• Sonuç bulunamadı

KALİTATİF ORGANİK ANALİZ

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "KALİTATİF ORGANİK ANALİZ"

Copied!
32
0
0

Yükleniyor.... (view fulltext now)

Tam metin

(1)

KALİTATİF

ORGANİK ANALİZ

(2)

KONULAR

• Giriş

• Ayırma ve Saflaştırma Yöntemleri

– Fiziksel ve Kimyasal Ayırma Yöntemleri – Kromatografik Yöntemler

• Spektroskopik Yöntemler

– Spektroskopi-Giriş – IR Spektroskopisi – NMR Spektroskopisi – Kütle Spektroskopisi

– UV-Görünür Bölge Spektroskopisi

• Diğer Enstrümental Teknikler (Element analizi, XRD, vs.)

• Sistematik Kimyasal Analiz

(3)

KAYNAKLAR

• Denel Organik Kimya, Prof. Dr. Ender Erdik

• Kalitatif Organik Analiz, Prof. Dr. Nadire Yüksekışık

• Organic Qualitative Analysis, Vogel

• The Systematic Identification of Organic Compounds, Shriner, Herman, ..

• Organik Kimyada Spektroskopik Yöntemler, Prof. Dr. Ender Erdik

• Introduction to spectroscopy, D.L.Pavia, G.M.Lampman, and G.S.Kriz

• Spectroscopic Methods in Organic Chemistry, M.Hesse, H.Meier and B. Zeeh

• Spectrometric Identification of Organic Compounds, R.M. Silverstein, F.X.

Webs.

• Spectroscopic Methods in Organic Chemistry, D.H.Williams and I.Fleming

• Interpretation of Mass Spectra, F.W. McLafferty,

• Carbon-13 NMR, G.C. Levy, R.L. Lichter and G.L. Nelson,

• Basic Liquid Chromatography, , N.Hadden et al.,

(4)

Analize neden ihtiyaç duyarız?

• Organik kimyacılar, kimyasal reaksiyonlarda oluşan veya doğal kaynaklardan izole edilen veya başka bir şekilde elde edilen bileşikleri tanımlamaya düzenli olarak ihtiyaç duyarlar.

• Her türlü numunenin analizi; Rutin bilimsel ve teknolojik araştırmalarda organik, inorganik veya karışımların analizi gereklidir.

Sorular;

• Hangi analitik yöntem kullanılabilir?

• Kalitatif analiz yeterli midir?

• Kantitatif analiz de çoğu zaman gerekebilir;

– Kimyasal analiz (erişim)

– Enstümental analiz (mevcut cihazlar)

• Ayırma ve saflaştırma-numunelerin özelliği

– Saf bileşiklerin analizi – Karışımların analizi

(5)

1. GİRİŞ

Organik analizde işlemlere başlamadan önce, bazı ön

tespitler yapılıp, plan veya bir strateji belirlenip buna göre analiz yapılmalıdır.

Plan veya strateji geliştirebilmek için ise bazı ön gözlemler ve verilere ihtiyaç vardır.

Bu ön gözlemler ışığında analiz için izlenecek yol ancak belirlenebilir.

Analiz yapılan numunelerin çok farklılık göstermesi,

kaynağının farklı olması nedeniyle bir veya birkaç genel yol, yani analitik işlemler sırası her numuneye uygulanamaz.

Strateji bu nedenle gerekli ve önemlidir.

