ÖRNEKLERİN NİTEL ANALİZ İÇİN HAZIRLANMASI

1.      ÖRNEKLERİN NİTEL ANALİZ İÇİN HAZIRLANMASI

Kalitatif (nitel) analiz için öğrencilere verilen örnek tipleri genel olarak aşağıdaki gibi sıralanabilir:

1. Çözelti,

2. Metalik olmayan katı (tek bir bileşik veya bileşiklerin karışımı),

3. Metal, metal kansımı veya alaşım,

4. Doğal örnekler (cevher).

Bir örneğin sistematik analizine başlamadan önce, örneğin fiziksel özellikleri önemli bilgiler verebilir. Bunlar arasında özellikle renk, kristal yapı, iletkenlik vb. sayılabilir. Ancak ilk kalitatif analizde çalışmaya başlayan bir öğrenci bu fiziksel özelliklerden yararlanacak bilgiye sahip değildir. Ayrıca çözücü olarak su ve değişik asitlerde çözünürlük denemeleri yine sistematik analizden önce örnek hakkında faydalı bilgiler verebilir. Öğrencinin bir el kitabını (handbook) kullanmayı öğrenmesi bu aşamada oldukça önemlidir, çünkü çözünürlük tabloları ve bileşiklerin çözünürlükleri hakkındaki bilgileri edinmesi, örnek analizinde kendisine büyük yararlar sağlayacaktır.

3.1. Çözeltilerin Analizi

Bir örneğin sistematik analizi için hazırlanan örnek çözeltiden 1 ml (20 damla) bir santrifüj tüpüne alınır ve sistematik analize başlanır. Çözeltinin geriye kalan kısmı mutlaka saklanmalıdır. Çünkü analizin herhangi bir basamağında çeşitli nedenlerden dolayı analize baştan başlamak gerekebilir.

Sistematik analize geçmeden önce çözeltinin rengi bazı ön bilgiler verebilir. Ancak bazı renkler birbirini kapattığı için renge bağlı incelemeler oldukça sınırlıdır. Fikir edinilmesi açısından bazı katyon ve anyonların çözelti renkleri şu şekildedir: Bakır iyonu, mavi veya mavi-yeşildir. Kobalt(II) iyonu içeren sulu çözelti pembe renklidir.

3. 2. Katı Örneklerin Analizi

3.2.1. Katı Örneklerin Sıvı Reaktiflerle Çözünürleştirilmesi

1. Nitrik asit (HNO₃), seyreltik ve derişik.

2. Hidroklorik asit (HC1), seyreltik ve derişik.

3. Seyreltik ve derişik nitrik asit ve hidroklorik asit karışımları.

Çözünürlük testleri yukarıda verilen sıraya göre yapılarak, örneği en iyi çözen çözücü seçilir. Katı örneğin az çözünmesi veya gaz çıkışı gözlendiği halde, örnek hala tümüyle çözünmezse su banyosunda ısıtılarak tamamen çözünmesi sağlanır.

Asidin seçimi: Asitte çözünen bileşiklerin büvük çoğunluğu amfıpratlk anyonlar (kuvvetli bazik özellikte ve proton alma eğilimi gösteren anyonlar) içeren bileşiklerdir. Örneğin suda çözünmeyen kalsiyum karbonat, asitler tarafından çözülür. Çünkü karbonat iyonu, asitten gelen protonla tepilmeye giren kuvvetli bir bazdır. Karbonatlar dışında asitte çözünen bileşiklere örnek olarak sülfürler, sülfitler, fosfatlar, arsenatlar, boratlar, kromatlar, arsenitler ve nitritler verilebilir.

Katı örneklerin çözünürleştirilmesi için en çok kullanılan üç asit HCl, HNO₃ ve H₂SO₄ dir. Çözünürlük testlerinde bu üç asitten en az kullanılanı sülfürik asittir. Çünkü H₂SO₄ kullanıldığında oluşan sülfat tuzlarının, çoğu suda çözünmezler. Bu nedenle katı örnekler nitrik asit, hidroklorik asit veya ikisinin kral suyunda çözülmeye çalışılmalı, mümkünse tek bir asitin kullanılması tercih edilmelidir.

Çözücü olarak nitrik asidin  (HNO₃ ) kullanılması

Avantajları: Bütün nitratlar genellikle klorürlerden daha iyi çözünürler. Nitratlar klorürlerden daha az uçucu olduğundan, asit fazlasını uzaklaştırmak için çözelti buharlaştırıldığında nitratların kaybedilmesi daha az olur. Nitrik asit bir çözücü olarak yalnız iyi bir hidrojen iyonu kaynağı değil; aynı zamanda iyi bir yükseltgeyicidir. Nitrat iyonu, yalnız başına hidrojen iyonlarından etkilenmeyen bazı maddeleri, hidrojen iyonu yanında çözünür bir şekilde yükseltger.

Dezavantajları: Çözünme tamamlandıktan sonra bütün katyon analizi boyunca nitrik asitin yükseltgeyici etkisi istenmez. Nitrik asit, sülfür iyonunu serbest kükürt ve sülfat iyonunun karışımına yükseltger. Çöken kükürt bazı katyonlar için yapılan çöktürme denemelerinde şaşırtıcı olabilir. Tepkime sonunda ortaya çıkan sülfat iyonu ise toprak alkali elementlerinin II. ve III. grup katyonları ile birlikte çökmelerine sebep olur. Nitrik asit suda çözünmeyen MnO₂, SnO₂ ve PbO₂ gibi yükseltgenleri çözemez.

Çözücü olarak hidroklorik asidin kullanılması

Avantajları: Hidroklorik asit su ve HNO₃'te çözünmeyen Sn0₂, Pb0₂ ve Mn0₂ gibi yükseltgenleri çözer. Klorür bileşiklerinin daha fazla uçucu olmaları nedeniyle hidroklorik asitte çözünmüş katyonlar, nitrik asitte çözünmüş olanlardan daha iyi alev denemesi gösterirler.

Dezavantajları: Gümüş, kurşun ve civa (I) iyonlarının hidroklorik asit ile çözünmeyen klorürleri oluşur. Klorür iyonunun fazlası bazı katyonların kompleks iyonlarını oluştururlar. Ayrıca HCI, HNO₃ tarafından çözülen suda çözünmeyen birçok sülfürü çözemez.

Mineraller, silikat içeren doğal türler, demir alaşımları, paslanmaz çelik, bazı metaller, metal oksitleri ve organik bileşiklerin parçalanması ve çözünürleştirilmesinde yukarıda anlatıldığı gibi su, asitler ve asit karışımları yetersiz kalabilir. Madde kaybı olmadan berrak bir çözelti elde etmek için uygulanan işlemlerde farklı sıvı reaktifler de kullanılabilir, Bunlara örnek olarak H₂SO₄, HC10₄ (perklorik asit), yükseltgen karışımlar (HNO₃ - HCIO₄ karışımı gibi), HF (hidroflorik asit) verilebilir. Genel olarak katı örnekleri bu reaktiflerle çözebilmek için yüksek sıcaklıklara kadar ısıtmak gerekir.

3.2.2.   Katı örneklerin Eritiş İle Çözünürleştirmesi

Silikatlar, bazı mineral oksitleri ve demir alaşımları normal sıvı reaktiflerde çok yavaş çözünür. Bu durumda eritiş yapmak daha uygun olur. Örnek eritiş maddesi ile 300-1000 ⁰C arasında tepkimeye sokulur. Bu işlem için örneğin 10 katı kadar eritiş maddesi, örneğe eklenerek bir kroze içinde yüksek sıcaklıklara ısıtılır ve eritiş yapılarak maddenin su ve diğer çözücülerde kolaylıkla çözünebildiği bir eriyik elde edilir. Eriyikteki örnek yapısının parçalanması ile oluşan yeni tuzların çözünürlükleri fazladır. Eritiş maddesi olarak kullanılan maddeler: Eritiş maddeleri olarak en çok alkali metal bileşikleri kullanılır. Asidik yapıdaki örnekler için bazik özellik taşıyan eriticiler; sodyum veya kalsiyum karbonat, sodyum veya kalsiyum hidroksıt, sodyum veya potasyum peroksit kullan ılır. Bazik yapıdaki örneklerde ise asidik özellik taşıyan eriticiler; potasyum pirosülfat, asit florürler ve borik asit kullanılır. Yükseltgenmenin gerekli olduğu eritişlerde: sodyum peroksit veya az miktarda alkali nitrat ve klorat eritiş maddesi ile birlikte örneğe eklenmelidir.

Eritiş yöntemi: Eritiş yapılacak katı örnek, öncelikle öğütülerek toz haline getirilir ve yüzey alanı arttırılır. Yeterli miktarda örnek (bir spatül ucu) ve 10 katı kadar eritiş maddesi karıştırılarak, kullanılacak krozeye baget yardımıyla aktarılır. Krozelerin porselen, platin, nikel, demirden yapılan türleri vardır. Kroze seçimi, eritiş türüne bağlı olarak yapılır ve genellikle yandan fazla doldurulmaz. Sıçramaları önlemek için gerekirse kroze kapağı kapatılır. Sabit bir sıcaklığa ayarlanmış fırına krozeyi koymadan önce mutlaka bek alevinde yavaş bir ön-ısıtma yapılmalıdır. Ön-ısıtma ile ani sıcaklık farkından doğacak madde sıçramaları ve kaybı önlenir. Örneğin, platin krozede 850 ⁰C da yapılan bir sodyum karbonat eritişi 3-5 dakikadan, birkaç saate kadar sürebilir. Eritiş, berrak bir çözelti kıvamına gelince sona erdirilir ve kroze fırından alınır. Kroze içindeki kütle yavaş yavaş soğurken, katılaşma başlamadan hemen önce, kendi ekseninin etrafında döndürülerek örneğin kroze çeperlerinde ince bir tabaka halinde katılaşması sağlanır. Oda sıcaklığına soğuyan kroze dikkatlice çözücü ile yıkanarak çözünürleştirme işlemi tamamlanır. Eritiş ile çözünürleştirmenin bazı sakıncaları da vardır. Eklenen eritiş maddesi miktarının fazla olması, örnek çözeltisine safsızlık getirebilir, yüksek sıcaklık nedeniyle kullanılan kroze kısmen ortamı kirletebilir ve örnekte uçuculuk kayıpları artabilir. Zor çözünen yapılar içeren örnekler öncelikle sıvı reaktiflerle Çözünürleştirilmeli ve geriye kalan çözünmemiş kısım süzülerek ayrılmalı ve mümkün olan en az miktarda tuz ile eritiş yapılmalıdır. Soğuduktan sonra bu kısımda çözülerek ana örnek çözeltisine eklenmelidir


Kaynak: http://fen.karabuk.edu.tr/kimya/lab foyleri/analitik kimya/Analitik Kimya I Foy.doc