ANALİTİK KİMYA. Editörler: Hüseyin BAĞ. Erdal KENDÜZLER. 6. Baskı. Abuzer AKGÜN Alev DOĞAN. Erdal KENDÜZLER. Hikmet SAYILKAN.

Transkript

1 ANALİTİK KİMYA Editörler: Hüseyin BAĞ Erdal KENDÜZLER 6. Baskı Abuzer AKGÜN Alev DOĞAN Erdal KENDÜZLER Hikmet SAYILKAN Hüseyin BAĞ Sibel SARAÇOĞLU Ümit DİVRİKLİ

2 Editörler: Prof. Dr. Hüseyin Bağ Prof. Dr. Erdal Kendüzler GENEL KİMYA 3: Analitik Kimya ISBN DOI / Kitap içeriğinin tüm sorumluluğu yazarlarına aittir. 2017, PEGEM AKADEMİ Bu kitabın basım, yayım ve satış hakları Pegem Akademi Yay. Eğt. Dan. Hizm. Tic. Ltd. Şti.ye aittir. Anılan kuruluşun izni alınmadan kitabın tümü ya da bölümleri, kapak tasarımı; mekanik, elektronik, fotokopi, manyetik, kayıt ya da başka yöntemlerle çoğaltılamaz, basılamaz, dağıtılamaz. Bu kitap T.C. Kültür Bakanlığı bandrolü ile satılmaktadır. Okuyucularımızın bandrolü olmayan kitaplar hakkında yayınevimize bilgi vermesini ve bandrolsüz yayınları satın almamasını diliyoruz. Pegem Akademi Yayıncılık, 1998 yılından bugüne uluslararası düzeyde düzenli faaliyet yürüten uluslararası akademik bir yayınevidir. Yayımladığı kitaplar; Yükseköğretim Kurulunca tanınan yükseköğretim kurumlarının kataloglarında yer almaktadır. Dünyadaki en büyük çevrimiçi kamu erişim kataloğu olan WorldCat ve ayrıca Türkiye'de kurulan Turcademy.com ve Pegemindeks.net tarafından yayınları taranmaktadır, indekslenmektedir. Aynı alanda farklı yazarlara ait 1000 in üzerinde yayını bulunmaktadır. Pegem Akademi Yayınları ile ilgili detaylı bilgilere adresinden ulaşılabilmektedir. 1. Baskı: Kasım 2007, Ankara 6. Baskı: Şubat 2017, Ankara Yayın-Proje: Özlem Sağlam Dizgi-Grafik Tasarım: Didem Kestek Kapak Tasarımı: Pegem Akademi Baskı: Vadi Grup Ciltevi A.Ş. İvedik Organize Sanayi 28. Cadde 2284 Sokak No:105 Yenimahalle/ANKARA ( ) Yayıncı Sertifika No: Matbaa Sertifika No: İletişim Karanfil 2 Sokak No: 45 Kızılay / ANKARA Yayınevi: Yayınevi Belgeç: Dağıtım: Dağıtım Belgeç: Hazırlık Kursları: İnternet: E-ileti: pegem@pegem.net

3 ÖNSÖZ Bu kitap; Eğitim Fakültelerinin Fen Bilgisi Bölümü nde okutulan Genel Kimya III dersine yönelik olarak hazırlanmıştır. Kitap hazırlanırken, 2006 yılında Eğitim Fakültelerinde okutulacak dersler için yapılan yeni kur tanımları dikkate alınmıştır. Kitaptaki konular, Fen ve Teknoloji öğretmen adaylarının hazır bulunuşluk düzeyleri yanında meslek hayatlarında kazanmaları hedeflenen bilgi düzeyleri de göz önünde bulundurularak ele alınmıştır. Kitap; Analitik Kimyaya Giriş, Sulu Çözeltilerin Kimyası, Kimyasal Tepkimeler ve Denge, Asitler ve Bazlar, Gravimetrik analiz, Titrimetrik analiz, Kompleksometrik analiz, Susuz Ortam Tepkimeleri ve Aletli Analiz Yöntemleri bölümlerini içermektedir. Son iki bölüm kitabın 2. Baskısında ilave edilmiştir. Konuların daha iyi anlaşılmasını sağlamak amacıyla çözümlü örnek problemlere yer verilmiş, konu sonlarına da değerlendirme soruları eklenmiştir. Bilgi Çağı olarak da adlandırılan içinde yaşadığımız yüzyılın nesillerini yetiştirecek olan öğretmen adaylarının yetiştirilmesi oldukça büyük bir öneme sahiptir. Fen ve Teknoloji Öğretmen adaylarının yeterli alan bilgisine sahip bir şekilde yetiştirilmeleri, hem kendilerinin hem de yetiştirecekleri nesillerin yeniçağı yakalamalarını kolaylaştıracaktır. Yeterli alan bilgisinin ancak yeterli bilgi kaynaklarının kullanılması ile mümkün olacağı şüphesizdir. Hazırladığımız bu kitabın, Fen ve Teknoloji Öğretmen adaylarının analitik kimya konusunda gereksinim duyacakları temel kavramlara ilişkin bilgi ve becerilerin kazandırılması açısından önemli bir kaynak olacağı düşünülmektedir. Editörler: Prof. Dr. Hüseyin Bağ Prof. Dr. Erdal Kendüzler

