ck_dn_2_enst_analiz

7/17/2019 ck_dn_2_enst_analiz

http://slidepdf.com/reader/full/ckdn2enstanaliz 1/46

ENSTRUMENTAL ANALİZ METODLARI

Enstrumental metodlar:

• Hava kalitesi, yeraltısuyu ve yüzeysel su kalitesi, toprakkirliliği, su ve atık arıtımı takibinde rutin olarakkullanılmaktadır.

• pHmetre ve spektofotometre ilk kullanılmaya başlanancihazlardır.

• Günümüzde geliştirilen diğer cihazlar da sıklıklakullanılmaktadır.



1. Optik Metodlar:

• Radyan enerji ve madde arasındakietkileşimleri ölçer. İlk aletler görünür bölgeiçin geliştirilmiştir.



Bugün çok daha geniş aralıktaki radyan enerji kullanılmaktadır.

Radyan enerji, X ışınlarından radyo dalgalarına kadardeğişebilmektedir.

Radyan enerji dalga boyu ile karakterize edilmektedir ki bu da

radyasyon ışınının iki komşu dalgası arasındaki mesafeyibelirtmektedir.



Dalga boyu Ao, Angstrom ile ( 1Ao= 10-8 cm) veya

nanometre ile ölçülür (1 nm=10-7 cm = 10 Ao).

Radyan enerji fotonlardan oluşmaktadır (madde ileetkileşime giren enerji paketleri).

Bir fotonun enerjisi dalga boyuna bağlıdır:

E = h . C h:Planck sabiti

C:Işık hızı: Dalga boyu

X ışınları küçük dalga boyunda olduğundan enerjisiyüksektir ve madde üzerinde değişim yapar.



• Mikrodalgalar ve radyodalgaları düşük enerjili

olduklarından madde üzerindeki etkileri çok küçüktür ve

gözle görülmez.• Optik metodlar, madde veya çözeltinin radyan enerjiyi

absorplama, enerji kaynağı ile etkilendiği zaman yaydığı

radyasyon veya radyasyonu dağıtma özelliklerini kullanır

ve ölçer.

• Absorpsiyon metodu, bir çözeltiden geçen radyan

enerjinin absorplanarak çıkışta daha düşük yoğunlukta

olması esasına dayanır. • Askıda madde içermeyen çözeltiler için UV veya

infrared radyasyonu absorplaması esasına dayanan

metotlar kullanılır.



Ultraviolet and visible range spectrophotometry



Spektrofotometreler• Cihazlar Barkot okuma özelliği ile barkotlu test tüpleri ile çalışabilmektedir.

• Absorbans/ %Transmitance ölçümleri ile akreditasyon standartlarına uygun

kalibrasyonlu kitsiz ölçümler yapabilmektedir. • Tüm parametre metodları EPA standartlarında cihazda kayıtlıdır.

• Otomatik dalga boyu ayarlaması yapmaktadır.

• mg/L,ppm,ppb seçim modları ile istenen hassasiyette kolay ölçüm.

http://thermomed.com.tr/files/7100.jpg



Ultraviolet and visible range spectrophotometer



• 190-1100 nm Optik Sistem- Ekonomik, güçlü, sessiz, hızlı ve yüksek performanslı. - Spektrofotometre split çift ışınlı spektrofotometre yapısı ve dahili bilgisayarözelliği. - Ölçüm İstikrarı ve tekrarlanabilirlik, Otomatik sıfırlama yöntemi, otomatikayna ayar sensörü, düşük enerji tüketimi, sıcaklık kontrollü numune hücresive gürültü yok etme metodu. - Ihtiyaçlara özel analiz metodu geliştirmeye uygun.

• Üniversiteler,• Ar-Ge,

• Kalite Kontrol,

• Endüstriyel uygulamalar,• Akredite Laboratuarlar,

• fabrikalar

gibi geniş kullanım

alanları.



• İnfrared ışınımı , organik bileşiklerin, pestisit ve diğer

kompleks organik bileşiklerin tanımında kullanılır.Yüksek konsantrasyon gereklidir. Farklı maddeler

mevcutsa madde tanımlama imkansız hale gelir.

• TOK (Toplam Organik Karbon) cihazı, suda düşük

miktardaki organik maddenin organik karbon içeriğini

belirler. Numune fırına alınır, su buharlaştırılır, organik

madde yakılarak CO2’e çevrilir. CO2 infrared analizi ile

belirlenir.



TOPLAM ORGANİK KARBON (TOK) CİHAZI



Emisyon Metodları • Ağır metaller, enerji verildikleri zaman farlı dalga boyunda

radyasyon yayarlar. Örneğin, Sodyum sarı ışık yayar. Belli dalgaboyunda saçılan enerji ile hem tanım hem de miktar belirleme

mümkündür.

• Atomik Emisyon Spektroskopi: Alev fotometresi, alkali ve alkali-

toprak metallerin,( Na, K, Ca gibi) ışınımlarında prizma farklı dalga

boylarını belirler. Fotoselde izole edilen radyasyonun şiddetini ölçer.

• Na, sarı emisyon @ l : 589 nm

• Li, kırmızı emisyon @ l : 671 nm • Ca, mavi emisyon @ l : 423 nm



• Atomik absorpsiyon bir emisyon spektrofotometresidir.

• Her metal için ayrı lamba kullanılarak dalga boyu ölçülür ve metalin

konsantrasyonu belirlenir.• Elektrotermal atomik absorpsiyon spektroskopisinde grafit fırın

vardır ve çok düşük konsantrasyolarda ölçüm yapılır.



AAS: AAS eser miktardaki metallerin (ppm ve ppb düzeyde) kantitatif analizi

için kullanılmaktadir. Öncelikle analizi yapılacak örnegin çözeltisi hazırlanır.Hangi metalin analizi yapılacak ise cihaza o metalin oyuk katot lambası

takılır. Standartlar hazırlanarak metalin absorbans yaptığı dalga boyundaokuma yapılarak standart eğrisi hazırlanır.



• Analiz edilecek örnekte bulunan tayin edilecek elementlerin gözlenebilme sınırlarına(Detection Limit) göre Spektrometredeki atomlastirici; Alev, Grafit Firin veya Hidrürolusturma ünitelerinden biri kullanilmaktadir. Belirleme siniri, ppb düzeyine kadarinebilmektedir.

• ALEV

Gözlenebilme sinirlarinin ppm düzeyinde oldugu örneklerde ALEV ile çalisilmaktadir.En yaygin kullanilanimi olan hava-asetilen alevinin yanisira, zor atomlastirilan Si, Al,

Ti gibi elemetler için daha düsük gözlemlenebilme sinirlarina da ulasilabilen Azotoksit – Asetilen (N2O-C2H2) alevi kullanilmaktadir.

• GRAFIT FIRIN

Tayini yapilacak analit için gerekli gözlemlenebilme sinirlari ppb düzeyinde iseGRAFIT FIRIN kullanilmaktadir. Kurutma, kül etme ve atomlastirma temeline dayanir.

• Hidrür Teknikleri:

As, Se gibi elementlerin gözlenebilme sinirlari alevde sadece ppm düzeyindedir. As,Se, Sb, , Hg ve Sn elementler asidik çözeltide NaBH4 ile hidrür olusturmaktadirlar.Özel bir düzenek ile alev (veya elektrik ile) isitilan kuvars tübe inert gaz ile yollanananalit hidrürleri ile tayin yapilmaktadir.



Kullanım Alanları:

- Jeolojik mineraller

- Biyokimyasal ürünler - Gıda

- Su ve Çevre Örnekleri



Alev Fotometre

• Aynı anda etkileşimler doğru kaldırılması ile örnek tek aspirasyonunda Na,K, Li, Ca ve Ba analiz edilebilir.

http://thermomed.com.tr/files/alev-fotometresi.jpg



Elektriksel Metodlar • Potansiyometrik metod esasına dayanır.

• Potansiyometrik analiz, elektrokimyasal hücre prensibinedayanır.

• Elektrod potansiyeli ile ilgili iyonun çözeltidekikonsantrasyonu arasındaki ilişki, iyonun çözeltideki

aktivitesini ölçmeye dayanır.• Potansiyometrik analiz için ölçülmesi istenen iyon için

özel bir elektrod, bir referans elektrodu ve potansiyelölçme cihazı gereklidir.

• pHmetre, cam elektrod ve referans elektrod arasındakielektrik potansiyelini (voltajı) ölçerek hidrojen iyonununaktivitesini belirler.



• Metal elektrod; Ag, Cu, Hg, Pb, Cd ölçülür.

• Oksidasyon-Redüksiyon elektrodu; O-R potansiyelini ölçerekortamın aerobik (oksitleyici) veya anaerobik (indirgeyici) olduğunugösterir.

• Membran elektrodu; İyon seçici elektrodlardır ve K+, Na+, F-, Ca2+,

NO3-, NH4

+, S2- ölçümünde kullanılır. Dörde ayrılırlar; camelektrodlar, likit membran elektrodlar, gaz-geçirgen membranlar,kristal membran elektrodlar.



pHmetre

• Elektrodlar için ölçüm mekanizması değişmemektedir.

• pH ölçümleri için en çok cam elektrod kullanılmaktadır.

• Yoğun renk içeren çözeltilerde, oksitleyici ortamda, indirgeyiciortamda ve kolloid şartlarda ölçüm yapılabilmektedir.

• Cam kısım elektrodun en hassas bölgesidir.

• Kompozisyonunun ve kalınlığının değişmemesi gerekmektedir.



• Çözünmüş oksijen ölçümü için geliştirilen gaz-geçirgenli membranelektrodlar, etkin olarak kullanılmakta, sadece su kalite ölçümleri içindeğil biyolojik arıtmada havalandırma hızının kontrolündekullanılmaktadır.

• Bu elektroda katodu inert bir metal oluşturur (altın veya platin)gümüş ise anoda kullanılır.

• Bunlar potasyum klorür çözeltisi ile elektriksel olarak birbirinebağlıdır. 0.5 -0.8 voltluk bir potansiyel anod ve katodauygulandığında membrandan geçen oksijen katoda indirgenecektirve bir akım oluşturacaktır.

• Oluşan akımın büyüklüğü numunedeki oksijenin miktarıyla doğruorantılı olacaktır.



pHmetre kalibrasyonu ve elektrotlar

• Tüm pH metre elektrotlarının bir ömrü vardır. pH metre

elektrotlarını bir pil gibi düşünürsek ne kadar sıkkullandığımıza ,kullanıldığı alana ve kullanıcıya bağlı olarakkullanım ömrününde değişkenlik gösterebileceğinisöyleyebiliriz.

• Tamamen kullanım şekline bağlı olarak bir elektrotun çoğuuygulamalarda 6 aydan 24 aya kadar ömrü olabilir. Fakat elektrot, yüksek sıcaklıklara, yüksek basınca, HF veyakostik uygulamalarına maruz bırakıldığında büyük ölçüdeömrü azalmaktadır.

• pH metrelerde kalibrasyon, elektrotun bir ömrünün olmasıyüzünden yapılır. pH metrenin ve dolayısı ile elektrotunkullanımı arttıkça zaman içerisinde ömrünü bitirmekte vedoğru ölçümü yapabilmek için kalibrasyona ihtiyaçduymaktadır.

http://www.phmetreci.com/












Kromatografik Metodlar • Kromatografi, genel anlamda bir karışımdaki bileşikleri, farklı fazlar

arasındaki göreceli affinitelerinden faydalanılarak kullanılan ayırma

metodlarıdır.• Örneğin, karbon dioksit suda metandan daha çok çözünür. Her iki

gazın da bulunduğu gaz numunesi, su ile temas ettirildiğinde karbondioksit, metana göre suyla daha fazla reaksiyona girecektir.

• Bu özellik sayesinde bir çok bileşik ayırma metodlarındadiğerlerinden ayrılabilmektedir. Bu özellik ilk defa 1906’da MichaelTswett’in klorofil ve diğer bitki özlerini, kalsiyum karbonat partikülleriiçeren cam kolondan petrol eteri ile geçirmesiyle ortaya konmuştur.

• Petrol eteri mobil (hareketli) faz ve kalsiyum karbonat immobil

(hareketsiz/sabit) fazı oluşturmaktaydı.• Her iki faz için de farklı affiniteye sahip pigmentler kolondan farklı

hızlarda çıkmışlardır.

• Bu ayırma, pigmentlerin farklı renklerinden dolayı gözle izlenebilmiş

ve oluşan renk yoğunluğundan da miktarları belirlenebilmiştir.



Kromatografik Metodlar

• Günümüz kromatografi metodları da biri hareketli diğeri sabit iki faz

kullanmaktadır.• Hareketli faz sıvı veya gaz, sabit faz ise sıvı veya katı olmaktadır.

• Kromatografik metodlar, Çevre Mühendisliğinde geniş bir alanda

kullanılmaktadır.

• Kompleks karışımlardaki kimyasal bileşikleri hızlı miktarsal

ölçümlerle ppb veya mg/L ölçeğinde belirleyebilmektedir.

• Endüstrileşme ile ortaya çıkan çok farklı yapıdaki kimyasalların

tanısı ve ölçümü bu metodlarla mümkün olmaktadır.



Kromatografi



Gaz Kromatografi Gaz kromatografide hareketli faz gazdır. Uçucu özellikteki bütün organik

maddeler bu yöntemle belirlenebilmektedir. Mikrolitre ölçeğindeki sıvınumune cihazda buharlaştırılır ve taşıyıcı gaz ile cam veya metal kolondan

geçirilir. Kolonda tutulan kimyasal bileşikler cihazın ısınma programı ile

tekrar gaz fazına geçerek detektöre ulaşır ve burada fiziksel veya kimyasal

reaksiyonlarla cihaza kaydedilir.



Oluşan kromatogramda her bileşik için bir pik kaydedilir ve bupikin alanı kimyasalın miktarı ile doğru orantılıdır. Ölçülmek

istenen bileşik veya bileşiklerin standart konsantrasyonları da

cihazda okunmak suretiyle konsantrasyonları belirlenir. Klor veya bromür içeren organik bileşikler Electron CaptureDetector (ECD) ile analiz edilir.



Pestisitler, klor ve bromür bağı içerdiklerinden bu grubagirmektedirler. Su numunelerinden solventle ekstraksiyon

metodlarının kullanılması gerekmektedir. Cihazla analizkısa süreli ve seri olmasına karşılık numune hazırlama

işlemleri uzun ve kademeli olmaktadır.



Organik maddeler için kullanılan diğer bir dedektör FID(Flame İonization Detector)’dir. Çok geniş aralıkta organik

bileşikler bu dedektörle analiz edilebilmektedir ve en

yaygın olarak kullanılan detektördür. Bu dedektör subuharına etkisiz olduğu için su numuneleri doğrudan

analiz edilebilmektedir.



Kütle Spektrometresi (MS) • Kütle spektrometresi, gaz kromatografi ile (GC/MS)

olarak, likit kromatografi ile (LC/MS) olarak kombine

kullanılmakta ve geniş bir aralıkta, suda, atıksuda,toprakta veya havada bulunan organik ve inorganikbileşiklerin tanımını ve miktarsal ölçümünüyapabilmektedir.

• Cihaz, yüklü gaz moleküllerini veya iyonlarını kütleağırlıklarına göre sınıflandırıp tanıyan esasa göreçalışır.

• Numune buharlaştırılıp, hızlı hareket edenelektronlarla bombardıman edilerek pozitif iyonlara

dönüştürülür.• Oluşan iyonlar, gaz akımından bir elektrik alanı iletutulur ve kütle/yük oranına göre ayrılırlar.

• Uygun bir dedektör, farklı kütledeki partikülleri,niteliksel, niceliksel veya her iki şekilde tanımlar.



GC/MS

• Gaz Kromatografisi (GC) - Kütle Spektrometresi (MS) birlikteçalışan iki üniteden oluşan kombine bir cihazdır. Biyolojik ve

doğal ürünlerdeki birçok maddenin kalitatif ve kantitatifanalizinde kullanılır. Gaz kromotografisi kısmı ayırmada KütleSpektrometresi kısmı ise tanımlama görevini yapar. Tıbbiteşhislerde, bitki ve gıda analizlerinde, ilaç ve uyuşturucumetabolitlerin incelenmesinde, çevre ve pestisit analizlerindekullanılmaktadır.



GC-MS



GC/MS

Bu sistem (Micromass Quadropole) bileşik tanımlamasındave bileşiklerin köken çalışmalarında yaygın olarak

kullanılmaktadır. Bu sistemdeki analizler fosil yakıtların

köken tespiti ve korelasyonları ile çevre kirliliğinin

kaynaklarının tespitinde önemli ipuçları elde etme

doğrultusunda yapılmaktadır.



Likit Kromatografi

• Likit kromatografide hareketli faz sıvıdır. Uçucu olmayan vesıcaklıkla kararlılığını kaybeden bileşiklerin analizinde

kullanılır. Bu metodla analiz edilen bileşikler; amino asitler,proteinler, nükleik asitler, hidrokarbonlar, yağ asitleri,karbonhidratlar, fenoller, pestisitler, antibiyotikler, metal-

organik bileşikler, ve bir çok inorganik maddelerdir.



• Numune, sisteme şırınga ile verilir ve analitik kolondansolvent ile geçirilir. Dedektörün cevabı kaydedilir, integre

edilir ve saklanır. Atık solvent güvenli uzaklaştırma içinsaklanır. Analizi yapılacak bileşik türüne göre uygunsolvent, kolon maddesi ve dedektör seçilir. Cihazda sabitsıcaklık için kontrol ünitesi bulunmalıdır.



İyon Kromatografi

• İyon kromatograf, likit kromatografın iyon

değiştirici reçineden oluşan kolon içeren türüdür.• Sentetik reçineler de geliştirilmekte ve bir çok

iyonun cihazla analizi mümkün olmaktadır.

• İyonize olabilen bütün bileşikler iyon kromatografile ölçülebilmektedir.

ICP/MS İ Ü İ İ İ İ



ICP/MS - İNDÜKTİF OLARAK EŞLEŞTİRİLMİŞPLAZMA-KÜTLE SPEKTROMETRESİ

Analitik bir cihaz olarak ICP-MS iki ünitedenoluşmaktadır: 1) İndüktif olarak eşleştirilmiş plazma (ICP) ve 2) Kütle spektrometresi (MS).

Analiz edilmek istenen örnekteki elementler ICP deiyonlaştırıldıktan sonra kütle spektroskopisinegönderilirler ve burada kütle/yük (m/z) oranlarınagöre ayrılarak ölçülürler. ICP-MS’teki plazma optik

emisyon spektrometresinde kullanılan Argon (Ar)plazması ile aynıdır. Periyodik tablodaki birçokelementin birinci iyonlaşma enerjileri Argonuniyonlaşma enerjisinden küçük olduğu için elementlerplazma içerisinde pozitif iyonlara dönüşürler.



Bir ICP-MS cihazında esas olarak şu

bölümler bulunmaktadır: • Örnek gönderici sistem,

• ICP,

• Aktarıcı koniler (interface cones),• İyon lens sistemi,

• Kütle seçici (mass filter),

• Dedektör (electron multiplier tube) ve• Vakum sistemi.



• ICP-MS direk olarak çözeltide iz elementderişimlerinin belirlenmesinde uygundur. Birçok

element için gözlenebilme sınırı ng/L’nin (ppb vedaha düşük derişimler) altındadır. Çok sayıdaelementi aynı anda analiz edebilme özelliğisayesinde nitel analizlerde ve izotop oranlarınınbelirlenmesinde olduğu gibi, başta metalikelementler olmak üzere periyodik tablodakielementlerin büyük çoğunluğunun nicel ve yarı-

nitel tayinlerinde de yaygın olarakkullanılmaktadır. ICP-MS’in çalışma aralığı diğeryöntemlere oranla oldukça geniştir.



• Birçok element için pg-mg/L arasında kalibrasyongrafikleri çizilebilmektedir ve bu farklı derişime sahipbirçok elementin aynı anda analizine olanaksağlamaktadır. Değişik örnek göndericilerleeşleştirildiğinde ICP-MS, sıvı örnekler dışında katıörneklerin analizinde de sıklıkla kullanılmayabaşlanmıştır.

• Diğer tekniklerle de eşleştirilebilen örnek göndermesistemleri (hidrür oluşturma, elektrotermal ısıtma, lazerleparçalama, akışa enjeksiyon sistemi, çeşitli sisleştiriciler,vb.) aynı şekilde ICP-MS ile de kullanılabilir.

• ICP-MS’e likit kromatografisi (LC), iyon kromatografisi(IC) ve gaz kromatografisi (GC) gibi kromotografik

sistemler de eklenerek elementlerin türleri oldukçahassas bir şekilde belirlenebilmektedir.



• Bu sistemde (Vinci Rock Eval 6 - Standard) piroliz ve

oksidasyon fırınları bulunmaktadır.

• Rock Eval piroliz analizinde örnekteki organik maddenin

bolluğu, türü ve olgunluğu tespit edilir.

• Bu analiz; petrol aramacılığında ve çevre araştırmalarındahızlı ve güvenilir sonuçlar sağladığından, detaylı organik

jeokimyasal analizler öncesi bir tarama analizi olarak

tercih edilmektedir.

Rock-Eval Piroliz (RE)

ck_dn_2_enst_analiz

Documents