KİMYA Maddelerin yapısal özelliklerini ve birbiri ile olan etkileşimlerini, sebep ve sonuçları ile birlikte inceleyen bir bilim dalıdır.

... konulu sunumlar: "KİMYA Maddelerin yapısal özelliklerini ve birbiri ile olan etkileşimlerini, sebep ve sonuçları ile birlikte inceleyen bir bilim dalıdır."— Sunum transkripti:

1 KİMYA Maddelerin yapısal özelliklerini ve birbiri ile olan etkileşimlerini, sebep ve sonuçları ile birlikte inceleyen bir bilim dalıdır.

2 Analitik Kimya Bir örnekteki bileşen(ler)in nitel (kalitatif) ve nicel(kantitatif) olarak tayin edilmesi ve belli bir maddenin yapısının tayini ile ilgili yöntemlerin teori ve pratik uygulamalarını inceleyen bir kimya anabilim dalıdır.

3 Adli Kimya Adli kimya; kimyanın kriminal araştırmalara uygulamasıdır; suç mahallinden toplanan veya şüpheli veya mağdurdan alınan örneklerin (delillerin) nicel ve nitel analizlerinin yapıldığı adli bilimlerin bir koludur.

4 Yapılacak Analiz Türü Bakımından Analitik Kimya
Nitel Analiz Nicel Analiz Nitel Analiz: Örneğin içerdiği komponentlerin (özelikle aranan maddeler cinsinden) tayini ve belli bir türün varlığının belirlenmesi Nicel Analiz: Arana maddelerin konsantrasyonlarının tayini

5 Uygulanan yöntemin temel prensipleri bakımından
ANALİTİK KİMYA Enstrumental(Modern) Klasik Gravimetri Volumetri(titrasyon) Spektroskopi Elektroanalitik Kromatografi

6 Klasik Yöntemler Nitel Analiz=Spot testler: Aranan maddenin (analyte) spesifik bir reaktifle verdiği renk, çökelti oluşumu, gaz çıkışı, ortamdaki bir değişim gözlenir.

7 Nicel Analiz: 1. Gravimetri: Aranan maddenin(A) çözelti içinde bir reaktifle(R) oluşturduğu çökelti süzülüp kurutulur ve gerekirse yakılarak formülü bilinen bir bileşik halinde tartılır ve aranan maddenin ağırlığı tayin edilir. xA+yR AxRy(çökelti) KURUT(YAK) ve TART SO42- +Ba BaSO4(k)

8 2. Volumetri: Çözeltideki aranan madde(R) bir bürette bulunan titrant(T) reaksiyona girerler
R + T = Ü Reaksiyonun bitişi önceden ortama ilave indikatör denen bir maddenin renk değiştirmesi veya ortamdaki maddelerle ilgili bir parametrenin (pH, iletkenlik vb) değişimi izlenerek tespit edilir ve harcanan titrant (R)miktarından bilinmeyen tayin edilir. T R

9 Volumetri (titrasyon) çeşitleri
1. Nötralizasyon (asit-baz) titrasyonları (asit, alkalite, fosfat, karbonat tayinleri) 2. Çöktürme titrasyonları (klorür,bromür, sülfat tayinleri) 3. İndirgenme-yükseltgenme titrasyonları (demir,mangan tayinleri) 4. Kompleksometrik(EDTA) titrasyonları (çeşitli metal tayinleri, kalsiyum, magnezyum tayinleri, su sertliği)

10 Volumetri halen Kimya Dairesinde sıklıkla (özellikle nötralizasyon titrasyonları; asitlik-alkalite, karbonat, fosfat tayininde) kullanılmaktadır.

11 ENSTRUMENTAL ANALİZ Spektroskopi: Işın madde etkileşimine dayanan bir dizi nicel ve nitel analiz yöntemi Işın: Dalgasal olarak ilerleyen bir enerji türü veya enerji fotonlarıdır. Gama- X- vakum UV –UV -GB- IR- MD- RD Enerji azalır

12 BAZI IŞIN - MADE ETKİLEŞİM TÜRLERİ
Refraksiyon: Işının ortamdan geçerken ve ortama bağlı olan kırılma açısı ölçülür ve kırılma indisi belirlenir(Refraktometre). n=c/v Kırılma indisi madde cinsine ve konsantrasyonuna bağlıdır Türbidite(Bulanıklık): Işının ortamdaki partiküller tarafından saçılması sonucu saçılan ışın miktarının ölçülmesi(Türbidimetre) Absorpsiyon: Maddeye özgü bazı dalga boylarının (ışın enerjilerinin) moleküller ve atomlar tarafından alıkonması (absorpsiyonu). Absorplanan ışın dalgaboyları nitel, absorplama miktarı nicel analiz için değerlendirilir. Absorpsiyon sonucu madde kısa süreliğine yüksek enerjili bir seviyeye geçer ve tekrar temel seviyeye döner.

13 Absorpsiyonu yöneten BEER Yasası
Işın Enerjisi: E=hν =hc/λ λ: Dalgaboyu ν : Frekans c: ışın hızı( km/s) h:Plank Sabiti(6.62x10-27 erg.s) Absorbans= A= log Io/I = εbC (Beer Yasası) Io :Ortama giren ışın şiddeti(foton sayısı) I: Ortamdan çıkan ışın şiddeti ε : Absorpsiyon katsayısı b:Işının absorpsiyon ortamında katettiği yol C: Konsantrasyon (mol/l, vb)

14 ABSORPSİYON Absorbans= A= log Io/I = εbC Işın(I0) Işın (I) C b

15 Işın madde etkişimleri(devam)
Emisyon: Bir enerji kaynağı (elektron demeti, ısı, ışın vb) tarafından uyarılan madde temel enerji düzeyine ışın yayarak dönmesidir. Floresans: Madde ışın ile uyarılıp tekrar temel düzeye ışın yayarak dönmesidir. Uyarma Emisyon(Işın) M+IŞIN M* M+IŞIN

16 Spektroskopik Yöntemler
NÖTRON AKTİVASYON: Nötron akısı ile Radyoaktif hale getirilmiş çekirdeklerin ışıması. Eser element analizi (Nükleer reaktör gerekli; pahalı; örnek çözülmez ve kaybedilmez) X-IŞINLARI FLORESANSI,DİFRAKSİYONU: Atomdaki iç kabuk elektronları ile x ışınlarının ve elektron akısının etkileşmesi. Elementel analiz, kristal yapı analizi, yüzey görüntüleme ve yüzeyde noktasal element analizi (SEM, XRD, XRF). Madde çözülmez.(Avantaj). Ancak binde bir düzeyinde analiz yapılır.

17 Spektroskopik Yöntemler (devam)
UV-VIS ABSORPSİYONU, EMİSYONU FLORESANSI:Atomdaki dış kabuk elektronları ve moleküler bağ elektronları uyarılır veya uyarılma sonucu temel enerji seviyesine iner. (AAS,ICP,Alev Fotometre, UV-Vis Moleküler spektrotometre, Florometre): Atomik ve moleküler eser analiz. ppm, ppb, ppt düzeyinde. INFRARED ABSORPSİYONU: Molekülde(atomlararası) bağların titreşimi uyarılır. Organik madde yapı analizi, örneklerin aynı olup olmadığını anlamak için spektrumları alınarak genel bir karşılaştırma

18 Spektroskopik Yöntemler(devam)
KÜTLE SPEKTROMETRİSİ: Moleküllerin gaz fazında enerji kaynakları ile iyonlaştırılması ve m/e oranlarına göre ayrılması. Yapı analizi, nitel ve nicel analiz NMR: Manyetik alanda çekirdek spin enerjilerinin ayrılması ve radyo dalgalarının absorpsiyonu Yapı analizi

19 Elektroanalitik Maddenin elektriksel özelliklerinin(akım, gerilim, iletkenlik) madde türüne ve konsantrasyonuna bağlı olarak değişmesi (pH metre, iyon seçici elektrotlar, voltametri, konduktometri)

20 Kromatografi Bir ortamda bulunan maddelerin iki farklı faz arasındaki dağılım oranlarının farklı olması sonucu birbirlerinden ayrılması (sıvı-sıvı ekstraksiyonu) veya türlerine göre hareketli ve durgun iki faz arasında dağılım oranlarının farklı olması nedeniyle hareketli faz içinde ilerleme hızlarının farklı olması sonucu birbirlerinden ayrılması ve herbirinin ilerleme hızına göre veya ayrılarak kolon sonuna ulaşan komponenetlerin kütlelerine göre (MS) tespit edilmesidir. Nicel ve nitel analizler yapılır. Adli kimyanın en işlevsel analitik kimya koludur.

21 Kromatografi Türleri Sıvı-Sıvı Ekstraksiyon
Katı-Sıvı Ekstraksiyon(Özellikle Gaz Kromatografi öncesi çok kullanılır. Örnekteki (dokulardaki) komponenetlerin gaz kromatografide incelenmesi için organik bir faza aktarılması için) İnce Tabaka Kr.(TLC) Çok çabuk, pratik ve ucuz Kağıt Kr. İyon Kr Gaz-Sıvı Kr(GC) Gaz-Katı Kr Yüksek Performans Sıvı Kr(HPLC) Elektroforez; Kapiler Elektroforez

22 Birleştirilmiş Yöntemler
Gaz kromatografi-kütle spek: GC-MS Gaz-sıvı kromatografide kolon sonuna ulaşan komponentler ulaşma süresine göre değil kütlelerine göre belirlenir. LC-MS: HPLC de komponentler MS ile belirlenir ICP-MS: ICP de örnekteki analit atomları kütlelerine göre belirlenir. Ayrıca HS-GC-MS, HPLC-ICP-MS ve LA-ICP-MS vb gibi tandem metotlar adli kimya laboratuvarlarında kullanılmaktadır.

23 Analiz Yöntemi Seçimi Örnek Türü Konsantrasyon İstenen Kesinlik
İstenen Hassasiyet Örnek Sayısı Analiz Hızı

24 ADLİ TIPTA ÖRNEKLERİN ALINMASI ve LABORATUVARA GÖNDERİLMESİ İLE İLGİLİ KRİTERLER
1) Örneğin alınması: Aranacak analite göre örneğin nereden(hangi organdan) nasıl alınacağı önemlidir. Aranacak maddenin türüne,nerede birikeceğine ve olayın başlangıç anına göre bazen kan, bazen organ, mide içeriği beyin veya saç önemlidir. Hatta örnek almak için kullanılacak olan alet önemlidir. Örneğin ultra eser metal tayininde metal bıçak kullanmak tavsiye edilmez. Kan alınırken alkollü pamuk örneğe alkol bulaşmasına neden olabilir. Alınacak örnek miktarı olabildiğince fazla olmalıdır.Sindirim tamamlandıktan sonra mide içeriği anlamsız olabilir. Yıllar sonra tekrar delil ararken saç,tırnak önemlidir.

25 Örnek alınması(devam)
Özellikle nicel analizde alınacak örnek miktarının olabildiğince fazla olması tavsiye edilir ve bu bazen şarttır. Bunun nedenleri: Gerekirse analizi aynı yöntemle tekrarlamak için Başka yöntemlerle tekrarlamak için Ölçüm hatalarının katlanarak büyümesini önlemek için 4. Alınan parçanın tüm örneği temsil etmesi için(heterojen dağılma nedeniyle)

