Trennverfahren Teil 2 Flashcards
LC Motivation
weil ca 85 % aller organischer Verbindungen nicht unzersetzt verdampfbar sind
weil Selektivität bei der LC durch Variation sowohl der mobilen als auch der stationären Phase beeinflussbar ist
Polar oder zu wenig flüchtig
LC Vorteile
Selektivität kann über weiteren Bereich als in der GC variiert werden, da sowohl die stationäre als auch die mobile Phase in WW mit den Analyten treten
LC Einteilung der Verfahren nach…
Art der Wechselwirkung (Verteilung/Adsorption)
Polarität der stationären Phase (im Vergleich zur mobilen Phase)
LC stationäre Phasen
Kieselgut (evtl.imprägniert oder derivatisiert)
Aluminiumoxid
Polyamid
Cellulose
Papier
Aktivkohle
LC mobile Phasen
Hexan (div. Benzin-Fraktionen)
Tetrachlorkohlenstoff9
Benzol
Dichlormethan
Chloroform
Dimethylether
Essigsäureethylether
Aceton
Isopropanol
Ethanol
Methanol
Wasser
Papier- und dünnschichtchromatographie Prinzip
Chromatographie auf ebenen, dünnen Schichten als stationäre Phase: Papier oder Kieselgel, Aluminiumoxid, etc. das auf Glasplatten oder Alufolien aufgebracht wird
DC
Plattengröße typisch 2x5, 5x10, 10x20, 20x20 cm
Probenmengen: 0,5-10 mikro gramm (in der PC: 10-100 mikro gramm)
mit Mikropipette/Kapillare punktweise aufgetragen
Entwicklung in entsprechenden, lösungsmittelgefüllten Kammern
Auswertung nach Unterbrechung des Trennlaufes und Messung der Wanderung der Analyten relativ zur Laufmittel-Front
[Laufmittel steigt aufgrund Kapillarwirkung auf
–> nimmt Analyt mit
–> fertig: trocken]
Auswertung dc
nach Unterbrechung des Trennlaufes und Messung der Wanderung der Analyten relativ zur Laufmittelfront
DC typische stationäre Phasen
wässrige Phase (Wasser wird gut von Cellulose adsorbiert; zur Auftrennung polarer Analyten)
hydrophile Phasen: Imprägnierung von Cellulose mit Methanol, Formamid, Glycol, Glycerin, …
hydrophobe Phase: Papier muss zuerst acetyliert und dann mit Siliconöl imprägniert werden zu Verwendung aromatischer oder aliphatischer KW als mobile Phase
DC typische mobile Phasen: hydrophile Phasen
Isopropanol/Ammoniak/Wasser
n-Butanol/Essigsäure/Wasser
Wasser/Phenol
DC typische mobile Phasen: schwache hydrophile Substanzen
Formaid/Choloform
Formamid/Chloroform/Benzol
Formamid/Benzol
Formamid/Benzol/Cyclohexan
DC typische mobile Phasen: hydrophobe Substanzen
Dimethylformamid/Cyclohexan
Paraffinöl/Dimethylformamid/Methanol/Wasser
DC Vorteile (gegenüber der LC)
alle Trennprinzipien realisierbar
schnellere Trennung (Trennung Abbrechen)
höhere Empfindlichkeit
besser Nachweismöglichkeit
Hochdruck-Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC)
Gleichgewichtseinstellung ist diffusionskontrolliert (niedrige Diffusionskoeffizienten in der flüssigen Phase!)
gepackte HPLC Säulen
Verwendung von Trägermaterialien mit möglichst kleinem Durchmesser und möglichst gleichmäßiger Form
Limitation: Druckabfall in der Säule
–> Beschichtung mit selektiver Trennphase an der Oberfläche des Trägermaterials (chemische Modifikation, typischerweise: sehr dünner Silikon-Film)
HPLC typische Säulenparameter
Säulenlänge: 5-30 cm
Säulendurchmesser: 1-4 mm
Partikelgröße: typisch 3-10 mikrometer
Druckabfall: bis 400 bar
Trennstufe: bis 50000/m (d.h. aber nur ca. 10000 - 15000/Säule)
HPLC
silika-basierte Materialien (gleichmäßige/ungleichmäßige Form)
Partikeldurchmesser < 10 mikrometer (typisch 3 - 5)
inertes, oberflächenreiches Trägermaterial (typisch 300 m²/g), das an der Oberfläche chemisch modifiziert ist
HPLC: Probenaufgabe
muss drucklos erfolgen
normalerweise Schleifeninjektoren (6-Wege-Ventil)
Injektionsvolumen über die Probenschleife definiert
typische Injektionsvolumina: 1-50 mirko liter
HPLC: Detektion was?
