KROMATOGRAFİ
Hareketli bir faz ile sabit bir fazın temas etmesi ile maddelerin yer değiştirme hızlarının farklılaştırılarak ayrılmasını sağlayan tekniğe kromatografi denir. Hareketli faz, sıvı ya da gaz karışımından meydana gelebilir. Sabit faz ise katı ya da katı madde tarafından tutulan bir sıvıdır. Ayırmada etkin olan maddelerine göre adsorbsiyon, dağılma, iyon değişimi ve jel kromatografisi olarak dörde ayrılır.
Hareketli ve sabit fazın cinsine göre de kağıt , ince tabaka, kolon ve gaz kromatografisi olarak dörde ayrılır.
Adsorbsiyon Kromatografisi:
Ayırmak istediğimiz maddelerimiz bandlar halinde kolondan aşağıya ilerlerler. Bu bandlar, sabit katı faz üzerinde çözünerek farklı hızlarda hareket eder. Bunun sebebi de sabit katı faz üzerinde çözünen maddelerin farklı derecelerde adsorblanmasıdır.
Kromatogram alınırken sabit fazda daha çok çözünen maddeler , hareketli fazda çözünenlere göre kolonun aşağısına daha yavaş inerler. Sabit fazımız polar ise, polar olan maddeyi daha iyi çözer. Yani kolonun sonuna ilk gelen madde polar sabit fazımız tarafından iyi çözülmeyen apolar maddemiz olacaktır.
Adsorbsiyon kromatografisinde dolgu maddesi olarak kullanılan maddeler şunlardır: alumina, kalsiyum oksit ve karbonat, magnezyum oksit ve karbonat, çeşitli silikatlar, aktif killer, silika, kömür, nişasta, şekerler ve toz edilmiş selüloz.
Ayırma kromatografisinde daha polar olan katı destek maddesi, sulu fazı sabit hale getirmek için kullanılır. Ayırma kromatografisinde dolgu maddesi olarak kullanılan uygun maddeler: silikajel, silikat asidi, toz selüloz, nişasta. Kullanılan katı maddeler, çözücüler tarafından çözülmemeli ve ideal olarak katı ve çözücü sistem Ayırmak istediğimiz maddeler ile reaksiyona girmemelidir.
Eğer kolonda ayıracağımız maddelerimiz renksizse, her 50 ml’de bir erlen değiştirerek aldığımız örnekleri TLC ‘de inceleyebiliriz. Cam UV’yi tam olarak geçirmediği için UV ile bakma yöntemini kullanamayız.
İyon Değiştirme Kromatografisi :
İyonların bir katı ve sıvı arasında tersinir bir şekilde değiştirildiği işleme iyon değiştirme denir. Katı , iyon değiştirici olarak bilinir. Kompleks anorganik maddeler ya da suda çözünmeyen organik polimerler iyon değiştirici olarak kullanılabilirler. Sülfon grubu ya da kuaterner amonyum iyonu içeren reçineler özel iyon değiştiricilerdir.
Kuvvetli Asidik Katyon Değiştirme Reçineleri:
Eğer reçine, değiştirici grup olarak sülfon grubuna sahipse, kuvvetli asidik katyon – değiştirme reçineleri olarak adlandırılırlar. Sülfon grubuna sahip bir reçine kuvvetli bir asit eklenirse, sülfon grupları asit şekline dönüşür. Bu reçine de suda çözünmeyen kuvvetli bir asit gibi davranır. Sülfon grubuna hidrojen bağlanan reçine, sodyum klorür çözeltisine konulduğunda iyon değiştirme gerçekleşir.
Kağıt Kromatografisi:
Filtre kağıdı bir sıvıyı hareketsiz hale getirirken diğer sıvı da kağıt boyunca hareket eder. Kağıt kromatografisinin temeli bu prensibe dayalıdır. Kağıt kromatografisi, mikro miktarlarda organik ve anorganik maddelerin ayırım ve tayininde kullanılır. Kağıt kromatografisi düzeneğini ve madde ayırımını kısaca şöyle özetleyebiliriz:
Çözünen maddelerimizden eser miktarda içeren numuneleri kağıda damlatırız. Kağıt şeridi çözücünün içinde olduğu kabın üst kısmına tutucu ile sabitleriz. Ve kağıdımızı çözücünün içine daldırırız. Numuneleri damlattığımız bölgenin sıvı seviyesinin üzerinde olmasına dikkat etmeliyiz. Kağıdımızı daldırdığımız silindirin kapağını da iyice kapatmalıyız, böylece çözücü buharı ile doymuş bir buhar atmosferi sağlanır. Çözücü kağıt üzerinde belirgin bir şekilde yükselir. Ve numunelerimizin üzerinden geçtikçe de çözünen maddeler kağıt üzerinde farklı hızlarda yukarıya doğru hareket edeceklerdir.
