ENSTRÜMENTAL YÖNTEMLERİN KALİBRASYONU

... konulu sunumlar: "ENSTRÜMENTAL YÖNTEMLERİN KALİBRASYONU"— Sunum transkripti:

1 ENSTRÜMENTAL YÖNTEMLERİN KALİBRASYONU
KALİBRASYON EĞRİSİ YÖNTEMİ

2 STANDART EKLEME YÖNTEMİ Örnek matriks kompozisyonunun değişken olduğu veya bilinmediği durumlarda kalibrasyon grafiği hazırlamak için kullanılan bir tekniktir. Çözücü numune matriksinin blank değerinin güvenilir bir şekilde ayrılamadığı durumlarda daha çok kullanılır.

3 İÇ STANDART YÖNTEMİ Standart ekleme yöntemine göre hazırlanan çözeltiler kalibrasyon eğrisinde analit derişimine karşı analit sinyali/iç standart sinyali oranına karşı grafiğe geçirilir. Numune hazırlama aşamasında analit kaybından kaynaklanabilecek hatayı düzeltmek için kullanılır. Örnek: Kan serumunda Na, K tayininde Li sıklıkla kullanılan bir iç standarttır.

4 SİNYAL VE GÜRÜLTÜ Sinyal Nedir? Gürültü Nedir?
Deneysel Çalışma ve Sinyal/Gürültü Oranı? Gürültü Kaynakları ve Giderme Yolları?

5 Sinyal: Cihaz ile numune arasında bilgi alışverişi sağlayan bir araç.
Gürültü: Analitik cihazlardan elde edilen sinyal, kontrolü mümkün olmayan pek çok değişkenin etkisiyle rasgele şekilde dalgalanır. Cihazın duyarlığını azaltan bu dalgalanmalara gürültü denir.

6 SPEKTROMETRİK YÖNTEMLERE GİRİŞ
ELEKTROMANYETİK IŞIN Elektromanyetik ışın, boşlukta çok büyük hızla hareket edebilen bir enerji türüdür. Elektromanyetik dalgalar, elektrik yüklü parçacıkların hareketiyle oluşur. Bu dalgalara elektromanyetik ışın da denir.

7 Elektromanyetik ışının en çok karşılaşılan türleri, gözle algıladığımız görünür ışık ve ısı şeklinde algıladığımız infrared (kızılötesi) ışınlarıdır.

8 Elektromanyetik ışın, hem dalga hem parçacık özelliğine sahiptir.
Girişim ve Kırınım davranışları dalga özelliğiyle açıklanır. Aynı dalga boylarındaki ışınlar aralarındaki faz farkına göre birbirlerini kuvvetlendirir veya söndürürler. Farklı dalga boylarındaki ışınlar girişim yapmazlar. Bu olay ışığın parçacık özelliği ile açıklanabilir.

9 Bir metal yüzeyinden ışın ile elektronların koparılması (fotoelektrik olay), ışın enerjisinin bir madde tarafından absorpsiyonu (soğurulması) ve emisyonu (yayınımı) olayları, ışının parçacık özelliği (foton) ile açıklanır. (örnek;dedektörler)

10 Fotoelektrik Etki Işığın parçacık özelliği bu olayla açıklanmaya çalışılmıştır. Buna göre; Bir metal yüzeyinden elektron koparabilmek için gelen ışınların enerjisi yeterince yüksek yani kısa dalga boylu olmalıdır. (örneğin;UV) Yüzeyi parlatılmış, negatif yüklü Zn plaka

11 Işığın tanecik özelliklerindendir.
Metal yüzeyine gelen ışık elektron koparır. Fotoelektrik Olay Gelen ışığın frekansı arttıkça kopan elektronların kinetik enerjisi artar. Gelen ışığın frekansı belirli bir eşik değerin (o ) altında ise elektron koparamaz, elektronların kopması ışığın şiddetine bağlı değildir. e- ların kinetik enerjisi Gelen ışık enerjisi İş fonksiyonu veya eşik enerjisi E=E0+Ek h= h 0 +1/2 mV2 Ek=h(- 0 )

12

13 ELEKTROMANYETİK SPEKTRUMDA BÖLGELER VE ELEKTRONİK GEÇİŞLER
MaLıM YaSTıK

14 Elektronik Geçişler Gözlerimiz; güneşten gelen görünür ışığa karşı duyarlıdır. Oysa bazı yılanlar IR ışınlarına karşı, bazı böcekler de UV ışınlarına karşı duyarlıdır. Öyleyse; ışınlar enerji taşır, elektronlar ışınları soğurur ve sonra yayar. İnsan gözü; katı yüzeyinden yansıyan veya bir sıvıdan geçen ışını analiz eden bir spektrometre gibi çalışır.

15 En sık gözlenen geçişler;
Elektronik spektroskopide nm arasında çalışıldığından bu bölgedeki ışın enerjileri ancak nπ* ve ππ* geçişlerini sağlayacak enerjiye sahiptir.

16 Madde-Işın Etkileşmesi
1-Işının geçmesi ve kırılması (refraksiyonu) 2-Işının dağılması (dispersiyonu) 3-Işının yansıması (reflection) 4-Işının saçılması (scattering) 5-Işının polarizasyonu 6-Işının absorpsiyonu

17 Işının geçmesi ve kırılması
Işın bir ortamdan ikinci bir ortama geçtiğinde kısmen yansır, kısmen de ikinci ortama geçer. İkinci ortamda ilerleyen ışının frekansı değişmez, ilerleme yönü ve hızı değişir. Bu değişim, ışının sn gibi bir süre maddenin bağ elektronlarınca alıkonulmasından ileri gelir. Işın, maddenin atom veya molekülleri ile etkileşir. Bu etkileşim, ışının elektriksel alanı ile maddenin bağ elektronları arasında olur.

18 Işın demetinin bir ortamdan yoğunluğu farklı başka bir ortama geçerken yön değiştirmesine kırılma (refraksiyon) adı verilir.  Kritik açının ölçülmesiyle her madde için farklı kırılma indisi belirlenmiştir.

19 Kırılma indisinin ölçülmesine dayanan Refraktometri yöntemi:
Kırılma indisi değerleri, maddelerin belirgin özelliklerinden biri olarak tanımlanmıştır. Kırılma indisinin ölçülmesine dayanan Refraktometri yöntemi: Kırılma İndisi değerleri; maddenin nitel ve nicel analizinde, saflık derecesinin belirlenmesinde kullanılır. Kırılma indisi ölçümü yapan düzeneğe refraktometre adı verilir. Refraktometre, idrar dansitesi ölçümünde sıklıkla kullanılır.

20 Işının dispersiyonu İçinden geçen ışının dalga boyu veya frekansına göre bir maddenin kırma indisinin değişmesi olayına dispersiyon denir. Normal Dispersiyon gösteren maddeler beyaz ışığı renklerine ayırmadan geçirir. (Mercek) Anormal Dispersiyon gösteren maddeler ışın demetini renklerine ayırır. (Ör.Prizma)

21 Işının yansıması (reflection)
Işın, bir ortamdan başka bir ortama geçerken yansır. Yansımayı iki faktör etkiler: Gelen ışının normalle yaptığı açının büyümesi Işının içinden geçtiği ortamların kırma indisleri arasındaki fark Havadan dik olarak cama gelen (normalle yaptığı açı 0° olan) bir ışın demetinin ~ %4 ü yansır. 90° de %100 ü yansır.

22 Işının saçılması (scattering)
Işın madde içinden geçerken çok kısa bir süre alıkonulur. Bu sırada maddenin atom veya moleküllerinde polarizlenmeler (yük dağılımında geçici değişmeler) olur ve sonra madde tuttuğu ışını geri salar. Bu ise bir sonraki sayfadaki gibi olur: Sisli havada ışık saçılması

23 ?Gökyüzü neden mavi görünür?
Fotonun örnekteki parçacıklara çarparak yön değiştirmesine saçılma adı verilir. -Görünür bölge ışıması kullanıldığında, kolloidal ve bulanık çözeltilerde gözlenen saçılma, Tyndall saçılmasıdır. -Çözünmüş moleküller veya çok atomlu iyonlardan saçılma Rayleigh saçılmasıdır. ?Gökyüzü neden mavi görünür? -Parçacıklarla etkileşen dalga boyunun, ışığı saçan moleküllerin titreşim enerji düzeylerine göre değiştiği saçılma türü Raman saçılmasıdır.

24 Sisli havada Neden Sarı Sis Farları Kullanılır?
Bunun nedeni; Daha rahat bir görüş sağlamasıdır. Göz, en kısa dalga boylu mavi ve mor renkleri algılamada zorlanır. Normal far ışığı, sarı ışığa (550nm) göre daha kısa dalga boyuna sahiptir. Işının saçılması ile oluşan Rayleigh Dağılması olduğu düşünülebilir. Ancak ortalama su damlası veya kar tanesinin boyutunun (8000 nm) ışığın dalga boyuna ( nm) eşit veya küçük olduğu durumlarda bu dağılma olayı gözlenebilir. Burada ise tanecikler bu kadar küçük boyutta değildir. Dolayısıyla Rayleigh dağılması gerçekleşmez.

25 Işının polarizasyonu Işık dalgası, genellikle her düzlemde ilerleyen dalgaların karışımıdır. Tek bir düzlemde ilerleyen ışık dalgasına düzlemsel polarize ışık denir.  Düzlemsel polarize ışık ile asimetrik ve ışığı absorplamayan maddeler etkileştiği zaman, polarize ışığın düzlemi sağa (+) veya sola (-) açı değiştirir.

