277

Kokain Kullanılıyor Mu? Nehre Soralım 699

Örnek Hazırlama

ir kimyasal analiz anlamlı bir örnekle gerçekleştirmediğiniz sürece anlamsızdır.

KOKAİN KULLANILIYOR MU? NEHİRE SORALIM

Yasadışı ilaç kullan beklersiniz? 2001’de İ kullanan miktarı %1bulunurluğunu çalışan kullanmışlardır. Midebenzoylecgonine çevri atık su işleme merkekstraksiyonu ile büzenginleştirme yapılkimyasallar küçük mik ayırma işlemi yapılmı akan suyun hacminde toplama bölgesinin yuBenzoylecgonine mikt mg’a karşılık gelmekgözlenmiştir. İncelem

ımı hakkında soru sorulduğunda insanlardan nekadar dürüslük talya’da yukarıda söylenen aydan önceki ayda 15-34 yaş arası kokain.1 olarak bilinmektedir. Lağım sularında tedavi edici ilaçların

araştırmacılar illegal ilaçların kullanımının bir aracı olarak bunu ye indikten sonra kokain ürin içinde atılmadan önce çoğunluğu lir. Bilim insanları Po Nehri’nin ve dört İtalyan şehrine hizmet veren ezinin tekrarlanabilir kompozit örneklerini toplamışlardır. Katıfaz

yük hacimdeki örnekten benzoylecgonine’nin ufak miktarlarına mıştır. Bu işlem sayfa 713-714 anlatılmıştır. Ekstrakte edilen

tarda çözücü ile katı fazdan yıkanmıştır, sonra sıvı kromotografisiyleş ve kütle spektrometrisiyle ölçülmüştür. Kullanılan kokain nehirde

benzoylecgonine konsantrasyonu olarak öngörülmüştür ve örnek karısında yaşayan 5.4 milyon insan için geçerlidir. Po Nehrindeki

arı popülasyon olarak 15-34 yaş arası 1000 kişi için günlük 27±5x100 tedir. Benzer sonuçlar dört atık işleme tesisinden alınan suda da ede kokain kullanımı önerilen insan seviyesinden daha yüksek

bulunmuştur

P

oR i v e r R a s i n

Venice

Örnekleme Bölgesi

Po River

Genoa

Heterojen : materyalde bir notanın başka bir noktadan farklı birleşimde olmasıdır.Homojen: her yerde bileşimin benzer olmasıdır

yerler PO Nehri’ndenİtalya haritasında görülengöstermektedir. [örnekleme yapılan yerleri, S. Castiglioni,E. Zuccato, C. Chiabrando. Schiarea, andD. Calamari, R. Bagnati, Sface Waters:R. Fanelli, “Cocaine in Surol to MonitorA New Evidence-Based To

Community Drug Use,” Environ. Health2005, 4, 14, available at

nt/4/1/14’den alındı.]www.ehjournal.net/conte

CH3

COCH3

OCC6H5

NH

H

H

Kokain

O

O

CH3

COH

OCC6H5

NH

H

HBenzoylecgonine

O

O

B Dinazorun iskeletinde kolestrol ve bir kamyon dolusu organlarda herbisit ölçümünde hetorejen materyallerden temsili örneklerin seçimi için strateji geliştirmelisiniz. Şekil 27-1 yüzeyin 3 mm altında iki büyüklük kertesinde göl tabanı altında çökeleklerdeki nitrat konsantrasyonunu göstermektedir. Çökelekteki nitratı ölçmek isterseniz, analiz için çökeleğin 1 m derinlikten çekirdek numunesi seçmeniz veya yüzeyi süpürerek 2 mm derinlikten almanız çok büyük farklılık yaratacaktır. Örnekleme analiz için temsili örnek toplama prosesidir. Gerçek bir örnekleme genellikle ilgilenilen analitin analizinde girişim etkisi yapan bileşenleri giderme ve analiz için analiti uygun bir ortama alma işlemlerini içeren bazı örnek hazırlama adımlarını gerekli kılar.

Örnekleme ve örnek hazırlama terminolojisi şekil 27-2’de görülmektedir. Alınan örnekler toplam materyalden (dinazorun iskeleti veya bir kamyon portakal) bir bölümden alınır. Bir kütle numunesi (iri örnek olarak ta söylenir) arşivleme (ilerde kullanılacak referanslar için depolanır) veya analiz için önceki alınan bölümden alınır. Kütle numunesi ilk örnek alınan yığını temsil etmelidir ve kütle numunesinin seçimi geçerli bir analiz gerçekleştirmek için hayatidir. Kutu 0-1 hetorejen materyallerin örneklenmesi için bir strateji vermektedir.

Temsili kütle örneklerinden daha küçük, homojen laboratuvar örnekleri oluşturulur ve bunlar kütle örneği ile benzer bileşimde olmalıdır. Mesela laboratuvar örneği başlangıçtaki katı kütle örneğinden ezilerek iyi tozlaştırılmış, tamamen karıştırılmış ve test için tozların bir şişede tutulması ile elde edebiliriz. Laboratuvar örneğinin küçük kısımları bağımsız analizler için kullanılır. Örnek hazırlama temsili kütle örneğini analiz için kararlı bir forma çevirme işleminin bir seri adımlarıdır.

Dikkatlice örnek seçildikten sonra örneğin muhafazasında da dikkatli olmalıyız. Örnek toplanmasından sonra örneğin havayla etkileşimi veya örnek kabıyla etkileşimi gibi nedenlerden dolayı kimyasal değişimler gerçekleşebileceğinden dolayı örnek bileşimi değişebilir. Camlar çözeltideki eser iyonların konsantrasyonlarını değiştirdikleri için iyon değişiminde kötü şöhrete sahiptirler. Bu yüzden sıklıkla plastik (teflon) örnek toplama

şişeleri ile çalışılmaktadır. Bu durumda materyaller materyaller analitin eser seviyelerini absorbe edebilmektedir. Mesela 0.2 µM HgCl2 çözeltisi polietilen şişede 4 saatte konsantrasyonunun % 40-95’ini kaybetmektedir. Teflon şişedeki 2.0 µM Ag+ çözeltisi konsantrasyonunun günde % 2’sini ayda % 28’ini kaybetmektedir3

Pilastik kaplar kullanılmadan önce yıkanmalıdır. Tablo 27-1’de analizden önce yıkanmamış polietilen kaplarda bekletilen kan serumu örneklerinde manganezin yedi kat oranında arttığı görülmektedir. Kutup buz örneklerinde 1 pg/g kurşunun çok dikkatli olmayı gerektiren eser analizinde polietilen kaplar yedi ay boyunca asitte bekletildikten sonra cm2

başına düşen örneğe kurşun verme miktarı ölçülebilen 1fg çevresinde değişme göstermiştir. 4 Çelik iğneler biyokimyasal analizde metal kirlenmesinin güçlü bir kaynağıdır.

Michigan gölünde 1.6 pM (1.6x10-12 M) civarında bulunan bir civanın analizi çalışmasında daha önceki yapılan çalışmalarda gözlenen değerin iki derece daha altında

konsantrasyonlar elde edilmiştir.5 Önceki araştırmacıların örnekleri görülmektedir ki bilinmeyen bir şekilde kirliliğe maruz kalmışlardır(kontamine olmuştur). Nehirdeki kurşun analizi için çalışılan örnek toplama tekniği örnek toplanması, örneğin biriktirilmesi, aktarım sırasında korunması, filtrasyonu, bozulmayı önleyici maddeler eklenmesi ve zenginleştirme prosedürlerindeki değişiklikler araştırılmıştır.6 Her bir adım en iyi çifli uygulamada bile nehir suyundaki kurşunun konsantrasyonu sapmıştır. Filtrelenmiş hava sağlayıcılarına sahip olan tozsuz odalar özellikle eser analizlerine ihtiyaç duymaktadır. En tedbirli olunan durumda eser analizinin doğruluğu analitin konsantrasyonunun düşmesiyle zayıf hale gelmektedir.(Kutu 5-2).

“Her hangi bir örneğin tam geçmişi bilinmeden analistin analize zaman harcamaması en iyi tavsiye kabul edilir. 7 laboratuvar defterlerinde nasıl örnek toplanacağı ve tam olarak nasıl taşınacağı ve mümkün olduğu kadar maddenin analizine nasıl başlanacağı anlatılmalıdır

700 BÖLÜM 27 Örnek Hazırlama

De

rin

lik (

mm

)

1

100 150 200

Nitrat (M)

0 50

0

1

2

3

4

Göl suyu

Çökelek

Alan

Örnekleme

Örnek

Hazırlama

Temsili kütle numunesi

Örnekleme paylaşımla temsili kütle numunesinin seçimi işlemidir. Örnek hazırlama kütle numunesini homojen laboratuar örneğine çevirme işlemidir. Buna ek olarak örnek hazırlama interferans türlerin ayrılması veya analitin zenginleştirilmesi adımlarını da içerir.

Şekil 27-1 Danimarka’daki Søbygård Tatlısu gölünde çökelekteki nitratın derinlik profili. Benzer bir profil tuzlu su çökeleklerinde de gözlenmiştir. Ölçümler NO3-‘yi N2O’ya çeviren yaşayan bakteri içeren biyosensörler ile, ki bu ürün gümüş katot üzerinde indirgenerek amperometrik ölçüm yapılmış ve ölçüm gerçekleştirilmiş. [From L. H. Larsen, T. Kjær, and N. P. Revsbech, “A Microscale NO3 -Biosensor for Environmental Applications,” Anal. Chem. 1997, 69, 3527.]

TABLO 27-1 Yıkanmış ve yıkanmamış Polietilen kaplarda biriken serumun Mangan konsantrasyonu

Kapa Mn (ng/mL)

Yıkanmamış 0.85Yıkanmamış 0.55Yıkanmamış 0.20Yıkanmamış 0.67

Ortalama 0.57 ⫾ 0.27

Yıkanmış 0.096Yıkanmış 0.018Yıkanmış 0.12Yıkanmış 0.10

Ortalama 0.084 ⫾ 0.045

Yıkanmış kaplar kullanılan camdan suya daha düşük kontaminasyon olması için harmanlanmış silikat kaplardan ikikere distile edilmiş suyla çalkalanmıştır.

KAYNAK: J. Versieck, Trends Anal. Chem. 1983, 2, 110.

Analiz Örnek

Homojen

laboratuar örneği

Analiz Örnek Analiz Örnek

Örneklemenin İstatistiği8Serbest hatalar için bütün varyans, so

2, analitik prosedür varyansı, sa2 ve

örnekleme işleminin varyansının, ss2 toplamıdır;

Varyansın toplanırlığı: (27-1)

ne sa nede ss‘nın biri diğerinden gözle görülür seviyede küçük olursa, en küçük olanın toplamı etkileme düzeyi çok daha küçüktür. Mesela ss %10 ve sa %5 olsun toplam standart sapma %11 olur((0.0102+0.052))1/2=0.11). so’yı %11’den %10’a sadece %1 azaltmak için sa’yı azaltmada çok pahalı ve zaman tüketici analitik prosedürler uygularsınız((0.102+0.012)1/2=0.10).

Örnekleme Varyansının KökeniAnaliz için seçilen bir örnekteki belirsizliğin doğasını anlamada katı bir parçacığın iki çeşidinin serbest karışımını göz önüne alalım. Olasılık teorisi bize serbestçe çekilen bir örneğin bütünsel örneğe benzer birleşime sahip bir olasılık durumunda olmasına izinverir. Bu doğru örnekleme için gerekli olan örneğin nekadar büyüklükte olmasını öğrenmemizde sürpriz olmalıdır.9

Mesela karışım A tipinin nA parçacıklarını içersin ve B tipinin nB parçacıklarını içersin. Karışımdan çekilen A ve B olasılığı

(27-2)

(27-3)

Eğer n parçacığı serbest çekilirse, A tipindeki parçacıkların beklenen sayısı np ve çoğu çekimin standart sapması binom dağılımından çıkarılabilir:

sn ⫽ 1npq (27-4)Örnekleme işlemindeki standart sapma:

q ⫽ çekilen B^' nın olasılığı ⫽nB

nA ⫹ nB

⫽ 1 ⫺ p

p ⫽ çekilen A' nın olasılığı A ⫽nA

nA ⫹ nB

s2o ⫽ s2

a ⫹ s2s

27-1

27-1 Örneklemenin İstatistiği 701

ÖRNEK Çekilen Parçacığın İstatistiği

%1 KCl parçacıkları ve %99 KNO3 parçacıklarını içeren bir karışımden eğer 104 parçacık alınırsa beklenen KCl parçacıklarının sayısı ve deney çok sayıda tekrarlanırsa standart sapması ne olacaktır?

Çözüm beklenen sayı;

ve standart sapmada;

Standart sapma parçacıkların her ikisi içinde uygulanır. KCl parçacıklarının beklenen sayısı %9,9 dur ve KNO3 parçacıklarının beklene sayısı sadece %0,1 dir(nq=9 900). Nitrat ölçümü için bu örnek yüksek olasılıkla yeterlidir. Fakat klorür için %9.9 belirsizlikle kabullenilebilir değildir.

Kendini Sınama ; 105 parçacık alındığında her bir ölçümün bağıl standart sapması nedir?(Cevap: KCl için %3 ve KNO3 için % 0,03)

1npq

Standart sapma ⫽ 1npq ⫽ 2(104)(0.01)(0.99) ⫽ 9.9

KCl parçacıklarının beklenen sayısı ⫽ np ⫽ (104)(0.01) ⫽ 100 parçacık

Vay! 11 g örneğin bukadar büyük stadart sapmaya sahip olması benim için sürpriz oldu.

varyans ⴝ (standart sapma)2

toplam analitik örnekleme= varyans + varyans

104 parçacık ne kadar örneğe karşılık gelir? 1mm çapındaki kürenin hacmi 0.524 µL. KCl’nin yoğunluğu 1.984 g/mL ve KNO3’ünkü 2.109 g/mL dir, karışımın ortalama yoğunluğu (0.01)(1.984)+ (0.99)(2.109) =2.108 g/mL dir. 104 tane parçacık içeren karışımın kütlesi (104)(0.524 x10-3mL)(2.108 g/mL) = 11.0 g dır. Büyük laboratuvar örneğinden 11.0 g alırsak klorür için beklenen örnekleme standart sapması %9.9 olur. Nitrat için örnekleme standart sapması sadece % 0.1 olacaktır.

1 mm çaplı parçacıkların karışımı nasıl hazırlanır? Bu gibi karışımları büyük parçacıkları ezerek ve 16 mesh elekten geçirerek hazırlaya bilirsiniz. Bu eleğin yüzeyinin geçiş müsadesi 1.18 mm uzunluğundaki karelere için uygundur. (tablo 27-2) yüzeyden geçiş yapan parçacıklar sonrasında 20 mesh lik elekten geçirilir ki onun açıklıkları 0.85 mm dir ve materyal sizin örneğinize geçiş yapmadan korunur.

43 (0.5 mm)3

⫽

varyans

Bu işlem bize 0,85-1,18mm aralığındaki çapa sahip parçacıkları verir. Biz 16/20 mesh aralık değerini tercih ettik. Bunu yerine çoğuz aman en iyi parçacık büyüklüğü 80/120 mesh kullanılır (Ortalama çap 152µm, ortalama hacim=1.84 nL). Şimdi 104 parçacık içeren kütle 11.0 g dan 0.0388 g a azaltılır. Klorür için örnekleme belirsizliğini büyük örnek hacimleri analiz ederek azaltabiliriz. .

702 BÖLÜM 27 Örnek Hazırlama

TABLE 27-2 Standart test elekleri

Elek açıklığı Elek açıklığıElek numarası (mm) Elek numarası (mm)

5 4.00 45 0.3556 3.35 50 0.3007 2.80 60 0.2508 2.36 70 0.212

10 2.00 80 0.18012 1.70 100 0.15014 1.40 120 0.12516 1.18 140 0.10618 1.00 170 0.09020 0.850 200 0.07525 0.710 230 0.06330 0.600 270 0.05335 0.500 325 0.04540 0.425 400 0.038

EXAMPLE: Particles designated 50/100 mesh pass through a 50 mesh sieve but are retained by a 100 mesh sieve. Their size is in the range 0.150–0.300 mm.

ÖRNEK Büyük Test Miktarları ile Örnekleme Belirsizliğini AzaltmaKlorürün örnekleme belirsizliğini % 1’e düşürmek için 80/120 mesh örnekten kaç gram almak gerekir?

Çözüm KCl parçacıklarının %1’inin standart sapması için bakarsak(np’nin = 1%)

p= 0.01 ve q= 0.99 kullanarak n= 9.9x105 parçacık buluruz. Ortalama yoğunluk 2.108 g/mL ve parçacıkların hacmi 1.84 nL olarak %1 lik klorür örneklemesi belirsizliği için gerekli kütle;

152µm ortalama parçacık çapı olduğu durumda örnekleme belirsizliğini %1’e azaltmak için 3.84 g örnek analiz etmeliyiz. %0.1 doğrulukla pahalı bir analitik metot kullanmanın anlamı yoktur çünkü örneklemeden gelen tüm belirsizlik hala %1 olacaktır.

Kendini Test et KCl örnekleme belirsizliğini %1’e düşürmede 170/200 mesh

parçacıkları ne kadar ağırlıkta olmalıdır? (Cevap: parçacık çapı=0.0825 mm, 9.9x105 parçacık, 0.61 g)

Kütle ⫽ (9.9 ⫻ 105 parçacık) a1.84 ⫻ 10⫺6 mL

parçacıkb a2.108

g

mLb ⫽ 3.84 g

n ⫽ 1npq ⫽ (0.01)np

Eğer örnekleme belirsizliği yüksekse belirtilenin aksine analitik belirsizliği azaltmanın avantajı yoktur.

Örnekleme belirsizliği karışımdan çekilen parçacıkların rasgele seçiminin doğasından dolayı artar. Eğer karışım sıvı ve parçacıklar moleküllerse bunlar 1022 parçacık/mL dir. Örnekleme hatalarının gözle görülebilir derecede azaltılmasında homojen sıvı çözeltilerin çok fazla hacimde olması o kadar önemli olmayacaktır. Hâlbuki katılar çok güzel ebatlarda öğütülebilirler ve büyük değerlerde küçük örnekleme varyansları elde etmede kullanılabilirler. Ezme işleminde her zaman örnek ezme aparatından gelen maddelerle kirlenir.

Tablo 27-3 heterojen maddelerle birlikte gelen diğer bir problemi göstermektedir. Nikel cevheri elenmek ve analiz edilmek için küçük parçacıklar şekline gelmesi için ezilir. Kusurlu nikel olarak nitelendirilebilecek olan cevher parçaları bağıl olarak kırılmaya dirençlidir öyle ki büyük parçacıklar küçük parçacıklara benzer kimyasal bileşime sahip değildir. Tekrarlanabilir örneklerin elde edilmesi isteniyorsa giriş cevherinin iyi şekilde tozlaştırılmasını sağlamak için öğütme zorunludur.

TABLO 27-3 Ham cevherin nikel

içeriği

Parçacık Ni içeriğimesh büyüklüğü (wt%)

⬍230 13.52 ⫾ 0.69120/230 13.20 ⫾ 0.7425/120 13.22 ⫾ 0.4910/25 10.54 ⫾ 0.84⬎10 9.08 ⫾ 0.69

NOTE: Belirsizlik ⫾1 standart sapmadır.

KAYNAK: J. G. Dunn, D. N. Phillips, and W. van Bronswijk. “An Exercise to Illustrate the Importance of Sample Preparation in Analytical Chemistry,” J. Chem. Ed. 1997, 74, 1188.