4 iv Genel Kimya III (Analitik Kimya) Editörler: Prof. Dr. Hüseyin BAĞ Prof. Dr. Erdal KENDÜZLER Bölüm 1: Analitik Kimyaya Giriş Prof. Dr. Hüseyin BAĞ Pamukkale Üniversitesi, Eğitim Fakültesi Bölüm 2: Sulu Çözeltilerin Kimyası Prof. Dr. Erdal KENDÜZLER, Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi Bölüm 3: Kimyasal Tepkimeler ve Denge Doç. Dr. Abuzer AKGÜN, Adıyaman Üniversitesi, Eğitim Fakültesi Prof. Dr. Erdal KENDÜZLER, Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi Bölüm 4: Asitler ve Bazlar Prof. Dr. Sibel SARAÇOĞLU, Erciyes Üniversitesi, Eğitim Fakültesi Bölüm 5: Gravimetrik Analiz Prof. Dr. Hikmet SAYILKAN, Đnönü Üniversitesi, Eğitim Fakültesi Bölüm 6: Titrimetrik Analiz Prof. Dr. Ümit DĐVRĐKLĐ, Pamukkale Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi Bölüm 7: Kompleksometrik Analiz Prof. Dr. Hüseyin BAĞ, Pamukkale Üniversitesi, Eğitim Fakültesi Bölüm 8: Susuz Ortam Tepkimeleri Prof. Dr. Alev DOĞAN Gazi Üniversitesi, Eğitim Fakültesi Bölüm 9: Aletli Analiz Yöntemleri Prof. Dr. Erdal KENDÜZLER, Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi

5 v ĐÇĐNDEKĐLER ÖNSÖZ... iii BÖLÜMLER VE YAZARLARI... iv ĐÇĐNDEKĐLER... v 1. Bölüm ANALĐTĐK KĐMYAYA GĐRĐŞ (ss: 1 21) Prof. Dr. Hüseyin BAĞ 1.1. Kimyasal Analizde Hatalar Belirli (Sistematik) Hatalar Rasgele (Belirsiz) Hatalar Analiz Sonuçlarının Değerlendirilmesi Örneklem ve Populasyon Ortalaması Ortanca Doğruluk Kesinlik Ortalamanın Standart Sapması Doğruluk ve Kesinlik Arasındaki Đlişki Belirsizlik Güven Aralıkları ve Güven Sınırları σ nin Bilinmesi Halinde Güven Aralığı ve Güven Sınırları σ nin Bilinmemesi Halinde Güven Aralığı ve Güven Sınırları Büyük Hataların Tespiti ve Q Testi DEĞERLENDĐRME SORULARI KAYNAKÇA Bölüm SULU ÇÖZELTĐ KĐMYASI (ss: 23 43) Prof. Dr. Erdal KENDÜZLER 2.1. Giriş Çözeltiler Çözünme Olgusu Elektrolitler... 26

6 vi 2.5. Çözünürlük Çözünürlüğe Etki Eden Etkenler Sıcaklık Basınç Derişim Birimleri Mol Kesri Yüzde Derişim, % Molarite, M Molalite, m ppm ve ppb Çözelti Hazırlama ve Çözeltilerin Seyreltilmesi DEĞERLENDĐRME SORULARI KAYNAKÇA Bölüm KĐMYASAL TEPKĐMELER VE DENGE (ss: 45 65) Doç. Dr. Abuzer AKGÜN Prof. Dr. Erdal KENDÜZLER 3.1. Kimyasal Tepkimeler Çökme Tepkimeleri Nötralleşme Tepkimeleri Kompleksleşme Tepkimeleri Yükseltgenme-Đndirgenme Tepkimeleri Kimyasal Denge Analitik Kimyada Karşılaşılan Denge Sabiti Tipleri Çözünürlük Çarpımı Çözünürlüğe Ortak Đyonun Etkisi Çökme ve Çöktürme ile Ayırma Kimyasal Dengelere Elektrolitlerin Etkisi Aktiflik Katsayısı Aktivite Katsayılarının Denge Hesaplamalarında Kullanımı DEĞERLENDĐRME SORULARI KAYNAKLAR... 65

7 vii 4. Bölüm ASĐTLER VE BAZLAR (ss: ) Prof. Dr. Sibel SARAÇOĞLU 4.1. Asit Baz Kavramları Arrhenius Asit-Baz Kavramı Brønsted-Lowry Asit-Baz Kavramı Lewis Asit-Baz Kavramı Çözgen Sistemler Asit ve Bazların Kuvveti Brønsted Asit ve Bazlarının Kuvvetliliği Molekül Yapısı ve Asitlerin Kuvveti Hidrürlerin asitliği Oksiasitlerin asitliği Nötralleşme Suyun Đyonlaşması Zayıf Asit ve Bazların Đyonlaşma Dengeleri Konjuge Asit/Baz Çiftleri Đçin Đyonlaşma Sabitleri Zayıf Asit ve Baz Çözeltilerinde Hidronyum Đyonu Derişiminin Hesaplanması ph ve poh KAVRAMLARI Zayıf Asit ve Bazların ph Hesaplamaları Tuz Çözeltilerinin ph Değeri ph Değerinin Biyolojik Önemi ph Değerinin Ölçülmesi Đndikatör Yöntemi ph Kâğıdı Yöntemi ph Metre Yöntemi Poliprotik Asitler ve Bazlar Tampon Çözeltiler Tampon Çözeltilerde Seyrelme Etkisi Tampon Kapasitesi Okuma Parçası DEĞERLENDĐRME SORULARI KAYNAKLAR

