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LMC (Fach) / Chromatographie (Lektion)

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• Papierchromatographie stationäre Phase? mobile Phase? stationär: Filter mobil: Flüssigkeit (Eluet, Elutionsmittel, Fließmittel)
• Papierchromatographie Warum kommt es zur Trennung eines Farbstoffgemisches? - Farbstoffe, die sich weiter unten befinden, binden eher an die stationäre Phase (Papier) - Farbstoffe, die weiter hoch wandern, lösen sich eher in der mobilen Phase (Wasser)und werden weiter hoch transportiert - Farbstoffe sind chem. Verbindungen mit unterschiedlichen Strukturen - unterschiedliche Sturkturen (polar, unpolar, ionisch, groß/klein) --> unterschiedliche Wehselwirkungen mit der festen (stationären) oder der flüssigen (mobilen) Phase
• Definition Chromatographie Verteilung eines zu trennenden Gemisches zwischen einer ruhenden (stationären) und einer strömenden (mobilen) Phase
• Adsorption vs. Absorption Adsorption = Anhaften an eine Oberfläche Absorption = etwas aufnehmen, zB Wellenlängen (Photometrie)
• Beispiel für polare stationäre Phase Aluminiumoxid Kieselgel (Cellulose)
• Beispiele für unpolare stationäre Phase modifiziertes Kieselgel (RP) Polyamid (Aktivkohle)
• Was ist Kieselgel? Wofür eingesetzt? SiO2Kondensationsprodukt aus Kieselsäure -->die vielen OH-Gruppen (Silanogruppen) machen Kieselgel sehr polar Einsatz: NP-Chromatographie unpolare Verbindungen eluieren zuerst, polare Verbindungen wechselwirken stärker mit der stationären Phase
• Was ist modifiziertes Kieselgel? Wofür eingesetzt? Die Silanolgruppen werden chemisch mit Silanen ugesetzt --> OH-Gruppen zu unpolaren Resten umgesetzt Einsatz:RP-Chromatographie --> polare Verbindungen eluieren zuerst, unpolare Verbindungen wechselwirken stärker mit der stationären Phase
• mobile Phase Eigenschaften jegliche Art von Lösemittel möglich --> entscheidend ist die Polarität (Eluotrope Reihe!) Analyt muss zur mobilen Phase eine höhere Affinität aufweisen, als zur stationären pHase Lösemittel können auch untereinander gemischt werden bei wässrigen LöMi können auch Puffer eingesetzt werde (konstanter pH-Wert, keine unerwünschten De-/Protonierungen (sonst ändert sich Polarität)
• Eluotrope Reihe (von unpolar bis polar) Alkane (z.B. n-Hexan, Petrolether) Cycloalkane (z.B. Cyclohexan) Tetrachlormethan Aromaten (Toluol) Diethylether Chloroform Ketone (Aceton) Ester Dimethylsulfoxid Acetonitril Pyridin Ethanol Wasser
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• Was ist der Unterschied zwischen Dünnschichtchromatographie und Papierchromatographie? stationäre Phase ist auf eine Aluminium- oder Glasplatte aufgebracht
• DC Durchführung  Wenige μL Probe mit einer Kapilllare auf unteren Teil der DC-Platte auftragen Platte in verschließbare Kammer stellen (3mm tief im Fließmittel)--> Fließmittel steigt durch Kapillarkräfte die Platte hoch
• Detektion bei der DC farbige Substanzen nicht farbige Substanzen müssen sichtbar gemacht werden (Bestrahlung mit UV-Licht, Besprühen/begasen mit Chemikalien)
• DC Bestrahlen mit UV-Licht langwellig: 360 nm --> Eigenfloureszenz der Verbindungen wird ausgenutzt kurzwellig: 255 nm --> Verwendung von Platten, die einen speziellen Phosphoreszenz-Indikator enthalten --> Verbindungen, die UV-Licht absorbieren erscheinen als dunkle Flecken
• qualitative Auswertung der DC Bestimmung des Retentionsfaktors (Rf) und Vergleich mit Standardsubstanzen Rf = (Startlinie - Punkt)/ (Startlinie - Laufmittelfront)
• DC Ist auch eine Quantifizierung der Substanz möglich? nur Halbquantitativ Quantifizierung über Vergleiche (Fleckengröße) Quantifizierung über Extraktion der Substanz und externe Bestimmung Quantifizierung mit UV/Vis Scannern
• Säulenchromatographie (SC) Wozu? Funktionsweise? zur Aufreinigung und Abtrennung der Analyten Glassäule wird mit stationärer Phase (z.B. Kieselgel) gefüllt Probelösung wird auf stationäre Phase gegeben anschließend wird auf die Säule der Eluent gegeben
• Prinzip der Säulenchromatographie Stoffe, die in ihren polaren Eigenschaften eher der stationären Phase ähneln, eluieren später
• Wofür steht SPE? Was ist das Ziel? Solid Phase Extraction (= Festphasenextraktion) Ziel: Analyt aufreinigen und anreichern
• Schritte bei der SPE Konditionierung (Anfeuchten der festen Phase mit der Matrix) Probenaufgabe (Probe wird durch die Festphase gedrückt) Waschen Elution
• Unterschiede HPLC zu SC kleinere Teilchengrößen bei der stationären Phase (z.B. Kieselgel 3-10 μm)--> größere Oberfläche--> bessere Auftrennung der Analyten--> jedoch: höherer Druck wird benötigt, damit das LöMi durch die eng  gepackte stat. Phase gepresst werden kann (Pumpe benötigt!)
