Kâğıt Kromatografisi ile Renkleri Ayrıştıralım

Parlak ve canlı renkli kalemler veya boyalar kullanmayı birçoğumuz severiz. Peki, bu boya renklerinin nasıl oluştuğunu hiç merak ettiniz mi?

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde kâğıt kromatografisi yöntemini kullanarak keçeli kalemin içindeki renkli mürekkebi ayrıştırıp inceleyeceğiz. Evde ya da okulda kolayca bulunabilecek malzemelerle gerçekleştireceğimiz bu etkinlik sayesinde, bir boyanın aslında farklı renklerin karışımından oluştuğunu görebilirsiniz.

 

Bilmekte Fayda Var!

Boyalar üzerlerine düşen ışığın bir kısmını soğururken bir kısmını yansıtır. Boyalar yansıttıkları ışığın renginde görülürler. Örneğin yeşil bir boya, yeşil dalga boyundaki ışınları yansıtırken diğer dalga boylarındaki ışınları soğurur. Aynı durum diğer renkler için de geçerlidir. Bu nedenle magenta (pembe), sarı ve sayen (camgöbeği mavisi) boyaları karıştırdığımızda, boya karışımı, üzerine düşen ışığın tamamını soğurduğundan siyah görünür.

Boyaların içinde pigment adı verilen renkli maddeler bulunur. Pigmentler doğal yollarla ya da sentetik olarak üretilebilir. Geçmişte mineraller, bitkiler veya kimyasal maddeler öğütülerek pigmentler elde edilirdi. Farklı renk tonları elde etmek için farklı boya pigmentleri karıştırılır. Yani gözümüz bir boyanın rengini tek bir renk gibi algılasa da aslında boya birden fazla rengin bir araya gelmesiyle oluşmuş olabilir.

 

Boya Karışımlarını Nasıl Ayırabiliriz?

Farklı kimyasal maddelerden oluşan karışımları bileşenlerine ayırmak için kullanılan yöntemlerden biri de kromatografidir. Kromatografi sistemlerinde sabit ve hareketli olmak üzere iki farklı faz bulunur. Karışımdaki maddeler bu iki faz arasında farklı oranlarda dağılır. Bu prensipten faydalanılarak karışımlar ayrılabilir.

Farklı kromatografi türleri vardır. Kâğıt kromatografisinde sabit faz bir kâğıttır. Hareketli faz ise uygun bir sıvı veya sıvı karışımı olabilir. Dikdörtgen şeklindeki kâğıt şeride bileşenlerine ayrılmak istenen karışımdan bir miktar damlatılır. Kâğıt şeridin ucu bir çözücüye (örneğin su, yağ veya izopropil alkol) batırılır. Kâğıt yavaş yavaş çözücüyü emer. Çözücü molekülleri kâğıt üzerinde ilerledikçe karışıma temas eder. Karışımın içindeki farklı kimyasal maddeler çözücü moleküller tarafından çözünür ve kâğıt üzerinde ilerler. Ancak maddelerin ilerleme hızları birbirlerinden farklıdır. Her bir bileşenin ilerleme hızı moleküllerinin türüne, büyüklüğüne, çözücü ile aralarındaki etkileşime ve kâğıda ne kadar güçlü tutunduğuna bağlı olarak değişir. Bu farktan faydalanılarak karışımı oluşturan bileşenler ayrılabilir.

Nelere İhtiyacımız Var?

• Süzgeç kâğıdı
• Farklı renklerde keçeli kalemler
• Kurşun kalem
• Çöp şiş (test edeceğimiz her renk için birer tane)
• Bardak (test edeceğimiz her renk için birer tane)
• Makas
• Cetvel
• Su
• Bant, ataş ya da çelik kıskaç

 

Ne Yapıyoruz?

. Süzgeç kâğıdından 4 cm genişliğinde, 8 cm uzunluğunda dikdörtgen şeklinde üç şerit keselim.

. Kestiğimiz her bir şeridin alt kısmının yaklaşık 1 cm yukarısına kurşun kalem ile çizgi çizelim.

. Her bir şerit parçası için, kâğıt üzerine kurşun kalemle çizdiğimiz çizginin ortasına farklı renklerdeki keçeli kalemlerden biri ile küçük bir daire yapalım.

. Kâğıt şeridin üst kısmını ataş yardımı ile çöp şişlere tutturalım.

. Bardakların her birini bir miktar su ile dolduralım.

. Keçeli kalemle işaretlediğimiz kâğıtların her birini ayrı bir bardağa daldıralım ve yalnızca uç kısımlarının suya temas etmesini sağlayalım.

. Birkaç dakika bekleyelim ve kâğıt şeritlerin üzerindeki boyaların rengindeki değişimi gözlemleyelim.

. Gözlemlerimizi kaydetmek için not defterimizde aşağıdaki gibi bir tablo oluşturalım. Farklı renkteki mürekkepler tek bir renk pigmentinden mi yoksa farklı renk pigmentlerinin karışımından mı oluşuyor? Hangi renk pigmenti daha hızlı hareket etti?

Not: Bir rengi oluşturan farklı pigmentleri daha belirgin bir biçimde ayrıştırabilmek için daha uzun şeritler kullanabilirsiniz.

 

Ne Oldu?

Kâğıt kromatografisi yöntemi sayesinde, mürekkeplerin içindeki farklı renk pigmentlerini birbirlerinden ayırabildik ve her bir mürekkebin hangi renk pigmentlerinden oluştuğunu gözlemledik. Siyah mürekkebin magenta (pembe), sarı ve sayen (camgöbeği mavisi) renk pigmentlerinden; mavi mürekkebin pembe ve sayen (camgöbeği mavisi) renk pigmentlerinden; kırmızı mürekkebinse magenta (pembe) ve sarı renk pigmentlerinden oluştuğunu belirledik.

Keçeli kalemdeki mürekkepler genellikle farklı renkteki pigmentlerin karışımından oluşur. Süzgeç kâğıdı suyla temas ettiğinde kâğıt suyu emer. Su molekülleri kâğıt üzerinde ilerledikçe keçeli kalemin mürekkebinin içindeki pigmentler suda çözünür. Renkleri oluşturan pigmentlerin bazıları suda diğer pigmentlere göre daha kolay çözünür. Suda kolay çözünen pigmentler kâğıdın üzerinde hızla ilerler. Bazı pigmentler suda az çözünür. Bu pigmentler ise kâğıt üzerinde daha yavaş hareket eder ve kâğıdın üzerinde çok ilerlemezler. Böylece mürekkebin içindeki farklı pigmentler birbirinden ayrılır.

 

Düşünelim!

Etkinliği sudan başka çözücüler (kolonya, sirke, aseton) kullanarak tekrar edebiliriz. Farklı çözücüler kullandığımızda mürekkepler farklı şekilde mi ayrıştı?

Hangi çözücü, mürekkebi oluşturan renk pigmentlerinin birbirinden daha iyi ayrışmasını sağladı? Bu farklılığın sebebi ne olabilir?

 

Çizim: Erhan Balıkçı