01. Analitik Kavrami



Analitik kimya, bir maddenin bilesenlerinin ayrilmasi, taninmasi ve miktarlarinin bulunmasi islemlerini içerir. Analitik kimyada yapilan analizleri nitel analiz ve nicel analiz olarak iki gruba ayirabiliriz. Nitel analiz (kalitatif), örnegin hangi bilesik, iyon veya element içerdigini belirlemeyi saglar. Nicel analiz (kantitatif) ise örnekteki bilesenlerin baglanma miktarlarinin bulunmasini saglar.


01.01. Analitik Islemler



Analizde kullanilan kantitatif yöntemler içinde ilk kullanilanlar (klasik yöntemler), gravimetri ve volumetri olarak bilinir. Gravimetrik yöntemde analiz edilen madde (analit) veya onun bir bilesiginin kütlesi belirlenir, volumetrik yöntemde ise analitle tam tepkime veren bir maddenin çözeltisinin hacmi bulunur.

Diger bir yöntem ise enstrümental yöntemler (aletli analiz yöntemleri) adini alir. Önemli enstrümental yöntemler, spektroskopik yöntemler, elektroanalitik yöntemler ve ekstraksiyon yöntemleridir.



01.02. Analiz Için Numunenin Hazirlanmasi




Kati örnekler degisen miktarda nem içerirler. Bazi analizlerde bu yanlis sonuca götürecegi için nemin uzaklastirilmasi gerekmektedir. Bunun için örnek 100-105oC� da sabit tartim elde edilinceye kadar isitilir, örnek bu sicaklikta bozunuyorsa daha düsük basinç altinda isitilarak adsorplanan maddeler uzaklastirilir.

Eger kati örnegi kristal suyunu uzaklastirarak analiz etmemiz gerekiyorsa örnegi, daha yüksek sicakliklarda isitmakta yarar vardir.

Kati örnekleri çözelti haline getirmek için ilk yapilmasi gereken, o örnek için dogru çözücüsünün bulunmasi olmalidir. Eger örnegin çözülmesi yavas olur ise bunun için örnek çözücüsü ile karistirildiktan sonra su banyosunda ya da düsük sicakliktaki isitici plaka üzerinde yavas yavas isitilabilir.

Bazi katilar çözünmesi çok zordur. Bu tür maddeler, sodyum karbonat, sodyum peroksit, potasyum bisülfat, potasyum pirosülfat, borik asit, boraks gibi eritis maddeleri ile isitilir yani eritis yapilir.

Analiz yaparken sonucun dogrulugundan emin olmak için paralel çalisilmasi sarttir. Tartimlar ve seyreltmeler hassas yapilmalidir.



02. Çözeltiler

Iki veya daha fazla maddenin homojen karisimina çözelti denir. Genelde fazla miktarda bulunan maddeye çözücü, digerlerine ise çözünen denir. Analitik kimyada genellikle sivi çözeltiler önemli bir rol oynar. Sivi çözeltiler, katinin sivida, sivinin sivida veya gazin sivida çözünmesiyle olusur.

Gazlarin sudaki çözünürlügü sicaklik arttikça azalir, basinç arttikça artar. Birbirine benzer yapidaki maddeler (polar) birbiri içinde çözünürler, örnegin alkol suda çözünür, benzen (apolar) çözünmez. Suyun, polar bilesikler için iyi bir çözücü oldugu unutulmamalidir.



Katilarin çözücücüleri içerisindeki çözünebilirlikleri degiskendir. Bu çözünme miktarlari sicaklikla degisir. Herhangi bir sicaklikta maksimum çözünme miktarindan söz edilir. Bu maksimum, çözünme miktari tanim olarak maddenin çözünürlügünü de gösterir. Maddenin maksimum miktarda çözündügü çözelti haline doygun çözelti denir.

Doymamis çözelti bir katinin çözücüsü içerisinde çözünebilecegi maksimum degerden daha az miktarda çözünmesi ile olusur.

Doygun çözeltidekinden daha çok madde içeren çözeltiye asiri doymus çözelti denir. Bu durumda bir miktar kati çözünmeyerek dipte kalir.



Analitikte bir diger kavram seyreltik ve derisik çözeltilerdir. Seyreltik çözeltiler birim hacimde daha az mol içermektedir. Genel olarak çözeltiler önce derisik hazirlanir, daha sonra istenen derisim elde edilmek üzere çözücü eklenmek suretiyle seyreltilir.



03. Derisim

Bir çözeltinin bilinen bir hacmindeki çözünen madde miktari derisim (konsantrasyon) olarak tanimlanir. Derisim, yüzde derisim, molarite, normalite, ppt, ppm ve ppb cinsinden ifade edilebilir. Bunlardan baska mol kesri, mol yüzdesi ve molalite gibi derisim tanimlari da kullanilabilir.



03.01. Yüzde derisim

Bir çözeltinin konsantrasyonu yüzde olarak birkaç sekilde ifade edilir. Karisikliklari önlemek için kullanilan çözeltinin yüzde konsantrasyonu mutlaka açik olarak belirtilmelidir. Eger bu bilgi olarak belirtilmemis ise çözeltinin türünden çikartilmaya çalisilir. Bu ifadelerin belirtilmesinin ne denli önemli oldugunu en iyi anlatacak örnek; agirlikça (w/w) % 50’lik NaOH çözeltisi, 1 litresinde 763 g NaOH içeriyor demektir. Bu da hacimde agirlikça yüzde (w/v) olarak % 76.3 demektir.



Agirlikça Yüzde (w/w)

Agirlikça yüz birim çözeltide bulunan çözünenin agirlikça kesridir. Genellikle ticari sulu reaktifler için kullanilir. Örnegin hidroklorik asit % 37’lik (w/w) çözelti halinde satilir.

% (w/w) = çözünen maddenin agirligi (g) / [çözünen madde (g) + çözücünün agirligi (g)] x 100



Örnek:

500 mL % 50’lik (w/w) NaOH çözeltisi nasil hazirlanir?

% 50 = [X / (X +(500 –X)] x 100 X = 250 g çözünen

O halde bu çözeltinin hazirlanmasinda 250 g NaOH alinir ve üzerine 250 mL saf su eklenir.



Hacimce Yüzde (v/v)

Hacimce 100 birim çözeltide bulunan çözünenin hacimce kesridir. Saf bir sivinin baska bir sivi ile seyreltilmesi ile hazirlanan çözeltiler için kullanilir.

% (v/v) = [(çözünen sivinin hacmi (mL) / çözeltinin hacmi (mL)] x 100



Örnek:

150 mL % 28’lik (v/v) sulu etil alkol çözeltisi nasil hazirlanir?

% 28 = (X / 150 mL) x 100 X = 42 mL

42 mL etil alkol alinir ve son hacim saf su ile 150 mL’ye tamamlanir.



Hacimde Agirlikça Yüzde (w/v)

Hacimce 100 birim çözeltide bulunan çözünenin agirlikça kesridir. Kati maddelerin seyreltik sulu çözeltilerinin hazirlanmasi için kullanilir.

% (w/v) = [çözünen maddenin agirligi (g) / çözeltinin hacmi (mL)] x 100



Örnek:

250 mL % 20’lik (w/v) NaCl çözeltisi hazirlamak için kaç gram NaCl gerekir?

% (w/v) = ( w1 / v) x 100 % 20 = (w1 / 250) x 100 w1 = 50 g

Bu durumda 50 g NaCl tartilir, suda çözülerek son hacim saf su ile 250 mL’ye tamamlanir.



03.02. Molarite

Molarite, bir litre çözeltide çözünen maddenin mol sayisini gösterir. M harfi ile gösterilir.



M= n (mol) / V (L)



Örnek:

500 mL 0.1 M NaOH çözeltisi hazirlamak için kaç gram NaOH tartilmalidir?



MA (Molekül agirligi NaOH)= 23 + 16 + 1 = 40 g/mol

M= n / V 0.1 mol/L= n / 0.5 (L) n= 0.05 mol

n= m/MA 0.05 mol= m /40 (g/mol) m= 2 g

2 g NaOH tartilarak son hacim dikkatlice 500 mL‘ye tamamlanir.



03.03. Normalite

Çözeltinin 1 mL‘sinde bulunan çözünen maddenin miliesdeger gram sayisidir. Ayni ifade litresindeki esdeger gram sayisi olarak da belirtilebilir.

N= (m /esdeger gram sayisi) /V

Esdeger gram sayisi: Molekül agirligi / Tesir degerligi



Tesir Degerligi (TD): Asitlerin ortama verdigi H+ iyonu sayisi, bazlarin ortama verdigi OH-iyonu sayisi, tuzlarin ise ortama verdigi veya aldigi elektron sayisina tesir degerligi denir.

Örnegin H2SO4 için bu deger 2’dir. Çünkü sülfürik asit 2 tane H+ iyonunu sulu çözeltisine verebilir. NaOH, HNO3, HCl için bu deger 1’dir. Asagida bazi bilesiklerin tesir degerligi verilmistir. Fakat tesir degerligi hesaplanirken, tesir degerligi bulunacak maddenin reaksiyona girdigi madde ile verdigi tepkimeye göre tesir degerliginin degisebilecegi unutulmamalidir. Bu nedenle son dönemlerde normalite kavrami yerine maddenin reaksiyonu yazilarak stokiyometrik oran üzerinden hesaplama yapilmaktadir.



Molarite ve normalite arasinda N = M x TD baglantisi vardir.



03.04. ppt (binde bir), ppm (milyonda bir) ve ppb (milyarda bir) Hesaplamalari

Eser miktardaki çözeltilerin derisimini belirtmek amaciyla kullanilir.

ppt = (g çözünen / kg veya litre çözelti)

ppm = (mg çözünen / kg veya litre çözelti)

ppb = (µg çözünen / kg veya litre çözelti) seklinde ifade edilir.



Not: Bazen ppt ifadesi part per thousand (binde bir) olarak kullanildigi gibi bazende part per trillion (trilyonda bir) olarak da ifade edilebilir. Bu nedenle hangi ifade için kullanildigina dikkat edilmelidir.



Örnek:

Bir su örneginin analizi sonucunda bulunan Na+ derisimi 200 ppm olarak bulunmustur. Sudaki sodyum kaynaginin NaCl oldugu düsünülmektedir. NaCl’ ün derisimi hesaplayiz.

Çözelti seyreltik oldugundan yogunluk l g/mL alinabilir. Bu durumda çözeltinin litresinde 200 mg Na+ var demektir.



n (mol) = m (g) / Ma (g/mol) formülünden

önce mol sayisi bulunur.



nNa+ = ( 200 x10-3 g) / (23 g/mol) = 8,70 x 10-3 mol



V = 1 lt oldugu için n = M

[Na+] = 8,70 x 10-3 M

Bu ayni zamanda NaCl nin molaritesidir.



03.05. Mol Kesri ve Mol Yüzdesi



Mol kesri, çözeltideki bilesenlerden birinin mol sayisinin toplam mol sayisina oranidir. Genel olarak X ile gösterilir. Bazen X, 100 ile çarpimi olarak da ifade edilir, bu durumda mol yüzdesinden söz edilir.



X çözünen = n çözünen / n toplam X çözücü = n çözücü / n toplam



X çözünen + X çözücü = 1 dir.



Örnek:



1,5 mol metanol 50 g suda çözülüyor. Elde edilen çözeltinin metanol ve su yönünden mol kesri ve mol yüzdeleri nedir?

CH3OH (32 g/mol); H2O (18g/mol) .



n (mol) = m (g) / Ma (g/mol) formülünden suyun mol sayisini bulalim.



n (mol) = 50 / 18 = 2,78 mol



X etil alkol= (1,5 / (1,5+2,78)) = 0.350



% X etil alkol = 100 x 0.350 = 35,0



X çözünen + X çözücü = 1

X çözücü = 1 - X çözünen



X çözücü = 1 - 0.350 = 0,650



% X su = 100 x 0.650 = 65,0



03.06. Molalite



1000 g çözücüde çözünen maddenin mol sayisini gösterir. m ile gösterilir.



m = (n / w) x 1000