8 viii 5. Bölüm GRAVĐMETRĐK ANALĐZ (ss: ) Prof. Dr. Hikmet SAYILKAN 5.1. Gravimetrik Yöntemler Gravimetrik Hesaplamalar Bazı Önemli Ölçme Birimleri Mol ve Milimol Kavramı Gravimetrik Verilerden Sonuçların Hesaplanması Çökeleklerin ve Çöktürücülerin Özellikleri Çökeleklerin Tanecik Boyutu, Süzülebilirliği ve Saflığı Çökeleklerin Tanecik Boyutunu Belirleyen Faktörler Çökelek Oluşumunun Mekanizması Kolloidal Çökelekler Kolloitlerin pıhtılaşması Kolloitlerin peptitleşmesi Kolloit çökelek ile ilgili pratik işlemler Kristal Çökelekler Tanecik Boyutunu ve Süzülebilirliği Artıran Yöntemler Birlikte Çökme Homojen Çözeltide Çöktürme Çökeleklerin Kurutulması ve Yakılması Gravimetrik Analizde Duyarlılık, Doğruluk ve Seçimlilik Gravimetrik Yöntemlerin Duyarlılığı Gravimetrik Yöntemlerin Doğruluğu Gravimetrik Yöntemlerin Seçiciliği Gravimetrik Yöntemlerin Uygulamaları Anorganik Çöktürücüler ve Analiz Organik Fonksiyonlu Grup Analizi DEĞERLENDĐRME SORULARI KAYNAKÇA

9 ix 6. Bölüm TĐTRĐMETRĐK ANALĐZ (ss: ) Prof. Dr. Ümit DĐVRĐKLĐ 6.1. Bazı Terimlerin Tanımları Titrasyon Đşlemleri Volumetrik Hesaplamalar Dönüm Noktası Tayin Yöntemleri ve Đndikatörler Asit-Baz Titrasyonları Asit-Baz Đndikatörleri Asit-Baz Titrasyon Eğrileri Kuvvetli Bir Asitin Kuvvetli Bir Bazla Titrasyonu Kuvvetli Bir Bazın Kuvvetli Bir Asitle Titrasyonu Zayıf Bir Asitin Kuvvetli Bir Bazla Titrasyonu Zayıf Bir Bazın Kuvvetli Bir Asitle Titrasyonu Çöktürme Titrasyonları Titrasyon Eğrileri Anyon Karışımları Đçin Titrasyon Eğrileri Çöktürme Titrasyonları Đçin Dönüm Noktasının Belirlenmesi Çöktürme Titrasyonları Đçin Kimyasal Đndikatörler DEĞERLENDĐRME SORULARI KAYNAKÇA Bölüm KOMPLEKSOMETRĐK ANALĐZ (ss: ) Prof. Dr. Hüseyin BAĞ 7.1. Đnorganik Ligandlı Kompleksler EDTA Titrasyonları EDTA Dengeleri Durum Oluşum Sabiti Titrasyon Eğrileri EDTA Titrasyonlarında Dönüm Noktasının Belirlenmesi Metal - EDTA Titrasyonu Hesaplamaları Eşdeğerlik Noktası Öncesi Eşdeğerlik Noktası Eşdeğerlik Noktası Sonrası DEĞERLENDĐRME SORULARI KAYNAKÇA

10 x 8. Bölüm SUSUZ ORTAM TEPKĐMELERĐ (ss: ) Prof. Dr. Alev DOĞAN 8.1. Susuz Ortam Nedir? Susuz Ortam Çözücüleri Organik çözücüler Đnorganik çözücüler Çözücü Seçimi ve Susuz Çözücülerin Saflaştırılması Susuz Çözücülerde Titrasyon Susuz Ortamlarda Kullanılan Đndikatörler KAYNAKÇA Bölüm ALETLĐ ANALĐZ YÖNTEMLERĐ (ss: ) Prof. Dr. Erdal KENDÜZLER 9.1. Analitik Yöntemlerin Sınıflandırılması Klasik Yöntemler Aletli (Enstrümantal) Yöntemler Spektroskopik Yöntemlerin Temel Đlkeleri Işının Absorplanması Atomik Absorpsiyon Moleküler Absorpsiyon Beer Kanunu Aletli Yöntemlerde Kalibrasyon Kalibrasyon eğrileri Standart ilave yöntemi Atomik Absorpsiyon Spektrometresi Işın Kaynağı Atomlaştırıcı Monokromatör Detektör Moleküler Absorpsiyon Spektrometresi Işın Kaynakları Numune kapları Kromatografik Metotlar Đnfrared Spektroskopisi Kütle Spektrometresi Elektroanalitik Yöntemler

11 xi 9.9. Potansiyometri ph Metre DEĞERLENDĐRME SORULARI KAYNAKÇA EKLER EK 1: Çözünürlük Çarpımı Sabitleri EK 2: Asitlerin Đyonlaşma Sabitleri EK 3: Đndirgenme Potansiyelleri EK 4: Farklı olasılık seviyeleri için t değerleri EK 5: Elementlerin Mol Kütleleri EK 6: CEVAP ANAHTARI

