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Verbindungen in der HPLC Hochdruckseitige Kapillarverbindungen in der HPLC und mögliche Probleme

Autor / Redakteur: Werner Röpke* / Doris Popp

Was aus der HPLC-Pumpe gefördert wird, steht noch nicht unter Druck. Dieser wird erst durch das Anschließen einer Säule erzeugt. Entsprechend müssen ab diesem Moment druckfeste Leitungen verwendet werden. Worauf hat der Anwender zu achten?

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1a Makroaufnahme einer ECM-geschnitten Edelstahlkapillare
1a Makroaufnahme einer ECM-geschnitten Edelstahlkapillare
(Bild: Idex Corporation)

Das Material der Wahl für die druckseitigen Leitungen in der HPLC ist immer noch Edelstahl. Hier wird ausschließlich 1.4571 verwendet. Dies ist ein hochfester Chrom-Nickel-Molybdän-Titan legierter Stahl, der sehr zäh und biegsam ist. Die Zahlenkombination ist eine Europa-Norm (EN) und definiert die genaue Zusammensetzung. In den USA lautet die Bezeichnung für eine vergleichbare Legierung 316ti.

Edelstahl ist per Definition „rostfrei“. Allerdings ist das keine dem Stahl innewohnende Eigenschaft, sondern eine Oberflächenfunktion. Die Legierung bildet an der Oberfläche unter Sauerstoff­einfluss eine Chromoxid-Schicht aus, die den darunterliegenden Stahl vor Korrosion schützt. Diese kann sich bei Beschädigung regenerieren, vorausgesetzt es ist genug Sauerstoff für die Oxidation vorhanden.

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Eine gezielte Oxidation des Chroms zur Ausbildung der Schutzschicht bezeichnet man als Passivierung. Für die Passivierung von Kapillaren in der HPLC wird häufig Salpetersäure (HNO3) als starkes Oxidationsmittel eingesetzt. Eine ca. 20%ige HNO3 oxidiert alle eventuellen Fehlstellen der Schutzschicht, sodass keine Eisenatome mehr mit dem Eluenten in Berührung kommen.

Wie werden HPLC-Kapillaren montiert?

Edelstahlkapillaren werden für HPLC-Anwendungen als Rollenware meistens zu drei Meter langen Abschnitten konfektioniert. Diese Kapillaren sind längsgezogen und haben Innendurchmesser zwischen 0,15 und 1 mm. Interessanterweise wird der Außendurchmesser wiederum in Bruchteilen eines Zolls angegeben. Für analytische Anwendungen beträgt dieser 1/16''; für präparative Arbeiten gibt es auch 1/8''-Kapillaren.

In der Regel müssen 1/16''-Kapillare individuell zugeschnitten werden, da kaum jemand drei Meter lange Stücke verwendet. Es besteht aber auch die Möglichkeit, fertig konfektionierte Stücke zu kaufen. Diese sind zwar teurer, haben dafür aber sehr glatte Schnittkanten (s. Abb. 1). Das Electro Chemical Machining, ECM, auf deutsch „Elektrochemisches Abtragen“, liefert diese sehr sauberen Schnittflächen. Es handelt sich um ein dem Elektropolieren ähnliches Elek­trolyseverfahren, das außerordentlich glatte Oberflächen ermöglicht, da ohne Werkzeugberührung hervorstehende Unebenheiten zuerst abgetragen werden.

So glatt wie in Abbildung 1a lässt sich eine Kapillare von Hand niemals abschneiden. Für die meisten Zwecke reicht es aber aus, wenn der Anwender eine handelsübliche Schneidezange verwendet. Die Schnittkante ist dann zwar etwas deformiert, aber die Peakform wird in der „normalen“ HPLC dadurch nicht wesentlich gestört. In der Mikro-HPLC und UHPLC dürfen allerdings nur vorgeschnittene Kapillaren mit einer sehr glatten Schnittkante verwendet werden, um auch kleinste Totvolumina (besser Verweilvolumnia) an den Verbindungen sicher zu verhindern.

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