Enstrümantal (Aletli) Yöntemler

... konulu sunumlar: "Enstrümantal (Aletli) Yöntemler"— Sunum transkripti:

1 Enstrümantal (Aletli) Yöntemler
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.

2 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.

3  Elektromanyetik spektrum Işıma türü Dalgaboyu Etkileşim Gama Işınları < 0.1 Å Nükleer X ışınları Å İç kabuk elektronları Vakum UV nm Elektronik geçişer Dış kabuk elektronları UV- Görünür Bölge nm Görünür Bölge nm Infrared µm Bağ elektronları moleküler titreşim Mikrodalga mm Moleküler dönme elektron spini Radyo 3cm-10m Çekirdek spini

4 Dalga özelliği Tanecik özelliği
Işık enerji taşıyan elektromanyetik dalga olarak tanımlanabilir. İki farklı karakteristik özellik gösterir. Dalga özelliği Tanecik özelliği

5 Işığın dalga özelliği Işığın hızı = ışığın dalga boyu ile frekansının çarpımına eşittir. c = .  Birim Sembol (m) Angstrom Å 10-10 Nanometer nm 10-9 Micrometer m 10-6 Millimeter mm 10-3 Centimeter cm 10-2 Meter 1 Dalga boyu: Frekans: 1/s = Hertz Genlik:

6 Elektromanyetik spektrum

7 Işığın tanecik özelliği
Kuantum teori: (1900 Max Planck) E= h. . = h c /  h=Planck sabiti = 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.

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

9 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

10 -------- = ----------- = ---------
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. Sinθ n ν1 = = Sinθ n ν2 Saçılma Işının bir ortamdan geçerken partiküller tarafından alıkonulup tekrar geri salınması olayıdır.

11 Elektromanyetik spektrum
Işıma türü Dalgaboyu Etkileşim Gama Işınları < 0.1 Å Nükleer X ışınları Å İç kabuk elektronları Vakum UV nm Elektronik geçişer Dış kabuk elektronları UV nm Görünür Bölge nm Infrared µm Bağ elektronları moleküler titreşim Mikrodalga mm Moleküler dönme elektron spini Radyo 3cm-10m Çekirdek spini

12 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

13

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

15

16 Gecikmiş Floresans Işımasız geçişler -IC 10-11-10-9 s
-ISC s Fosforesans s Floresans s Absorbsiyon s Sm Tm S1 T1 S0 Taban durumu

17 gelen ışın şiddetinin numuneden geçen ışın şiddetine oranıdır.
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

18

19 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.

20 Numune+Kaynak, dalgaboyu seçici, dedektör, sinyal işleyici - 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. Numune , dalgaboyu seçici , dedektör , sinyal işleyici ve gösterge Işın Kaynağı

21

22

23

24

25

26

27 Numune Kapları, çalışılan dalgaboyundaki ışını tamamen geçirmeli absorpsiyon yapmamalı UV bölge için quartz Görünür bölge için cam veya plastik IR bölge için NaCl, KCl kristaller

28 Işık kaynağı çalışılan dalgaboyunda ışıma yapar ve analit bu ışını absorplar Sürekli Işık Kaynakları Hat spektrumlu Işık Kaynakları Tungsten lamba nm arası ışık yayar IR de kullanılır Döteryum nm arası ışık yayar Oyuk katod lambaları, belli dalga boylarında ışık yayarlar ve Atomik Absorpsiyon Spektrofotometrelerinde kullanılırlar

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

30

31 Dedektör Üzerine düşen ışının şiddetini ölçer. Ve kaydediciye gönderir.

32

33 Moleküler Floresan Spektroskopi
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 )

34

35 Atomik Absorpsiyon Spektroskopisi Atomik Emisyon Spektroskopi
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.

36

37 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.

38

39

40 X ışınları Spektroskopisi
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