12 Analitik Kimyaya Giriş 1 Bölüm 1: ANALİTİK KİMYAYA GİRİŞ Analitik kimya, kimya biliminin belirli bir maddenin kimyasal bileşenlerinin ya da bileşenlerden bir bölümünün niteliğinin ve niceliğinin belirlenmesini (kimyasal analiz) inceleyen koludur. Analitik kimyada kimyasal analiz kalitatif (nitel) ve kantitatif (nicel) olmak üzere iki şekilde uygulanır. Bir maddenin hangi bileşenlerden (element veya bileşiklerden) meydana geldiğini bulmaya yarayan analiz türüne kalitatif; bu bileşenlerden her birinin miktarlarını sayısal olarak bulmaya yarayan analiz türüne de kantitatif analiz denir. Nicel analizden önce maddenin nitel analizinin yapılması gerekir. Çünkü ne olduğu bilinmeyen türlerin miktarının bulunması hiçbir şey ifade etmez. Kantitatif analiz, metotlar yönünden klasik ve modern olmak üzere ikiye ayrılır. Klasik metotlar, maddenin ağırlık ve hacim özelliklerine dayanan metotlardır. Maddenin ağırlığı göz önüne alınarak yapılan analize gravimetrik, hacim göz önüne alınarak yapılana da volumetrik analiz denir. Gravimetrik ve volumetrik analizlerin her ikisi de günümüzde çok kullanılmaktadır. Özellikle fen ve şehirciliğin gelişmesiyle, medeniyeti tehdit etmeye başlayan çevre sorunlarının tespiti çalışmaları bu metotların önemini bir kat daha artırmıştır. Modern metotlara enstrümantal analiz de denilmekte olup, 1930 lardan sonra hızlı olarak gelişmeye başlamıştır. Bu metotlar, maddenin ışık absorbsiyonu, ışık emisyonu, magnetik, elektrik, radyoaktiflik gibi özellikleri üzerine kurulmuştur. Bugün sadece bir özellik üzerine kurulmuş olan metotlar ciltlerle kitap doldurulacak kadar çoğalmıştır. Enstrümantal analiz klasik analizden daha hassas, daha az zaman alıcı ve daha kolay olmakla beraber, sonuçlarının değerlendirilmesi için konunun uzmanı kimyacılara ihtiyaç vardır. Bir analiz için uygulanacak analiz metodu madde miktarına bağlı olarak değişir. 50 mg'dan daha fazla madde miktarı ile yapılan analize makro analiz, mg arasındaki miktarla yapılan analize yarı - mikro analiz, 1-10 mg arasındaki miktarla yapılan analize mikro analiz, 0,001-1 mg arasındaki miktarla yapılan analize ultramikro analiz ve 0,001 mg'ın altında kalan miktarla yapılan analize de sub-mikro analiz denir. Mikro, ultra-mikro ve sub-mikro analizlere bilimsel çalışmalarda başvurulur.

13 Analitik Kimyaya Giriş 21 KAYNAKÇA 1. Skoog D A, West D M, Holler F J, Analitik Kimya Temelleri. Çeviri Editörleri: Esma Kılıç, Fitnat Köseoğlu, Bilim Yayınları, Ankara, Harris D C, Analitik Kimya, Çeviri Editörü: Somer G, Gazi Büro Kitabevi, Ankara, Harvey D, Modern Analytical Chemistry, McGGraw Hill, New York, Prichard E, Quality in the Analytical Chemistry Laboratory, John Willey & Sons, New York, USA, Fifield FW and Kealey D, Principals and Practice of Analytical Chemistry, 5th Ed., Blackwell Science, Berlin, Schenk G H, Hahn R B, Hartkoph A V, Introduction to Analytical Chemistry, 2nd. Ed., Allyn and Bacon, Boston, Miller J C and Miller E, Statistics for Analytical Chemistry, 3rd Ed., Harwood, New York, 1993.

14 Sulu Çözelti Kimyası 23 Bölüm 2: SULU ÇÖZELTİ KİMYASI 2.1. Giriş Kimyadaki tepkimelerin büyük bir kısmı sulu çözeltilerde gerçekleşir, çünkü çözeltideki molekül ve iyonlar kısmen serbesttirler; kolayca hareket ederler, çarpışırlar ve etkileşirler. Plazma gibi bazı çözeltiler hayati önem taşırlar. Solunum sürecinde aldığımız oksijen, alyuvarlar tarafından kan dolaşımı yoluyla plazma içinde bütün vücudumuzu dolaşır. Plazma; tuzların, besin maddelerinin ve metabolizma artıklarının sudaki çözeltisidir. Dünyamızda karşılaşabileceğiz en büyük sıvı çözeltiler, dünya yüzeyindeki suların 1, tonunu oluşturan okyanuslardır. Hava, büyük ve hayati önem taşıyan bir gaz çözeltisidir Çözeltiler İki ya da daha fazla kimyasal maddenin herhangi bir oranda bir araya gelerek oluşturdukları homojen karışımlara çözelti denir. Diğer bir deyişle, bir maddenin başka bir madde içinde gözle görülmeyecek kadar küçük tanecikler halinde dağılarak, her yerinde aynı dağılımlı karışım oluşturma olayına çözünme, elde edilen karışıma da çözelti denir. Bir çözeltide en az iki bileşen vardır. Genellikle, çözelti içinde miktarı çok olan bileşene çözücü, miktarı az olan bileşen(ler)e ise çözünen(ler) denir. Doğada birçok çözücü ve çözünen madde vardır. Bilinen en iyi ve yaygın çözücü sudur. Çözücü ve çözünen; katı, sıvı ve gaz olabilir. Çizelge 2.1 de günlük hayatta ya da laboratuvarlarımızda karşılaşabileceğimiz çeşitli çözeltiler verilmiştir. Çizelge 2.1. Bazı katı, sıvı ve gaz çözeltiler Çözücü Çözünen Örnek çözelti Sıvı Sıvı Kolonya (Su + Alkol) Sıvı Katı Şekerli su (Su + Şeker) Sıvı Gaz Gazlı içecekler ( Su + CO 2 ) Katı Sıvı Amalgam (Gümüş + Civa) Katı Katı Prinç, alaşım (Bakır + Çinko) Gaz Gaz Hava (Azot + Oksijen + diğer gazlar)

15 Sulu Çözelti Kimyası 43 KAYNAKÇA 1. Analitik Kimya, Daniel C. Harris, Çeviri Editör Güler Somer, Gazi Büro Kitapevi, Ankara Analitik Kimya Temelleri, Douglas A. Skoog, Donald M. West, F. James Holler; Çeviri Editörleri, Esma Kılıç, Fitnat Köseoğlu, Bilim Yayınları, Ankara 3. Genel Kimya, Fahrünnisa Pamuk, Gazi Üniversitesi Yayın No 129, Ankara, Analitik Kimya, Habibe Tezcan, Ramazan Tezcan, Gündüz Eğitim ve Yayıncılık, Ankara, Temel Kimya, Peter Atkins, Loretta Jones, Çeviri Editörleri Esma Kılıç, Fitnat Köseoğlu, Hamza Yılmaz, Bilim Yayıncılık, Ankara, Genel Kimya, Basri Atasoy, Gündüz Eğitim ve Yayıncılık, Ankara, Allen D.G, Skeletal muscle function: Role of ionic changes in fatigue, damage and disease Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology, 31 (8): , An on-line pre-concentration system for determination of cadmium in drinking water using FAAS Walter N.L. dos Santos, Jorge L.O. Costa, Rennan G.O. Araujo, Djane S. de Jesus and Antônio C.S. Costa, Journal of Hazardous Materıals, 137 (3): , Temel Kimya, Lale Zor (Editör), Anadolu Üniversitesi Yayınları, No 672, Eskişehir, Genel Kimya Temel Kavramlar, Raymond Chang, Çeviri Editörleri, Tahsin Uyar, Serpil Aksoy, Recai İnam, Palme Yayıncılık, Ankara, Modern Üniversite Kimyası, Mortimer C. E., Turhan Altınata vd., Çağlayan Kitapevi, İstanbul, 1989.

16 Kimyasal Tepkimeler ve Denge 45 Bölüm 3: KİMYASAL TEPKİMELER VE DENGE 3.1. Kimyasal Tepkimeler Yaprağın sararması, kömürün yanması, üzüm suyundan sirke veya şarap elde edilmesi, demirin paslanması ve sütün bozulması gibi etrafımızda gerçekleşen olayları anlayabilmemiz için tepkimeleri bilmemiz gerekmektedir. Endüstrinin, modern hayat için gerekli olan ürünleri üretebilmesi, kimyasal tepkimelere bağlıdır. Çevresel kirlenme, kontrolsüz kimyasal tepkimelerin bir sonucudur. Milyonlarca farklı kimyasal tepkime vardır, ancak bunların hepsi çok az sayıdaki tepkime tipi içine girerler. Genel olarak kimyasal tepkimeleri tepkimeye giren türler açısından üçe ayırabiliriz. 1. İyon-iyon tepkimeleri 2. İyon-molekül tepkimeleri 3. Molekül tepkimeleri Analitik kimyada en çok karşılaşılan tepkime türü; iyon-iyon ve kısmen de iyon-molekül tepkimeleridir. Molekül-molekül tepkimelerini organik kimya inceler. Maddelerde kimyasal bir tepkimenin olduğu aşağıdaki gözlenebilen özelliklerden anlaşılabilir. 1. Renkli veya renksiz bir çökeleğin meydana gelmesi 2. Çökeleğin çözülmesi 3. Renk değişimi 4. Çözeltinin ısınması veya soğuması 5. Gaz çıkışı olması ve/veya koku gelmesi

17 Kimyasal Tepkimeler ve Denge 65 KAYNAKLAR 1. Barady J.E. and Humiston G.E., General Chemistry, Principles and Structure, SI Version, 2 nd Edition, Erdik E., Sarıkaya Y., Temel Üniversitesi Kimyası, Ankara, Gündüz T., Kalitatif Analiz Ders Kitabı, Gazi Büro Kitapevi Tic. Ltd. Şti., 6. Baskı, Basri Atasoy, Genel Kimya, Gündüz Eğitim ve Yayıncılık, Skoog D.A, West D.M, Holler F.J, Crouch S.R, Çeviri Editörleri: Kılıç E, Yılmaz H, Analitik Kimya Temel İlkeler, Bilim Yayıncılık. 6. Chang R. Çeviri Editörleri: Uyar T, Aksoy S, İnam R., Genel Kimya Temel Kavramlar, Palme Yayıncılık, 2006.

18 Asitler ve Bazlar 67 Bölüm 4: ASĐTLER VE BAZLAR 4.1. Asit Baz Kavramları Günlük hayatta karşılaştığımız maddelerin bir kısmı asittir. Bunlar genellikle yakıcı ve tahriş edici olarak bilinmesine rağmen çoğu zaman da vazgeçemediğimiz yiyeceklerde bulunur. Mesela sirkenin yapısında asetik asit, limon suyunda sitrik asit, gazoz gibi içeceklerde karbonik asit, elmada maleik asit, yeşil yapraklı sebzelerde folik asit, kolada fosforik asit, portakal, mandalina gibi turunçgillerde askorbik asit, aspirinde asetil salisilik asit bulunmaktadır. Yine bir kısım asitler vücudumuzdaki proteinlerin yapıtaşlarını oluşturmaktadır. Nitrik asit, sülfürik asit, siyanür asidi gibi bazı asitlerin ise yenilip içilmesi canlı vücudu için tehlikelidir. Elimizi sabunla yıkarken sabunun verdiği kayganlık hissini hepimiz fark etmişizdir. Sabun köpüğü, yüzümüzü sabunla yıkarken gözümüze kaçtığında gözümüzün yanmasına sebep olur. Sabuna kaygan, yakıcı, acı olma gibi özellikleri veren madde bazdır. Bazlar temizlik maddelerinde, şampuanlarda, diş macunu, çamaşır sodası, amonyaklı su, kostik (NaOH), kireç kaymağı (Ca(OH) 2 ) gibi daha birçok maddenin yapısında bulunur. Asitler ve bazların çoğu oldukça tehlikeli ve tahrip edici maddelerdir. Bunlar, proteini çözerek dokuyu tahrip ederler. Midenin aşırı asit salgılaması ülser hastalığına neden olur.

19 116 Genel Kimya - III KAYNAKLAR 1. D.C. Harris, (Çeviri Editörü: G. Somer), Analitik Kimya, Gazi Büro Kitabevi, Ankara, D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, (Çeviri Editörleri: E. Kılıç, F. Köseoğlu), Analitik Kimya Temelleri, 7. Baskı, Bilim Yayıncılık, Ankara, D. Harvey, Modern Analytical Chemistry, The McGraw Hill Companies, United States of America, F.W. Fifield, D. Kealey, Principles and Practice of Analytical Chemistry, Fifth Edition, Blacwell Science, Berlin, C.E. Mortimer, (Çeviri Editörü: T. Altınata), Modern Üniversite Kimyası, Cilt 2, 1. Baskı, Çağlayan Kitabevi, Đstanbul, P. Atkins, L. Jones, (Çeviri Editörleri: E. Kılıç, F. Köseoğlu, H. Yılmaz), Temel Kimya, Cilt 2, 3. Baskı, Bilim Yayıncılık, Ankara, M. Özcan, Modern Temel Kimya, Cilt 2, 2. Baskı, Ceren Basım Yayın, Balıkesir, (Erişim tarihi: ) 9. =10&um=1&hl=tr&start=0&sa=N (Erişim tarihi: ) lerdekibaziasitlervebazlargunlukhayattakullandigimizsabun.htm (Erişim tarihi: )

20 Gravimetrik Analiz 117 Bölüm 5: GRAVİMETRİK ANALİZ 5.1. Gravimetrik Yöntemler Gravimetri, herhangi bir maddenin kütlesinin veya kütlesindeki değişimin ölçülmesi ile ilgili tüm teknikleri içerir. Kütle ölçümü tüm analitik ölçümlerin en temeli olup, gravimetri de, hiç tartışmasız en eski analitik tekniktir. Gravimetrik yöntemler, bir maddenin kimyasal olarak ilgili olduğu diğer bir saf maddeye dönüştürülmesine dayanan kantitatif tayin yöntemleri olup, kütlenin bir analitik terazi ile ölçümüne dayanır. Kütle ölçümüne dayanan gravimetrik yöntemler genel olarak; çöktürme ve uçucu hale getirme (yakma) yöntemi olmak üzere iki çeşittir. Çöktürme yönteminde, analizi yapılacak madde, uygun bir tepken kullanılarak, hemen hemen hiç çözünmeyen veya son derece az çözünen bir çökelek halinde çöktürülür. Süzülerek çözelti ortamından ayrılan çökelek, içerisinde bulunabilecek safsızlıkların uzaklaştırılması için yıkanır ve uygun ısıl işlemlerle, bileşimi belirli olan bir ürüne dönüştürülür. Son basamak olarak ürün tartılır ve madde miktarı tayin edilir. Bu işlemler basitçe Şekil 5.1 de gösterilmiştir. Şekil 5.1. Çöktürme yönteminde uygulanan işlemler

21 Gravimetrik Analiz 151 KAYNAKÇA 1. Gündüz T, Kalitatif Analiz Ders Kitabı, Gazi Yayıevi, 7. Baskı, Ankara, Analitik Kimya, Daniel C. Harris, Çeviri Editör Güler Somer, Gazi Büro Kitapevi, Ankara Atkins P, Jones L, Temel Kimya (Çeviri Editörleri: Kılıç E, Köseoğlu F, Yılmaz H) Bilim Yayıncılık, Ankara, Skoog D D, West D M, Analitik Kimya, Cilt 1, Hacettepe Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Ders Teksirleri, No: 1, Beytepe, Ankara, Analitik Kimya Temelleri, Douglas A. Skoog, Donald M. West, F. James Holler; Çeviri Editörleri, Esma Kılıç, Fitnat Köseoğlu, Bilim Yayınları, Ankara,

