Trennverfahren Flashcards
Chromatographie: Grundlagen
Verteilung von Stoffen zwischen zwei nicht miteinander mischbaren Phasen und Adsorption als Grundlage der Stofftrennung (Zweiphasenystem: stationäre7stabiler und mobile Phase)
Chromatographische Trennverfahren unter den wichtigsten Methoden der Analytischen Chemie
daneben auch wichtige nicht-chromatographische Trennverfahren wie Field-Flow-Fractionation oder Kapillarelektrophorese –> hierbei keine stationäre Phase –> Trennung in homogenen Medium
Verteilungsgleichgewicht + Vorraussetzung
Nernst’sche Verteilungsphase
K = ….
Voraussetzungen: KEINE
- Dissoziation
- Assoziation
- Komplexbildung
- Säuren-Basen-Reaktion des Analyten
[Stoff muss unverändert in beiden Phasen vorliegen]
Einfache Verteilung
Für verdünnte Lösungen und in Abwesenheit von Nebenreaktionen gilt:
K….
Multiplikative Verteilung
Einkomponentensysteme
Mehrkomponentensysteme
Mehrkomponentensysteme
Trennwirkung eines Systems in Bezug auf zwei Komponenten durch den Quotienten alpha (Trennfaktor) gegeben
alpha >= 1000
ein einem Trennschritt kaum zu erreichen
– > mehrstufige Trennung = Gegenstromverteilung
Gegenstromverteilung nach Craig
Trennung zweier Stoffe durch Verteilung zwischen zwei miteinander nicht mischbaren Phase mittels einer Anzahl von n Scheidentrichtern nach folgendem Schema:
…
[Randgefäse jeweils frisch befüllt]
Verteilung: Anwendung zur Metall(salz)extraktion
Verschiedene gebräuchliche Metallkomplex-Bildner (Chelatbildner)
Komplexbildner
- schwache Säure
- From, die eingeht: Disoziierte Form
Chromatographie methoden
Chromatographische Methoden, u.a.
- (Hochdruck-) Flüssigkeitschromatographie
- Gaschromatographie
- Dünnschichtchromatographie
–> wichtigste Methoden zur Trennung komplexer Gemische
Trennwirkung beruht auf der Einstellung von selektiven, dynamischen Gleichgewichten zw. einer stationären und einer mobilen Phase
C - Informationen
qualitative Informationen
(diese Stecken in der Zeit, zu der ein Peak mit seinem Maximum am Säulenende bzw, am Detektor ankommt = der Reaktionszeit)
quantitative Informationen
(diese stecken in der Höhe oder in der Fläche des Signals, typischerweise der Gauß-Peaks im Chromatogramm)
C Theorie
Wechselwirkungen einer Komponente A mit der stationären bzw mobilen Phase beschrieben durch Verteilungsgleichgewicht: —
Trennung erflogreich
Vorraussetzungen
Partialdrücke sehr unterschiedlich sind –> Siedepunkt auseinander
Art der Wechselwirkung der stationären Phase deutlich unterschiedlich
Retentionsindex-System nach Kovats
–> zur Standardisierung von Retentionsgrößen relativ zu den entsprechenden Werten für die einzelnen Vertreter aus der homologen Reihe der n-Alkane
–> Differenz der Kovats-Indices einer Substanz kann zur Charakterisierung stationärer Phasen unterschiedlicher Selektivität/Polarität benutzt werden.
Theoretische Trennstufe
Analogie zu einer diskreten Verteilungsstufe der flüssig/flüssig Extraktion nach Craig oder zu einem theoretischen Boden in der Destillation
Zusammenhang durch van Deemter Gleichung beschrieben
van Deemter Gleichung Teil A
Streudiffusion (Eddy-Diffusion) durch stationäre Phase
van Deemter Gleichung Teil B
Diffusion des Analyten in Richtung der Längsachse der Säule (Longitudinal Diffusion)
van Deemter Gleichung Teil C
Einfluss der Diffusion des Analyten in der mobilen Phase
van Deemter Gleichung Teil D
Einfluss der Diffusion des Analyten in der stationären Phase
Chromatographische Auflösung
wesentliche Kenngröße in der Chromatographie
Auflösung R zweier Peaks mit dem Retentionszeiten gegeben durch…
Auflösung hängt für ein gegebenes Trennsystem ab von
- Chemischen Selektivität
- Kapazität/Retention
- Säulen-Länge
Gaschromatographie
Anwendbar für alle bis ca 450 °C untersetzt verdampfbaren Substanzen (–> weniger begrenzter therm. Stabilität der Analyten und der stat. Phase)
Bei Substanzen, die zu wenig flüchtig oder zu polar sind: vorgeschaltete Derivatisierungsreaktion
Selektivität beruht nur auf der Art der stationären Phase, da keine WW mit der mobilen Phase (inertes Träger Gas)
GC gebräuchliche Trägergase
He (Sehr verbreitet, gute Performance)
H_2 (bessere Trennleistung, aber entsprechende Sicherheitsmaßnahmen erforderlich)
N_2 (billig, sicher, aber schlechte Trennleistung, langsame Trenngeschiwindigkeit)
Probeneinlass (injektor)
Aufgabe: schlagartige Verdampfung der Analyten (der Untersuchungslösung)
Aufbau: beheizter Metallblock mit Trägergasversorgung und Anschluss der GC Säule , aus Gründen der Inertheit mit einem Glasinsert ausgekleidet
Typ: Injektionsvolumen: 0,1-10 mikrometer (abhängig vom Säulentyp)
Charakteristika von Trennsäulen Arten
konventionelle gepackte Säulen aus Stahl oder Glas, ID: 1-4 mm, Länge: 0,5 - 2 m
mikrogepackte Säulen, ID: 0,1 - 0,5 mm, Länge «_space;15 m
Dünnfilmkapillarsäule (wall coated open tubular columns aus Quarz, ID: 0,1 - 0,5 mm Länge: 10-100 m typisch: 20-50 m
Kapillaren aus Quarz mit beschichtetem Trägermaterial (support coated open tubular) oder porous layer open tubular, ID: 0,2-0,5 mm Länge wie WCOT
GC Bsp stationäre Phasen
Methylsilikone
Methylphenylsilikone
Cyanopropysilikone
Methyltrifluoropropylsilikone
Hochmolekulare Polyethylenglykare
Wärmeleitfähigkeitsdetektor Aufbau
thermostatisierter Metallblock mit zwei identischen thermostatisierten Messzellen (Messzelle/Referenzzelle)
