Was ist Chromatographie und wie funktioniert es?
Hallo, ich weiß nicht warum aber wir werden demnächst in Biologie eine Klassenarbeit über Chromatographie und weiteres schreiben. Das Problem ist jetzt, dass ich das einfach nicht verstehe. Egal wie viele Texte ich mir reinziehe oder Videos angucke, es klappt einfach nicht. Sogar Simplechemics konnte mir nicht helfen. Am meisten verwirrt mich das mit der stationären und mobilen Phase, was soll das überhaupt alles sein? Bitte erklärt es mir.
Danke im voraus!
5 Antworten
Solche Probleme sollte man systematisch angehen.
Chromatographie ist eine analytische Trennmethode zur Auftrennung von Stoffgemischen. Dabei wirken auf der stationären Phase, die z.B. aus Aluminiumoxid, Kieselgel und andere besteht, Adhäsionskräfte. Die mobile Phase ist das Lösemittel, die die einzelnen Komponenten des Stoffgemisch mitnehmen möchte. Es kommt zu unterschiedlichen Laufgeschwindigkeiten der Einzelstoffe, die sich aus der EN der Einzelstoffe ergeben. Das nutzt der Analytiker aus.
Einteilen kann man in Dünnschichtchromatographie und in
Säulenchromatographie, die nochmals in Gaschromatographie und Hochdrucksäulenschromatographie.
Dann beschreibt man eine Methode am einfachsten die DC und die Arbeit ist fertig.
Nimm einen schwarzen Filzstift und ein weißes Löschpapier (oder Filterpapier oder Papiertaschentuch) und halte die Spitze des Filzstiftes an eine Ecke des Papiers (oder mitten drauf, das verbraucht aber mehr Tinte aus dem Filzstift).
Nach etlichen Sekunden bis einer Minute siehst du, dass nicht nur die Tinte vom Papier aufgesaugt wird und darin wandert, sondern dass sich auch farbige Ränder bilden.
Daran siehst du, dass die schwarze Tinte
- nicht nur aus einem einzigen Farbstoff besteht, sondern dass auch andere Farben beigemischt worden sind (um ein tieferes Schwarz zu erzielen - es gibt kaum wirklich tiefschwarze einzelne Farbstoffe, und schon gar keine bezahlbaren)
- die Farbstoffe verschieden schnell durch das Papier wandern.
Was du dann gerade getan hast, ist, die Farbstoffmischung des Filzstiftes zu chromatographieren. (Und das sogar im wörtlichen Sinne - chroma heißt Farbe/Farbstoff.)
Mit Phasen sind hier die Hilfsmittel für die Chromatographie gemeint - also das Filterpapier und das Lösungsmittel für die Farbstoffe. Hier mussten wir das Lösungsmittel allerdings nicht selber hinzufügen, sondern konnten das aus dem Filzstift weiterverwenden.
"stationär" heißt "am Ort bleibend" - das ist hier das Filterpapier.
"mobil" heißt "beweglich" - das ist hier das Lösungsmittel (Wasser, Alkohol, Xylol, ...)
Die Farbstoffe sind hier die "Werkstoffe" um die es geht - die werden nicht mit dazu gezählt.
Das Papier saugt das Lösungsmittel auf, und das Lösungsmittel bewegt sich durch das Papier. Je besser ein Farbstoff am Papier haftet und je schlechter er im Lösungsmittel löslich ist, desto langsamer wird er vom Lösungsmittel mitgenommen, und je schlechter ein Farbstoff am Papier haftet und je besser er im Lösungsmittel löslich ist, desto schneller wird er vom Lösungsmittel mitgenommen.
Eine gut verständliche, nachvollziehbare und einleuchtende Antwort! wenn alle Antworten so wären . . . .
