aletli analiz

5/17/2018 aletli analiz - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/aletli-analiz 1/17

ALETLİ (ENSTRÜMENTAL) ANALİZ

Source: R. Thomas, “Choosing the Right Trace Element Technique,” Today’s Chemist at

Work , Oct. 1999, 42.



GİRİŞ Analitik kimya, maddelerin kimyasal bileşimlerini ve bileşenlerin miktarlarının belirlenmesiiçin yöntem ve alet geliştirilmesini amaçlar.

Nitel Analiz; Maddenin yapısı hakkında , atomik, iyonik, moleküler özellikleri hakkında vefonksiyonel gruplar hakkında bilgi verir.

Nicel analiz; madde içindeki herhangi bir bileşenin miktarını belirler.

Kimyasal Analiz

1-Numune alma, 2- Ayırma, 3. Yöntem Seçimi, 4- Ölçme, 5-Değerlendirme basamaklarından oluşur .

Analitik yöntemler klasik veya aletli yöntemler olarak sınıflandırılabilir .

Klasik (yaş) yöntemler

Gravimetrik , volumetrik analiz gibi yöntemleri içerir.

Kimyasal maddeler, terazi , kalibre edilmiş cam malzeme, ısıtıcı gibi basit laboratuvarmalzemelerinin kullanıldığı ve genelde analitin (tayin edilecek madde) daha fazla bulunduğu

numunelerin analizinin yapıldığı yöntemlerdir.Aletli Analiz Yöntemleri

Spektroskopik , Ayırma-tayin ve elektrokimyasal yöntemleri içerir.

Genel laboratuvar cihazlarının yanı sıra, çeşitli analitik cihazların kullanıldığı yöntemlerdir.Analitik cihazlar, maddenin, iletkenlik, elektrot potansiyeli, ışın absorpsiyonu veyaemisyonu, kütle yük oranı, floresans gibi fiziksel ve kimyasal özelliklerini ölçer. Numuneyi

analiz etmek amacıyla bazı bileşenleri ayırmak için kullanılan kromatografik, elektrolitik,elektroforetik yöntemler de aletli analiz yöntemlerindendir.



ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ

Ölçülen Özellik Aletli Analiz Yöntemi

Işın Absorpsiyonu Spektrofotometri (X-ışını, UV, GB, IR), NMR, ESR, Fotoakustik spektroskopisi

Işın Emisyonu Emisyon spektroskopisi (X-ışınları, UV, GB, elektron, Auger, ) Floresans,Fosforesans ve Lüminesans Spektroskopisi

Işın Saçılması Türbidimetri, Nefolometri, Raman Spektroskopisi

Işın Kırılması Refraktometri, interferometri

Işın Difraksiyonu X-ışınları ve elektron difraksiyon yöntemleri

Işın rotasyonu Polarimetri, dairesel dikroizm

Elektrik potansiyeli Potansiyometri, Kronopotansiyometri

Elektrik yükü Kulometri

Elektrik akımı Amperometri, Polarografi

Elektriksel direnç Kondüktometri (İletkenlik Ölçümü) Kütle Gravimetri

Kütle/yük Kütle spektroskopisi

Tepkime Hızı Kinetik yöntemler

Termal Özellikler Termal gravimetri, DTA, Termal İletkenlik

Radyoaktivite Nötron Aktivasyon Analiz, İzotop seyreltme yöntemleri



Aletli Analiz Ölçüm Süreci

SinyalÜreteci

Dedektöre

giriş

Analitik

Sinyal Sinyalişlemcisi

Elektrik veyaMekanik sinyal

12.301

Çıkışsinyali

Metre

Kaydedici

Dijital ölçek



Analitik Yöntem Seçimi

Analitik yöntem Seçimi için aşağıdaki sorulara cevap verilmelidir.

1. Doğruluk ne olmalıdır?

2. Ne kadar numune mevcuttur? 3. Numunedeki analit derişimi hangi aralıktadır?

4. Numunedeki hangi maddeler girişim yapabilir?,

5. Numune ortamının fiziksel ve kimyasal özellikleri nelerdir?

6. Kaç numune analiz edilecektir?

Ayrıca, hız, kolaylık, numune başına maliyet de seçimde etkilidir.





