Analiz Yöntemleri

Klasik (Yaş) Yöntemler Enstrümantal (Aletli) Yöntemler

Analiz sadece inorganik veya organik kimyasal maddelerin çözeltileri kullanılarak gerçekleştiriyorsa buna yaş analiz denir.

-Gravimetrik analiz-Volumetrik analiz

Analiz kimyasal çözeltilerin yanı sıra cihaz kullanılarak gerçekleştiriliyorsa enstrümantal analiz denir

-Spektroskopik analiz-Elektrokimyasal analiz-Kromatografik analiz

Çok düşük konsantrasyonlar tayin edilebilir.

Spektrokimyasal Metotlar

Spektrokimyasal metotlar,

inorganik ve organik bileşiklerin kalitatif, kantiatatif tayinlerinde ve yapılarının aydınlatılmasında yaygın olarak kullanılır.

Spektroskopi çeşitli tipte ışınların madde ile etkileşimini inceleyen bilim dalının genel adıdır.

Spektrometri, spektrometrik yöntem,

ışın şiddetinin bir elektronik araç ile ölçülmesi ile ilgili terimlerdir.

Spektrometre, spektrofotometre

ışın şiddetin dalgaboyu veya frekansın fonksiyonu olarak belirleyen aletlerdir.

   Elektromanyetik spektrum

Işıma türü Dalgaboyu Etkileşim

Gama Işınları < 0.1 Å Nükleer

X ışınları 0.1-100 Å İç kabuk elektronları

Vakum UV 10-180 nmElektronik geçişerDış kabuk elektronları

UV- Görünür Bölge 180-380 nm

Görünür Bölge 380-780 nm

Infrared 0.78-300µm Bağ elektronları moleküler titreşim

Mikrodalga 0.75-3.75mm Moleküler dönme elektron spini

Radyo 3cm-10m Çekirdek spini

• Işık enerji taşıyan elektromanyetik dalga olarak tanımlanabilir. İki farklı karakteristik özellik gösterir.

• Dalga özelliği

• Tanecik özelliği

Işığın dalga özelliği

Dalga boyu:

Frekans: 1/s = Hertz

Genlik:

Birim Sembol (m)

Angstrom Å 10-10

Nanometer nm 10-9

Micrometer m 10-6

Millimeter mm 10-3

Centimeter cm 10-2

Meter m 1

Işığın hızı = ışığın dalga boyu ile frekansının çarpımına eşittir. c = .

Elektromanyetik spektrum

Işığın tanecik özelliği

• Kuantum teori: (1900 Max Planck)

E= h. . = h c / h=Planck sabiti = 6.626 x 10^-34 J.s

• Fotoelektrik Olay : ( 1905 Albert Einstein)

Işığın tanecik karakterinde olduğunu açıklar. Bir ışık demeti metalik bir yüzeye çarptığında, yüzeyden elektronlar açığa çıkmaktadır.

Elektromanyetik Işıma

Işın dalga ve tanecik özellikli enerji türüdür.

Elektromanyetik dalga, birbirine dik olarak titreşen elektrik ve manyetik alandan oluşur.

Dalgaboyu: iki maksimum veya iki minumum noktası arasındaki mesafe ye denir. uzunluk birimi ile tanımlanır.

Frekans: saniyedeki tireşim sayısıdır. Birimi 1/sn (sn-1)=hertz tir.

Dalga sayısı. Birim uzunlukta bulunan dalga sayısıdır.

Foton elektromanyetik ışıma taneciklerinin adıdır.

Bir Fotonun Enerjisi E = h. γ = h. c/λ

h= 6.62 x10-34 Js

Işığın boşluktaki hızı yaklaşık 2.99792 x108m/s dir. Işığın havadaki hızı da boşluktaki hızına çok yakındır ve her iki ortamdaki hızı 3.00 x108m/s olarak yuvarlatılır.

Manyetik Rezonans Görüntüleme tıpta tanı için etkin olarak kullanılan bir cihazdır. Hastanelerdeki görüntüleyiciler 7,50 x 108 nm dalga boyunda çalıştığına göre, buna karşılık gelen

i – Frekansı MHz biriminde (1 MHz = 106 Hz)ii – Enerjiyi joule/foton cinsinden

Kırılma indisi. Bir ışığın boşluktaki hızının herhangi bir ortamdaki hızına denir

Kırılma (refraksiyon)

Işın bir ortamdan başka bir ortama geçerken iki ortamdaki hızı farklı olduğundan ilerleme yönünde değişme olması olayına denir.

Sinθ1 n2 ν1-------- = ----------- = ---------Sinθ2 n1 ν2

Saçılma Işının bir ortamdan geçerken partiküller tarafından alıkonulup tekrar geri salınması olayıdır.

 Elektromanyetik spektrum

Işıma türü Dalgaboyu Etkileşim

Gama Işınları < 0.1 Å Nükleer

X ışınları 0.1-100 Å İç kabuk elektronları

Vakum UV 10-180 nmElektronik geçişerDış kabuk elektronları

UV 180-380 nm

Görünür Bölge 380-780 nm

Infrared 0.78-300µm Bağ elektronları moleküler titreşim

Mikrodalga 0.75-3.75mm Moleküler dönme elektron spini

Radyo 3cm-10m Çekirdek spini

Optik metotlar UV-GB ve IR ışımalarına dayanan metotların genel adıdır.

Işının absorplanması

Temel hal bir atom veya molekülün en düşük enerjili halidir.

Uyarma bir kimyasal türün ısı, elektrik veya ışın enerjisi ile temel halden üst enerji seviyesine geçmesidir.

Durulma. Bir türün uyarılmış halden daha düsük enerjili hale dönmesinin adıdır.

Absorpsiyon: elektromanyetik bir ışın bir ortamdan geçerken bazı (dalga boylarının) enerjilerinin madde tarafından tutulmasıdır.

Atomik Absorpsiyon (Çizgi spektrumludur)

Moleküler Absorpsiyon (Sürekli Spektrumludur)

Uyarılmış bir türün temel hale dönerken ışın yaymasına genel olarak Emisyon denir.

Emisyon Uyarılma ısı enerjisi ile yapılmış ve temel hale dönerken ışın yayılırsa

Floresans (fosforesans) denir. Uyarılma ışın enerjisi ile yapılmış ve temel hale dönerken ışın yayılırsa

Atomik absorbsiyon kesikli yanihat spektrumu verirken moleküler absorpsiyon sürekli hat spektrumu verir.

Taban durumu

S0

S1

Sm Tm

T1

Işımasız geçişler-IC 10-11-10-9 s

-ISC 10-10-10-8 s

Gecikmiş Floresans Fosforesans 10-6-1 s

Floresans 10-10-10-7 s

Absorbsiyon 10-15 s

Geçirgenlik T = P/P0 gelen ışın şiddetinin numuneden geçen ışın şiddetine oranıdır.

Absorbans gelen ışının şiddetindeki azalmayı ifade eder. A= - log T veya A= log (1/T)

Beer Kanunu absorpsiyon yapan bir türün konsantrasyonu ile absorbans değeri arasındaki ilişkiyi gösterir. A= ε b c ε= aborptivite katsayısı b ışının ortam içinde kat ettiği yol. C konsantrasyon

ppm: 1kg çözelti içerisindeki mg madde miktarı.

Soru: 100g 5ppmK+ çözeltisi kaç gram K+ içerir

Soru: 400nm de %89 geçirgenliğe sahip maddenin absorbsiyonunu hesaplayınız.

Soru: 530nm de 4,50mg/l konsantrasyona sahip renkli maddenin absorbansı 2cm lik kapta 0.30 olarak ölçüldüğüne göre bu maddenin bu dalgaboyundaki absorpsiyon katsayısını hesaplayınız.

Soru: Konsantrasyonu bilinmeyen MnO4- çözeltisinin absorbansı 525nm de 0.500olarak ölçülmüştür. Konsantrasyonu 1x10-4 M olan bir başka MnO4

- çözeltisi aynı şartlarda 0.200 absorbans verdiğine göre ilk çözeltinin konsantrasyonu nu hesaplayınız.

Numune , dalgaboyu seçici , dedektör , sinyal işleyici ve gösterge

Optik Cihazlar

(emisyon) Numune+Kaynak, dalgaboyu seçici, dedektör, sinyal işleyici - gösterge

(absorpsiyon) Işın Kaynağı, dalgaboyu seçici, Numune , dedektör , sinyal işleyici ve gösterge

(floresans)

Işın kaynağı:

absorpsiyonun olduğu dalgaboyunda ölçüm yapılabilecek şiddette ışıma yapar.

Sürekli Işın Kaynakları

Çizgi (hat spektrumlu) ışın kaynakları

Dalgaboyu seçiciler:

dalgaboyu ayırıcı sistemlerdir. Filtreler

Monokromatörler

Dedektörler ışığı elektrik sinyaline çeviren parçalardır.

Işın Kaynağı

Numune Kapları, çalışılan dalgaboyundaki ışını tamamen geçirmeli absorpsiyon yapmamalı

UV bölge için quartzGörünür bölge için cam veya plastikIR bölge için NaCl, KCl kristaller

Işık kaynağı çalışılan dalgaboyunda ışıma yapar ve analit bu ışını absorplar

Sürekli Işık KaynaklarıHat spektrumlu Işık Kaynakları

Tungsten lamba 350-2200 nm arası ışık yayar IR de kullanılırDöteryum 160-380nm arası ışık yayar

Oyuk katod lambaları, belli dalga boylarında ışık yayarlar ve Atomik Absorpsiyon Spektrofotometrelerinde kullanılırlar

Dalgaboyu ayırıcıları, çalışılan dalgaboyunu diğer dalgaboylarından ayırarak sadece o nun dedektöre ulaşmasını sağlar

Dedektör

Üzerine düşen ışının şiddetini ölçer. Ve kaydediciye gönderir.

UV-GB Moleküler Absorpsiyon Spektroskopisi

Anorganik, Organik ve biyokimyasal maddelerin kalitatif ve kantitatif tayininde kullanılabilir. Absorpsiyon yapmayan türler bile absorplayıcı türevleri oluşturularak tayin edilebilir. (UV-GB bölgesi ışını kullanılır ve değerlik elektronları ile ilgilidir )

Tayin sınırı 10-5M a kadar (bazen 10-6 M) düşebilir.

Bağıl hatası azdır Ölçümler kolay ve rahattır.

Moleküler Floresan Spektroskopi

Absorpsiyon metotlarına göre daha duyarlıdır. Aromatik yapılar floresans ışıması yaparlar. Anorganik maddelerde floresans özelliği taşıyan kompleks oluşturarak tayin edilebilirler. (UV-GB bölgesi ışını kullanılır ve değerlik elektronları ile ilgilidir )

Atomik Spektroskopi

Metallerin kalitatif ve kantitatif analizinde kullanılır. ppm , ppb nrtebesinde eser element analizi yapılabilir. Her elementin elektron dizilişi farklı olduğu için elementler farklı dalga boylarında absorpsiyon ve emisyon yaparlar. Çalışılan dalgaboyunda göre elementlerin kalitatif analizi yapılabilir. Çalışılan dalga boyunda absorpsiyon veya emisyon şiddeti ise madde konsantrasyonu ile orantılıdır. (UV-GB bölgesi ışını kullanılır ve değerlik elektronları ile ilgilidir )

Atomik Absorpsiyon Spektroskopisi

Atomik Emisyon Spektroskopi

Atomik Floresans Spektroskopisi

Gaz halde metal atomlarının ışın absorpsiyonuna dayanır.

Gaz halde metal atomlarının ısı enerjisi ile uyarıldıktan sonra temel seviyeye dönerken ışın yayması olayına dayanır.

Gaz haldeki element atomlarının ışın enerjisini absorpladıktan sonra temel hale dönerken ışıma yapması olayına dayanır.

Infrared Spektroskopisi

Anorganik ve organik türlerin teşhisi için kullanılır. IR ışığı absorplayan bağ eksenleri etrafında titreşim yaparlar. IR de atomların veya grupların hangi frekansta titreştiği bulunur.

Bir bileşiğin IR aktif olabilmesi için, daimi dipol momenti olması yada titreşim sırasında dipol momenti olması gerekir.

NMR

Kuvvetli bir manyetik alana konan bir molekülde manyetik çekirdeklerin radyofrekansları absorplamasına dayanır. Özellikle organik yapı aydınlatılmasında kullanılır.

X ışınları Spektroskopisi

X ışınları absorpsiyonu, emisyonu, floresansı ve difrakiyonu ile ilgilidir. İç kabuk elektronlarında değişmeler gözlenir. Yapı analizleri ve kantitatif analizlerde kullanılır. XPS, Auger Spekroskopisi, XRD

Radyoaktif Metotlar