26 2) Örneklerin Saklanması: Genellikle alınan örnek içindeki analitler kendiliğinden veya saklanma koşullarında bozunarak metabolitlerine dönüşür ve bu durum analizciyi yanıltabilir. Örneğin metanol formaldehite ve sonra hızla formik aside dönüşür. Analizci bunu bilmezse kanda metanol aradığında bir şey bulamaz. Pestisitler bozunarak metabolitine dönüştüğü için ve hangi türüne dönüşebileceği bazen bilinmediği için orijinal yapısına göre aranması hatalı olabilir.Aslında bu bozunmalar bile atmosferde farklı vücutta farklıdır. Daha önce alkol konulmuş kapta alkol aranması hatalıdır. Örnekleri korumak için kullanılan çözeltiler saf olmalı, aranan maddeyi başka bir formasyona döndürmemeli veya durum belirtilerek analizcinin ona göre tedbir alması sağlanmalıdır. Örneklerin saklanma süresi,içinde saklandığı kap, sıcaklık, koruyucu çözelti bu tür bozunmalarda ve kontaminasyonlarda önemli rol oynayabilir.

27 3) Örneğin laba nakledilmesi: Uygun şartlarda(örneğin soğuk zincir) ve uygun süre içinde nakledilmesi gerekir. Nakil sırasında uygun olmayan koşullar (yüksek sıcaklık, uzun süre bekleme vb)örneğin bozulmasına ve analizde yanıltıcı sonuçlara neden olabilir.

28 Sonuçların verilmesi 1. Sonuçların doğruluğu test edilmeli (analit kontrasyonu bilinen sertifikalı örneklerle veya örnek içine ilave edilen analit ile kontrol edilmelidir) 2. Tekrarlanabilirlik(gelen örnekten alınan farklı parçaların aynı yöntemle bağımsız analizleri yapılarak sonuçların tekrarlanabilirliği ve standart sapma değerleri belirlenmelidir) 3. Farklı yöntemlerle karşılaştırma (sonuçların iki farklı yöntemle aynı olup olmadığı kontrol edilmelidir) 4. Ancak bütün bu kriterler çok sayıda numuenin analiz edildiği lablarda zaman kısıtlaması nedeniyle her örnek için yapılamayacağından en azından uygulanan sözkonusu tayin yöntemi için başlangıçta belirlenerek genel bir değerlendirme yapılmalıdır. En iyisi valide olmaktır.

29 Analiz Sırasında Hata Kaynakları
-Örnek laba geldiğinde bozulmuş ve/veya kontamine olmuş olabilir (Analizci için yapacak bir şey yok!!!) -Tekrarlanabilirlik için yeteri kadar örnek alınmamıştır (Analizci için yapacak bir şey yok!!!) -Uygulanan yöntem yanlıştır (literatürden uygun bir yöntem aranmalıdır) -Çalışılan alet tayin için uygun değildir (aletlerin özellikleri ve sınırları bilinerek söz konusu analiz için uygun bir alet seçilmelidir) -Örneği analize hazırlarken(çözme, ekstraksiyon vb) hata yapılmıştır (Deney şartları kontrol edilerek optimize edilmelidir) -Aletin kalibrasyonu bozulmuştur (kolon kirlenmesi, terazi pipet vs kalibrasyonu bozulmuştur. (Aletlerin zaman zaman bakımı ve kalibrasyonu yapılmalıdır) -Kişisel hatalar : Dalgınlık, özensizlik, dikkatsizlik,eğitim eksikliği, (Kişinin kendini kontrolü, eğitmesi ve sorumluluğunu bilerek disipline olması ile en aza indirilir).

30 S O N U Ç DOĞRU SONUÇ ÖRNEK ALANLARIN VE ANALİZCİLERİN KOORDİNELİ VE BİLİNÇLİ ÇALIŞMALARINI GEREKTİRİR. NUMUNENİN ALINMASINDAN SONUÇLARIN VERİLMESİNE KADAR GEÇEN ÇEŞİTLİ AŞAMALARIN BİR TANESİNDE BİLE (ÖRNEK ALMA, SAKLAMA,NAKLETME,ÇÖZME VE ÖLÇME) YAPILACAK HATA SONUÇLARIN DOĞRULUĞUNU BOZAR VE DİĞER ÇABALARIN ANLAMI KALMAZ.