22 Titrimetrik Analiz 153 Bölüm 6: TİTRİMETRİK ANALİZ Titrimetrik metotlar, hızlı, uygun, doğru oldukları ve kolaylıkla otomatik hale getirilebildikleri için rutin analizlerde çok yaygın olarak kullanılırlar. Titrimetri, derişimi bilinen bir çözeltinin analizi yapılan madde (analit) ile tepkimeye giren miktarının ölçümüne dayanan kantitatif analiz metotlarının genel adıdır. Titrasyon işleminde, derişimi bilinen asit veya baz çözeltisi (standart çözelti), büret denen bir cam düzenekten derişimi bilinmeyen asit veya baz çözeltisine nötralizasyon tamamlanana kadar yavaş yavaş eklenir. Volumetrik titrimetri, standart reaktifin hacminin ölçülmesi temeline dayanan bir titrimetrik metottur. İndirgenmeyükseltgenme tepkimeleri, asit-baz tepkimeleri, kompleks oluşum tepkimeleri, çöktürme tepkimeleri olarak dört bölümde incelenir. Gravimetrik (ağırlık) titrimetri, standart reaktifin kütlesinin ölçülmesine dayanan titrimetrik metottur. Kulometrik titrimetri ise, analit ile bir tepkimenin tamamlanması için gerekli kulon cinsinden yük miktarının ölçüldüğü titrimetrik metottur Bazı Terimlerin Tanımları Standart Çözelti: Titrimetrik analizde kullanılan derişimi yüksek doğrulukla bilinen çözeltidir. İdeal olarak şu özelliklere sahip olması gerekir: -Derişimi bir defa belirlendikten sonra uzun süre değişmeden kalabilmeli -Analit ile tepkimesi hızlı olmalı -Analit ile seçici olarak tepkimeye girmeli, tepkime basit kimyasal denklemle gösterilebilmeli -Analit ile tamamen tepkimeye girmeli ve titrasyonda keskin bir dönüm noktası görülmelidir. Birincil Standart Madde: Bir titrimetrik analizde referans olabilecek çok yüksek saflıktaki bir bileşiktir. Önemli özellikleri şunlardır: -Çok saf olmalı -Kararlı olmalı

23 182 Genel Kimya - III KAYNAKÇA 1. Harvey D, Modern Analytical Chemistry, The McGraw-Hill Companies, Skoog D A, West D M and Holler F J, Analitik Kimya Temelleri 1 (Çeviri Editörleri: Kılıç E, Köseoğlu F), 7.Baskı, Bilim Yayıncılık, Ankara, Skoog D A, West D M, Fundamentals of Analytical Chemistry, Fourth Edition, Saunders College Publishing, New York, Fifield F W, Kealey D, Principles and Practice of Analytical Chemistry, Cambridge, Fifth Edition, Kennedy J H, Analytical Chemistry Principles, Orlando,Florida, Petrucci R H, Harwood W S, Herring F G, Genel Kimya 1-2. İlkeler ve Modern Uygulamalar (Çeviri Editörleri: Uyar T, Aksoy S), 8.Baskı, Palme Yayıncılık, Ankara, 2002.

24 Kompleksometrik Analiz 183 Bölüm 7: KOMPLEKSOMETRİK ANALİZ Kompleks oluşumuyla gerçekleştirilen analize kompleksometrik analiz denir. Kompleksometrik analizler, şelat olarak adlandırılan koordinasyon bileşikleriyle ilgilidir. Bir elektron çifti sunarak bir katyon veya nötral bir metal atomu ile bir kovalent bağ oluşturan iyon veya moleküllere ligant adı verilir. Bir katyonun tek bir ligantta bulunan iki veya daha fazla elektron çifti sunan gruba bağlanmasıyla oluşan halkalı komplekse de şelat denilir. Cu 2+ iyonu su ortamında hekzahidrat kompleksleri oluşturur. Cu H 2 O Cu(H 2 O) 6 2+ Ortama amonyak eklendiğinde bakır (II) hekzahidrat kompleksindeki 4 su amonyak ile yer değiştirir. Bu tepkime aşağıdaki gibidir: Cu(H 2 O) NH 3 Cu(NH 3 )(H 2 O) H 2 O Cu(NH 3 )(H 2 O) NH 3 Cu(NH 3 ) 2 (H 2 O) H 2 O Cu(NH 3 ) 2 (H 2 O) NH 3 Cu(NH 3 ) 3 (H 2 O) H 2 O Cu(NH 3 ) 3 (H 2 O) NH 3 Cu(NH 3 ) 4 (H 2 O) H 2 O Toplam kompleksleşme tepkimesi ise Cu(H 2 O) NH 3 Cu(NH 3 ) 4 (H 2 O) H 2 O şeklindedir. Su ortamındaki bu tepkime aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

25 198 Genel Kimya - III KAYNAKÇA 1. Skoog D A, West D M, Holler F J, Analitik Kimyanın Temelleri (Çeviri Editörleri: Kılıç E, Köseoğlu F) Bilim Yayıncılık, Ankara, Harris D C, Analitik Kimya (Çeviri Editörü: Somer G), Gazi Büro Kitabevi, Ankara, Harvey D, Modern Analytical Chemistry, McGGraw Hill, New York, Fifield F W and Kealey D, Principals and Practice of Analytical Chemistry, 5th Ed., Blackwell Science, Berlin, Schenk G H, Hahn R B, Hartkoph A V, Introduction to Analytical Chemistry, 2nd. Ed., Allyn and Bacon, Boston, 1981.

26 Susuz Ortam Tepkimeleri 199 Bölüm 8: SUSUZ ORTAM TEPKİMELERİ 8.1. Susuz Ortam Nedir? Susuz ortam, çözücü olarak su hariç diğer çözücülerin kullanıldığı ortamdır. Bu ortamda meydana gelen tepkimelere susuz ortam tepkimeleri adı verilir. Bununla birlikte su ile karışık diğer çözücülerin bulunduğu ortamlar da susuz ortam olarak adlandırılmaktadır. Su ortamında gerçekleşen tepkimeler (asit-baz tepkimeleri, kompleksometrik tepkimeler, elektrokimyasal tepkimeler, çöktürme tepkimeleri v.s) susuz ortamlarda da gerçekleştirilebilir. Su ortamında tepkimelerin gerçekleşmesinde suyun iyonları (hidronyum ve hidroksil iyonu) etkili olurken, susuz ortamda ise susuz çözücünün iyonlaşmasından meydana gelen çözücünün anyon ve katyonları rol oynarlar. Bazı kimyasal tepkimelerde susuz ortama aşağıda belirtilen nedenlerle ihtiyaç duyulur. 1. Su evrensel bir çözücü olmakla birlikte özellikle organik bileşikler için iyi bir çözücü değildir. Bu nedenle organik bileşiklerle ve bazı inorganik bileşiklerle çalışılırken ortamda meydana gelen veya gelebilecek tepkimelerin istenilen verimle gerçekleşmesini sağlamak için susuz ortama ihtiyaç duyulur. 2. Susuz ortam, su ortamında çok zayıf asit ya da çok zayıf baz olarak davranan maddelerin asitlik ve bazlık kuvvetlerinin göreceli olarak artırılmasını sağlar. Bu durum çok zayıf asit ve bazların tayin edilebilmelerini kolaylaştırır. Örneğin, üre, su ortamında çok zayıf baz gibi davranırken zayıf bir asit olan asetik asit içerisinde kuvvetli baz olarak davranır. Bu da ürenin asit-baz titrasyonunda daha kolay tayinine imkan sağlar. 3. Bilinen kuvvetli mineral asitlerin (hidroklorik asit, nitrik asit, sülfürik asit, perklorik asit) su ortamında asitlik bakımında kuvvetleri eşdeğer iken (bu durum suyun seviyeleme etkisi olarak bilinir) susuz bir çözücüde ise asitlik kuvvetleri farklı olabilir. Bu ise kuvvetli asit karışımlarının belirlenmesine yardımcı olur.

27 Susuz Ortam Tepkimeleri 205 KAYNAKÇA 1. Analitik Kimya, Temel İlkeler, (D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch), Çeviri Editörleri: Prof.Dr. Esma Kılıç, Prof.Dr. Hamza Yılmaz, Sekizinci baskı, Bilim Yayınları 2. Susuz Ortam Reaksiyonları, Turgut Gündüz, Gazi Kitapevi, Ankara, Kantitatif Analiz Ders Kitabı, Turgut Gündüz, Gazi Kitapevi, Ankara, 2000

28 Aletli Analiz Yöntemleri 207 Bölüm 9: ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ Analitik kimya, belirli bir maddenin kimyasal bileşenlerinin ya da bileşenlerden bir bölümünün niteliğinin ve/veya niceliğinin belirlenmesini ve bu amaçla kullanılan yöntemleri inceler. Bir numunedeki atom, molekül, iyon ve/veya fonksiyonel gruplarla ilgili nitel bilgiler ve/veya bu bileşenlerin bağıl miktarları ile ilgili nicel bilgiler analitik yöntemler kullanılarak elde edilir Analitik Yöntemlerin Sınıflandırılması Analitik yöntemler, klasik ve enstrümantal (aletli) yöntemler olmak üzere ikiye ayrılırlar. Bu sınıflandırma daha çok tarihsel bir sınıflandırmadır Klasik Yöntemler Kimya biliminin ilk uygulamalarının çoğunda, analizi yapılan numunedeki bileşenlerin (analitler) çökme veya damıtma gibi tekniklerle birbirlerinden ayrılmasını içerirdi. Ayrılan bileşenler, uygun tepkenler ile muamele edildikten sonra, renkleri, kokuları, kaynama ve erime sıcaklıkları gibi veya optik özelliklerinden faydalanılarak tayin edilebilir düzeye getirilirdi. Böylelikle bileşenler hakkında nitel bilgiler elde edilirdi. Nicel olarak da analit miktarları, gravimetrik ve titrimetrik ölçümler ile belirlenirdi. Klasik yöntemler, halen laboratuvarlarda analitlerin ayrılması ve tayini için kullanılmaktadır. Ancak günümüzde bunların kullanımı oldukça azalmış olup, yerlerini aletli analiz yöntemleri almıştır Aletli (Enstrümantal) Yöntemler Yirminci yüzyılda bilim ve teknoloji alanındaki gelişmeler, analitik problemlerin çözümünde klasik yöntemlerin yerine aletli yöntemlerin kullanılabileceğini göstermiştir. Bu yüzyılda, iletkenlik, elektrot potansiyeli, ışın absorpsiyonu ve floresansı gibi özellikler, analitlerin nitel ve nicel tayinlerinde kullanılmaya başlanmıştır. Yüksek verimli kromatografik yöntemler de damıtma ve özütleme gibi

29 228 Genel Kimya - III KAYNAKÇA 1. D.A. Skoog, F.J. Holler, T.A Nieman, Editörler: Esma Kılıç, Fitnat Köseoğlu, Hamza Yılmaz, Bilim Yayıncılık, Ankara, D.A. Skoog, J.J. Leary, Principles of Instrumental Analysis, Fourth Edition, Saunders College Publishing, Atilla Yıldız, Ömer Genç, Sema Bektaş, Enstrümantal Analiz Yöntemleri, Hacettepe Üniversitesi Yayınları, D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, Editörler: Esma Kılıç, Fitnat Köseoğlu, Bilim Yayıncılık, Ankara, İ. Morgül, Kimya Eğitimi 1, Önemli Kimya Kavramları ve Kimyasal Analiz, Hacettepe Üniversitesi Yayınları, D.C. Haris, Analitik Kimya, Çeviri editörü G. Somer, Gazi Büro Kitapevi, Ankara, E. Kendüzler, Doktora tezi, Bazı eser elementlerin Ambersorb 572 ile zenginleştirme şartlarının araştırılması ve alevli atomik absorpsiyon spektrometrik yöntemle tayini, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, Z. Tez, Bilim ve Sanayide Kimya Tarihi, Nobel Yayın Dağıtım, Ankara,