ANALİTİK KİMYA DERS NOTLARI Yrd.Doç.Dr. Hüseyin ÇELİKKAN 1. BÖLÜM : ANALİTİK KİMYANIN TEMEL KAVRAMLARI

Analitik Kimya Analitik kimya, bilimin her alanında faydalanılan, maddenin özellikleri hakkında bilgi veren yöntemlerin bütünüdür. Diğer bir ifadeyle; Kimya biliminin belirli bir maddenin kimyasal bileşenlerinin ya da bileşenlerden bir bölümünün niteliğini ve niceliğini inceleyen bir bilim dalıdır. Analitik kimyadan, hemen her bilim dalında faydalanılmaktadır.

Analiz ile ilgili temel kavramlar Nitel Analiz : Numunenin (Analizi yapılması istenen madde ya da malzeme) kimyasal olarak türlerini belirler. Nicel Analiz : Bu türlerin bağıl miktarlarını sayısal olarak tayin eder. Analit: Bir numunedeki tayin edilecek bileşenlerin ortak adıdır. Nicel Analiz Yöntemleri: Gravimetrik yöntem Volumetrik yöntem Spektroskopik yöntem Elektroanalitik yöntem Diğer yöntemler (kütle spektroskopisi, radyoaktif yöntem, termal analiz yöntemleri vs.)

Nicel Analiz Yapılırken İzlenmesi Gereken Basamaklar: Yöntem Seçimi : İstenilen doğruluk seviyesi ve numune sayısı dikkate alınır. Numune Alma : Madde yığını tam olarak temsil edilmelidir. Numune Hazırlama ve Çözme: Numunenin çözünür hale getirilmesi ya da analize kadar bozulmadan korunması. Sonrasında homojen çözeltilerinin hazırlanması. Bozucu Etkilerin Giderilmesi : Ayırma yöntemlerine ihtiyaç duyulur. Ölçüm : Analit ile bilinen maddenin ölçülen büyüklükleri arasında orantı kurulur. Sonuçların Hesaplanması : Numunenin toplam kütlesi, seyrelme ve stokiyometrik faktörler dikkate alınmalıdır. Sonuçların Güvenilirliği : Analiz sonuçları istatistiki olarak değerlendirilerek anlamlı sonuçlar halinde sunulmalıdır.

2. BÖLÜM ANALİTİK KİMYADA KULLANILAN TEMEL ARAÇLAR, KİMYASALLAR VE TEMEL İŞLEMLER

KİMYASAL MADDELERİN SINIFLANDIRILMASI Teknik Kalitede Saflık : Safsızlığı en yüksek seviyede bulunan kimyasal maddelerdir. Ucuzdur. Yaygın biçimde yıkama ve temizlik amaçlı kullanılırlar. Reaktif Düzeyinde Saflık : Analitik amaçlar için yeterli saflık düzeyinde olmalıdır. Bu standardlar Amerikan Kimya Derneği tarafından belirtilmiştir. Primer Standart Düzeyinde Saflık : Yüksek saflıkta olmalarının yanı sıra primer standart madde özelliklerine de sahip maddelerdir. *Primer Standart Madde; Yüksek saflıkta ve havada kararlı olmalı, hidrat suyu içermemeli (higroskopik olmamalı), mol kütlesi yüksek olmalı (tartım hatasının düşük olması için) ve ucuz-kolay bulunabilir olmalıdır.

BİR KİMYASALIN ÖZELLİKLERİNİ İFADE EDEN ETİKET Molekül Ağırlığı Kütlece Yüzde Kimyasal Formülü Güvenlik Kodları Chemical Abstract Service Numarası İçerdiği Safsızlıklar

ANALİTİK KİMYADA KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER Analitik Teraziler Yarımikroanalitik Teraziler : En çok 30 g’a kadarlık ölçümleri 0,01 mg sapma ile tartım yapabilirler. Makroteraziler : En çok 200 g’a kadarlık ölçümleri 10 ile 1 mg sapma ile tartım yapabilirler. * İhtiyaca göre terazi seçilir. Primer standard maddelerin tartımları mutlaka yarımikroanalitik terazide alınmalıdır.

Laboratuvar Cam Malzemeleri Saat Camı Beher Erlen Mezür Pipet Ölçülü Balon Büret Tüp * Hacim ölçümlerinde kullanılan cam malzemelerin tercihinde hacim miktarı ve istenen hassasiyet derecesi dikkate alınır. * Hassasiyet sırası : Beher ve Erlen < Mezür < Pipet < Büret * Çözelti haline getirilen numuneler, ölçülü balonla belirli bir hacme tamamlanırlar.

SI Birim Sistemine Göre Kabul Edilen Ölçüm Birimleri

BİRİM BÜYÜKLÜKLERİNİN KISALTMALARI 1 mL = 1x10-3 L 1 L = 1x103 mL 1 μL = 1x10-6 L 1 L = 1x106 μL

ANALİTİK KİMYADA HESAPLAMALAR Kütle (m), bir cisimdeki madde miktarının değişmez ölçüsüdür. Ağırlık (ω) ise, bir cisim ile çevresi (yerküre gibi) arasındaki çekim kuvvetidir. ω = m x g ; g, burada yerçekimi ivmesidir. Analitik Kimyada Kullanılan Kütle Birimleri Mol (n) ; bir kimyasal türün miktarını ifade eden SI birimlerindendir. Her zaman bir kimyasal formülle birlikte kullanılmalıdır ve bu formülde gösterilen kimyasalın Avagadro Sayısı (6,022x1023) kadarını ifade eder. Örnek : Formaldehitin (CH2O) mol kütlesini hesaplayalım. 1 mol C içerir : 12 g (CH2O) 2 mol H içerir : 2 g 1 mol CH2O, 30 g dır. 1 mol O içerir : 16 g + 30 g

ANALİTİK KİMYADA HESAPLAMALAR miliMol (mmol) ; Mol sayısının 1/1000 ini ifade eder. Hesaplamalarda kolaylık amaçlı kulanılır. Örnek : 25,0 g Na2SO4 (142,0 g/mol) içerisinde kaç gram Na+ (22,99 g/mol) bulunur? * Kimyasal formüle bakıldığında 1 mol Na2SO4, 2 mol Na+ içerdiği görülür. ya da parça parça çözümü;

Çözeltiler ve Derişimleri Molar Derişim : 1 L çözeltide bulunan (1 L çözücüde çözünen değil) kimyasal maddenin mol sayısıdır. Molarite (M) olarak ifade edilir. Aynı zamanda 1 mL çözeltide bulunan milimol cinsinden madde miktarı da, Molariteyi gösterir. Analitik Molarite : 1 L çözeltideki, çözünenin toplam mol sayısıdır. Bir diğer adı da Formalite dir. Denge Molaritesi : Çözeltide belirli bir türün denge halinde bulunan molar derişimini ifade eder. Örnek : Analitik derişimi 1 M olan H2SO4 çözeltisi için çözeltide meydana gelen türlerin denge molariteleri ; [H2SO4]= 0,00 M [H3O+]= 1,01 M [HSO4-]= 0,99 M [SO42-]=0,01 M

Örnek : 285 mg triklorasetik asit Cl3CCOOH (163,4 g/mol) içeren 10,0 mL lik bir sulu çözeltide analitik derişimi ve türlerin denge molar derişimlerini hesaplayınız. (Triklorasetik asit, su içerisinde % 73 oranında iyonlaşır) Sonuç, 3 anlamlı rakama indirgenerek verilmelidir HA H+ + A- Başlangışta : 100 -- -- Dengede : 27 73 73

Örnek : 2 L 0,108 M BaCl2 çözeltisinin BaCl2 Örnek : 2 L 0,108 M BaCl2 çözeltisinin BaCl2.2H2O (244,3 g/mol) dan ne şekilde hazırlanacağını açıklayınız. BaCl2.2H2O

Yüzde Derişim : Pay ve paydanın kütle veya hacim birimleri aynı olmalıdır. Örnek : Ağırlıkça % 70 lik HNO3 piyasada yaygın biçimde bulunur. Bu çözeltinin 100 g ında, 7 g HNO3 bulunur. Örnek : Hacimce yüzde genelde saf bir sıvının başka bir sıvı ile seyreltildiği çözeltiler için kullanılır. % 5 lik (v/v) sulu metanol çözeltisi , 5mL metanolün, suyla 100 mL ye tamamlanması yoluyla hazırlanır. Örnek : Ağırlık/hacimce yüzde ise genellikle katı maddelerin seyreltik sulu çözeltilerinin derişimlerini ifade etmede kullanılırlar. % 5 lik (m/v) sulu gümüş nitrat çözeltisi, 5 g AgNO3 ün, suyla hacmi 100 ml olacak şekilde, suda çözünmesiyle hazırlanır.

