Chromatografie

Analytische Chemie
Chromatographie und Elektrophorese
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Trennstufenzahl:
N = 16 (tr/wb)2
Effektive Trennstufen: Neff = 16 ((tr – t0)/wb)2
Auflösung: R = 2 (tr2-tr1)/(w1+w2)
Bodenhöhe: H = L/N , L = Länge der Säule
Weitere siehe p 21
Dissoziationsgrad von Säuren: a = K /( [H+] + K) ,
a’ = (K1 [H+] + 2K2) / ([H+]2 + K1 [H+] + K1 K2)
Mobilität ueff = ui / a
, mit ui = scheinbare Mobilität
Abkürzungen und Systeme :
 GC = Gas- , Gasflüssigkeitschromatographie p 24
 HPLC = high performance/pressure liquid chromatographie p 36
 LLC = Liquid liquid chromatographie p 46
 BPC = bonded phase chromatographie p 47
 IEC/IPC = ion exchange/pair chromatographie p 49/53
 Electrophorese p 61
 EOF = elektroosmotischer Fluss
Chromatographie:
GC:
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Probenzuführung: Verdampfen der Probe in der Säule selbst oder in einem seperaten
Verdampfer
Trennsystem: apolar, nach Siedepunkten (mit Apiezon) oder
Polar, durch WW mit der stationären Phase (mit Carbowax)
Detektoren
1. GC/MS, GC/IR: gekoppelt, empfindlich, grosser dynamischer Bereich, linear,
stabil, reproduzierbar, sehr selektiv oder völlig unselektiv, Probe bleibt
erhalten
2. WLD, Wärmeleitfähigkeitsmesszelle: Nachweisgrenze ~1E-8g/ml, Signal ist
proportional zur # Mole
3. FID, Flammenionisationsdetektor: Nachweisgrenze ~1E-11g/s, Signal ist
proportional zur # Mole effektiver Kohlenstoffatome, über Flammenionisation
der Kohlenstoffverbindungen
4. ECD, Electron capture detector: Nachweisgrenze 1E-12/s, Ionisation der
Trägergasmoleküle, Entstehung eines konstanten Stroms, Probe fängt
elektronen auf, Strom nimmt ab, Signal stark vom Probenmolekül abhängig
5. TID, Thermionischer Detektor, für Stickstoff Verbindungen, Nachweisgrenze
~1E-12g, über thermische Pyrolyse der Verbindungen
LC / HPLC:
 Apparatur: Pumpen sorgen für eine flusskonstante und pulsfreie Strömung
 Probeneinführung: mittels Schleifenventil oder Injektionsspritze
 Trennsystem: Auswahl von stationärer (zB Silicagel, Aluminiumoxid) und mobiler
Phase, Wahl der Parameter: Auflösung, Belastbarkeit und Geschwindigkeit
 Detektoren: p 39
 Stationäre Phase: Vollkommen poröse Materialien oder Dünnschichtteilchen (porous
beads)
 Entwicklungstechnik: Isokratische Elution: keine Parameter werden verändert,
Gradienten Elution: Veränderung der mobilen Phase (Lsm- oder pHGradient), meist
polar -> aolar, schneller, schärfere Peaks
LSC, liquid solid Chromatographie
 Stationäre Phase: polar: Silicagel oder Aluminiumoxid, apolar: Aktivkohle, Polyamide
 Trennung aufgrund von Polaritätsunterschieden
 Wassereinfluss: p 44, meist ist eine Lsm verdünnung ideal
 Einfluss der Porengrösse: je grösser desto längere Retentionszeit
LLC
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Trennung auf Grund von unterschiedlicher Verteilung der Probe zwischen Stationärer
Phase ( Trennflüssigkeit aufgesogen von porösen Festkörpern, Trägern) und mobiler
Phase
Normale und Umkehrphasen LLC, siehe p 46
BPC, bonded phase chromatographie
 Einsatz von chemisch gebundenen organischen Gruppen an Trägeroberfläche
 Normal und Umkehrphasen BPC, siehe p 47
IEC, ion exchange chromatographie
 Trennung auf Grund von Konkurenz zwischen Ionen in der mobilen Phase und de
ionisierten oder stark polaren Proben an den aktiven Stellen des iondntauschers
IPC, ion pair chromatographie
 Grosses Gegenion bildet mit der ionisierten Probe ein Ionenpaar in der mobilen Phase
und wird von der Säule zurückgehalten (Umkehrphasen IPC)
GPC, Gelpermeations Chromatographie
 = SEC, size exclusion chrom.
 Trennung auf Grund der Grösse der Probemoleküle, Ausnützung der Porengrösse des
Packungsmaterials
Elektrophorese:
CZE, Kapillarzonenelektrophorese:
 Gleichmässige Strömung, plug flow, induziert durch Potentialdifferenz
 Trennstufenzahl und Auflösung sind unabhängig von der Kapillarlänge, sehr kurze
Analysedauer
 Trennung auf Grund von unterschiedlicher Wanderungsgeschwindigkeit
 Detektoren: Absorption, Fluoreszenz, MS, NMR
CEC, Kapillarelektrochromatographie:
 Fluss wie bei CZE, durch Elektroosmose, Packung wie bei HPLC mit stat. Phase
 Trennung von neutralen Molekülen auf Grund von unterschiedlicher Affinität für das
Trägermaterial
KCE, Klassische Zonen Elektrophorese
 Trägerstreifen werden in Pufferlösung getränkt und beide enden in die
Elektrodenkammern gehängt
 Trägerstreifen aus: Filterpapier, Celluloseacetat- oder Polyacrylamidgel
 Detektion: optisch nach anfärben der Proben
Itachophorese
 Besonderheit: Nach Auftrennung der Komponenten bildet sich ein selbststabiles
System von wandernden Elektrolytzonen, das mit konstanter Geschwindigkeit durch
die Kapillare wandert, keine weitere Aufspaltung.
 Detektoren:
1. UV Absorption
2. Thermische Detektoren, erfassen Joulsche Wärmeentwicklung der Zonen
3. Potentialgradient Detektor, misst elektrische Feldstärke der Zonen
4. Leitfähigkeitsdetektor, misst lokale Leitfähigkeit
 Verbesserung der Auflösung durch zugabe einer Substanz, deren Beweglichkeit
zwischen 2 Zonen liegt, Detektor sollte blind sein für jene Substanz
Isoelektrische Fokussierung
 PH gradient auf Polyacryl oder Agarosegel
 Auftrennung von Proteinen nach ihrem Isoelektrischen Punkt
FFF, field flow fractionation
 Auftrennung auf grund von einem angelegten Feld senkrecht zur Fliessrichtung
 Auftrennung der Partikel auf grund von grösse und gewicht
 Felder: Crossflow , Thermisches Feld ( Temperaturunterschied zwischen den
Wänden), Elektrische oder magnetische Felder, Gravitation (über Zentrifuge)