Giriş
Bazı bileşikler, katıdan gaza doğrudan faz değişimi olan süblimleşme yeteneğine sahiptir. Katı karbondioksit, atmosferik basınçta kolayca süblimleşen bir madde örneğidir, çünkü bir parça kuru buz erimeyecek, ancak doğrudan karbondioksit gazına dönüştüğü için "yok olacak" gibi görünecektir. Süblimleşme, bir bileşiğin buhar basıncı uygulanan basınca (genellikle atmosferik basınç) eşit olduğunda meydana geldiği için kaynamaya benzer bir süreçtir. Aradaki fark, süblimleşmenin bir sıvınınki yerine bir katının buhar basıncını içermesidir. Katıların çoğu kolay erişilebilir sıcaklıklarda kayda değer bir buhar basıncına sahip değildir ve bu nedenle süblimleşme yeteneği nadirdir. Süblimleşme yeteneğine sahip bileşikler, katı halde moleküller arası kuvvetleri zayıf olan bileşikler olma eğilimindedir. Bunlar simetrik veya küresel yapıya sahip bileşikleri içerir. Süblimleşebilen bileşiklerin örnekleri aşağıda gösterilmiştir: DMT; magnezyum 4-hidroksibütirat; TMA ve benzerleri.
Bu yöntem maddelerin saflaştırılması için kullanılır. Bu işlemlerin avantajları şunları içerir: nispeten yüksek bir denge ayırma katsayısı; gaz karışımlarının kullanılması durumunda, çözücülerin buharlaşmasını hariç tutma olasılığı (absorpsiyon ve rektifikasyonun aksine); damıtma sırasında olduğundan daha düşük çalışma sıcaklığı; kaplama işlemi üzerinde kontrol kolaylığı; hedef ürünleri hemen ticari bir biçimde (dağılmış parçacıklar, tek kristaller, katı filmler), yüksek saflıkta malzemeler, füzyon olmayan bileşenlerin bileşimleri (metalik bir matriste metal olmayanlardan bıyıklar), ince ve ultra ince metal tozları, oksitleri elde etme yeteneği.
Bu yöntem maddelerin saflaştırılması için kullanılır. Bu işlemlerin avantajları şunları içerir: nispeten yüksek bir denge ayırma katsayısı; gaz karışımlarının kullanılması durumunda, çözücülerin buharlaşmasını hariç tutma olasılığı (absorpsiyon ve rektifikasyonun aksine); damıtma sırasında olduğundan daha düşük çalışma sıcaklığı; kaplama işlemi üzerinde kontrol kolaylığı; hedef ürünleri hemen ticari bir biçimde (dağılmış parçacıklar, tek kristaller, katı filmler), yüksek saflıkta malzemeler, füzyon olmayan bileşenlerin bileşimleri (metalik bir matriste metal olmayanlardan bıyıklar), ince ve ultra ince metal tozları, oksitleri elde etme yeteneği.
Vakumlanarak süblimleştirilebilen bileşikler
Nispeten az sayıda katı madde süblimleşme yeteneğine sahip olduğundan, uçucu bir katı madde uçucu olmayan safsızlıklarla kirlendiğinde bu işlem mükemmel bir saflaştırma yöntemi olabilir. Saf olmayan katı madde bir kabın dibinde "soğuk parmak" adı verilen soğuk bir yüzeye yakın bir yerde ısıtılır (Şekil 1). Uçucu katı madde süblimleştikçe, soğuk parmak yüzeyinde birikir (daha sonra geri kazanılabilir) ve böylece kapta kalan uçucu olmayan maddeden ayrılır. Ancak bu işlem uçucu katıları birbirinden ayırmada pek de etkili değildir.
Oda sıcaklığında kayda değer buhar basıncına sahip katıların birçoğunun aktif olarak süblimleşmesi için oldukça yüksek sıcaklıklara ihtiyaç vardır (buhar basınçları yaklaşık 760 mm Hg atmosfer basıncına eşit olduğunda). Bu katılar atmosferik basınç altında süblimleşme noktalarına kadar ısıtılırsa, bazıları işlem sırasında kömürleşecek ve ayrışacaktır. Bu nedenle süblimasyonun düşük basınç altında (vakum süblimasyonu) gerçekleştirilmesi çok yaygındır. Sıvının buhar basıncı cihazdaki azaltılmış basınca eşit olduğunda kaynadığı vakum distilasyonuna benzer şekilde, vakum süblimasyonunda katı, buhar basıncı cihazdaki azaltılmış basınca eşit olduğunda süblimleşir. Vakum distilasyonunda basıncın düşürülmesi sıvıların daha düşük bir sıcaklıkta kaynamasını sağlar. Benzer şekilde, vakum süblimasyonunda basıncın düşürülmesi katıların daha düşük bir sıcaklıkta süblimleşmesini sağlar ve bu da ayrışmayı önler.
Adım adım süblimasyon prosedürleri
Atmosferik Basınç Altında
Bu bölümde gösterilen süblimasyon, Petri kaplarının altında ve üstünde uzun iğneler halinde büyüyen 0,29 g ferrosenin saflaştırılmasını göstermektedir (%90 geri kazanım).1. Süblimleştirilecek ham, kuru katıyı ince bir tabaka halinde bir "alt" Petri kabına yayın (Şekil 2 a). Tıknaz ise, önce havan ve havan tokmağı ile ezin. Üst Petri kabının boş kütlesini belirleyin. Saflaştırılacak katının kuru olması önemlidir: numune çözücü ile ıslaksa, süblimasyon sırasında üst Petri kabında yoğuşma oluşabilir. Süblimasyonun başlangıç aşamalarında, az miktarda yoğuşma üst Petri kabından bir kağıt havlu ile silinebilir. Ancak çok fazla yoğuşma kristallerin üst kaptan yıkanmasına neden olabilir.
2. Alt Petri kabını üstteki kapla örtün ve uygun sıcaklığa ayarlanmış (ilgilenilen bileşiğin süblimleşme noktasına bağlı olarak, belki orta düşük) davlumbazdaki bir ocak gözünün (Şekil 2 b) üzerine bir tel örgü yerleştirin. Tel örgü, ısının kaba eşit olarak dağılmasına yardımcı olur ve kömürleşmeyi en aza indirir.
3. Petri kabının üzerine buzlu suyla dolu 600 ml'lik büyük bir beher yerleştirin (Şekil 2 c).
2. Alt Petri kabını üstteki kapla örtün ve uygun sıcaklığa ayarlanmış (ilgilenilen bileşiğin süblimleşme noktasına bağlı olarak, belki orta düşük) davlumbazdaki bir ocak gözünün (Şekil 2 b) üzerine bir tel örgü yerleştirin. Tel örgü, ısının kaba eşit olarak dağılmasına yardımcı olur ve kömürleşmeyi en aza indirir.
3. Petri kabının üzerine buzlu suyla dolu 600 ml'lik büyük bir beher yerleştirin (Şekil 2 c).
4. Zamanla numune süblimleşecek ve üst Petri kabında toplanacaktır (Şekil 3). İşlem sırasında bileşikler kömürleşebileceğinden süblimleşmeyi izleyin (kararmaya başlarsa ısıyı düşürün). Alt Petri kabında çok az (veya hiç) katı madde kalana kadar süblimleşmeye devam edin. Kristallerin alt kabın kenarları boyunca da büyümesi çok yaygındır.
5. Petri kaplarını pamuk eldivenler (Şekil 4 a) veya silikon sıcak el koruyucusu kullanarak dikkatlice ocak gözünden çıkarın. Kapları itip kakmak süblimleşmiş kristallerin üst Petri kabından düşmesine neden olacaktır.
Güvenlik notu: İki kabın çeker ocaktaki seramik bir karo üzerinde bozulmadan soğumasını bekleyin (Şekil 4 b). Üst Petri kabını hemen çıkarmayın, aksi takdirde zararlı dumanlar çıkabilir.
