2. Chromatografie

Samenvatting voor scheikunde: Chromatografie

Papierchromatografie 

Papierchromatografie is de makkelijkste vorm van chromatografie. Je kunt papierchromatografie gebruiken als je wil bepalen welke stoffen er allemaal in een mengsel zitten. In een mengsel zitten namelijk meerdere stoffen, en door middel van chromatografie, en in dit geval dus papierchromatografie, kun je zien welke stoffen dat allemaal zijn. Dit doe je op basis van het verschil in oplosbaarheid en aanhechtingsvermogen van de stoffen die in het mengsel zitten. De stoffen die in het mengsel zitten hebben vaak verschillende stofeigenschappen, en daar maak je dus gebruik van als je ze wilt onderscheiden. Hoe dat in z’n werk gaat is als volgt.

Hoe werkt papierchromatografie?

Je hebt een papier of een TLC plaatje, die je gaat gebruiken om de proef mee te doen. Dit papier noemen we de stationaire fase. Op dat papier zet je een startlijn, een beetje aan de onderkant, zoals je in de video kunt zien. Op deze startlijn doe je met een pipet een druppel van 1 of meerdere zuivere stoffen naast elkaar. In het voorbeeld doen we er 3. We hebben dus een papiertje met een startlijn, wat we de stationaire fase noemen, en op de startlijn hebben we 3 stoffen naast elkaar geplaatst.

Daarnaast hebben we een bak met loopvloeistof, meestal water of methanol. Deze loopvloeistof zit in de mobiele fase, aangezien het gaat bewegen. We dopen dan het papier in de loopvloeistof, tot iets onder de startlijn, en laten het een tijdje staan. Vervolgens trekt deze loopvloeistof het papier in en gaat daarom omhoog lopen, vandaar dat we de loopvloeistof de mobiele fase noemen. Zodra deze vloeistof bij de startlijn komt, neemt het de stoffen mee die op de startlijn waren geplaatst. De loopvloeistof blijft verder en verder omhoog lopen, en het verschilt vervolgens per stof hoe ver het de stoffen meeneemt. Dat heeft dus te maken met het verschil in oplosbaarheid en aanhechtingsvermogen van de stoffen.

Als een stof heel goed oplost in de loopvloeistof, dan wordt het ook heel ver mee naar boven genomen. Wanneer een stof zich heel erg sterk aanhecht aan het papier, we zeggen dan dat de stof een hoge affiniteit heeft, dan wordt het juist weer minder ver meegenomen, omdat de aanhechting de stof afremt. Het hangt dus van twee factoren af hoe ver de stof mee naar boven genomen wordt. Hoe beter oplosbaar, hoe verder naar boven, en hoe sterker het aanhecht, hoe minder ver naar boven. De oplosbaarheid heeft dus te maken met de mobiele fase van de loopvloeistof, en het aanhechtingsvermogen met de stationaire fase van het papier. Het uiteindelijke resultaat noemt men een chromatogram.

Rf-waarde 

Met dit resultaat hebben we dus een papier waar de loopvloeistof en de stoffen tot een bepaalde hoogte zijn gelopen. Per stof verschilt het dus hoe hoog ze gekomen. We kunnen dit bepalen door middel van de loopafstand, ook wel de Rf-waarde genoemd. Deze Rf-waarde of loopafstand kunnen we berekenen door de afgelegde weg van de stof te delen door de afgelegde weg van de loopvloeistof, dus de formule is: 

Rf = afgelegde weg van bepaalde stof / afgelegde weg van de loopvloeistof

De verschillende stoffen hebben dus een bepaalde Rf waarde, waarmee we kunnen bepalen met welke stoffen we te maken hebben. De Rf waarden van de verschillende stoffen kun je vinden in de Binas. Let wel goed op, er zijn verschillende tabellen voor deze Rf waarden voor verschillende soorten papier en loopvloeistof! Dat staat dan bij de tabel vermeld. 

Dunnelaagchromatografie 

Dan gaan we nu verder met dunnelaagchromatografie. Soms wordt er in plaats van papier gebruikgemaakt van een verharde ondergrond met een extra absorberend laagje, en dat noemen we dunnelaagchromatografie. De stationaire fase verschilt dus met die van papierchromatografie, want bij papierchromatografie bevindt het papier zich in de stationaire fase. Bij dunnelaagchromatografie wordt er vaak aluminium, kunststof of glas als ondergrond gebruikt, met daar daaroverheen een absorberend laagje van bijvoorbeeld aluminiumoxide, cellulose of silicapoeder. De molecuulformule voor silicapoeder is SiO2.

Voor de rest is  dunnelaagchromatografie heel erg vergelijkbaar met papierchromatografie, aangezien de scheidingsmethode nog steeds gebruik maakt van het verschil in oplosbaarheid in de loopvloeistof en de affiniteit of aanhechting voor in dit geval de extra adsorberende laag. Aangezien de aanhechting dus gaat met een adsorberende laag, spreken we ook wel van verschil in adsorptievermogen, dus verschil in oplosbaarheid en adsorptievermogen.

Als we dan weer hetzelfde te werk gaan als bij papierchromatografie, dus we hangen het plaatje met adsorberende laag met de verschillende stoffen of een mengsel erop in de loopvloeistof en laten het even staan, dan zal de loopvloeistof weer omhoog lopen. We krijgen dan een patroon van vlekken, doordat de stoffen nu gescheiden zijn. Dus, dunnelaagchromatografie gaat eigenlijk redelijk hetzelfde in z´n werk als papierchromatografie, alleen is de stationaire fase nu geen papier maar bijvoorbeeld een aluminium plaatje met silicapoeder erop als adsorberend laagje. De mobiele fase is nog steeds de loopvloeistof.