Yöntemin Geçerliliği (Validasyonu)

Geçerlilik, (Validasyon) metodun veya ölçüm prosedürünün belirlenen amaçlarauygunluğunun objektif olarak test edilerek yazılı delillerle kanıtlanmasıdır . Birmetodun performansını belirlemek için yapılan bir takım değişkenlere göre test veölçme işlemleridir . Çeşitli alanlarda pek çok karar, yapılan ölçümlerin sonucunadayanılarak verilir. Doğru karar verebilmek için analitik ölçüm sonucunun doğru vegüvenilir (tekrarlanabilir) olması gerekir.

Bir metotla yapılan ölçümün sonuçları laboratuvar koşulları, cihaz, kullanılan kimyasallar,deney yapanın deneyimi gibi faktörlere bağlıdır . Bu nedenle metodunölçüm sonucuna etki eden parametreleri tek tek ölçerek ölçüm sonucuna etkileribelirlenmeli ve ölçülmelidir.

Standart bir metot bir laboratuvarda ilk defa uygulanacağı zaman, bir analiz için yenimetot geliştirildiği zaman, kullanılan metotta değişiklik yapıldığında, geçerliliği

belirlenmiş bir metot başka bir laboratuvarda kullanılacağı zaman veya farklı bir kişi veya farklı bir cihazla kullanılacağı zaman, İki metodu karşılaştırmak için, kalitekontrol testleri sonunda metodun performansında zamanla bir değişme olduğu anlaşıldığında metot geçerliliği (validasyonu) yapılır . Uluslar arası kabul edilen çeşitli geçerlilik (validasyon) kriterleri mevcuttur. ISO/IEC, ICH, US EPA, US FDA, USP,cGMP gibi kurumlar tarafından belirlenmiş kriterler kullanılmaktadır .



Geçerlilik (Validasyon) Parametreleri:

Performans karakteristikleri için öncelikle aşağıdaki temel geçerlilik (validasyon)parametrelerinin belirlenmesi gerekir. Uygulanamayan parametreler varsa“uygulanamaz”ifadesi kullanılır . Yönteme spesifik farklı parametrelerin dedeğerlendirilmesi gerekiyorsa onlar da eklenir.

Doğruluk (Accuracy) ve Gerikazanım (recovery):

Tekrarlanabilirlik (Repeatibility) ve uyarlık (reproducibility):

Özgünlük (Specifity)

Seçicilik (Selectivity)

Doğrusallık (Linearity)

Gözlenebilme sınırı (LOD; Limit of Detection)

Tayin sınırı ( LOQ; Limit of Quantification)

Çalışma Aralığı Tutarlılık (Ruggedness)

Sağlamlık (Robustness)



Tekrarlanabilirlik (Kesinlik) & Doğruluk

Kesinlik iyi

Kesinlik Kötü

Kesinlik Ölçüm sonuçlarının birbirlerine yakınlığını (tekrarlanabilirliği) gösterir. Standartsapma, Varyans veya varyasyonkatsayısı ile verilir.Tekrarlanabilirlik: Aynı laboratuvar,aynı araştırmacı, aynı cihaz ile 5-6 paralel tayin 3 farklı matriksde, 2-3

farklı derişimle yapılır .

Kesinlik iyi

Doğruluk iyi

Doğruluk köt

Doğruluk Ölçülen değerin doğru ya dadoğru kabul edilen değere yakınlığını gösterir, Mutlak hata ya da bağıl hata ileverilir. Uluslar arası bağımsız laboratuvarlartarafından tayin edilmiş değerleri doğru değer olarak kabul edilen Standart ReferansMaddelerin tayininden elde dilen sonuç ileaynı maddenin kullanılan yöntemle elde

edilen sonuçları karşılaştırılır .

Kesinlik iyi

Doğruluk kötü

Doğruluk kötü



Geri Kazanım (recovery):

Numune ortamı içindeki analitin tayini ile elde edilen miktarın ,saf analitin çözeltisinegöre % ne kadar geri kazanıldığının analiz edilmesi gerekir. Alt, orta ve üst, bilinenderişimdeki standart çözeltiler, matrikse eklenir varsa bir ayırma metodu ile işlemi ilegeri elde edilir ve tayin edilerek bilinen miktarla karşılaştırılarak sonuç % hata ile verilir.

