Organikum Organisch-chemisches Grundpraktikum

A. 2.7. Chromatographie 75
Trennung kontinuierlich erhöht werden, was der Gradienten-Elution bei der Flüssigchromatographie
entspricht.
Probenaufgabe
Auffangvorrichtung
Schreiber
Thermostat
Abb. A.106
Schematische Darstellung eines
Gaschromatographen
Als stationäre Phase für die Gasverteilungschromatographie finden organische Flüssigkeiten
mit einem niedrigen Dampfdruck (< 0,1 kPa (< l Torr) bei der Arbeitstemperatur) Verwendung,
z. B. Squalan (ein verzweigtes C30-Alkan), Apiezonfette (Erdölfraktionen), Siliconöle,
Phthalsäureester, Polyglycole (sog. Carbowachse), Polyester u. a. Als Trägermaterial eignen
sich Stoffe, die bei geringer Adsorptionsaktivität eine große Oberfläche besitzen, vor allem
Kieselgure und Kieselgele. Sie ermöglichen eine großflächige Verteilung der Trennflüssigkeit,
ohne dabei das Verteilungsgleichgewicht zwischen Flüssigkeit und Gas durch Adsorptionskräfte
zu stören.
Zur Messung der am Ende der Kolonne gasförmig austretenden Komponenten in einem
Detektor können im Prinzip alle physikalischen Eigenschaften der Gase oder Dämpfe benutzt
werden. Verbreitet ist die Messung der Wärmeleitfähigkeit (Wärmeleitfähigkeitsdetektor,
Katharometer) und die Messung des lonenstromes bei der Verbrennung bzw. Bestrahlung des
Gases (Flammenionisationsdetektor, Strahlungsionisationsdetektor). Auch IR-spektroskopische
Detektion ist üblich, besonders bei Gaschromatographen, die direkt an ein Massenspektrometer
gekoppelt sind. Die Detektorsignale werden von einem empfindlichen Kompensationsschreiber
registriert oder nach Digitalisierung einem Rechner zugeführt. Man erhält das
Gaschromatogramm, das genau so wie ein Flüssigchromatogramm aussieht (Abb. A. 104).
Die Fläche der Peaks (Berge, Banden) ist, wie in A.2.7.3. beschrieben, der Menge der
getrennten Stoffe proportional. Als Retentions zeit tR bezeichnet man die Zeit, die von der
Injektion bis zum Substanzmaximum verstreicht (vgl. Abb. A. 104). Bei konstanter Strömungsgeschwindigkeit
entspricht diese Zeit dem Retentionsvolumen VR. Retentionszeit bzw. Retentionsvolumen
sind für eine Substanz charakteristische Größen. Statt der absoluten Werte verwendet
man meist die relativen Retentionen, die man auf eine Standardsubstanz bezieht, die in
dem zu charakterisierenden Stoffgemisch enthalten ist oder ihm zugegeben wird:
*R2
'RI
[A.107]
Auch die die Trennleistung der Säule charakterisierende Anzahl der theoretischen Böden n
(vgl. A.2.3.3.1.) wird analog der HPLC nach Formel [A. 105] berechnet. Sie nimmt mit steigender
Säulenlänge zu. Außerdem hängt n von einer Anzahl anderer Parameter, wie Art und
Menge der stationären Phase, Kolonnentemperatur, Strömungsgeschwindigkeit sowie Art und
Druck des Trägergases ab. Mit kommerziellen Geräten für die Gaschromatographie erreicht
man bei einer Kolonnenlänge von 2 m eine Trennwirkung von etwa 2 000 theoretischen Böden.
Bei Verwendung von Kapillarkolonnen mit einer Länge von 30 m ist die Trennwirkung um das
Zehn- bis Zwanzigfache höher. Sie läßt sich mit Präzisionsgeräten auf 500 000 theoretische
Böden steigern.