Chromatograferen

Chromatografie is een scheidingsmethode die berust op een combinatie van verschillen in oplosbaarheid en aanhechtingsvermogen.
Er bestaan verschillende soorten chromatografie. We bespreken papierchromatografie (de eenvoudigste soort) en gaschromatografie.
Dunnelaagchromatografie lijkt veel op papierchromatografie: in plaats van papier gebruiken we een vaste drager (glas of metaal) met daarop een vaste stationaire fase (meestal een laagje aluminiumoxide of silicagel).
 
Een eenvoudige animatie van gaschromatografie (GC).

 

 

Papierchromatografie

Hoe chromatografie in beginsel werkt, kunnen we uitgeleggen aan de hand van een proef (zie ook 'Chromatograferen' van de Didactiek van deze paragraaf). Op een strook filtreerpapier brengen we een stip met een zwarte viltstift aan. Zwarte viltstiftinkt bevat verschillende kleurstoffen; gemengd is de kleur zwart. De strook zetten we rechtop in een bekerglas met op de bodem een laagje loopvloeistof. De keuze van de soort vloeistof hangt af van de soort kleurstoffen die we willen scheiden; vaak gebruiken we een mengsel van verschillende oplosmiddelen (het bekerglas sluiten we af met een horlogeglas om te veel verdamping te voorkomen).
 

De loopvloeistof (mobiele fase) wordt door het papier (stationaire fase) opgezogen en kruipt langzaam omhoog. De kleurstoffen lossen op in de loopvloeistof als deze het opbrengpunt passeert. De kleurstof met de grootste oplosbaarheid in de gekozen loopvloeistof en het kleinste aanhechtingsvermogen aan het papier, wordt het snelst door de loopvloeistof mee naar boven getransporteerd. Hoe slechter de oplosbaarheid of hoe sterker het aanhechtingsvermogen, hoe meer een kleurstof achterblijft bij het omhoog kruipende vloeistoffront. Op deze manier kunnen we vaststellen uit hoeveel bestanddelen en uit welke bestanddelen een kleurstofmengsel bestaat. Het papier met de verschillende kleurvlekken noemen we het chromatogram.

Animatie papierchromatografie

                                         
 
Chromatografie is ook toepasbaar bij kleurloze stoffen. De aanwezigheid van deze stoffen stellen we dan met fysische of chemische methodes vast. Dat kan bijvoorbeeld door een typische kleurreactie uit te voeren. We brengen dan een nevel van het kleurreagens op het kleurloze chromatogram, waarna de gekleurde stippen van de verschillende componenten zichtbaar worden.

Papierchromatografie (de stationaire fase is papier) is een eenvoudige vorm van chromatografie. Aangezien de mobiele fase een vloeistof is, spreken we ook wel van vloeistofchromatografie.


 

Gaschromatografie

Gaschromatografie is een vorm van chromatografie, waarbij we stromend gas gebruiken als mobiele fase. Dit gas noemen we het draaggas. Het heeft dezelfde functie als de loopvloeistof bij papierchromatografie.
De stationaire fase kan ook hier een vaste stof zijn, maar meestal is het een vloeistof die als een coating op korreltjes vaste stof zit of als een film op de wand van een capillair.

In het geval van een vaste stof als stationaire fase treedt er adsorptie van het gas op, in het geval van een vloeistof als stationaire fase treedt er absorptie van het gas op.

 

 

Gaschromatografie met een vloeistof als stationaire fase

Het gas leiden we door een lange dunne buis, gevuld met een stationaire fase bestaande uit kleine korrels waaromheen een dunne vloeistoffilm is gehecht (het absorbens). Het te analyseren monster injecteren we aan het begin van de buis. Rond het injectiepunt is de temperatuur zo hoog dat het monster direct verdampt. De mate van oplossen van de stof in de vloeistofilm bepaalt in dit geval de loopsnelheid van de te scheiden componenten.
Als het draaggas stil zou staan, zou er zich voor iedere component een verdelingsevenwicht instellen: er ontstaat een typische verhouding tussen de hoeveelheid van een component in de vloeistoffase en de hoeveelheid van die component in de gasfase. Doordat het gas beweegt, wordt dit evenwicht echter voortdurend verstoord, maar het probeert zich overal in de kolom wel weer voortdurend in te stellen. Op die manier beweegt een component meer of minder snel door de kolom. Een component die bij voorkeur in de vloeistoffase zit, zal er relatief lang over doen om de hele kolom te passeren.

Video gaschromatogafie

                                        

 

Gaschromatografie in de praktijk: