Analytische chemie/Chromatografie

In de chromatografie wordt steeds gebruik gemaakt van de verdeling van componenten tussen twee onderling niet mengbare fasen. Een van de fasen staat stil, de andere beweegt. De verhouding van de oplosbaarheid van de component tussen beide fasen bepaalt de tijd die de component in de mobiele fase doorbrengt en daarmee de relatieve snelheid van de component. Als stoffen verschillen in hun relatieve snelheid, zullen ze van elkaar gescheiden worden. Afhankelijk van de gebruikte chromatografische techniek wordt te scheiding beschreven in termen van afstand of in termen van tijd.

Geschiedenis

De geschiedenis van de chromatografie gaat terug naar het begin van de 20^e eeuw toen de Russische onderzoeker Tswett de verschillende kleurstoffen die in planten voorkomen probeerde te scheiden met behulp van kalk. Door fijngemalen bladeren boven op een kolom poeder te leggen en vervolgens met water de opgeloste stoffen van de pulp te scheiden, bleek dat de verschillende kleurstoffen in bladeren elk met een eigen snelheid door de poederkolom bewogen. Als scheidingstechniek was daarmee de chromatografie geboren. De naam chromatografie, schrijven (grafie) met kleur (chroma) is verbonden gebleven met deze ontstaansgeschiedenis. Als scheidingstechniek heeft chromatografie de eerste helft van de 20^e eeuw weinig vordering gemaakt. Dit was vooral te wijten aan het feit dat veel componenten geen sterke eigen kleur vertonen. Hierdoor is slecht waar te nemen waar componenten zich bevinden of wanneer componenten de stationaire fase verlaten. De ontwikkeling van gevoelige detectoren sinds ongeveer 1960 maakte het mogelijk chromatografie tot een algemene analysetechniek te ontwikkelen.

Definities

  Detector: Apparaat dat in staat is veranderingen in samenstelling om te zetten in een voor menselijke zintuigen waarneembare signalen.

Afhankelijk van de chromatografische techniek zijn er verschillende detectoren ontwikkeld.

  ECD: Electron Capture Detector. Detectortype dat speciaal ontwikkeld is om halogeenhoudende componenten waar te nemen.

De detector wordt vooral in de GLC toegepast. Het nadeel van deze detector is dat er een radioactieve bron in aanwezig is. Voor schoollaboratoria is het daarom (in verband met de strenge regelgeving rond radioactieve stoffen) niet relevante detector. Voor commerciële laboratoria vormt de regelgeving wel een hindernis, maar kunnen de ermee samenhangende kosten (letterlijk) op rekening van de klant worden geschreven.

  GLC: Gas Liquid Chromatography. Chromatografische techniek waarbij gas de mobiele fase vormt en een vloeistof de stationaire fase

  FID: Flame Ionisation Detector. Detectortype dat de passage van componenten waarneemt door middel van veradering van de elektrische stroom in een vlam.

  LLC: Liquid Liquid Chromatography. Chromatografische techniek waarbij zowel de stationaire als de mobiele fase uit een vloeistof bestaat.

Voorwaarde voor deze vorm van chromatografie is dat de twee vloeistoffen niet met elkaar mengbaar mogen zijn.

  LSC: Liquid Solid Chromatography. Chromatografische techniek waarbij een vloeistof de mobiele fase vormt en een vaste stof de stationaire fase.

  Mobiele fase: De chromatografische fase die beweegt.

  Stationaire fase: De chromatografische fase die niet beweegt.

  Van Deemter vergelijking: Wiskundige relatie tussen de snelheid van de mobiele fase en het scheidend vermogen van een stationaire fase.

Onderverdeling van de chromatografie

De chromatografie wordt traditioneel in een aantal grote gebieden verdeeld. Deze verdeling wordt gerechtvaardigd door de verschillen in technische aanpassingen van het chromatografische systeem. De onderliggende theorie verschilt niet voor de verschillende gebieden en kan dus ook algemeen besproken worden. De verschillen ontstaan doordat bepaalde aspecten uit de algemene theorie bij de ene uitvoeringsvorm juist een grote invloed op het resultaat hebben, terwijl de invloed op een andere uitvoeringsvorm vrijwel verwaarloosbaar is. De verdeling is in eerste instantie gebaseerd op de verschillende fasen:

* vloeibare mobiele fase

* vaste stationaire fase - LSC
Dit is de vorm waarin chromatogrfie voor het eerst ontdekt is. Tegenwoordig is het een niet vaak toegepaste techniek.

* vloeibare stationaire fase - LLC

* papierchromatografie
Dit lijkt een vreemde zaak, papier is immers een vaste stof. De stationaire fase wordt echter niet door het papier zelf gevormd maar door het in het papier aanwezige water. Deze vorm van chromatografie is bij de niet-chemicus het meest bekend.

* dunnelaagchromatografie
Net als bij de papierchromatografie vormt de in de dunelaag aanwezige vloeistof (vaak water) de stationaire fase.

* kolomchromatografie
Deze vorm van chromatografie is vooral geschikt voor componenten die niet vluchtig zijn.

* HPLC
Deze vorm van chromatografie wordt vele toegepast bij componenten waarbij slechts kleine verschillen in relatieve snelheid optreden.

* gasvormige mobiele fase

* vaste stationaire fase - GSC

* vloeibare stationaire fase - GLC
Deze vorm van chromatografie is uitermate geschikt voor componenten met een hoge dampspanning. De dampspanning hoeft niet bij kamertemperatuur al hoog te zijn. Als de componenten thermisch stabiel zijn (goed tegen hoge temperaturen kunnen), dan kan de scheiding eventueel bij hogere temperatuur, soms zelfs tot 300 ^oC, worden uitgevoerd.