Milyonda kısım ve Milyarda kısım : Çok seyreltik çözeltilerin derişimlerin ifade edilmesinde kullanılırlar. * Hem ppm hem de ppb birimleri sadece sulu çözeltiler için değil, diğer sıvılardan hazırlanan çözeltiler için, bir gazın başka bir gaz içindeki miktarının ifadesi (gaz-gaz, sıvı-gaz çözeltileri) ve katıların birbirileri içerisinde çözünmesiyle oluşturdukları alaşımlar için de kullanılmaktadır. Sulu çözeltiler söz konusu olduğunda, yeterince seyreltik olduğundan; (d≈ 1 g/mL)

63,3 ppm, 3 anlamlı rakamdır. Sonuç da 3 anlamlı verilmek zorundadır. Örnek : 63,3 ppm K3Fe(CN)6 (323,9 g/mol) içeren bir sulu çözeltideki K+ iyonlarının molaritesini bulunuz. 63,3 ppm, 3 anlamlı rakamdır. Sonuç da 3 anlamlı verilmek zorundadır.

Çözeltilerin Yoğunluğu ve Özgül Ağırlığı : Yoğunluk ≠ Özgül ağırlık Bir maddenin yoğunluğu, birim hacminin kütlesidir. Özgül ağırlığı ise belirli bir hacimdeki maddenin kütlesinin, aynı hacimdeki suyun 4 oC sıcaklıktaki suyun kütlesine oranıdır. Yoğunluk birimi g/mL iken özgül ağırlığın birimi yoktur. * Bununla beraber, sulu çözeltiler için yoğunluk yerine çoğu zaman özgül ağırlık kullanılır. Örnek : Özgül ağırlığı 1,18 olan % 37 (a/a) lık derişik HCl (36,5 g/mol) çözeltisinden, 100 mL 6,0 M HCl çözeltisinin nasıl hazırlanır ? * 50 mL derişik asit alınarak, suyla ölçülü balonda 100 mL’ye tamamlanır.

Stokiyometrik Hesaplamalar : Örnek : 2,33 g Na2CO3 ı (106,0 g/mol) Ag2CO3 a dönüştürmek için kaç gram AgNO3 (169,9 g/mol) gereklidir ? Kaç gram Ag2CO3 (275,7 g/mol) oluşur? Na2CO3(suda) + 2 AgNO3(suda) → Ag2CO3(k) + 2 NaNO3(suda) Basamak 1 : Basamak 2 : Stokiyometri Basamak 3 :

Stokiyometrik Hesaplamalar : Örnek : 25,0 mL 0,200 M AgNO3 çözeltisi 50,0 mL 0,0800 M Na2CO3 ile karıştırıldığında oluşan Ag2CO3 ın kütlesi ne kadardır ? Na2CO3(suda) + 2 AgNO3(suda) → Ag2CO3(k) + 2 NaNO3(suda) İki çözelti karıştırıldığında aşağıdaki 3 olaydan biri gerçekleşecektir : Reaksiyon tamamlandıktan sonra AgNO3 ın fazlası kalacaktır, Reaksiyon tamamlandıktan sonra Na2CO3 ın fazlası kalacaktır, Ortamdaki reaktiflerin ikisi de tamamen harcanacaktır. * İlk basamak olarak, reaktiflerin miktarları hesaplanır Stokiyomeri dikkate alındığında ; her bir Na2CO3 için 2 mol AgNO3 gereklidir. Burada sınırlayıcı reaktifin AgNO3 olduğu görülmektedir.

Laboratuvarda Çalışırken Güvenliğinize Dikkat Ediniz BÖLÜM SONU Laboratuvarda Çalışırken Güvenliğinize Dikkat Ediniz