Çevresel Çalışmalarda Aletli Analiz (ÇEV 328)

1. ÇevreselÇalışmalardaAletliAnaliz(ÇEV 328)

2. DERS KİTABI • Enstrümantal analiz ilkeleri / Douglas A. Skoog, F. James Holler, Timothy A Nieman ; çev. ed: Esma Kılıç, Fitnat Köseoğlu, Hamza Yılmaz, Bilim Yayıncılık, 2006, Bilim Yayıncılık • Ankara.  

3. Notlandırma

4. Ders İçeriği

5. Analitik Kimya Belirlibirmaddeninkimyasalbileşenlerininya da kimyasalbileşenlerindenbirbölümününniteliğinin ve niceliğininincelendiği bilim dalıdır. Nitel Analiz (kalitatif): Birmaddeninhangibileşenlerdenmeydanageldiğiniinceler Nicel analiz (kantitatif):Bileşenlerin her birinin miktarını araştırır.

7. Klasik metodlar • Çökeltme , damıtma gibi yöntemler • Kalitatif analiz için genellikle bileşenlerin çeşitli kimyasallarla reaksiyona sokulup, ürünün kaynama noktası, çözünürlüğü, gibi fiziksel özellikleri yoluyla ayırt edilmesini sağlanır. • Forqualitativeanalyses, theseparatedcomponentswerethentreated • withreagentsthatyieldedproductsthatcould be recognizedbytheircolors, theirboilingormeltingpoints, theirsolubilities in a series of solvents, theirodors, theiropticalactivities, ortheirrefractiveindexes. • Kantitatif analiz için ise genellikle titrimetri ya da gravimetri gibi yöntemler kullanılır.

8. Distikasyon

9. Gravimetri

10. EnstrümantelMetodlar • İletkenlik, elektrod potansiyeli, flurosens, ışık absorblamasıgibi özelliklerin maddeyi ayırt etmede (kalitatif) kullanılmaya başlanması • Kromatografik tekniklerin distilasyon, ekstraksiyon, çökelme gibi metodların yerini almaya başlaması

11. Kromatografi

12. Spektroskopi

13. ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ

14. En uygun analitik yöntem nasıl seçilir? 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? hız, kolaylık, numune başına maliyet ???

15. Validasyon (Yöntem geçerliliği) • Geçerlilik, (Validasyon) metodun veya ölçüm prosedürünün belirlenen amaçlara • Doğru karar verebilmek için analitik ölçüm sonucunun doğru ve güvenilir (tekrarlanabilir) olması gerekir.

16. Ölçüm sonuçları • Laboratuvar koşulları • Ölçüm yapan kişi • Kullanılan yöntem • Kullanıcı deneyimi • Kullanılan kimyasallar • Kullanılan cam ve plastik malzemeler Hangileri sonuç üzerinde ne kadar etkili???

17. Validasyon parametreleri • Doğruluk (Accuracy) • Kesinlik (Precision) • Uyarlık (reproducibility) • Geri kazanım (recovery) • Özgünlük (Specifity) • Seçicilik(Selectivity) • Doğrusallık (Linearity) • Gözlenebilme sınırı (LOD; Limit of Detection) • Tayin sınırı ( LOQ; Limit of Quantification) • Çalışma Aralığı (workingrange) • Tutarlılık (Ruggedness) • Sağlamlık (Robustness)

18. Doğruluk ve kesinlik Doğruluk (accuracy)Ölçülen değerin doğru ya da doğru kabul edilen değere yakınlığını gösterir, Mutlak hata ya da bağıl hata ile verilir. Uluslararası bağımsız laboratuvarlar tarafından tayin edilmiş değerleri doğru değer olarak kabul edilen Standart Referans Maddelerin tayininden elde dilen sonuç ile aynı maddenin kullanılan yöntemle elde edilen sonuçları karşılaştırılır. Kesinlik (precision)Ölçüm sonuçlarının birbirlerine yakınlığını (tekrarlanabilirliği) gösterir. Standart sapma, Varyans veya varyasyon katsayısı ile verilir. Tekrarlanabilirlik:Aynı laboratuvar, aynı araştırmacı, aynı cihaz ile 5-6 paralel tayin 3 farklı matriksde, 2-3 farklı derişimle yapılır.

19. Geri Kazanım (recovery) Numune ortamı içindeki analitin tayini ile elde edilen miktarın, saf analitin çözeltisine göre % ne kadar geri kazanıldığının analiz edilmesi gerekir. Alt, orta ve üst, bilinen derişimdeki standart çözeltiler, matrikse eklenir varsa bir ayırma metodu ile işlemi ile geri 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) Analitikyönteminsadeceamaçlananbileşenveyabileşenleritayinedebilmeyeteneğidir, sayısaldeğeriyoktur.

20. Seçicilik (Selectivity) Beklenen fiziksel/kimyasal girişimler/engelleyiciler (interferences) varlığında söz konusu analitin doğru şekilde ölçülmesi yeteneğidir. Girişime neden olabilecek ve matrikste bulunan maddeler standart üzerine eklenerek girişime neden olup olmadığı kontrol edilir. Referans madde geçerliliği belirlenen metotla analiz edilerek bulunan sonuçlar sertifika değeri ile karşılaştırılır. • Çalışmaaralığı (Working range) Kalibrasyoneğrisinde tayin edilebilen en düşük derişimden, doğrusallıktan sapma gösterdiği derişime kadar olan derişim aralığını kapsar.