26 Işının absorpsiyonu (soğurumu)
Kuantum kuramına göre atomlar, ancak elektron konfigürasyonuna ve dış elektronlarının belirli enerji düzeyleri arasındaki geçişlerine bağlı belirli potansiyel enerji düzeylerinde bulunabilirler. Elektronların bir enerji düzeyinden diğerine geçişleri ile ilgili atomik spektrumlar belirlenmiştir. Atomlar, elektromanyetik ışını absorbe ederek en düşük enerji düzeyinden (temel düzey) uyarılmış düzeylere geçerler; bu geçişlerle ilgili olarak söz konusu atomun absorpsiyon spektrumları da belirlenmiştir.

27 Elektromanyetik ışımayı absorbe ederek en düşük enerji düzeyinden (temel düzey) uyarılmış düzeylere geçmiş olan atomlar, temel düzeye dönüş sırasında ultraviyole veya görünür bölge sınırları içinde ışıma yaparlar (emisyon). Her atom için emisyon spektrumu da belirlenir. Moleküller de atomlarda olduğu gibi uygun enerjideki fotonlarla etkileştiklerinde bu fotonları absorplayarak uyarılmış hale geçerler. Uyarılmış moleküller, bu kararsız durumdan fazla enerjilerini yayarak kurtulurlar (moleküler emisyon). Atom spektrumlarından daha karmaşık olan moleküler spektrumlar da belirlenir.

28 Geçici Dipol Moment ve Absorpsiyon
Bir maddenin soğurum yapabilmesi için dipol momentinin ışının elektrik alanıyla etkileşmesi gerekir Bunun sonucu dipol moment büyür. HCl, H2O gibi maddeler Daimi Dipol Momente sahiptir. Cl2, H2 gibi maddelerin durumu Geçici Dipol Moment ile açıklanabilir. Ömrü: sn

29 Absorplanan fotonların sayısı, ortamda absorpsiyon yapan türlerin sayısı ile orantılıdır. Monokromatik ve I0 şiddetinde bir ışın demeti, ortamı daha küçük olan I şiddetinde terk eder.   M + hv  M* M*  M + ısı I0 = I + Ia + Id + Iy İhmal edilir Lambert-Beer kanunu: Bir çözeltiden geçen ışık miktarı, ışığın çözelti içinde aldığı yol ve çözelti derişimi ile logaritmik olarak ters orantılı, soğurulan ışık miktarı ise doğru orantılıdır.

30 Beer Kanunu Lambert Kanunu

31 A = εlc ε molar soğurum katsayısı (L/mol/cm)
%Geçirgenlik (T)= 100(I/I0) Absorbans (A)= -logT = I/I0 = εlc c çözelti derişimi (mol/L) l ışığın çözelti içinde aldığı yol (cm) ε molar soğurum katsayısı (L/mol/cm) Formüldeki ε değeri denel olarak bulunur. Bunun için standart çözeltilerden absorbans-derişim grafiği çizilir. Doğrunun eğimi ε değerini verir.

32 Madde ve Renk Bir maddenin rengi, o maddeden gözümüze ulaşan görünür bölgedeki elektromanyetik ışınlardır. Bu ışınlar, saydam maddeler için maddenin içinden geçip gelen, saydam olmayanlar için ise yansıyan ışınlardır. Maddelerin rengi, maddelerin tuttuğu ışının tamamlayıcısı olan ışının rengidir.

33 MaLıM YaSTıK konjugasyon Ana Renkler: Kırmızı, Yeşil, Mavi. Renk Çarkı
Renk Çarkı Görünen renk Soğurulan renk Işık (nm) Mavi-yeşil  Kırmızı Yeşil-mavi Portakal Mavi Sarı Menekşe Sarı-yeşil Mor Yeşil Mavi-yeşil UV Alanı MaLıM YaSTıK

34 Çözelti içindeki madde miktarını çözeltinin renginden faydalanarak ölçme işlemine kolorimetri, bu tip ölçümde kullanılan cihazlara da kolorimetre denir. Kolorimetrik ölçümde, konsantrasyonu ölçülecek çözeltinin rengi değişik konsantrasyonlardaki standartların rengiyle karşılaştırılarak değerlendirilir.

35 Organik Maddelerin Absorpsiyonu ve Renklilik
Organik maddelerin yapısında bulunan her grup kendine has dalga boyunu soğurur. Bu gruplara bağlı yan grupların değişimiyle soğurum veya dalga boyu azalır veya artar. C=O (Karbonil Grubu): Yan gruplar, -OH, -NH2, -Cl, alken gibi olabilir. Bu gibi gruplar %30’a varan kaymalara neden olurlar. C=O, NO2, N=N  Bu grupların varlığında madde nm arasında soğurum yapar. Böyle gruplara Kromofor gruplar denir. Bunların bulunduğu her madde renkli değildir. Ancak her renkli madde de bu gruplardan vardır.

36 Renkli ve renksiz maddeler arasında fark var mıdır?
-NH2, -OH  Kendileri renkli değildir ancak bulundukları maddenin renk tonunu artırırlar. Bu tür gruplara ise Oksokrom Gruplar denir. Renkli ve renksiz maddeler arasında fark var mıdır? Yoktur. Çünkü renkliler görünür bölgede, renksizler ise bu bölgenin dışında soğurum yaparlar.