ENSTRÜMENTAL ANALİZE GİRİŞ ALETLİ ANALİZ LAB. I (1.HAFTA) ARŞ. GRV. MÜRÜVVET DÜZ Spektroskopi Nedir? Işık Nedir? • Spektroskopi maddenin yapısını ve özelliklerini ışığın soğrulan ve salınan parçacıkları aracılığı ile incelenmesidir. • Maxwell’e göre ışık insan gözüyle görülebilir dalga boylarındaki elektromanyetik radyasyon enerjisidir. E = hn Dalgaboyu (m) n=c/l Sesaltı Ses (Duyulabilir) Sesötesi Radyo NMR Televizyon Radar Görünür Mikrodalga Kızılötesi Morötesi Morötesi Görünür X Işınları Gama Işınları Kozmik ışın Elektromanyetik Spektrum Frekans (Hz) Kızılötesi Spektroskopi Işık Saçan Enerjinin Spektrumsal Dağılımı X-Işını UV (Mor ötesi) 200nm 400nm Visible (Görünür) 800nm DALGABOYU(nm) Mikro dalga IR (Kızıl ötesi) Fotometri Nedir? • Çözelti içindeki madde miktarını çözeltiden geçen veya çözeltinin tuttuğu ışık miktarından faydalanarak ölçme işlemine fotometri, bu tip ölçümde kullanılan cihazlara da fotometre denir. • Fotometrik ölçümde, renksiz konsantrasyonu da ölçülebilir. çözeltilerin Dalgaboyu(nm) Absorbe edilen renk kırmızı turuncu Sarı-yeşil yeşil mavimsi yeşil yeşilimsi mavi mavi mor Tamamlayıcı renk Mavi-yeşil Yeşilimsi mavi mor Kırmızı-mor kırmızı turuncu sarı Sarı-yeşil İçerisinde organik moleküller bulunan bir çözeltiden UVgörünür bölge ışınları geçerse, çözelti bu ışınların bir kısmını seçimli olarak soğurur (absorpsiyon, A ), diğerlerini ise çok az soğurur veya olduğu gibi geçirir (geçirgenlik, T ). Spektrofotometrelerde kullanılacak ışık, çözeltinin kuvvetli absorpladığı dalga boyunda seçilir; örneğin kırmızı renkli sıvı için yeşil dalga boyunda ( yeşil renkli sıvı için kırmızı dalga boyunda), mavi renkli sıvı için sarı dalga boyunda (sarı renkli sıvı için mavi dalga boyunda) ışık seçilir. Analiz edilen örnek üzerine ışık demetinin bir kısmını filtreler kullanarak ayıran ve gönderen aletler kolorimetre veya fotometre olarak adlandırılırken, yarıklar ya da prizmalar aracılığı ile bu seçiciliği yapan aletler spektrofotometre olarak adlandırılırlar. Spektrofotometreler, madde renginin yoğunluğunun ölçülmesiyle madde miktarının veya konsantrasyonunun bulunmasını sağlayan cihazlardır. Yangın Olarak Kullanılan Spektrofotometreler Dedektör Örnek Çıkış aralığı Saçınım aygıtı Geçiş aralığı Işın Kaynağı Tek Işın Demetli Spektrofotometrenin Şematik Gösterimi Monokromatör Saçınım aygıtı Işın Kaynağı Giriş aralığı Çıkış aralığı Referans Dönen ayna Dedektör Örnek Çift Işın Demetli Spektrofotometrenin Optik Sistem Şeması Monokromatör Giriş Işın Kaynağı aralığı Saçınım aygıtı Çıkış aralığı Referans Dedektör Işın Bölücü Örnek Dedektör Işın Demetini Ayıran Spektrofotometrenin Optik Sistem Şeması Işın Kaynakları UV (Morötesi) Spektrofotometreleri için; 1. Hidrojen Lambası 2. Civa Lambası Visible (Görünür Bölge) Spektrofotometreleri için; 1. Tungsten (volfram) Lamba IR (InfraRed-Kızılötesi) Spektrofotometreler için; 1. Silikon (SiC) Lamba Bir küvet içine konmuş renkli bir çözeltiden çıkan ışık şiddeti (I1), çözeltiye giren ışık şiddetinden (I0) daha küçüktür. Çözeltiden çıkan ışık şiddetinin çözeltiye giren ışık şiddetine oranı (I1 / I0), geçirgenlik (T) olarak tanımlanır.Geçirgenlik, genellikle %Geçirgenlik (%T) olarak ifade edilir. Geçirgenliğin tersinin logaritması Absorbans (Optik yoğunluk, A) olarak tanımlanır ki bu, çözeltinin içinden geçen ışığın ne kadarının absorbe edildiğinin (soğurulduğunun) ifadesidir. Bir çözeltide çözünmüş olan maddenin miktarı veya konsantrasyonu ile %Geçirgenlik (%T) arasında doğrusal olmayan bir ilişki olduğu halde Absorbans (A) arasında doğrusal bir ilişki vardır. • Absorbans (A), % Geçirgenlik(%T) ve çözeltideki maddelerin konsantrasyonu (c) arasındaki ilişkiyi Lambert-Beer yasası ifade eder: İçinde çözelti bulunan bir küvetten geçen ışığın geçirgenliği (I/Io), ışık yolu veya küvet çapının (l) artmasıyla azalır; ayrıca saf çözeltinin absorbansı (A), çözeltinin konsantrasyonu (c) ile doğru orantılıdır. ( absorpsiyon katsayısı) Absorbans İle Geçirgenlik Arasındaki İlişki • • • • • Absorbans konstantrasyonla lineer bir artış gösterir. Absorbans birim olarak ölçülür. Geçirgenlik lineer olmayan bir düşüş gösterir. Geçirgenlik % olarak ölçülür Absorbans = log10 – (100/%Geçirgenlik ) Absorbans Absorbans % Geçirgenlik Geçirgenlik Çözücünün konsantrasyonu Spektrofotometrelerde çözeltideki madde için uygun seçilen dalga boyundaki ışığın örneğe ve standarda (bilinen konsantrasyondaki çözelti) ait absorbansları veya optik yoğunlukları (A, OD) karşılaştırılıp matematiksel işlemler yapılarak örnekteki maddenin konsantrasyonu bulunur. Bilinmeyen konsantrasyon Konsantrasyon (mol/L) Absorbans Absorbans İstenirse, çeşitli konsantrasyonlardaki standart çözeltilerin, belirli uygun bir dalga boyunda ışık için absorbans değerleri bir kör standarda (absorbansı sıfır kabul edilen) karşı ayrı ayrı ölçülüp bir grafik kağıdına konsantrasyonlara karşı işaretlenerek standart grafiği çizilir. Örneğin absorbansı da aynı kör standarda (absorbansı sıfır kabul edilen) karşı ölçülür ve ölçülen absorbansa karşı gelen konsantrasyon standart grafikten bulunur. Konsantrasyon (mol/L) Absorbans İki Bileşenli Karışım Dalgaboyu İki Bileşenli Bir Karışımda Spektral Örtüşme Absorbans İki Bileşenli Karışım Dalgaboyu İki Bileşenli Bir Karışımda Önemli Bir Spektral Örtüşme Çözünürlüğün Tanımı Sinyalin dedektör çıkışı Keskinlik Dalgaboyu Dalgaboyu Spektral çözünürlük analiz cihazının iki komşu dalgaboyu arasında ayırım yapabilme kabiliyetinin bir ölçüsüdür. Enstrümental Spektral Bant Genişliği Keskinlik SBG Dalgaboyu SBG; maximum yoğunluk noktasında monokromatörden ayrılan ışının bandının yarısı olarak tanımlanır. Doğal Spektral Bant Genişliği Absorbans DBG Dalgaboyu DBG(Doğal Bant Genişliği); maximum absorbsiyon noktasındaki örneğin, bant genişliğinin yarısıdır. İdeal Gözlenen Kons,mg/L Bu grafikte, A=1.0’in üstündeki değerler lineerlik göstermez. Eğer A=1.0’in üstünde okursak, grafik doğruluk içermez. Bu spektrofotometredeki en iyi aralık A=0.1 den A=1.0’e kadar olan aralık,çünkü oldukça düşük yüzde hatalar söz konusudur . A=0.4 olduğu değer ise en Bilinen nicelikte seyreltik çözeltiler (standart çözeltiler) hazırladığımızı ve absorbanslarını ölçtüğümüzü varsayalım. Kons-Absorbans grafiği çizelim.