Trennverfahren Teil 2

Question 1

LC Motivation

Answer 1

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

Question 2

LC Vorteile

Answer 2

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

Question 3

LC Einteilung der Verfahren nach…

Answer 3

Art der Wechselwirkung (Verteilung/Adsorption)

Polarität der stationären Phase (im Vergleich zur mobilen Phase)

Question 4

LC stationäre Phasen

Answer 4

Kieselgut (evtl.imprägniert oder derivatisiert)
Aluminiumoxid
Polyamid
Cellulose
Papier
Aktivkohle

Question 5

LC mobile Phasen

Answer 5

Hexan (div. Benzin-Fraktionen)
Tetrachlorkohlenstoff9
Benzol
Dichlormethan
Chloroform
Dimethylether
Essigsäureethylether
Aceton
Isopropanol
Ethanol
Methanol
Wasser

Question 6

Papier- und dünnschichtchromatographie Prinzip

Answer 6

Chromatographie auf ebenen, dünnen Schichten als stationäre Phase: Papier oder Kieselgel, Aluminiumoxid, etc. das auf Glasplatten oder Alufolien aufgebracht wird

Question 7

DC

Answer 7

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]

Question 8

Auswertung dc

Answer 8

nach Unterbrechung des Trennlaufes und Messung der Wanderung der Analyten relativ zur Laufmittelfront

Question 9

DC typische stationäre Phasen

Answer 9

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

Question 10

DC typische mobile Phasen: hydrophile Phasen

Answer 10

Isopropanol/Ammoniak/Wasser
n-Butanol/Essigsäure/Wasser
Wasser/Phenol

Question 11

DC typische mobile Phasen: schwache hydrophile Substanzen

Answer 11

Formaid/Choloform
Formamid/Chloroform/Benzol
Formamid/Benzol
Formamid/Benzol/Cyclohexan

Question 12

DC typische mobile Phasen: hydrophobe Substanzen

Answer 12

Dimethylformamid/Cyclohexan
Paraffinöl/Dimethylformamid/Methanol/Wasser

Question 13

DC Vorteile (gegenüber der LC)

Answer 13

alle Trennprinzipien realisierbar
schnellere Trennung (Trennung Abbrechen)
höhere Empfindlichkeit
besser Nachweismöglichkeit

Question 14

Hochdruck-Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC)

Answer 14

Gleichgewichtseinstellung ist diffusionskontrolliert (niedrige Diffusionskoeffizienten in der flüssigen Phase!)

Question 15

gepackte HPLC Säulen

Answer 15

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)

Question 16

HPLC typische Säulenparameter

Answer 16

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)

Question 17

HPLC

Answer 17

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

Question 18

HPLC: Probenaufgabe

Answer 18

muss drucklos erfolgen
normalerweise Schleifeninjektoren (6-Wege-Ventil)
Injektionsvolumen über die Probenschleife definiert
typische Injektionsvolumina: 1-50 mirko liter

Question 19

HPLC: Detektion was?

Answer 19

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)

Question 20

HPLC: Anwendungsbeispiel

Answer 20

Umweltanalytik (Pestizide, PCBs, PAHs)
Pharmaanalytik (Wirkstoffe und Metaboliten)
industrielle Analytik (Polymere, Zusatzstoffe, Biotechnologien)
Bioanalytik

Question 21

Spezielle HPLC Techniken

Answer 21

Größenausschluss-Chromatographie
(Gelpermeations-Chromatographie): Trennt nach Größe (Molekulargew.)

Ionenchromatographie
trennt Ionen (Kationen/Anionen)

Bioaffinitätschromatographie
trennt Biomoleküle (Enzyme, Antikörper)

Question 22

Gelpermeationschromatographie

Answer 22

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.

Question 23

Gelpermeationschromatographie Stationäre Phase

Answer 23

silika-basierende Materialien mit krontrollierter Oberflächenporsität

unterschiedlich stark quervernetzt Polymer, Grad der Quervernetzung bestimmt die Porengröße und damit die Ausschlussgrenze (“Fischernetz”)

Question 24

Gelpermeationschromatographie: Gerätetechnik und Detektion

Answer 24

Wie bei der konventionellen HPLC. Oft Säulen relativ großer Dimensionen. Relativ niedrige Fließgeschwindigkeit

Question 25

Gelpermeationschromatographie: Anwendung

Answer 25

Polymeranalytik: zur Bestimmung der Molgewichts-oder Polymerisationsgrad-Verteilung

Bioanalytik: zur Molekulargewichtsbestimmung von Biomolkülen (Enzymen etc.)

Question 26

Gelpermeationschromatographie Anwendungbeipiele

Answer 26

Trennung von Fettsäuren
Analyse eines kommerziellen Epoxyharzes

Question 27

Ionenaustausch Einsatzgebiet

Answer 27

vorwiegend zur (Ab-/ Auf-) Trennung von geladenen Analyten: anorganische Kationen und Anionen, kleine organische Ionen, aber auch Biomoleküle (Proteine)

Question 28

Ionenaustausch Trennphasen (stationäre Phasen)

Answer 28

polymere Netzwerke aus PS/DVB, mit ionischen Ankergruppen

Silika-Partikel mit ionischen Ankergruppen an der Oberfläche

Question 29

IA typische Säulendimensionen

Answer 29

Ionenaustausch: ID: 0,5-10 cm L: 10-100 cm

Ionenchromatographie: ID: 1-4 mm L: 10-25 m

Question 30

IA Austauschreaktionen

Answer 30

Ja nach Art des Ions und der mobilen Phase (Eluens) unterschiedlich starke Retention der Ionen in der Säule –> Auftrennung

Question 31

IA Belegungskapazität

Answer 31

hoch für Ionenaustausch (typ. 3-4 mol/kg)
niedrig für Ionenchromatographie (typ 0,016-0,024 mol/kg

Question 32

Unterschied Ionenchromatographie und Ionenaustauschchromatogravie

Answer 32

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

Question 33

Ionenchromatographie Typische Betriebsparameter

Answer 33

Probenvolumina: 10-50 mikro liter
Nachweisgrenze: bis ca 5 ppb
typische Trennzeit: 5-30 min
Reproduzierbarkeit: 3-5 RSD