Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) 08:36 min

Guten Tag und herzlich willkommen, dieses Video heißt Hochleistungsflüssigkeitschromatographie. Und weil der Name so lang ist, wird er auch abgekürzt, wie es häufig in der analytischen Chemie der Fall ist, HPLC. Die Abkürzung stammt aus dem Englischen, High Performance Liquid Chromatographie. Das Video gehört zur Reihe der chromatograpischen Verfahren. Für die notwendigen Vorkenntnisse solltest du die Vorgängervideos aus der Reihe gesehen haben: Dünnschichtchromatographie, Säulenchromatographie und Gaschromatographie. Mein Ziel ist es, hier in diesem Video grundlegende Vorstellungen über die HPLC zu vermitteln. Den Film habe ich in 6 Abschnitte unterteilt: 1. Leistungsvermögen, 2. Prinzipieller Aufbau, 3. Die Säule, 4. NP-Chromatographie und RP-Chromatographie, 5. UHPLC und 6. Zusammenfassung. Beginnen wir dann also gleich mit 1. Leistungsvermögen. "Oh Gott, oh Gott" wird die eine oder der andere stöhnen, wieder eine neue chromatographische Methode. Aber ihr werdet im Laufe des Videos sehen, dass es die HPLC in sich hat. Die HPLC ist, wie jedes chromatographische Verfahren, für die Trennung von Stoffen geeignet. Auch die Stoffindentifizierung ist beim Vorhandensein geeigneter Standards gut möglich. Im Unterschied zur Gaschromatographie ist die HPLC besonders für nicht flüchtige Substanzen ausgelegt. Die Methode kann auch präparativ verwendet werden. Das Trennvermögen ist im Vergleich zur Säulenchromatographie etwa 100 mal größer. Die letzten drei genannten Eigenschaften weist die Gaschromatogrphie nicht oder nur im geringen Maße auf. Und hier haben wir so ein Schmuckstück, ein HPLC-Gerät in einem chemischen Laboratorium. Kommen wir nun zum prinzipiellen Aufbau der Apparatur. Dafür muss ich etwas zeichnen. In dem Schema kann ich 8 signifikante Elemente kennzeichnen. In 1 befindet sich das Elutionsmittel, die mobile Phase. In 2 ist die Pumpe, die einen Druck bis 350 bar aufbauen kann. Bei 3 erfolgt die Probenaufgabe, möglichst schnell und in einem Stück. 4 ist die Trennsäule mit der stationären Phase, meist Kieselgel oder beschichtetes Kieselgel. Bei 5 finden wir den Detektor. Bei 6 sitzt der Signalumwandler, der den beim Detektor erhaltenen Impuls in ein elektrisches Signal umwandelt. Bei 7 wird der Lösungsmittelabfall gesammelt. In 8 finden wir den Millivoltschreiber, mit dessen Hilfe es möglich ist, das Ergebnis zu visualisieren. Zwei Dinge von größter Wichtigkeit sind zu nennen, die die HPLC von der Gaschromatographie unterscheidet. Zum einen ist es, dass die mobile Phase flüssig ist und zum anderen wird hier mit einem hohen Druck gearbeitet. Wir haben bereits bei der Säulenchromatographie gelernt, dass ein hoher Druck zu einer höheren Trennleistung führt. Verlassen wir nun den prinzipiellen Aufbau und kommen wir zur Säule. In der HPLC spielt die Chromatographiesäule, auch kurz Säule genannt, eine große Rolle. Ihre Beschaffenheit hat eine direkte Auswirkung auf das Trennergebnis. Bei der HPLC ist vor der eigentlichen Säule eine Vorsäule, ein Säulenfilter, geschaltet. Der schützt die Säule vor dem Eindringen von Schmutz. In der Säule befindet sich die stationäre Phase. Meist ist das Kieselgel. Typische Längen von HPLC-Säulen liegen im Bereich von 18 bis 300 mm. Der Durchmesser liegt im Bereich von 2 bis 4,6 mm. Präparative Säulen haben einen größeren Säulendurchmesser. Ich habe Werte von 10 mm und 25 mm gefunden. Wir konstatieren. Die Säulen können einen Durchmesser wie bei der Gaschromatographie erreichen. Sie sind aber viel kürzer. Warum, das dürfte auch klar sein. Durch den hohen Druck ist es wichtig, dass das Volumen nicht zu groß wird. Daraus folgt aber, dass Längen und Durchmesser der Säulen relativ gering sind. Kommen wir nun von der Säule zur NP-Chromatographie und RP-Chromatographie. Die HPLC wird in zwei große Varianten unterteilt. In die NP-Chromatographie und in die RP-Chromatographie. NP steht für normal phase, Normalphase. RP steht für reverse phase, Umkehrphase. Im Deutschen ergibt das demzufolge ausgesprochen Normalphasenchromatographie und Umkehrphasenchromatographie. NP-Chromatographie und RP-Chromatographie unterscheiden sich hinsichtlich ihrer stationären Phase. Bei der NP-Chromatographie ist diese polar, Kieselgel. Bei der RP-Chromatographie ist die stationäre Phase unpolar. Kieselgel wird mit einem unpolaren Stoff beschichtet. Entsprechend finden auch unterschiedliche mobile Phasen bei beiden Varianten Anwendung. Bei der NP-Chromatographie ist die mobile Phase unpolar, bei der RP-Chromatographie polar. Demzufolge kann man bei der NP-Chromatographie Wasser als Eluenten nicht einsetzen. Bei der RP-Chromatographie ist das durchaus möglich. Die Häufigkeit der Anwendung beider Varianten beträgt etwa 25 % zu 75 %. Gehen wir nun über von der NP-Chromatographie und RP-Chromatographie zur UHPLC. UHPLC ist eine weitere Abkürzung aus der analytischen Chemie. Und warum abgekürzt wird, werdet ihr gleich sehen. UHPLC ist die Abkürzung von Ultra High Performance Liquid Chromatography. Und auf Deutsch: Ultrahochleistungsflüssigkeitschromatographie. Wir legen auf die HPLC noch einen drauf. Konkret sieht das so aus. Die Korngröße des Kieselgels der stationären Phase wird noch geringer. Der Kormdurchmesser ist geringer als 2 µm. Klar, dass man dann auch einen höheren Druck benötigt. Ein typischer Druck für die UHPLC ist 700 bar. Der apparative Aufwand wird größer, aber die Trennleistung steigt. Da die UHPLC durch einen hohen Arbeitsdruck gekennzeichnet ist, benötigt man für die Apparaturen druckfeste Bauteile. Ganz wichtig sind verschleppungsarme Probengeber. Das bedeutet, man spritzt ein, zack. Es wird also nicht hintereinander und lange dauern, bis die Probe drin ist. Außerdem benötigt man für die UHPLC empfindliche Detektoren. Verlassen wir nun die UHPLC und kommen zur Zusammenfassung. Die HPLC zeigt besonders charakteristische Wesensmerkmale. Die mobile Phase ist im Gegensatz zur Gaschromatographie flüssig. Charakteristisch für die HPLC ist der hohe Arbeitsdruck. Bei der HPLC wird eine geringe Korngröße in der stationären Phase verwendet. Im Ergebnis erzielt man eine hohe Trennleistung und eine kurze Trennzeit. Eine Variante der HPLC ist die NP-Chromatographie, die sogenannte Normalphasenchromatographie. Die stationäre Phase ist hier polar, Kieselgel. Die 2. Variante ist die RP-Chromatographie, die Umkehrphasenchromatographie. Hier ist die stationäre Phase unpolar, beschichtetes Kieselgel. Die HPLC findet Verwendung sowohl im analytischen als auch im präparativen Bereich. Die HPLC kann man mit Fug und Recht als universelle Methode der modernen Chemie bezeichnen. Ich danke für die Aufmerksamkeit. Alles Gute. Auf Wiedersehen.