Die Chromatographie umfasst eine Familie von Trenntechniken, die Probenkomponenten zwischen zwei Phasen verteilen: einer stationären Phase (Feststoff oder Flüssigkeit, immobilisiert auf einem festen Träger) und einer mobilen Phase (Flüssigkeit, Gas oder überkritisches Fluid). Komponenten, die stärker mit der stationären Phase wechselwirken, wandern langsamer, während solche mit größerer Affinität zur mobilen Phase früher eluieren. Diese unterschiedliche Migration erzeugt die Trennung.
Der fundamentale Parameter zur Beschreibung der Retention ist der Retentionsfaktor (k), definiert als k = (t_R − t_M) / t_M, wobei t_R die Retentionszeit und t_M die Totzeit ist. Die Selektivität (α) zwischen zwei Komponenten ist das Verhältnis ihrer Retentionsfaktoren: α = k₂/k₁. Eine vollständige Trennung erfordert sowohl ausreichende Selektivität als auch eine genügend hohe Säuleneffizienz. Die Auflösungsgleichung fasst diese zusammen:
R_s = (√N / 4) * (α − 1 / α) * (k₂ / 1 + k₂)
wobei N die Anzahl der theoretischen Böden ist. Diese Gleichung zeigt, dass die Auflösung durch Erhöhung von N (längere Säulen, kleinere Partikel), Optimierung von α (Änderung der stationären Phase oder der mobilen Phasenzusammensetzung) oder Anpassung von k (Änderung der Elutionsstärke) verbessert werden kann.
Die Säuleneffizienz wird durch die Boden-Theorie beschrieben, die die Säule als eine Reihe diskreter Gleichgewichtsschritte (theoretische Böden) behandelt. Die Van-Deemter-Gleichung setzt die Höhe eines theoretischen Bodens (HETP) zur linearen Strömungsgeschwindigkeit (u) in Beziehung:
HETP = A + B/u + Cu
Der A-Term repräsentiert die Eddy-Diffusion (Packungsqualität), der B-Term die longitudinale Diffusion (bedeutsam bei niedrigen Flussraten in der GC) und der C-Term den Stoffübergangswiderstand (wichtig bei hohen Flussraten in der HPLC). Das Minimum dieser Van-Deemter-Kurve definiert die optimale mobile Phasengeschwindigkeit für maximale Effizienz.
Chromatographische Methoden werden nach mobiler Phase (Flüssigkeit, Gas, überkritisches Fluid) und nach Format klassifiziert. Die Säulenchromatographie verwendet gepackte oder Kapillarsäulen. Die Planarchromatographie (Dünnschichtchromatographie, TLC) trennt auf einer flachen Adsorbensschicht. Innerhalb der Flüssigkeitschromatographie gibt es die Modi Normalphase (polare stationäre Phase), Umkehrphase (unpolare stationäre Phase), Ionenaustausch, Größenausschluss und Affinitätschromatographie, die jeweils für bestimmte Analytenklassen geeignet sind.
