Chromatographie - Die Theorie | EINFACH ERKLÄRT
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Transkript (automatisch erstellt)

0:00 Hey und herzlich willkommen. Schon mal gefragt, was so einfacher schwarzer Filzstift mit einem hochmodernen Doping Labor gemeinsam hat. Klingt erstmal
0:07 komisch, oder? Aber die Antwort ist eine der genialsten Methoden in der Chemie. Und genau die schauen wir uns heute mal ganz entspannt an, so dass es jeder
0:15 versteht. Also fangen wir genau da an. Ist schwarze Tinte wirklich nur schwarz? Die Antwort darauf, die ist nämlich der Schlüssel zu einer ja einer echt
0:26 mächtigen wissenschaftlichen Methode, die unseren Alltag an so vielen Stellen beeinflusst, ohne dass wir es merken. Und die Lösung für dieses Rätsel, die
0:35 heißt Chromatografie. Klingt kompliziert, ist es aber nicht. Im Grunde ist das einfach ein super cleveres Trendverfahren. Damit können
0:44 Chemiker ein Gemisch aus verschiedenen Stoffen wieder in seine Einzelteile zerlegen. Und genau schwarze Tinte ist eben nicht nur ein Stoff, sondern so ein
0:52 Gemisch. So, genug der Vorrede. Lass uns mal eintauchen und gucken, wie das Ganze genau funktioniert. Wir starten mit einem super einfachen Experiment, dass
1:02 du vielleicht sogar noch aus dem Chemie oder Kunstunterricht kennst. Also, stell dir das mal bildlich vor. Du nimmst ein Stück Filterpapier, so
1:10 Kaffeefilterpapier geht auch und mal einen dicken schwarzen Punkt drauf. Dieses Papier stellst du dann vorsichtig in ein Glas mit ein bisschen Wasser.
1:18 Aber Achtung, nur die untere Kante vom Papier soll ins Wasser, nicht der Punkt selbst. Und jetzt passiert die Magie. Das Wasser klettert am Papier hoch,
1:26 erreicht den Punkt und zack. Der schwarze Punkt löst sich auf und fächert sich in die schönsten Farben auf. Plötzlich siehst du blau, vielleicht ein
1:34 bisschen rot, gelb. Alles trennt sich voneinander. Okay, aber warum passiert das? Um das zu kapieren, müssen wir die zwei Hauptdarsteller in diesem Spiel
1:43 kennenlernen. Da gibt's zum einen die stationäre Phase. Das ist, wie der Name schon sagt, der Teil, der Stillhält, also unser Papier. Und dann gibt's die
1:51 mobile Phase, den beweglichen Teil. Das ist die Flüssigkeit, die alles ins Rollen bringt. In unserem Fall das Wasser. Man kann sich das Ganze
1:59 eigentlich am besten wie ein Wettrennen vorstellen. Die einzelnen Farbstoffmoleküle, das sind unsere Läufer. Die mobile Phase, also das
2:06 Wasser, ist wie so eine Welle oder ein starker Wind von hinten, der alle Läufer nach vorne schiebt. Aber und das ist der Clue, nicht alle Läufer sind gleich
2:15 schnell, denn die Rennstrecke, unser Papier, hält manche Läufer stärker fest als andere. Und hier kommt das entscheidende Wort ins Spiel. Affinität,
2:24 das ist im Grunde nichts anderes als die Anziehungskraft oder noch einfacher die Klebrigkeit. Manche Farbmoleküle haben eine hohe Affinität zur stationären
2:34 Phase. Heißt sie kleben quasi am Papier fest und kommen nur langsam voran. Andere Farbstoffe wiederum haben eine hohe Affinität zur mobilen Phase. Die
2:43 lösen sich super im Wasser, lassen sich einfach mitreißen und sind deshalb richtig schnell. Und genau dieser kleine feine Unterschied im Tempo, der sorgt
2:50 dafür, dass ich am Ende alle Farben schön aufreihen. Okay, das war jetzt die einfache Version, aber lass uns mal einen Schritt
2:58 weitergehen ins richtige Labor. Was machen die denn, wenn die Stoffe, die sie trennen wollen, gar keine Farbe haben, also komplett unsichtbar sind?
3:07 Tja, dafür gibt es die sogenannte Dünnschichtchromatografie oder kurz TLC. Das ist quasi die Profiion von unserem Papierexperiment.