(6)

• Aşağıdaki örnekleri bu yönden değerlendirelim;

• Bir çam ağacından alınan reçine örneğinin organik bileşenlerinin tespiti,

• Bir kayaç yapı içerisinde organik madde varlığının belirlenmesi,

• Bir akarsuda kirletici olarak bulunabilecek zirai ilaçların belirlenmesi,

• Bir baharatta bulunan aroma kimyasallarının belirlenmesi,

• Kobay bir farenin organlarında bir deneme ilacı ve metabolitlerinin tayini,

• Organik laboratuvarında teşhis numunesinin analizi,

(7)

Analiz planı yapmak için numuneyle ilgili temel düzeyde bilgilere ihtiyaç vardır;

1. Numunenin fiziksel hali ( katı, sıvı, çözelti, karışım vs.),

2. Numunenin su veya çözünmemiş katı taneler içermesi, 3. Numunenin tamamen organik olup olmadığı, inorganik bir grup içerip içermediği,

4. Saf bileşen veya karışım olup olmadığı,

5. Numunede olası organik bileşikler hakkında bilgi

(numune kaynağına göre, literatüre göre)

(8)

Bu bilgilere ulaşmak için bazı ön denemelerde yapmak gereklidir.

1. Homojenlik, heterojenlik, 2. Renk, koku testleri,

3. Çözünürlük özellikleri, a. Suda çözünürlük,

b. Genel organik çözücülerde çözünenler, 4. Yanma, piroliz, uçuculuk, ısıyla değişim,

5. Destilasyon denemesi,

6. Bazı ön kimyasal veya spektroskopik denemeler,

Çoğu durumda bir analiz işleminin ilk basamağı ayırma ve/veya

saflaştırma işlemidir. Bazı analitik yöntemler (GC-MS, LC-MS) dışında spektroskopik yöntemler ve kimyasal testler için saf bileşenlerin

karışımdan ayrılması gereklidir. Özellikle çoğu durumda analizi yapılacak organik bileşiklerin saf halde bulunmadığı göz önünde bulundurulursa numuneye bağlı olarak uygun bir ayırma ve saflaştırma işlemi

uygulanması gereklidir.

(9)

AYIRMA VE SAFLAŞTIRMA İŞLEMLERİ

Karışımların ayrılması için tek bir yol yoktur, her bir karışımda bulunan organik maddelerin aşağıdaki durumularına göre metot oluşturulur. Her bir karışımda bulunan veya bulunma ihtimali olan molekül türlerinin özelliklerine göre fiziksel veya kimyasal

işlemlerden ya da her ikisinden oluşan bir yol belirlenir. Bu işlemler aşağıda kısaca özetlenmiştir.,

• Katı, sıvı, gaz kalinde olmaları,

• Fiziksel özellikleri (kaynama, donma, süblimleşme, çözünürlük vs.)

• Kimyasal özelliklerine (asitlik ve bazlık, reaktif fonksiyonlu gruplar)

• Her bir karışımda bulunan veya bulunma ihtimali olan molekül türlerinin özelliklerine göre fiziksel veya kimyasal işlemlerden ya da her ikisinden oluşan bir yol belirlenir.

Bu işlemler aşağıda kısaca özetlenmiştir.

(10)

• Fiziksel ayırma ve saflaştırma yöntemleri

– Damıtma (sıvı maddeler, kaynama noktaları?) – Süblimleştirme

– Kristallendirme (katı maddeler, farklı çözücülerde çözünürlük)

– Ekstraksiyon (çözünürlük)

– Kromatografi (adsorpsiyon-desorpsiyon, çözünürlük)

• Kimyasal ayırma yöntemleri

Kimyasal etkileştirme ve fiziksel işlemler

AYIRMA VE SAFLAŞTIRMA İŞLEMLERİ

(11)

2.5. Kromatografik yöntemler

• Organik kimyada organik bileşiklerin tanınması, ayrılması ve saflaştırılması için çok kullanılan en etkin yöntemlerden biridir.

• Kromatografik yöntemler, özellikle kaynama noktalarının veya çözünürlüklerinin yakınlığı ve benzerliği nedeniyle diğer fiziksel işlemlerle ayrılamayan maddeleri ayırmak için oldukça başarılı ve etkilidir.

• Kromatografi, bir karışımdaki bileşiklerin bir destek malzemesi ortamından geçerken, hareketli faz ve sabit faz olmak üzere iki faz ile farklı etkileşimlerine dayanan bir ayırma tekniğidir.

• Kromatografide uygulama açısından farklı yöntem ve cihazlar geliştirilmiştir.

Bu yöntemlerden hepsinde temel prensip, durgun veya tutucu faz olarak adlandırılan bir madde üzerinde, karışımı oluşturan bileşenlerin taşıyıcı veya yürütücü bir fazın yardımıyla belli bir mesafe boyunca yürütülmeleri (sürüklenmeleri) sürecinde farklı yürüme hızları nedeniyle ayrılmaları esasına dayanır.

• Bunun sonucunda elde edilen kromatografik sonuç (ya da kromatogram) nitel ve nicel analizde kullanılabilir.

(12)

2.5. Kromatografik yöntemler

Bileşenler:

Hareketli (Mobil) faz: Destek malzemesi ortamından akan ve sabit fazdaki bileşenleri hareket ettirmek için bir taşıyıcı olarak görev yapan bir çözücü veya gaz. Çözünürlük ve çözücü-çözünen etkileşimleri Rf değerlerinde oldukça önemlidir.

Durgun faz: Destek malzemesi üzerinde analitler ile etkileşime giren katı veya jöle tabakası veya kaplama. Bu etkileşim, bileşenin ve durgun fazın kimyasal yapısı ile ilgilidir. Hangi bileşenlerin etkileşimi daha yüksekse, yüzeyde daha fazla tutulacaktır.

Destek malzemesi: Durgun fazın bağlı olduğu veya kaplandığı katı

bir yüzey. Çoğu durumda, taban olarak stabil, ucuz bir katı malzeme

kullanılır ve pratikte ekonomik olarak daha uygun bir dolgu elde

etmek için yüzeye durgun faz kaplanır.

(13)

2.5. Kromatografik yöntemler

Kromatografik metotlar aşağıda verildiği gibi dört ana grupta incelenebilir.

İnce Tabaka Kromatografisi (İTK veya TLC) Kolon Kromatografisi

Gaz Kromatografisi

Sıvı Kromatografisi

(14)

İnce Tabaka Kromatografisi (İTK veya TLC)

• İTK, karışımları ayırmak için kullanılan bir kromatografi tekniğidir. İnce tabaka kromatografisi, ince bir adsorban malzeme tabakası, genellikle silika jel, alüminyum oksit veya selüloz (kurutma kağıdı) ile kaplanmış bir cam, plastik veya alüminyum folyo tabakası üzerinde gerçekleştirilir. Bu adsorban tabaka, durgun faz olarak bilinir.

• Numune plaka üzerine uygulandıktan sonra, bir çözücü veya çözücü karışımı (mobil faz) kapiler hareket yoluyla bileşikleri plakada yukarı doğru çekerek hareket ettirir.

Farklı analitler İTK plakasında farklı oranlarda yukarı doğru

çıktığı için bir ayırma sağlanır.

(15)

İnce Tabaka Kromatografisi (İTK veya TLC)

• Bir grup noktalar-spotlar oluşur.

• Karışımdaki noktalar

standartlarla karşılaştırılır.

• R

f

değerleri ölçülür.

• Renkli & renksiz bileşikler.

İnce tabaka kromatografisi:

*bir tepkimenin ilerleyişini,

*bir numune içerisindeki bileşiklerin standartlarla karşılaştırmak suretiyle belirlenmesini,

*bir maddenin saf olup olmadığını,

Belirlemek için laboratuvarlarda yaygın olarak kullanılır.

(16)

Preparatif İTK

• İTK, birkaç yüz miligrama kadar olan karışımları ayırmak için yarı-preparatif ölçekte de

kullanılabilir. Uygulama genelde 20cmx20cm ebatlarında ve en az 1-2mm kalınlığında silika kaplama içeren İTK plakası üzerinde yapılır ve numune noktalar halinde uygulanmaz, bunun yerine plakaya, çözücü seviyesinin hemen üzerinde ve yatay olarak ince ve düz bir yatay çizgi halinde uygulanır.

