MADDELERİN AYRIŞTIRILMASI
A. BİLEŞİKLERİN AYRIŞTIRILMASI
Tabiatta bulunan maddeler karışım hâlinde bulundukları gibi bileşik hâlinde de bulunabilir. Şeker, yemek tuzu, su, karbondioksit birer bileşiktir. Bunlar saf maddelerdir ve yapılarında birden fazla cins atom bulunur. Bileşikler bazı metotlarla bileşenlerine ayrılabilir. Bileşikleri ayırmak için maddenin ayırt edici özelliklerinin yanında başka teknikler ve bilgilerde gereklidir. Burada yalnızca ısı ile parçalama ve elektrolizle ayrıştırma üzerinde duracağız. Bunlardan başka ayırma metotları da vardır
I. Isı Enerjisi ile Ayrıştırma
Günlük hayatta karşılaştığımız bazı bileşikler ısı etkisi ile parçalanırlar. Bileşiklerin ısı ile ayrıştırılmasında yeni maddeler oluşur. Oluşan yeni maddelerin kimyasal özellikleri artık önceki maddenin kimyasal özelliğinden tamamen farklıdır. Meselâ, kireç taşı olarak bilinen kalsiyum karbonat (CaCO3) ısıtılacak olursa kalsiyum oksit (CaO) ve karbondioksite (CO2) parçalanır. Yine turuncu renkli cıva oksit bileşiği ısıtıldığında metalik parlaklığa sahip cıva ve oksijen gazıolmak üzere iki elemente ayrılır.

II. Elektrik Enerjisi ile Ayrıştırma (elektroliz)

Bileşikleri elementlerine ayrıştırma metotlarından biri de elektrolizdir. Elektrolizle elementlerine ayrıştırılacak madde ya sıvı hâle getirilir ya da sulu çözeltisi hazırlanır. Daha sonra bu çözeltiye bir elektrik akımı uygulanır. Artı yüklü iyonlar katotta eksi yüklü iyonlar anotta element olarak toplanır.

B. KARIŞIMLARIN AYRIŞTIRILMASI1
Tabiattaki maddelerin bir çoğu karışım olarak bulunur. Saf maddeler gerekli olduğunda onu karışımdan ayırmak gerekir. Karışmış maddelerin birbirinden ayrılabilmesi için bazı fiziksel ve kimyasal özelliklerinin farklı olması gerekir. Şimdiye kadar maddelerin özkütle, erime noktası, kaynama noktası, çözünürlük, esneklik, genleşme gibi ayırt edici özelliklerini inceledik. Karışmış maddeleri birbirinden ayırmak için bu özelliklerden faydalanılması gerekir. Karışımlarıayırırken bazen bir özellik yetmeyebilir. O zaman birden fazla özelliği kullanmak gerekir. Bunun için de en uygun metot seçilmelidir. Karışımları ayrıştırmak için bazı metotları inceleyelim:
1. Elektriklenme ile Ayrıştırma
Sürtünen bir kısım maddelerin elektriklenme özelliği vardır. Meselâ, yün kazağı çıkarırken saç ve kazak arasında kıvılcım sesleri duyulur. Bu, yün kazağın elektriklendiğini belirtir. Elektriklenen bu gibi maddeler hafif bazı maddeleri çekerler. Bazı maddeleri de çekemezler. Kırmızı pul biber ve yemek tuzu karışımına elektrik yüklü ebonit çubuk yaklaştırıldığında çubuğun pul biberleri çektiği gözlenir. Pul biber yemek tuzundan bu metotla ayrıştırılmış olur.

1 Bu konunun bir kısmı "Zambak yayınları Kimya -1 Ders Kitabı"ndan alınmıştır.
3.Özkütle Farkı ile Ayrıştırma

Özkütleleri farklı karışmış iki madde değişik yöntemlerle birbirinden ayrılabilir.Özkütleleri farklıiki katı karışımın iki kalınında çözünmediği bir sıvıya atalım. Katıların Özkütleleri farklıolduğundan ve sıvıda çözünmediğinden sıvı içerisinde farklı bölgelerde toplanırlar. Özkütleleri farklı ve birbiri içerisinde çözünmeyen iki sıvı, karışımı ayırma hunisi yardımıyla ayrıştırılabilir. Özkütlesi büyük olan altta, küçük olan üstte bulunur. Ayırma hunisinin musluğu kısık şekilde açılarak öz-kütlesi büyük olan sıvı bir behere alınır. Ve karışım ayrışmış olur. Katılarda ise, kum ve naftalin karışımını ayrıştırmayı düşünelim. Karışım suya atılır. Kumun yoğunluğu sudan fazla olduğundan dibe çöker, naftalinin yoğunluğu sudan az olduğundan naf­talin suyun üst kısmında kalır, üstteki naftalin alınır. Geriye su-kum karışımı kalır, su süzülür. Böylece kum naftalinden ayrıştırılmış olur.

4. Çözünürlük Farkı ile Ayrıştırma

Çözünürlük farkından yararlanarak maddeleri ayırmak her zaman bu kadar kolay olmayabilir. Karışımdaki maddelerin her ikisi de aynı sıvıda çözünebilir. Birinin çözünüp, diğerinin çözünmediği sıvı bulunmayabilir. Bu durumda karışımdaki maddelerin çözünürlüklerinin sıcaklıkla değişiminden yararlanılır. Çözeltinin sıcaklığı değiştirilerek, ayrımsal kristallenme ile çözeltideki maddeler ayrı ayrı elde edilir.

5. Hâl Değiştirme Sıcaklıkları Farkı ile Ayrıştırma
Bir maddenin erime ve kaynama noktası diğer bir maddeninkinden farklıdır. Hâl değiştirme sıcaklığından yararlanarak erime noktası farklı olan katı-katı karışımları, kaynama noktası farklısıvı-sıvı karışımları ve yoğunlaşma noktaları farklı gaz-gaz karışımları birbirinden ayrılabilir.

Demir ve kurşundan oluşan bir karışımın ayrıştırılmasında; Demirin erime noktası1540°C ve kurşunun erime noktası 327,5°C’dir. Karışım bir potada ısıtıldığında erime noktasıdüşük olan kurşun Önce erir. Sıvı hâle geçen kurşun süzülerek demirden ayrılır.

SAMANYOLU EĞİTİM KURUMLARI
! ! ! ! ! MERAKLISINA! ! ! ! !
Kromatografi
Karışımı oluşturan bileşenlerin, iki ayrı fazdaki hareket hızlarının farklılığından

yararlanarak ayırma yöntemidir. Kromatografi ile klasik metotlarla birbirinden ayrılmaları çok zor olan maddeleri saf olarak birbirinden ayırmak mümkündür. Kromatografinin değişik yöntemleri vardır. Yapılabilirliği basit olan ve kullanılan araç gereç yönünden en ucuz olanıkağıt kromatografisi ve kolon kromatografisidir. Kromatografi ile ilk çalışmaları yapan Rus botanikçisi olan Tswett (Sivet) tir. 1906 yılında Tswett kolon kromatografisi ile renkli karışımlardan saf bileşikler elde etmiştir. Tswett’den sonra uzun zaman unutulan Kromatografi daha sonraları tekrar ele alınmış ve bir hayli gelişerek asrımızın en mükemmel tekniği hâline gelmiştir. Kromatografi de karışımı oluşturan bileşenler durgun faz (stasyoner faz) ve hareketli faz (mobil faz) arasında dağılır. Hareketli faz tarafından karışımdan devamlı olarak çözülen farklıbileşenler seçimli Adsorpsiyon nedeni ile durgun faz üzerinde farklı bölgelerde toplanırlar. Karışımın bu şekilde bileşenlerine ayrılması karışımda bulunan bileşenlerin polarite farkına, durgun ve hareketli fazların yapılarına göre değişir.
Kullanılan fazların yapısına göre dört tip Kromatografi vardır:
Kromatografi AdıHareketli Faz