21. Girişim (Interference)

22. LOD: Gözlenebilme sınırı (Limit of dedection) Zemin gürültüsünden farklı olarak tespit edilen fakat miktarı belirlenemeyen en küçük analit derişimidir. LOQ: Tayin sınırı (Limit of quantification): Uygun doğruluk ve kesinliklemiktarı saptanabilen en küçük derişimdir.  S: Sinyal    SLOD = Xb + 3σ b (%95 olasılıkla gözlenebilir sinyal) Xb = Boş çözeltinin (tanık ya da kör) ortalama değeri σ b = Boş çözeltinin (tanık) standart sapması  CLOQ = 3CLOD Sinyal CLOD LOQ Çalışma aralığı Derişim

23. Tutarlılık (Ruggedness) Aynı örneklerin farklı analizci, alet, gün, sıcaklıktaki yenilenebilirliğidir. Laboratuvardan laboratuvara, analizciden analizciye, uygun çevresel ve operasyonel şartlar altında test sonuçlarının uyarlığını ölçer. • Sağlamlık (Robutness) Sağlamlık daha çok metot geliştirme safhasında ve işleme bağlı olarak değerlendirilebilir. Metodun küçük değişmelerle etkilenmeden kalabilme kabiliyetine sağlamlık denir.

24. Yöntemin Kalibrasyonu Kalibrasyon: Ölçülen analitik sinyal ile analit derişimi arasındaki ilişkinin belirlenmesidir. En çok kullanılan üç yöntem • Harici Kalibrasyon yöntemi • Standart ekleme yöntemi • İç standart ekleme yöntemi 1- Harici Kalibrasyon Analit derişimi kesin olarak bilinen birkaç standart çözelti cihaza verilerek sinyal ölçülür. Analit derişimine karşı sinyal grafiğe geçirilir. Kalibrasyon grafiğinin başarısı standart çözeltilerin ortamının analit çözeltisinin ortamına benzemesine bağlıdır. Ortam hatasını gidermek için ya da azaltmak için girişim yapan maddenin veya analitin ortamdan ayrılması gerekir.

25. 1. Harici Kalibrasyon Bir çözelti içindeki benzen derişimi bulunmak isteniyor.

26. 2- Standart Ekleme Yöntemi Aynı miktarda alınan numunelere, artan derişimlerde standart analit çözeltisi ilave edilir. İlk numune çözeltisine ilave yapılmaz. Bu çözeltilerin cihazla sinyalleri ölçülür. Numune çözeltisi hepsinde bulunduğundan ortam yaklaşık olarak aynıdır. Doğrunun X eksenini kesim noktasından numunedeki analit derişimi bulunur veya hesaplanır. Ortam etkisinin olduğu karmaşık numunelerin analizinde Standart Ekleme Yöntemi kullanılır.

27. Cr (standard ekleme) • Bir su örneğinde Cr belirlenmek istenmektedir. Bu amaçla su örneğinden 10 ar mL 5 adet 50 mLlik ölçülü balona konmuştur. Balonlara çeşitli hacimlerde 12.2 ppmlik Cr çözeltisinden eklenmiştir. Çözeltiler 50 ml’ye son olarak tamamlanmıştır. Standard çözeltiler bir analitik teknik kullanılarak analiz edilmiştir. • Eklenen standard hacmine karşı sinyal grafiği çiziniz • Çözeltideki analitderişimini Cx= Cs Vs/Vx, kullanarak bulunuz. • Kalibrasyon grafiğini eklenen standardderişimine (ppm) karşılık sinyal olarak çizip Cr derişimini tekrar hesaplayınız

28. 3-İç Standart Ekleme Yöntemi İç standart bir analizde belirli miktarda numuneye, tanık çözeltisine ve kalibrasyon 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 analit sinyalinin iç standart sinyaline oranı olarak grafiğe geçirilir. Yatay eksen yine analitin bilinen derişimini gösterir. Bu oran kullanılarak analit derişimi belirlenir. İç standart uygun seçilmişse, hem sistematik hem de rasgele hatalar giderilebilir. İç standart olarak genelde çok az rastlanan ve numunede bulunmadığı bilinen maddeler seçilir. Analit ile aynı yerde sinyal vermemelidir. Ancak kimyasal özellikleriyle analite benzemelidir.

30. 100 ppm Cu eklenmiş

31. In an experiment, a solution containing 0.0837 M analyte (X) and 0.0666 M standard (S) gave peak areas of Ax=423 and As=347 (areas in arbitrary units). • To determine an unknown concentration of the analyte (X), 10.0 mL of 0.0146 M standard (S) was added to 10.0 mL of the unknown solution then the mixture was diluted to 25.0 mL in a volumetric flask. Analysis of this mixture resulted in peak areas of Ax=553 and As=582.