Uyarlık( reproducibility)

Uyarlık, ölçüm sonuçlarının, farklı kişi, farklı cihaz, farklı laboratuvarda tekrarlanmasıdır.

Farklı şartlarda KESİNLİĞİ irdeler.

Özgünlük (Spesifity): Analitik yöntemin sadece amaçlanan bileşen veya bileşenleri tayin edebilme yeteneğidir,

sayısal değeri yoktur.

Seçicilik (Selectivity):

Beklenen fiziksel/kimyasal girişimler/engelleyiciler (interferences) varlığında söz konusu

analitin doğru şekilde ölçülmesi yeteneğidir . Girişime neden olabilecek ve matrikstebulunan maddeler standart üzerine eklenerek girişime neden olup olmadığı kontrol edilir.Referans madde geçerliliği belirlenen metotla analiz edilerek bulunan sonuçlar sertifikadeğeri ile karşılaştırılır .

Çalışma aralığı (Working range): Kalibrasyon eğrisinde tayin edilebilen en düşük

derişimden, doğrusallıktan sapma gösterdiği derişime kadar olan derişim aralığını

kapsar.



LOD: Gözlenebilme sınırı (Limit of dedection) Zemin gürültüsünden farklı olarak tespitedilen fakat miktarı belirlenemeyen en küçük analit derişimidir.

LOQ: Tayin sınırı (Limit of quantification): Uygun doğruluk ve kesinlikle miktarı

saptanabilen en küçük derişimdir.S: Sinyal (Absorbans veya emisyon şiddeti)

SLOD = Xb + 3σ b (%95 olasılıkla gözlenebilir sinyal)

Xb = Boş çözeltinin (tanık ya da kör) ortalama değeri

σ b = Boş çözeltinin (tanık) standart sapması

Kalibrasyon grafiği çizildiğinde,

(Sinyale karşı derişim grafiği)

Doğru denklemi;

S = mC + n (C= derişim, m= eğim)

Buradan,SLOD= m CLOD + n

CLOD = (SLOD – n) / m

CLOD = (Xb + 3σ b – n) / m (Burada n = Xb)

Dolayısıyla;

CLOD = 3σ b / m

CLOQ = 3CLOD

S i n y a l

Derişim

LOL

CLOD LOQ

Çalışma aralığı



Tutarlılık (Ruggedness):

Aynı örneklerin farklı analizci, alet, seri numarasındaki reaktif, gün, sıcaklıktaki yenilenebilirliğidir . Laboratuvardan laboratuvara, analizciden analizciye, uygunçevresel ve operasyonel şartlar altında test sonuçlarının uyarlığını ölçer.

Sağlamlık (Robutness):

Sağlamlık daha çok metot geliştirme safhasında ve işleme bağlı olarakdeğerlendirilebilir. Metodun küçük değişmelerle etkilenmeden kalabilme kabiliyetinesağlamlık denir.



Yöntemin Kalibrasyonu

Gravimetri ve kulometri hariç bütün Analitik yöntemler içinkalibrasyon gerekir. Yöntemin kalibrasyonu ölçülen analitik sinyalile analit derişimi arasındaki ilişkinin belirlenmesidir. En çokkullanılan üç yöntem

Kalibrasyon Grafiği yöntemiStandart ekleme yöntemiİç standart ekleme yöntemi dir.

1- Kalibrasyon Grafiği yöntemiAnalit derişimi kesin olarak bilinen birkaç standart çözelti cihazaverilerek sinyal ölçülür. Analit derişimine karşı sinyal grafiğe geçirilir. Kalibrasyon grafiğinin başarısı standart çözeltilerinortamının analit çözeltisinin ortamına benzemesine bağlıdır . Ortamhatasını gidermek için ya da azaltmak için girişim yapan maddenin

veya analitin ortamdan ayrılması gerekir.



R2

= 1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0 2 4 6 8

Derişim(ppm)

I ş ı k ş

i d d e t i

5

Derişim(ppm)

2 4 6 8

Işık Şiddeti 0,2 0,4

0,6

0,8

Bilinmeyen 0,5

Örnek: Bir çözeltide K tayini için aşağıdaki veriler elde edilmiştir. Buna göreçözeltideki K derişimi nedir.



