Chromatographie
Chromatographie ist eine der am weitesten verbreiteten Methoden zur Trennung von Gemischen in ihre einzelnen Bestandteile. Hierfür werden die Analyten in eine mobile Phase (Gas oder Flüssigkeit) überführt. welche dann in Kontakt mit einer stationären Phase tritt. Unterschiedlich starke Wechselwirkungen zwischen Analyten in der mobilen Phase mit der stationären Phase führen dann zu einer Trennung der einzelnen Komponenten.
Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC)
Für die Analyse der quantitativen und qualitativen Zusammensetzung von komplexen, nicht-flüchtigen Substanzgemischen ist eine hochauflösende, leistungsfähige analytische Methode essenziell. Die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (high-performance liquid chromatography, HPLC) stellt ein geeignetes Trennverfahren dar, um eine hochaufgelöste Trennung von Substanzen zu erreichen. Wegweisende Arbeiten zur HPLC lieferte u. a. C. Horváth 1965. Die hohe Trennleistung wird durch die Kombination einer stationären Phase, bestehend aus kleinen Partikeln und Anwendung hoher Drücke, mit denen das Lösungsmittel durch die Säule gepumpt wird, erreicht. [1]r das thermische Verhalten der Materialen gewonnen werden, um die realen Reaktionsbedingungen abzustimmen. [1,3]
In der HPLC werden üblicherweise gepackte Säulen verwendet, die aus kugelförmigen, mikroporösen Kieselgel-Partikeln (< 5 μm) als Trägermaterial der stationären Phase bestehen. Für die weitverbreitete Umkehrphasenchromatographie (reversed-phase chromatography, RP-HPLC) ist eine Modifikation der Kieselgeloberfläche erforderlich, um eine Umkehrung der Polarität der stationären Phase zu erreichen. Durch Derivatisierung der Silanolgruppen mit Trimethylsilyl-Gruppen und anschließender Einführung von unpolaren Gruppen, wie Octadecyl oder Perfluorophenyl, kann die stationäre Phase an die Anforderungen des Trennproblems angepasst werden. Als mobile Phase werden Lösungsmittel eingesetzt, die nach ihrer Elutionskraft bzw. der Fähigkeit, den Analyten aus der stationären Phase zu verdrängen, tabellarisch in eine elutotrope Reihe eingeordnet werden. Für die RP-HPLC werden üblicherweise polare Lösungsmittel, wie Methanol, Acetonitril oder Wasser eingesetzt, während für die Normalphasen-HPLC Chloroform oder Toluol geeignet sind. Bei unzureichender Elutionskraft durch isokratische Elution mit nur einem Lösungsmittel, kann die Trennung eines Gemischs durch Anwendung einer Gradientenelution, bei der die Lösungsmittelzusammensetzung kontinuierlich geändert wird, gesteigert werden. [1,2]
Die chromatographische Trennung eines Substanzgemisches in der HPLC beruht auf dem kontinuierlichen Stoffaustausch bzw. der Verteilung zwischen der bewegten flüssigen und der stationären Phase. Substanzen, die starke Wechselwirkungen mit der stationären Phase zeigen, verbleiben länger in der Säule, während Substanzen mit größer Affinität zum Lösungsmittel zuerst eluiert werden. Die Wechselwirkung wird in der RP-HPLC bei unpolaren, stationären Phasen hauptsächlich durch Van-der-Waals-Wechselwirkungen hervorgerufen, während bei polaren, stationären Phasen Dipol-Dipol-Interaktionen und Wasserstoffbrückenbindungen berücksichtigt werden müssen. [1,2]
Die Trennleistung in der HPLC ist abhängig von Faktoren, wie dem Partikeldurchmesser der stationären Phase und der Durchflussrate der mobilen Phase. Die Van-Deemter-Gleichung beschreibt den Zusammenhang zwischen der theoretischen Bodenhöhe und der linearen Fließgeschwindigkeit. Die Effizienz der Trennung wird durch zusätzliche Wege (Eddy-Diffusion), Longitudinaldiffusion und Stoffaustauschverzögerung beeinflusst. Die Beziehung führt zu einem globalen Minimum, bei dem die theoretische Bodenhöhe minimal ist und somit die optimale Trennung erreicht wird. [1,3]
Eine weit verbreitete Methode zur Detektion in der Chromatographie stellt die Massenspektrometrie dar, wobei auch UV-VIS-, Brechungsindex- und elektrochemische Detektoren zum Einsatz kommen. [1]
Literatur
[1] Harris, D. C. Lehrbuch der quantitativen Analyse, 8. Auflage; Lehrbuch; Springer Spektrum: Berlin, Heidelberg, 2014.
[2] Meyer, V. R. Praxis der Hochleistungs-Flüssigchromatographie, 9. Auflage; Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA: Weinheim, 2004.
[3] Gritti, F.; Guiochon, G. The van Deemter equation: assumptions, limits, and adjustment to modern high performance liquid chromatography. Journal of chromatography. A2013, 1302, 1–13.
Gaschromatographie (GC)
Highlights
Hyper-fast gas chromatography and single-photon ionisation time-of-flight mass spectrometry with integrated electrical modulator-based sampling for headspace and online VOC analyses
Christian Gehm, Kevin Schnepel,Hendryk Czech, Toni Miersch, Sven Ehlert and Ralf Zimmermann
Analyst, 2021,146, 3137-3149
Kontakt
Universität Rostock
Institut für Chemie
Abteilung für analytische Chemie
Interdisziplinäre Fakultät Life Light & Matter
Dr. Christopher Rüger
Albert-Einstein-Straße 25
18059 Rostock
Tel.: +49 (0) 381 498 - 8990
christopher.ruegeruni-rostockde
Universität Rostock
Institut für Chemie
Abteilung für analytische Chemie
Abdulghani Ebtini
Albert-Einstein-Straße 27
18059 Rostock
Tel.: +49 (0) 381 498 - 6533
abdulghani.ebtiniuni-rostockde