Dünnschichtchromatografie

Dünnschichtchromatografie (DC)

Bei der Dünnschichtchromatografie erfolgt die Trennung durch mehrstufige Verteilungsprozesse zwischen einer festen stationären Phase und einer mobilen flüssigen Phase hauptsächlich aufgrund von Adsorptions-Desorptions-Wechselwirkungen.

Adsorption(lat. adsorbere = ansaugen) ist die Anreicherung von Stoffen an den Grenzflächen fester Phasen. Sie unterscheidet sich von der Absorption (lat. absorbere = verschlucken), bei der der Stoff nicht an der Phasengrenzfläche angereichert, sondern in der gesamten stationären Phase verteilt wird.
Die stationäre Phase, das Adsorptionsmittel bzw. Sorbens, wird auf einen Träger (Aluminium-, Kunststoff- oder Glasplatte) aufgebracht und in die mobile Phase, die hier auch Fließmittel genannt wird, eingetaucht. Als Sorbentien verwendet man am häufigsten Kieselgel, Aluminiumoxid, Cellulose oder Polyamid. Das Fließmittel wird durch Kapillarkräfte entlang der Sorbentienschicht transportiert. Dabei wird die Wanderungsgeschwindigkeit des Analyten um so langsamer, je stärker die Adsorption an der stationären Phase ist.

Als Ergebnis der Trennung erhält man auf der Dünnschichtplatte ein Chromatogramm mit mehreren Substanzflecken. Im abgebildeten Chromatogramm hat die Substanz A eine stärkere Wechselwirkung mit der stationären Phase, als Substanz B. Sie befindet sich folglich nicht so lange in der mobilen Phase wie Substanz. B.und wird nicht so weit von ihr transportiert, wandert also nicht so weit wie B.
Die einzelnen Substanzen A und B lassen sich über den sogenannten $R_f–\text{Wert}$ identifizieren, wenn dieser mit einer Vergleichssubstanz übereinstimmt.

Das Verhältnis der Wanderungsstrecke der Substanz zur Wanderungsstrecke des Fließmittels wird Rückhaltefaktor oder Retentionsfaktor $R_f$ genannt.
Er kann nur Werte zwischen 0 und 1 annehmen. Da der $R_f–\text{Wert}$ von über 20 Parametern beeinflusst wird, ist er als stoffspezifische Konstante ungeeignet. Deshalb müssen bei der Dünnschichtchromatografie immer Vergleichssubstanzen zur Identifizierung der Komponenten mit aufgetragen werden.
Die Trennung ist jedoch nur erfolgreich, wenn die $R_f–\text{Werte}$ der zu trennenden Stoffe weit genug auseinanderliegen. Da die Anzahl der stationärer Phasen für die DC begrenzt ist, wird in der Regel die Polarität des Fließmittels variiert, um die Auflösung zu verbessern. Zu diesem Zweck setzt man Gemische verschiedener Lösungsmittel als mobile Phase ein. Diese Gemische bestehen immer aus mindestens zwei verschiedenen Lösungsmitteln die sich in beliebigem Verhältniss mischen lassen, und von denen eines vergleichsweise unpolar und das andere polar ist. Durch Mischen der Lösungsmittel in unterschiedlichem Verhältniss kann man Gemische gleicher Lösungsmittel mit verschiedener Polarität erhalten. Gängige Kombinationen sind z. B. Petrolether oder Hexan als unpolare Komponente und Essigsäureethylester als polare Komponente oder Dichlormethan als unpolare Komponente und Methanol als polare Komponenete.

Die Dünnschichtchromatografie erlaubt die Trennung vieler Substanzgemische innerhalb kurzer Zeit mit einem geringen apparativen Aufwand. Mithilfe von UV-Licht oder geeigneten Fluoreszenz- und Sprühreagenzien lassen sich der größte Teil organischer Verbindungen nicht nur trennen, sondern auch sichtbar machen. Sie wird jedoch selten zur quantitativen Analyse eingesetzt, weil die Bestimmung des Anteils der Komponenten A und B aus der Größe der Substanzflecken nicht sehr genau ist.

In der Regel wird die Dünnschichtchromatografie dazu genutzt, um sich einen ersten Überblick über die Zusammensetzung eine Stoffgemisches zu verschaffen. Eine Trennung im größeren Maßstab (präparativ) und quantitative Trennungen werden mit anderen chromtaografischen Methoden wie Gaschromatografie (GC) oder Säulenchromatigrafie (LC) bzw. HPLC durchgeführt.

Ein besonderer Fall ist die der Dünnschichtchromatografie eng verwandte Dickschichtchromatografie, die im Gegensatz zu ersterer zum Auftrennen von Stoffgemischen in präparativem Maßstab verwendet wird. Das Prinzip ist das gleiche wie bei der DC. Auf einer größeren Glasplatte (ca. 20 cm x 20 cm) ist eine ca. 0,5 cm dicke Schicht der stationären Phase aufgebracht. In diese können auf der Startlinie bis zu 100 mg des Substanzgemisches aufgebracht werden. Nach der Trennung entsprechend des oben beschriebenen Prinzips kann man die einzelnen Bereiche der Schicht der stationären Phase in denen sich die aufgetrennten Substanzen befinden von der Glasplatte lösen und die Substanzen mit einem geeigneten Lösungsmittel herauswaschen.