Slayt 1

Lambert-Beer Kanunundan Sapmalar

Üç temel sapma kaynağı vardır. Bunlar;



Cihazdan Gelen Sapmalar
Kimyasal Maddelerden Gelen Sapmalar
Analizci Hatasından Kaynaklanan Sapmalar
1
Cihazdan Gelen Sapmalar


A  log
Cihaza gelen akımın düzgün olmaması
 Işın Kaynağının iyi çalışmaması
Dedektör sisteminin iyi çalışmaması
I0  Ik
Ik 


Kaçak Işınların olması
•Negatif Absorbansa
neden olur.
•Yalancı pikler ortaya
çıkabilir.
Monokromatörün hatalı olması
Slit Aralığının iyi ayarlanmaması
2
Kimyasal Sapmalar

Disosyasyon CuNH  
2
3 4
seyreltme


CuNH 3 3   NH 3
2
Tetramin, Koyu renkli
Triamin
Soğurumları farklı dalgaboyunda

Asosyasyon
Benzoik asit vb. polar olmayan (hekzan) çözücülerde dimerleşir. Dimer
ve monomerler farklı dalga boylarında soğurum yaparlar.
C6 H 5 COOH  (C6 H 5 COOH ) 2

İyonlaşma

pH ayarlaması
2
Benzoik asit su içinde;
2CrO4  2H   Cr2O7
C 6 H 5 COOH  C 6 H 5 COO   H 
e
Molekül 273 nm ( =970)
e
Anyon 268nm ( =560)
Kromat-Dikromat Dengesi- Düşük pH larda denge sağa kayar. Bu
tür durumlarda Tampon ortam hazırlanır.
2
 2H 2 O
3



Çözücü Değişmesi
Sıcaklık
Floresans ve Fosforesans
Madde rengini ve soğurum yeteneğini etkiler.
İyot alkolde kahverengi, benzende kırmızımsı,
hekzanda koyu mor
Sıcaklık artışı iyonların absorplamalarını
farklı dalga boylarına kaydırır.
Bu tür özellik gösteren
maddeler de sapma
gösterir.
4
Analizci Hatasından
Kaynaklanan Sapmalar
Dikkatsizim ve Acemiyim.
Bir sapmaya neden olursam
özür dilerim!
Deneyim kazanmak
istiyorsan söylediklerimi
dikkate almanı
öneririm…
•Yüksek absorplama derişimlerinde çalışılmalı
0,2-0,9 abs aralığı veya 10-3-10-5 Molar derişim
•Çözelti içinde kabarcıklar ve asılı tanecikler olmamalı
•Çözelti kabı kirli ve çizik olmamalı
•UV atlaslarından yararlanılmalıdır.
5
Kalitatif ve Kantitatif Analiz



Spektrofotometrik ölçümlerde kör, standart ve
numune olmak üzere üç çözelti hazırlanır.
Kör, cihazın optik ayarı (sıfır ve 100 ayarı) için
kullanılır. Kör olarak; destile su veya reaktifin
kendisi kullanılır. Bazı ölçümlerde numune körü
de kullanılabilir.
Destile su körü, en sık kullanılan kördür; okuma
küvetine destile su konularak hazırlanır. Daima
absorbans değerinin sıfırlanması için kullanılır.
6


Spektrofotometre ile bir maddenin nicel analizinin
yapılacağı dalga boyunu belirleyebilmek için, örneğin
absorpsiyon spektrumunu bilmek gerekir. Bunun için,
maddenin 1 molar çözeltisinin çeşitli dalga boylarındaki
absorbans değerleri ölçülür.
Çözücünün ve çözeltide bulunan başka türlerin ışığı
absorplamadığı, Lambert-Beer eşitliğine uyulduğu ve nicel
analizin en duyarlı bir biçimde yapılabileceği dalga boyu
değeri saptandıktan sonra analizi yapılacak maddeyi içeren
ve derişimleri bilinen bir dizi standart çözelti ile bu dalga
boyundaki absorbans (A) değerleri ölçülür. A değerleri,
standart çözeltilerin bilinen derişimlerine karşı grafiğe
geçirilir.
7
8