Çözücü ile geliştirildiğinde

bileşikler yatay bantlar halinde

ayrılır.

(17)

Kolon Kromatografisi

Kolon kromatografisinde durgun faz, dar bir silindirik kolon (boru-tüp) içinde bulunur, hareketli faz basınç altında veya genellikle yerçekimi etkisi altında durgun faz üzerinden (içerisinden) geçirilir. Geleneksel kolon kromatografisi, durgun fazın bir cam kolonda paketlendiği bir sistemde, hareketli fazın atmosferik basınç altında üstten kolona eklenmesiyle ve yer çekimi etkisiyle kolonda aşağı doğru akmasıyla yürütülür.

(18)

Kolon Kromatografisi

• Kolonu doldurma yönteminin seçimi esas olarak katının yoğunluğuna bağlıdır. Kullanılan teknikler ıslak, kuru ve bulamaç yöntemleridir.

• Her durumda kolon dolgusu içerisinde hava kabarcıkları oluşmaması ve kalmamasına dikkat edilmelidir.

• Numune, kolonun üzerinden dolgu maddesi bozulmayacak şekilde derişik bir çözelti olarak düzgün ve eşit bir dağılımla kolona uygulanır (örneğin cam yünü veya filtre kağıdı ekleyin)

• Bileşenlerin elusyonu izokratik veya gradyen elusyon olabilir.

• İzokratik elusyonda, bütün işlem boyunca sabiti bir çözücü karışımı kullanılır.

• Gradyen elusyonda, sürekli (mobil fazın bileşiminde belirli bir süre boyunca sürekli değişiklik) veya basamaklı (hareketli fazın

bileşimindeki ani bir değişikliği, hareketli fazın sabit tutulduğu bir dönem takip eder.) elusyon uygulanabilir.

(19)

Kolon Kromatografisi

• Renkli veya floresan bileşikler, kromatogram geliştirildikten sonra doğrudan kolon üzerinde izlenebilir.

• Eluent fraksiyonları İTK veya bir UV dedektörü ile izlenebilir.

• Destek malzemesi hareketli fazı emmeli ve tutmalı, hareketli faza mümkün olduğunca geniş yüzey sağlamalı, mekanik

olarak kararlı olmalıdır.

• Katı destek-dolgu malzemelerine örnekler: Silika jel, alümina diatome toprağı (kizelgur, selit vs.) & selüloz.

• Durgun ve hareketli fazların polarlık özellikleri dikkat çekici ölçüde farklı olmalıdırlar.

• Hareketli faz genellikle "sıyırma"nın (hareketli faz tarafından

kolondan sabit fazın yıkanması) üstesinden gelmek için sabit

faz ile doyurulur.

(20)

Gaz Kromatografisi (GC)

• Kromatografinin enstrümental bir tekniğidir.

• Çoğunlukla karışımlardaki organik bileşiklerin kalitatif ve kantitatif analizi için kullanılır.

• Saflaştırma için etkili bir yöntem değildir.

• GC'de hareketli faz (taşıyıcı) bir inert gazdır (N2, He vb.).

• Yağımsı bir sıvı veya katı bir sabit faz ile doldurulmuş bir kolon, bir fırına yerleştirilir.

• Organikleri uçucu ve ayrılabilir hale getirmek için son derece kritik olan bir ısıtma programı uygulanarak fırın sıcaklığı artırılır.

• Uçucu numuneler için çok daha uygundur (yaklaşık 250

o

C'ye kadar)

• 0.1-1.0 mikrolitre sıvı veya 1-10 ml buhar yeterlidir.

• Belirli dedektörlerle <1 ppm algılanabilir.

• Enjeksiyon ve veri analizi için kolayca otomatikleştirilebilir.

(21)

Gaz kromatografisinin şematik gösterimi

Gaz kromatografisinin bileşenleri

Gaz kaynağı: (genellikle N2 or He tüpü) Numune enjeksiyon: (şırınga / septum)

Kolon: 1/8” or 1/4” x 6-50’ cam veya metal boru - küçük tek tip boyutta inert destek malzemesi ile doldurulmuş, uçucu olmayan sıvı filmi ile kaplanmış

Detektör: TC - thermal conductivity; FID - flame ionization detector MS – mass spectrometer

(22)

Agilent 5973N MSD with 6890N GC

Shimadzu GC-MS

(23)

Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisi

High Performance Liquid Chromatography (HPLC)

• Kromatografinin enstrümental bir tekniğidir.

• Çoğunlukla karışımlardaki organik bileşiklerin kalitatif ve kantitatif analizi için kullanılır.

• Küçük miktarlarda numunelerin saflaştırılması için kullanılabilir (10-100mg).

• HPLC de sıvı faz (taşıyıcı) sıvıdır.

• Katı durgun bir faz ile doldurulmuş bir kolon kullanılır.

– Adsorpsiyon veya ters faz kolonları

• Numune tipine bağlı olarak farklı polaritede çözücü karışımı kullanılır.

• 0.1-1.0 mikrolitre sıvı analiz için yeterlidir

• Belirli dedektörlerle <1 ppm düşük derişimlerde madde tayin edilebilir

• Enjeksiyon ve veri analizi için kolayca otomatikleştirilebilir.

(24)

High Performance Liquid Chromatography (HPLC)

HPLC, çözelti içinde çözünen bileşikleri ayırmak ve tanımlamak (kalitatif ve kantitatif analiz) için kullanılan bir sıvı kromatografi şeklidir. HPLC cihazı

• Hareketli faz için bir sıvı rezervuarı,

• Bir pompa,

• Bir enjektör,

• Bir kolon,

• Bir atık toplayıcı,

• Bir dedektör

Gibi parçaları içerir

Bileşikler, kolona bir numune karışımı enjekte edilerek ayrılır. Karışımdaki farklı bileşenler, hareketli faz ve sabit faz arasındaki çözünme-tutunma davranışlarındaki farklılıklardan dolayı kolondan farklı zamanlarda çıkar.

Hava kabarcıklarının oluşumunu ortadan kaldırmak için mobil fazın gazı

alınmalıdır.

(25)

SIVI KROMATOGRAFİSİNİN TÜRLERİ

• Partition chromatography-Dağılma krom.

• Adsorption chromatography-Adsorpsiyon

• Ion exchange chromatography-İyon değişimi

• Size exclusion, or gel chromatography-

Boyut dağılımı ve jel geçirgenlik

(26)
(27)

HPLC kolonları

• Kolon, HPLC kromatografi için en önemli parçalardan biridir, çünkü numune bileşenlerinin ayrılması, bu bileşikler

kolondan tek tek geçtiğinde sağlanır. Yüksek performanslı sıvı kromatografi cihazı, 3 ila 5 mm çapında ve 10 ila 30 cm arasında değişen uzunlukta paslanmaz çelik borulardan yapılmıştır.

• Normal olarak kolonlar silika jel ile doldurulur çünkü partikül şekli, yüzey özellikleri ve

gözenek yapısı iyi bir ayırma elde edilmesine yardımcı olur. Silika hemen hemen her potansiyel hareketli faz tarafından ıslanır, çoğu bileşiğe karşı inerttir, su ve diğer maddelerle kolayca

değiştirilebilen yüksek yüzey aktivitesine sahiptir. Silika, çok çeşitli kimyasal bileşikleri

ayırmak için kullanılabilir ve kromatografik davranışı

genellikle tahmin edilebilir ve

tekrarlanabilir.

(28)

HPLC SİSTEMİNİ ETKİLEYEN PARAMETRELER

Kolon Parametreleri

• Kolon malzemesi

• Deaktivasyon

• Durgun faz

• Kaplama malzemesi

Instrument Parameters

• Sıcaklık

• Akış hızı-basıncı

• Sinyal

• Dedektör türü

• Detektörün bileşene

hassasiyeti

(29)

HPLC SİSTEMİNİ ETKİLEYEN PARAMETRELER

Numune Özellikleri

• Derişim

• Matriks

• Çözücü etkisi

• Örnek etkisi

(30)

Bazı kolon türleri

• Normal faz: Bu kolon tipinde, bileşiklerin tutunması, durgun fazın polar kısımlarının ve çözünen maddenin bunlarla etkileşimi

tarafından yönetilir. Normal fazda tutunmanın gerçekleşmesi için, dolgu maddesi numuneye göre hareketli fazdan daha polar olmalıdır.

• Ters faz: Bu kolonda dolgu malzemesi nispeten polar değildir ve

çözücü numuneye göre daha polardır. Tutunma, çözünen maddelerin polar olmayan grupları ile polar olmayan durgun fazın etkileşiminin sonucudur. Tipik durgun fazlar polar olmayan hidrokarbonlar, mumsu sıvılar veya bağlı hidrokarbonlardır (C18, C8, vb. gibi) ve çözücüler metanol-su veya asetonitril-su gibi polar sulu-organik çözücü

karışımlarıdır.

• Size exclusion - Boyut dışlama? : Numunedeki moleküllerin

boyutlarına ve bazı durumlarda molekül ağırlığına göre ayrıldığı bir kromatografik yöntemdir, genellikle büyük moleküllere veya

proteinler ve endüstriyel polimerler gibi makromoleküler yapılara uygulanır.

• Ion exchange - İyon değişimi

(31)

Dedektörler

• UV Dedektörleri (sabit

dalga boylu, değişken dalga boylu)

• IR Absorbans

• Floresans

• Refraktif indeks

• Evaporative Light

Scattering Detector (ELSD)

• Elektrokimyasal

• Kütle spektrometrik

• Photo-Diode Array

(32)

Sistematik Analiz

Sistematik Analiz aşağıdaki basamakları içerir ;

– Ayırma ve saflaştırma, – Fiziksel özelliklerin tayini,

• Erime noktası, kaynama noktası, kırma indeksi vs.

, – Element analizi

– Çözünürlük testleri

– Fonksiyonlu grup testleri – Türevlendirme

– Literatür araştırması

Referanslar

Benzer Belgeler

Süngerimsi kemik doku uzun kemiklerin uç kısmında, diğer kemik çeşitlerinin iç kısmında bulunurken, Sıkı kemik doku kemik.. çeşitlerinin dış

nedeniyle ortaya çıkıp çıkmadığını Müsteşarlık aracılığı ile Komisyona derhal bildirir. b) Uygun olmadığı halde CE uygunluk işareti taşıyan bir asansör veya

Silahtan çıkan mermi şekildeki gibi 20 m/s hızla silahtan ayrılsın. Mermi, hava sürtünmesinin ihmal edildiği ortamda hareket etsin. Yatayda mermiye kuvvet etki etmediği

K’den M’ye doğru hareket eden bir araç, belli bir hızla 4 saat gidip, saatteki hızını 10 km artırıyor ve kalan yolu 3 saatte tamamlıyor.. Buna göre aracın ilk hızı

Yumuşak doku, alveolar defekt ve eksik dişlerin restorasyonu: kombine protez ile telafi edilir.. Aşırı doku

Tırnak, çevresel kroşe için tutucu ve resiprokal kolları birleştirir ve diş yüzeyi üzerinde hazırlanan yuvaya yerleştirilerek, kroşenin dişeti yönünde yer

 Fulkrum hattının önünde yer alan destek diş sayısı az olduğunda veya tırnak yerleşimi için uygun diş yüzeyi mevcut olmadığında, indirekt tutuculuğun ana bağlayıcı

Uzun kemiklerin gövde kısmı ise sıkı-sert kemik dokudan meydana gelmiş olup orta boşluğunda içinde sarı kemik iliği bulunan, ilik kanalı yer alır.. Uzun kemiklerin baş