Örnek Büyüklüğü SeçimiKCl ve KNO3 içeren iyi tozlaştırılmış karışım rast geleliğin yerden yere değiştiği heterojen materyale iyi bir örnektir. İstenen seviyede analiz için örnekleme varyansını azaltmak için rastgele karışımın ne kadarını analiz etmeliyiz? Bu soruyu cevaplamak için şekil 27-3’ü göz önüne alın, burada yaşayan bir insanda 24Na radyo izotopunu örneklenmesi için sonuçlar görülmektedir. Doku blendırda homojenize edilmiştir fakat tam anlamıyla homojenize olmamıştır çünkü suda küçük parçacıklar süspansiye olmuşlardır. Örneğin her gramındaki saniyedeki radyoaktivitenin ortalama sayısı 237’dir. Her bir analiz için örnek kütlesi 009 g olduğunda standert sapma (diagramda solda hata barı ile gösterilmektedir) ortalama değer % ±13,1 iken saniyede homojen örneğin gramı ±31 olmuştur. Örnek miktarı 1.3 g’a artırıldığında standart sapma ± 13 sayı/s/g’a düşerken ortalamanın sapma değer % ±5.5 olmuştur. Örnek miktarı 5.8 g civarlarında iken standart sapma ± 5.7 sayı/s/g’a düşmüştür ve ortalamanınki % ± 2.4 olmuştur

Eşitlik 27-4 bize şunu söylemektedir: n tane parçacık iki çeşit parçacığın karışımlarında çekildiği zaman (mesela ciğer doku parçacıkları ve su damlası parçacıkları) örneklemenin standart sapması σn=√npq olacaktır burada p ve q her bir parçacığın bulunma fraksiyonudur. Bağıl standart sapma . Bağıl varyans;

(27-5)

İşaretleme olarak m çekilen örneğin kütlesi, çekilen parçacıkların sayısıyla orantılıdır, buradan Eşitlik 27-5’i yeniden yazarsak

Örnekleme sabiti: (27-6)

Burada R, örneklemeye bağlı olarak bağıl standart sapma (yüzde olarak aktarılan) ve Ks örnekleme sabiti olarak ifade edilir. Ks %1 bağıl örnekleme standart sapma oluşturan örneğin kütlesidir.

Eşitlik 27-6’yı şekil 27-3’teki haliyle gösterirsek. Tablo 27-4 mR2’nin büyük örnek miktarları için yaklaşık sabittir, fakat küçük örnekler için uyuşma zayıftır. Rasgele örnekleme varyasyonunda zayıf uyuşma düşük kütleye bağlanabilir, eşitlik 27-6’da Ks≈36 g olarak seçilmiştir. Bu tablo 27-4’te 1.3 ve 5.8 g örnek aralığı için ortalama olan değerdir.

mR2 ⫽ Ks

Bağıl varyans ⬅ R2 ⫽ a n

nb2

⫽pq

n1 nR2

⫽ pq

n/n ⫽ 1npq/n ⫽ 1pq/n

27-1 Örneklemenin İstatirtiği 703

210

0.1

Gra

m b

aşın

a s

aniy

edeki sayı

Örnek kütlesi (g)

Average

= 237

Ks

170

250

290

1 10

ŞEKİL 27-3 Homojenize çiğerdeki 24Na için

örnekleme diyagramının deneysel sonuçları. Noktalar deneysel noktalardır ve ortalamadan standart sapma ⴞ1 hata bandındadır.Absis

logaritmiktir.[ B. Kratochvil and J. K. Taylor, “Sampling for Chemical Analysis,” Anal. Chem. 1981, 53, 925A;

National Bureau of Standards Internal Report 80-2164,

1980, p. 66.]

TABLO 27-4 Şekil 27-3 için

örnekleme sabitinin hesaplanması

Örnek Bağıl standartkütlesi, m sapma mR2

(g) (%) (g)

0.09 13.1 15.41.3 5.5 39.35.8 2.4 33.4

ÖRNEK Verilen Örnekleme Varyansını Elde Etmede Gerekli Örneğin Kütlesi

%±7 örnekleme standart sapması verilecektir, şekil 27-3’deki kütle nedir.

Çözüm: Ks ≈36 g örnekleme sabiti ile cevap;

0.7 g örnek ≈%7 örnekleme standart sapması verecektir. Bu keskin bir örnekleme standart sapmasıdır. Net varyans örnekleme ve analizden gelen varyansların toplamı olacaktır. (Eşitlik 27-1)

Kendini test et: 2 faktörü ile örnekleme standart sapmasını azaltmada kütlenin artırılma oranı ne olmalıdır? (Cevap: kütle 4x büyültülmelidir)

m ⫽Ks

R2 ⫽

36 g

72⫽ 0.73 g

704 BÖLÜM 27 Örnek Hazırlama

Ks (

g)

m (g)

1

10–1

10–2

10–3

10–4

10–5

10–8 10–7 10–6 10–5 10–4 10–3 10–2 10–1 1

Şekil 27-4’de eşitlik 27-6 için bir örneğin örnek kütlesinin büyüklüğünün yaklaşık olarak altı katının üzerinde kaydedildiği görülmektedir

Analizi Tekrarlama Sayısının SeçimiBiraz önce gördük; 0.7 g tekbir örnek % ±7 örnekleme standart sapması ile verilmesi beklenir. Ortalama ± %4 içinde olduğu bilinirken %95 güven derecesi ile verilen analizde 0.7 g örnekten kaç tane analiz edilmelidir? %95 güven derecesinin anlamı doğru ortalamadan ölçülen ortalamanın ± %4 den daha fazla bir değerle sadece % 5 değişim olacağıdır. Biraz önce sorduğumuz soruda sadece örnekleme belirsizliğinden yararlandık ve analitik belirsizliklerin toplamı ihmal edilebilirdir.

Yeniden düzenlenmiş Student’in t eşitlik 4-6 soruyu cevaplamamıza izin verir.

123(27-7)

e

Burada µ doğru popülasyon ortalaması , ölçülen ortalama, n ihtiyaç duyulan örneğin sayısı, ss

2 örneklemenin varyansı ve e belirsizlik için aralıktır. ss ve e her ikisi mutlak belirsizlik olarak verilmelidir veya her ikisi bağıl belirsizlik olarak verilmelidir. Student’in t değerleri n-1 serbeslik derecesinde %95 güvenlik için Tablo 4-2’den alınabilir. n henüz bilinmediği için t’nin değeri n yaklaşık olarak n=∞ için olan değeridir. n değeri hesaplandıktan sonra n sabit hale gelinceye kadar proses birkaç kez tekrarlanır.

x

⫺ x ⫽tss 1n

1 n ⫽t2s2

s

e2

Gerekli analiz tekrarlama sayısı :

ŞEKİL 27-4 Şekil 27-4 tozlaştırılmış deniz

yosunlarında Mn için veriler görülmektedir; burada Eşitlik 27-6’daki Ks örnekleme sabiti örnek kütlesi m ile yaklaşık olarak orantılıdır ve kütlenin altı katının üzerindedir. [From M.

Rossbach and E. Zeiller, “Assessment of Element-

Specific Homogeneity in Reference Materials Using

Microanalytical Techniques,” Anal. Bioanal. Chem.

2003, 377, 334.]

Tüm belirsizliğe örneklemenin katkısı daha

fazla örnek analiz edilerek azaltılabilir.

ÖRNEK Ham Materyalin Rastgele ÖrneklenmesiOrtalamanın ± %4 olduğu bilinerek %95 güven derecesinde 0.7 g örneklerden kaç tane analiz edilmelidir?

Çözüm: 0.7 g örnek ss=%7 verir ve e=%4‘e ayarladık. Belirsizliklerin her ikisini de bağıl formda aktaracağız. (%95 güven derecesi için ve ∞ serbestlik derecesi için Tablo 4-2’den) t=1.960 başlangıç değeri olarak alınmıştır,

n=12 için serbeslik derecesi burada 11’dir, ve Student t ‘nin ikincil üçüncü değeri içi (Tablo 4-2’den dolu alan) 2.209 dur. Hesaplamanın ikinci çevrimini verirsek:

n=15 için serbeslik derecesi burada 14’dir, ve t =2.150

n=14 için serbeslik derecesi burada 13’dir, ve t =2.170

Hesaplama araştırmalarından elde edilen yaklaşık sabit değer n≈14 tür ve ihtiyacımız olan 0.7 g örneklerin sayısı %95 güven derecesi ve %4 ortalama değer sınırları içinde belirlendiğinde 14 olarak bulunacaktır.

Kendini Test Et: Bilinen %4 ortalama ve %95 güven derecesi içinde 2.8 g örneklerden kaç tane analiz etmelidir? (cevap 6)

n ⬇(2.170)2(0.07)2

(0.04)2 ⫽ 14.4 ⬇ 14

n ⬇(2.150)2(0.07)2

(0.04)2 ⫽ 14.2 ⬇ 14

n ⬇(2.209)2(0.07)2

(0.04)2 ⫽ 14.9 ⬇ 15

n ⬇(1.960)2(0.07)2

(0.04)2 ⫽ 11.8 ⬇ 12

27-2 Analiz için Örneğin Çözülmesi 705

Önceki hesaplamalar için standart sapmanın önceden bilinmesine ihtiyacımız vardı. Analizin kalanının planlana bilmesi için örneğin bir ön çalışmasını yapmak gerekecektir. Eğer birçok benzer örnek analiz edilebilirse bir örneğin bütünüyle analizi daha az dikkat isteyen bir planlama yapmanıza izin verir ama geri kalanın analiz için yeterlidir.

