H13.2 les 3 Chromatografie

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Dunne Laag Chromatografie (TLC)

NOVA H13 Analysetechnieken

H13.2 Chromatografie - les 3

Nodig: laptop en schrift

leerdoelen

• Je kunt uitleggen op welke verschillen in stofeigenschappen chromatografie berust
  
• Je kunt uitleggen hoe met chromatografie de aanwezigheid van stoffen kan worden aangetoond 

Chromatografie

• Scheidingsmethode
• Veel toegepast in labs
• Kan zowel kwalitatief als kwantitatief 
• Verschillende soorten

Typen chromatografie

kolomchromatografie

papierchromatografie

dunnelaag chromatografie (TLC)

gaschromatografie (13.3)

vloeistofchromatografie

Op welk verschil in stofeigenschappen berust chromatografie?

1. oplosbaarheid in het oplosmiddel
2. aanhechtingsvermogen aan het oppervlak
3. oplosbaarheid en aanhechtingsvermogen
4. oplosbaarheid, aanhechtingsvermogen en nog iets anders

stof verdeelt zich over stationaire fase en mobiele fase door verschil in bindingssterkte tussen deeltjes

(verdelingsevenwicht)

voorkennis: bindingen

Hoe goed een stof kan oplossen (mengen) in het oplosmiddel (mobiele fase) en hoe sterk een stof aanhecht aan het oppervlak van de stationaire fase wordt bepaald door de bindingen die de moleculen onderling vormen. 

Daarom gaan we eerst controleren wat je nog weet van bindingstypen vóór we verder gaan met de uitleg van het principe van chromatografie.

Polaire atoombinding

Hoe bepaal je of een atoombinding polair is?

Polaire atoombinding

Δ​EN​​>0,4

Polaire atoombinding

Gewone atoombinding

OH binding

CO binding

CH binding

NH binding

HH binding

Dipoolmolecuul?

Niet alle moleculen met polaire atoombindingen vormen ook polaire moleculen (dipoolmoleculen).

Hoe bepaal je of een molecuul een dipoolmolecuul is?

Een dipool molecuul heeft een delta+ en een delta- kant.

Voorwaarden:

• Het molecuul heeft polaire atoombinding(en) en
  
• Het middelpunt van de delta+ en het middelpunt van de delta- lading valt niet samen.
  

Polair molecuul

(dipoolmolecuul)

Apolair molecuul

Waterstof

Methaan

Methanol

Waterstofchloride

Koolstofdioxide

Water

dipoolmolecuul

apolair molecuul

molecuul met OH/NH groep

ion-dipoolbinding

waterstofbruggen

vanderWaalsbinding

dipool-dipoolbinding

Opdracht waterstofbruggen tekenen.

Neem de structuurformule van PL over op papier en geef weer hoe twee watermoleculen aan een PL-molecuul kunnen binden door middel van waterstofbruggen. Teken de watermoleculen in structuurformules en geef de waterstofbruggen met stippellijntjes (….) weer.

Voorbeeld van een goed antwoord

Welke binding komt voor tussen de moleculen in de volgende stoffen?

Dipool-dipool binding

Waterstofbruggen

Alleen vanderwaalskrachten

Water

Methaan

Ammoniak

Benzeen

waterstofchloride

Zet waterstofbruggen, vanderwaalskrachten en dipool-dipool bindingen op volgorde van sterkste tot zwakste intermoleculaire kracht.

Toenemende bindingssterkte

hydrofiel en hydrofoob

Maak een T-diagram in je schrift met "hydrofiel" en "hydrofoob"

• Wat betekenen deze woorden?
• zet de volgende woorden in de juiste kolom:
• polair molecuul, apolair molecuul, vanderWaalsbinding, waterstofbruggen, ion-dipoolbinding, dipool-dipoolbinding

We gaan nu kijken naar twee soorten chromatografie:

- dunnelaag chromatografie (TLC)

- kolom chromatografie

papierchromatografie of dunnelaag chromatografie (TLC)

 

Stoffen die goed oplossen in de mobiele fase en zwak hechten aan de stationaire fase worden het verst meegenomen.

Kolom-chromatografie

Elueren ('schoonspoelen') doe je met een vloeistof waarin alle stoffen goed oplossen. Dan spoelt de kolom leeg en kun je die opnieuw gebruiken.

Bij kolom-chromatografie worden stoffen gescheiden door de stoffen in een 'kolom' met stationaire fase-materiaal te gieten. 

Stoffen die goed hechten aan de stationaire fase, komen er later vanaf. In het plaatje: blauw is het langzaamst.

bepalend voor de scheiding/retentie tijd zijn:

- polariteit van stationaire fase en loopvloeistof: hydrofiel of hydrofoob?

- polariteit van de stoffen in het mengsel: hydrofiel of hydrofoob?

Onthoud: soort zoekt soort! 

polair blijft langer bij de polaire fase

polair: bijv -OH of -NH of C=O of C-Cl

(zoek het eventueel op, verschil in elektronegativiteit, Binas 40A)

apolair: C-H en aromatisch (ringstructuren, alleen VDW)

verdelingsevenwicht

Stoffen die goed binden aan de stationaire fase, verplaatsen langzaam

Stoffen die goed oplossen in de mobiele fase verplaatsen snel. Er stelt zich voortdurend een evenwicht in:

                 Am < = > As

Stof A bevindt zich óf in de mobiele fase (Am) óf in de stationaire fase (As).

verdelingsconstante

Welke stof (A, B of C) komt het hoogst op het chromatogram?

Referentiestoffen

De verdeling van een stof over de stationaire fase en de mobiele fase is afhankelijk van o.a. temperatuur en samenstelling van het oplosmiddel. Om te kunnen bepalen welke stoffen er aanwezig zijn in het mengsel, moet je op hetzelfde chromatogram ook referentiestoffen laten meelopen. 

Een referentiestof is een stof waarvan je vermoedt dat hij in het mengsel aanwezig is

Chromatogram waarin is onderzocht of shampoo arginine en/of taurine bevat

zuivere arginine in 3 concentraties

zuivere taurine in 3 concentraties

Rf-waarde

Wanneer je twee chromatogrammen wil vergelijken die een 

verschillende looptijd hebben gehad (andere omstandigheden en 

stationaire en mobiele fase moeten wel identiek zijn) gebruik je:

                           de Rf waarde (Rf = relative flow)

formule:

Rf-waarde = afstand startlijn tot zwaartepunt stofvlek / 

                           afstand startlijn tot vloeistoffront

voorbeeld:

Gele band: Rf-waarde = A / B

Eigen werk

Leren: principes chromatografie, doorlezen H13.2 t/m blz 97

Maken: 13 + 15 + 16