Chromatographie

Beobachtung

CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Hanne Rautenstrauch

CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Hanne Rautenstrauch

Durchführung mit zwei unterschiedlichen mobilen Phasen
Bei beiden Lösungsmitteln ist die Farbe auf dem Chromatographie-Papier verlaufen (Abb. 3). Mit Wasser (rechts) ist der Farbverlauf dunkel, aber trotzdem kannst du von unten beginnend Gelb, dann Rot und dann Blau erkennen. Mit dem Ethanol-Wasser-Gemisch (links) ist die Trennung der Farbe deutlicher zu erkennen. In der Nähe des Filzstift-Punktes ist die Farbe Dunkelblau bis Schwarz. Darüber liegt ein Streifen mit Gelb, etwas weniger Rot und dann Blau.

Durchführung mit zwei unterschiedlichen stationären Phasen
Bei dem Chromatographie-Papier und der Dünnschicht-Platte ist die Farbe mit dem Ethanol-Wasser-Gemisch jeweils verlaufen (Abb. 4). Der Farbverlauf ist bei der Dünnschicht-Platte (rechts) kürzer als bei dem Chromatographie-Papier (links). Beide Farbverläufe starten in der Nähe des Filzstift-Punktes mit Schwarz. Dann folgt Gelb, welches bei der Dünnschicht-Platte mehr ins Orange geht. Nach dem Gelb folgen Rot und dann Blau. Bei der Dünnschicht-Platte sind die Farben weniger weit voneinander getrennt und laufen mehr ineinander über. Die Farbtrennung ist nicht so deutlich wie bei dem Chromatographie-Papier. Allerdings kannst du die Farben intensicher erkennen.

Ergebnis

Erklärung auf der Stoffebene
Wenn du auf dem Chromatogramm eine dunkle Farbe, wie Schwarz, erkennst, dann sind die Farb-Bestandteile noch nicht aufgetrennt. Bei allen Chromatogrammen kannst du die dunkle Farbe in der Nähe des Filzstift-Punktes erkennen. In diesem Bereich hat sich das Farb-Gemisch noch nicht vollständig getrennt. Die Farb-Bestandteile benötigen eine gewisse Zeit und Strecke, bis sie sich voneinander entfernen und du die einzelnen Farben erkennen kannst. Bei der Papier-Chromatographie mit den unterschiedlichen mobilen Phasen wird deutlich, dass sich die Farbe des Filzstiftes besser mit dem Ethanol-Wasser-Gemisch als in Wasser auftrennt. Daher lösen sich die Farb-Bestandteile im Ethanol-Wasser-Gemisch besser als im Wasser.

Auf der Dünnschicht-Platte siehst du ebenfalls noch ein Farb-Gemisch, welches sich noch nicht getrennt hat. Orange ist ein Gemisch aus Gelb und Rot. Bei der Papier-Chromatographie mit dem Ethanol-Wasser-Gemisch haben sich Gelb und Rot schon voneinander getrennt. Würdest du die Dünnschicht-Chromatographie länger durchführen, würden sich die Farb-Bestandteile weiter voneinander trennen und du würdest auch die einzelnen Farben auf dem Chromatogramm besser erkennen.

Erklärung auf der Teilchenebene
Damit du ein deutliches Ergebnis bei der Chromatographie erhältst, ist das richtige Laufmittel für die mobile Phase und die richtige stationäre Phase wichtig bei der Auswahl. Bei dem Laufmittel sollen sich die Farb-Moleküle bestmöglich lösen. Die Farb-Moleküle unseres Filzstiftes scheinen mehr oder weniger polar zu sein, denn sie lösen sich besser in dem Ethanol-Wasser-Gemisch als in dem Wasser. Ethanol-Moleküle bestehen aus einer polaren Hydroxy- und einer unpolaren Methyl-Gruppe. Sie können mit anderen polaren Molekülen Wasserstoffbrücken- und mit unpolaren Molekülen London-Dispersions-Wechselwirkungen eingehen. Würden die Farb-Moleküle alle polar sein, würden sie mit dem Wasser in Wasserstoffbrücken- oder in Dipol-Dipol-Wechselwirkungen gehen und sich somit gut in Wasser lösen. Je stärker die Wechselwirkungen zwischen den Farb-Molekülen und den Molekülen des Laufmittels sind, desto besser bewegen sich die Farb-Moleküle durch die mobile Phase.

Die Farb-Moleküle gehen auch Wechselwirkungen mit den Molekülen der stationären Phase ein. Je stärker die Wechselwirkungen sind, desto weniger schnell bewegen sich die Farb-Moleküle durch die stationäre Phase. Bei dem Chromatographie-Papier bewegen sich die Farb-Moleküle und die Moleküle des Laufmittels schneller als bei der Dünnschichtplatte (meist aus Kieselgel). Das bedeutet, dass die Wechselwirkungen mit den Papier-Molekülen geringer als mit den Dünnschicht-Molekülen sind. Wie schnell sich Laufmittel- und Farb-Moleküle durch die Poren der stationären Phase bewegen, hat ebenfalls mit ihren Diffusionseigenschaften zu tun.