Analiz İçin Örneklerin Çözülmesi10

Önce ham örnek seçilir, sonra analiz için laboratuvar örneği hazırlanmalıdır (Şekil 27-2). Kaba katı örnekler ezilip toz edilmelidir ve öyle karıştırılmalıdır ki laboratuvar örneği bir kitle olarak aynı bileşimde olmalıdır. Analiz öncesinde katılar yaygın şekilde adsorplanan suyu gidermek için atmosfer basıncında 110 oC’ta kurutulur. Sıcaklığa duyarlı örnekler geri kazanılabilecek şekilde tekrarlanabilir, sabit nem seviyelerinde muhafazayı mümkün kılacak bir atmosferde basit şekilde depolanmalıdır. Laboratuvar örneği çoğunlukla analiz için çözündürülür. Burada giriş örneğinin çözünmesi önemlidir yoksa analitin tamamen çözündüğünden emin olamayabiliriz. Örnek eğer ılımlı şartlarda çözünmemişse asitte kaynatma veya parçalama kullanılmalıdır. Organik materyal yakma ile parçalanabilir (kuru külleme olarak isimlendirilir) veya ıslak külleme ile analiz için uygun bir formda inorganik bir elementle değiştirme (sıvı ajanlarla oksidasyon) yapılmalıdır.ÖğütmeKatılar Şekil 27-5’te görüldüğü gibi havan ve havan tokmağı ile öğütülebilirler. Çelik havan (perküsyon havan veya “elmas havan” diye isimlendirilir) havanın iç kısmı ve ona tam uyan havan tokmağı sertleştirilmiş çelik materyallerdir. Maden cevherleri ve mineraller havan tokmağını çekiç gibi kullanarak yavaş bir şekilde öğütülebilirler. Akik havan (veya porselen, mullite veya alüminadan yapılmış olanlarda benzerdir) öğütüp küçük parçacıklar halinde iyi bir toz karışımı elde etmek için tasarlanıştır. Ucuz havanlar fazla pürüzlüdür ve kolayca çizilme eğilimindedir, bu örneğin ya önceki örneklerden kalan materyallerle ya da havan materyaliyle kirlenmesine neden olur. Seramik havan nemli kâğıt mendille silinerek ve distile suyla yıkanarak temizlenebilir. Zorluk çıkaran artıklar havanda 4 M HCl ile ve ya (Ajax gibi) aşındırma özelliği olan temizleyiciler ile havan tokmağı kullanılarak öğütme işlemiyle giderilebilir. Bor karbür havanlar ve havan tokmakları akit olanlardan beş kat daha serttir ve örnek kirlenmesi daha düşük sıklıkla olur.

27-2

Akik

Çelik Bor Karbür

ŞEKİL 27-5 Çelik, akik ve bor karbür havanlar ve tokmakları. Havanlar çanak şeklindedir ve

tokmakları ezme araçlarıdır. Bor karbür havanlar dış kısmının yarısı plastik veya alüminyum kaplama içindedir. Bor karbür tokmaklar plastik tutacak kısmın ucunda bor karbür uca sahiptir. [Courtesy Thomas

Scientific, Swedesboro, NJ; and Spex Industries, Edison, NJ.]

Bilyeli öğütücü örneği iyi bir şekilde toz haline getirmek için ezici tambur içinde dönen çelik veya seramik toplar bulunan ezme aletidir. A Wig-L-Bug® küçük bir şişe içinde topları ileri geri hareket ettirmek için şişeyi ileri geri sallayarak toz haline getirir. Yumuşak materyaller için plastik şişe ve toplar uygundur. Sert materyaller için çelik, akik ve tungsten karbür kullanılır. A Shatterbox laboratuvarı öğütücüsü 100 g materyali tozlaştırmak için dakikada 825 devirle öğütme kabını sallayıp çevirme işlemini gerçekleştirmektedir(Şekil 27-6). Tungsten karbür ve zirkonyan kaplar çok sert örnekler için kullanılırlar.

Asitler ile İnorganik Maddelerin ÇözülmesiTablo 27-5 inorganik maddelerin çözülmesi için genelde kullanılan asitleri listelemektedir. Nonoksitleyici asitler HCl, HBr, HF, H3PO4, seyreltik H2SO4, ve seyreltik HClO4 metalleri

redoks reaksiyonu ile çözerler(27-8).

(27-8)

Negatif indirgenme potansiyelli metaller çözünmeye bilirler, gerçi Al gibi metaller koruyucu oksit tabakası ile kaplanınca çözünmeye karşı korunurlar. Karbonat (CO3

2-S H2CO3 SCO2), sülfit (S2- S H2S ), fosfat (P3-SPH3), florür (F-SHF ) ve borat (BO3

3-

SH3BO3 ) gibi anyonlarına orantılı olarak uçucu türler oluşturanlar ağzı acık kapta sıcak

asit ile yapılarını kaybedeceklerdir. SnCl4 ve HgCl2 gibi uçucu metal halojenürler ve OsO4 ve RuO4 gibi moleküler oksitler de kaybedilebilir. Sıcak hidroflorik asit özellikle silikatları çözmek için kullanışlıdır. HCl, HBr, H2SO4, H3PO4, ve HClO4 için cam veya platin kaplar kullanılabilir. HF için teflon, polietilen, gümüş ve platin kaplar kullanılmalıdır. Konsantre reaktiflerle kirlenmeyi minimize etmede yüksek kalitedeki asitler kullanılmalıdır.

M ⫹ nH ⫹ S Mn⫹ ⫹

n

2H2

706 BÖLÜM 27 Örnek Hazırlama

Shatterbox öğütme hareketi

ŞEKİL 27-6 İyi şekilde tozlaştırılmış örneğin 100 mL’nin eldesinde yüksek hızda dönen kapların

içindeki parçalayıcı ve halkaların döndüğü Shatterbox laboratuvarı öğütücüsü.

TABLO 27-5 Örnek hazırlama için asitler

Notlar

HCl 37%

1.19 g/mL

HBr 48–65%

H2SO4 95–98% 1.84 g/mL

H3PO4 85% 1.70 g/mL

HF 50%

1.16 g/mL

HClO4 60–72%

1.54–1.67 g/mL

HF çok kötü yanmalara neden olur. Konsantre

(%48wt) HF’ye vücudunuzun %2’sinin maruz

kalması durumunda sizi öldürebilir. Etkilenen

bölgeyi 5 dakika suyla durulayın ve sonra bu

amaçlar için laboratuvarda bulundurulan

%2.5 kalsiyum glukonat jel ile deri kaplanır ve

medikal yardıma başvurulur. Eğer jel yoksa

herhangi bir kalsiyum tuzu kullanışlıdır. HF

yarası maruz kalındıktan birkaç gün sonrada

ilerleme gösterebilir.

Asit Tipik billeşim (wt% ve yoğunluk)

Metallerin çoğu, oksitler, sülfitler, karbonatlar ve fosfatlar için oksitleyici özelliği olmayan

kullanışlı bir asittir. %20 HCl 109°C’da sabit kaynama noktasında; As, Sb, Ge, ve Pb uçucu

klorür formundadır ve azı açık kaplarda kayıp yaşanır.Çözücü özellikleri HCl’ye benzerdir.124°C sabit kaynama bileşiminde % 48 HBr dir.

Kendi kaynama noktası olan 338°C’de iyi bir çözücüdür. Metaller, Dehidratlara saldırır ve

organik bileşikleri oksitler.

Sıcak asit diğer asitlerde çözünmeyen dirençli oksitleri çözer. 150°C’nin üzerinde suyunu

kaybeder. 200°C’nin üzerinde (H2PO3—O—PO3H2) fosforik asidin suyunu kaybetmiş hali ve

300°C’nin üzerinde suyunu kaybetmiş meta fosforikasit ([HPO3]n) oluşur.

Birincil olarak silikatları çözmekte, uçucu SiF4 oluşturmata kullanılır. Bu ürün ve aşırı HF,

H2SO4 veya HClO4 eklenerek ve ısıtılarak giderilir. Sabit kaynama noktası olan 112 °C’de HF

%38’dir. Teflon, gümüş veya platin kaplar kullanılır. Buharı ile temas aşırı sağlık riski

oluşturur. As, B, Ge, Se, Ta, Nb, Ti, ve Te florürleri uçucudur. LaF3, CaF2 ve YF3 çökelek

oluşturur. F- H3BO3 eklenerek ve H2SO4 varlığında kurutma yapılarak giderilir.

Soğuk ve seyreltik asit oksitleyici(yükseltgen) değildir, ama sıcak konsantre asit aşırı şekilde

güçlüdür, patlayıcı yükseltgendir özellikle organik maddeler için kullanışlıdır, ki zaten onlar

sıcak HNO3 ile kısmi olarak yükseltgenmiş haldedirler. 203°C sabit kaynama bileşimi 72%’dir.

HClO4’ü kullanmadan önce organik maddeleri mümkün olduğunca parçalamak için sıcak

HNO3 de kuruluğa kadar birkaç kere örnek uçurma yapılır.

HF teflon, polietilen, gümüş veya platin kaplarda kullanılmalıdır. Konsantre reaktiflerle kirlenmeyi azaltmak için yüksek kalitedeki asitler kullanılmalıdır.

Yükseltgen olmayan asitlerde çözünmeyen maddeler HNO3, sıcak, H2SO4, veya sıcak, konsantre HClO4 gibi yükseltgeyici asitlerde çözünmelidir. HNO3, çoğu metale saldırabilir, ama Au ve Pt’e ekilemez bunlar kral suyu olarak isimlendirilen 3:1 (hacim/hacim)

HCl:HNO3 karışımında çözünmelidir. HCl’de HClO4 veya Cl2 gibi kuvvetli yükseltgenler yüksek sıcaklıkta Ir gibi zor malzemeleri çözerler. HNO3 ve HF’nin karışımı ateşe dayanıklı karbürleri, nitritleri, ve Ti, Zr, Ta, ve W’nın boritlerine saldırır. ‘Pirana çözeltisi’ olarak bilinen kuvvetli yükseltgeme çözeltisi konsantre (30 wt%) H2O2 artı konsantre (98 wt%) H2SO4 çözeltilerinin1:1 veya 3:7 (vol/vol) farklı karışımları şeklinde tanımlanır. Sıcak konsantre HClO4 (organik maddeler için daha sonra anlatılacak) TEHLİKELİ, güçlü oksidanttır, çünkü oksitleme gücü konsantre H2SO4 ve V2O5 veya CrO3 gibi katalizörler eklenerek artırılır.

