Papierchromatografie

Chromatografie is de verzamelnaam voor een aantal scheidingstechnieken. Deze technieken berusten allemaal op het principe van een verdeling van stoffen in een mengsel over twee fasen. We spreken van een mobiele fase en een stationaire fase. In dit artikel wordt papierchromatografie uitgelegd.

Papierchromatografie

Bij papierchromatografie maak je gebruik van een speciaal filtreerpapiertje. Dit papiertje zet je in een bak met een laagje loopvloeistof. Een mengsel van verschillende stoffen wordt op het filtreerpapier aangebracht, net boven het niveau van de loopvloeistof in de bak. De loopvloeistof wordt omhoog gezogen door de capillaire werking van het filtreerpapier. Hierdoor worden de stoffen mee omhoog genomen, voor elke stof is dit weer een andere hoogte. De loopvloeistof die gebruikt wordt is vaak een mengsel van water en één of meer andere vloeistoffen.

Mobiele fase en stationaire fase

Wat is nou de mobiele fase bij papierchromatografie en wat is dan de stationaire fase? Het papieroppervlak bestaat uit moleculen met veel OH-groepen. De loopvloeistof wordt omhoog gezogen en het water in de loopvloeistof gaat zich sterk hechten aan het papier. Water is in dit geval de stationaire fase. De mobiele fase bij papierchromatografie zijn de andere delen uit het vloeistofmengsel. Dit noemen we vloeistof-vloeistofchromatografie, afgekort: llc. Dit staat voor liquid-liquid chromatography.

Als stationaire fase kan er ook een vaste stof worden gebruikt en als mobiele fase kan bijvoorbeeld ook een gas worden gebruikt. De meest gebruikte methode is gas-vloeistofchromatografie, glc (gas-liquid chromatography). Er zijn nog meer verschillende soorten chromatografie, zoals lsc en gsc. De 's' staat in dit geval voor 'solid', een vaste stof dus.

Tegenwoordig wordt papier bijna niet meer gebruikt bij chromatografie. Het papier is vervangen door plastic plaatjes waarop een dun laagje silica (SiO2) zit. Deze stof kan tot 70% van de eigen massa aan water opnemen zonder dat hij echt nat wordt. We noemen dit dan ook dunne-laag chromatografie. Het voordeel hiervan is dat het sneller is en voor een scherpere scheiding van de stoffen zorgt. Het geeft een beter analyseresultaat. Met dunne-laag chromatografie kun je ook kwantitatieve analyses uitvoeren. Hiervoor moet de plaat eerst gedroogd worden, waarna het materiaal wat je nodig hebt van de plaat wordt geschraapt. Dit materiaal wordt geëxtraheerd en daarna ingedampt. De hoeveelheid van het materiaal kan je dan bepalen door het te wegen.

Scheiding van de stoffen

De oplosbaarheid van een stof is voor elk oplosmiddel verschillend. Een stof zal zich niet gelijk verdelen over de stationaire en mobiele fase. Er stelt zich dan een evenwicht in:

• Am ↔ As: Hierin staat de 'm' voor 'mobiel' en de 's' voor 'stationair'. Dit evenwicht heeft een evenwichtsvoorwaarde, namelijk:
• K = [A]s/[A]m: Hierin is K de evenwichtsconstante. Als een stof de voorkeur heeft voor de mobiele fase, zal er een kleine compacte vlek op het papier achterblijven. Voor de stationaire fase is dit een langgerekte vlek.
• De Rf-waarde van de stoffen kan bepaald worden met behulp van de vlekken op het papier. Rf staat voor 'relative flow'. Rf = afstand van startlijn tot zwaartepunt stofvlek/afstand startlijn tot vloeistoffront. De Rf-waarde is karakteristiek voor een stof als de omstandigheden (temperatuur, loopvloeistof, soort papier) gelijk blijven. Hiermee kun je dus een stof identificeren door de waarde te vergelijken met een referentiestof. Deze referentiestof laat je meestal meelopen in hetzelfde chromatogram.