Kromatografi: Karışımları Ayırma Sanatı (1 Görüntüleyici)

Kromatografi, karmaşık karışımlardaki farklı kimyasal bileşenleri fiziksel ve kimyasal özelliklerindeki farklılıklardan yararlanarak ayırmak için kullanılan güçlü bir analitik tekniktir. Sabit bir faz ve hareketli bir faz arasındaki dağılım prensibine dayanır. Karışımdaki bileşenler, hareketli faz tarafından sabit faz boyunca taşınırken, farklı etkileşimler nedeniyle farklı hızlarda ilerlerler ve böylece ayrılırlar. Kromatografi, ilaç analizinden çevre izlemeye, biyokimyadan gıda kimyasına kadar pek çok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Kromatografinin Temel Bileşenleri:

Her kromatografik sistemde iki temel faz bulunur:

• Sabit Faz: Bir katı veya sıvı madde olup, bir destek malzemesi (örneğin, silika jel, alümina, özel polimerler) üzerine kaplanmış veya bir kolon içinde paketlenmiş olabilir. Sabit faz, karışım bileşenleriyle etkileşim kurar.
• Hareketli Faz: Bir sıvı (sıvı kromatografisi) veya gaz (gaz kromatografisi) olup, karışımı sabit faz boyunca taşır. Hareketli faz, karışım bileşenlerini sabit fazdan sürükleme eğilimindedir.

Ayrılma Prensibi:

Karışımdaki farklı bileşenlerin ayrılması, sabit faz ve hareketli faz arasındaki farklı dağılım katsayılarına (veya partisyon katsayılarına) bağlıdır. Bir bileşen sabit faz ile güçlü etkileşimler kuruyorsa, hareketli fazda daha yavaş ilerler. Tersine, hareketli faz ile daha fazla etkileşiyorsa veya sabit faz ile zayıf etkileşiyorsa, daha hızlı ilerler. Bu farklı hızlar, bileşenlerin birbirinden ayrılmasına yol açar.

Başlıca Kromatografi Türleri:

Kromatografi, hareketli fazın ve sabit fazın fiziksel hallerine ve ayrılma mekanizmalarına göre çeşitli türlere ayrılır:

• Gaz Kromatografisi (GC): Hareketli faz bir gazdır (genellikle inert bir gaz olan helyum veya azot), sabit faz ise bir kolon içinde paketlenmiş katı veya sıvı bir malzemedir. Uçucu ve termal olarak kararlı bileşikleri ayırmak için kullanılır. Numune buharlaştırılır ve gaz fazında kolona enjekte edilir. Bileşenler, kaynama noktalarına ve sabit fazla etkileşimlerine göre farklı zamanlarda kolondan elüe olurlar (tutunma zamanı). GC genellikle kütle spektrometrisi (GC-MS) ile birlikte kullanılarak ayrılan bileşenlerin tanımlanması sağlanır.
• Sıvı Kromatografisi (LC): Hareketli faz bir sıvıdır, sabit faz ise genellikle küçük partiküller halinde paketlenmiş bir kolondur. Uçucu olmayan veya termal olarak kararsız bileşikleri ayırmak için daha uygundur. Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisi (HPLC), LC'nin yaygın bir türüdür ve yüksek basınç altında çözücüleri kolondan geçirerek daha iyi ayrılma sağlar. Farklı sabit fazlar (polar, apolar, iyon değişim vb.) farklı türdeki bileşikleri ayırmak için kullanılır. LC de genellikle kütle spektrometrisi (LC-MS) ile birlikte kullanılır.
• İnce Tabaka Kromatografisi (TLC): Sabit faz, ince bir tabaka halinde bir cam veya plastik plaka üzerine yayılmış katı bir malzemedir (örneğin, silika jel). Hareketli faz, plakanın alt ucuna uygulanan sıvı bir çözücüdür. Çözücü, kılcallık etkisiyle yukarı doğru hareket ederken, numunedeki bileşenler sabit faz ve hareketli faz arasındaki farklı etkileşimlere göre farklı mesafelerde hareket ederler. TLC, basit karışımların hızlı bir şekilde ayrılması ve analizi için kullanılır.
• Kağıt Kromatografisi: TLC'ye benzer, ancak sabit faz olarak özel bir kağıt türü kullanılır. Genellikle biyolojik moleküllerin (örneğin, amino asitler, şekerler) ayrılması için kullanılır.
• İyon Kromatografisi (IC): İyonik ve polar bileşikleri ayırmak için kullanılır. Sabit faz, yüzeyinde iyonik gruplar taşıyan bir reçinedir. Hareketli faz, iyonik bileşenlerle etkileşen bir iyonik çözeltidir. Bileşenler, sabit fazdaki yüklü gruplarla etkileşimlerinin gücüne göre ayrılırlar. Su analizi, gıda analizi ve klinik kimya gibi alanlarda kullanılır.
• Boyut Eleme Kromatografisi (SEC) / Jel Geçirgenlik Kromatografisi (GPC): Molekülleri boyutlarına göre ayırır. Sabit faz, belirli boyutlardaki gözeneklere sahip bir jeldir. Küçük moleküller gözeneklere girerek daha yavaş ilerlerken, büyük moleküller gözeneklere giremedikleri için daha hızlı ilerlerler. Polimerlerin ve biyolojik makromoleküllerin molekül ağırlıklarının belirlenmesi ve ayrılması için kullanılır.

Kromatogram ve Analiz:

Kromatografik bir ayırmanın sonucu genellikle bir kromatogram olarak adlandırılan bir grafik üzerinde gösterilir. Kromatogramda, dedektör sinyali (örneğin, absorbans, iyon akımı) zamanın veya elüsyon hacminin bir fonksiyonu olarak çizilir. Her bir pik, karışımdaki farklı bir bileşeni temsil eder. Piklerin konumu (tutunma zamanı veya tutunma hacmi) bileşenlerin tanımlanmasına yardımcı olurken, piklerin alanı veya yüksekliği miktarlarıyla orantılıdır.