Parçalama mikrodalga fırınında Teflon astarlı bomba (kapalı kazan şeklinde) ısıtıcıda uygun şekilde gerçekleştirilir. 11 şekil 27-7’deki kap 23 mL hacme sahiptir ve 15 mL konsantre asitte 1 g inorganik materyali parçalar veya 0.1 g organik materyali parçalar. Bu sırada büyük miktarda CO2(g) açığa çıkar. Mikrodalga enerjisi bir dakikada 200°C sıcaklık verir. Patlamayı önlemede kabın iç basıncı 8 MPa (80 bar)’ı geçtiğinde kaptan gaz salınımı için kapak açılır. Bomba uçucu ürünlerin kaybını önlemek için açılmadan önce soğutulur.

Mesela komlpeks bir örnek olarak elektronik atıkları mikrodalga ısıtıcı ile parçalanabilir. Devre kartları gibi bileşenler küçük parçalara kesilirler ve tamamen karıştırılırlar. Sonra 0.1 g 6 mL 70 wt% HNO3/2 mL 30 wt% H2O2/1 mL 49 wt% HF ile parçalanır. Ham plastikler 9 mL 70 wt% HNO3 ile parçalanabilir. Güç 0 dan 600 W’a 5 dakikada çıkarılır ve 15 dakika sabit tutulur, 5 dakika içinde 1400 W’a çıkarılır ve 20 dakika sabit tututlur. Birlikte Eritme Yöntemiyle İnorganik Maddelerin ÇözülmesiAsitlerde çözünmeyen maddeler çoğunlukla sıcak erimiş inorganik akışkanlarda çözülebilirler (Tablo 27-6). İyi şekilde tozlaştırılmış bilinmeyen katı akışkanın kütlece 2 ye 20 katı olacak şekilde karıştırılır ve eritme işlemi fırında yada bek üzerinde 300° den 1200°C’a platin altın alaşımı potada gerçekleştirilir. Şekil 27-8’deki aparat üç örnek propan alevi üzerinde eritme işlemi yapılırken çevirme işlemi yapılan potalar erimiş maddeyi homojenize eder. Sonra eritilmiş karışım çözünmüş ürünü elde etmek üzere % 10 wt su /HNO3 karışımı içeren behere boşaltılır.

Çoğu eritme işlemleri lityum tetraborat (Li2B4O7, e.n. 930°C), lityum metaborat (LiBO2, e.n. 845°C) veya bu ikisinin karışımları kullanılır. KI gibi ıslanmayı engelletici ajanlar eriğin potaya yapışmasını engellemek için eklenebilir. Mesela 0.2 g çimento 2 g Li2B4O7 ve 30 mg KI ile eritilebilir.

Eritme işleminin dezavantajı burdaki kullanılan maddelerin örneğe göre fazla miktarda olması nedeniyle kirliliklere neden olmasıdır. Bilinmeyenin bir kısmı eritme işleminden önce çözülebilirse asitte çözülür kalan kısım eriyikte çözülebilir. Sonra çözünmeyen bileşen düşük akışta çözünür ve iki kısım analiz için birleştirilir.

Tablo 27-6’da temel eriticiler (LiBO2, Na2CO3, NaOH, KOH, ve Na2O2) en iyi Si ve

P’un asidik oksitlerini çözmede kullanılır. Asidik eriticiler (Li2B4O7, Na2B4O7, K2S2O7, ve B2O3) alkali metallerin, toprak alkali metallerin, lantanitlerin ve Al’nin bazik oksitleri

eritilmesi için (içinde çimento ve cevherlerinde bulunduğu) çok uygundur. KHF2 lantanit oksitler için kullanışlıdır. Sülfitler ve bazı oksitler, bazı demir ve platin alaşımları ve bazı silikatlar çözünme için yükseltgen eriticilerin birini gerekli kılar. 27-2 Analiz için Örneğin Çözülmesi

Basınç rahatlatma

vanası

Teflon O-

halkası

Teflon kap ve

kapağı

Metalik olmayan dış yapı

ŞEKİL 27-7 Teflon ile kaplı Mikrodalga parçalama bombası.Dış kap 150ⴗC sıcaklık

gerginliğine dayanabilmektedir ama çok seyrek 50ⴗC’ye ulaşır. [Courtesy Parr Instrument

Co., Moline, IL.]

Eritme en son başvurulan şeydir çünkü

eriyik safsızlıklarıda getirebilir.

ŞEKİL 27-8 Propan beki üzerinde üç

eriyik örneği otomatikleştirilmiş aparatla birlikte. Pt/Au pota çevrilirken bunlar çevrilerek dökülüyor. [Courtesy Claisse, Quebec.]

707

Bu amaç için saf Na2O2, veya KNO3, KClO3 gibi oksidantlar uygun olabilir veya Na2CO3’e Na2O2 eklenebilir. Borik oksitler yakma öncesinde B(OCH3)3’e çevrilebilirler ve tamamıyla uçurulabilirler. Katılaşmış eriyik HCl gazı ile doyurulmuş 100 mL CH3OH işlem görür ve yavaş yavaş ısıtılır. Bu prosedür borun tamamı giderilene kadar birkaç kez tekrarlanır.

Platin potalar pahalıdır ve hava ortamında ısıtılabilirler, atmosferde indirgenmezler. Sıcak platin sadece platinden yapılmış fileli kıskaçlı tutucu ile taşınabilir. Platin potayı taşırken tutacağın bir çeşidi olarak ucunda platin folyo olan tutucu ile taşıyabilirsiniz. Sıcak pota temiz, inert yüzeyli veya Pt/Ir üçgen içinde muhafaza edilebilir. Alev dumanından gelen karbon Pt ile kavrulabilir. İçinde Sb, As, Pb, P, Se, Te, ve Zn gibi elementlerin bulunduğu diğer elementler; Pt’de kavrulabilir. Erimiş Ag, Au ve çoğu adi metal Pt’ çözünür. Fe ve Pb’nin oksitleri 1000 °C’ın üzerinde aşınırken silikatlar indirgenme şartları altındadır.

Organik Maddelerin AyrıştırılmasıOrganik maddelerin parçalanması prosedürün içinde sıvı olmadığı zaman kuru külleme, sıvı kullanıldığı zaman ise yaş külleme olarak sınıflandırılır.

708 BÖLÜM 27 Örnek Hazırlama

TABLO 27-6 Örnek Çözülmesi için Eriticiler

Eritici Kroze Kullanılanlar

Na2CO3 Pt

Li2B4O7 veya LiBO2 veya Na2B4O7

Pt, grafit

Au-Pt alaşım, Au-Rh-Pt alaşım

NaOH veya KOH

Au, Ag

Na2O2 Zr, Ni

K2S2O7 Porselen,SiO2, Au, Pt

B2O3 Pt

Li2B4O7 ⫹

Li2SO4

(2:1 wt/wt)

Pt

Kil, kayalar, mineraller, camlar), ateşe dayanıklı (refraktör) oksitler, çözünmeyen fosfatlar ve sülfitlerin çözünmesi için

Tek yada karışık boratlar alimünasilikatları, karbonatları, ve yüksek bazik oksit konsantrasyonlu örnekleri çözmede kullanılırlar. B4O7

2- tetraborat olarak ve BO2- metaborat olarak isimlendirilir.Silikatlar ve SiC’ü çözer. Eriyikten H2O çekildiği zamanköpüklenme oluşur. Eriticiyi önceden eritmek ve örneği eklemek en in iyisidir. Analitik uygulanabilirik NaOH ve KOH’in saflığı ile sınırlanır.Kuvvetli baz ve Na2CO3 ile çözünmeyen silikatlar için güçlü bir oksidant olarak iyidir. Demir ve krom alaşımları için kullanışlıdır. Krozelere yavaşça etki edebildiği için en iyi prosedür; Ni krozenin iç yüzeyinin erimiş Na2CO3 ile kaplamak, sootmak ve Na2O2 eklemektir. Karbonattan düşük sıcaklıkta eriyen peroksitlere kadar kroze kaplama ile korunur.

Potasyum pirosülfat (K2S2O7)KHSO4 tüm suyunu kaybedene kadar ısıtılarak ve köpüklenme engellenerek hazırlanır. Alternatif olarak potasyum pirosülfat (K2S2O8) ısıtılarak K2S2O7’ye parçalanır. Isıya dayanıklı oksitler için iyidir, silikatlar için iyi değildir)

Oksitler ve silikatlar için kullanışlıdır. Temel avantajı metanol varlığında HCl ile birkaç işlem sonunda uçucu metilen borat ([CH3O]3B) halinde tüm eriyik giderilebilir.

1000 oC’ta 10-20 dak.’da ısıya dayanıklı silikatlar ve oksitler için güçlübir karışımın örneğidir. Örneğin 0.1 g’ı eriğin bir gramında çözülür.

Arada sırada Na2O2 (Parr yükseltgeni olarak isimlendirilir) veya alkali metaller ile eritme mühürlü bombada ortaya konabilir. Bölüm 26-4 ‘te yakma analizi tartışılmış, C, H, N, S, ve halojenler ölçülmüştür. Kuru küllemenin bir formu mikrodalga indüklemeli yakmadır, burada örnek olarak kömürde halojenlerin analizi verilebilir. 50 ila 500 mg apırlığında kömür topları düşük küllü filtre kâğıdında muhafaza edilir ve altında 6 mL, 50 mM (NH4)2CO3 içeren kuartz kapta bulunan kuartz tutucuya yerleştirilir. 50 mL of 6 M NH4NO3 (bir yükseltgeyici) ile fitre kâğıdı ıslatıldıktan sonra kabın ağzı kapatılır ve O2 ile 20 bar basınca getirilir. Mikrodalga güç indüklemeli yakıcı ile 1400 W uygulanması ile kömür 1400°C’a ulaşır. Yakma ile salınan halojenler (NH4)2CO3 çözeltisinde çözülür ve iyon kromotografisi ile ölçülür.

