ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ BAZI METAL KATYONLARININ SPEKTROFOTOMETRİK TAYİNLERİNDE ÇOK BİLEŞENLİ KALİBRASYON TEKNİKLERİNİN UYGULANMASI Rukiye SAYGILI KİMYA ANABİLİM DALI ANKARA 29 Her hakkı saklıdır
TEZ ONAYI Rukiye SAYGILI tarafından hazırlanan Bazı Metal Katyonlarının Spektrofotometrik Tayinlerinde Çok Bileşenli Kalibrasyon Tekniklerinin Uygulanması adlı tez çalışması 27 / 7 / 29 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından oy birliği ile Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı nda YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir. Danışman: Prof. Dr. Mustafa TAŞTEKİN Jüri Üyeleri : Başkan: Prof. Dr. Fitnat KÖSEOĞLU Gazi Üniversitesi, Eğitim Fakültesi, Kimya Bölümü Üye: Prof. Dr. Adnan KENAR Ankara Üniversitesi, Fen Fakültesi, Kimya A.B.D Üye: Prof. Dr. Mustafa TAŞTEKİN Ankara Üniversitesi, Fen Fakültesi, Kimya A.B.D Yukarıdaki sonucu onaylarım Prof. Dr. Orhan ATAKOL Enstitü Müdürü
ÖZET Yüksek Lisans Tezi BAZI METAL KATYONLARININ SPEKTROFOTOMETRİK TAYİNLERİNDE ÇOK BİLEŞENLİ KALİBRASYON TEKNİKLERİNİN UYGULANMASI Rukiye SAYGILI Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Mustafa TAŞTEKİN Bu çalışmada, Cu 2+, Zn 2+ ve Ni 2+ nin bir arada bulunduğu çözeltilerde, bu katyonların spektrofotometrik yöntemle birlikte tayininde çok değişkenli kalibrasyon teknikleri kullanılmıştır. Katyonlar beş farklı derişim seviyesinde 5 seviyeli tasarıma göre hazırlanmıştır. 25 çözeltiden meydana gelen bu kalibrasyon çözeltileri optimum ph olan 1,5 da 4-(2-piridilazo) rezorsinol (PAR) ile renklendirilmiş ve 4-8 nm arasında spektrumları kaydedilmiştir. Kalibrasyon çözeltilerinin bütün dalga boylarındaki absorbans değerleri kullanılarak, çok değişkenli kalibrasyon tekniklerinden CLS, PCR ve PLS1 yöntemleri uygulanmıştır. Her defasında bir çözeltinin numune olarak kabul edildiği crossvalidasyon işleminde PRESS değerlerine göre bu üç katyonun birlikte tayininde kullanılacak en uygun tekniğin PCR olduğuna karar verilmiştir. Geliştirilen yöntem gerçek numunelere uygulanmış ve elde edilen sonuçlar AAS ile elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Analiz sonuçlarından elde edilen geri kazanım değerleri Cu 2+ için % 99,2 ± 1,9, Zn 2+ için % 11,3 ± 4,4 ve Ni 2+ için % 1,2 ± 1,6 olarak bulunmuştur. Temmuz 29, 77 sayfa Anahtar Kelimeler: Çok değişkenli kalibrasyon, UV-GB spektrofotometre, 4-(2- piridilazo) rezorsinol, kemometri i
ABSTRACT Master Thesis THE APPLICATION OF MULTIVARIATE CALİBRATİON TECHNIQUES TO THE SIMULTANEOUS SPECTROPHOTOMETRIC DETERMINATION OF SOME METAL CATIONS Rukiye SAYGILI Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemistry Supervisor: Prof. Dr. Mustafa TAŞTEKİN In this study multivariate calibration techniques is used for simultaneous spectrophotometric determination of Cu 2+, Zn 2+ and Ni 2+ in solutions which consist them together. Cations are five level of concentration and designed according to 5 level design. This 25 calibration solutions are coloured with 4-(2-pridilazo) rezorsinol at optimum ph value 1-11 and their absorption spectra were recorded at 4-8 nm. Using responses at all wavelength, multivariate calibration methods including CLS, PCR and PLS1 are applied. According to cross-validation procedure which consider these solutions as a sample every times PRESS values it is decided that PCR is the most suitable method for determination of these cations. The proposed method are applied to the real samples and results are compared those obtained by AAS. The mean percentage recoveries are for Cu 2+ 99,2 ± 1,9 %, Zn 2+ 11,3 ± 4,4 %, and Ni 2+ 1,2 ± 1,6 % in real samples. July 29, 77 pages Key Words: Multivariate calibration, UV-VIS spectrophotometer, 4-(2-pyridilazo) resorsinol, chemometrics ii
TEŞEKKÜR Çalışmaların sırasında beni yönlendiren, araştırmalarımın her aşamasında yardım ve desteklerini esirgemeyen hocalarım Prof. Dr. Mustafa TAŞTEKİN e ve Prof. Dr. Adnan KENAR a en içten duygularımla teşekkür ederim. Çalışmaların sırasında her türlü fikir alışverişinde bulunduğum ve birlikte çalıştığım arkadaşlarım Araş. Gör. Ceren TALYAK BAĞDU ya ve Nilüfer KAYA ya çok teşekkür ederim. Ayrıca çalışmalarım boyunca ve de her zaman yanımda olup beni destekleyen sevgili anneme, babama ve ablama sonsuz sevgi ve teşekkürlerimi sunarım. Rukiye SAYGILI Ankara, Temmuz 29 iii
İÇİNDEKİLER ÖZET....i ABSTRACT... ii TEŞEKKÜR.... iii SİMGELER DİZİNİ... vii ŞEKİLLER DİZİNİ... viii ÇİZELGELER DİZİNİ.... ix 1.GİRİŞ.... 1 1.1 Çalışmanın Amacı... 1 1.2 Çalışmanın Önemi.... 1 2. KAYNAK ÖZETLERİ... 3 3. KURAMSAL TEMELLER... 14 3.1 Kemometri... 14 3.2 Matrisler ve Matris İşlemleri... 15 3.3 Kalibrasyon... 2 3.3.1 Tek değişkenli kalibrasyon... 2 3.3.1.1 Klasik kalibrasyon... 21 3.3.1.2 Ters kalibrasyon... 21 3.3.2 Çok değişkenli kalibrasyon... 22 3.4 En Küçük Kareler Yöntemi (Classical Least squares-cls)... 23 3.5 Ters En Küçük Kareler Yöntemi (Inverse Least squares-ils)... 25 3.6 Temel Bileşen Analizi (Principal Component Analysis - PCA)... 28 3.6.1 Faktör uzayı... 3 3.6.2 Soyut faktör uzayı.... 31 3.6.3 Faktörlerin bulunması ve algoritmalar.... 31 3.7 Temel Bileşen Regresyonu (Principal Component Regression- PCR)... 33 3.7.1 Regresyon... 33 3.8 Kısmi En Küçük Kareler Yöntemi (Partial Least Squares-PLS)... 35 3.9 Deneysel Tasarım... 37 3.9.1 Beş seviyeli tasarım.... 39 iv
3.1 Ultraviyole (morötesi) / Görünür Bölge Moleküler Absorbsiyon Spektroskopisi.... 4 3.11 4-(2-piridilazo) rezorsinol (PAR)... 43 4. MATERYAL VE YÖNTEM... 45 4.1.Kullanılan Cihazlar.... 45 4.2.Kullanılan Kimyasal Maddeler.... 45 4.3 Kullanılan Çözeltiler... 46 4.3.1 Stok çözeltilerin hazırlanması... 46 4.3.2 Fosfat tamponu... 46 4.3.3. PAR çözeltisi... 46 4.3.4 Standart referans maddeler.... 46 4.3.5 Kalibrasyon çözeltilerinin (training set) hazırlanması... 47 4.4 Yöntem.... 5 4.4.1 Kompleks oluşumu ve katyonların maksimum absorpsiyon dalga boyunun belirlenmesi.... 5 4.4.2 Optimum ph ın belirlenmesi... 5 4.4.3 Kompleks oluşum sıcaklığının belirlenmesi.... 5 4.4.4 Kompleks stokiyometrisinin tayini... 5 4.4.5 Kompleks oluşum süresinin belirlenmesi.... 52 4.4.6 Bozucu iyonların etkisi.... 52 5. ARAŞTIRMA BULGULARI... 53 5.1 Kompleks Oluşumunda Optimum Şartların Belirlenmesi.... 53 5.1.1 Kompleks oluşumu ve katyonların maksimum absorpsiyon dalga boyunun belirlenmesi.... 53 5.1.2 ph etkisi.... 55 5.1.3 Kompleks oluşum sıcaklığı... 56 5.1.4 Kompleks stokiyometrisinin tayini... 57 5.1.5 Kompleks oluşum süresi... 58 5.2 Kalibrasyon.... 59 5.3 Bozucu İyonların Etkisi... 66 5.4 Alt Tayin Sınırı... 67 5.5 Geliştirilen Yöntemin Gerçek Numunelere Uygulanması... 7 v
6. TARTIŞMA VE SONUÇ... 72 KAYNAKLAR.... 75 ÖZGEÇMİŞ... 77 vi
SİMGELER DİZİNİ UV-GB AAS PAR PAN CLS MLR ILS PCA PCR PLS PC RPE PRESS RMSEP RMSEC ANN MTAMR FI MFE EDTA DPTH ITTFA HCT BA CA RSD Zincon LOD MAL EMA EVA VAN HPLC CBZ PHT OSC NIPALs SVD Ultraviyole-Görünür Bölge Atomik Absorpsiyon Spektroskopisi 4-(2-piridilazo) rezorsinol 1-(2-piridilazo)-2-naftol Klasik En Küçük Kareler Çoklu Lineer Regresyonu (Multi Lineer Regression) Ters En Küçük Kareler Temel Bileşen Analizi Temel Bileşen Regresyonu Kısmi En Küçük Kareler Temel Bileşen Bağıl tahmini hata Tahmini artık hata kareler toplamı Artık En Küçük Tahmini Hatalar Karesi Artık En Küçük Kareler Kalibrasyonu Yapay Sinir Ağları 4-(4 -metil-2 -tiazolazo)-2-metilrezorsinol Akış Enjeksiyon Cıva Film Elektrodu Etilen diamin tetra asetik asit 1,5-bis(di-2-piridil metilen) tiyokarbonohidrazid Yineleci Hedef Dönüşüm Faktörü Analizi Hidroklorotiyazid Benazepril hidroklorür Silazepril Bağıl Standart Sapma 2-karboksi-2 -hidroksi-5 -sülfoformazil benzen Tayin Limiti Maltol Etil maltol Etil vanilin Vanilin Yüksek Basınçlı Sıvı Kromatografi (High Performance Liquid Chromatoghrapy) Karbamazepin Fenitoin Ortogonal Sinyal Doğrulama Nonlineer Iterative Partial Least Squares Singular Value Decomposition vii
ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 3.1 a) Klasik b) Ters kalibrasyondaki hatalar...22 Şekil 3.2 PCA nın temeli....28 Şekil 3.3 PLS1 in temeli....36 Şekil 3.4 İki bileşenli bir karışımın absorbsiyon spektrumu; iki bileşenin tayininde en uygun dalga boyu; λ ve λ....43 Şekil 5.1 Cu 2+ -PAR kompleksinin spektrumu....53 Şekil 5.2 Zn 2+ -PAR kompleksinin spektrumu....54 Şekil 5.3 Ni 2+ -PAR kompleksinin spektrumu...54 Şekil 5.4 a)cu 2+ -PAR, b)zn 2+ -PAR ve c)ni 2+ -PAR komplekslerinin birlikte spektrumları....55 Şekil 5.5 Cu 2+ -Zn 2+ - Ni 2+ -PAR komplekslerinin oluşumuna ph nın etkisi....55 Şekil 5.6 Cu 2+ -PAR kompleksinin oluşumuna sıcaklığın etkisi....56 Şekil 5.7 Zn 2+ -PAR kompleksinin oluşumuna sıcaklığın etkisi....56 Şekil 5.8 Ni 2+ -PAR kompleksinin oluşumuna sıcaklığın etkisi...57 Şekil 5.9 Job yöntemi ile Cu 2+ -PAR arasında oluşan kompleksin stokiyometrisinin tayin grafiği...57 Şekil 5.1 Job yöntemi ile Zn 2+ -PAR arasında oluşan kompleksin stokiyometrisinin tayin grafiği...58 Şekil 5.11 Job yöntemi ile Ni 2+ -PAR arasında oluşan kompleksin stokiyometrisinin tayin grafiği...58 Şekil 5.12 Cu 2+ -PAR, Zn 2+ -PAR ve Ni 2+ -PAR arasında oluşan kompleksin oluşumuna zamanın etkisi...59 Şekil 5.13 Kalibrasyon çözeltilerinin spektrumu...6 Şekil 5.14 Cu 2+ için CLS yöntemi ile bulunan cross-validasyon karşılaştırma grafiği...61 Şekil 5.15 Zn 2+ için CLS yöntemi ile bulunan cross-validasyon karşılaştırma grafiği...61 Şekil 5.16 Ni 2+ için CLS yöntemi ile bulunan cross-validasyon karşılaştırma grafiği...62 Şekil 5.17 Cu 2+ için PCR yöntemi ile bulunan cross-validasyon karşılaştırma grafiği...62 Şekil 5.18 Zn 2+ için PCR yöntemi ile bulunan cross-validasyon karşılaştırma grafiği...63 Şekil 5.19 Ni 2+ için PCR yöntemi ile bulunan cross-validasyon karşılaştırma grafiği...63 Şekil 5.2 Cu 2+ için PLS1 yöntemi ile bulunan cross-validasyon karşılaştırma grafiği...64 Şekil 5.21 Zn 2+ için PLS1 yöntemi ile bulunan cross-validasyon karşılaştırma grafiği...64 Şekil 5.22 Ni 2+ için PLS1 yöntemi ile bulunan cross-validasyon karşılaştırma grafiği...65 Şekil 5.23 PCR yöntemi için faktörlerin belirlenmesi....66 Şekil 5.24 Cu 2+ için alt tayin grafiği....68 Şekil 5.25 Zn 2+ için alt tayin grafiği....69 Şekil 5.26 Ni 2+ için alt tayin grafiği...69 Şekil 5.27 Numune çözeltilerinin spektrumu...7 viii
ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge 3.1 Beş seviyeli tasarım.... 39 Çizelge 4.1 Çalışılmada kullanılan kimyasal maddeler, temin edildikleri firmalar ve saflık dereceleri.... 45 Çizelge 4.2 Neusilber IV numunesinin bileşimi.... 47 Çizelge 4.3 Numune çözeltilerinin hazırlanmasında kullanılan çözeltilerin hacimleri... 47 Çizelge 4.4 Kalibrasyon çözeltilerinin hazırlanmasında kullanılan seviye değerleri.... 48 Çizelge 4.5 Kalibrasyon çözeltilerinin derişimleri48 Çizelge 4.6 Kalibrasyon çözeltilerinin hazırlanması için kullanılan çözeltilerin hacimleri... 49 Çizelge 4.7 Job yöntemi ile Cu 2+ -PAR kompleks stokiyometrisinin tayini için hazırlanan çözelti hacimleri ve absorbanslar... 51 Çizelge 4.8 Job yöntemi için Zn 2+ -PAR kompleks stokiyometrisinin tayini için hazırlanan çözelti hacimleri ve absorbanslar... 51 Çizelge 4.9 Job yöntemi ile Ni 2+ -PAR kompleks stokiyometrisinin tayini için hazırlanan çözelti hacimleri ve absorbanslar... 52 Çizelge 5.1 CLS, PCR ve PLS1 yöntemleri ile bulunan PRESS ve m değerleri ve kalibrasyon çözeltileri için yüzde geri kazanımlar.... 65 Çizelge 5.2,2 ppm Cu 2+, Zn 2+ ve Ni 2+ içeren çözeltilere ilave edilen bozucu iyonların etkisi ve sınırları... 67 Çizelge 5.3 Hem kemometrik yöntem ile hem de deneysel olarak bulunan alt tayin sınırları.... 7 Çizelge 5.4 AAS ile elde edilen sonuçların geliştirilen yöntem ve teorik verilerle karşılaştırılması... 71 ix
1. GİRİŞ 1.1 Çalışmanın Amacı Tez çalışmasında, aynı ortamda bulunan bazı metal katyonlarının kompleks oluşturularak birlikte tayini amaçlanmıştır. Ancak burada karşılaşılan temel sorun katyonların birbiri üzerinde bozucu etki yapması dolayısıyla bu bozucu etki yapanların belirlenip ayrılması ya da katyonların ayrı ayrı tayinlerinin yapılmasıdır. Ancak bu işlemler hem oldukça vakit alıcı hem de masraflıdır. Ayrı ayrı tayinlerinde de ayırma veya maskeleme esnasında ortamda bulunan türlerden bazıları analitle kısmen de olsa benzerlik gösterir ve ayırma esnasında bir miktar analit de ortamdan uzaklaşabilir. Bu nedenle hiçbir ön işlem yapmadan bunların birlikte tayinine olanak sağlayan bir yönteme ihtiyaç vardır. Son yıllarda kemometri alanındaki gelişmeler kompleks sistemlerin çözümü için çok değişkenli kalibrasyonların gelişmesine yol açmıştır. Çok değişkenli kalibrasyon yöntemleri ile birden fazla bileşen içeren numunelerdeki bileşenler çok sayıdaki dalga boylarını kullanarak kantitatif olarak tayin edilebilmektedir. Bu amaçla gerçek numunelerde bir arada bulunan Cu 2+, Zn 2+ ve Ni 2+ metal katyonlarının birlikte spektrofotometrik tayinleri amaçlanmıştır. Bu metallerle kararlı ve renkli kompleksler oluşturabilen 4-(2-piridilazo) rezorsinol (PAR) reaktifi kullanılmıştır (Ghasemi et al. 22). 1.2 Çalışmanın Önemi Metal katyonlarının tayini her zaman önemini korumuştur. Örneğin ağır metaller çevresel zehirleyiciler sınıfına girerler. Düşük derişimlerde bile doğal çevre için zararlı olan bu materyaller doğası gereği toksik özellik ve yiyecek zincirlerinde birikme eğilimi gösterirler. Ayrıca düşük bozunma oranına sahiptirler. Fakat bazı organizmalar da yaşayabilmek için eser miktarda da olsa birçok metal iyonuna ihtiyaç duyarlar. Co, Ni 1
ve Cu gibi metaller genellikle doğada birlikte bulunur. Bu nedenle tayinleri son derece önemlidir (Hejazi et al. 24). UV-GB spektrofotometri ile çoklu metal tayini için seçici bir renklendirici reaktif olması gerekmez. 4-(2-piridilazo) rezorsinol (PAR) ve dietilditiyocarbamat gibi farklı şelatlayıcı reaktifler kullanılabilir. Fakat çevresel örneklerdeki eser miktardaki ağır metallerin tayini, matriks etkileri ve yetersiz duyarlılık nedeniyle zordur. Dolayısıyla bir ön zenginleştirme ve matriks eliminasyonu gerekir. Bu işlemleri yapmadan PCR, PLS gibi çok değişkenli kalibrasyonları kullanarak tayinler gerçekleştirilebilir. Cu, Ni, Zn, Co ve Fe gibi birçok metal de gerçek örnekte birlikte bulunur. Dolayısıyla farklı örneklerdeki bu iyonların birlikte tayini için UV-GB spektrofotometri, X-ışınları floresansı, atomik floresans spektrometri, polagrafi, kromatografi ve atomik absorpsiyon spektrometri gibi teknikler kullanılmaktadır. Bunlar arasından en yaygın kullanılan yöntem hızlı ve basit olması ve de geniş uygulama alanına sahip olması nedeniyle UV/GB spektrofotometri yöntemidir. Ancak klasik spektrofotometrik teknikler kullanılarak bu iyonların birlikte tayini zordur, çünkü genellikle absorpsiyon spektrumları belli bir bölgede çakışırlar ve üst üste binen eğriler kantitatif değerlendirme için uygun değildir. Son zamanlarda kantitatif spektrofotometri CLS, PCR, PLS gibi birçok çok değişkenli istatiksel yöntemlerin kullanılmasıyla gelişmiştir (Garcia Rodrigez et al. 1998; Ghasemi et al. 23; Martens and Naes 1989). Bunlar gibi farklı birçok kemometrik yöntem ile spektroskopik, kromatografik ve elektroanalitik gibi farklı analitik tekniklerden elde edilen sonuçlar, çok bileşenli analiz ile iyileştirilebilmektedir (Moneeb 26). Bu yöntemler son zamanlarda laboratuvar bilgisayarları için ticari yazılımların gelişmesi ve artması, modern spektroskopik cihazlarla bir spektrumun alınması sırasında dakikada yüzlerce verinin kaydedilebilmesi ve tüm spektrumları hızlı bir biçimde kaydedebilen fotodiyot dedektörlerin gelişmesi ile yaygın bir biçimde ve kolaylıkla kullanılmaktadır. 2
2. KAYNAK ÖZETLERİ Hernandez et al. (1996) PLS modelini kullanarak akış enjeksiyonu ile çok bileşenli analiz: serum ve metal karışımlarda, Cu 2+ ve Zn 2+ tayini ile ilgili bir çalışma yapmışlardır. Metot 4-(4 -metil-2 -tiazolazo)-2-metilrezorsinol (MTAMR) ile Cu 2+ ve Zn 2+ nin birlikte tayinine uygulanmıştır. Reaktif çok yüksek bir absorbansa sahiptir ve Cu 2+ ve Zn 2+ ile yaptığı komplekslerin spektrumları üst üste çakışır. Sistemi etkileyen kimyasal ve akış enjeksiyon (FI) değişkenleri optimize edilmiş ve önerilen metot kan serumunda ve metal karışımlarında Cu 2+ ve Zn 2+ nin tayininde geçerli kılınmıştır. ph= 7,4-9,5 arasında çalışılmış ve FI pik yüksekliğinin ph= 8,5 in üstünde sabit kaldığı görülmüştür. Optimum ph değeri 9 alınmıştır. Tampon konsantrasyonunun etkisi,5-,5 mol/l arasında çalışılmıştır ve tampon konsantrasyonu,1 mol/l seçilmiştir. MTANR konsantrasyonunun 5x1-5 -2,5x1-4 mol/l aralığında bir etkisinin olmadığı görülmüş ve 1x1-4 mol/l seçilmiştir. Metanol içeriğinin % 6-2 aralığında duyarlılığa bir etkisi olmadığı için metanol konsantrasyonun % 1 (v/v) seçilmiş ve reaktif saf metanolde çözülmüştür. Kalibrasyon çok değişkenli model olan PLS yardımıyla yapılmış ve cross-validasyon işlemi uygulanmıştır. Önerilen metot çeşitli konsantrasyonlarda Cu 2+ ve Zn 2+ içeren sentetik örneklere uygulanarak geçerli kılınmıştır. Eklenen ve bulunan miktarlar gayet tutarlıdır ve bağıl standart sapma küçük ve hata % 5 ten azdır. Ortalama bağıl hatanın karekökü (RRMSE), Cu 2+ için % 2,21 ve Zn 2+ için % 2,95 tir. Ni and Wu (1997) kompleksometrik titrasyon ve çok değişkenli kalibrasyon ile metal iyonları karışımlarının birlikte tayini ile ilgili bir çalışma yapmışlardır. Bu metodun prensibi tanımlanmış ve doğrusal bir kompleksometrik titrasyon eşitliği çıkarılmıştır. Bu çalışmada potansiyometrik ölçümler için indikatör elektrot olarak bir cıva film elektrot (MFE) ve referans elektrot olarak da bir çift temaslı Ag/AgCl 3
elektrodu kullanılmıştır. Optimum deney koşulları için ph (4,2), cıva film elektrodun cıva tabakasının inceliği, potansiyel noktaları ve bileşenlerin bileşimleri belirlenmiştir. Metal iyonlarının karışımları, etilen diamin tetra asetik asit (EDTA) ile titre edilmiş, her bir seçilen potansiyeldeki titrant hacmi kaydedilmiş ve ondan sonra tüm deneysel verilere en küçük kareler (CLS) ve kısmi en küçük kareler (PLS) gibi çok değişkenli kalibrasyon yaklaşımları uygulanmıştır. 5.1-4 mol/l den 1,5.1-3 mol/l e kadar olan konsantrasyon seviyelerinde Pb, Cu, Zn ve Co içeren ikili, üçlü ve dört bileşenli kombinasyonlarda 2 adet sentetik karışım önerilen metot ile analiz edilmiş ve makul sonuçlar elde edilmiştir. PLS nin CLS den daha iyi sonuçlar verdiği gözlenmiştir. Rodriguez et al. (1998) UV-GB spektrofotometrik olarak çok değişkenli kalibrasyon ile Fe 3+, Co 2+, Ni 2+ ve Cu 2+ iyonlarının birlikte tayini ile ilgili bir çalışma yapmışlardır. Bu metallerin 1,5-bis(di-2-piridil metilen) tiyokarbonohidrazid (DPTH) ile kompleksleri oluşturulmuştur. Bu metal iyonlarının dörtlü karışımlarının kararlılığı kemometrik yaklaşımlarla sağlanmıştır. Optimum ph= 4, için sodyum asetat tamponu kullanılmıştır. Bu koşullarda Co 2+, Ni 2+, Fe 3+ ve Cu 2+ iyonlarını ihtiva eden karışımının absorbansının 3 dakika sonra sabit kaldığı görülmüştür. Konsantrasyon aralığı Co 2+ için,2-1,3 µg/ml Ni 2+ için,1-1,2 µg/ml Fe 3+ için,1-1,1 µg/ml ve Cu 2+ için,2-1,2 µg/ml dır. Temel bileşen analizi (PCR) ve kısmi en küçük kareler regresyonu (PLS-1 ve PLS-2) kullanılarak karışımdaki iyonların birlikte tayininden elde edilen sonuçlar hesaplanmıştır. En iyi geri kazanım değerleri PLS-2 metodu ile elde edilmiştir. Bu işlem karışımlarda ve biyolojik materyallerde bahsedilen iyonların bir arada tayinine olanak sağlamıştır. Ni and Jin. (1999) kurşun, bakır, vanadyum, kadmiyum ve nikel in birlikte polagrafik olarak kemometrik tayini ile ilgili bir çalışma yapmışlardır. Bu çalışmada diferansiyel puls polagrafisi ile kurşun, bakır, vanadyum, kadmiyum ve nikel in birlikte tayinine klasik en küçük kareler (CLS), temel bileşen regresyonu 4
