ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ Analiz Çeşitleri ve Temel Kavramlar Doç. Dr. Gökçe MEREY

Analiz Nitel (Kalitatif) Analiz: Bir örnekte hangi bileşen ve/veya bileşenlerin (atom, iyon, molekül) olduğunun tayinine nitel (kalitatif) analiz denir. Nicel (Kantitatif) Analiz: Bileşenin miktar veya derişiminin tayinine de nicel (kantitatif) analiz denir.

Analiz Enstrümental Analiz: Genel laboratuvar cihazlarının yanı sıra, çeşitli analitik cihazların kullanıldığı yöntemlerdir. 1- Spektroskopik Metodlar 2- Elektrokimyasal Metodlar 3- Kromatografik metodlar 4- Termal analiz metodları Klasik (Yaş) Analiz: Terazi, etüv, fırın gibi temel laboratuar cihazları kullanılarak major ve/veya minör düzeydeki bileşenlerin tayin edilmesine denir. 1-5 katyon ve 1-5 anyon analizleri klasik (yaş) nitel analize örnek verilebilirken, gravimetrik ve volumetrik analiz ise klasik (yaş) nicel analizi oluşturur.

Analiz Süreci Yöntem seçimi Temsili numune alma Lab. numunesi hazırlama Tekrar numunesi alma Numuneleri çözme Bozucu etkileri giderme Analit özelliğini ölçme Sonuçları hesaplama Sonuçların güvenirliğini belirleme

Analizde Temel Bileşenler UYARICI CEVAP Enerji Kaynağı İncelenen Numune Analitik Bilgi

Enstrüman Elektrik veya Mekanik sinyal Dedektöre Sinyal giriş Üreteci Analitik işlemcisi Elektrik veya Mekanik sinyal 12.301 Çıkış sinyali Metre Kaydedici Dijital ölçek

Ölçülen Özellik Aletli Analiz Yöntemi Işın Absorpsiyonu Spektrofotometri (X-ışını, UV, GB, IR), NMR, ESR spektroskopisi… Işın Emisyonu Emisyon spektroskopisi (X-ışınları, UV, GB, elektron, Auger,) Floresans, Fosforesans ve Lüminesans Spektroskopisi Işın Saçılması Türbidimetri, Nefolometri, Raman Spektroskopisi Işın Kırılması Refraktometri, interferometri Işın Difraksiyonu X-ışınları ve elektron difraksiyon yöntemleri Işın rotasyonu Polarimetri, dairesel dikroizm Elektrik potansiyeli Potansiyometri, Kronopotansiyometri Elektrik yükü Kulometri Elektrik akımı Amperometri, Polarografi Elektriksel direnç Kondüktometri (İletkenlik Ölçümü) Kütle Gravimetri Kütle/yük Kütle spektroskopisi Tepkime Hızı Kinetik yöntemler Termal Özellikler Termal gravimetri, DTA, Termal İletkenlik Radyoaktivite Nötron Aktivasyon Analiz, İzotop seyreltme yöntemleri

Analitik Yöntem Seçimi Beklenen doğruluk, Numune miktarı, Numunedeki analit (analizi istenen madde) konsantrasyonu, Numunedeki diğer maddelerin cevap durumu, Numune ortamının fiziksel ve kimyasal özellikleri, Kaç numune analiz edileceği, Ayrıca hız, kolaylık, maliyet de yöntem seçimini etkiler.

Kesinlik Aynı yolla elde edilen deney verilerinin arasındaki uyum derecesine analitik verilerin kesinliği denir. Rasgele veya belirsiz hataların bir ölçüsüdür. Aşağıdaki terimler kesinliği ifade etmek için kullanılır: Dağılım, Sapma, Standart sapma, Varyans, Bağıl standart sapma

Serbestlik derecesi: Standart sapma hesaplamasında kullanılan bağımsız veri sayısını gösterir. N sayıda ölçüm için (N-1)’e eşittir. Dağılım: Bir analizde elde edilen sonuçların en büyüğü ile en küçüğü arasındaki farktır. Sapma: Bir analitik yöntemdeki sistematik veya belirli hataların ölçüsüdür. Analiz sonuçlarının ortalama değerinin gerçek değerden farkıdır. Sapma = μ-xt (μ=ölçümlerin ortalaması)

Standart sapma: Aritmetik ortalamaları birbirine yakın veya eşit olan iki veri grubundaki çok büyük veya çok küçük değerler verilerin dağılımını etkiler. Bu durumda veri gruplarının merkezi yayılma ölçülerinden olan açıklığına bakılır. Bu değerler veri gruplarının üst ve alt bölgelerinde yer alan ve verilerin yayılımını etkileyen değerler hakkında tam olarak bilgi veremeyebilir. Bu durumda bir analizin kesinliğini belirtmeye yarayan en önemli gösterge olan standart sapma kullanılır. Standart sapmanın küçük olması bir veri grubundaki değerlerin birbirine yakın olduğunu ve analizin riskinin az olduğunu gösterir. 𝑠 = 𝑖=1 𝑁 𝑥𝑖 −μ 2 𝑁−1 * Her bir verinin ortalama ile olan farkının karesi alınarak toplanır ve analiz sayısının bir eksiğine bölünür.

Varyans: Standart sapmanın karesidir (s2). Bağıl Standart Sapma (RSD): Standart sapmanın ortlama değere bölünmesidir. RSD= s / μ Varyasyon Katsayısı (VK): Bağıl standart sapmanın 100 ile çarpımıdır. VK = RSD x 100

Doğruluk Ölçülen değerin doğru ya da doğru kabul edilen değere yakınlığını gösterir. Uluslararası bağımsız laboratuvarlar tarafından tayin edilmiş değerleri doğru değer olarak kabul edilen Standart Referans Maddelerin tayininden elde edilen sonuç ile aynı maddenin kullanılan yöntemle elde edilen sonuçları karşılaştırılır. Doğruluk, mutlak hata ya da bağıl hata terimleri ile açıklanır. Mutlak hata: Ölçülen değerle gerçek değer arasındaki farktır. E = xi – xt Bağıl hata: Mutlak hatanın gerçek değere oranıdır.

Kesinlik Kötü Doğruluk Kötü Kesinlik iyi Doğruluk kötü Doğruluk iyi Kesinlik İyi

Deneysel Verilerdeki Hata Türleri Büyük (Kaba) Hata Çok az rastlanan, analizciden veya beklenmedik olaylardan kaynaklanan büyük hatalardır. Aritmetik işlem hatası yapılması Rakamların yerlerinin değişik yazılması (+) yerine (-) yazılması Sistematik (Belirli) Hata Kaynakları belirlenebilen ve düzeltilebilen hatalardır. Sonuçların doğruluğuna etki eder. Alet Hataları Metot hatalar Kişisel Hatalar Rastgele (Belirsiz) Hata Bilinmeyen ve kontrol edilemeyen hata tipidir. Ölçümün kesinliğine etki eden hatalardır. İki ölçüm arasında deney şartlarının az veya çok değişmesi olabilir.

Sistematik (belirli) hatalar iki türlü olabilir: 1- Sabit hatalar : Analiz edilen numune miktarından bağımsızdır. 2- Orantılı hatalar : Numunenin miktarı ile orantılı olarak azalır veya artar Sistematik Hataların Tespiti ve Düzeltme Metotları Şahit Deney Standart Numunenin Analizi Standart Ekleme Bağıms ız Analizler Numune Büyüklüğünde Değişme

Duyarlık Bir cihazın veya bir yöntemin duyarlılığı, bir analit derişimindeki küçük farkları ayırt edebilme kabiliyetinin bir ölçüsüdür. Duyarlığı iki faktör etkiler: Kalibrasyon eğrisinin eğimi (kesinliği aynı olan iki yöntemden kalibrasyon eğrisi daha dik olan tercih edilir). Ölçüm aracının kesinliği veya tekrarlanabilirliği

Gözlenebilme Sınırı Çalışma Aralığı Belirli bir güven seviyesinde tayin edilebilen en küçük analit derişimi veya kütlesidir. Çalışma Aralığı Kalibrasyon eğrisinin doğrusallıktan sapma gösterdiği derişime kadar olan aralıktır.

Validasyon (Yöntemin Geçerliliği) Kullanılan yöntemin doğru ve kesin olarak sürekli bir şekilde bekleneni gerçekleştirdiğinin kanıtlanması için yapılması gereken işlemleri kapsar. Valide edilmiş yöntemle çalışıldığında yapılan işlemin kesin, doğru, spesifik, tutarlı, geçerli ve güvenilir olduğu garanti edilmiş olur.

Validasyon Metodun veya ölçüm prosedürünün belirlenen amaçlara uygunluğunun objektif olarak test edilerek yazılı delillerle kanıtlanmasıdır. Bir metodun performansını belirlemek için yapılan bir takım değişkenlere göre test ve ölçme işlemleridir. Çeşitli alanlarda pek çok karar, yapılan ölçümlerin sonucuna dayanılarak verilir. Doğru karar verebilmek için analitik ölçüm sonucunun doğru ve güvenilir (tekrarlanabilir) olması gerekir.

Validasyon Bir metotla yapılan ölçümün sonuçları Laboratuvar koşulları, Cihaz, Kullanılan kimyasallar, Deney yapanın deneyimi gibi faktörlere bağlıdır. Bu nedenle metodun ölçüm sonucuna etki eden parametreleri tek tek ölçerek ölçüm sonucuna etkileri belirlenmeli ve ölçülmelidir.

Validasyon Standart bir metot bir laboratuvarda ilk defa uygulanacağı zaman, Bir analiz için yeni metot geliştirildiği zaman, Kullanılan metotta değişiklik yapıldığında, Geçerliliği belirlenmiş bir metot başka bir laboratuvarda kullanılacağı zaman Farklı bir kişi veya farklı bir cihazla kullanılacağı zaman, İki metodu karşılaştırmak için, Kalite kontrol testleri sonunda metodun performansında zamanla bir değişme olduğu anlaşıldığında metot geçerliliği (validasyonu) yapılır.

Validasyon Uluslar arası kabul edilen çeşitli geçerlilik (validasyon) kriterleri mevcuttur. ISO/IEC, ICH, US EPA, US FDA, USP, cGMP gibi kurumlar tarafından belirlenmiş kriterler kullanılmaktadır. Seçicilik Bir yöntemin seçiciliği, numunedeki diğer maddelerden etkilenmeden sadece ilgilenilen maddeyi ölçebilme özelliğidir.

Standart Eğri Oluşturma

Sinyal ve Gürültü Yapılan bir analizde, analiz ile ilgisi olmayan, yabancı ve istenmeyen sinyallere «gürültü» denir. Gürültü sinyalleri analitik sinyaller ile çakıştığı için analitik yöntemin doğruluğunu ve hassasiyetini sınırlar. Sinyal/Gürültü oranı: Gürültünün etkisi ölçülen miktar azaldıkça büyür. Gürültü Kaynakları: Kimyasal gürültü Aletsel gürültü Kesikli gürültü Titreşme gürültüsü Çevresel gürültü

Gürültü Nasıl Azaltılır? Donanımla Topraklama ve Perdeleme Fark ve Cihaz Yükselticiler Analog Filtreleme Modülasyon Sinyal kesme; kesici yükselticiler Lock-in Amplifikatör Yazılımla