İşeyarayan bir yaş külleme prosedürü Teflon bombasında (şekil 27-7) asit ile mikro dalga parçalamatı içerir. Mesela 0.25 g hayvan dokusu metal analizi için 1.5 mL yüksek saflıkta %70 HNO3 artı 1.5 mL yüksek saflıkta H2SO4 içeren 60 mL teflon kaba örnek yerleştirilir ve 1 dak. İçin 700 W mutfak mikrodalga fırınında ısıtılır.14 Teflon bombası programlana bilir parçalanma güvenliği sağlanabildiği sıcaklık ve basınç şartlarında tutulur. Başka bir önemli yaş külleme metodu azot analizi için H2SO4 ile Kjeldahl metodudur. (bölüm 10-8)

Carius metodunda 200°–300°C’de güçlü şekilde zırhlandırılmış cam tüpte, mühürlü kapaklı, dumanlı HNO3 (çözelti aşırı çözünmüş NO2 bulundurur) ile parçalanma gerçekleştirilir. Güvenlik için cam Carius tüpü cam tüpün içinde olması beklenen basınca yaklaşık benzer basınçta dengeleme yapabilecek çelik kabın içinde bulunur.15 Eser analizleri için örnek cam tüpün içinde bulunan erimiş silis kaplu tüpün içine yerleştirilir. Silika cam gibi %1-10 miktarlarda metal ekstraktı salabilir.16

Şekil 27-9 mikrodalga yaş külleme aparatını göstermektedir. Sülfürik asit veya H2SO4 ve HNO3 karışımı (bilimeyenin her gramına 15 mL asit olacak şekilde) geriye akış başlığı ile tutturulmuş cam parçalama tüpündeki arganik maddeye eklenir. İlk aşamada örnek 10 ila 20 dak. içinde karbonize olur tüm parçacıklar çözülünce ve çözelti homojen siyah görününce geri akışı engelleyen kapak yumuşar. Güç kesilir ve örnek 1-2 dak. soğumaya bırakılır. Sonra H2O2 veya HNO3 eklenerek yükseltgenme gerçekleştirilir, ters akışı engelleme başlığında renk görünmez olana kadar yada çözeltide belli belirsiz renk kalana kadar gerçekleşir. Eğer çözelti homojen değilse güç tekrar açılır ve örnekteki tüm katılar çözelti haline gelinceye kadar ısıtılır. Tekrarlama yükseltgeme ve çözünmenin gerçekleştirilmesi için gereklidir. Bir tip matertal için şartlar ortaya konulduktan sonra prosedür otomatikleşir, güç seviyeleri ve erilen reaktif seviyeleri (peristaltik pompayla) kontrolörde programlanmıştır.

27-2 Analiz için Örneğin Çözülmesi 709

ŞEKİL 27-9 Yaş külleme ile organik maddelerin parçalanması için mikrodalga cihazı. [Courtesy Spex Industries,

Edison, NJ.]

Geriye akış kapağı

Peristaltik

pompa

Mikrodalga ısıtıcı ve kontrol paneli

Parçalama tüpü

Şekil 27-10’deki yüksek basınçlı külleyici 270 ºC üzerinde sıcaklıkta 40 bar. basıncın üzerinde mühürlü parçalama odasında ısıtmaya karşı dirençli elementlerin parçalanması için kullanılır. Yüksek basınç yüksek sıcaklıklarda kaynama olmaksızın asitlerin kullanılmasına izinverir. Yüksek sıcaklıkta HNO3, H2SO4 yardımı olmaksızın organik maddeleri yükseltger ki budurmuda HNO3 mümkün olduğu kadar saf olamayabiliyordu, bu yüzden eser element analizlerinde bu durum düşük derecede tercih edilebilirdir. Mühürlü oda içindeki silika veya floropolimer kaplar gazkaçmasına izinverecek teflon kapak ile gecşekce mühürlenmiştir. Kabın altı % 5v H2O’da H2O2 ile doldurulmuştur. Hidrojen peroksit organik maddelerin parçalanmasıyla oluşan azot oksitleri indirger. Örneğin 1 g hayvan derisi örneği yüksek saflıkta 5 mL %70 haci HNO3 artı 0.2 mL yüksek saflıkta %37 hacimce HCl içeren 50 mL’lik erimiş silis kapta çarçalanabilir. Parçalanma çözeltisindeki metalik elementler indüktif eşleşmeli plazma atomik emisyon yöntemi ile milyonda bir seviyelerinden milyarda bir seviyelerine kadar ölçülebilir.

HNO3-HClO4 (şekil 27-11) geri akışı ile yaş külleme geniş şekilde uygulanabilirdir. Fakat tehlikeli bir presedürdür. Perklorikasit çok sayıda patlamaya neden olur. HClO4 için metal asratlı dizayn edilmiş çeker ocakta iyi bir patlama kalkanı kullanılır. İlk olarak örnek kaynayan HNO3 ile HClO4 olmadan yavaşca ısıtılır. Kolayca yükseltgenen materyalleri parçalamak için nerdeyse kuruluk seviyesinde kaynatılır, ki bunlar HClO4 varlığında patlayabilirler. Tekrar taze HNO3 ekleyerek buharlaştırma birkaç kez tekrarlanır. Örnek oda sıcaklığına soğutulduktan sonra HClO4 eklenir ve tekrar ısıtılır. Eğer mümkünse HClO4 ile işlem yapılırken HNO3’ün varlığı sağlanmalıdır. Yükseltgenen organic materyaller varsa HNO3’ün aşırı fazlası gereklidir.

HClO4 şişesi tahta raflarda muhafaza edilmemelidir, çünkü tahtaya dökülen asit seliloz perklorat esterlerin patlamasına neden olabilir. Üstelik perklorik asit organic reaktifler ve indirgeme ajanlarının yanında da muhafaza edilmemelidir. Bu kitabın bir eleştirmeni şöyle yazdı “Jones indirgeyici deneyinde sülfirik asit yerine biraz perklorik asit eklenmesiyle muhteşem sonuçlar elde ettik – patlama olmadı ama tüp eridi!”

Fe2+ ve H2O2’nin birleşimi Fenton reaktifi olarak isimlendirilir, seyreltik sulu çözeltide organic materyalleri yükseltger.19 Mesela ürindeki organic bileşenler analiz için eser miktarda cıva verilmesi durumunda 50 oC ta 30 dak.’da parçalanabilir.20 Bunun için 50 mL örnek 0.5 M H2SO4 ile pH sı 3-4 ayarlanır. Sonra 50 µL doymuş sulu demir amonyum sülfat Fe(NH4)2(SO4)2 eklenir arkasından %30 H2O2 100 µL eklenir.

Örnek Hazırlama TeknikleriÖrnek hazırlama örneği analiz için uygun olan şekle dönüştürmek için gerekli olan adımlar serisidir. Örnek hazırlama kompleks matriksten analitin ekstraksiyonu, ölçüle bilecek seviyede analit elde etmek için seyreltik analitin konsantre edilmesi, analitik kimyasal olarak tayin edilebilecek forma çevrilmesi ve bozucu etki yapan türlerin giderilmesi veya maskelenmesi işlemlerini içerebilir.

Sıvı ekstraksiyon TekniğiEkstraksiyonda analit tüm örneğin içinde çözünmesinin zorunlu olmadığı ve analitin içinde parçalanmadığı bir çözücüde çözünmesidir. Topraktan pestsitlerin mikrodalga destekli ekstraksiyonunda toprak artı aseton karışımı ve hegzan Teflon astarlı bomba’ya konur.(şekil 27-7 ve 27-12) ve150°C’de mikrodalgayla ısıtılır.

27-3

710 BÖLÜM 27 Örnek Hazırlama

Basınç azaltma vanası

140 bar

ŞEKİL 27-10 Yüksek basınç otooklavı otooklav içinde açık kapta H2SO4 olmaksızın 270ⴗC üzerinde parçalama yapmaya izinverir. [Adapted from B. Maichin, M. Zischka, and G. Knapp,

“Pressurized Wet Digestion in Open Vessels,” Anal.

Bioanal. Chem. 2003, 376, 715.]

ŞEKİL 27-11 Erlenmayerde yaş külleme

için geriçekmeli başlık. Boşluk buharın kaçmasına izinverir. Eğriltilmiş oluk erlenin içinde tutuar. [From D. D. Siemer and H. G.

Brinkley, “Erlenmeyer Flask-Reflux Cap for Acid

Sample Decomposition,” Anal. Chem. 1981, 53,

750.]

Ağız

Delik

Oluk

Organik materyal ile HClO4 aşırı şekilde

tehlikeli patlama verme eğilimindedir.

Çoğunlukla önce HNO3 ile yükseltgeme

yapılır ve çoğunlukla HClO4 için patlama

zırhı kullanılır.

Fenton reaktifi radikal OH⭈ gurubunu

oluşturur ve muhtemelen aktif tür olarak FeIIOOH bulunur.18

Bölüm 23-4 özellikle gaz kromotografisi için

kullanışlı olan katı faz mikroekstreksiyonu,

saflaştırma ve tuzaklama, termal desorpsiyon

örnek hazırlama tekniklerini anlatmaktadır.

Gevşek Teflon kapak

Sabitlenmiş silikat kap

Parçalanan örnek

Isıtıcı

Çelik otooklav

Florürl içeren polimer kap

Teflon zar

Titanyum raf

5 vol% H2O2 ile

Su banyosu

Termokupl

Bu sıcaklık atmosfer basıncında çözücünün kaynama noktasından 50o ila 100o daha yüksektir. Pestisitler çözünür fakat geride kirlilikler kalır. Sıvı sonrasında kromotografi ile analiz edilir. Aseron mikrodalgaları absorblar, bu yüzden o mikrodalga fırınında ısıtılabilir. Hegzan mikrodalga absorplanamz saf hegzanla ekstraksiyon yapılmasında sıvı şekil 27-7’deki teflon kapların içine yerleştirilmiş floropolimer kısmın içine yerleştirilir. Karbon siyahı içeren yerleştirme kısmının duvarları mikrodalga absorplar ve çözücü mikrodalga ile ısıtılabilir.21

Süperkıritik akışkan ekstraksiyonu ekstraksiyon çözücüsü olarak bir süperkıritik akışkanı kullanır (kutu 24-3).23 CO2 engenel süperkıritik akışkandır çünkü ucuzdur ve organic çözücülerin atıklarının imhası için gereken maliyet engellenmiş olur. Methanol gibi ikinci bir çözücünün eklenmesi polar analitlerin çözülebilirliğini artırır. Polarolmayan maddeler mesela petrol hidrokarbonları gibi süperkıritik argonla ekstrakte edilenilirler.24 Ekstraksiyon prosesi infared spektroskopisi ile izlenebilir, çünkü Ar infrared absorplamaz.

