Welche Faktoren beeinflussen die Retentionszeit eines einzelnen Bestandteiles eines Stoffes (Gaschromatographie)?
Guten Tag,
Ich Chemie-Unterricht behandeln wir aktuell die Gaschromatographie. Nun haben wir ein Kaffeearoma in seine einzelnen Bestandteile zersetzt und es ist dabei heraus gekommen, dass die Retentionszeit des Dufteindruckes "Zwiebel" sehr gering, während die Retentionszeit des Dufteindruckes "Nusseis" sehr hoch ist.
Jetzt stelle ich mir jedoch die Frage, wodurch dieser massive Zeitunterschied (von ca. 20 Minuten) entstanden ist und welche Faktoren das Ergebnis beeinflusst haben könnten!
Ich hoffe ihr könnt meine Frage beantworten. Danke schon mal im Vorraus
4 Antworten
Die Retentionszeit einer Substanz hängt davon ab, wie stark sie auf der festen Phase, also der GC-Säule adsorbiert wird, und wie leicht sie durch das Trägergas beim gewählten Temperaturprogramm wieder heruntergerissen (desorbiert) und zum Detektor transportiert wird.
Je nachdem, wie die Beschichtung der GC-Säule beschaffen ist, kann es verschiedene Wechselwirkungen geben. Es gibt z.B. polare oder unpolare Säulen. Was für eine Säule hattet ihr denn?
Für die Aromaanalyse kann man z.B. eine HS-SPME-ES-GC-MS-Analyse auf einer Silyl[(6-O-tert-butyldimethyl)-2,3,-di-O-acetyl)-β-cyclodextrin-Säule machen.
Wenn du dir einmal anschauen willst, wie dieses Säulenmaterial aussieht, kannst du nachschauen unter:
https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/s0815?lang=de®ion=DE
Dieses Säulenmaterial würde ich aufgrund der vielen Hydroxylgruppen als ziemlich polar einschätzen.
Das bedeutet, dass bei gleicher Molekülgröße unpolare Substanzen eine kürzere Retentionszeit haben als polare Substanzen.
Außerdem gilt, wie immer, dass ein Molekül einer bestimmten chemischen Klasse und Konfiguration eine umso höhere Retentionszeit hat, je größer es ist. Man hat z.B. eine Elutionsreihenfolge:
gamma-Hexalacton, gamma-Heptalacton, gamma-Octalacton, gamma-Nonalacton, gamma-Decalacton etc.
Welche Substanzen nun hinter der Bezeichnung "Zwiebel" und "Nusseis" stecken, kann man nicht ohne weiteres sagen, weil verschiedenen Substanzen diese Aromaeindrücke hervorrufen können. Kaffeearoma besteht sowieso aus vielen Hunderten verschiedener Aromastoffe.
In der Zwiebel kommen viele leichtflüchtige Schwefelverbindungen vor.
Nussartig und röstig riecht z.B. das 2,5-Dimethyl-3-methoxy-pyrazin.
Hier ist eine Doktorarbeit über Haselnussaromen:
"http://elpub.bib.uni-wuppertal.de/edocs/dokumente/fbc/chemie/diss2004/sies/dc0407.pdf"
Hier kann man eine Menge über die GC-Bedingungen und die Retentionszeiten verschiedener Substanzen herauslesen.
Viel Spaß bei deiner weiteren Recherche.
Vor allem die Siedepunkte
Allgemein Ausgedrückt die Partialdrücke
Polarität
Nr. 1 der beeinflussenden Faktoren in der GC ist der Siedepunkt.
Speziell bei dieser Fragestellung kann ich dir nicht konkret helfen, da ich weder weiß, mit welcher Säule ihr gearbeitet habt, noch um welche Substanzen es sich tatsächlich handelt.
Dazu kommen natürlich noch unterschiedliche Wechselwirkungen mit der stat. Phase.
Polare Gase wechselwirken stärker mit der stationären Phase und haben deswegen eine längere Retentionszeit.
Polar ist jetzt vielleicht ein etwas unglücklicher Begriff, weil Gase ja i.d.R. keine Dipole sind. Aber es es gibt auch temporäre (induzierte) Dipole, wie sie z.B. die Van-der-Waals-Kräfte verursachen.
D.h. langkettige Gase haben eine höhere Wahrscheinlichkeit der Elektronen-Ungleich-Verteilung und haben deswegen auch eine stärkere Wechselwirkung mit der stationären Phase und bleiben deswegen länger in der GC-Säule hängen.
LG
MCX
Meistens wird in der GC mit unpolaren Säulen gearbeitet (sicher nicht ausschließlich). Daher kann man nicht pauschal sagen: polar wechselwirkt stärker.
Und wieso sind Gase keine Dipole? Was ist zB mit HCl?
Dazu kommt, dass man in der GC meistens nicht mit "Gasen" in dem Sinne zu tun hat, sondern mit verdampften Stoffen verschiedener Siedebereiche, die genauso Dipole bilden wie in flüssiger oder fester Form.