Enstrümantal Analiz-1

Kaynaklar 1. Enstrümental Gıda Analizleri, Yaşar Hışıl, 2011, Ege Üniversitesi Basımevi, İzmir ENSTRÜMANTAL ANALİZ-1 2. Enstrümental Gıda Analizleri, Hasan Yetim, Mustafa Çam, 2009 Erciyes Üniversitesi Yayınları. Kayseri. Değerlendirme • Ara sınav : 60 % Dersin amacı: Gıda işletmelerinde standart özelliklere sahip bir ürün üretmek, bir başka • Kısa sınav: %10 (2 adet) deyişle kalitede sürekliliği sağlamak için gerekli • Ödev: 10% rutin analizleri yapmak amacıyla kullanılan • Uygulama:%20 enstrümental analiz yöntemlerinin prensiplerini ve uygulamalarını öğrenmek Dönem sonu değerlendirme • Dönem içi ortalama: 50% • Final sınavı: 50% Analiz yöntemleri Enstrümantal analiz nedir? Kalitatif (nitel) analiz: Bir maddenin hangi bileşenlerden oluştuğunun bulunması Kantitatif (nicel) analiz: Bileşenlerden her birinin hangi miktarda olduğunun • Herhangi bir maddenin yapı ve bileşimini aydınlatmak bulunması amacıyla maddenin fizikokimyasal (H+ iyon konsantrasyonu, elektrik iletkenliği, termal özellikler, ışık absorbsiyonu- Analiz yöntemleri ayrıca klasik ve enstrümental olarak da sınıflandırılmaktadır emisyonus, ışığı kırma, çevirme derecesi gibi) özelliklerinden faydalanılarak yapılan analizlere enstrümantal analizler denir. Klasik yöntemler Enstrümantal (aletli) analizler Volumetrik Maddenin ışın absorbsiyonu, • Kısaca, alet, ekipman veya analitik cihazlarla yapılan Gravimetrik analizler ışın emisyonu, Elektriksel, magnetik ve analizlerdir. radyoaktiflik gibi özellikleri üzerine kurulmuş yöntemler Terazi, etüv, fırın gibi temel • Enstrümantal analizlerin yapılışındaki temel prensip maddenin laboratuvar cihazlarının kullanılmasıyla major ve/veya kendi özelliğine uygun olarak gönderdiği sinyallerin uygun minör düzeydeki bileşenlerin tayin araçlarla belirlenerek algılanabilir forma dönüştürülmesi ve edilmesine denir. Bir örnekteki herhangi bir bileşenin cinsi veya derişimiyle orantılı sinyal üreten cihazlarla yapılan bunların değerlendirilerek miktarının ölçülmesidir. analize Enstrümantal Analiz denir.

Enstrümantal analizler temel olarak 3 bölümde Enstrümental analizler incelenir: 1. Kromatografik yöntemler: örneğin bileşenlerine ayrılmasını sağlayan yöntemlerdir Kromatografik yöntemler Spektral yöntemler Elektroanalitik yöntemler 2. Spektral Yöntemler: örneğin absorbladığı yada •Atomik absorbsiyon •Kromatografi •Ultraviyole visible spektroskopisi •Amperometri yaydığı ışımanın ölçülmesine dayanan •Kütle spektrometrisi •Infrared spektroskopisi •Kondüktometri •Elektroforez •Nükleer manyetik rezonans •X-ray spektroskopisi •Potansiyometri yöntemlerdir •Refraktometri •Voltimetri •Termal analiz •Radyokimyasal yöntemler •Elektogravimetri 3. Elektroanalitik yöntemler: örneğe elektriksel •Elektron spektroskopisi •Atomik floresans ve iyonizasyon sinyaller uygulandığında verdiği cevabı ölçen •Elektron spin rezonans yöntemlerdir KROMATOGRAFİK YÖNTEMLER Kromatografi yöntemi, ayrılacak bileşenlerin iki faz arasında Kromatografi : Bir karışımdaki bileşenlerin birbirinden ayrılmasını ve dağılması esasına dayanır Bunlar: tanımlanmasını gerçekleştiren yöntemlerin genel adıdır. 1) Sabit faz 2) Hareketli (mobil) faz • Yunanca Chroma: renk graphein : yazmak 1) Sabit faz (Durgun faz): Bir kolon içinde veya düz bir yüzeye Günümüzde kromatografi ayırma bilimini kapsamaktadır. tutturulmuş faz. Geniş bir yüzey alana yayılmış sabit bir yatak oluşturur. • Kromatografi renkli bitki pigmentlerinin ayrımı için Rus botanikçi M.S. Tsvett Sabit faz sıvı veya katı olabilmektedir, (1872-1919) tarafından 1903’te geliştirilen bir yöntemdir. Kullandığı kolonda renkli bantlar oluştuğundan, bu ayırma yöntemine kromatografi adını vermişti. 2) Hareketli faz (Mobil faz): Sabit fazın üzerinden veya arasından Günümüzde kromatografi, kimya ve biyokimyanın bütün alanlarında, biyoloji geçen faz. Örneklerin ayrılmasını sağlayan fazdır. kalite kontrol, araştırma, analiz, preparatif amaçlı ayırmalar ve fizikokimyasal Hareketli faz sıvı veya gaz olabilir. ölçümlerde kullanılmaktadır. Örnek karışımı hareketli faz tarafından sistemden taşınır. Bu sırada örnekteki Hareketli faz Bu durumda kromatografi şöyle tanımlanabilir bileşenler sabit ve hareketli faz arasında birçok etkileşime uğrar . Sistemde en az alıkonulan “hareketsiz bir destek maddesi üzerinde, karışımdaki bileşen önce taşınır. Daha kuvvetle tutulan bileşenlerin, başlangıçta bulunduklarından farklı bileşen ise daha geç çıkar. bölge veya fazlarda ayrılmasını sağlayan bir ayırma yöntemidir” Bir karışımdaki bileşenlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri birbirinden ne kadar farklı ise Sabit faz Kromatografinin temel prensibi: karışımdaki bileşenleri ayırmak o kadar kolaydır. Çeşitli maddelerin hareketli faz yardımıyla, sabit faz üzerinde, değişik hızlarla hareket etmeleri veya sürüklenmeleri esasına dayanır.

• Elüsyon : Kromatografide sabit fazın hareketli faz (çözücü) ile yıkanması işlemine elüsyon • Genel bir kural olarak bir seri maddeyi denir. ekstrakte etmede çözücünün yeteneği, maddeleri çözme yeteneği ile doğru orantılıdır. • Eluent: elüsyon işleminde kullanılan sıvıya denir. • Elüat: kromatografide kolonun dip kısmından alınan ve analiz edilmiş maddeyi içeren sıvı Polarite • Bir organik moleküldeki elektronlar her zaman eşit olarak paylaşılmaz. Bir elektron bulutu üzerinde bir atom diğerinden daha fazla güç oluşturabilir. • Moleküldeki atomlar arasındaki yük farkından doğan • Elektronegatifliği fazla olan atom bağ yapımında kullanılan elektronları kutuplaşmaya polarite denir. kendine daha çok çeker. Bunun sonucunda molekülde kutuplaşma meydana gelir. Molekülün bir ucu (+) diğer ucu (-) gibi davranır. Örn su moleküllerindeki O ve H arasında elektronlar eşit olarak paylaşılmamıştır. • Suda Oksijen negatif yüklü Hidrojen ise pozitif yüklüdür. • Eğer bir moleküldeki bağ elektronları her bağı oluşturan atomlar arasında eşit paylaşılmışsa molekülde yük farkı olmaz. Bu moleküller apolardır. örn Hegzan Kr. de polarlık kavramının önemi: 1) Maddelerin polarlığı çözeltideki davranışlarını büyük ölçüde etkiler • Polar maddeler polar çözücülerde çözünür ve 2) Maddelerin polarlıkları büyüdükçe adsorbtif etkileri de büyür 3) Maddeler benzer polarlıkta sıvılarda çözünmek isterler. Polar maddeler su çözücünün polaritesi arttıkça daha yüksek gibi polar sıvılarda polarlık gözlenir Orta polar maddeler dietil eter, kloroform gibi orta polar sıvılarda Apolar maddeler de hegzan gibi apolar sıvılarda çözünmek isterler • Su en polar çözücüdür. Polar organik çözücüler 4) Benzer polarlıktaki maddeler birbirleriyle karışabilirler. Polarlıkları birbirine suda çözünebilir. Apolar çözücüler ise zıt olan iki sıvı birbirine karıştırılamaz 5) Moleküllerin polarlığı içerdikleri atomların özelliklerine ve molekül biçimine çözünmez dayanır (-F), (-OH),(NH2), (-Cl) gibi atom veya gruplar moleküle polar karakter kazandırır. 6) Maddeler polar çözücülerde çözündüklerinde polarlıkları artar

APOLAR • Hegzan • Heptan Kromatografik yöntemlerin sınıflandırılması • Siklohegzan • 1-4 dioksan • Benzen Elüotropik seri: Kr’de kullanılan 1.Ayrılma Mekanizmalarına Göre çözücülerin elüsyon güçlerine göre • Toluen • Asetonitril sınıflandırlması 2. Uygulama Biçimine Göre • Dietileter Ayrılacak bileşenler için hangi 3.Faz Tiplerine Göre • Kloroform çözücünün kullanılması gerektiğine karar vermekte kullanılır. • Formik asit • Etil asetat • Asetik asit • Diklorometan • Bütanol • Aseton • Etanol • Metanol • Su POLAR 1. Ayrılma Mekanizmalarına Göre 2. Uygulama Biçimine Göre • Kağıt kromatografisi • Adsorpsiyon kromatografisi • İnce tabaka kromatografisi (TLC) • Partisyon kromatografisi • Kolon kromatografisi • İyon değiştirme kromatografisi • Gaz kromatografisi (GC) • Jel filtrasyon kromatografisi • Yüksek basınçlı sıvı kromatografisi (HPLC) • Afinite kromatografisi 1.Ayrılma mekanizmalarına göre 3. Hareketli Faz Tiplerine Göre Sıvı kromatografisi (hareketli faz sıvı) a) Adsobsiyon kromatografisi • Sıvı-Katı kromatografisi • Adsorpsiyon : bir karışımda bulunan maddelerin katı • Sıvı-Sıvı kromatografisi faz üzerine tutunmasıdır. • Adsorbsiyon olayı, maddenin ara yüzeyinde bulunan Gaz kromatografisi (hareketli faz gaz) moleküller arasındaki kuvvetlerin dengelenmemiş olmasından ve Van der Waals kuvvetlerinden ileri • Gaz-Katı kromatografisi gelir. • Gaz-Sıvı kromatografisi • Yüzeyde konsantrasyonu artmış olan cisme adsorplanmış madde, adsorplayıcı maddeye de adsorban ya da adsorblayıcı madde adı verilir

Bir adsorbsiyon kromatografisinde sabit fazın özellikleri Adsorpsiyon kromatografisi ise örnek bileşenlerinin aşağıdaki gibi olmalı dolgu maddesinin yüzeyinde farklı olarak tutunmaları sonucu meydana gelen bir ayırma işlemidir. • Ayrılması gereken maddeleri parçalamamalı • Adsorpsiyon kromatografisinde; maddeler katı olan sabit faz • Ayrılması beklenen maddeler ile kimyasal reaksiyon ile sıvı veya gaz olan hareketli faz arasında etkileşir. vermemeli Faz tiplerine göre adsorpsiyon kromatografisi • Adsorbsiyon kapasitesi yüksek olmalı • sıvı-katı • Adsorbladıkları maddeleri kolaylıkla geri vermeli • gaz-katı kromatografisidir. Kromatografide kullanılan adsorbantlar b) Partisyon (dağılma) kromatografisi • Kuvvetli adsorbanlar: aktif kömür, alüminyum oksit, magnezyum oksit, silika jel, silikatlar • Partisyon: Katı destek maddesinin üzerinde ince bir sıvı film • Orta adsorbanlar: CaO, Ca(OH) , CaSO , tabakası oluşur. Bu oluşan sıvı hareketli faz ile karışmaz. 2 4 Ayırımı yapılacak olan madde, bu sıvılardaki çözünürlüğüne BaCO , MgCO , CaCO 3 3 3 bağlı olarak iki faz arasında dağılır ve dengeye ulaşır. Buna • Zayıf adsorbanlar: Nişasta, selüloz partisyon denir. Sabit faz: sıvı Hareketli faz : sıvı veya gaz c) Jel filtrasyon (jel geçirgenlik) kromatografisi • Sabit faz, yüksek yüzey alanlı gözenekli bir katı destek Maddelerin molekül ağırlıkları (büyüklüklerine) farklılıklarına maddesine emdirilmiştir. göre ayrılmasına dayanan bir yöntemdir. • Kolon küresel yapıda ve belirli boyutta gözeneklere sahip inert Destek:partisyon kromatografisinde, sıvı sabit fazın adsorblandığı jel parçacıklarından oluşmuştur. materyaldir. • Yöntemin esası: farklı boyutta molekülleri içeren bir çözelti • Ayırım çözünürlük esasına göre karışımın sabit ve hareketli faz kolondan geçirildiğinde büyük moleküller gözenekli arasındaki dağılımına dayanır. Ayırımı gerçekleştirilecek taneciklerin aralarındaki boşluklardan geçerek kolonda hızla bileşikler hareketli ve sabit faz sıvılarında farklı çözünürler. ilerlerler. Gözenek boyutundan küçük moleküller ise gözenek Çözünürlük farkından dolayı bileşikler sistemi önce veya sonra içerisinde difüzlenir ve molekül küçüldükçe artan bir alıkonma terk ederler. Çözünürlüğü sabit fazda fazla olan bileşikler süresi ile kolondan çıkarlar. sistemde daha uzun süre tutulduğu için sistemi daha geç terk ederler.

Bu yöntem protein, nükleik asit, polisakkarit ve diğer biyolojik moleküllerin saflaştırılmasında önem taşımaktadır. Bu kr de başlıca 4 jel tipi vardır. – Doğal bir polisakkarit olan dekstran ilk geliştirilen jeldir. – Poliakrilamit jeller – Agaroz jeller – Poliakrilamit-agaroz karşımı jeller d) İyon değiştirme kromatografisi • Çevresindeki ortamda bulunan iyonlarla yer değiştirebilen iyonlara sahip özel materyal (iyon değiştirici) kullanılır. • Sabit fazın yükü (-) ise katyon değiştirici, (+) ise anyon değiştirci olarak adlandırılır • Bu materyaller anyon ve katyon değiştiriciler olabilir. • İyon değişimi kromatografisi genellikle proteinler aminoasitlerin saflaştırılmasında kullanılır. • Örnekteki yüklü gruplar ile katı destek maddesi arasında elektrostatik etkileşimler olur. Örnek ile destek maddesi ters yüklere sahip olmalıdır. İyonik • zeolit veya reçineler bu iyon değiştiricilere örnek bağlarla örnek destek maddesine bağlanır. Değişen konsantrasyonlarda (ya da olarak gösterilebilir. pH’larda) elüsyon çözeltisi ortama verilerek ayırma işlemi gerçekleştirilir. • (-) veya (+) yükü fazla olan bileşenler kolonu daha geç terkeder • Reçineler rejenerasyon ile tekrar kullanılabilir Reçine Zeolit e) Afinite (ilgi) kromatografisi • kromatografik yöntemlerin en yenisidir. • Biyolojik etkileşim temeline dayanır. • Özellikle protein (enzim) saflaştırmada kullanılır. • Kolon dolgu madde kovalent olarak bağlanmış ve saflaştırılacak proteine özel ilgi (afinite) göstererek seçinimli bir ayırım sağlayan, ligand adı verilen küçük moleküllerin kullanımıyla gerçekleştirilir.

2) Uygulama biçimine göre kromatografi çeşitleri KOLON KROMATOGRAFİSİ • Kolon dolgu maddesi ile doldurulmuş, alttan musluklu basit cam bir boruda gerçekleştirilebilir. • Bunun yanında metal ve dayanıklı plastik de kullanılabilir. • Genellikle 1-4 cm çapında, 20-100 cm uzunluğunda kolonlar kullanılır. • Kolonun alt kısmı, dolgu maddesini (katı adsorbantı) tutmak için gözenekli ya da ince delikli camdan yapılmıştır. • Ayırma mekanizmalarına göre 5 farklı kolon Kolonun doldurulması: kromatografisi uygulanabilir: • Kolonun altındaki musluk kapatılarak • Partisyon kolonun • Adsorbsiyon ¾’üne kadar çözücü doldurulur. Dolgu maddesi üst taraftan yavaşça dökülür. İyice • İyon değişim kromatografisi yerleşmesi beklenir. Sonra kolonun altındaki • Jel filtrasyon kr. musluk açılarak çözücünün fazlası akıtılır. • Affinite kromatografisi Kolon birkaç defa çözücü ile yıkanır. Böylece hem kolon temizlenmiş olur, hem de dolgu maddesi kolona yerleşmiş olur. Ayrıca, ortamda hiç hava kalmamış olur. Kolon dolgu maddeleri • Daha sonra, dolgu maddesinin üst yüzeyine uygun Kromatografide kullanılan dolgu maddelerinin genel özellikleri büyüklükte bir süzgeç kağıdı diski konularak sonraki şöyle olmalıdır: uygulamalarda destek madde yüzeyinin bozunmaması sağlanır. 1) Partikülleri aynı boyutta (uniform) olmalıdır 2) Tanecikler kullanılan çözücü içinde çözünmemelidir 3) Ayırımı yapılan bileşiklere karşı inert olmalıdır • Kolondaki dolgu maddesi hiçbir zaman 4) Çözücünün uygun hızda hareketine engel olmamalıdır kurumamalıdır. Bu durumda tüm özelliğini kaybeder.

Kolonun verimliliğini etkileyen faktörler • Dolgu maddesinin partikül boyutu: partikül boyutu • Elüsyon çözeltisi: ayırma gücünün etkili olabilmesi için küçüldükçe ayırma gücü artar. Ancak, çok küçük partikül viskozitenin ve uçuculuğunun düşük olması gerek. boyutlarında yüksek basınç uygulamak gerekir. • Solvent akış hızı: sabit ve düşük akış hızında daha iyi ayırma • Kolon boyutu: uzunluğun kolon çapına oranı arttıkça gerçekleşir. verimlilikte artar. • Akışın sürekliliği: kesikli akışlar bileşiklerin ayrılmasını engeller • Dolgu maddesinin homojenliği: dolgu maddesi boyutları tekdüze değilse elüsyon çözeltileri düzensiz olarak ilerler ve bantlar gelişigüzel olur. • Adsorbantın durumu: adsorbant zamanla deaktive olur, bu da ayırımı engeller • Kolon sıcaklığı: Kolon sıcaklığı arttıkça elüsyon hızı da artar ancak ayırma gücü azalır. • Çözücünün konsantrasyonu: Yüksek konsantrasyonlu çözeltiler daha yavaş ilerler. Adsorbsiyon kolon kromatografisinin yapılışı: • Analiz edilecek karışım, hazırlanmış kolunun üzerinden verilir. Bütün örnek hemen adsorbana geçer ve bir bölge meydana • İyi bir ayırma için, çözücü seçerken adsorbanın gelir. türü, örnek miktarı kolon uzunluğu gibi faktörler gözönünde bulundurulur. • Örnekten hemen sonra eluent (çözücü, hareketli faz) kolondan geçirilir. • Örneği oluşturan bileşenler kullanılan • Çözücünün akış hızı önemlidir. Akış hızı kolonun altındaki çözücüde çözünür olmalıdır. musluktan dakikada 3-5 ml olacak şekilde ayarlanmalıdır. • Örneğin son kısmı adsorbana değer değmez eluent hemen kolona verilmelidir. Aksi halde, kolona hava girer ve kolonda kanallara neden olur. • Bu istenmeyen bir durumdur. Ayırma kapasitesini düşürür. • Elüent örnek bandından süzülerek aşağıya doğru inerken, örnek adsorban yüzeyinden çözülerek • Daha çok çözünen bir bileşen aşağıya doğru akan sıvıda daha hareketli çözücüye geçer. uzun süre çözünmüş olarak kalır ve sıvı sürekli aşağıya doğru • Önce örneğin yüksek çözünürlüğe sahip bileşenleri aktığından söz konusu bileşen de kolondan aşağıya doğru çok hızlı akarak iner. çözünür. Sıvı aşağıya doğru aktığından çözünmüş bileşen kolondan aşağıya doğru biraz iner, orada katı yüzeyle karşılaşınca, bileşen katı tarafından tekrar adsorblanır. • Elüentte hiç çözünmeyen maddeler kolonun en üstünde bir bant şeklide kalır. • Hareketli eluent onu yine çözüp biraz daha aşağıya doğru sürükler . • Örneğin bileşenlerinin herbiri kolonun farklı yerlerinde bulunacak şekilde saf madde bölgelerine veya bantlarına • Hareketli sıvıdaki bileşenin tekrar taze çözücüde ayrılması işlemine Kromatogramı geliştirilmesi denir. çözünmesi örnek kolonda ilerlerken devam eder.

Facebook Yorumları

Bir Cevap Yazın