• Welche Säule wird meist bei HPLC eingesetzt? modifiziertes Kieselgel (z.B. RP18) oder Kieselgel
• Kieselgel bei HPLC polare stationäre Phase NP-Chromatographie unpolare mobile Phase --> unpolare Stoffe eluieren zuerst
• Modifiziertes Kieselgel bei HPLC unpolare stationäre Phase RP-Chromatographie Verwendung einer polaren mobilen Phase polare Stoffe eluieren zuerst
• Elutionsreihenfolge Bsp. Konservierungsstoffe an einer RP-18-Säule polare Stoffe eluieren zuerst Salicylsäure Benzoesäure Sorbinsäure pHB-Ester
• HPLC Detektor Funktionsweise - zeigt Konzentrationsprofil des Eluates - gibt Signal an Auswerteeinheit (Computer, Integrator) - diese gibt Konzentrationsprofil als Chromatogramm - über Retentionszeit werden Substanzen identifiziert - über Peakhöhe oder - fläche quantifiziert
• UV/Vis-Detektor Schema LichtquelleSpaltGitterMesszelle (Eluent wird eingegeben)DetektorIntegrator/Computer --> Chromatogramm
• Detektoren für HPLC UV/Vis-Detektor Floureszendetektor Ri-Detektor (misst Brechnungsindex in der Lösung) elektrochemischer Detektor Leitfähigkeitsdetektor Massenspektrometer
• HPLC Wie kann man bei Analysen mit stark unterschiedlichen Retentionszeiten die Trennung verkürzen? Veränderung von mobiler Phase (Polaritätsgradient, Gradient) Temperatur (Temperaturgradient) Fluss (Flussgradient)
• Was bedeutet Polaritätsgradient? Mind. 2 Eluenten mit untersch. Polarität Pumpe kann Eluent wechseln bzw. mischen Auf der Säule stärker haftende Analyten werden früher herunter gelöst
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• Unterschied GC zu SC zur Analyse flüchtiger Probenkomponenten Mobile Phase ist ein inertes Gas (H2, He, N2) stationäre Phase: hochsiedende Flüssigkeit (selten feste Phasen wie Schichtkapillaren oder gepackte Säulen)
• Eigenschaften inertes Gas reagiert nicht mit Analyten keine Wechelwirkung transportiert nur den Analyten
• Aufbau GC Trägergas (mobile Phase, inert, 200-300 bar, Druckregler --> Fließgeschwindigkeit 0,5-3ml/min Injektor  Ofen Detektor Rekorder
• GC Injektor Temperatur T > Siedetemperatur (200-280 °C) Probe wird beim Einspritzen verdampft und mit dem Gasstrom auf die Säule gegeben
• GC Säule Innendurchmesser: 0,05-0,53 mm Säulenlänge: 15-60 mm stationäre Phase: dünner Flüssigkeitsfilm (Polysiloxane) auf Wand mit unterschiedlichen Resten
• Wie kommen unterschiedliche GC-Säulen zustande? unterschiedliche Reste an Polysiloxanschicht: Methyl: unpolar Phenyl: mittelpolar Cyanopropyl: polar (können gemischt werden)
• GC Säulenofen Desorption von Analyten durch Temperaturerhöhung der Säule Temperaturprogramm: von niedriger T. zu hoher T.
• GC FID-Detektor Flammenionisationsdetektor Eluat wird in Knallgasflamme verbrannt, zwischen Flamme und Ringelektroge liegt eine Spannung von 100 V an, Analyt gelangt in Flamme und verbrennt unter Bildung von Ionen --> Stromfluss
• Detektoren für GC FID Wärmeleitfähigkeitsdetektor (WLD) Elektroneneinfangdetektor (ECD) Flammenphotometrischer Detektor (FPD) Massenspektrometer (MS)

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