Standart çözeltilerin bilinen derişimlerine karşı A
değerlerini grafiğe geçirmek suretiyle elde edilen
doğruya kalibrasyon doğrusu denir.
Nicel analiz, kalibrasyon doğrusunun doğrusal
olduğu bölgede yapılır. Derişimi bilinmeyen
örneğin A değeri ölçülür ve kalibrasyon
doğrusunda bu değere karşılık gelen derişim
saptanır.
Molar soğurum katsayısının değerinin bilindiği
durumlarda, Lambert-Beer eşitliğinin analizde
doğrudan kullanılması da mümkündür.
Absorbans (A)= c l
9
•Ultraviyole-Görünür Alan absorpsiyon spektroskopisi






Atomik emisyon ve atomik floresans spektroskopisi
Plazma Emisyon ve Kütle Spektroskopileri
Floresans ve fosforesans spektroskopisi
İnfrared (IR)spektroskopisi
Nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi
Kütle spektrometrisi
10


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 çözeltilerin
konsantrasyonu da ölçülebilir.
11
Fotometre – Spektrofotometre?

Analiz edilen örnek üzerine düşen ışık
demetinin bir kısmını filtreler kullanarak
ayıran ve gönderen aletler kolorimetre
veya fotometre olarak adlandırılırken,
yarıklar yada prizmalar aracılığı ile bu
seçiciliği yapan aletlere spektrofotometre
denir.
12
Işık demetinin yansıma, kırılma ve saçılma
yoluyla oluşan sapma açısını ölçmeye
yarayan aletlere spektometre denir.
Spektroskopi, bir örnekteki atom, molekül
veya iyonların, bir enerji düzeyinden diğerine
geçişleri sırasında soğurulan veya
yayımlanan elektromanyetik ışının ölçülmesi
ve yorumlanmasıdır.
13
UV-Vis. Spektrofotometre
14
Cihazın Başlıca Bölümleri

Maddenin ışığı absorplamasını incelemek için kullanılan
düzeneğe absorpsiyon spektrometresi veya absorpsiyon
spektrofotometresi adı verilir.
Bir spektrofotometre düzeneği başlıca 5 bölümden
oluşur. Bunlar sırasıyla;
Işın kaynağı,
Dalga boyu seçicisi (monokromatör),
Numune Haznesi,
Dedektör:Optik sinyali elektrik sinyaline çevirir,
Sinyal Kaydedici
15
Işın Kaynağı
1- Yeterli güçte ışın demetleri oluşturmalı
2-Yaydığı ışın şiddeti belirli bir sürede sabit
kalmalı(bunu sağlamak zor olduğundan iki ışın yollu
cihazlar kullanılır. Numuneden geçen ve geçmeyen
ışınlar karşılaştırılır.)
3- istenilen dalga boyunda ışın yayabilmeli
Bütün bu özellikler tek bir ışın kaynağında
olmadığından amaca uygun olarak çeşitli ışık
kaynakları kullanılır. Kaynaklar yaydıkları ışına göre
“sürekli” ve “çizgi” olmak üzere 2 ye ayrılır.

16


Sürekli spektrum kaynakları
Bunlar
absorpsiyon
ve
floresans
spektroskopisinde yaygın olarak kullanılır.
Belli bir dalga boyu aralığında tüm dalga
boylarındaki ışınları yayarlar.
Çizgi Spektrum Kaynakları
Sadece bazı dalga boylarında ışın yayan
kaynaklardır.
17
18

D2, W, H2, Xe, civa buhar lambası gibi sürekli ışın
kaynakları kullanılır.
 Tungsten lambası, görünür ve yakın IR bölgede (3203000 nm) ışık yayar. Tungsten lambasının içinde bir
miktar iyot veya brom buharı bulunursa lambanın
ömrü artar ve bu lamba tungsten-halojen lambası
olarak adlandırılır.
 Ultraviyole bölgede en çok kullanılan lambalar,
hidrojen ve döteryum elektriksel boşalım lambalarıdır.
Bu lambalar 180-380 nm arasında ışık yayar. Daha
pahalı ve daha uzun ömürlü olan D2 lambasının
yaydığı ışığın şiddeti H2 lambasına göre çok daha
19
fazladır.
•Xe ark lambası, UV-görünür bölgenin tümünde (150-700
nm) kullanılabilecek şiddetli ve sürekli ışık kaynağıdır.
•Civa buhar lambası, her iki bölgede ışıma yapabilen bir
ışık kaynağıdır; sürekli spektruma ek olarak kesikli hatlar
da içerir.