Detektoren, die stoffspezifische Eigenschaften detektieren (z.B. Absorption im UV/VIS- oder IR Bereich, Fluoreszenz, MS)
Detektoren, die Bulk-Eigenschaften detektieren (z.B. Brechungsindex (RI) oder Leitfähigkeit)
HPLC: Anwendungsbeispiel
Umweltanalytik (Pestizide, PCBs, PAHs)
Pharmaanalytik (Wirkstoffe und Metaboliten)
industrielle Analytik (Polymere, Zusatzstoffe, Biotechnologien)
Bioanalytik
Spezielle HPLC Techniken
Größenausschluss-Chromatographie
(Gelpermeations-Chromatographie): Trennt nach Größe (Molekulargew.)
Ionenchromatographie
trennt Ionen (Kationen/Anionen)
Bioaffinitätschromatographie
trennt Biomoleküle (Enzyme, Antikörper)
Gelpermeationschromatographie
Trennung des Gemisches an einer stationären Phase (=einem Gel) mit genau definierter Porosität (Poren im unteren nm-Bereich)
Kleine Moleküle können in die Poren der stationären Phase eintreten und haben dadurch längere Diffusions- und Transportwege als große Moleküle, die nur zwischen den Partikeln des Trägermaterials wandern können
–> Retentionszeit von kleinen Molekülen größer als die von großen Molekülen, die in die Poren nicht eindringen können und kann über die Porengröße der stationären Phase gesteuert werden.
Gelpermeationschromatographie Stationäre Phase
silika-basierende Materialien mit krontrollierter Oberflächenporsität
unterschiedlich stark quervernetzt Polymer, Grad der Quervernetzung bestimmt die Porengröße und damit die Ausschlussgrenze (“Fischernetz”)
Gelpermeationschromatographie: Gerätetechnik und Detektion
Wie bei der konventionellen HPLC. Oft Säulen relativ großer Dimensionen. Relativ niedrige Fließgeschwindigkeit
Gelpermeationschromatographie: Anwendung
Polymeranalytik: zur Bestimmung der Molgewichts-oder Polymerisationsgrad-Verteilung
Bioanalytik: zur Molekulargewichtsbestimmung von Biomolkülen (Enzymen etc.)
Gelpermeationschromatographie Anwendungbeipiele
Trennung von Fettsäuren
Analyse eines kommerziellen Epoxyharzes
Ionenaustausch Einsatzgebiet
vorwiegend zur (Ab-/ Auf-) Trennung von geladenen Analyten: anorganische Kationen und Anionen, kleine organische Ionen, aber auch Biomoleküle (Proteine)
Ionenaustausch Trennphasen (stationäre Phasen)
polymere Netzwerke aus PS/DVB, mit ionischen Ankergruppen
Silika-Partikel mit ionischen Ankergruppen an der Oberfläche
IA typische Säulendimensionen
Ionenaustausch: ID: 0,5-10 cm L: 10-100 cm
Ionenchromatographie: ID: 1-4 mm L: 10-25 m
IA Austauschreaktionen
Ja nach Art des Ions und der mobilen Phase (Eluens) unterschiedlich starke Retention der Ionen in der Säule –> Auftrennung
IA Belegungskapazität
hoch für Ionenaustausch (typ. 3-4 mol/kg)
niedrig für Ionenchromatographie (typ 0,016-0,024 mol/kg
Unterschied Ionenchromatographie und Ionenaustauschchromatogravie
Säulen kleiner ID und Länge
Stationärer Phasen mit geringerem d (bessere Trennleitung)
stationärer Phasen mit wesentlich geringere Ionenaustauschkapazität
mobiler Phasen mit wesentlich geringerer Ionenstärke (Typisch 10 - 50 mM/L)
geeigneter Detektoren (-> Leitfähigkeitsdetektor)
Suppressoren zur Unterdrückung der Grundleitfähigkeit der mobilen Phase
Gradienten zur Verbesserung der Trennung
Ionenchromatographie Typische Betriebsparameter
Probenvolumina: 10-50 mikro liter
Nachweisgrenze: bis ca 5 ppb
typische Trennzeit: 5-30 min
Reproduzierbarkeit: 3-5 RSD