6. Üst Petri kabındaki kristaller saflaştırılmıştır ve saklanmalıdır (ve kütleleri belirlenmelidir). Bazen alt kaptaki malzeme de kristal gibi görünüyorsa (bir süblimasyon sürecinden geçtiğini gösterir) ve kömürle kirlenmiş görünmüyorsa saklanabilir (Şekil 4 c).
5. Petri kaplarını pamuk eldivenler (Şekil 4 a) veya silikon sıcak el koruyucusu kullanarak dikkatlice ocak gözünden çıkarın. Kapları itip kakmak süblimleşmiş kristallerin üst Petri kabından düşmesine neden olacaktır.
Güvenlik notu: İki kabın çeker ocaktaki seramik bir karo üzerinde bozulmadan soğumasını bekleyin (Şekil 4 b). Üst Petri kabını hemen çıkarmayın, aksi takdirde zararlı dumanlar çıkabilir.
6. Üst Petri kabındaki kristaller saflaştırılmıştır ve saklanmalıdır (ve kütleleri belirlenmelidir). Bazen alt kaptaki malzeme de kristal gibi görünüyorsa (bir süblimasyon sürecinden geçtiğini gösterir) ve kömürle kirlenmiş görünmüyorsa saklanabilir (Şekil 4 c).
Düşük basınç altında (vakum süblimasyonu)
Bu bölümdeki süblimasyon, kafurun 2,28 g (büyük ölçek, %77 geri kazanım) ve kabaca 0,2 g (küçük ölçek) olmak üzere iki ölçekte saflaştırılmasını göstermektedir.
1. Eğer süblimleştirilecek katı parça parça ise, önce havan ve havan tokmağı ile ezin (Şekil 5 a). Daha sonra ham, kuru katıyı süblimasyon aparatının altına yerleştirin (Şekil 5 b). Katının kuru olması önemlidir: numune çözücü ile ıslaksa, süblimasyon sırasında soğuk parmak üzerinde yoğuşma oluşabilir. Çok fazla yoğuşma, kristalleri soğuk parmaktan yıkayabilir.
2. Aparatı bir halka standına veya kafes sistemine sabitleyin (Şekil 5 c ve d). Küçük ölçekler için aparatı bir platform ile destekleyin (Şekil 5 d). Büyük ölçekli bir süblimatör Şekil 5 c'de gösterilmektedir.
3. İki süblimasyon camı parçasını birbirine bağlayan eklemi hafifçe gresleyin. Gres, gres dolu bir şırınga ile kolayca uygulanabilir. Öğütülmüşcam kullanıyorsanız, numuneyle temas etmeyecek uca yakın eklemi hafifçe yağlayın (Şekil 5 d).
4. Süblimasyon aparatının üst parçasını (soğuk parmak) yerleştirin ve gresi ekleme yaymak için iki cam parçasını birlikte bükün. Öğütülmüş cam kullanıldığında, gres, ek yerinin alt yarısının her yönden şeffaflaşmasına neden olmalıdır (Şekil 6 a). Eğer tüm bağlantı şeffaf hale gelirse, çok fazla gres kullanılmıştır ve bir kısmı silinmelidir.
5. Aparatı bir vakum kaynağına (vakum hattı veya su aspiratörü) bağlamak için kalın duvarlı kauçuk boru (Şekil 6 a'da şeffaf hortum) kullanın. Vakum uygulayın. Kurulum tıslamamalıdır ya da sistemde bir sızıntı vardır.
6. Soğuk parmağı hazırlayın.
5. Aparatı bir vakum kaynağına (vakum hattı veya su aspiratörü) bağlamak için kalın duvarlı kauçuk boru (Şekil 6 a'da şeffaf hortum) kullanın. Vakum uygulayın. Kurulum tıslamamalıdır ya da sistemde bir sızıntı vardır.