Kullanılan ışın kaynağının;



Enerjisi büyük olmalı
Sürekli spektrum vermeli
Enerjisi sabit ve kararlı olmalı.
20
Monokromatör



Dalga boyu seçicileri (monokromatörler), ışık
kaynağından gelen polikromatik ışık demetlerini tek
dalga boylu monokromatik ışık demetlerine
dönüştüren cihazlara denir.
Örnek üzerine gönderilen ışığın daha monokromatik
olmasını sağlamak için bazı spektrofotometrelerde
çift monokromatör kullanılır.
Monokromatör, filtreli fotometrelerde ışık filtresidir;
spektrofotometrelerde ise prizma veya optik ağdır.
21
22
Filtreler

Işık filtreleri, camdan yapılmış ve uygun
boyalarla boyanmış filtrelerdir. Portatif olup
kullanıcı istediği zaman uygun dalga
boyundaki filtreyi cihaza takar. Filtrelerin
üzerinde geçirdikleri dalga boyu yazılıdır.
Filtrenin rengi, ölçüm yapılacak çözeltinin
rengine göre seçilir; örneğin, mavi ışığı tutan
(sarı) bir maddenin ölçümünde sadece mavi
ışığı geçiren filtre kullanılır.
23
Prizmalar

Prizmalar, cam veya kuartz olabilir. Özellikle
kısa dalga boylu UV ışınlarını iyi
geçirmediğinden cam prizma görünür bölge
için uygundur. Kuartz prizmalar ise hem UV
ışınlarını iyi geçirir, hem de görünür ışık ve
IR’e yakın bölgelerde çalışmaya elverişlidir.
Kuartz prizmalar pahalı spektrofotometrelerde
bulunur.
24
Optik Ağlar
25
Numune Hücresi
•Spektrofotometrelerde
örneğin konulduğu örnek
kapları (küvet), yuvarlak bir
tüp veya dört köşe olabilir.
•Küvetler, soft cam,
borosilikat cam, kuartz veya
plastikten yapılır.
26



Soft camlar asidik çözeltiler, borosilikat camlar
kuvvetli alkali çözeltiler için uygundur. Corex
gibi bazı camlar 340 nm’de kullanılabilse de
kısa UV dalgalar için uygun değildir.
Kuartz küvetler hem UV hem görünür dalga
boyları için uygundur.
Plastik küvetler ise 200-700 nm arasında
rahatlıkla kullanılabilir.
27
Küvetlerin temizliği




Küvetler kullanıldıktan hemen sonra bol çeşme suyu ve
ardından destile sudan geçirilmelidir.
Aşırı kirlenen veya koyu renkli reaktiflerin okunduğu
küvetler yumuşak deterjanlı su, çeşme suyu ve destile
su ile yıkanmalıdır. Kesinlikle fırça kullanılmamalıdır.
Deterjanla temizlenemeyen küvetler, %20’lik nitrik
asitte bir gece bekletildikten sonra, destile sudan
geçirilip kullanılır.
Küvet temizliğinde bikromat çözeltisi kullanılmamalıdır.
%10’luk NaOH kullanılabilir; ancak küvetler bu
çözeltide uzun süre bekletilmemelidir.
28
Dedektör



