl. liquid chromatography) besteht die stationrePhase aus einem porsen Material (z.B. Kieselgel), das in einem Lsungsmittel aufge-schlmmt und in eine Glas- oder Stahlsule abgefllt ist. Die Probe wird in konzentrierterLsung am oberen Ende aufgetragen und mit einem Lsungsmittel als mobile Phase durchdie Schwerkraft nach unten transportiert. Am unteren Ende der Sule knnen Sie die aufge-trennte Probe fraktioniert erwarten und weiterverwenden. Dieses Verfahren wird vor allem inder prparativen Chromatographie angewendet.

Abb. 1.5: Sulenchromatographie (LC)

Hochdruckflssigchromatographie HPLCDa die Auftrennleistung durch kleinere Teilchen in der Sule grer wird, wurden die Teil-chen der Sulenchromatographie zunehmend kleiner ( X 10 mm). Jetzt brauchen Sie aller-dings einen hheren Druck, um die mobile Phase durch die Sule zu bewegen. Daraus ent-wickelten sich die modernen HPLC-Gerte. Die stationre Phase befindet sich dabei in einer

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Pumpe

Auswertung

Autosampler

Probe

Laufmittel

Sule

Detektor

Stahlsule und die mobile Phase, das Laufmittel, wird durch Hochdruckpumpen mit bis zu600 bar bewegt. Die Probe in gelster oder flssiger Form wird in Mikrolitermengen auf denSulenanfang aufgetragen. Am Ende der Sule wird die aufgetrennte Probe durch einenDetektor in Kurven und Chromatogramme umgewandelt.

Abb 1.6: High Pressure Liquid Chromatography (HPLC)

Chromatographie ist eine Analysetechnik, die durch die unterschiedliche Wech-selwirkung zwischen einer stationren und einer mobilen Phase funktioniert.DC, GC und HPLC sind fixe Bestandteile eines modernen Analyselabors.

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