Kağıt kromatografisinde kullanılan özel bir değer Rf değeridir. Rf değerini şu şekilde formülize edebiliriz:
Numune uygulama çizgisi ve yükselmiş leke merkezi arasındaki uzaklık Rf =
Çözücü yükselmesinin ve numune uygulama çizgisi arasındaki uzaklık
Rf değeri kesinlikle konsantrasyona bağlı değildir. Rf değeri çözünen maddenin karakteristik bir özelliğidir. Bu sebeple ölçtüğümüz Rf değerlerinden numunemizde bulunan maddelerin türünü tayin etmemiz mümkündür.
İnce Tabaka Kromatografisi (TLC - Thin Layer Chromotography)
Cam bir levhanın üzerini, toz haline getirilmiş adsorbanın sulu homojen tabakası ile kaplarız. Cama, adsorbanı bağlayıcı çeşitli maddeleri kullanırız (silikajel ya da alüminyum oksit gibi). Kapladığımız levhayı fırında kuruturuz ve desikatörde saklarız. Hazırladığımız bu levhalar, kağıt kromatografisindeki kağıtlar gibi kullanılabilirler. Fakat ince tabaka kromatografisinin kağıt kromatografisine göre birkaç avantajı vardır. İnce tabaka kromatografisinde çok çeşitli kromatografik maddeler kullanılabilir. Kağıdı tahrip ettiği için kağıt kromatografisinde kullanılamayan birçok madde ince tabaka kromatografisinde kullanılabilir. Ayrıca ince tabaka kromatografisinde daha küçük ve iyi belirlenmiş lekeler elde edilir. Maddemizi ince tabaka levhasına ekerken, çok az ya da çok fazla ekmemeye dikkat etmeliyiz. Çok az ekildiğinde ayırımda maddeyi tespit etmemiz güçleşir. Çok fazla ekildiğinde ise tabaka üzerinde çözücü ile beraber ilerlerken ekim yerinden itibaren bir kuyruk bırakır, bu da maddenin lekesinin göründüğü yeri tayinde zorluk çıkarır.
İnce tabaka kromatografisinde eğer maddemiz renksizse birkaç farklı yolla tabaka üzerindeki maddeyi tespit edebiliriz:
1- UV lambası ile bakabiliriz
.2- Reaktif sprey kullanabiliriz. Şeffaf maddemiz ile reaksiyona girer ve görünür hale gelir.
3- Bölgeye I2 buharı göndeririz ve bölge morarır.
Gaz Kromatografisi (GC) :
Gaz kromatografisinde maddelerin kütlece oranlarını, maddenin saf olup olmadığını ve reaksiyonun ilerleyişini görebiliriz.
Maddeyi injekte ettikten sonra yüksek sıcaklıkta buharlaştırıyoruz. (Buharlaşmayan maddeler GC’de kullanılamaz.) Buharlaşan madde fırına geçiyor. Ayarlanmış bir sıcaklıkta, maddemiz kolonda tutunarak ilerliyor. Madde çıkışını dedektör kaydediyor. Maddenin injeksiyonundan, fırından çıkışına kadar geçen zamana (alıkonma zamanı) Rt diyoruz.
GC’de dikkat edeceğimiz noktalardan biri, elde ettiğimiz piklerin keskin olmasıdır. Yayvan piklerin altında başka pikler de bulunabilir. Bunun önüne geçmek için sıcaklığı arttırırız ya da azaltırız, eğer pik hala yayvan çıkıyorsa, altında başka bir pik olduğunu anlayabiliriz.
Eğer birkaç farklı pik değeri alıyorsak, ve reaksiyona uğrayan bir maddenin analizini yapıyorsak, reaksiyon devam ettiği için karışım gelebilir. Maddemiz bozunmuş olabilir. Önceden kolonda bulunan maddeler temizlenmediği için pik verebilir.
Kolon Kromatografisi:
Kolon kromatografisinde ise, kolonun içerisine dolgu maddesi, çözücü ve ayırmak istediğimiz maddelerimizi sırasıyla koyarız. Ayrılacak maddelerimizi kolona koyduktan sonra, yukarıdan çözücüyü ekleyerek, istediğimiz maddeyi çözelti halinde kolondan ayırabiliriz.Kolon kromatografisinde, çözücüyü ya da maddemizi yukarıdan eklerken dolgu maddesinin yüzeyini bozmamaya dikkat etmeliyiz. Bunu sağlamak için çözücüyü ve maddemizi yavaşça ve damla damla eklemeliyiz. Kolonun aşağısında madde akışı başladıysa, uygun bir başlıkla beraber çözücümüzü de akış hızına uygun olarak kolonun yukarısından damlatmalıyız. Eğer çözücünün kolon üzerinde yürümesini hızlandırmak istiyorsak, kolonun yukarısından hava verebiliriz. Buna da flash kromatografi denir.
Kromatografi
