EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

KM-7: Struktur – Reaktion – Substanz Gaschromatografie – Hochdruck-Flüssigkeitschromatografie 219 219 Gaschromatografie (GC) Ein Gaschromatograf besteht prinzipiell aus 3 Teilen. (Abb. 219–1) In den ersten Teil, den Einspritzblock , wird das Substanzgemisch durch eine Gummimembran eingespritzt und verdampft durch die dort herrschende hohe Temperatur. Es wird von einem Gasstrom (mobile Phase) erfasst und in die Säule mitgenom- men. Als Trägergas werden Stoffe eingesetzt, die mit dem Substanzgemisch nicht reagieren (He, Ar, N 2 ). Der 2. Teil, die Säule , trägt die stationäre Phase, einen oberflächenreichen Feststoff oder eine schwer verdampfbare Flüssigkeit. Die Säule befindet sich wie der Einspritzblock in einem Bereich erhöhter Temperatur, die durch einen Thermostat konstant gehalten wird. Bei hochauflösenden Geräten ist die Säule bis zu mehreren Metern lang und zu einer Spirale gebogen. Zwischen sta- tionärer und mobiler Phase stellt sich ein Verteilungsgleichgewicht ein. Besser lösliche Substanzen werden langsamer, schlechter lösliche rascher vom Gas- strom durch die Säule gespült. Der 3. Teil des Gaschromatografen ist eine empfindliche Registriereinrichtung, der Detektor . Ein Chromatogramm zeigt aufeinanderfolgende „Peaks“, die die aufgetrennten Substanzen anzeigen. (Abb. 219–2) Für die Auswertung des Chromatogramms verwendet man anstelle des R f -Wertes die Retentionszeit, dh. die Zeit, die eine Substanz in der Säule zurückgehalten wird. Die Retentionszeit von Reinsubs- tanzen kann man bestimmen und die GC damit für qualitative Analysen ein- setzen. Halbquantitative Aussagen liefern die Peakflächen, die weitgehend proportional zur Stoffmenge sind. Abb. 219–1: Gaschromatograf Strömungs- geschwindigkeits- messung Einspritzblock Probe Trennsäule Detektor thermostatisierte Trennkammer Trägergas Anzeige Zeit Signal Zeitpunkt der Probeneinspritzung Retentionszeit für A Retentionszeit für B Fläche k Menge A Fläche k Menge B Die Gaschromatographie ist weit leistungsfähiger als die DC. Sie ist heute in praktisch jedem Labor eine Standard-Analysenmethode. Untersuchungen von Kraftstoffen, Rückstandskontrollen in Lebensmitteln und Getränken (Weinana- lysen) auf verbotene Zusatzstoffe sind nur einige Beispiele. Hochdruck-Flüssigkeitschromatografie (HPLC) Der große Nachteil der GC ist ihre Beschränkung auf unzersetzt verdampfbare Substanzen. Viele Naturstoffe und biochemisch relevante Verbindungen sind aber hitzeempfindlich. Durch die HPLC (engl: H igh P ressure L iquid C hromatography), die erst in den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts entwickelt wurde, können auch diese Trennprobleme gelöst werden. Bei der HPLC, einer Variante der Säulenchro- matografie, wird die Trennsäule mit winzigen Partikeln gefüllt. Die große Oberfläche ermöglicht eine außerordentliche Trennleistung. Durch die dichte Packung benötigt man aber einen hohen Druck (bis zu 400 bar), um die mobile Phase durchzupressen. Die Detektion bei der HPLC beruht zumeist auf Fluoreszenz. Die Chromatogramme sind den Gaschromatogrammen ähnlich (Abb. 219–3). Abb. 219–2: Gaschromatogramm Abb. 219–3: Schema der HPLC Probe Gemisch aus A und B Laufmittel Pumpe Trennsäule Detektor Anzeige Laufmittel Substanz A Substanz B Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv