Entdecken Sie die faszinierende Welt der Dünnschichtchromatographie, ein unverzichtbares Werkzeug in der modernen analytischen Chemie! Dieses Buch enthüllt die Geheimnisse der Trennung und Identifizierung von Substanzen, von leuchtenden Blattfarbstoffen bis hin zu komplexen Metallchelaten. Tauchen Sie ein in die theoretischen Grundlagen der NP- und RP-Methoden, verstehen Sie die Adsorptions- und Verteilungsprinzipien und meistern Sie die Kunst der Elution. Erfahren Sie, wie Sie Brennnesselextrakte analysieren, ß-Carotin photometrisch bestimmen und die Stabilität von Chelatkomplexen verstehen. Detaillierte Anleitungen führen Sie Schritt für Schritt durch Extraktionsprozesse, Trenntechniken und die Bestimmung der Adsorptionsaktivität. Analysieren Sie die Abhängigkeit der Rf-Werte von der Laufmittelzusammensetzung und decken Sie die subtilen Einflüsse des Wassergehalts auf. Mit präzisen Auswertungen, anschaulichen Diagrammen und fundierten Diskussionen bietet dieses Buch sowohl theoretisches Wissen als auch praktische Anwendungen. Ob Studierende, Laboranten oder erfahrene Chemiker – dieses Buch ist Ihr Schlüssel zum Verständnis und zur Beherrschung der Dünnschichtchromatographie, einem fundamentalen Verfahren für die qualitative und quantitative Analyse in vielfältigen Bereichen wie Umweltanalytik, Lebensmittelchemie und pharmazeutische Forschung. Erschließen Sie sich die Möglichkeiten dieser vielseitigen Technik und optimieren Sie Ihre Analysemethoden mit diesem umfassenden Leitfaden, der Ihnen hilft, präzise Ergebnisse zu erzielen und komplexe chemische Fragestellungen zu lösen. Lassen Sie sich von der Eleganz und Effizienz der Dünnschichtchromatographie begeistern und erweitern Sie Ihr analytisches Repertoire mit diesem unverzichtbaren Nachschlagewerk. Verstehen Sie die Wechselwirkungen zwischen stationärer und mobiler Phase und lernen Sie, wie Sie die optimalen Bedingungen für Ihre spezifischen Trennprobleme auswählen.
“Dünnschichtchromatographie“
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Blattfarbstoffe / Metallchelate
1. Theorie
NP/RP-Methoden:
NP: Diese Art der Chromatographie nennt man Normal-Phase-Chromatographie. Die Charakteristische Eigenschaft dieser NPC ist eine polare stationäre (Kieselgel bzw. Aluminiumoxid) und eine unpolare bis mäßig polare mobile Phase(z.B. Gemisch aus CCl4 und CHCl3).
Das Trennprinzip beruht auf der Adsorption der Stoffe, wobei nicht nur die Analyten, sondern auch die polaren LöMi-Moleküle adsorbiert werden, und dabei die Analyten von ihren Adsorptionsplätzen verdrängen können (eluieren).
Die möglichen mobilen Phasen sind in einer sog. Eluotropen Reihe, nach ihrer Elutionskraft angeordnet. Wasser steht in dieser Reihe weit oben und ist somit für die NPC eher schlecht geeignet, da es aufgrund seiner hohen Polarität, zu viele Adsorptionsplätze besetzen würde.
RP: Die sog. Reversed-Phase-Chromatographie funktioniert genau umgekehrt, hier ist die Stationäre Phase unpolar und die mobile Phase eher polar.
Das Trennprinzip hier beruht i.d.R. auf dem Prinzip der Verteilung.
Blattfarbstoffe:
Bei diesem Versuch trennt man die Blattfarbstoffe eines Brennnesselextrakts qualitativ nach ihrer unterschiedlichen Polarität im NP-Modus. Anschließend bestimmt man photometrisch den Gehalt an ß-Carotin mit Hilfe einer zuvor erstellten Kalibrierreihe.
Metallchelate:
Hier werden Metallionen mittels Derivatisierung zu farbigen Neutralchelaten getrennt. Das Trennprinzip beruht auf den verschiedenen Komplexbildungskonstanten, wobei die stabileren Komplexe weiter wandern als die weniger stabilen, da diese eher dissoziieren und in Wechselwirkung mit der stationären Phase treten.
Die Farbigkeit der Komplexe ist ausschlaggebend für die Trennung. Der Farblose Cd-Komplex kann nach der Trennung mittels besprühen mit CuSO4-Lösung farbig gemacht werden, wobei das Cu-Ion das Cd-Ion aus dem Komplex verdrängt.
Stabilität der Chelate:
Die besondere Stabilität der Chelatkomplexe lässt sich thermodynamisch und kinetisch erklären.
Der thermodynamische Aspekt beruht auf dem 2. Hauptsatz, welcher besagt, dass sich die Entropie bei spontanen Prozessen immer erhöhen muss. Diese Forderung wird bei der Chelatbildung gleich doppelt erfüllt, da dabei mehr Teilchen frei, als eingesetzt werden, und darüber hinaus die Zunahme der Teilchenzahl mit einer Zunahme der translatorischen Freiheitsgrade verbunden ist.
Der kinetische Effekt basiert auch auf der Mehrzähnigkeit der Liganden; dabei ist es wichtig, dass bei einer Austauschreaktion mit Chelatkomplexen die gleichzeitige Spaltung aller Bindungen zum Zentrum erforderlich ist, während bei einzähnigen Liganden der Austausch schon nach der Spaltung einer einzigen Bindung erfolgen kann.
Strukturen der Blattfarbstoffe:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Struktur der Metallchelate:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
2. Durchführung
Blattfarbstoffe:
Extraktion:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Es werden 6 g Brennnesselmehl in die Hülse des Soxhlet-Extraktors gegeben und anschließend mit 70 ml Aceton extrahiert. Dabei wird im unteren Rundkolben das Aceton verdampft, dieses steigt bis in den Rückflusskühler, wo es dann kondensiert und in die Hülse tropft. Sobald diese bis zum Überlauf gefüllt ist fließt das Extrakt in den Rundkolben zurück. So kann man eine dauernde Extraktion ohne zusätzliches Lösungsmittel gewährleisten. Nach 3-4 Stunden ist der Extraktionsvorgang beendet.
(Quelle: Römpp Chemielexikon)
Trennung
Das durch die Extraktion erhaltene Brennnesselextrakt wird mit Hilfe einer Kappilarpipette auf die vorher erstellten Startlinien verschiedener DC-Platten aufgetragen. Diese DC-Platten werden in Kammern mit verschiedenen Laufmittelzusammensetzungen gestellt. Nach dem Durchlaufen der DC-Platte wird die Laufmittelfront markiert. Daraus, und aus der Laufstrecke der Analyten werden dann die Rf-Werte ermittelt.
Aktivität
Um Platten mit verschiedener Aktivität zu erhalten, wird je eine Platte in einem Trockenschrank getrocknet (hohe Akt.), und eine andere in einer, mit Wasserdampf gesättigten, Kammer gelagert (geringe Akt.).
Bestimmung von Carotin
Es werden 200 μl des Brennnesselextraktes dünnschichtchromatographisch getrennt. Das so abgetrennte ß-Carotin wird in 3 ml Aceton gelöst, und anschließend photometrisch die Transmission der erhaltenen Lösung bestimmt.
Dieser Transmissionswert wird mit Hilfe einer, vorher erstellten, Kalibriergerade einer Stammlösung bekannter Konzentration, in den Carotingehalt des Extraktes umgerechnet.
Metallchelate:
Herstellung der Chelate:
Die Lösungen der zu bestimmenden Ionen werden mit 1ml Natrium-Diethylcarbaminat-Lösung versetzt. Die ausgefallenen Komplexe werden mit Chloroform im Scheidetrichter extrahiert, und in verschließbare Gläschen überführt.
Trennung:
Analog der Blattfarbstofftrennung
Aktivität:
Hier wird die Bestimmung nach Brockmann-Schodder durchgeführt. Dazu verwendet man verschieden behandelte Platten:
1: Platte im Wasserdampfgesättigten Raum
2: Luftfeuchte Platte
3: 30min Trockenschrank 30min Laborluft
4: 30min Trockenschrank
Als Laufmittel verwendet man Tetrachlorkohlenstoff, und als zu trennende Substanzen Azobenzol, 4-Methoxyazobenzol, Sudanrot und 4-Aminoazobenzol. Die so erhaltenen Rf-Werte werden mit einer Tabelle verglichen, und somit der Wassergehalt bestimmt.
3.Auswertung Blattfarbstoffe
Abhängigkeit von der Laufmittelzusammensetzung:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
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Diagramme:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
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Diskussion:
Der Theorie nach, müssten bei steigender Polarität, auch die Rf-Werte ansteigen. Das stimmt, bis auf wenige Ausnahmen (z.B. Phäophytin b, und Chlorophyll a auf den Aluminiumoxid-Platten), mit unserem Versuch überein. Es fällt auch auf, dass beim Übergang (70:30) auf (60:40) die Werte aller Analyten konstant bleiben, oder sogar abnehmen.
Weiterhin kann man sagen, dass die Erwartungen bezüglich der Abhängigkeit der Rf-Werte von der Polarität der Analyten weitgehend erfüllt wurden.
Adsorptionsaktivität:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Diagramme:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Diskussion:
Bei diesem Versuch müssten, der Theorie nach, die Rf-Werte mit zunehmender Aktivität (sinkendem Wassergehalt) abnehmen, da die Wassermoleküle dann weniger Adsorptionsplätze belegen würden. Das trifft bei unserem Versuch leider nur auf die Übergänge von geringer auf mittlere Aktivität zu. Beim Übergang zur hohen Aktivität stellt man meist einen Anstieg der Rf-Werte fest.
Das Carotin entzieht sich ganz der Regel, da dessen Rf-Werte weitläufig konstant bleiben.
Bestimmung von Carotin:
Stammlösung: 713 μg/ml
Kalibrierlösungen: 25, 50, 100 und 200 μl in 10ml
Wellenlänge: 453 nm
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Diagramm:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Regressionsgerade:
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Analyse:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
→ 240,3 μg in 200 μl Extrakt
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Fehlerrechnung:
Pipetten+Kolben: 1,5%
Photometer: 0,5%
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Ergebnis: (14,01±0,22) mg/g
4. Auswertung Metallchelate
Abhängigkeit von der Lösungsmittelzusammensetzung
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthaltenAbbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Diagramme:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthaltenAbbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Diskussion:
Bei diesem Versuch verhalten sich die Analyten gemäß der Theorie. Die Rf-Werte aller Komplexe nehmen mit steigender Polarität wie erwartet zu, da die Konkurrenz des Laufmittels mit den Chelaten um die Adsorptionsplätze auch zunimmt.
Bei der Trennung auf der Aluminiumoxid-Platte wird zunehmend beobachtet, dass sich die Flecken überlagern. Somit kann man sagen dass eine Trennung der Metallchelate bevorzugterweise auf der Kieselgel-Platte durchgeführt werden sollte.
Analyse:
(Trennung auf Kieselgel-Platte mit [CCl4 : CHCl3] = 2 : 1)
Da bei der Trennung des Analysengemisches nur zwei Flecken auftauchten, und ihre Farben und Rf-Werte mit denen von Ni(II)DEDTC und Cu(II)DEDTC annähernd identisch waren kann man davon ausgehen, dass die Analyse auch nur diese zwei Ionen enthielt.
Adsorptionsaktivität
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Diskussion:
Auch bei diesem Versuch verhalten sich die Analyten analog zur Theorie. Mit steigender Aktivität sinken die Rf-Werte, da immer mehr Adsorptionsplätze vorhanden sind. Als Ausnahme ist Platte 3 zu bemerken. Da stimmen die Ergebnisse nicht mit den Erwartungen überein, da diese Platte wohl nicht lang genug im Ofen war oder an der Luft in Kontakt mit Wasserdampf gekommen ist, und somit ihre Aktivität wieder gesunken ist.
Wassergehalt nach Brockmann-Schodder:
1: ca. 6% H2O
2: ca. 4% H2O
3: ca. 5% H2O
Häufig gestellte Fragen
Was ist Dünnschichtchromatographie?
Dünnschichtchromatographie (DC) ist eine chromatographische Methode zur Trennung von Stoffgemischen. In diesem Dokument werden zwei Anwendungen untersucht: die Trennung von Blattfarbstoffen und die Trennung von Metallchelaten.
Was sind NP- und RP-Methoden in der Chromatographie?
NP steht für Normalphasenchromatographie, bei der eine polare stationäre Phase (z.B. Kieselgel) und eine unpolare mobile Phase verwendet werden. RP steht für Umkehrphasenchromatographie, bei der eine unpolare stationäre Phase und eine polare mobile Phase verwendet werden.
Wie funktioniert die Trennung von Blattfarbstoffen mittels DC?
Ein Brennnesselextrakt wird auf eine DC-Platte aufgetragen und mit einem Laufmittel getrennt. Die Farbstoffe wandern unterschiedlich weit, je nach ihrer Polarität. Die getrennten Farbstoffe können anschließend photometrisch analysiert werden, um beispielsweise den Gehalt an ß-Carotin zu bestimmen.
Wie funktioniert die Trennung von Metallchelaten mittels DC?
Metallionen werden derivatisiert, um farbige Neutralchelate zu bilden. Diese Chelate werden dann auf einer DC-Platte getrennt. Das Trennprinzip beruht auf den unterschiedlichen Komplexbildungskonstanten der Chelate. Stabilere Komplexe wandern weiter als weniger stabile.
Was ist die Bedeutung der Stabilität von Chelaten?
Die Stabilität von Chelaten wird durch thermodynamische und kinetische Effekte erklärt. Thermodynamisch erhöht die Chelatbildung die Entropie. Kinetisch erfordert der Austausch eines Chelatliganden die gleichzeitige Spaltung aller Bindungen zum Zentralatom, was stabiler ist als bei einzähnigen Liganden.
Was ist ein Soxhlet-Extraktor und wofür wird er verwendet?
Ein Soxhlet-Extraktor ist ein Gerät zur Extraktion von Stoffen aus festen Materialien mit Hilfe eines Lösungsmittels. In diesem Fall wird er verwendet, um Blattfarbstoffe aus Brennnesselmehl mit Aceton zu extrahieren.
Was ist der Rf-Wert und wie wird er bestimmt?
Der Rf-Wert (Retentionsfaktor) ist ein Maß für die Wanderungsgeschwindigkeit eines Analyten auf einer DC-Platte. Er wird berechnet als das Verhältnis der Laufstrecke des Analyten zur Laufstrecke des Laufmittels.
Wie beeinflusst die Aktivität der DC-Platte die Trennung?
Die Aktivität einer DC-Platte hängt vom Wassergehalt ab. Platten mit geringer Aktivität (hoher Wassergehalt) adsorbieren polare Substanzen stärker, was zu geringeren Rf-Werten führt. Platten mit hoher Aktivität (geringer Wassergehalt) adsorbieren polare Substanzen weniger stark, was zu höheren Rf-Werten führen kann.
Wie wird der Carotingehalt im Extrakt bestimmt?
Das dünnschichtchromatographisch abgetrennte ß-Carotin wird in Aceton gelöst, und anschließend wird photometrisch die Transmission der erhaltenen Lösung bestimmt. Dieser Transmissionswert wird mit Hilfe einer Kalibriergerade in den Carotingehalt des Extraktes umgerechnet.
Was ist die Brockmann-Schodder-Skala und wie wird sie verwendet?
Die Brockmann-Schodder-Skala ist eine Skala zur Bestimmung der Aktivität von Aluminiumoxid. Sie wird verwendet, um den Wassergehalt der DC-Platten zu bestimmen, indem man die Rf-Werte verschiedener Testsubstanzen (z.B. Azobenzol) vergleicht.
Wie beeinflusst die Zusammensetzung des Laufmittels die Trennung von Metallchelaten?
Mit steigender Polarität des Laufmittels nehmen die Rf-Werte der Metallchelate zu, da die Konkurrenz des Laufmittels mit den Chelaten um die Adsorptionsplätze zunimmt.
Welche Platte ist besser für die Trennung von Metallchelaten, Kieselgel oder Aluminiumoxid?
Die Trennung von Metallchelaten sollte bevorzugterweise auf der Kieselgel-Platte durchgeführt werden, da auf der Aluminiumoxid-Platte häufig eine Überlagerung der Flecken beobachtet wird.
- Quote paper
- Paul Heinz (Author), 2003, Dünnschichtchromatographie - Blattfarbstoffe / Metallchelate, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/108167