(PCR), kısmi en küçük kareler (PLS) ve yineleyici hedef dönüşüm faktörü analizi (ITTFA) gibi kemometrik yaklaşımlar uygulanmıştır. Kemometrik modeller ile kalibrasyon işleminin optimizasyonunu yapmak için karışımların klasik ve birinci türev polagramları kullanılmıştır ve metallerin piklerinin çok ciddi derecede üst üste çakıştığı görülmüştür. ph= 1,5-7, arasında ve potasyum tiyosiyanat aralığı,2-2, mol/l çalışılmış ve optimum ph değeri 2,78, potasyum tiyosiyanat konsantrasyonu,4 mol/l olarak belirlenmiştir. Çok değişkenli kalibrasyon için kalibrasyon seti ortagonal sıra tasarımına göre hazırlanmıştır. Önerilen metot Britton-Robinson tamponu (ph= 2,87) ve potasyum tiyosiyanattaki sentetik metal karışımları setine başarıyla uygulanmış ve makul sonuçlar elde edilmiştir. Her bir metot için bağıl tahmini hata (RPE) değerleri hesaplanmıştır. Her bir analit için RPE değeri (m analit sayısı, n numune sayısı), RPE.5 n n 2 2 1 ( Cbulunan Ceklenen ) / ( Ceklenen ) j= 1 j= 1 = olarak hesaplanır. RPE toplam.5 m n m n 2 2 1 ( Cbulunan Ceklenen ) / ( Ceklenen ) t= 1 j= 1 t= 1 j= 1 = Toplam klasik yöntemle hesaplanan toplam RPE değerleri sırasıyla CLS, PCR, PLS ve ITTFA için 11,9; 1,54; 1,99 ve 11,22, birinci türev yöntemiyle hesaplanan toplam RPE değerleri sırasıyla CLS, PCR, PLS ve ITTFA için 16,28; 1,2; 11,1 ve 9,61 olarak bulunmuştur. Farklı kemometrik uygulamalarla elde edilen sonuçlar birbirleriyle karşılaştırılmıştır ve faktör analizi metotlarının CLS den daha iyi sonuçlar verdiği bulunmuştur. Ghasemi et al. (21) kısmi en küçük kareler (PLS) kalibrasyon metodu ve resazurin sülfit reaksiyonunu kullanarak kobalt, nikel ve bakırın birlikte katalitik tayini ile ilgili bir çalışma yapmışlardır. 5
PLS kalibrasyon metodu Co 2+, Ni 2+ ve Cu 2+ nin resazürin ve sülfit arasındaki reaksiyonun katalitik etkisine dayanarak birlikte kinetik tayinine uygulanabilir. Kobalt, nikel ve bakır yokken resazurin ve sülfit arasındaki reaksiyon çok yavaştır. Fakat bu katyonların eser miktardaki varlığı bile reaksiyonun birkaç dakikada bitmesine ve resazürinin renginin hemen kaybolmasına yol açar. Sıcaklığın, NaOH ilavesinin ve reaktiflerin reaksiyon oranı üzerindeki etkileri çalışılmıştır. Bu metal iyonlarının varlığında ve yokluğunda sıcaklığın reaksiyon oranı üzerine etkisi çalışılmış ve artan sıcaklıkla birlikte reaksiyon oranının arttığı bulunmuştur. Yeterli sıcaklık olarak 25 ºC seçilmiştir. NaOH konsantrasyonu,9-,1 mol/l, resazürin konsantrasyonu,2 mol/l ve sülfit konsantrasyonu,5 mol/l olarak belirlenmiştir. Klasik tek değişkenli kalibrasyon için bu çalışma koşullarında sırasıyla Co 2+, Ni 2+ ve Cu 2+,1-1, µg/ml,,1-2,8 µg/ml ve,1-1,1 µg/ml aralığında alınmıştır. Çok değişkenli kalibrasyonda tayin için PLS-1 metodu kobalt, nikel ve bakır karışımlarının kararlılığı için değerlendirilmiştir. Bu amaç için 31 adet sentetik karışım seti hazırlanmıştır. Faktörlerin optimum sayısını belirlemek için çeşitli metotlar (Malinowski algoritması, crossvalidasyon metodu gibi) kullanılmış ve tahmini hatanın kareleri toplamı (PRESS) hesaplanmıştır. Yabancı iyonların etkisi çalışılmış ve Cd(II), La(III), ZN(II), Th(IV), Ba(II), Ca(II), Mg(II), W(IV), Ce(IV), Sb(III), Al(III), Se(VI), Te(IV), Cr(VI) ve Pt(IV) (tolere edilebilir sınır 1 µg/ml), Pd(II) ve Ag(I) (tolere edilebilir sınır 1 µg/ml) ve F -, Br -, Cl -, S 2 O 2-3, I -, CO 2-3, SO 2-4, SO 2-3 ve PO 3-4 (tolere edilebilir sınır 5 µg/ml) ve SCN - (1 µg/ml) gibi anyonların resazürin ve sülfit arasındaki reaksiyonda önemli derecede girişimlerinin olmadığı görülmüştür. Sırasıyla kobalt, nikel ve bakır için PRESS değerlerinin minumum olduğu faktör sayıları 15, 16 ve 15 ve geri kazanımlar % 98,1-12,6, % 97,9-12,2 ve % 96,6-18,3 olarak bulunmuştur. Gerçek değerlere karşı bulunanlar grafiğe geçirildiğinde R 2 değerleri sırasıyla kobalt, nikel ve bakır için,992,,9693 ve,9738 dir. Dinç (22) üç farklı kemometri tekniği (CLS, ILS ve PCR) ile farmasötik tabletlerdeki hidroklorotiyazid (HCT) ve benazepril hidroklorür ün (BA) spektral olarak tayini ile ilgili bir çalışma yapmıştır. 6