Dedektörler fotonlara ve ısıya duyarlı olmak üzere iki
türlüdür.
Spektrofotometrelerde dedektör, maddenin ışığı
absorplayıp absorplamadığını anlamak için ışık
kaynağından gelen ışığın şiddetinin ölçülmesi amacıyla
kullanılan düzenektir.
Foton dedektörleri, ışın fotonlarının aktif bir yüzeye
çarparak ya elektron koparması ya da yüzeydeki
elektronları uyararak yüzeyi iletken hale getirmesi esasına
dayanır. Yaygın olarak 6 tip foton dedektörü kullanılır.
1. Fototüpler
2. Fotoçoğaltıcılar
3. Silisyumlu fotodiyotlar
29
Karanlık Akım nedir?
4. Fotovoltaik hücreler
5. Fotoiletken hücreler
6. Yük aktarım düzenekleri
7. Isı dedektörleri
UV-görünür bölgede kullanılabilen üç tür dedektör
vardır.
1. Fotovoltaik dedektör
2. Fototüp
3. Fotoçoğaltıcı tüp
30
1. Fotovoltaik dedektörler
Genellikle görünür bölgedeki
ışınların enerjilerini ölçmekte
kullanılırlar. Böyle bir hücrede
en fazla duyarlık 550nm de
görülür. 250-750nm lerde
duyarlılık %10 kadar düşer.
Fotovoltaik hücrelerin en altında
düz , bakır veya demir elektrot
bunun üzerinde yarı iletken
selen veya bakır I oksit bulunur.
Yarı iletken tabakanın üstü ,
ışınları geçirebilen gümüş ,altın ,
kurşun tabakası ile örtülmüştür.
Bu tabaka ikinci bir elektrot
görevini yapar.
31
2. Fototüpler

Görünür ve UV ışınlarının elektrik enerjisine
çevrilmesinde kullanılırlar. Fototüp, havası boşaltılmış
saydam bir tüp içine silindirik bir katot ve tel bir anot ile
yapılır. Katodun üzerinde ışına duyarlı yarı iletken alkali
metaller bulunur. Bunların bileşimi: Cs3Sb, K2CsSb,
Na2KSb Böyle bir elektrot üzerine ışın demeti
düşürülünce katottan elektronlar koparılır ve anot
tarafından çekilir.
Bu yöntemle koparılan elektron sayısı fotovoltaik
hücrelerdekinin dörtte biri kadardır. Elektronların anot
tarafından çekilebilmesi için 90V ’luk gerilim
uygulanmalıdır. Elektronların anoda çekilmesinden
sonra akım yalnız ışın şiddetine bağlıdır.
32
3. Fotoçoğaltıcı tüpler
Foto tüplerdeki akım şiddeti özel
düzenekler kullanılarak
şiddetlendirilir. Bir elektrondan
milyonlarca elektron oluşturulan bu
düzeneklere fotoçoğaltıcı tüpler
denir. Böylelikle en zayıf ışınların
enerjileri bile ölçülebilir.

Fotovoltaik
dedektörler hariç
diğer dedektörler
atomik
spektrometrelerde
kullanılır.
33
Sinyal Kaydedici/İşlemci


Dedektörden gelen elektrik sinyalini
yükselten elektronik bir düzenektir.
Sinyali doğru akımdan alternatif akıma
yada alternatif akımdan doğru akıma
çevirebilir.
Sinyalde
istenmeyen
bileşenleri
uzaklaştırabilir.
34
İdeal bir dedektörün özellikleri





Yüksek duyarlılığa sahip olmalı
Sinyal/Gürültü (S/N)oranının yüksek
olmalı
Geniş dalga boyu aralığında sabit ve
orantılı cevap vermeli
Hızlı cevap vermeli
Işın gelmediğinde çıkış sinyali 0 olmalı.
35
Tek ışın yollu spektrofotometreler


Tek ışık yollu spektrofotometrelerde,
bileşenlerin tümü aynı ışık yoluna
yerleştirilmiştir.
Bu aletin başlıca üç ayar düğmesi vardır:
Bunlardan biri, alette kullanılan optik ağ veya
prizmayı mekanik olarak döndürmeyi
sağlayan düğmedir. İkinci düğme, ışık yolunu
tamamen kapatarak galvanometre “sıfır”
geçirgenlik ayarını yapmak içindir. Üçüncü
düğme, ışığın geçtiği aralığın enini değiştirir.
36
Ölçümün yapılacağı dalga boyu birinci
düğme ile ayarlandıktan sonra ışık yolu
kapatılarak ikinci düğme ile “sıfır” ayarı
yapılır. Daha sonra üçüncü düğme ile ışığın
geçtiği aralığın eni değiştirilerek ve örnek
kabında sadece çözücü kullanılarak
galvanometre 100 değerine getirilir. Sıfır ve
100 ayarları her dalga boyunda yeniden
yapılmalıdır.

