Ein chromatographisches System besteht aus zwei nicht mischbaren Phasen, von denen die eine sich an der anderen vorbei bewegt und zwischen denen sich die einzelnen Stoffe des Substanzgemisches verteilen.

Stellen wir uns vor, dass ein Lösemittel (Phase 1) ein Gemisch aus zwei Stoffen A und B enthält. Wandert diese Lösung an der Oberfläche der stationären Phase 2 entlang, die ebenfalls mit den beiden gelösten Substanzen wechselwirken kann, so kommt es zu Austauschvorgängen. Ist z. B. der Stoff A besser in der stationären Phase löslich oder wird er leicht an deren Oberfläche adsorbiert, so geht er in diese über. Je nachdem, ob der eine oder andere Stoff in der einen oder anderen Phase besser löslich ist oder bei Festphasen gebunden wird, verteilen sich die Substanzen zwischen den beiden Phasen.

Die Stofftrennung erfolgt somit durch die unterschiedliche Verteilung der einzelnen Komponenten des Substanzgemisches zwischen der sich bewegenden (mobilen) Phase und der ruhenden (stationären) Phase.

Bei der Adsorptionschromatographie dient als mobile Phase sowohl eine Flüssigkeit als auch ein Gas. Die Verteilung erfolgt durch Adsorption an einem Feststoff (Adsorptionsmittel) als stationärer Phase.

Die Verteilungschromatographie (Extraktion) durch die Stoffverteilung zwischen zwei Lösemitteln, die nicht miteinander mischbar sind. Die Trennung beruht auf den unterschiedlichen Löslichkeiten der Stoffe.

Diese Effekte treten jedoch fast niemals in "reiner Form" auf. Im Allgemeinen sind Mischformen sich überlagernder Verteilungsmechanismen zu beobachten. Es geht also nicht immer nur um Wasserstoffbrücken oder um van der Waals-Kräfte. So findet neben diesen klassischen Adsorptionsmechanismen auch ein Sortieren nach der Molekülgröße statt (Molekularsiebe). Von herausragender Wichtigkeit sind darüber hinaus auch die Ionenladungen. Sie sind zwar vor allem bei Ionenaustauschvorgängen bestimmend, wirken sich aber auch bei der Trennung mit Kieselgel oder Aluminiumoxid aus. Adsorptionsvorgänge können weiterhin durch besondere strukturelle Beziehungen zwischen der stationären Phase und den zu trennenden Stoffen beeinflusst werden. Hier geht es vor allem um die Komplexbildung.

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