Dağılma kromatografisi
Sıvı
Sıvı
Adsorpsiyon kromatografisi
Sıvı
Katı
Gaz-gaz kromatografisi
Gaz
Sıvı
Gaz-katıkromatografisi
Gaz
Katı
Dağılma Kromatografisi
Dağılma kromatografisinde maddeler iki sıvı faz arasında dağılır. Bir sıvıfaz sabit tutulur. Sabit tutulan sıvı faz genellikle suyu şiddetle absorbe ettiğinden silikajeldir. Bunun içerisinden hareketli faz geçirilir. Sabit tutulan faz bir katı yüzey tarafından tutulup sabitleştirilir. Meselâ, bir kâğıt şerit üzerine ayrımıyapılacak karışımın çok az bir çözeltisi kağıda emdirilip kâğıdın ucu,bütanol-su karışımına daldırılırsa, sıvılar, kapiler hareket nedeni ile kâğıt üzerinde yükselirken su kâğıt tarafından seçimli olarak tutulup durgun faz hâline dönüşür. Bütanol ise, tutulan su içerisinden geçerek yükselirken, beraberinde sürüklediği bileşikleri seçimli olarak kısmen durgun faza gönderir.

Bu anlatılanlar kâğıt kromatografisinde de geçerli olduğundan kâğıt kromatografisi, dağılma kromatografisine örnek gösterilebilir.

Yandaki Kâğıt kromatografisi ile mürekkebin bileşenlerine ayrılmasında, üzerine mürekkep damlatılmış süzgeç kağıdı, içerisinde su bulunan bir behere konulduğunda kâğıt dipten su alarak mürekkebi bileşenlerine ayırır.
Kâğıt kromatografisinde kullanılan karışım renkli ise ayrı ayrı lekeler göze çarpar. Karışımın renkli olmadığı durumlarda lekeler kâğıda özel ayıraçların püskürtülmesi İle renklendirilip, görünür hâle getirilir. Renksiz bileşikler ültraviyole ışınlar yardımıyla da görünür hâle getirilebilir.
Madde ne kadar fazla sürüklenmişse kapladığı alan o kadar geniştir. Konsantrasyonu ise düşüktür. Lekeler ayrı ayrı kesilir. Genellikle iyi bir çözücü ile bir kaba alınarak ayrıştırılmış olur.
Her maddenin hareketli faza sürüklenmesi farklı farklıdır. Buna sürüklenme derecesi denir. Rf ile gösterilir. Rf değeri de maddenin sürüklenme uzunluğunun (cm cinsinden) çözücünün sürüklenmesine oranından bulunur. Rf değeri aynı olan bileşiklerin aynı olma ihtimali kuvvetlidir.

Adsorpsiyon Kromatografisi
Adsorpsiyon kromatografisine örnek olarak kolon kromatografisi verilebilir. İlk keşfedilen kromatografi türüdür. 1906 yılında Tswett yeşil yapraklan kıyarak petrol eteriyle muamele etmiş ve elde ettiği renkli çözeltiyi, toz hâlinde kalsiyum karbonatla doldurduğu bir kolondan geçirerek yaprakta bulunan renkli maddelerin kolonun çeşitli yerlerinde renkli bantlar hâlinde toplandığını ve karotenin de çözücü ile aşağıya geçtiğini görmüştür.
Zamanımızda bu metotla ilgili çalışmalarda sabit faz olarak ince kalsiyum karbonat, alüminyum oksit, talk, silika jel gibi maddeler; hareketli faz olarak da su, alkol, aseton, kloroform, nitro benzen, toluen ve benzen gibi çözücüler kullanılmaktadır. Her karışım için

Maddelerin absorblanma dereceleri farklı olduğundan maddeler kolon içerisinde farklıyerlerde toplanırlar. Bu maddeler renkli ise yerleri belli olur. Renkli değilse maddeler ayıraçlarla renklendirilir. Daha sonra bunlar kolondan ayrıştırılır. Bunun için de kolondan uzun zaman çözücü geçirilerek her bir halkanın yavaş yavaş aşağıya inmesi sağlanır. Her halkayı ihtiva eden çözelti başka bir kaba alınır. Çözelti buharlaştırılarak saf madde elde edilir.
Kromatografi kolonları amaca göre değişik boyutlarda olmakla beraber laboratuarlarda genellikle 1-5 cm çapında ve 25-100 cm boyundadır. Kolon kromatografisinin daha iyi anlaşılması ve nasıl kullanıldığını görebilmek için aşağıdaki örneği inceleyelim:

Yaprak Boyar Maddelerinin Ayrıştırılması
4-5 tane kıyılmış taze ıspanak yaprağı, 45 cm3 petrol eteri 5 cm3 metanol karışımında
1 saat bekletilir ve renksiz olan sıvı nüce hunisi ile süzülür. Sıvı kısım ayırma hunisine alınır ve çalkalamadan, metanol tamamen uzaklaşıncaya kadar su ile bir kaç kez yıkanır. Arkasından çözelti sodyum sülfat ile kurutulur. Bu işlemden sonra karışım kullanılmaya ha-zır hâle gelir.
Kromatografi kolonu için alt ucunda içeriye doğru girintisi bulunan yaklaşık 1-2 cm çapında ve 20 cm boyunda bir cam boru kullanılabilir. Buraya önce gözenekli bir cam disk ve üstüne kuru cam pamuğu konur. Bunun üzerine 2 cm yüksekliğinde alüminyum oksit ilâve edilir ve bir cam çubukla hafifçe bastırılarak sıkıştırılır. Alüminyum oksit üzerine aynışekilde iyice kurutulmuş 4 cm yüksekliğinde kalsiyum karbonat ve bunun üzerine de 6 cm yüksekliğinde elenmiş pudra şekeri (sakkaroz) doldurulur.
Kolonun üstünden yavaşça petrol eteri ilave edilir ve gerekirse kolonun alt ucuna bağlıolan nüce erlenin yan kolundan vakum uygulanarak kolonda hava kabarcığı kalmamasısağlanır. Hafif kuru kolonun üst kısmından, yaprak ekstraktını içeren çözelti kolona konur ve benzen-petrol eteri (4:1 oranında) karışımı ilâve edilerek kolon yıkanır (develope edilir). Boyar maddeler sakkarozda sarı renkli klorofil b, onun altında mavimsi yeşil klorofil a, kalsiyum karbonat üzerinde sarırenkte ksantofil ve alüminyum oksit üzerinde portakal renginde karotendir.
Ayrımsal Kristallendirme:2

2 Bu kısım Petrucci Genel Kimya Kitabı’ndan alınmıştır.
Çoğu bileşiklerin çözünürlüklerinin sıcaklıkla artması, uygulamalarda büyük yararlar sağlar. Bu uygulamalardan biri saflaştırma olsun. Hem bileşiğin, hem de safsızlıkların belli bir çözücüde çözünebildiğini ve yüksek sıcaklıkta doygun bir çözelti hazırlandığını düşünelim. Sonra bu çözeltiyi soğumaya bırakalım. Bu çözelti, düşük sıcaklıklarda, istenen bileşik yönünden doygun hale gelecektir. Bu durumda, bileşiğin fazlası kristalleşecek ve safsızlıklar (doygun hale gelmedikleri için) çözeltide kalacaktır. * " Bir katıyı saflaştırmak için uygulanan bu yönteme ayrımsal kristallendirme yada yeniden kristallendirme denir. Ayrımsal kristallendirmeye şekil örnek verilmiştir. Çözünürlüğü az olan önce kristalleşerek ayrılacaktır.
*
Çoğu kez böyle bir durumla karşılaşılırsa da, bazen safsızlıkların bir yada bir kaçı, saflaştırılacak bileşikle katıçözelti verir. Bu durumda, ayrımsal kristallendirme saflaştırma için iyi bir yöntem değildir.