Gaz kromatografi kaynama noktası 450 C den küçük, kolaylıkla gaz haline geçebilen maddelerin kalitatif ve kantitatif tayinlerinde kullanılır.

Gaz kromatografi kaynama noktası 450°C’den küçük, kolaylıkla gaz haline geçebilen maddelerin kalitatif ve kantitatif tayinlerinde kullanılır.

Kromatografi ile analizleri yapılan biyolojik ve çevre kaynaklı örnekler genellikle çok kompleks ve küçük derişimlerdedir.

Gaz Krom.Kalitatif Analiz

 Kompleks yapıdaki maddelerin doğrudan gaz kromatografa enjekte edilmeleri halinde, kromatografik ayırımda başarı sağlanması bir hayli güçtür.

 Ayrıca enjektör ve detektör bölmelerinin kirlenmesi, kolonda birikecek safsızlıkların kolon ömrünü kısaltması diğer çok önemli sorunlardır.

 Bu nedenlerle örneklerin analiz öncesi, çeşitli fiziksel ve kimyasal ayırma, saflaştırma, zenginleştirme işlemlerinden geçirilmesi gerekir.

Gaz Krom.Kalitatif Analiz

Bir kromatografik yöntemi üç basamak halinde düşünebiliriz.

1. Örnek alma ve saklama

2. Saflaştırma, zenginleştirme 3. Kalitatif-kantitatif analiz

KALİTATİF ANALİZ

 Kalitatif analizin temelini kromatogramda pik şeklinde görülen maddelerin alıkonma zamanları oluşturur.

 Maddeye özgü alıkonma zamanlarının örnek içindeki diğer maddelerden etkilenmediği kabul edilir.

 Kromatogramda her maddeye ait bir pikin gözlenebilmesi ve ölçülebilmesi kalitatif analiz için yeterli olabilir. Piklerin temel çizgi ayırımlarının sağlanması kalitatif analiz için şart değildir.

Gaz Krom.Kalitatif Analiz

 Sıcaklık ve sabit faz kompozisyonu, ayırımda ve alıkonma zamanlarında çok etkilidir. Bu nedenle kalitatif analiz yapılmaya başlanılmadan önce tanınmaya çalışılan madde ile ilgili geniş bir çalışma yapılmalıdır.

 Ön çalışmada maddenin kolonda sıvı fazla, taşıyıcı katı veya çeşitli materyallerle tepkimeye girip girmeyeceği dikkate alınmalıdır.

Gaz Krom.Kalitatif Analiz

 Kromatografik analize başlamadan önce ayırımları yapılacak maddelerin kaynama noktaları bilinmelidir.

 Buna göre, ilk enjeksiyonlarda enjeksiyon bölmesi sıcaklığı, en yüksek kaynama noktalı maddenin kaynama noktasına, kolon sıcaklığı bundan 30-40°C kadar düşük sıcaklığa, detektör sıcaklığı ise kolon sıcaklığının 20-30°C kadar üstünde bir sıcaklığa ayarlanır.

 Maddelerin kaynama noktaları 100°C’nin üzerinde ise sıcaklık veya basınç programları yapmak gerekir.

Gaz Krom.Kalitatif Analiz

 Örneğin karmaşıklığı ölçüsünde, tek bir sabit faz ile maddeleri birbirinden ayırmak güçleşir.

 Aynı pik altında birden fazla maddenin gelmesi söz konusu olabilir.

 Bu durumda alıkonma zamanlarının kullanımı ile yapılacak değerlendirmelerde aşağıdaki deneysel hataların dikkate alınması gerekir.

Gaz Krom.Kalitatif Analiz

a. Doğrusal dağılma izoterminin (çalışma aralığının) dışına çıkılması.

b. Gaz hızı, sıcaklık gibi kromatografik koşulların doğru ayarlanamaması, enjeksiyonun hatalı yapılması.

c. Sabit fazın yeterince saf olmaması, buharlaşarak azalması.

d. Taşıyıcı katıda adsorpsiyon.

e. Ölü hacmin büyüklüğü.

Gaz Krom.Kalitatif Analiz

 Bir maddenin tanınmasında en çok kullanılan yöntemlerden birisi, kuşkulanılan maddenin standardının (saf halde) örnek içine verilerek beraberce enjeksiyonudur.

 Eğer düşünülen maddeye standart eklenince kromatogramdaki pik boyunda büyüme oluyor ise bilinmeyen maddenin standart ile aynı madde olduğu sonucuna varılır.

 Standart ile aranılan madde aynı değil ise, kromatogramda madde ya ayrı ya da omuz şeklinde bir pik olarak gözlenir.

Gaz Krom.Kalitatif Analiz

Standart ile maddenin aynı yerde pik vermeleri yeterli olmayabilir. Daha başka deneylere ihtiyaç duyulur. Yapılabilecek diğer deneyler arasında şunlar sayılabilir.

Gaz Krom.Kalitatif Analiz

a. Farklı polarlıkta ikinci veya üçüncü sabit fazlarla aynı çalışmaları yaparak alıkonma zamanlarını yeniden karşılaştırmak.

b. UV, MS, IR gibi seçici detektörler kullanmak.

c. UV, IR spektrumlarını almak.

d. Kolon çıkışında derivatizasyon ile ek bilgiler elde etmek.

e. İnce tabaka kromatografisine seri bağlamak.

f. Ön kolon derivatizasyonunu uygulamak.

g. Kolon sonrası toplanan maddelere elementel analiz uygulamak.

Bağıl Alıkonma Zamanları İle Kalitatif Analiz

 Teorik olarak mutlak alıkonulma zamanları kromatografik şartlara bağlıdır. Bu nedenle tekrarlanabilir alıkonma zamanı ölçümü hemen hemen imkansızdır.

 Mutlak alıkonmalar yerine bağıl alıkonma zamanlarının kullanılması bu sorunu aşmada yardımcı olur.

Bağıl Alıkonma Zamanları İle Kalitatif Analiz

Bir maddenin bağıl alıkonma zamanı:

İndislerden “i” maddeyi, “r” referansı göstermektedir.

t^m: kolonda tutulmadan çıkan maddenin alıkonma zamanı

' ' ,

r i r

i r

i

V

V t

t  t 

m i

i t t

t ^'   t _r ^'  t _r  t _m

Bağıl Alıkonma Zamanları İle Kalitatif Analiz

 Referans örnek içinde bulunan ve kromatogramda alıkonma zamanı ortalarda olan bir maddedir. İstenilen uygunlukta bir referans örnek içinde bulunamıyor ise dışarıdan karışıma uygun bir referans madde eklenir.

 Eşitliğe göre hesaplanılan bağıl alıkonma zamanı aranan maddenin standardı için de, aynı şekilde, referans kullanılarak hesaplanır.

 Bulunan değerler eşit ise standart ile referans aynı maddelerdir sonucuna varılır.

Bağıl Alıkonma Zamanları İle Kalitatif Analiz

 Bağıl alıkonma zamanları sıcaklıkla değişir.

 Bu nedenle yukarıdaki bağıl alıkonma deneylerini en az üç ayrı sıcaklıkta yapmalı ve gerekiyor ise 1/T’ye karşı bağıl alıkonma zamanı grafiği çizilerek ekstrapolasyon yapılmalıdır.

Kovats Alıkonma İndisleri

 Alıkonma zamanlarının kalitatif analiz için kullanılması, standart maddelerin alıkonma zamanlarının maddelerin alıkonma zamanları ile karşılaştırılması şeklinde olur.

 Ancak, gaz kromatografi ile yapılan analizler çok geniş bir sıcaklık aralığında kullanılan farklı polaritedeki sabit fazları kapsamaktadır. Bu durumda tek bir standart maddenin bütün maddeler için kullanılması mümkün olmaz.

Kovats Alıkonma İndisleri

 Kovats indisleri, tek bir standart yerine birçok standart maddenin, bağıl alıkonma zamanlarının ifadesinde kullanılabilmesini sağlamıştır.

 Standart olarak kullanılan maddeler doymuş alkanlardır.

Kovats alıkonma indisleri “I” , (sabit sıcaklıkta) aşağıdaki eşitlikte verilir.

' '

1

' '

log log

log 100 log

100

n n

n i

t t

t n t

I 

 





Kovats Alıkonma İndisleri

tⁿ’ : n sayıda karbon içeren doymuş alkanın net alıkonma zamanı

tⁱ’ : n ve n+1 sayıda karbon içeren doymuş alkan arasında kolondan gelen maddenin net alıkonma zamanı

tⁿ⁺¹’ : n+1 sayıda karbon içeren doymuş alkanın net alıkonma zamanı

Kovats Alıkonma İndisleri

 Burada n sayıda karbon içeren alkan aranılan maddeden (I) hemen önce, n+1 sayıda karbon içeren doymuş alkan ise maddemizden hemen sonra gelen doymuş alkandır.

 Eşitliğe göre doymuş alkanların kovats indisleri;

metan: 1oo; etan: 200; propan: 300; bütan: 400….vb.

Kovats Alıkonma İndisleri

 Bu indisler her sıcaklık ve her türlü sabit faz için geçerlidir.

 Bu eşitlik, bir homolog dizi için, belli bir kolonda net alıkonma zamanlarının logaritmasının karbon sayısı ile orantılı olduğunu göstermektedir.

 Alıkonma indisleri kullanılan sabit faz, madde ve sıcaklık belirterek verilir.

Kovats Alıkonma İndisleri

Teorik olarak kovats alıkonma indisleri yalnızca sıcaklığa ve sabit fazın türüne bağlıdır. Diğer deneysel parametrelerden ve cihaz türünden bağımsızdır.

“p” Değerleri

 Kromatografa enjekte edilmeye hazır hale getirilen örneğin bir A çözeltisinde olduğunu varsayalım. Bu çözeltiden enjekte ederek kromatogramda maddenin verdiği pik alanını bulalım.

 Madde bir başka B çözeltisi ile A çözeltisinden ekstrakte edildikten sonra tekrar gaz kromatografa enjekte edildiği zaman elde edilen kromatogramdan yine pik alanını hesaplayalım.

“p” Değerleri

 Beroza ve Bowman’ın araştırmalarına göre bu iki pik alanı arasındaki oran “p”, o maddeye özgü bir özelliktir ve kalitatif tayinde kullanılabilir.

 Adı geçen araştırmacılar birçok madde için buldukları

“p” değerlerini literatürde yayınlamışlardır.

Parmak İzi (Finger Print)

 Örneğin bir nehir suyunun, belli işlemlerden geçirildikten sonra belirli kromatografik koşullarda kromatogramı alınır. Buna parmak izi (finger-print) kromatogramı adı verilir.

 Nehirdeki kirlilik değişmediği sürece her örnek alınışında benzer kromatogram görülür. Nehirin kirlenmesi halinde alınan örneğin kromatogramı, parmak izi kromatogramından farklı olacaktır.

Parmak İzi (Finger Print)

 Kirleticileri tek tek araştırıp bulmak, tayin etmek yerine, yalnızca bu kromatogramı, parmak izi kromatogramı ile karşılaştırmak yeterlidir.

 Parmak izi kromatogramından farklı görünüm nehirin kirlendiğinin kanıtı olacaktır.

Spesifik (Özel) Tayinler

 Madde tayini için özel bir detektör kullanılır.

 Infrared spektrometresi, elektrokimyasal detektörler spesifik detektörlerdir.

 Elektron yakalama detektörü klor, fosfor gibi elektronegatif elementlerin tayinine imkan sağladığı için spesifik detektör sınıfına girer.

Spesifik (Özel) Tayinler

 En çok kullanılan spesifik detektör olarak kütle spektrometresi söylenebilir. Kütle spektrometresinin vereceği kütle spektrumları kalitatif analizde çok önemlidir. Spektrumda görülen fragmanlar, moleküler iyonlar kalitatif analiz için büyük ipuçları verir.

 Veri bankası halinde binlerce maddenin kütle spektrumları alınmıştır. Kalitatif ve de kantitatif analizde kütle spektrometresi (GC/MS) vazgeçilemez bir enstrümandır.