EL-MO II Moleküle, Schulbuch

90 6 MOderne Trenn- und analYSenVerFaHren Gemisch Laufmittel Säulenfüllung L a b c Ausgangsgemisch Startlinie Laufmittelfront c : R f = L a : R f = L Reinsubstanzen Laufmittel Entwicklungskammer b : R f = L Abb. 90.1: Schema der PC und DC Abb. 90.2: Schema der Säulenchromatografie ■ 90.1: PC von Filzstiften Trag auf einem rechteckigen Stück Filterpa- pier 2 cm vom unteren Rand entfernt mit wasserlöslichen Filzstiften (dunkle Farben) kleine Farbflecken auf! Durchbohr das Papier unter dem oberen Rand mit einem Glasstab und häng es in ein geeignetes Becherglas mit Wasser, in das der untere Rand etwa 1 cm weit eintaucht! Wart, bis sich das Wasser hochgesaugt hat, und betrachte das Chroma- togramm! SCHülerVerSuCH 6.1 ChROmatOGRaFISchE VERFahREN Papier- • Dünnschicht- • Säulen- • Gaschromatografie • Hochdruck-Flüssigkeits - chromatografie Die Chromatografie hat sich von einer einfachen Methode, bei der mit besseren Filterpapieren gearbeitet wurde, zu einer weitgehend automatisierten Technik mit komplizierten Apparaturen weiterentwickelt. Das Grundprinzip aller chromatografischen Verfahren ist ähnlich. Es beruht auf der unterschiedlichen Verteilung der Einzelsubstanzen eines Stoffgemisches zwischen einer stationären und einer mobilen Phase. In vielen Fällen spielen auch Adsorpti- onseffekte eine Rolle. Die ersten Chromatogramme wurden zur Trennung von Farbstoffen eingesetzt (da- her der Name; griech. chroma = Farbe; graphein = schreiben). Neben der bloßen Auftrennung von Stoffen kann man durch Chromatogramme auch quantitative und qualitative Informationen über die Inhaltsstoffe des Gemisches erhalten. Papierchromatografie (PC) Das Substanzgemisch wird als kleiner Punkt auf der Startlinie eines Papierstreifens aufgetragen (Abb. 90.1). Der Papierstreifen wird in eine „Entwicklungskammer“, die ein Lösungmittel enthält, gehängt. Diese Kammer sollte mit dem Lösungsmittel- dampf gesättigt sein. Das Lösungsmittel, hier auch Laufmittel genannt, stellt die mobile Phase dar. Es saugt sich am Papier kapillar hoch und strömt am Substanz- gemisch vorbei. Die Auftrennung erfolgt durch Adsorption an der Cellulosefaser des Papiers und durch Verteilung zwischen Laufmittel und im Papier enthaltenem Was- ser (stationäre Phase). Nachdem sich das Laufmittel am Papier hochgesaugt hat, wobei die verschiedenen Stoffe des Gemisches unterschiedlich weit mitgezogen wurden, wird das Chromatogramm aus der Kammer entnommen und die Laufmit- telfront markiert. Die Substanzen liegen jetzt in Form getrennter Flecken vor (Abb. 90.1). Nichtfärbige Substanzen werden jetzt durch geeignete Reagenzien sichtbar gemacht. Der Quotient der Strecken Startlinie–Substanzmittelpunkt gebrochen durch Startlinie–Laufmittelfront wird R f -Wert genannt. Er ist bei gegebener Papier- qualität und je nach Laufmittel eine charakteristische Größe der entsprechenden Substanz und liegt für viele Substanzen (Laufmittel) tabelliert vor. Man kann auch Reinsubstanzen, die im Stoffgemisch vermutet werden, auf der Startlinie auftragen und parallel mitlaufen lassen. Befinden sich die Flecken auf derselben Höhe, so han- delt es sich mit großer Wahrscheinlichkeit um dieselbe Substanz. (Abb. 90.1) Dünnschichtchromatografie (DC, TLC) Bei der Dünnschichtchromatografie verwendet man als stationäre Phase einen oberflächenreichen Feststoff mit guten Adsorptionseigenschaften (zB Aluminium- oxid, Kieselgel). Dieser wird in einer dünnen Schicht (0,1–0,2 mm) auf ein Trägerma- terial (Glasplatte oder Kunststofffolie) aufgetragen. Das Auftragen der Probe, die Entwicklung und Auswertung erfolgen analog zur Papierchromatografie. Vorteile der DC gegenüber der PC sind die höhere Nachweisempfindlichkeit, die bessere Trennschärfe, der geringere Zeitaufwand und eine einfachere Handhabung. So ist die DC heute in jedem Labor zur Reinheitskontrolle von Stoffen unerlässlich. Im Sportbereich ermöglicht sie rasche Dopingkontrollen, in der Gerichtsmedizin und der Lebensmittelanalytik spielt sie ebenfalls eine entscheidende Rolle. Säulenchromatografie Für die Auftrennung von Substanzen im Grammbereich wurde die Säulenchroma- tografie entwickelt. Das Adsorptionsmittel befindet sich in einem Glasrohr ( Säule ), die Lösung des Substanzgemisches lässt man von oben in diese einfließen. Durch Nachfließenlassen von reinem Laufmittel „spült“ man die einzelnen Substanzen des Gemisches verschieden schnell durch die Säule und kann sie am unteren Ende ge- trennt auffangen (Abb. 90.2). Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv