Kromatografide, özellikle de iyon değiştirme kromatografisinde (İyon Kromatografi - IC), doğru eluent seçimi, doğru kolon seçimi kadar önemlidir. En uygun ayırma performansını elde etmek için her iki bileşenin de uyum içinde çalışması gerekmektedir. Analit, sabit faz ve eluent arasındaki karşılıklı ilişkiye, yani “bağıntı üçgeni”ne kromatografi tekniğinde sık sık atıfta bulunulmaktadır. Bu blog makalesi, IC tekniğinde eluentin (mobil fazlar) rolünü, hangi tür eluentlerin kullanılabileceğini ve özel uygulamalarınız için bir eluent seçerken ve hazırlarken nelere dikkat etmeniz gerektiğini konu alarak, bağıntı üçgeninin eluent kısmına odaklanmaktadır.
İhtiyacınız olan konu içeriğine doğrudan gitmek için aşağıda yer alan bağlantıları kullanın:
Şekil 1, söz konusu kavramın özellikle iyon kromatografide nasıl kullanılabileceğini göstermektedir. Analit, sabit faz ve eluent olmak üzere üç bileşenin her biri, ayırma işleminde çok önemli ve birbiriyle bağıntılı bir rol oynamaktadır. Bir bileşenin değiştirilmesi diğerlerini de etkilemektedir. Aralarındaki denge bozulursa pik çözünürlüğü, analit tutulumu ve genel metot performansı olumsuz yönde etkilenebilmektedir.
Bu üçgeni anlamak, etkili iyon kromatografi yöntemleri geliştirmek için gereklidir. Ayrıca, belirli analitik zorlukların sorun giderme adımlarını ve ayırma stratejisini optimize etmek için basit bir çerçeve sunmaktadır. Eluentin analit ayrımını etkileyebilecek özelliklerini bilmek son derece önemlidir. Böylece, bu özellikleri kendi yararınıza kullanabilir ve IC analizinizde mümkün olan en iyi performansı elde edebilirsiniz.
Kromatografide eluent (hareketli faz), analitleri ayırma kolonu (sabit faz) boyunca taşıyan sıvı çözeltidir (Şekil 2). Yüksek basınç pompasına girmeden önce, eluent bir eluent degazer aracılığıyla gazdan arındırılmaktadır. Ardından, kolona aktarılmadan önce bir enjeksiyon valfi (6/2 enjektör gösterilmiştir) üzerinden geçirilmektedir. Analitler kolonda ayrıldıktan sonra tespit edilmektedir.
İyon Kromatografi'deki baskılama, eluentten gelen iletkenlik etkilerini ortadan kaldırmak için kullanılmaktadır. Arka plan gürültüsünü minimuma indirerek ortaya çıkan pikler için daha yüksek bir sinyal-gürültü oranı sağlar. Bu baskılama adımı kolon ve dedektör arasında gerçekleştirilmektedir.
Eluent, analitlerin kolon ile etkileşimlerine bağlı olarak ayrılmalarında çok önemli bir rol oynamaktadır. İyon Kromatografi'de, eluentler genellikle asit, baz veya tuzlardan hazırlanmaktadır. Spesifik eluent kompozisyonu, ayrımı yapılacak iyonun yüküne bağlıdır. Anyon analizi için eluent genellikle sodyum karbonat / sodyum bikarbonat, sodyum hidroksit veya potasyum hidroksit karışımlarına dayanmaktadır. Katyon analizi için ise eluentler genellikle düşük konsantrasyonlarda nitrik asit, sülfürik asit veya metansülfonik aside dayanmaktadır.
Tüm sıvı kromatografi ayrımlarında olduğu gibi, IC mobil fazı analit ayrımını etkilemek için değiştirilmesi en kolay parametredir. Buna karşılık, kolon ve tespit yöntemi çoğu durumda önceden tanımlanmaktadır.
Uygun bir eluent seçimi için çeşitli parametreler göz önünde bulundurulmalıdır. Bunlara ek olarak, aşağıdaki parametreler de mutlaka dikkate alınmalıdır [1–8]:
Eluent, yüksek baseline iletkenliği, analitle aynı dalga boyunda yüksek UV absorbansı veya ilgilenilen analitlerle reaksiyon gibi etkiler ile tespit yöntemine girişimde bulunmamalıdır. Bu durum, mümkün olan en iyi baseline stabilitesini, tutunma zamanlarının tekrarlanabilirliğini ve hassasiyeti garanti etmektedir [4].
Eluent için kullanılan kimyasallar sabit faz ile istenmeyen reaksiyonlar oluşturmamalı ve analiz sırasında girişim veya bozunmayı önlemek için kimyasal olarak kararlı olmalıdır [5]. Bu nedenle, sabit fazın özelliklerini bilmek önemlidir. Üreticiler genellikle standart koşulların yanı sıra sabit fazın sınırlamalarını (örneğin, uygun pH aralığı veya organik değiştiricilerin eklenmesi gibi) tanımlamaktadır.
IC kolonu seçimi ve analit ayrımının optimizasyonu hakkında daha fazla bilgi edinmek için ilgili blog makalemizi inceleyin.
İyon Kromatografi (IC) ayırma kolonları için en iyi uygulamalar - Bölüm 2
Eluentin bileşimi, tutunma zamanlarını etkilediği için hedef iyonların ayrılmasını da doğrudan etkilemektedir. Dikkate alınması gereken en önemli faktörler aşağıda belirtilmektedir.
Eluent pH'ındaki değişiklikler analitin ayrışma dengesinde kaymalara yol açarak, analitin tutunma zamanını değiştirmektedir. (Şekil 5).
Özellikle yüksek pH seviyelerine karşı hassas olan silika bazlı kolonlar için pH, sabit fazın bozulmasını veya değişmesini önleyecek bir aralıkta tutulmalıdır [7,9].
Bunun yanı sıra, iletkenlik ve UV absorpsiyonu gibi tespit yöntemleri pH değişikliklerine karşı oldukça hassastır. Sabit bir pH, başlangıçtaki gürültüyü en aza indirerek tespit hassasiyetini artırmaktadır [8].
İyon ayrımı için ilk olarak tek değerlikli iyonların izole edilmesi ve ardından çok değerlikli iyonların izole edilmesi önerilmektedir. Tek değerlikli iyonların bulunduğu ortama çok değerlikli iyonların eluent gücünü artırarak veya eluent pH'ını değiştirerek eklenmesi önemli riskler oluşturmaktadır. Bu ayrımlar (ve dolayısıyla pik çözünürlüğü) özellikle kolonun yıpranmasına ve seri bazında değişikliklere karşı hassasiyet göstermektedir.
Genellikle sulu eluentlere organik bir çözücü (ör. metanol, aseton veya asetonitril) eklenmesi, polarize olmayan iyonların (ör. florür, klorür, sodyum, kalsiyum, vb.) tutunma zamanları üzerinde çok az etkiye sahiptir. Polarize olabilen ve daha az hidrofilik iyonlar (ör. iyodür, tiyosiyanat, organik amonyum katyonları, vb.) ise, tipik olarak organik bir değiştirici kullanıldığında daha erken elüsyona uğramaktadır.
Ek olarak, bir iyon kromatograf ile bir kütle spektrometresi birleştirildiğinde elektrosprey iyonizasyon kaynağı içindeki iyonizasyonu artırmak için genellikle organik değiştiriciler kullanılmaktadır.
Alkali metal iyonlarının daha iyi ayrılmasını sağlamak için kompleks yapıcı maddeler kullanılmaktadır. Eluente 18- taç-6-eter (1,4,7,10,13,16-hekzaoksasiklooktadekan) eklenmesi Na+, NH4+ ve K+ arasında daha iyi bir ayrım sağlamaktadır. Örnek olarak bu modifikasyon, yüksek K+ yüküne sahip doğal su örneklerinde eser NH4+ içeriğinin belirlenmesini iyileştirmek için kullanışlıdır.
Şekil 9, 18-taç-6-eterin eluente eklenmesinin ardından K+'nın tutunma zamanının belirgin bir şekilde nasıl arttığını göstermektedir (Tablo 1). Bu, Şekil 10'da gösterildiği gibi oldukça büyük olan K+-18-taç-6-eter kompleksinin oluşumu ile açıklanabilmektedir. Potasyumun tutunma zamanı sterik engelleme nedeniyle artar ve bununla birlikte NH4+ ile arasındaki mesafe de değişir. Yüksek potasyum konsantrasyonlarında bile amonyum ile hiçbir girişim gerçekleşmez.
| Pik | Bileşen | RT [dak] | RT [dak] (18-taç-6) |
|---|---|---|---|
| 1 | Lityum | 4.31 | 4.25 |
| 2 | Sodyum | 5.60 | 5.61 |
| 3 | Amonyum | 6.28 | 6.42 |
| 4 | Potasyum | 8.46 | 10.39 |
| 5 | Kalsiyum | 17.47 | 17.00 |
| 6 | Magnezyum | 20.78 | 20.00 |
Dikarboksilik asitler birçok iki değerlikli katyon ile kompleks oluşturmaktadır. Tipik olarak bu kompleksler indirgenmiş yüke sahiptir. Sonuç olarak, dikarboksilik asitler eluente eklendiğinde, çok değerlikli katyonlar daha az güçlü bir şekilde tutunmakta ve daha erken elüsyona uğramaktadır. Bu hızlanmanın seviyesi, spesifik katyon kompleksinin kompleksleşme sabitinden etkilenmektedir.
Şekil 11, dipikolinik asidin (piridin-2,6-dikarboksilik asit, PDC veya DPA olarak da bilinir) bir eluent değiştirici olarak kullanılması durumunda magnezyum, kalsiyum ve çinko üzerindeki bu etkiyi göstermektedir. Kalsiyum veya magnezyum ile karşılaştırıldığında, geçiş metali olan çinko dipikolinik asit ile çok daha güçlü bir kompleks oluşturur. Sonuç olarak, bu kompleks yapıcı maddenin düşük konsantrasyonlarından bile büyük ölçüde etkilenir. Çinko, kromatogram b)'de lityumdan önce çıkar ve c)'de ise tamamen kompleksleşerek enjeksiyon piki ile birlikte elüsyona uğrar. Kalsiyum dipikolinik asit ile zayıf bir şekilde kompleks oluşturmaktadır, ancak yine de bu kompleks magnezyum ile olduğundan daha güçlüdür. Kromatogram b)'de magnezyum ve kalsiyumun çözünürlüğü azalırken, c)'de kalsiyum magnezyumdan önce ayrılmaktadır. Bu değiştirici, alkali metal katyonlarının yanı sıra kalsiyum ve magnezyumun analiz edildiği tayinlerin çalışma süresini azaltmak için kullanılmaktadır.
| Pik | Bileşen | RT [dak] (a) | RT [dak] (b) | RT [dak] (c) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Sodyum | 6.79 | 6.50 | 5.39 |
| 2 | Potasyum | 10.42 | 9.93 | 8.08 |
| 3 | Magnezyum | 33.05 | 29.90 | 19.05 |
| 4 | Çinko | 38.24 | 3.38 | – |
| 5 | Kalsiyum | 44.48 | 35.87 | 16.08 |
Ayırma ihtiyaçlarına uygun spesifik bir eluent belirledikten sonra, bu adımının otomatik hale getirilmesi düşünülebilir. Eluent hazırlamayı otomatikleştirmenin birkaç yolu bulunmaktadır. Bu yöntemlerden biri, tam eluent konsantrasyonunun otomatik olarak kolayca seyreltilebileceği bir eluent stoğu (konsantre) hazırlamaktır. Metrohm kolonlarının tüm standart eluentleri için Merck'ten konsantreler temin edilebilmektedir. Bu eluent konsantreleri, 941 Eluent Production Module ile otomatik olarak seyreltilebilir ve eluent olarak kullanılabilmektedir.
Ek olarak, NaOH, KOH veya LiOH gibi hidroksit eluentleri için 948 Continuous IC Module, CEP ideal bir seçimdir. Bu modül, bir hidroksit konsantresi kullanarak hidroksit eluentlerini elektrolitik yöntemle sürekli olarak hazırlayabilmektedir.
Eluentler, iyon kromatografi tekniğindeki bağıntı üçgeninin önemli bir parçasıdır. Bir eluent hazırlamadan önce doğru hazırlama adımlarının belirlenmesi, kullanılan kimyasal reaktifler ve diğer birçok değişkenin göz önünde bulundurulması gerekmektedir. Doğru eluent seçimi ve hazırlığı, güvenilir ve sağlam bir iyon kromatografi ölçümü için büyük önem taşımaktadır.
İyon Kromatografi hakkında detaylı bilgi edinmek için aşağıda yer alan monograflarımızı indirebilir ve IC sisteminiz ile sorunsuz bir şekilde çalışmaya başlayabilirsiniz.
[1] Kromidas, S. The HPLC Expert; Wiley-VCH: Weinheim, 2016.
[2] Haddad, P. R.; Jackson, P. E. Ion Chromatography; Journal of Chromatography Library; Elsevier: Amsterdam, 1990.
[3] Schäfer, H.; Läubli, M. Monograph: Ion Chromatography; Metrohm AG: Herisau, Switzerland, 2023. https://www.metrohm.com/en/products/8/1085/81085077.html
[4] Liu, Y.; Kaiser, E.; Avdalovic, N. Determination of Trace-Level Anions in High-Purity Water Samples by Ion Chromatography with an Automated On-Line Eluent Generation System. Microchemical Journal 1999, 62 (1), 164–173. DOI:10.1006/mchj.1999.1699
[5] Zou, J.; Motomizu, S.; Fukutomi, H. Reversed-Phase Ion-Interaction Chromatography of Inorganic Anions with Tetraalkylammonium Ions and Divalent Organic Anions Using Indirect Photometric Detection. Analyst 1991, 116 (12), 1399–1405. DOI:10.1039/AN9911601399
[6] Wahab, M. F.; Anderson, J. K.; Abdelrady, M.; et al. A. Peak Distortion Effects in Analytical Ion Chromatography. Anal. Chem. 2014, 86 (1), 559–566. DOI:10.1021/ac402624a
[7] Martin, D. Column Chromatography; IntechOpen, 2013.
[8] Motomizu, S.; Oshima, M.; Hironaka, T. Ion-Exchange Chromatographic Determination of Anions by Indirect Photometric Detection: Comparison of Eluent Ions with Respect to Sensitivity Enhancement. Analyst 1991, 116 (7), 695–700. DOI:10.1039/AN9911600695
[9] Acikara, Ö. B. Ion-Exchange Chromatography and Its Applications. From the Edited Volume Column Chromatography, Edited by Dean F. Martin and Barbara B. Martin, InterOpen 2013. DOI:10.5772/55744
[10] Metrohm AG. Column Manual A Supp 19 (6.01034.4x0); 8.107.8013EN / 2023-03-08; Metrohm AG: Herisau, Switzerland, 2023.
[11] Kolb, M.; Seubert, A.; Schäfer, H.; Läubli, M. (Editor). Monograph: Practical Ion Chromatography, 3rd ed.; Metrohm AG: Herisau, Switzerland, 2020. https://www.metrohm.com/en/products/8/1085/81085069.html
Monograf: Pratik İyon Kromotografi - Giriş
Monograf: İyon Kromatografide Gelişmiş Tespit Teknikleri
İsteğe özel: Otomatik hidroksit eluenti hazırlama: Anyon analizlerindeki eksikliklerin giderilmesi
Broşür: 941 Eluent Production Module – İyon Kromatografi için inline eluent üretimi
Kolon manueli: Metrosep A Supp 19
“İyon Kromatografi” monografının tamamen revize edilmiş ve güncelleştirilmiş ikinci baskısı, İyon Kromatografi tekniğinin teorisi ve pratik uygulamalarının derinlemesine bir incelemesini sunmaktadır. Ek olarak bu dokümanda, teori, tespit yöntemleri ve ayırma kolonu tipleri hakkında ayrıntılı açıklamalar da yer almaktadır.
Makaleyi paylaş