37
Çift ışın yollu spektrofotometreler

Çift ışık yollu spektrofotometrelerde,
monokromatörden çıkan ışık, eşit şiddette iki
demete bölünerek biri örneğe diğeri sadece
çözücünün bulunduğu kaba gönderilir. İkiye
ayrılan ışık, iki ayrı dedektörle algılanır ve
dedektörlerde oluşan sinyallerin oranı ölçülür.
Böylece örnekteki geçirgenlik değeri sürekli
olarak çözücününki ile karşılaştırılmış olur.
Burada iki dedektörün tam uyumlu olması,
yani eşit şiddetteki ışık ile aynı sinyali
oluşturması gerekir.
38
39


Çift ışık yollu spektrofotometrelerde, tek dedektör
kullanılarak da ölçüm yapmak mümkündür.
Örnekten ve çözücüden geçen ışık demetleri
dedektör üzerine art arda gelir ve alternatif türden
sinyal oluşturur. Işık şiddetleri eşit ise dedektörde
herhangi bir sinyal oluşmaz; örnek bölmesinden
gelen ışığın şiddeti absorpsiyon nedeniyle azaldığı
zaman dedektöre gelen sinyal alternatif sinyal
olarak algılanır.
40


Çift ışık yollu spektrofotometrelerin bir başka türü çift
dalga boylu spektrofotometrelerdir. Çift dalga boylu
spektrofotometrelerde iki farklı monokromatör vardır;
iki farklı dalga boyundaki ışık, dönen bir ışık bölücü
yardımıyla örnekle art arda etkileştirilir.
Bulanık çözeltilerde dalga boylarından biri çözeltideki
maddenin absorplayacağı, diğeri ise
absorplamayacağı değerlere ayarlanır. Bulanıklıktan
dolayı her iki dalga boyunda aynı miktarda ışık kaybı
olacağından iki dalga boyunda yapılan ölçümlerin
farkı, sadece örneğin absorbansı ile ilişkilidir.
41
42
43
Spektrofotometrelerin kalibrasyonu




Bir miktar potasyum bikromat (K2Cr2O7), 100°C’de bir
saat süre ile kurutulur.
Kurutulmuş potasyum bikromattan çok hassas olarak
0,005 g tartılır ve 1 L’lik balon jojede 0,005 M sülfürik
asit çözeltisinde son hacim 1 L olacak şekilde çözülür.
Bu çözeltinin absorbansı, 15-25°C aralığında 1 cm’lik
küvette 350 nm dalga boyunda okunur. Reaktif körü
olarak 0,005 M sülfürik asit çözeltisi kullanılır.
Bu şartlarda ölçülen absorbans değeri 0,536±0,005
olmalıdır.
44
Tercih edilen spektrofotometrik
ölçüm cihazının özellikleri












Filtreli fotometre değil, spektrofotometre olmalı.
Okuma aralığı 340-700 nm arasını kapsamalı
Cihazın küvet okuma kısmı ısıtıcılı olmalı.
Optik okuma için gerek duyduğu asgari reaksiyon hacmi küçük olmalı.
Cihaz gerekli program bilgilerini hafızasında tutabilmeli.
Şebeke elektrik akımındaki dalgalanmaların zararlı etkilerinden
korunmak için bir regülatörü olmalı.
Çift ışık yollu cihaz olmalı.
Dijital göstergeli ve 0 100 ayarlarını otomatik yapmalı.
Hafıza sistemi açık olmalı; test parametreleri kullanıcı tarafından
değiştirilebilmeli.
Bikromatik (çift dalga boylu) okuma yapabilmeli.
Dalga boyu geçişleri kesintisiz olmalı; her bir nm dalga boyuna
ayarlanabilmeli.
Cihaz, non-lineer testleri çalışıp hesaplayabilmelidir.
45