KOLORİMETRE- SPEKTROFOTOMETRE

Spektroskopi bir örnekteki atom, molekül veya iyonların bir enerji düzeyinden diğerine geçişleri sırasında absorblanan veya yayılan elektromanyetik ışımanın ölçülmesi olayıdır. Monokromatik ve I0 şiddetindeki bir ışık demeti, kalınlığı b cm olan bir tüpte bulunan çözeltideki herhangi bir molekül tarafından absorblandığında şiddeti azalır ve I şeklinde tüpten çıkar. Moleküllerin o dalga boyundaki ışımayı absorblaması sonucu ortaya çıkan azalma Lambert-Beer eşitliği ile verilir.

Işığın absorbsiyonu ile madde arasındaki ilgiye dayalı ölçüm yöntemine ABSORBSİYON SPEKTROSKOPİSİ (= SPEKTROFOTOMETRİ) denir. Uyarılmış seviyedeki atom, iyon veya moleküller normal haldeki seviyelerine dönerken bu 2 hal arasındaki enerjiye karşılık gelen enerjiyi geri verirler. Bu yayılan enerjiyi ölçen yönteme EMİSYON SPEKTROSKOPİSİ denir. Asılı parçacıklar tarafından saçılan ışığın şiddetinin gelen ışığın doğrultusuna dik doğrultuda ölçülmesine dayanan yönteme NEFELOMETRİ denir. Bir kolloid den absorblanan ve saçılmadan geçen ışığın şiddeti üzerine düşen ışığın doğrultusunda ölçülürse bu yönteme TÜRBİDİMETRİ denir.

Bir kaynaktan çıkan beyaz ışığın bir sıvı veya çözelti ortamından geçen kesrinin gözle gözlenmesine dayanan yönteme KOLORİMETRİ denir. IŞIK DALGASININ ÖZELLİKLERİ: Elektromanyetik radyasyon dalga şeklinde ilerleyen bir enerjidir. Dalga Boyu: Arka arkaya gelen maksimum veya minimumlar arasındaki doğrusal uzaklıktır. Birimi uzaklık birimidir (cm, m gibi).

Dalga boyu  ile gösterilir. Birimi cm, Å, nm, m dir Dalga boyu  ile gösterilir. Birimi cm, Å, nm, m dir. Bunların birbirine çevrilmesinde kullanılan değerler: 1 Å= 10-8 cm = 10-10 m 1 nm= 10-9 m = 10-7 cm = 1 m = 10 Å 1 m = 10-6 m = 10-4 cm = 1  FREKANS Belirli bir noktadan birim zamanda geçen dalga sayısı veya 1 sn deki titreşim sayısı olup birimi s-1 dir.  işareti ile simgelenir. Dalganın frekansı ışının geçtiği ortama değil ışımayı oluşturan kaynağın cinsine bağlıdır.  = C /  dır. C: Işığın hızı; : Dalga boyu.

DALGA SAYISI Işımanın birim uzunluktaki miktarıdır. 1 cm ye düşen dalga sayısıdır. Dalga boyunun tersidir. Birimi cm-1 dir. = 1 /  dır. Frekans / dalga Sayısı = C= 3x10-10 cm/sn olarak alınır. Boşlukta bütün elektromanyetik ışımalar aynı hızla ilerler ve C ile gösterilir.

Elektromanyetik radyasyonun dalga özelliğinin yanısıra tanecik karakteri de vardır. Işık taneciklerine foton denir. Her fotonun belli miktarda enerjisi vardır. Bu enerji ile fotonun frekansı arasında; E = h C /  = h  bağıntıları vardır. E: Erg cinsinden enerji; h: Planck sabiti (6.62x10-27 erg.sn) Buradan da görüldüğü gibi enerji dalga boyu ile ters orantılıdır. Buna göre UV ışınının enerjisi, görünür bölge enerjisinden büyüktür. Her ikisinin enerjisi de IR ışınının enerjisinde daha büyüktür.

IŞIĞIN ABSORBSİYONU: Bir moleküldeki enerji seviyeleri: 1- Elektronik 2- Vibrasyonel (Titreşim) 3- Rotasyonel (Dönme) 4- Translasyonel (Öteleme) Bu enerji seviyeleri enerji büyüklüklerine göre sıralanırsa; Ee > Ev > Er > Et şeklinde olur. Orbitaller 3 sınıfta toplanabilir: a- Moleküler bağa katılmayan orbitaller ve tabaka orbitalleri

b- Bağ elektronları. Bunlar da; 1-  (sigma) Tekli bağlarda görülür. 2-  (Pi) Çoklu bağlarda görülür. c- Bağ yapmamış, ortaklanmamış elektron çiftleri. Bunlara n elektronları de denir. Oksijen ve azot moleküllerindeki bağlar örnektir.

  * geçişleri vakum UV’ de (165 nm de) görülür.   * ve n  * geçişleri daha sık rastlanan geçişlerdir. En az enerjiye sahip oldukları için n  * geçişleri en uzun dalga boyunda gözlenirler.   * geçişleri ondan sonra gelir. UV ve görünür dalga boylarının enerjisine sahip ışın absorblandığı zaman n  * ve   * geçişleri görülür. Uygun ışın verildiği zaman   * geçişleri görülebilir.   * geçişleri ihtimali en az olan geçişlerdir. Çok fazla enerji gerektirirler.   * max = 103 - 105 n  * max < 103 olduğu zaman görülebilir.

Bir molekülün; Etoplam= Ee + Ev + Er + Etr dir. UV- Görünür bölgede elektronik geçişler Infra Red (IR) bölgede vibrasyonel Mikrodalgada rotasyonel geçişler olmaktadır.

Absorbsiyon Spektrumlarının Kantitatif Değerlendirilmesi: Log Io / I = A dır. Bunun tersi I / Io = T ; I / Io x 100 = % T (% de geçirgenlik) A ve T arasında; A = -Log T = Log 1 / T ilişkisi vardır. T değeri 0.01 – 1 arasında; A ise 0 – 2 arasında değer alır. LAMBERT-BEER YASASI: Monokromatik bir ışık saydam bir çözeltiden geçtiği zaman ışığın şiddetindeki azalma çözeltideki çözünmüş madde konsantrasyonu ile orantılıdır. A = log Io / I = .  (b) . C yada A = log Io / I = a.  (b). C  = Molar absorbtivite ;  veya (b) = cm cinsinden ışık yolu uzunluğu (genellikle 1 olarak kullanılır); C = mol/ L cinsinden konsantrasyon; a= absorbtivite; A= absorblanan ışık miktarını; T= Işığın % kaç geçtiğini gösterir.

Absorptivite 2 faktöre bağlıdır. 1- Maddenin cinsi 2- Dalga boyu SPEKTRUM: Bir maddenin absorbans değerinin dalga boylarına karşı grafiğe geçirilmesi ile elde edilen eğrilerdir.

Asitlik Sabiti (Ka) Tayin Yöntemleri 1- Spektrofotometrik 2- Potansiyometrik 3- Kondüktometrik olarak 3 yolla asitlik sabiti tayini yapılabilir. Spektrofotometrik Asitlik Sabiti Tayini:

1,, HA maksimum, A- ise minimumdur 2 , HA minimum, A- ise maksimumdur. Tayin yapılırken 1 veya 2 seçilir. pH = pKa' + log [A-]/ [HA] C A- /CHA = KAR - HA /A- - KAR pH = pKa' + log KAR - HA /A- - KAR pH = pKa' + log AKAR - AHA /AA- - AKAR A=Absorbans, ölçülür. pH ölçülür; pKa' bulunur (görünür iyonlaşma sabiti) fHA 1’e yakın olduğu için pKa = pKa' – log fA- TERMODİNAMİK İYONLAŞMA SABİTİ

Isosbestik Nokta: İki veya daha fazla maddenin spektrumlarının kesişmiş olduğu ve bütün spektrumların geçtiği aynı zamanda da molar absorptivitelerinin birbirine eşit olduğu noktaya verilen addır.

Spektrofotometrenin Kısımları: 1- Işık Kaynağı: UV Alanda : 200-400 nm. Hg veya Dötoryum Lambası Görünür Alanda: 400-800 nm Tungsten Lamba IR Alanda: 800- 25000 nm Nernst Flamanı veya Globar 2- Dalga boyu ve Frekans Seçiciler 3- Numune Kabları: UV Alanda : Kuvartz küvetler Görünür Alanda: Kuvartz veya Cam küvetler 4- Dedektörler: 5- Kaydediciler: