Gaschromatografie
(GC)
Die Gaschromatografie
ist ein Trennverfahren für
Stoffgemische, die gasförmig sind oder sich unzersetzt in die mobile
Gasphase überführen lassen. Als stationäre
Phase dient ein Feststoff oder eine flüssige Phase, die in spezielle
GC-Säulen integriert sind.
Die gaschromatografische
Trennung beginnt mit dem Einspritzen der Probe in den Injektor. Flüssige
Proben werden dort verdampft und vom Trägergasstrom durch eine Trennsäule
transportiert. Das Trägergas
dient als mobile Phase. Dafür eignen sich z. B. He, N
,
Ar, H
und CO.
Die Trennung der Komponenten erfolgt hauptsächlich aufgrund ihrer
unterschiedlichen Siedepunkte und ihrer Polarität. Man verwendet
heute hauptsächlich leistungsfähige Kapillarsäulen für
die Trennung der Gase. Kapillarsäulen sind 15 - 300 m lang und haben
einen Innendurchmesser von nur 0,1 -1 mm. Sie bestehen aus flexiblem Material
und sind aufgewickelt in die Geräte eingebaut. Sie sind innen mit
einem sehr dünnen Film 
einer Trennflüssigkeit, z. B. Siliconöle oder Paraffine als
stationäre Phase beschichtet. An solchen Säulen können
sogar Isomere getrennt werden, deren Siedepunkte sehr dicht beieinanderliegen. Die Trennung beruht auf den unterschiedlich starken Wechselwirkungen
der einzelnen Koponenten des Stoffgemisches mit der stationären Phase
und dem Trägergas als mobile Phase. Dadurch bewegen sich die einzelnen
Stoffe des Gemisches unterschiedlich schnell durch die Säule.
Auf diese Weise getrennt erreichen die einzelnen Substanzen nacheinander
das Säulenende. Dort befindet sich ein Detektor, der z. B. durch
Messung der Wärmeleitfähigkeit oder des UV-Spektrums die Änderungen
der Zusammensetzung der mobilen Phase anzeigt und diese an eine Auswerteeinheit,
in der Regel ein Computer, weitergibt (Bild 1). Die Zeit, die eine Substanz
für die Wegstrecke vom Injektor bis zum Detektor benötigt, wird
als Retentionszeit (
)
bezeichnet. Sie ist umso länger, je besser die jeweilige Substanz
mit der stationären Phase wechselwirkt. Aus der unterschiedlichen
Retentionszeit der Komponenten ergibt sich ein Gaschromatogramm.
Darin sieht man die vom Detektor gemessenen Signale für die einzelnen
Komponenten der aufgetrennten Mischung. Diese Signale werden auch als
Peaks bezeichnet. Anhand der Fläche
unterhalb der Peaks kann man die Anteile der einzelnen Komponenten im
ursprünglichen Probengemisch ermitteln.
Idealerweise sollten die Siedepunkte der zu analysierenden Stoffe zwischen 40 und 300 °C liegen. Viele schwerer flüchtige Verbindungen wandelt man in leichter flüchtige Derivate um, um sie mit der Methode gaschromatografisch zu untersuchen.
Anwendungsgebiete
Mithilfe der Kapillar-GC können in der Umweltanalytik
Gemische aus mehr als 20 verschiedenen aliphatischen oder aromatischen
Kohlenwasserstoffen (z. B. PCBs, PAKs) getrennt werden.
Die Anwendungsbreite der Gaschromatografie reicht von der organischen
Elementaranalyse,
wo die Anteile an 
in der Gasphase chromatografisch bestimmt werden, bis zur Analyse des
Blutalkoholgehalts. Das Verfahren wird auch zur Blutuntersuchung bei akuten
Vergiftungen verwendet, auch Drogen wie Cannabis oder Kokain lassen sich
noch lange Zeit nach ihrer Konsumierung gaschromatografisch im Blut nachweisen.