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Lexikon der Chemie: Chromatographie

Chromatographie, physikalisch-chem. Verfahren zur analytischen oder präparativen Trennung eines Stoffgemisches zwischen zwei miteinander nicht mischbaren Phasen. Die C. findet Anwendung als Adsorptionschromatographie, Verteilungschromatographie, Ionenchromatographie, Permeationschromatographie oder Affinitätschromatographie. Die Trennung beruht auf der unterschiedlichen Wanderungsgeschwindigkeit verschiedener Teilchenarten in einer mobilen Phase entlang der Trennstrecke aufgrund unterschiedlicher Verweilzeiten an einer stationären Phase. Durch kontinuierlichen Substanz- und Wärmeaustausch zwischen beiden Phasen und der Verknüpfung eines primären Trenneffektes mit kinetischen Erscheinungen erfolgt die Stofftrennung. Nach dem Aggregatzustand sind folgende Trennphasenkombinationen möglich: Flüssig-Fest-Chromatographie (engl. liquid-solid-chromatography, Abk. LSC), Flüssig-Flüssig-Chromatographie (engl. liquid-liquid-chromatography, Abk. LLC), Gas-Fest-Chromatographie (engl. gas-solid-chromatography, Abk. GSC) und Gas-Flüssig-Chromatographie [engl. gas-liquid-chromatography, Abk. GLC). Entsprechend der geometrischen Gestaltung der Trennstrecke unterscheidet man Säulenchromatographie und Schicht- bzw. Flachbettchromatographie. Die Chromatogrammentwicklung erfolgt nach der Elutionstechnik, Verdrängungstechnik oder Frontaltechnik. Der Anwendungsbereich der C. liegt im Molekülmassenbereich von 101 bis 1015.

Theorie. Die C. besteht aus einer vielfachen Wiederholung eines Trennprozesses als die einer Trennfunktion gehorchende Verteilung einer Substanz zwischen stationärer und mobiler Phase. Als Trennfunktion kommen in erster Linie Adsorptionsisothermen, Verteilungs- oder Austauschgleichgewichte in Frage. Zur mathematischen Behandlung des Trennprozesses dienen Modelle, die durch Abstraktion eine gewisse Vereinfachung darstellen.

Die Theorie der Böden beschreibt die Trennstrecke als aus aneinandergereihten Abschnitten bestehend, die auch als theoretische Böden bezeichnet werden und deren Länge bzw. Höhe HETP (engl. height equivalent to one theoretical plate) genannt wird. Entsprechend der Trennstufenhöhe und der Länge einer Trennstrecke ergibt sich die theoretische Bodenzahl n, die der Retentionszeit direkt und der Breite des Analogsignals (Peak) umgekehrt proportional ist.



Chromatographie:. Abb.: Van-Deemter-Kurve.

Der dynamischen Theorie liegt die Van-Deemter-Gleichung zugrunde: HETP = A + B/u + C u, in der die durch die Beschaffenheit der stationären Phase bedingte Streudiffusion A, die Diffusion in der mobilen Phase B sowie Diffusion und Stoffaustausch zwischen mobiler und stationärer Phase C in Abhängigkeit von der linearen Strömungsgeschwindigkeit u der mobilen Phase diskutiert werden (Abb.).

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