ENSTRÜMENTAL ANALİZE GİRİŞ ALETLİ ANALİZ LAB. I (1.HAFTA) ARŞ. GRV. MÜRÜVVET DÜZ

Spektroskopi Nedir? Işık Nedir? Spektroskopi maddenin yapısını ve özelliklerini ışığın soğrulan ve salınan parçacıkları aracılığı ile incelenmesidir. Maxwell’e göre ışık insan gözüyle görülebilir dalga boylarındaki elektromanyetik radyasyon enerjisidir.

Elektromanyetik Spektrum Frekans (Hz) Morötesi Görünür Kızılötesi (Duyulabilir) Ses Kozmik ışın Gama Işınları Morötesi Görünür Mikrodalga Televizyon Sesötesi Sesaltı X Işınları Kızılötesi Radar Radyo NMR Dalgaboyu (m) E = hn n = c / l

Spektroskopi Işık Saçan Enerjinin Spektrumsal Dağılımı X-Işını UV (Mor ötesi) Visible (Görünür) IR (Kızıl ötesi) Mikro dalga 200nm 400nm 800nm DALGABOYU(nm)

Fotometri Nedir? Çözelti içindeki madde miktarını çözeltiden geçen veya çözeltinin tuttuğu ışık miktarından faydalanarak ölçme işlemine fotometri, bu tip ölçümde kullanılan cihazlara da fotometre denir. Fotometrik ölçümde, renksiz çözeltilerin konsantrasyonu da ölçülebilir.

Dalgaboyu(nm) Absorbe edilen renk Tamamlayıcı renk kırmızı Mavi-yeşil turuncu Yeşilimsi mavi Sarı-yeşil mor Kırmızı-mor yeşil yeşil mavimsi yeşil kırmızı turuncu yeşilimsi mavi mavi sarı mor Sarı-yeşil İçerisinde organik moleküller bulunan bir çözeltiden UV-görünür bölge ışınları geçerse, çözelti bu ışınların bir kısmını seçimli olarak soğurur (absorpsiyon, A ), diğerlerini ise çok az soğurur veya olduğu gibi geçirir (geçirgenlik, T ). Spektrofotometrelerde kullanılacak ışık, çözeltinin kuvvetli absorpladığı dalga boyunda seçilir; örneğin kırmızı renkli sıvı için yeşil dalga boyunda ( yeşil renkli sıvı için kırmızı dalga boyunda), mavi renkli sıvı için sarı dalga boyunda (sarı renkli sıvı için mavi dalga boyunda) ışık seçilir.

Analiz edilen örnek üzerine ışık demetinin bir kısmını filtreler kullanarak ayıran ve gönderen aletler kolorimetre veya fotometre olarak adlandırılırken, yarıklar ya da prizmalar aracılığı ile bu seçiciliği yapan aletler spektrofotometre olarak adlandırılırlar. Spektrofotometreler, madde renginin yoğunluğunun ölçülmesiyle madde miktarının veya konsantrasyonunun bulunmasını sağlayan cihazlardır.

Yangın Olarak Kullanılan Spektrofotometreler Dedektör Örnek Çıkış aralığı Saçınım aygıtı Geçiş aralığı Işın Kaynağı Tek Işın Demetli Spektrofotometrenin Şematik Gösterimi

Çift Işın Demetli Spektrofotometrenin Optik Sistem Şeması Monokromatör Çıkış aralığı Referans Saçınım aygıtı Giriş aralığı Dönen ayna Işın Kaynağı Dedektör Örnek Çift Işın Demetli Spektrofotometrenin Optik Sistem Şeması

Işın Demetini Ayıran Spektrofotometrenin Optik Sistem Şeması Monokromatör Çıkış aralığı Saçınım aygıtı Referans Dedektör Giriş aralığı Işın Bölücü Işın Kaynağı Örnek Dedektör Işın Demetini Ayıran Spektrofotometrenin Optik Sistem Şeması

Işın Kaynakları UV (Morötesi) Spektrofotometreleri için; 1. Hidrojen Lambası 2. Civa Lambası Visible (Görünür Bölge) Spektrofotometreleri için; 1. Tungsten (volfram) Lamba IR (InfraRed-Kızılötesi) Spektrofotometreler için; 1. Silikon (SiC) Lamba

Bir küvet içine konmuş renkli bir çözeltiden çıkan ışık şiddeti (I1), çözeltiye giren ışık şiddetinden (I0) daha küçüktür. Çözeltiden çıkan ışık şiddetinin çözeltiye giren ışık şiddetine oranı (I1 / I0), geçirgenlik (T) olarak tanımlanır.Geçirgenlik, genellikle %Geçirgenlik (%T) olarak ifade edilir.

Geçirgenliğin tersinin logaritması Absorbans (Optik yoğunluk, A) olarak tanımlanır ki bu, çözeltinin içinden geçen ışığın ne kadarının absorbe edildiğinin (soğurulduğunun) ifadesidir. Bir çözeltide çözünmüş olan maddenin miktarı veya konsantrasyonu ile %Geçirgenlik (%T) arasında doğrusal olmayan bir ilişki olduğu halde Absorbans (A) arasında doğrusal bir ilişki vardır.

Absorbans (A), % Geçirgenlik(%T) ve çözeltideki maddelerin konsantrasyonu (c) arasındaki ilişkiyi Lambert-Beer yasası ifade eder: İçinde çözelti bulunan bir küvetten geçen ışığın geçirgenliği (I/Io), ışık yolu veya küvet çapının (l) artmasıyla azalır; ayrıca saf çözeltinin absorbansı (A), çözeltinin konsantrasyonu (c) ile doğru orantılıdır. ( absorpsiyon katsayısı)

Absorbans İle Geçirgenlik Arasındaki İlişki Absorbans konstantrasyonla lineer bir artış gösterir. Absorbans birim olarak ölçülür. Geçirgenlik lineer olmayan bir düşüş gösterir. Geçirgenlik % olarak ölçülür Absorbans = log10 (100/%Geçirgenlik )

Çözücünün konsantrasyonu Absorbans Geçirgenlik Absorbans % Geçirgenlik Çözücünün konsantrasyonu

Geçirgenlik ve Konsantrasyon (Bouguer-Lambert Yasası) Yol uzunluğu

Spektrofotometrelerde çözeltideki madde için uygun seçilen dalga boyundaki ışığın örneğe ve standarda (bilinen konsantrasyondaki çözelti) ait absorbansları veya optik yoğunlukları (A, OD) karşılaştırılıp matematiksel işlemler yapılarak örnekteki maddenin konsantrasyonu bulunur.

Konsantrasyon (mol/L) Konsantrasyon (mol/L) İstenirse, çeşitli konsantrasyonlardaki standart çözeltilerin, belirli uygun bir dalga boyunda ışık için absorbans değerleri bir kör standarda (absorbansı sıfır kabul edilen) karşı ayrı ayrı ölçülüp bir grafik kağıdına konsantrasyonlara karşı işaretlenerek standart grafiği çizilir. Örneğin absorbansı da aynı kör standarda (absorbansı sıfır kabul edilen) karşı ölçülür ve ölçülen absorbansa karşı gelen konsantrasyon standart grafikten bulunur. Absorbans Absorbans Bilinmeyen konsantrasyon Konsantrasyon (mol/L) Konsantrasyon (mol/L)

İki Bileşenli Karışım İki Bileşenli Bir Karışımda Spektral Örtüşme Absorbans Dalgaboyu İki Bileşenli Bir Karışımda Spektral Örtüşme

İki Bileşenli Bir Karışımda Önemli Bir Spektral Örtüşme İki Bileşenli Karışım Absorbans Dalgaboyu İki Bileşenli Bir Karışımda Önemli Bir Spektral Örtüşme

Çözünürlüğün Tanımı Sinyalin dedektör çıkışı Keskinlik Dalgaboyu Dalgaboyu Spektral çözünürlük analiz cihazının iki komşu dalgaboyu arasında ayırım yapabilme kabiliyetinin bir ölçüsüdür.

Enstrümental Spektral Bant Genişliği Keskinlik SBG Dalgaboyu SBG; maximum yoğunluk noktasında monokromatörden ayrılan ışının bandının yarısı olarak tanımlanır.

Doğal Spektral Bant Genişliği Absorbans DBG Dalgaboyu DBG(Doğal Bant Genişliği); maximum absorbsiyon noktasındaki örneğin, bant genişliğinin yarısıdır.

İdeal Gözlenen Kons,mg/L Bu grafikte, A=1.0’in üstündeki değerler lineerlik göstermez. Eğer A=1.0’in üstünde okursak, grafik doğruluk içermez.

Bu spektrofotometredeki en iyi aralık A=0. 1 den A=1 Bu spektrofotometredeki en iyi aralık A=0.1 den A=1.0’e kadar olan aralık,çünkü oldukça düşük yüzde hatalar söz konusudur . A=0.4 olduğu değer ise en iyisi.

Bilinen nicelikte seyreltik çözeltiler (standart çözeltiler) hazırladığımızı ve absorbanslarını ölçtüğümüzü varsayalım. Kons-Absorbans grafiği çizelim.