Organikum Organisch-chemisches Grundpraktikum

76 A. Einführung in die Laboratoriumstechnik
Für die Trennwirkung der Kolonnen ist die Wahl der richtigen stationären Phase entscheidend.
Hierfür gelten folgende allgemeine Gesichtspunkte:
- Gemische unpolarer Substanzen werden an einer unpolaren Trennflüssigkeit in der Reihenfolge
ihrer Siedepunkte getrennt.
- Polare Gemische wandern an unpolaren Trennflüssigkeiten schneller als unpolare.
- Mit steigender Polarität der Trennflüssigkeit werden die polaren Komponenten stärker
zurückgehalten als unpolare Stoffe gleicher Siedetemperatur.
So sind Paraffinwachse, Siliconöle und Tricresylphosphat für die Trennung von Kohlenwasserstoffen
und Kohlenwasserstoffderivaten geringer Polarität (Halogenkohlenwasserstoffe)
geeignet, während Dialkylphthalate darüber hinaus zur Trennung von sauerstoffhaltigen Verbindungen
(Ether, Ester, Ketone, Aldehyde u. a.) empfohlen werden. Wasserhaltige Gemische
lassen sich gut an Polyglycolen trennen.
Reicht die Selektivität einer Trennflüssigkeit, d. h. ihre Fähigkeit, Substanzen unterschiedlicher
chemischer Struktur verschieden stark zurückzuhalten, für ein gegebenes Trennproblem
nicht aus, kombiniert man Kolonnen mit Phasen unterschiedlicher Polarität.
Bei der Reinheitsprüfung chromatographiert man eine Substanz an mindestens zwei stationären
Phasen unterschiedlicher Polarität. Tritt in beiden Fällen nur ein Peak auf, kann man die
Substanz im allgemeinen als einheitlich betrachten.
Zur Identifizierung bestimmt man zunächst die relative Retention der zu untersuchenden
Substanzen. Als Standards haben sich Nonan und andere Normalkohlenwasserstoffe bewährt.
Der Vergleich der ermittelten relativen Retention mit tabellierten Daten gestattet es oft schon,
Schlüsse auf die Konstitution der Komponenten zu ziehen. Die Wahrscheinlichkeit eines Fehlschlusses
läßt sich durch nochmalige Trennung an einer stationären Phase anderer Polarität
verringern. Durch Zumischen einer authentischen Probe der zu identifizierenden Substanz
kann die Sicherheit der Aussage weiter erhöht werden. In neuerer Zeit wendet man zur qualitativen
Analyse der gaschromatographisch getrennten Komponenten die Massenspektroskopie
an (vgl. A.3.7.), indem direkt an den Ausgang einer Trennsäule, im allgemeinen einer Kapillarkolonne,
ein Massenspektrometer angeschlossen wird.
Für die quantitative Auswertung eines Gaschromatogramms kann man in erster Näherung
die Verhältnisse der Flächen unter den Peaks verwenden.
Unter der Voraussetzung, daß
a) die Zahl der Komponenten in der Probe der der aufgetrennten Peaks entspricht,
b) der Detektor über einen großen Konzentrationsbereich linear arbeitet und
c) es sich im Gemisch um chemisch verwandte Substanzen handelt,
verhalten sich die Flächen (Fj) wie die Massenprozente der Komponenten (mj):
Die Peakflächen werden bei modernen Geräten durch elektronische Integration erhalten.
Andernfalls können sie nach der „Dreieckmethode" durch Multiplikation der Peakhöhe h mit
der Halbwertsbreite b (vgl. Abb.A.104), durch Auszählen der Flächen oder durch Ausschneiden
und anschließendes Wägen bestimmt werden.
Die Bestimmung der absoluten Konzentration einer oder mehrerer Komponenten der Analysenprobe
ist durch äußere (Aufnahme einer Eichkurve) oder vorteilhaft durch innere
Eichung (Methode des inneren Standards) möglich. Bei innerer Eichung wird zum Analysengemisch
eine genau dosierte Menge einer Standardsubstanz gegeben. Die Standardsubstanz
sollte mit den zu trennenden Komponenten chemisch verwandt sein und eine ähnliche Retentionszeit
besitzen wie diese, sich aber nicht mit den Peaks der Probe überlagern.
Aus den Flächenverhältnissen ergeben sich die Massenprozente der unbekannten Substanz
nach folgender Beziehung: