ANALANALİİTTİİK KK KİİMYA DERS NOTLARIMYA DERS NOTLARIANALANALİİTTİİK KK KİİMYA DERS NOTLARIMYA DERS NOTLARI

Yrd.Yrd.Doç.DrDoç.Dr. Hüseyin ÇEL. Hüseyin ÇELİİKKANKKAN

1. BÖLÜM : ANALİTİK KİMYANIN TEMEL KAVRAMLARI

Analitik kimya, bilimin her alanında faydalanılan, maddenin özellikleri hakkında bilgi veren yöntemlerin bütünüdür hakkında bilgi veren yöntemlerin bütünüdür. Diğer bir ifadeyle; Kimya biliminin belirli bir maddenin kimyasal bileşenlerinin ya da bileşenlerden bir bölümünün niteliğini ve niceliğini inceleyen bir bilim dalıdır.

Analitik kimyadan, hemen her bilim Analitik kimyadan, hemen her bilim dalında faydalanılmaktadır. dalında faydalanılmaktadır.

Analiz ile ilgili temel kavramlar

Nit l A li N i (A li i l i t dd d l )

Analiz ile ilgili temel kavramlar

Nitel Analiz : Numunenin (Analizi yapılması istenen madde ya da malzeme) kimyasal olarak türlerini belirler.

Nicel Analiz : Bu türlerin bağıl miktarlarını sayısal olarak tayin eder.Analit: Bir numunedeki tayin edilecek bileşenlerin ortak adıdırAnalit: Bir numunedeki tayin edilecek bileşenlerin ortak adıdır.

Nicel Analiz Yöntemleri:G i t ik ö t• Gravimetrik yöntem

• Volumetrik yöntemSpektroskopik yöntemElektroanalitik yöntemElektroanalitik yöntemDiğer yöntemler (kütle spektroskopisi, radyoaktif yöntem, termal analiz

yöntemleri vs.)

Nicel Analiz Yapılırken İzlenmesi Gereken Nicel Analiz Yapılırken İzlenmesi Gereken Basamaklar:Basamaklar:

1) Yöntem Seçimi : İstenilen doğruluk seviyesi ve numune sayısı dikkate alınır.

2) Numune Alma : Madde yığını tam olarak2) Numune Alma : Madde yığını tam olarak temsil edilmelidir.

3) Numune Hazırlama ve Çözme: Numunenin çözünür hale getirilmesi yaNumunenin çözünür hale getirilmesi ya da analize kadar bozulmadan korunması. Sonrasında homojen çözeltilerinin hazırlanmasıhazırlanması.

4) Bozucu Etkilerin Giderilmesi : Ayırma yöntemlerine ihtiyaç duyulur.

5) Ölçüm : Analit ile bilinen maddenin 5) Ö çü a t e b e addeölçülen büyüklükleri arasında orantı kurulur.

6) Sonuçların Hesaplanması : Numunenin ) ç ptoplam kütlesi, seyrelme ve stokiyometrik faktörler dikkate alınmalıdır.

7) Sonuçların Güvenilirliği : Analiz sonuçları istatistiki olarak değerlendirilerek anlamlı sonuçlar halinde sunulmalıdır.

2. BÖLÜM2. BÖLÜM

ANALİTİK KİMYADAANALİTİK KİMYADAANALİTİK KİMYADA ANALİTİK KİMYADA KULLANILAN TEMEL KULLANILAN TEMEL UUARAÇLAR, KİMYASALLAR ARAÇLAR, KİMYASALLAR VE TEMEL İŞLEMLERVE TEMEL İŞLEMLERVE TEMEL İŞLEMLERVE TEMEL İŞLEMLER

KİMYASAL MADDELERİN SINIFLANDIRILMASIKİMYASAL MADDELERİN SINIFLANDIRILMASI

Teknik Kalitede Saflık :•Safsızlığı en yüksek seviyede bulunan kimyasal maddelerdir.•Ucuzdur.•Yaygın biçimde yıkama ve temizlik amaçlı kullanılırlar.

Reaktif Düzeyinde Saflık :•Analitik amaçlar için yeterli saflık düzeyinde olmalıdır. Bu standardlar Amerikan Kimya Derneği tarafından belirtilmiştirAmerikan Kimya Derneği tarafından belirtilmiştir.

Primer Standart Düzeyinde Saflık :Yüksek saflıkta olmalarının yanı sıra primer standart madde özelliklerine•Yüksek saflıkta olmalarının yanı sıra primer standart madde özelliklerine

de sahip maddelerdir.

*Primer Standart Madde; Yüksek saflıkta ve havada kararlı olmalı hidrat suyuPrimer Standart Madde; Yüksek saflıkta ve havada kararlı olmalı, hidrat suyu içermemeli (higroskopik olmamalı), mol kütlesi yüksek olmalı (tartım hatasının düşük olması için) ve ucuz-kolay bulunabilir olmalıdır.

BİR KİMYASALIN ÖZELLİKLERİNİ İFADE EDEN ETİKET

Kütlece

Molekül Ağırlığı

Yüzde

GüvenlikKodları

KimyasalFormülü

ChemicalAbstract

İçerdiğiSafsızlıklar

ServiceNumarası

ANALİTİK KİMYADA KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER

Analitik Teraziler

Makroteraziler : En çok 200 g’akadarlık ölçümleri 10 ile 1 mg sapma ile tartım yapabilirler

Yarımikroanalitik Teraziler : En çok 30 g’a kadarlık ölçümleri 0,01 mg sapma ile tartım yapabilirler.sapma ile tartım yapabilirler. p y p

* İhtiyaca göre terazi seçilir. Primer standard maddelerin tartımları mutlaka yarımikroanalitik terazide alınmalıdıryarımikroanalitik terazide alınmalıdır.

Laboratuvar Cam Malzemeleri

B h E l M üSaat Camı

Beher Erlen Mezür

Pipet Ölçülü Balon Büret Tüp

* Hacim ölçümlerinde kullanılan cam malzemelerin tercihinde hacim miktarı ve istenen hassasiyet derecesi dikkate alınır.

* Hassasiyet sırası : Beher ve Erlen < Mezür < Pipet < Büret Hassasiyet sırası : Beher ve Erlen < Mezür < Pipet < Büret

* Çözelti haline getirilen numuneler, ölçülü balonla belirli bir hacme tamamlanırlar.

SI Birim Sistemine Göre KabulSI Birim Sistemine Göre Kabul Edilen Ölçüm Birimleri

İ İ Ü Ü Ü İ İBİRİM BÜYÜKLÜKLERİNİN KISALTMALARI

1 mL = 1x10-3 L

1 L = 1x103 mL

1 μL = 1x10-6 Lμ

1 L = 1x106 μL

ANALİTİK KİMYADA HESAPLAMALARKütle (m), bir cisimdeki madde miktarının değişmez ölçüsüdür.Ağırlık (ω) ise, bir cisim ile çevresi (yerküre gibi) arasındaki çekim ğ ( ) , ç (y g ) ç

kuvvetidir. ω = m x g ; g, burada yerçekimi ivmesidir.

Analitik Kimyada Kullanılan Kütle Birimleri Mol (n) ; bir kimyasal türün miktarını ifade eden SI birimlerindendir.Mol (n) ; bir kimyasal türün miktarını ifade eden SI birimlerindendir.Her zaman bir kimyasal formülle birlikte kullanılmalıdır ve buformülde gösterilen kimyasalın Avagadro Sayısı (6,022x1023)kadarını ifade ederkadarını ifade eder.

Örnek : Formaldehitin (CH2O) mol kütlesini hesaplayalım.1 mol C içerir : 12 g

(CH2O)

ç g

2 mol H içerir : 2 g

1 mol O içerir : 16 g

1 mol CH2O, 30 g dır.

ç g+

30 g

ANALİTİK KİMYADA HESAPLAMALARmiliMol (mmol) ; Mol sayısının 1/1000 ini ifade eder.Hesaplamalarda kolaylık amaçlı kulanılır.

ÖÖrnek : 25,0 g Na2SO4 (142,0 g/mol) içerisinde kaç gram Na+ (22,99 g/mol) bulunur?

* Kimyasal formüle bakıldığında 1 mol Na2SO4, 2 mol Na+ içerdiği görülür.

 

ya da parça parça çözümü;ya da parça parça çözümü;

 

  

 

Çözeltiler ve DerişimleriÇ şMolar Derişim : 1 L çözeltide bulunan (1 L çözücüde çözünen değil)

kimyasal maddenin mol sayısıdır. Molarite (M) olarak ifade edilir.Aynı zamanda 1 mL çözeltide bulunan milimol cinsinden maddeAynı zamanda 1 mL çözeltide bulunan milimol cinsinden maddemiktarı da, Molariteyi gösterir.

Analitik Molarite : 1 L çözeltideki çözünenin toplam mol sayısıdırAnalitik Molarite : 1 L çözeltideki, çözünenin toplam mol sayısıdır.Bir diğer adı da Formalite dir.

Denge Molaritesi : Çözeltide belirli bir türün denge halinde bulunanDenge Molaritesi : Çözeltide belirli bir türün denge halinde bulunanmolar derişimini ifade eder.

Örnek : Analitik derişimi 1 M olan H2SO4 çözeltisi için çözeltideÖrnek : Analitik derişimi 1 M olan H2SO4 çözeltisi için çözeltidemeydana gelen türlerin denge molariteleri ;

[H2SO4]= 0,00 M [H3O+]= 1,01 M

[HSO4-]= 0,99 M [SO4

2-]=0,01 M

Örnek : 285 mg triklorasetik asit Cl3CCOOH (163,4 g/mol) içeren 10,0 mL likbir sulu çözeltide analitik derişimi ve türlerin denge molar derişimlerinibir sulu çözeltide analitik derişimi ve türlerin denge molar derişimlerinihesaplayınız.(Triklorasetik asit, su içerisinde % 73 oranında iyonlaşır)

 g HA  mol HAHA miktarı    mg HA     mol HA

 mg HA  g HAHAn x x ,,

= = = 11 1

285 0 00 41861000 163

744

HA miktarı  mol HAx, −= 31 7 104Sonuç, 3 anlamlı rakama indirgenerek verilmelidir

mol HA  mol HA  mLM HA

L  mL  LHA

, xC x ,

,

−

= = =31 74 10 1000

01

1740 0 1

HA H+ + A-⎯⎯→←⎯⎯ 27[HA] 0 174 M x 0 0 M470

Başlangışta : 100 -- --

Dengede : 27 73 73

[HA]=0,174 M x   = 0,0  M1

47000

73[A ] = [H ] = 0 174 M x = 0 12 M7− +e gede 3 3 [A ] = [H ] = 0,174 M x   = 0,12 M 

1007

Örnek : 2 L 0,108 M BaCl2 çözeltisinin BaCl2.2H2O (244,3 g/mol) dan neşekilde hazırlanacağını açıklayınızşekilde hazırlanacağını açıklayınız.

2 2 20,108 mol    2H O 244 3 g2H O = 2 L x

BaCl 1 mol BaClg BaCl

. ,x x2 2

2 2 2

2H O =    2 L x 1 L 1 mol  2H O

g BaClBaCl 1 mol BaCl

. x x.

52 72H O = 688 g = 52,8 gg BaCl ,. BaCl 2H O2 2 52 72H O     688 g   52,8 gg BaCl ,. BaCl2.2H2O

Yüzde Derişim : Pay ve paydanın kütle veya hacim birimleri aynıl l dolmalıdır.

 

Örnek : Ağırlıkça % 70 lik HNO3 piyasada yaygın biçimde bulunur. Bu çözeltinin100 g ında, 7 g HNO3 bulunur.3

Örnek : Hacimce yüzde genelde saf bir sıvının başka bir sıvı ile seyreltildiğiçözeltiler için kullanılır. % 5 lik (v/v) sulu metanol çözeltisi , 5mL metanolün, suyla100 mL ye tamamlanması yoluyla hazırlanır100 mL ye tamamlanması yoluyla hazırlanır.

Örnek : Ağırlık/hacimce yüzde ise genellikle katı maddelerin seyreltik suluçözeltilerinin derişimlerini ifade etmede kullanılırlar. % 5 lik (m/v) sulu gümüşç ş ( ) g şnitrat çözeltisi, 5 g AgNO3 ün, suyla hacmi 100 ml olacak şekilde, sudaçözünmesiyle hazırlanır.

• Milyonda kısım ve Milyarda kısım : Çok seyreltik çözeltilerind i i l i if d dil i d k ll l lderişimlerin ifade edilmesinde kullanılırlar.

* Hem ppm hem de ppb birimleri sadece sulu çözeltiler için değil, diğersıvılardan hazırlanan çözeltiler için, bir gazın başka bir gaz içindeki miktarınınifadesi (gaz-gaz, sıvı-gaz çözeltileri) ve katıların birbirileri içerisindeö ü i l l d kl l l i i d k ll l k dçözünmesiyle oluşturdukları alaşımlar için de kullanılmaktadır.

• Sulu çözeltiler söz konusu olduğunda, yeterince seyreltik olduğundan;(d≈ 1 g/mL)(d≈ 1 g/mL)

 

• Örnek : 63,3 ppm K3Fe(CN)6 (323,9 g/mol) içeren bir suluö ltid ki K+ i l l it i i b lçözeltideki K+ iyonlarının molaritesini bulunuz.

+ 3[K ] x[K Fe(CN) ]63,3 mg K Fe(CN)

63 3 ppm K Fe(CN) = 3 6 = 3 63[K ] x[K Fe(CN) ]63,3 ppm K Fe(CN)  L

=3 6

63,3 mg [K Fe(CN) ] mol [K Fe(CN) ] g  mol K[K ] x x x

++ = 3 6 3 611 3

[K ] x x x L  mg ,  g  mol [K Fe(CN) ]

=3

3 610 329 3 1

l K+mol K[K ] x   , x  M [K ]

L,

++ − − += =4 4678 10 5 77 176 05

63,3 ppm, 3 anlamlı rakamdır.

Sonuç da 3 anlamlı verilmek

zorundadır.

Çözeltilerin Yoğunluğu ve Özgül Ağırlığı :

Yoğunluk ≠ Özgül ağırlık

Bir maddenin yoğunluğu, birim hacminin kütlesidir. Özgül ağırlığı isebelirli bir hacimdeki maddenin kütlesinin, aynı hacimdeki suyun 4 oCsıcaklıktaki suyun kütlesine oranıdır.

Yoğunluk birimi g/mL iken özgül ağırlığın birimi yoktur.

* Bununla beraber sulu çözeltiler için yoğunluk yerine çoğu zamanBununla beraber, sulu çözeltiler için yoğunluk yerine çoğu zamanözgül ağırlık kullanılır.

Örnek : Özgül ağırlığı 1,18 olan % 37 (a/a) lık derişik HCl (36,5 g/mol)çözeltisinden, 100 mL 6,0 M HCl çözeltisinin nasıl hazırlanır ?

6,0 mol HCL 1 L g HClm HCl =  x 100 mL x   x 36,5   = 21,9 g HCl

1 L 1000 L l HCl1 L 1000 mL mol HCl

100 g HCl çözeltisi   1 mL HCl çözeltisi= 21,9 g HCl x   x   =  ,160 mL HCl çözeltisi

37 g HCl 1 18 g HCl çözeltisi50HClν

37 g HCl 1 18 g HCl çözeltisi,

* 50 mL derişik asit alınarak, suyla ölçülü balonda 100 mL’ye tamamlanır.

Stokiyometrik Hesaplamalar :Örnek : 2,33 g Na2CO3 ı (106,0 g/mol) Ag2CO3 a dönüştürmek için kaçgram AgNO3 (169,9 g/mol) gereklidir ? Kaç gram Ag2CO3 (275,7 g/mol)oluşur?ş

Na2CO3(suda) + 2 AgNO3(suda) → Ag2CO3(k) + 2 NaNO3(suda)

Basamak 1 :2 31 mol Na CO

mol Na CO = 2 33 g Na CO x = 0 02198 mol Na CO2 3 2 3 2 32 3

mol Na CO = 2,33 g Na CO x   = 0,02198 mol Na CO106 0 g Na CO,

Basamak 2 :2 mol AgNO3

3 2 3 32 3

2 mol AgNOmol AgNO  = 0,02198 mol Na CO  x   = 0,04396 mol AgNO

1 mol Na CO

StokiyometriStokiyometriStokiyometriStokiyometri

Basamak 3 :3

3 3 3

169,9 g AgNOg AgNO  = 0,04396 mol AgNO  x   = 7,47 g AgNO

1 mol AgNO31 mol AgNO

2 3 2 31 mol Ag CO 275,7 g Ag COOluşan g Ag CO = 0 04396 mol AgNO x x = 6 06 g Ag CO2 3 3 2 3

3 2 3

Oluşan g Ag CO  = 0,04396 mol AgNO x   x   = 6,06 g Ag CO2 mol AgNO 1 mol Ag CO

Stokiyometrik Hesaplamalar :Örnek : 25 0 mL 0 200 M AgNO çözeltisi 50 0 mL 0 0800 M Na CO ileÖrnek : 25,0 mL 0,200 M AgNO3 çözeltisi 50,0 mL 0,0800 M Na2CO3 ilekarıştırıldığında oluşan Ag2CO3 ın kütlesi ne kadardır ?

Na2CO3(suda) + 2 AgNO3(suda) → Ag2CO3(k) + 2 NaNO3(suda)İki çözelti karıştırıldığında aşağıdaki 3 olaydan biri gerçekleşecektir :1) Reaksiyon tamamlandıktan sonra AgNO3 ın fazlası kalacaktır,2) Reaksiyon tamamlandıktan sonra Na2CO3 ın fazlası kalacaktır

* İlk basamak olarak, reaktiflerin miktarları hesaplanır

2) Reaksiyon tamamlandıktan sonra Na2CO3 ın fazlası kalacaktır,3) Ortamdaki reaktiflerin ikisi de tamamen harcanacaktır.

1 L A NO 0 200 l A NO 33 33 3 3

3 3

1 L AgNO   0 200 mol AgNO  mol AgNO  = 25,0 mL AgNO  x   x   = 5,00 x 10 mol AgNO

1000 mL AgNO   1 L AgNO, −

32 3 2 31 L Na CO   0 0800 mol Na CO  mol Na CO = 50 0 mL Na CO x x = 4 00 x 10 mol Na CO

, −

Stokiyomeri dikkate alındığında ; her bir Na2CO3 için 2 mol AgNO3 gereklidir.Burada sınırlayıcı reaktifin AgNO3 olduğu görülmektedir.

2 3 2 3 2 32 3 2 3

mol Na CO  = 50,0 mL Na CO  x   x   = 4,00 x 10 mol Na CO1000 mL Na CO   1 L Na CO

2 3 2 32 3 3 2 3

3 2 3

1 mol Ag CO 275 7 g Ag COg Ag CO  = 5,00 mol AgNO  x   x   = 0,  g Ag CO

2 mol AgNO 1 mol A O689

g C,

3 2 3g g

BÖLÜM SONUBÖLÜM SONUBÖLÜM SONUBÖLÜM SONU

Laboratuvarda Çalışırken Güvenliğinize Dikkat EdinizLaboratuvarda Çalışırken Güvenliğinize Dikkat Ediniz