Şekil 27-13 ortaya konabilecek süperkıritik akışkan ekstraksiyonunun nasıl olduğunu göstermektedir. Basıncı artırılmış akışkan ısıtılmış ekstraksiyon kabına boyluboyunca pompalanır. Akışkan örnekle belli bir zaman temasta kalabilir veya o baştan sona kadar sürekli pompalanabilir

27-3 Örnek Hazırlama Teknikleri 711

ŞEKİL 27-12 ExtractionMikrodalga fırın

içindeki ekstraksiyon kabı 30 dakikada 12 örneği işleme tabi tutabilir. Herbiri 10-ml olan kaplar eğer basınç 14 bar’ın üzerine çıkarsa buharın salınmasını sağlayan çıkış tüplerine sahiplerdir. Odadan gelen buharlar sonunda

duman başlığına geçiş yapar.herbir kabın içindeki sıcaklık izlenebilir ve mikrodalga gücü kullanılarak kontrol edilebilir. [Courtesy CEM

Corp., Matthews, NC.]

Bazı şelat yapıcılar süperkritik CO2 içinde

metal iyonlarını ekstrakte edebilirler. (az

miktarda metanol ve su içerir). Aşağıdaki

ligant lantanitleri ve aktinitleri çözebilir:22

S =

x =

standartlar fenolik

ve nitroaromatik

bileşikler

15 20 25 30

Zaman (Dak.)

0 5 10

De

de

ktö

r ya

nıtı

Süperkritik

akışkan çıkışı

Süperkritik

akışkan girişi

2.5-mL

paslanmaz çelik

ekstraksiyon kabı

0.5-m frit

0.5-m frit

1.00 g ev tozu

Deniz kumu

Deniz kumu

Sıvı CO2

Ekstraksiyon kabı

Fırın

Pompa Pompa

Karıştırma

dirseği

Toplama

kabı

Kapiler

Yavaşlatıcı

Değiştirilebilir

çözücü

(a ) (b) (c)

S

S

S

S x x

x x

x

xx

xx x

x

ŞEKİL 27-13 (a) Süper kıritik akışkan ekstreksiyonu için alet. (b) 50ⴗC’de; 20 mol%

metanol/80 mol% CO2 24.0 MPa (240bar) ‘da ev tozu ekstraksiyonu için kap. (c)40ⴗ’den 280ⴗC

sıcaklık aralığı ile 30-m ⴛ 0.25-mm difenil0.05dimetil0.95siloksan kolonu (1-m film kalınlığı) kullanılarak ve alev iyonizasyon tayini yardımıyla CH2Cl2 çözeltisinin ekstraksiyonunun gaz

kromotogramı. [From T. S. Reighard and S. V. Olesik, “Comparison of Supercritical Fluids and Enhanced-Fluidity

Liquids for the Extraction of Phenolic Pollutants from House Dust,” Anal. Chem. 1996, 68, 3612.]

O O

£

£

CF2CF2CF3

Ekstraksiyon kabının dışında akışkan serbest basınçta bir kapiler tüp içinden akıtılır. Oluşan CO2 buharı toplama kabında ekstrakte olmuş analiti bırakır. Alternative olarak CO2 analitin

çözeltisini bırakması için toplama kabında çözelti içersinde yıkama işlemi yapılarak geçirilebilir.

Şekil 27-13b Ohio State Uniersitesi kimya bölümü binası paspaslarından vakum temizleme yöntemi ile toplanan tozlardan organic bileşiklerin ekstraksiyonunu göstermektedir. Şekil 27-13c’deki ekstraksiyonun kromotogramı her soluk alıp verdiğimizde benim ve sizin teneffüs ettiğimiz çok sayıda organic bileşiği göstermektedir. Bir başka

çalışmada alev geciktirici polibrom difenil eter evtozlarında bulunmuştur25. U.S’deki seviyeler Avrupadaki seviyelerdenbüyüklük olarak daha yüksek derecededir. Yutulan toz 1-4 yaşlarında yürümeye başlamış çocuklarda günlük alev geciktiricinin 0.1-6 µLg olması

öngörülmüştür.Şekil 27-14 uçucu olmayan analitin sürekli sıvı-sıvı ekstraksiyonu için cam malzemeyi

göstermektedir. Şekil 27-14a’da ekstraksiyon çözücüsü ekstrakte olmuş sıvıdan daha yoğundur. Çözücü balon kısmında kaynar ve ekstraksiyon kabı içine tekrar yoğunlaşır.

Çözücünün yoğunlaşan damlaları analitin sıvıkolon ekstraktının üzerine düşer. Sıvı seviyesi yeterince yüksek olduğu zaman ekstraksiyon çözücüsü çözücü rezervuarındaki geri dönüş tüpüden ilerler. Bu yolla analit yavaşca depodaki yoğunlaşan sıvı içine soldaki hafif sıvıdan transfer olur. Şekik 27-14b ekstraksiyon çözücüsü sıvı halideki ekstrakttan daha düşük yoğunlukta olduğu zaman işleyen prosedürü göstermektedir.

Sıvı-sıvı ekstraksiyonunda kullanan çözücüyü azaltmanın bir yolu katı destekli sıvı-sıvı ekstraksiyonudur (şekil 27-15)26. Katı destekli sıvı sıvı ekstraksiyonu sonraki bölmde tanımlanan 96-membran levhaları ile uygun şekilde ortayakonur. Reçete ilaçlarının ekstraksiyonu için bir temsili prosedürde insan plazması 0.5 M NH3’ün eşit hacmi ile seyreltilmiştir. Sonar 200 µL seyreltilmiş plazma 10 sn. için emme ile mikroporoz diatomitlerin küçük kolanlarında uygulanmıştır. Sulu fazın katıfaz yolu ile dağıtımı için 5 dak. müsade edildikten sonra kolon birbirine karışmayan çözücünün (hexane:2-methyl-1-butanol, 98:2 vol/vol) 1 mL’si ile yıkanır. Bu işlemde yerçekimi etkisinde 5 dak. akış sağlanır. Elüasyonu tamamlamak için emme 2 dak. uygulanır. Çözücüyü kuruluğa kadar uçurduktan sonra artakalan kısım sıvı kromotografisi için hareketli fazda çözülür. Ek olarak sıvının küçük hacimlerini kullanarak katı destekli sıvı-sıvı ekstraksiyonu emülsiyon oluşturmaz ki bu durum sıvı sıvı ekstraksiyonunda başbelasıdır.

712 BÖLÜM 27 Örnek Hazırlama

Ekstrakte

olmuş sıvı

Cam pamuğu

Ekstrakte

olmuş sıvı

Çözücü

tüpe geri

dönüyor

Isı

Ekstraksiyon

çözücüsü

kaynak kabı

Ekstraksiyon

çözücüsü

kaynak kaba

geri dönüyor

Ekstraksiyon

çözücüsü

Kaynayan

çözücüden

gelen buhar

Yoğunlaştırıcı

(a ) (b)

ŞEKİL 27-14 Ekstraksiyon çözücüsü

ekstrakte edilmiş olan sıvıdan daha yoğunsa (a) veya ekstrakte edilen sıvıdan daha hafifse (b) sürekli sıvı sıvı ekstraksiyonu aleti kullanılır.

Katı Faz Ekstraksiyonu27

Katı faz ekstraksiyonu örnekten analitin ayrılmasında (kutu 25-2) kromotografik sabit faz veya moleküler mühürlenmiş (impirinted) polimerlerin küçük hacimleri ile ortaya konur. Ekstraksiyon analizin kolaylaştırılması için örnek matriksinin çoğunu giderir.

Şekil 27-16 ürinden steroidlerin 10 ng/mL’sinin katıfaz ekstraksiyonunda tipik adımları göstermektedir. Ilk olarak of C18-silica’nın 1 mL’sini içeren şırınga organic materyalleri absorplayıp gidermek için 2 mL metanolle şartlandırılmıştır. Sonra kolon 2 mL suyla yıkanır. 10 mL ürin örneği uygulandığı zaman polar olmayan bileşenler C18-silica’ya bağlanır ve polar olan bileşenler baştan sona geçiş yapar. Kolon sonrasında polar bileşenleri gidermek için pH 8’de 4 mL 25 mM borat tampon ile hafifçe çalkalanır (Şekil 27-16c). Sonra 4 mL 40 vol% metanol/60% su ve 4 mL of 20% aseton /80% sui le çalkalayarak düşük polaritedeki maddeler giderilir. Final olarak iki 0.5 mL iki eşiş kısım olarak 73% metanol/27% su ile elüasyon kolondan stereoitlerin yıkanmasıyla gerçekleştirilir.

Şekil 27-17 katıfaz ekstraksiyonu ile kan serumunda Naproxen ilacının örnek temizleme varlığında ve yokluğunda kromotogramlarını karşılaştırmaktadır. Temizleme olmadan serum proteinleri üst üste biner ve Naproxen’den gelen sinyal engellenir. Katıfaz ekstraksiyonu çoğu proteyinin çoğunu giderir.

