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Tutorial MenueChromatographieLerneinheit 1 von 9

Grundlagen der Chromatographie

Prozesse der Bandenverbreiterung - Die Van-Deemter-Gleichung

Durch die Prozesse der Chromatographie werden unterschiedliche Stoffe voneinander getrennt. Die Effizienz der Trennung gehorcht in erster Linie den Gesetzen der Verteilung (siehe Chromatographie-Kenngrößen).

Die Trennung wird aber außerdem von anderen Prozessen überlagert, die die Peakform und die Effizienz der Trennung beeinflussen. Diese Prozesse hängen alle von der Fließgeschwindigkeit der mobilen Phase ab. Dieser Zusammenhang wird in der so genannten Van-Deemter-Gleichung ausgedrückt.

Abb.1
Van-Deemter-Gleichung
Abb.2
Terme der Van-Deemter-Gleichung

Die resultierende H-u-Funktion zeigt ein Minimum bei einer bestimmten Fließgeschwindigkeit der mobilen Phase. In diesem Minimum ist die Höhe der theoretischen Böden am kleinsten, die Anzahl der Böden in einer stets gleichlangen Säule am größten. In diesem Minimum sind also die größte Trennstärke der Säule und die schmalsten Peaks zu erreichen.

Eddy-Diffusion A

Dieser Term beschreibt den Einfluss der Packung in der Säule auf die Verbreiterung der Probenzone, allein durch die mechanischen Widerstände, die die Teilchen der Packung der mobilen Phase und damit den einzelnen Probenbestandteilen entgegensetzen. Die Analytmoleküle legen zwischen den Teilchen unterschiedlich lange Wege zurück, so dass sie auch schon ohne Wechselwirkungen mit der Teilchenoberfläche zu unterschiedlichen Zeiten aus der Säule austreten. Das bewirkt eine Peakverbreiterung. Die Eddy-Diffusion ist praktisch unabhängig von der Fließgeschwindigkeit.

Peakform kurz nach der Injektion
Peakform nach Passieren des Säulenbettes

Diffusion B

Mit Diffusion werden die Teilchenbewegungen beschrieben, die infolge eines Konzentrationsgefälles auftreten. Dieser Vorgang findet sowohl in gepackten als auch ungepackten Säulen statt. Durch einen schnellen Fluss der mobilen Phase kann dieser Einfluss gering gehalten werden, da es sich um einen zeitabhängigen Prozess handelt.

Peakform kurz nach der Injektion
Peakform nach Passieren der Säule

Stoffaustausch C

Dieser Term der Van-Deemter-Gleichung beschreibt den eigentlichen chromatographischen Effekt. Durch die Zahl und Intensität der Wechselwirkungen der verschiedenen Probenbestandteile mit der stationären Phase kommt es zu einer Verzögerung der Bewegung der Stoffteilchen. Bei geeigneteten Verhältnissen kann so eine vollständige Peaktrennung erreicht werden. Gegen diesen Trenneffekt wirken die beiden zuerst beschriebenen Terme, die zu einer teilweisen Rückvermischung führen. Der Stoffaustausch benötigt eine gewisse Zeit, so dass geringe Flussraten den Stoffaustausch begünstigen, aber den gegenläufigen Prozess der Diffusion verstärken.

Abb.7
Veränderung der Peakform durch den Stoffaustausch-Prozess
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