Ionenchromatographie einfach erklärt

Ionenchromatographie einfach erklärt – Grundlagen, Anwendungsgebiete, Aufbau und Arten

Die Ionenchromatographie ist einfach erklärt: Es handelt es sich um ein Trennverfahren, mit dem sich geladene Moleküle bzw. die Zusammensetzung eines Stoffgemisches identifizieren und quantifizieren, also in messbare Größen und Zahlenwerte übersetzen lässt. Dabei wird häufig die Ionenaustauschchromatographie oder die Ionenausschlusschromatographie genutzt.

Ionenchromatographie-Anwendungsgebiete

Zu den praktischen Ionenchromatographie-Anwendungsgebieten gehören beispielsweise Untersuchungen von:

• Wasserproben (von Trinkwasser, Regenwasser, Oberflächenwasser, Abwasser usw.)
• Fossilen Brennstoffen
• Lebensmitteln und Pflanzen
• Pharmaindustrie
• Boden-, Gesteins- und Sedimentproben

Oftmals geht es darum, die Reinheit der jeweiligen Substanzen zu testen.

Ionenchromatographie-Aufbau

Der Ionenchromatographie-Aufbau sieht wie folgt aus: Eine Pumpe befördert die mobile Phase durch das gesamte System. Die zu analysierende Probe wird zunächst injiziert und gelangt anschließend durch die Öffnung eines Ventils in das System. Dort befördert es die mobile Phase zur stationären Phase in Form einer Trennsäule oder Ionenaustauschersäule. Die Trennsäule gehört zu den wichtigsten Bestandteilen der Apparatur. Sie besteht unter anderem aus Quarzglas, Epoxidharzen oder Polyetheretherketon. Ein Detektor weist die Inhaltsstoffe der Probe nach und quantifiziert sie.

Kationen- und Anionenchromatographie

Beim Ionenchromatographie-Aufbau gilt es, darauf zu achten, ob die stationäre Phase der Trennsäule positiv oder negativ geladen ist. Bei einer positiven Ladung handelt es sich um eine Anionenaustauschersäule, mit der sich eine Anionenchromatographie durchführen lässt und mit der man nach negativ geladenen Molekülen analysiert. Bei einer negativ geladenen Trennsäule handelt es sich im Umkehrschluss um eine Kationenaustauschersäule, die für die Kationenchromatographie genutzt wird, mit der man wiederum positiv geladene Teilchen identifizieren kann.

Zu Beginn der Ionenchromatographie wird die Probe in die Trennsäule befördert, wo sie anfangs haften bleibt. In der Probe befinden sich zunächst sowohl positiv als auch negativ und neutral geladene Teilchen, die wiederum eine unterschiedlich starke Ladung aufweisen.

Führt man eine Anionenchromatographie durch, werden zunächst alle positiv geladenen Teilchen aus der Säule gespült – bei einer Kationenchromatographie entsprechend alle negativen. Probenbestandteile wie z. B. Proteine, die wegen ihrer Ladung in der stationären Phase hängen bleiben, müssen nun wieder losgelöst und getrennt werden. Dafür setzen wir einen Eluenten ein. Bei Kationen haben sich dafür Sulfonsäuren und bei Anionen Ammoniumsalzverbindungen als erfolgreich erwiesen.Mit einem verdünnten Eluenten können wir anfangs die weniger stark geladenen Teilchen lösen. Mit einer höheren Konzentration sind später die stärker geladenen Kationen oder Anionen an der Reihe, die entsprechend stärker an der Trennsäule haften.

Ionenchromatographie-Auswertung

Die Proteine kommen aufgrund ihrer unterschiedlichen Ladungen in einer unterschiedlichen Reihenfolge beim Detektor an. Ein dem Leitfähigkeitsdetektor vorausgeschalteten Suppressor muss zunächst die Eigenleitfähigkeit der Eluentionen unterdrücken, während sie die Leitfähigkeit der zu analysierenden Ionen aus hervorheben. Anhand einer Graphen-Auswertung und mithilfe von Vergleichswerten lassen sich anhand bestimmter Peaks spezifische Proteine erkennen. Detektoren werden häufig an Computer angeschlossen, um die Ionenchromatographie-Auswertung zu erleichtern.

Die Ionenausschlusschromatographie – eine spezielle Form der Ionenchromatographie

Bei der Ionenausschlusschromatographie geht es spezifisch darum, schwache Säuren oder Basen mit einer geringen Stärke wie Carbonsäuren, Aminosäuren oder Kohlehydrate zu analysieren. Es werden z. B. eine vollkommen sulfonierte Kationentrennsäule und eine starke Mineralsäure verwendet, damit nur schwache Säuren in die stationäre Phase vordringen können. Zu den Anwendungsgebieten dieser Ionenchromatographie gehören z. B. die Analyse von Zucker, Alkoholen oder organischen Säuren.

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