2- Standart Ekleme Yöntemi Aynı miktarda alınan numunelere, artan derişimlerde standart çözelti ilave edilir. İlk numune çözeltisine ilaveyapılmaz. Bu çözeltilerin cihazlasinyalleri ölçülür. Numuneçözeltisi hepsindebulunduğundan ortam yaklaşık

olarak aynıdır . Doğrunun Xeksenini kesim noktasından numunedeki analit derişimi bulunur veya hesaplanır . Ortametkisinin olduğu karmaşık numunelerin analizinde Standart

Ekleme Yöntemi kullanılır .

(Vs)o*Cs= Vx*Cx

AT=Anumune+ Astandart (Standart ekleme grafiğinde AT toplam absorbans;numune ve standardın absorbansları toplamıdır. Aynı madde olduğundan b ve aynıdır.) AT=bCnumune+bCstandartA

T= 0 için - bCnumune= bCstandart - Cnumune= Cstandart



0

0,2 0,4

0,6 0,8

1

1,2

-10,0 -5,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0

Eklenen mL Standart Çöz.

A b s o r b a

n s

Örnek: Doğal su numunesinden Fe +3 tayini için alınan 10 ar mLlik kısımlar 5 adet 50 mL lik ölçülü balona konmuştur . 11

ppm Fe +3 içeren çözeltiden sırasıyla 0,0; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0 ml bu balonlara ilave edilmiştir .Sonra her balona SCN - ilave edilerek kırmızı renkli Fe(SCN)+2 kompleksi oluşturulmuştur . Bütün balonlar 50 ml’ye tamamlanmıştır .Çözeltilerin absorbansı kolorimetrede sırasıyla 0,240; 0,437; 0,621; 0,809; 1,009 olarak ölçülmüştür . Su numunesindeki Fe +3 derişimi

nedir.

(Vs)o*Cs= Vx*Cx Cx= 6,31*11/10=6,94 ppm

6,31

1,1 2,2 3,3 4,4-1,1-2,2

-1,4

ppm standart Çözelti

Eklenen standart çözeltinin derişimi hesaplanarak sinyale karşı grafiğe geçirilerek de bilinmeyen grafikten bulunabilir.

5x11/50=1,1 ppm 10x11/50= 2,2 ppm 15x11/50=3,3 ppm20x11/50= 4,4 ppm Bilinmeyen 1,4 ppm (grafikten) 1,4x50/10 =7 ppm



3-İç Standart Ekleme Yöntemiİç standart bir analizde belirli miktarda numuneye, tanık çözeltisine vekalibrasyon standartlarına eklenen maddedir. Alternatif olarak iç standart;numune ve standart çözeltilerde derişimleri daha büyük ve bütün durumlarda

aynı olduğu bilinen ana bileşen olabilir. Bu durumda kalibrasyon grafiği analitsinyalinin iç standart sinyaline oranı olarak grafiğe geçirilir. Yatay eksen yineanalitin bilinen derişimini gösterir. Bu oran kullanılarak analit derişimi belirlenir.İç standart uygun seçilmişse, hem sistematik hem de rasgele hatalargiderilebilir. İç standart olarak genelde çok az rastlanan ve numunedebulunmadığı bilinen maddeler seçilir. Analit ile aynı yerde sinyal vermemelidir.Ancak kimyasal özellikleriyle analite benzemelidir.Örnek olarak kanda sodyum ve potasyum tayinlerinde lityum iyi bir içstandarttır . Çünkü kimyasal davranışı sodyum ve potasyuma benzemekleberaber kanda bulunmaz.

Alev Spektrometri ile iç standart eklenerek Na tayini

ppm Na I (Na) I (Li) I(Na)/I(Li)

0,1 0,11 86 0,00128

0,5 0,52 80 0,0065

1 1,8 128 0,01406

5 5,9 91 0,06484

10 9,5 73 0,13014

Standartlara ve bilinmeyene 1000 ppm Li eklenmiştir.

Bilinmeye 4,4 95 0,04632

0,9907 R2

0,9999 R2

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10

I ( N a )

ppm Na

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0 5 10

I ( N a ) / I ( L i )

ppm Na

Documents

aletli analiz