M.Hilmi EREN 04-98 - 66 Enstrümantel Analiz II Lab. 9.Deney Grubu DENEY RAPORU DENEY ADI Atomik Absorbsiyon Spektroskopisiyle Bakır Tayini (1 No lu deney) DENEY TARH 14 Kasım 200 Cuma AMAÇ Atomik Absorbsiyon Spektroskopisinin temel ilkeleriyle incelenmesi ve verilen örnekteki Cu 2+ deriiminin bulunması TEORK BLG Atomik Absorbsiyon Spektroskopisi Atomik sourma bir elementin atomlarının iyonlamamı, uyarılmamı ve serbest halde bulundukları zaman belirli dalga boylarındaki elektromanyetik ıımayı sourabilmeleri esasına dayanır. Belli elementin atomları yalnızca kendine özgü dalga boylarına ilikin ıımayı sourabilir. Bu sourma örnekteki elementin konsantrasyonu ile doru orantılıdır. E temel enerji düzeyinde bulunan bir elektron E + h enerji düzeyine geçiini ya enerjisini h olan fotonu sourarak ya da ısısal yoldan az bir bölüm salar. Eer serbest atomlar üzerine düen ııın iddeti I o ise etkileme sonunda ortamı terkeden ııın iddeti I olarak alınabilir. te bu deimelerden yararlanılarak elementlerin analizi yapılabilmektedir. Karılatırma Bazı yönlerden atomik absorbsiyon spektroskopisi alev emisyon spektroskopisinin tersidir. Tüm emisyon yöntemlerinde önce numuna uyarılır, element temel haline 1
dönerken yayılan radyant enerji ölçülür. Ölçülecek enerjiye ait olan dalga boyu dıında dı radyasyon filtre edilerek uzaklatırılmalıdır ki bu sinyallere ait interferans ortadan kaldırılabilsin. Atomik absorbsiyon spektroskopisinde ise element alev ile fazla uyarılmaz. Sadece kimyasal baları dissosiye edilir ve element temel hale yerletirilir. Bu demektir ki atom düük bir enerji düzeyindenir ve de kendi çizgisel spektrumuna uyan dar bir bantta radyasyon sourmaya uygundur. Oyuk katot lambası analizi yapılacak elementten yapılmıtır ve analiz edilecek elementin souracaı dalga boyunda bir emisyon yapar ve radyasyon yayar. AAS Atomik Absorbsiyon Spektroskopisinin Temel Komponentleri Iık Kaynakları Iık kaynaklarında aranan özellikler; 1. Iık kaynaının atomik absorbsiyon ölçümlerine elverecek yeter iddette rezonans çizgisi yayımı 2. Iık kaynaının katodunun çok saf ve dolgu gazının uygun seçilmi olması Her element için özel lambaların katodu o elementten yapılmıtır. Monokromatör Iıın sourulmasından sonra oluan spektrumdan istenilen spektral çizgi tek renk ayıracı olan monokromatör yardımı ile ayrılır. Böylece ayrılan spektral çizgiye ilikin ıın dedektörde elektrik enerjisine dönüür. Bu amaç için prizmalar ve optik alar kullanılır. Prizmaların ayırma gücü dalga boyu artkça azlaır. Bu nedenle prizmalar birçok elementin rezonans çizgisilerinin bulunduu 240-250 nm araıında pek kullanılmaz. Opitk aların ayırma gücü ise birim uzunluktaki tepeecik sayısına balı olup dalga boyu ile deimez. Bu nedenle tercih edilmektedir. Dedektörler Dedektörler olarak fotokatlandırıcılar kullanılır. Dedektörden alınan sinyal yükseltilerek galvanometre, potansiyometrik bir kaydedici ile ölçülür. 2
DENEYN YAPILII Atomik Absorbsiyon Spektroskopisinde Sonuçlama lemi Standart çözeltiden yararlanarak çizilen standart erisinden örnein absorbans deeri için gözlenen deer okunur ve konsantrasyon bulunur. Standart katma yönteminde ise örnek, konsantrasyonu bilinen bir seri çözeltilerle karıtırılıp ölçüm deeri alınır. Grafik çizilerek x eksenindeki deerlerden konsantrasyon saptanır. Çözelti Hazırlama ppm 1 = = 6 mg kg Su için 1 ppm = 1mgsu 1kgsu 1 kg su için d su = 1gr/cm ise 1 cm = 1 ml su 1 gr = - kg ise x ml x = ml = 00 ml bulunur. Sonuç olarak 1 ppm su için 1 kg su mg yazabiliriz. lt Katılarda ppm cinsinde deriim hesaplamasında ise 5,4 mg Cu 2+ içeren 0,5 gr = 0,5. - kg örnei ele alalım. 5, 4mg ppm = =, 8. 0, 5. kg Deriim olarak ppm in 1/ 6 olduu görülür. 5, 4mg 6 veya ppm = x =, 8. 0, 5. mg a. 00 ppm stok çözeltiden 50 ppm 25 ml çözelti hazırlama 50 ppm = 50 mg/00 ml 00 ml de 50 mg ise 00 mg için 00 ml alınırsa 25 ml de x mg 1,25 mg için x ml x = 1,25 mg olmalı x = 1,25 ml alınır. 50 ppm 25 ml çözelti için 00 ppm lik stoktan 1,25 ml alınır ve 25 ml ye tamamlanır. II.Yol (Formül Kullanarak) C 1 V 1 = C 2 V 2 = 00. V 1 = 50.25 V 1 = 1,25 ml bulunur b. 50 ppm 25 ml çözeltiden 1,2,,4,5 ppm lik 50 ml çözelti hazırlama 00 ml de 1 mg ise 50 mg için 00 ml alınırsa 50 ml de x mg 0,05 mg için x ml alınır x = 0,05 mg x = 1 ml alınır. 1 ppm lik çözelti için 50 ppm 25 ml çözeltiden 1 ml alınır ve 50 ml ye tamamlanır.
Aynı ekilde 2,,4,5 ppm lik çözeltiler içinde 2,,4,5 ml alınarak 50 ml ye tamamlanırsa 1,2,,4,5 ppm 50 ml lik çözeltiler hazırlanmı olur. II.Yol (Formül Kullanarak) C 1 V 1 = C 2 V 2 = 50. V 1 = 1.50 V 1 = 1 ml bulunur. Hesaplamalar Kalibrasyon grafiinden verilen örnein deriimi 0,040 absorbansa karı 2,7 ppm olarak bulunmutur. SORU: 0,5 gr Cu 2+ içeren örnek 0 ml ye tamamlanıyor. 5 ml alınıp 0 ml ye seyreltiliyor. AAS de absorbans 0,040 olarak kaydediliyor. a. Örnekteki Cu 2+ yüzdesini hesaplayınız. b. Örnekteki Cu 2+ nın ppm deerini hesaplayınız. c. Örnekteki Cu 2+ miktarının Cu (PO 4 ) 2 cinsinden yüzdesini hesaplayınız. Absorbans 0,080 0,070 0,060 R 2 = 0,9981 y = 0,0148x Eim = 0,0148 0,050 0,040 0,040 0,00 0,020 0,0 2,7 ppm 0,000-1,0-0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5,0,5 4,0 4,5 5,0 5,5-0,0 Deriim c (ppm) -0,020 Kalibrasyon grafiinden 0,040 absorbans için okunan deriim deeri 2,7 ppm olarak bulunur. Cu 2+ yüzdesinin hesaplanması: ppm = mg / lt = mg / 00 ml 00 ml de 2,7 mg ise 5 ml de 0,27 mg ise 0 ml de x mg 0 ml de x mg x = 0,27 mg x = 5,4 mg 0,5 gr örnekte 5,4. - gr Cu 2+ var ise 0 de x x= 1,08 Örnekteki Cu 2+ yüzdesi % 1,08 olarak bulunur. Cu 2+ deriiminin ppm olarak hesaplanması 0 ml de 5,4 mg ise 00 ml de x mg x = 54 mg bulunur. Örnekteki Cu 2+ deriimi 54 ppm olarak bulunur. 4
II.Yol (Formül Kullanarak) C 1 V 1 = C 2 V 2 = 2,7. 0 = C 2.5 C 2 = 54 ppm bulunur Cu 2+ miktarının Cu (PO 4 ) 2 cinsinden yüzdesinin hesaplanması Cu = 6,5 gr/mol ise 5,4. - gr Cu 2+ = 8,5. -5 mol olarak bulunur. Cu (PO 4 ) 2 = 80,5 gr/mol olduuna göre mol Cu 2+ 1 mol Cu (PO 4 ) 2 de olursa 8,5. -5 mol Cu 2+ x mol Cu (PO 4 ) 2 de olur x = 2,8. -5 mol Cu (PO 4 ) 2 de olur SONUÇ 2,8. -5 mol Cu (PO 4 ) 2 = 1,078. -2 gr olur. 0,5 gr örnekte 1,078. -2 gr Cu (PO 4 ) 2 varsa 0 de x x = 2,157 gr olur. Örnekteki Cu 2+ miktarı Cu (PO 4 ) 2 cinsinden % 2,157 olarak bulunur. AAS de % 1 lik sourma sinyali veren çözelti konsatrasyonu duyarlılık alanındadır. AAS de analizde yanlılıa neden olan faktörlerin tümü giriim olarak tanımlanır. Bunlar fiziksel, kimyasal ve spektral olmak üzere üç kısımdır. Kimyasal giriimlerden iyonizasyon giriiminde alevin içindeki atomlar ısıtıldıklarında yalnızca dissosiye olmakla kalmayıp temel halden uyarılmı hale gelirler ve geriye dönerken emisyon yaparlar. Bu yayılan enerjinin dalga boyu ölçülen enerjinin dalga boyu ile aynıdır. Bu etkiyi spektrokimyasal tamponlarla ve alev temperatürü ile elimine edebiliriz. Deneyimizde alev temperatürünün iyi ayarlanmı olması, standart çözeltilerimizde matriks etkisine neden olabilecek safsızlık bulunmaması, kalibrasyon deerlerinin iyi çıkmasını ve duyarlı bir ölçüm yapılmasını salamıtır. (R 2 = 0,9981) 5