6. Soğuk parmağı hazırlayın.
a) Soğuk parmağın bir yoğunlaştırıcısı varsa, su hortumlarını alt kol su musluğuna bağlanacak ve üst kol lavaboya akacak şekilde bağlayın (Şekil 6 a'da bronz hortumlar). Suyu kondansatörde dolaştırmaya başlayın.
b) Soğuk parmak boş bir tüp ise, soğuk parmağı ağzına kadar buzla doldurun, ardından parmağı yaklaşık dörtte üç oranında dolduracak kadar su dökün (Şekil 6 b). Bazı durumlarda soğuk parmak kuru buz ve aseton ile doldurulabilir.
c) Soğuk parmaktaki kristalleri yıkayabilecek su yoğunlaşmasının oluşmasını önlemek için parmağı soğutmadan önce vakum uygulamak uygun bir tekniktir.
7. Katı maddeyi bir ısı tabancası (Şekil 6 c) veya Bunsen brülörü ile yavaşça ileri geri hareket ederek ve düşük ısıda ısıtın. Süblimasyon için kum banyosu veya ısıtma mantosu kullanılması tavsiye edilmez, çünkü ısıtma genellikle çok yavaştır ve ısıyı sadece aparatın tabanına yönlendirebilir, yanlarına değil. Süblimasyon birkaç dakika içinde başlamazsa ısıtma hızını artırın.
8. Kısa bir süre içinde soğuk parmak üzerinde katı madde birikmeye başlamalıdır. Kuşkusuz cam eşyanın dış yüzeylerinde de birikecektir (Şekil 6 d). Katı madde,ısı tabancası veya bek camın kenarlarında periyodik olarak sallanarak cam eşyanın dışından soğuk parmağa doğru çekilebilir.
8. Kısa bir süre içinde soğuk parmak üzerinde katı madde birikmeye başlamalıdır. Kuşkusuz cam eşyanın dış yüzeylerinde de birikecektir (Şekil 6 d). Katı madde,ısı tabancası veya bek camın kenarlarında periyodik olarak sallanarak cam eşyanın dışından soğuk parmağa doğru çekilebilir.
9. Uçucu maddenin tamamı cam eşyanın alt parçasından soğuk parmağa aktarılana kadar süblimleşmeye devam edin (Şekil 7). Bileşik kararmaya başlarsa, ayrışmayı önlemek için ısıtma hızını azaltın.
10. Soğutucuyu soğuk parmaktan çıkarın.
10. Soğutucuyu soğuk parmaktan çıkarın.
a) Bir yoğunlaştırıcı kullanılmışsa, sirkülasyon suyunu kapatın ve su hortumlarını cihazdan çıkarın (dikkatlice, büyük bir karışıklık yaratmadan).
b) Buzlu su soğutma sıvısı kullanılmışsa, mümkünse buzu kepçeyle çıkarın ve suyu pipetle (veya büyük ölçekler için hindi leğeniyle, Şekil 7 a) alın.
11. Sistemin oda sıcaklığına gelmesini bekleyin.
12. Sistemin aniden açılmasının havanın şiddetli bir şekilde cihaza girmesine ve muhtemelen kristallerin soğuk parmaktan çıkmasına neden olacağına dikkat ederek cihaza hava basıncını hassas bir şekilde eski haline getirin (Şekil 7 b).
13. Boşaltılmış soğuk parmağı cihazdan dikkatlice çıkarın ve süblimleşmiş kristalleri bir saat camı üzerine kazıyın (Şekil 7 c). Alternatif olarak, soğuk parmaktaki kristalleri çözücü ile bir huniden geçirerek yuvarlak tabanlı bir şişeye (Şekil 7 d) yıkayın ve daha sonra döner buharlaştırıcı kullanarak çözücüyü uzaklaştırın.
13. Boşaltılmış soğuk parmağı cihazdan dikkatlice çıkarın ve süblimleşmiş kristalleri bir saat camı üzerine kazıyın (Şekil 7 c). Alternatif olarak, soğuk parmaktaki kristalleri çözücü ile bir huniden geçirerek yuvarlak tabanlı bir şişeye (Şekil 7 d) yıkayın ve daha sonra döner buharlaştırıcı kullanarak çözücüyü uzaklaştırın.
Last edited by a moderator: