Prof.Dr. Bilsen BEŞERGİL ENSTRÜMANTAL ANALİZ ENSTRÜMANTAL ANALİZ Ders Notları İletişim Bilgileri ÖNSÖZ 1. GİRİŞ Geniş anlamda bir kimyasal analiz cihazı, doğrudan doğruya saptanamayan bir sinyali kişilerin anlayabileceği bir şekle dönüştürerek veren bir enstrümandır. Yani bir cihaz, incelenen sistem ile kişi arasındaki iletişimi sağlayan bir aracıdır.Modern kimyacı bir analiz cihazının en yüksek verimle kullanılabilmesi için ne derecede elektronik bilgiye gereksinimi olduğu sorusu ile karşı karşıyadır. Görünen şudur ki kimyacının elektronik devrelerin çalışması hakkında kalitatif düzeyde bir bilgiye sahip olması istenir. Enstrümanlar ve Analitik Metot Seçimi 2. ELEKTRİK VE ELEMENTER ELEKTRONİKLER Bir elektrik akımı, bir ortamdan bir yükün (şarjın) akmasıdır. Metalik iletkenlerde sadece elektronlar hareketlidir; akım sadece negatif yükün hareketiyle gerçekleşir. İyonik çözeltiler ve yarıiletkenler gibi ortamlarda hem negatif ve hem de pozitif yükler hareketlidir, elektrik akımının geçmesi bu iki yükün katkısıyla oluşur. Doğru Akım Alternatif Akım Güç Kaynakları Yarı İletkenler İşlem Amplifikatörleri Digital Elektronikler Mikrobilgisayarlar ve Mikroişlemciler Enstrumantal Analizde Gürültü Okuma Aletleri 3. ELEKTROMAGNETİK IŞIN Elektromagnetik ışın (radyasyon) ortamdan çok büyük hızlarda geçen bir enerji tipidir. Bu enerji ışıma ve ısıtma etkisiyle anlaşılabilir. X-ışınları, Ultraviyole ışınlar, mikrodalgalar ve radyo dalgaları bu tür enerjilerdir. Vakumdan gelerek bir maddenin yüzeyleri arasına giren ışının elektriksel vektörü, ortamda bulunan atom ve moleküllerle etkileşerek maddenin özelliklerine göre geçer, tutulur veya saçılır. Elektromagnetik Işının Özellikleri Dalga Özellikleri Tanecik Özellikleri Kuvantum Özellikleri Elektromagnetik Işının Madde ile Etkileşimi Işının Absorbsiyonu Işının Emisyonu 4. OPTİK SPEKTROSKOPİSİ CİHAZLARI Optik spektroskopisi cihazları ultraviyole (UV), görünür ve infrared (IR) bölgelerde çalışan cihazları kapsar. Spektroskopik yöntemler "emisyon", "absorbsiyon", "flüoresans" veya "saçılma" olaylarına dayanır. Her biri için kullanılan cihazın konfigürasyonunun diğerlerinden farklı olmasına karşın, temel kısımlar birbirine çok benzerlik gösterir. Elemanlar ve Cihaz Dizaynları Işın Kaynakları Dalga Boyu Seçiciler Örnek Kapları Dedektörler Işın Dedektörleri İyon Dedektörleri Kromatografi Dedektörleri 5. ABSORBSİYON SPEKTROSKOPİSİ Bir çözeltinin absorbansı A = lot T = log (P0/P) eşitliği ile verilir. Geçirmenin tersine, gelen ışın demetinin gücü arttıkça absorbans değeri de artar. Absorbans, ışının geçtiği ortamın yol uzunluğu (path length) ve absorblayıcı taneciklerin konsantrasyonu ile orantılıdır. Absorblayıcı Maddeler Kalitatif ve Kantitatif Analizler 6. ULTRAVİYOLE VE GÖRÜNÜR (VISIBLE) SPEKTROFOTOMETRE Ultraviyole ve görünür absorbsiyon spektroskopisinde molar absorbtiviteler 0-105 aralığında değişir. Herhangi bir pikin e değerinin büyüklüğü, taneciklerin yakalama kesitine ve bir enerji absorbsiyon geçişi olasılığına dayanır. e ve bu  parametreler arasındaki  bağıntı e = 8.7 x 1019 PA eşitliğiyle verilir. 7. İNFRARED ABSORBSİYON SPEKTROSKOPİSİ Elektromagnetik spektrumun infrared (IR) bölgesi, dalga sayısı 12800-10 cm-1 veya dalga boyu 0.77-1000 mm aralığındaki ışını kapsar. Uygulama ve cihaz yönünden IR spektrum üç gruba veya bölgeye bölünür. Analitik uygulamalarda en çok kullanılan bölge, orta IR ışının bir bölümü olan 4000- 670 cm-1 veya 2.5-15 mm aralığındaki kısımdır. IR Absorbsiyon Spektroskopisi Teorisi IR Cihazlar IR Uygulamalar FTIR Absorbsiyon Spektroskopisi IR Spektrumlar, Organik Fonksiyonel Grupların Tanımlanması 8. RAMAN SPEKTROSKOPİSİ Işın demeti şeffaf bir ortamdan geçtiği zaman radyant gücün bir kısmı, demetin geliş yönüne göre çeşitli açılarla her yönde saçılır. Ortamdaki tanecikler moleküler boyutlardaysa saçılan ışın gözle saptanamaz; buna "Rayleigh saçılması" denir. Ortamdaki tanecikler ışının dalga boyu ile kıyaslanabilir boyutlarda olursa saçılma, Tindal etkisi veya bulanıklık şeklinde gözlenebilir. Cihaz ve Uygulamalar Bazı Organik Bileşiklerin IR ve Raman Spektrumları 9. MOLEKÜLER FLUORESANS SPEKTROSKOPİ Fluoresansın Teorisi Fluoresans Analiz Cihazları Nefelometre ve Türbidimetre 10. ATOMİK SPEKTROSKOPİ Alev Spektroskopisinin Teorisi Atomik Absorbsiyon Spektroskopisi Atomik Emisyon Spektroskopisi Atomik Fluoresans Spektroskopisi 11. EMİSYON SPEKTROSKOPİ Ark ve Kıvılcım Kaynakları Argon Plazma Kaynakları Emisyon Cihazları ve Uygulamalar 12. REFRAKTOMETRİ 13. POLARİMETRİ 14. OPTİK ÇEVİRME DAĞILIMI VE DAİRESEL DİKROİZM 15. NÜKLEER MAGNETİK REZONANS SPEKTROSKOPİSİ Kuvvetli bir magnetik alan bazı çekirdeklerin enerjilerini, bunların magnetik özelliklerine göre, iki veya daha fazla kuvantize seviyeye ayırır. Böylece, yaratılan magnetik enerji seviyeleri arasında uygun frekanslardaki elektromagnetik ışının absorbsiyonu ile geçişler olur. Bu durum ayni ultraviyole veya görünür ışının absorbsiyonuyla meydana gelen elektronik geçişlere de benzer. NMR Teorisi ve Deneysel Yöntemler Deneysel Yöntemler Proton NMR Spektraya Çevresel Etkiler 1H NMR ile Kalitatif Analiz IR ve 1H NMR ile Yapı Tayini 13C NMR ve Kalitatif Analiz NMR Tanımlar, Kantitatif Analiz NMR ve IR Tablolar 16. X - IŞINI SPEKTROSKOPİSİ 17. RADYOKİMYASAL YÖNTEMLER 18. KÜTLE SPEKTROSKOPİSİ Bir kütle spektrumu kimyasal yapı hakkında önemli bilgiler verir. Spektral veriler, bazı bakımlardan,infrared ve NMR spektralardan daha kolay tanımlanır; çünkü bilgiler, bir örneğin, yapısal bileşiminin moleküler kütlesi cinsinden ifade edilir. Ayrıca verilerden analitin molekül ağırlığı da doğru olarak saptanabilir. Kütle spektrası kompleks karışımların kantitatif analizlerinde de kullanılır. Burada, değişik kütlelerdeki iyon akımlarının konsantrasyonla olan ilişkisinden yararlanılır. Kütle Spektrometresi Kütle Spektrumun Tanımlanması ve Uygulamaları Organik Fonksiyonel Grupların Fragmantasyon Paternleri Kütle IR, NMR Spektroskopi Problemleri 19. ELEKTROANALİTİK KİMYA Elektroanalitik kimya, bir çözeltinin elektriksel özelliklerine dayanan bir grup kantitatif analitik yöntemleri içerir. Elektroanalitik yöntemler çözeltinin konsantrasyonu ile potansiyel, akım, direnç (veya iletkenlik), kapasitans veya elektrik miktarı gibi herhangi bir elektrik parametresi arasındaki doğrudan ilişkiye dayanan yöntemler; bir titrasyonun eşdeğerlik noktasının elektrik parametrelerinden birine göre saptanmasına dayanan yöntemler; ve, bir elektrik akımı ile çözeltideki maddenin tartılabilir bir şekle dönüştürülerek ayrılmasına dayanan yöntemler olarak gruplandırılabilir. Elektroanalitik Kimya Elektrokimyasal Hücreler Hücre ve Elektrot Potansiyelleri Redoks Reaksiyonları Uygulamaları Elektrotlar Referans Elektrotlar İndikatör Elektrotlar Potansiyometri Elektrogravimetri ve Kulometri Voltametri ve Polarografi Kondüktometri Kalibrasyon Örnekler Elektrot Potansiyelleri Tablosu 20. TERMAL ANALİZ YÖNTEMLERİ 21. KROMATOGRAFİYE GİRİŞ 22. SIVI KROMATOGRAFİSİ 23. GAZ - SIVI KROMATOGRAFİSİ EKLER Ek.1: Ölçmelerdeki Kararsızlıklar, Cihazların Duyarlığı Ve Tayin Sınırları Ek.2: Aktivite Katsayıları Ek.3: Bazı Standart ve Oluşum Elektrot Potansiyelleri Ek.4: Standart Çözeltiler İçin Önerilen Bileşikler Yararlanılan Kaynak http://www.scribd.com/doc/36671738/Principles-of-Instrumentation-Skoog Kaynak: http://www.bayar.edu.tr/besergil/enstrumental_analiz.htm