" ich weiß nicht warum aber"
Papierchromatographie kommt bei mir im Labor zwar nicht vor, aber hier mal ein kleines "darum":
Die Dünnschichtchromatographie kann man z.B. nutzen um die Lipidzusammensetzung von Membranen zu untersuchen.
Mittels HPLC (das C steht für Chromatographie) und Gaschromatographie werden Produkte von Enzymreaktionen quantifiziert.
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Und da es wahrscheinlich in der hälfte aller biologischen Labore anzutreffen ist kann man hervorheben: Chromatographie zur Isolation von biologischen Materialien (überwiegend Proteine). Dabei gibt es verschiedene stationäre Phasen,
wie Ionenaustauscher (Proteine binden über geladene Aminosäuren mit einer geladenen stationären Phase und werden durch schrittweises Erhöhen der Ionenstärke oder Änderung des pH-Werts abgelöst. Jedes Protein bindet bei einer anderen Ionenstärke/pH-Wert, wodurch man das gewünschte Protein gezielt von den anderen trennen kann)
oder Größenausschlusschromatographie (der Name sagt ja schon was passiert, man trennt große von kleinen Proteinen)
oder Affinitätschromatographie (man bindet etwas an die stationäre Phase, das wiederum an das gewünschte Protein bindet und kann somit ohne großen Aufwand alle unerwünschten Proteine entfernen)
...undvielemehr...
Chromatographie = physikalisch-chemisches Analysenverfahren zur Auftrennung eines Stoffgemisches zwischen einer stationären und einer mobilen Phase.
Stationäre Phase = Ortsfestes Materie-Teil.
Bei der Papierchromatographie (PC) ist dies ein Stück saugfähiges Papier, bei der Dünnschichtchromatographie (DC) eine Platte, die mit einer dünnen Schicht von Kieselgel oder einem anderen Material beschichtet ist. Bei der HPLC hat man eine Säule (Metallröhre) mit einem porösen Füllmaterial, bei der Gaschromatographie (GC) eine lange, aufgewickelte Kapillare, die innen mit einem Material beschichtet ist.
Mobile Phase = Flüssigkeit oder Gas, das sich in einer Richtung über die stationäre Phase hinweg bewegt.
Die stationäre und die mobile Phase haben jeweils bestimmte chemische Eigenschaften und binden bzw. lösen bestimmte Stoffe mehr oder weniger stark, je nach deren chemischen Eigenschaften.
Bei der Chromatographie trägt man das Stoffgemisch an einem Ende der stationären Phase auf. Dann lässt man die mobile Phase einwirken. Sie zieht in eine Richtung über die stationäre Phase und trägt die Stoffe aus dem Stoffgemisch unterschiedlich schnell mit sich. So werden die verschiedenen Stoffe voneinander getrennt, sofern sie sich genügend voneinander unterscheiden.
Je nachdem, um welche Art von Stoffen und welche Art von Chromatographie es sich handelt, kann man das Ergebnis der Trennung entweder gleich optisch erkennen, oder man braucht eine Detektion.
Bei der PC oder DC könnte es erforderlich sein, das Papier bzw. die Platte mit einem Detektionsmittel einzusprühen, so dass dann Flecken sichtbar werden. Oder man muss mit einer UV-Lampe beleuchten. Für die HPLC oder GC braucht man auf jeden Fall einen Detektor, der von den eluierenden Substanzen Mess-Signale auffängt.
Chromatographie ist die Auftrennung von unterschiedlichen Stoffen aufgrund irgendeiner Eigenschaft, die sie unterscheidet. Dazu brauchst du ein poröses feste Material, und etwas flüssiges, dass einen Strom im porösen material verursacht. Ein Stoff hastet etwas besser am porösen Feststoff, der andere bewegt sich besser mit der Flüssigkeit. Voila nach einer gewissen Transportlänge mit dem Flüssigkeitsstrom sind die Stoffe sauber getrennt.
Nicht "hastet", sondern "haftet". Ansonsten in etwa zutreffend erklärt.