Arten der Chromatographie und Retentionsfaktor

Die Chromatographie ist ein Stofftrennungsverfahren. Sie beruht auf der Wechselwirkung von dem zu trennenden Stoffgemisch mit einer stationären Phase.

Prinzip der Chromatographie

Grundsätzlich wird in der Chromatographie mit einer stationären Phase und einer mobilen Phase gearbeitet. In der mobilen Phase befindet sich am Anfang das aufzutrennende Stoffgemisch und transportiert dieses durch die stationäre Phase. Eine mobile Phase kann zum Beispiel ein Lösungsmittel sein, in dem sich das Stoffgemisch löst. Die stationäre Phase kann zum Beispiel aus einem Gel mit vielen sehr kleinen Poren bestehen, welche die Stoffe aus dem Stoffgemisch unterschiedlich stark zurückhalten. Die Stoffe wandern mit der mobilen Phase in jeweils unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch die stationäre Phase. Das sich hieraus ergebende Muster ist das Chromatogramm.

Die Geschwindigkeit, mit der die Stoffe durch die stationäre Phase wandern, hängt von den Wechselwirkungen mit der Oberfläche der stationären Phase ab und kann durch gezielten Einsatz aufeinander abgestimmter mobiler und stationärer Phase gesteuert werden.

Der Retentionsfaktor

Zwischen mobiler und stationärer Phase stellt sich für jeden zu trennenden Stoff ein Verteilungsgleichgewicht ein. Die Geschwindigkeit, mit der die Stoffe die stationäre Phase entlanglaufen, ist für jeden Stoff spezifisch. Durch den Retentionsfaktor lassen sich mithilfe von Vergleichsdaten aus Tabellenwerken einzelne Verbindungen identifizieren.

​$$R_f=\frac {Distanz \,\,Startpunkt \,\,zu \,\,Stoff}{Distanz \,\,Startpunkt \,\,zu \,\,Lösungsmittelfront}$$​​

Wichtig hierbei ist, dass mit den gleichen stationären und mobilen Phasen wie aus dem Tabellenwerk gearbeitet wurde.

Dünnschichtchromatographie (TLC)

Die Trennung erfolgt auf einer dünnen Schicht Silicagel oder Aluminiumoxid als stationärer Phase. Diese ist auf einer Glasplatte aufgetragen, welche in einem Glasgefäss mit ihrem unteren Ende in ein Lösungsmittel (mobile Phase) eintaucht. Dieses Lösungsmittel muss so gewählt werden, dass die verschiedenen Bestandteile des Stoffgemisches sich als klar voneinander unterscheidbare Punkte zeigen. Dies wird über die Polarität erreicht: Polare Stoffe wandern besonders gut, wenn als mobile Phase ein polares Lösungsmittel gewählt wird. Chlorophyll zum Beispiel wandert in Ethanol deutlich schneller als in dem unpolaren Lösungsmittel Hexan.

Gaschromatographie (GC)

Kann ein Stoffgemisch verdampft werden, ohne dass es sich zersetzt, kann es mithilfe der Gaschromatographie getrennt werden. Hierbei wird eine winzige Menge der Probe mit einem inerten Gas als mobiler Phase in eine Trennsäule injiziert. Diese dünne Trennsäule ist mit einem Film eines Stoffs ausgekleidet, an welchem die Bestandteile der Probe adsorbiert werden. Es gelangen also als Erstes die Stoffe an das Ende der Säule, welche am wenigsten adsorbiert werden. Durch Detektion (zum Beispiel über UV-Fluoreszenz) wird aufgenommen, wann ein Stoff die Säule verlässt. Dies ergibt das Chromatogramm, welches bei genau definierten Bedingungen spezifische Retentionszeiten für die jeweiligen Stoffe angibt.

Flüssigkeitschromatographie (LC)

Falls das Stoffgemisch zu empfindlich ist und sich bei Erhitzung zersetzen würde, kann die Flüssigkeitschromatographie angewendet werden. Sie erfordert jedoch einen höheren technischen Aufwand als die GC. Hierbei wird das Stoffgemisch unter hohen Druck durch eine dünne Kapillare, welche mit einer stationären Phase ausgekleidet ist, gepresst. Das Chromatogramm zeigt dann an, nach welcher Zeit die einzelnen Substanzen die Kapillare verlassen.