Katı faz ekstraksiyonu zenginleştirmede de kullanılır ve bu bölümün başlangıcındaki kokain ve benziloileknin’in eser miktarlarının saflaştırılmasında kullanılmıştır. Nehir suyunun 500 mL hacimlik kısmı filter edilmiş, 10 ng iç standart eklenmiş ve pH 2.0 HCl ile asitlendirilir. 60 mg reçine içeren katı faz katyon değiştirici ekstraksiyon kartuşları kullanılmadan önce pH 2.0’de HCl ile asitlendirilmiş, 6 mL CH3OH, 3 mL deiyonize H2O, ve 3 mL H2O ile yıkanarak şartlandırılır. Nehir suyu 20 mL/dak. kartuşun içine emebileceği şekilde maruz bırakılır. Sıvı 5dak. emme ile kartuştan giderilir. Analitler 2 mL CH3OH ve sonrasında 2 mL CH3OH’de %2 amonyak çözeltisi ile kartuştan elüe edilir. Bu proses örneği 500 mL/4 mL=125 faktörü ile zenginleştirir.

27-3 Örnek Hazırlama Teknikleri 713

Ürin, plazma ve

meşrubat gibi

sulu örnekler eklenir.

Yüksek saflıkta tek hücreli deniz

yosunu toprağı

Katıda sıvının dispersiyonu

için 5 dakika beklenir.

Adsorplanmış sulu fazdan analitin

ekstraksiyonu için

organik çözücü eklenir.

Organik çözücüde

ekstrakt toplanır.

(a) (b) (c)

1. MeOH

2. H2O

İstenen analit

Zayıf çözücü

Güçlü

çözücü

Daha kuvvetli

çözücü

Şartlandırılmış Kolon

(a) (b) (c) (d) (e)

Ham örneğin

uygulanmasıZayıf bağlı çözünenin elüasyonu

İstenen analitin elüasyonu

ŞEKİL 27-16 Katı faz ekstraksiyonunun aşamaları.

ŞEKİL 27-15 SolidKatı destekli sısı sıvı ekstraksiyonu.

ŞEKİL 27-17 Kan serumundaki

Naproksen’in temizleme yapmadan (yüksek eser değerlerinde) ve C8-silikada katıfaz ekstraksiyonuyla önceden örnek temizlemesi yapılmış (düşük eser değerlerinde) HPLC’si [From R. E. Majors and A. D. Broske, “New

Directions in Solid-Phase Extraction Particle Design,”

Am Lab., February 2002, p. 22.]

0 1 2 3 4 5

Zaman (dak.)

Ab

so

rba

ns

Temizleme olmadan

direkt enjeksiyon

Proteinler ve

naproksen

Proteinler

Naproksen

Nitrobenzen iç standart

Nitrobenzen iç standart

Katıfaz ekstraksiyonuyla

temizleme

Nehir suyundan kokayinin zenginleştirilmesinde kullanılan katı faz ekstraksiyon kartşu şekil 27-18’de üst solda karışık modda katyon değiştirici ters faz sorbentlidir. Bu belkemiğinde lipofilik benzene zincirleri ve hidrofilik pirolidin zincirleri içeren reçine ailesinden birine sahiptir. Reçine suyla ıslanabilir ve o polar ve polar olmayan maddelerin her ikisi için tutuma özelliğine sahiptir. Dört iyon değiştirici tür alıkoyma işlemi için ve sonra farklı tipteki analitleri salmak için kullanışlıdır, ki bunlar pH, çözücü, iyonik şiddet gibi şartlarla değiştirilebilir.

Nehir suyunun 500 mL sinden kokayinin zenginleştirilmesi tekbir şırıngada 60 mg reçine ayarlanmasıyla yapılmıştır. Çoklu örnekler veya keşif araştırmaları için Şekil 27-19’da görülen 96 membran tabakası kullanılabilir. Üst sağdaki bilindik tabaka benzer membranlı 12 şırınganın 8 dizisine sahiptir. Bunların herbiri 5 ila 60 mg reçine içeriğine sahiptir. Üst soldaki µElution ® tabaka küçük hacimler ile benzer membranlı 96 Paster pipetine sahiptir. Bu 25-50 µL çözücü ile elue edilebilir. Katı faz ekstraksiyonları analitik kimyadaki çözücü tüketimini azaltmıştır. Atık sudaki pestisitlerin analizi için bir standart prosedür suyun 1 L’sinin sıvı sıvı ekstraksiyonu için 200 mL diklorometana ihtiyaç duyar. Benzer analitler C18-silika diskinde katıfaz ekstraksiyonuyla ayrılabilir. Pestisitler CO2 ile süperkritik akışkan ekstraksiyonu yoluyla diskten geri kazanılabilir ve burada son aşamada hegzanın küçük hacimleri içinde açığa çıkarılabilir. Bu çeşit bir analiz yılda 105 kg CH2Cl2 tüketebilir. İyon değiştirici reçineler asidik veya bazik gazları yakalayabilir. Nükleer yakıtın çevriminde kullanılan (ZrO)2CO3(OH)2 .H2O’dan CO2 olarak salınan karbonat şekil 27-20’deki test tüpünde bilinen miktardaki tozlaştırılmış katı yerleştirilerek ve 3 M HNO3 ekleyerek ölçülebilir. N2 ile çözelti temizlenirken, CO2 sidearm’daki ıslak anyon değiştirici reçine ile kantitatif olarak yakalanabilir.

⫹OH⫺ ⫹ H2CO3 S (reçine

⫹

)2CO2⫺

3 ⫹ 2H2O

CO2 ⫹ H2O S H2CO3

714 BÖLÜM 27 Örnek Hazırlama

⫺

⫹

⫹

O

O

O O

O

O

SO⫺

3

ON

N

NN

NN

N

Karıştırılmış modda Anyon Değiştirici(Mixed-mode

Anion eXchange) (MAX) ters faz sorbant 0.25 meq/g

Karıştırılmış mod Zayıf Anyon Değiştirici (Mixed-mode Weak Anion eXchange) (WAX) ters faz sorbant pKa ~6; 0.6 meq/g

Hidrofilik-Lipofilik Dengelenmiş (Balanced)(HLB) ters fazda sorbant pH 0–14 aralığında kararlıSilanol etkileşimler yok

Karıştırılmış modda Katyon Değiştirici (Mixed-mode Cation eXchange )(MCX) ters faz sorbant pKa < 1; 1 meq/g

Karıştırılmış mod Zayıf Katyon Değiştirici (Mixed-mode Weak Cation eXchange) (WCX) Ters faz sorbant pKa ~5; 0.75 meq/g

NH2

ŞEKİL 27-18 WaterSuyla ıslanabilir, hidrofobik iyon değiştirici Oasis® Katıfaz ekstraksiyonu için

polimer sorbant.[From Waters Corporation, Milford, MA.]

Şekil 27-18’de reçinenin her gramı başına

iyon değiştirici bölgelerin 1 mili ekivaletnti

manasında 1 meq/g ile gösterilir. bir

miliekivalent birmilyon yüklü bölge demektir.

2 reçine

Hidrofilik pirolidin

Lipofilik benzen

Karbonat 1 M NaNO3 ile reçineden elue edilir ve asidik titrasyon ile ölçülür. Tablo 27-7 bu tekniğin diğer uygulamalarını vermektedir.

TürlemeTürleme analitin ayrılması veya kolayca tayin edilmesini sağlamak için analitin kimyasal olarak modifiye edilmesi prosedürüdür. Mesela havadaki, nefesteki veya sigaradumanındaki ketonlar, formaldehit ve diğer aldehitler 0.3 wt% 2,4-dinitrofenilhidrazin ile kaplanmış 0.35 g silica içeren ince kartuşların içinden hava geçirilerek yakalanabilir. Karboniller 2,4-dinitrofenilhidrazona türleme olarak çevrilir, bu 5 mL aseto nitril ile elüe edilir ve HPLC ile analiz edilir. Ürünler 360 nm civarında kuvvetli ultraviyole absorbans ile kolayca tayin edilir.

715

Şırınga

İğne

Tutucu içinde

1-mL İyon değiştirici reçine

Test tüpü

Plastik tüp

Örnek

Reçine

96-Well Plate

Spacer for

Elution

Plate için kovan

Elution Plate®

Emme

Platlerin

toplanması

Reçine

10 mg

reçine

Ekstraksi

yon paleti

manifoldu

60 mg

reçine

Cam pamuğu

TABLO 27-7 Gazları tutumak için iyon değiştirici reçinelerin kullanımı

Gaz Özel tutucu Eluent Analitik metot

CO2 CO32⫺ 1 M NaNO3

H2S S2⫺ 0.5 M Na2CO3 ⫹ H2O2

SO2 SO3

2⫺ 0.5 M Na2CO3 ⫹ H2O2 HCN CN⫺ 1 M Na2SO4

NH3 1 M NaNO3 Nessler’reaktifiyle kolorimetrik çözümleme

400–425 nm’de kuvvetli absorbans

KAYNAK: D. D. Siemer, “Ion Exchange Resins for Trapping Gases: Carbonate Determination,” Anal. Chem. 1987, 59, 2439.

2K2HgI4 ⫹ 2NH3 S NH2Hg2I3 ⫹ 4KI ⫹ NH4INH4

⫹

CN⫺ ⫹ OBr⫺ S CNO⫺

⫹ Br⫺

ŞEKİL 27-19 96-Well Plate and 96-well Elution Plate® Katı faz ekstraksiyonu için. [Courtesy Waters

Corporation, Milford, MA.]

R1

R2

O ⴙ H2NNH

Aldehit veya keton

2,4-Dinitrofenilhidrazin

NO2

NO2

————

2,4-Dinitrofenilhidrazon

max 360 nm

R1

R2

NNH NO2

NO2

————

ŞEKİL 27-20 Bazik veya asidik gazları iyondeğiştirici ile yakalamak için alet. [From D. D.

Siemer,“Ion Exchange Resins for Trapping Gases:

Carbonate Determination,” Anal. Chem. 1987, 59, 2439.]

Asitle titrasyon

H2O2 ile S2-’yi SO42-’ye yükseltgemek. Sülfatı iyon

kromotografisi ile ölçmek

SO32-’yi H2O2 ile SO4

2-’ye yükseltgemek. Sülfatı iyon

kromotonrafisi ile ölçmekCN- ile hipobromit ile titrasyon

Nesslerreaktifi