De lagetemperatuur-lagedrukfractioneringskolom
In een van de scheikundelaboratoria op de Campus Groenenborger staat een indrukwekkende, maar al jaren ongebruikte samenstelling van buizen en glaswerk. Deze onverplaatsbare opstelling noemt men een lagetemperatuur-lagedrukfractioneringskolom.
Het Laboratorium voor Anorganische Chemie aan het voormalige Rijksuniversitair Centrum Antwerpen (RUCA) ontwikkelde deze unieke kolommen. Ze werden samengesteld om diverse fosforhoudende verbindingen te kunnen opzuiveren. Die verbindingen zijn vaak zeer vluchtig en hebben een sterke geur. Deze kolom werd in de late jaren 70 of vroege jaren 80 ontwikkeld in Antwerpen, na een studieverblijf van Benjamin Van der Veken aan de University of South Carolina in Columbia, dezelfde universiteit waar James Durig baanbrekend onderzoek deed met een vergelijkbare opstelling. Samen met Hugo Mulder en Jan Hofmans, een voormalige glasblazer op de Campus Groenenborger, ontwikkelde hij de meest recente opstelling.
Bij het scheiden en opzuiveren van chemische verbindingen spelen klassieke destillaties een belangrijke rol. Het onderliggende principe hierbij is dat de dampspanning van chemische verbindingen sterk verhoogd kan worden wanneer de verbindingen worden opgewarmd. Bij de scheiding en het opzuiveren van zeer vluchtige componenten, met een kookpunt vaak ver onder 0°C, dienen echter andere technieken gebruikt te worden. Hierbij worden lage temperatuur en lage druk gecombineerd.
Met behulp van vloeibare stikstof, met een kookpunt van -196°C, werd een temperatuurgradiënt (die voor de scheidingen bruikbaar was) van -135°C tot kamertemperatuur verkregen. De temperatuurgradiënt, gecombineerd met de exponentiële verlaging van de dampspanning bij dalende temperatuur, maakte het mogelijk om ook complexe reactiemengsels te scheiden. Deze mengsels hadden vaak structureel zeer vergelijkbare verbindingen.
Ook bij verdere manipulatie van onstabiele verbindingen vormde de opstelling een belangrijke meerwaarde. Voorbeelden hiervan zijn cyclopropeen, fosfor en zwavelhoudende verbindingen met een sterke, penetrante geur. Een klassiek scheidingsexperiment met de opstelling van Campus Groenenborger nam vaak een volledige dag in beslag en vereiste typisch zestig tot tachtig liter vloeibare stikstof. Zodra de verbindingen voldoende opgezuiverd waren, kon de driedimensionale structuur van de verkregen verbindingen en de daaruit afgeleide fysische eigenschappen onderzocht worden met behulp van diverse spectroscopische technieken (die het elektromagnetisch spectrum van stoffen onderzoeken).
Voor zover we kunnen nagaan is deze opstelling uniek in Vlaanderen. Daarom is het zo belangrijk haar volledig te bewaren. Het team Academisch Erfgoed zal haar in de nabije toekomst voorzichtig verhuizen van de huidige locatie naar een veilige plaats in het erfgoeddepot op Campus Groenenborger.
Tekst: Wouter Herrebout