Die Papierchromatographie ist eine Methode zur Prüfung der Reinheit von Verbindungen und zur Identifizierung von Substanzen. Die Papierchromatographie ist eine nützliche Technik, weil sie relativ schnell ist und nur geringe Mengen an Material benötigt. Die Trennungen in der Papierchromatographie beruhen auf dem Prinzip der Trennung. Bei der Papierchromatographie werden die Substanzen zwischen einer stationären Phase und einer mobilen Phase verteilt. Die stationäre Phase ist das Wasser, das zwischen den Zellulosefasern des Papiers eingeschlossen ist. Die mobile Phase ist eine Entwicklungslösung, die die stationäre Phase hinaufwandert und dabei die Proben mitnimmt. Die Komponenten der Probe trennen sich leicht, je nachdem, wie stark sie an der stationären Phase adsorbieren und wie leicht sie sich in der mobilen Phase lösen.
Wenn eine farbige chemische Probe auf ein Filterpapier gegeben wird, trennen sich die Farben von der Probe, indem ein Ende des Papiers in ein Lösungsmittel gelegt wird. Das Lösungsmittel diffundiert das Papier hinauf und löst die verschiedenen Moleküle in der Probe entsprechend den Polaritäten der Moleküle und des Lösungsmittels. Wenn die Probe mehr als eine Farbe enthält, bedeutet das, dass sie mehr als eine Art von Molekülen enthalten muss. Aufgrund der unterschiedlichen chemischen Strukturen der einzelnen Molekülarten ist die Wahrscheinlichkeit sehr hoch, dass jedes Molekül zumindest eine leicht unterschiedliche Polarität aufweist, was jedem Molekül eine unterschiedliche Löslichkeit im Lösungsmittel verleiht. Die ungleiche Löslichkeit führt dazu, dass die verschiedenen Farbmoleküle die Lösung an unterschiedlichen Stellen verlassen, wenn das Lösungsmittel weiter das Papier hinaufwandert. Je löslicher ein Molekül ist, desto weiter wandert es auf dem Papier nach oben. Wenn eine Chemikalie sehr unpolar ist, wird sie sich in einem sehr polaren Lösungsmittel überhaupt nicht auflösen. Das Gleiche gilt für eine sehr polare Chemikalie und ein sehr unpolares Lösungsmittel.
Es ist sehr wichtig zu beachten, dass bei der Verwendung von Wasser (einer sehr polaren Substanz) als Lösungsmittel, die Farbe umso höher auf dem Papier aufsteigt, je polarer sie ist.