Bu üç kemometri teknikleri (klasik en küçük kareler (CLS), ters en küçük kareler (ILS) ve temel bileşen regresyonu (PCR) hidroklorotiyazid (HCT) ve benazepril hidroklorür (BA) içeren farmasötik tabletlerin spektrofotometrik analizlerine uygulanmıştır. Training set,1 M NaOH içerisinde -22 µg/ml HCT ve -36 µg/ml BA içeren farklı bileşimlerdeki karışımlara karşılık gelen çözeltilerden oluşmaktadır. Kemometrik kalibrasyonlar için hazırlanan training set ve onun 22-35 nm dalga boyu aralığındaki ölçülen spektrumlardaki 24 noktadan elde edilen absorbans veri matrisi oluşturulmuştur. Elde edilen kemometrik kalibrasyonlar numunelerdeki HCT ve BA nın tahmininde kullanılmıştır. CLS, ILS ve PCR kalibrasyonlar training set ve absorbanslar arasındaki lineer ilişkiden hesaplanmıştır. Bu tekniklerin validasyonu iki ilacında sentetik karışımlarının analizi ile gerçekleştirilmiştir. HCT ve BA yı içeren farmasötik tabletlere ve sentetik karışımlara uygulanan kemometri tekniklerinden elde edilen sonuçlar birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Tahmini artık hata kareler toplamı, n PRESS= ( ) 2 C i= 1 eklenen C bulunan Sentetik karışımlar için CLS, ILS ve PCR için sırasıyla ortalama geri kazanımlar ve bağıl standart sapmalar BA için; % 99,5 ve 1,8; % 99,6 ve 1,98; % 1,4 ve 1,91, HCT için; % 99,7 ve 1,24; % 99,5 ve 1,62; % 1,5 ve 1,57 bulunmuştur. Dinç and Baleanu (22) kemometrik metotlar ile tabletlerdeki silazepril ve hidroklorotiyazidin spektrofotometrik kantitatif tayini ile ilgili bir çalışma yapmışlardır. Bu çalışmada tabletlerdeki silazepril (CA) ve hidroklorotiyazidin (HCT) birlikte spektrofotometrik tayinine dört kemometrik metot uygulanmıştır. Klasik en küçük kareler (CLS), ters en küçük kareler (ILS), temel bileşen regresyonu (PCR) ve kısmi en küçük kareler (PLS) metotları ile tabletlerdeki iki ilacın çakışan spektrumlarına herhangi bir ön grafik iyileştirmesi yapılmasına gerek yoktur. Dört kemometrik kalibrasyon için,1 M HCl ve metanolde (1:1) iki ilacı da içeren rasgele karışımlardan oluşan bir konsantrasyon seti hazırlanmıştır. UV-GB spektrumundaki absorbans verileri 7
15 dalga boyu için (222-226 nm) kaydedilmiştir. Kemometrik kalibrasyonlar absorbans ve konsantrasyon veri matrisinden hesaplanmıştır. Geliştirilen kalibrasyonlar iki ilacı da içeren sentetik karışımlar için test edilmiştir ve Maple V yazılımı kullanılarak kemometrik kalibrasyonlar yapılmıştır. Metotların sonuçları HPLC metodunun yanı sıra birbirleriyle de karşılaştırılmıştır ve iyi bir uyum elde edilmiştir. Bu kemometrik yöntemleri kullanarak sentetik karışımlardaki CA ve HCT için sırasıyla CLS, ILS, PCR ve PLS yöntemleriyle hesaplanan yüzde geri kazanımlar; % 99,5 - % 99,8, % 99,5 - % 99,8, % 1,4 % 1,, % 98,9 % 99,9 ve bağıl standart sapmalar (RSD); % 1,98 % 1,2, % 1,86 %,99, % 2,1 % 1,6 ve % 1,55 - % 1,47 dir. Ghasemi et al. (23) PLS metodu ile bir metal kromik indikatör olarak zincon kullanarak Cu 2+, Ni 2+, Co 2+ ve Zn 2+ nin birlikte tayini ile ilgili bir çalışma yapmışlardır. Metot ph= 8, te bakır, nikel, kobalt ve çinkonun 2-karboksi-2 -hidroksi-5 sülfoformazil benzen (zincon) ile kompleks oluşumuna dayanır. Duyarlılık ve seçicilik üzerine ph nın etkisi 3,-1, aralığında çalışılmış ve ph ın bir fonksiyonu olarak net analit sinyaline göre optimum ph= 8, seçilmiştir. Yabancı iyonların etkisi çalışılmış ve tolere edilebileceği sınırlar verilmiştir. Zincon konsantrasyonunun etkisi araştırılmış ve konsantrasyonu 1,6.1-4 M (reaktifin aşırısı ilave edilmiştir) seçilmiştir. Her bir katyonun lineer dinamik aralığını bulmak için bir bileşenli kalibrasyon yapılmıştır.,1 M zincon çözeltisi için 25 ml tampon çözeltisine uygun miktarda zincon ilave edilmiş ve hacmi destile su ile 1 ml ye tamamlanmıştır. ph= 8, de 5, ml zincon çözeltisi içine 1 ppm lik bakır çözeltisinden farklı hacimlerde ilave edilmiş ve destile su ile hacmi 1 ml ye tamamlanmıştır. 3 dakika sonra 6 nm de absorbansı okunmuştur. Aynı işlemler nikel, kobalt, bakır ve çinko içinde yapılmış ve çözeltilerin absorbansı 665, 656 ve 63 nm de okunmuştur. İki standart çözelti seti hazırlanmıştır. Kalibrasyon seti 35 standart çözelti içerir. Kalibrasyon karışımlarının bileşimi (4,4) kafes tasarımına göre seçilmiştir. Model değerlendirmesi için de 7 test karışımı kullanılır. Her bir katyon çözeltisinin konsantrasyonu lineer dinamik aralıktadır. Her bir çözeltiyi hazırlamak için 5, ml zincon çözeltisi içine (ph= 8,) 1 ml lik balonjojede her bir katyon çözeltisinden (2 ppm) farklı hacimlerde eklenip 3 dakika sonra 8
absorbansları kaydedilmiştir. Faktörlerin optimum sayısını belirlemek için croosvalidasyon metodu kulanılmıştır. Absorpsiyon spektrumu 515-75 nm arasında kaydedilmiştir. Kalibrasyon çözelti setinde sırasıyla Cu 2+, Ni 2+, Co 2+ ve Zn 2+ için konsantrasyon aralığı -2,6 ppm, -4,6 ppm, -3, ppm ve -4,92 ppm dir. Sırasıyla Cu 2+, Ni 2+, Co 2+ ve Zn 2+ için ortalama farkların karekökü (RMSD) ve korelasyon katsayıları,181,,488,,39,,463 ve,9428,,9849,,968,,9918 bulunmuştur. Hejazi et al. (24) PLS kullanarak katı faz ekstraksiyonu ile eser miktardaki Co 2+, Ni 2+ ve Cu 2+ nin birlikte spektrofotometrik tayini ile ilgili bir çalışma yapmışlardır. Bu metallerin 1-(2-piridilazo)-2-naftol (PAN) ile kompleksleri kullanılmıştır. 4-7 nm arası dalga boyları kullanılmış ve PLS için 21 adet kalibrasyon çözeltileri sırasıyla Co 2+, Ni 2+ ve Cu 2+ için 5,9-41,25 ng/ml,,3-29,35 ng/ml ve,64-41,3 ng/ml aralığında hazırlanmıştır. Optimum ph= 5,5 için asetik asit/sodyum asetat tamponu kullanılmıştır. Bileşenlerin sayısını seçmek için cross-validasyon metodu kullanılmıştır. Tahmini hataların karelerinin karekökü (RMSEPs),48-1,37 ng/ml arasındadır. Önerilen metot musluk suyu ve kuyu suyu numunelerinde Co 2+, Ni 2+ ve Cu 2+ nin birlikte tayininde başarıyla uygulanmıştır. Musluk suyunda Co 2+, Ni 2+ ve Cu 2+ için geri kazanımlar sırasıyla % 95,4 ± 1,5, % 14,9 ± 2, ve % 13,8 ± 1,9, kuyu suyunda % 16,1 ± 2,1, % 91,4 ± 1,8 ve % 18,9 ± 1,5 bulunmuştur. Ni et al. (25) çok değişkenli kalibrasyon ve yapay sinir ağları ile yiyeceklerdeki maltol, etil maltol, vanilya ve etil vanilyanın birlikte spektrofotometrik tayini ile ilgili bir çalışma yapmışlardır. Maltol (MAL), etil maltol (EMA), vanilin (VAN) ve etil vanilin (EVA) gıda katkı maddeleridir ve UV spektrumlarıyla tanınabilirler. Fakat bunların pikleri ciddi derecede 9
üst üste çakışırlar ve bunları bir ön ayırma yapmadan karışımlardan tek tek miktar tayinleri zordur. Bu çalışmada üst üste çakışan pikleri çözmek ve bu bileşenleri birarada tayin etmek için kemometrik yaklaşımlar uygulanmıştır. Bu dört bileşenin analizi bu bileşenleri içeren bir kalibrasyon seti karışımlarından elde edilen 2-35 nm dalga boyu aralığındaki absorpsiyon spektrumunu içeren bir ortogonal veri seti oluşturarak kolaylaştırılır. Bu veri setiyle CLS, PCR, PLS ve ANN gibi yedi farklı kemometrik model yapılmış sonra bu kemometrik modeller bu dört bileşenin sentetik çözeltilerinden oluşturulan bir validasyon veri seti kullanılarak test edilmiştir. Bu kemometrik modellerin analitik performansı geri kazanımlar ve bağıl tahmini hatalar (RPE) tarafından karakterize edilmiştir. Önerilen metot ticari gıda numunelerine başarıyla uygulanmıştır. Diğer kemometrik metotlara göre en iyi sonuçlar ANN ile elde edilmiştir. CLS ve DCLS sonuçları daha zayıfken, PLS, PCR, DPLS ve DPCR da iyi sonuçlar vermiştir. Bu dört bileşen tek tek alındığında 1,-2, mg/l konsantrasyon aralığında doğrusallık göstermiştir ve MAL, EMA, VAN ve EVA için sırasıyla tayin limiti (LOD),39 mg/l,,56 mg/l,,49 mg/l ve,38 mg/l dir. Rezaei et al. (25) HPLC ile karşılaştırarak PLS ile serumda karbamazepin ve fenitoinin birlikte spektrofotometrik tayini ile ilgili bir çalışma yapmışlardır. Öncelikle CBZ ve PHT nin standart ikili karışımları spektral olarak PLS-1 kalibrasyon tekniği sonra serumdaki CBZ ve PHT nin miktar tayinleri spektral olarak PLS-1 kalibrasyon tekniği ile gerçekleştirilmiştir. PRESS kullanarak bilinmeyen değişkenlerin optimum sayısını belirlemek için cross-validasyon işlemi uygulanmıştır. İki set standart çözelti hazırlanmıştır. Kalibrasyon seti 12 standart karışımdan, validasyon seti 6 standart çözeltiden oluşmaktadır. Kalibrasyon setinin bileşimi ortagonal sıra tasarımı ile validasyon setinin bileşimi rasgele seçilmiştir. Kalibrasyon ve validasyon seti için ilaçların konsantrasyonu lineer aralıkta (CBZ için,4-3, µg/ml ve PHT için,65-5, µg/ml) verilmiştir. Her bir çözelti hazırlanırken standart çözeltiden gerekli 1