3:17 Das Prinzip ist ha genau dasselbe, aber statt Papier nimmt man eine kleine Glas oder Plastikplatte, die mit einem ganz feinen weißen Pulver beschichtet ist,
3:25 meistens Kisegel. Das ist dann die neue verbesserte stationäre Phase und damit werden die Ergebnisse viel viel genauer. Jetzt bleibt aber die Frage, wie sieht
3:34 man die unsichtbaren Flecken am Ende? Auch dafür gibt's ein paar coole Tricks. Man kann die Platte z.B. unter UVlicht halten. Viele dieser Platten haben einen
3:42 Stoff beigemischt, der dann leuchtet, meistens so grünlich. Aber genau da, wo die getrennten Stoffe sind, da leuchtet es nicht. Die werfen quasi einen dunklen
3:50 Schatten. Ziemlich clever, oder? Eine andere Möglichkeit, man besprüht die Platte mit einer speziellen Chemikalie, die nur mit den getrennten Stoffen
3:58 reagiert und sie so sichtbar macht, sie also anfärbt. Okay, sehen ist ja schön und gut, aber was, wenn ich die getrennten Stoffe nicht nur angucken
4:07 will? Was, wenn ich sie wirklich haben will, also auffangen und weiter damit arbeiten möchte. Auch dafür gibt's natürlich eine Lösung, die
4:16 Säulenchromatografie. Jetzt stell dir statt einer flachen Platte mal eine lange Glasröhre vor, eine Säule eben. Die ist gefüllt mit
4:23 demselben Kieselgel. Ganz oben gibt man das Gemisch drauf, dass man trennen will und dann lässt man das Lösungsmittel von oben nach unten durchlaufen. Und jetzt
4:31 passiert genau das gleiche wie vorher, nur in vertikal. Die Stoffe starten ihr Wetttrennen nach unten. Der schnellste kommt zuerst unten an, dann der
4:38 zweitschnellste und so weiter. Und man muss da nur noch unten Reagenzgläser drunter halten und die einzelnen Stoffe nacheinander auffangen. Ziemlich
4:45 praktisch. So und jetzt schauen wir uns mal an, wo uns dieses Prinzip im echten Leben begegnet, also in den richtigen Hightech Laboren. Hier haben wir mal
4:54 zwei absolute Schwergewichte im Vergleich. Auf der einen Seite die HPLC. Stell dir die Säulenchromatografie vor, aber auf Steroiden. Hier wird die mobile
5:04 Phase, eine Flüssigkeit mit irsinnig hohem Druck durch eine super dünne Säule gepresst. Warum? Weil es dadurch extrem schnell und unglaublich genau wird. Das
5:13 ist die Methode der Wahl bei Doping Tests oder der Entwicklung von Medikamenten. Auf der anderen Seite die Gaschromatografie oder GC. Hier ist die
5:21 mobile Phase, wie der Name schon sagt, ein Gas. Man erhitzt die Probe, damit sie gasförmig wird und schickt sie dann mit dem Gas durch eine hauchdünne, oft
5:29 meterlange Säule. Hier werden die Stoffe vor allem nach ihrem Siedepunkt getrennt. Das ist perfekt, um winzigste Mengen von Schadstoffen in der Umwelt
5:37 oder in unserem Essen aufzuspüren. Also egal, ob wir mit Tinte auf Filterpapier rumspielen oder vor einer Maschine stehen, die so viel kostet wie einen
5:45 Sportwagen. Du siehst, dahinter steckt immer wieder dieselbe einfache und doch geniale Idee. Lass uns dieses Kernprinzip noch mal auf den Punkt
5:53 bringen. Jede, aber auch wirklich jede Art der Chromatographie funktioniert nach diesem einen Prinzip. Die verschiedenen Teile eines Gemisches
6:02 verteilen sich unterschiedlich zwischen einer Phase, die sich nicht bewegt, der stationären Phase, und einer, die sich bewegt, der mobilen Phase. Das ist
6:11 alles. Wenn du dir also eine Sache merken sollst, dann diese. Es ist immer ein Tauziehen. Ein Tauziehen um die einzelnen Moleküle. Auf der einen Seite
6:20 zieht die stationäre Phase, die sie festhalten will, auf der anderen Seite zieht die mobile Phase, die sie mitnehmen will. Und je nachdem, wer bei
6:27 welchem Molekül stärker zieht, wird es langsamer oder schneller transportiert. Das ist das ganze Geheimnis der Trennung. Und zum Schluss eine Frage an
6:35 dich. Jetzt, wo du dieses geniale Prinzip kennst, achte doch mal drauf, wo es dir im Alltag begegnen könnte. Denk mal drüber nach. Bei der
6:44 Qualitätskontrolle von dem, was du isst und trinkst. Bei der Analyse von Umweltproben, um zu sehen, ob unser Wasser sauber ist, oder um
6:51 sicherzustellen, dass in Medikamenten auch wirklich nur das drin ist, was rein soll. Du wirst sehen, diese Technik ist wirklich überall.