Laboratory‎ > ‎Enstrumental Analiz Laboratuvarı Deney Föyü ( Fırat Üniversitesi Kimya Bölümü )

Deneyler 1- ATOM İK ABSORPS İYON SPEKTROFOTOMETRES İ İLE METAL TAYİNİ 2- FT- IR SPEKTROSKOP İS İ İLE YAPI KAREKTER İZASYONU 3- NMR SPEKTROFOTO METR İS İ 4- TERMAL ANAL İZ İLE ORGANIK VE INORGAN İK MADDE KARAKTER İZASYONU 5- SPEKTROFOTOMETR İ İLE KAL İTAT İF ANAL İZ (UV) 6- POTANS İYOMETR İ İLE BAZ ÖLÇÜMÜ 7- İNCE TABAKA – KOLON KROMATOGRAF İS İ 8- YÜKSEK PERFORMANSLI SIVI KROMATOGRAF İS İ (HPLC) 9- GAZ KROMATOGRAF İS İ 10- POLAR İMETR İ İLE ÇEVR İLME AÇISININ ÖLÇÜLMES İ Bu Föyün Hazırlanmasında Katkıda Bulunanalar Fırat Üniversitesi Kimya Bölümü Araştırma Görevlileri & Abdurrahman ÖKSÜZ Not: 1- Yukarıdaki deney sırası ile gruplarınızın deney sıralaması farklı olabilir! 2- Bu föyde deneyler ile ilgili verilen bilgiler ön hazırlık amaçlıdır. Yapacağınız deney ile ilgili detaylı bilgilere Enstrumental Analiz kitaplarından ulaşabilirsiniz.

ENSTRÜMENTAL ANALİZ LABARATUVARI ÇALIŞMA VE UYGULAMA ESASLARI A- GENEL HUSUSLAR 1. Öğrenciler laboratuarda beyaz önlükle çalışmak mecburiyetindedirler. 2. Öğrencinin yapacağı deneye hazır olarak gelip gelmediğini belirlemek amacı ile görevli öğretim elemanı tarafından sözlü sınava tabi tutulur. Sözlüde başarılı olabilmek için her deneyin sonunda yeralan sorulara hazırlıklı olarak gelinmesinde yarar vardır. 3. Sözlüden sonra öğretim elemanının gözetiminde deney hazırlıklarını yapar. Deneyler grup halinde yapılacağı için her öğrencinin deneye katkısına dikkat edilecektir. 4. Deneyin yapılışında önemli hatası olan ve laboratuar çalışma düzenine uymayan davranışlarda bulunan öğrencilerin o gün yapmakta oldukları deneyleri iptal edilir. 5. Deneyler süreklilik arz ettiğinden derslerde olduğu gibi teneffüs verilmez. Ancak ihtiyacı olanlar deneyin sorumlusu öğretim elemanının bilgisi dâhilinde teneffüs yapabilir. 6. Yapılan deneyin teorik ve pratik yönlerinin kavranıp kavranmadığını belirlemek amacı ile az sorulu küçük bir sınav yapılacaktır. Küçük sınavlar öğleden önceki laboratuarlar için saat 11.00’den önce, öğleden sonraki laboratuarlar için saat 16.00’dan önce yapılamaz. 7. Deney ile ilgili rapor bir hafta sonraki derse getirilerek dersin başında ilgili öğretim üyesine teslim edilecektir. B- CİHAZLARIN KULLANIMI VE BAKIMI 1. Görevli öğretim elemanının bilgisi dışında cihazları karıştırmak kesinlikle yasaktır. Cihazlar kullanma talimatnamesine göre çalıştırılmalıdır. 2. Deney esnasında kullanılan malzeme ve maddeler mutlaka temiz ve uygun bir şekilde görevliye teslim edilmelidir. 3. Deney yapılan masa, malzeme ve cihaz mutlaka deneyden sonra temizlenmelidir. C- LABARATUVAR ÇALIŞMALARININ DEĞERLENDİRİLMESİ 1. Sözlü sınavların % 30’u, yazılı sınavların % 40’ı, rapor ve deneysel çalışma performansının % 30’u yıl içi başarı notu olarak alınacaktır. (Deneysel çalışma performansı: Deneylerin gerçekleştirilmesi esnasında öğrencinin deneye olan ilgisi veya ilgisizliğidir). 2. I. Vize notu olarak vize giriş tarihinin sonuna kadar olan süre içerisinde yapılan deneylerin sonuçları verilir. II. Vize notu olarak da benzer şekilde I. Vizeden sonraki deneyleri kapsar. 3. Deney ile ilgili sözlü ve yazılı sınavlar aynı gün yapılacak ancak rapor bir sonraki haftaya getirilmesi zorunludur. Daha sonra getirenlerinki dikkate alınmayacaktır. D- DENEY RAPORU 1. Deneyler grup halinde yapılmakla beraber raporlar her öğrenci tarafından hazırlanır. Bir başkası yerine rapor hazırlanamaz. 2. Teorik Bilgiler kısmında, genel teorik bilgilere ek olarak deneyin sonunda yeralan soruların teorik olanları da cevaplandırılır.

DENEY RAPORU Öğrencinin Adı – Soyadı: Numarası : Bölümü : Grup No : Görevli Öğretim Üyesi veya Asistan Deneyin Yapıldığı Tarih DENEYİN AMACI GENEL BİLGİLER DENEYİN YAPILIŞI BULGULAR ve HESAPLAMALAR SONUÇLAR ve TARTIŞMA

LABARATUVAR İÇİN GEREKLİ HAZIRLIK Öğrenciler, labaratuvara gelirken, yapacağı deneylerle ilgili olarak hazırlıklarını yapmaları, deneyin, teorisi ile ilgili bilgi sahibi olmaları, yapacakları deneyin yapılışı ile ilgili işlem basamaklarını öğrenmeleri, yapılacak olan deneyler sırasında, karşılaşılabilecek olan aksaklık ve tehlikelerin ile bunların olmaları halinde, yapılacak olan müdahaleleri öğrenmeleri, elde edilen deney sonuçlarını değerlendirecek şekilde hazırlıklı gelinmelidir. Labaratuvara, kesinlikle önlüksüz, ve güvenlik gözlüğü olmadan gelinmemelidir. TEMİZLİK Çalışma alanınızı mutlaka temiz tutunuz. Bu kazaların önlenmesi ve deneylerin daha iyi yürümesi için oldukça önemlidir. Çalışma masanızda sadece laboratuar kitabınızı ve defterinizi bulundurunuz. Diğer çanta ve malzemelerinizi tezgahın üzerine bırakmayınız. Terazi ve deney cihazları gibi aletlerin yanını ve kendisini kullanmadan önce ve sonra mutlaka temizleyiniz. Laboratuar bitiminde nöbetçi olan öğrenciler ve asistanlar temizlik kontrollü yapacaklardır. Temizlik amacı ile her öğrenci mutlaka söylenecek olan malzemeleri getirmek zorundadır. GENEL GÜVENLİK Laboratuvarda sorumlu herhangi kişi olmadığı taktirde kesinlikle çalışmak yasaktır. Kapalı sistemleri kesinlikle ısıtmayınız. Tüp veya balonu ısıtmak gerektiğinde kendinize veya başka birine doğru tutmayınız. Belirlenmemiş deneyleri yapmayınız. Radyo, telefon ve benzer ses cihazlarının laboratuvarda kullanımı yasaktır. Uzun saçlar arkada mutlaka bağlı olmalı, terlik ve sandalet gibi giyeceklerin laboratuvarda giyilmesine müsaade edilmeyecektir. Kimyasal atık ve kırık cam malzemeler yaralanmaya neden olacağı için çöpe ve lavaboya atılmamalı mutlaka asistanınızın söyleyeceği yere koymalısınız. Kaban, pardüsö, mont gibi kıyafetlerinizi laboratuvar girişinde bulunan askılıklara asmanız gerekmektedir. Daha önceden hırsızlık olayları ile karşılaşıldığı için kıymetli eşyalarını mutlaka yanınıza alınız, laboratuvarda ve diğer yerlerde bırakmayınız. LABARATUAR ÖNCESİ Laboratuara gelmeden önce deneyin adını, deney öncesi bilgileri, mümkün olan reaksiyonları, formülleri ve deneyde dikkat etmeniz gereken noktaları yazınız. İyi bir hazırlık güvenli ve etkili bir labaratuar çalışması için gereklidir. Bu nedenle her yeni deneye başlarken önce laboratuar giriş sınavı yapılacaktır. Hocalarınız tarafından yeterli bulunmadığınız takdirde deneye başlatılmayacaktır. Genel bilgileri kitapta verildiği gibi aynen yazmayınız. Kendiniz anladığınız şekilde özet çıkartınız. LABARATUVAR ESNASINDA Notlarınızı temin ediniz. Deney esnasında meydana gelen değişiklikler, gözlemler, ve dikkat edilmesi gereken notları not ediniz? Deney esnasında sonuçları anlamak ve meydana gelen ve gelebilecek gözlemlerinizi de detaylı bir şekilde not ediniz. Düzgün bir not tutulduğunda yaptığınız çalışmaları görmeniz daha öğretici olacaktır. Nöbetçi grup laboratuvardan çıkmadan temizliğini yapmalıdır. BİR SONRAKİ HAFTA Daha önceki deneye ait bilgiler tamamlanacaktır. Yeni bir çalışmaya başlamadan önce asistanınıza bunlar teslim edilecektir. Geç teslim etmeniz halinde deney rapor notunuz olmayacak. Geçerli bir nedeniniz ve özel bir durumunuz olması durumunda asistanınıza bunu bildirmeniz gerekmektedir.

DENEY 1 ATOMİK ABSORPSİYON SPEKTROFOTOMETRESİ İLE METAL TAYİNİ DENEYİN AMACI Çözelti halindeki örneklerde eser halde bulunan metallerin kalitatif ve kantitatif analizlerinin yapılması. DENEYİN YAPILIŞI Alevli atomlaştırıcı kullanılarak kalibrasyon eğrisi ve standart ekleme yöntemleri ile çinko tayini. Atomik absorpsiyon spektrofotometre cihazı açılır. Çinko oyuk katot lambası takılarak 214 nm’ye ayarlanır ve lambanın ısınması için 30 dk. beklenir. Yarık 0.5 nm olacak şekilde ayarlanır. Ayar eğrisi için önceden hazırlanan 0.1 ile 1 ppm arasında altı ayrı çözelti (0.1, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0 ppm) için absorbans değerleri okunur. Bilinmeyen örneğin de absorbansı okunarak kalibrasyon eğrisinden örneğin konsantrasyonu bulunur. 25 ml lik dört balonjoje’ye 2.0 ml bilinmeyen örnekten konur. 1. balonjoje su ile 25 ml’ye tamamlanır. 2, 3 ve 4. balonjoje’ye 1 ppm’lik standart çözeltiden sıra ile 2, 4 ve 8 ml eklenerek su ile 25 ml’ye tamamlanır. Bu çözeltilerinden absorbans değerleri okunarak eklenen standart derişimine karşı okunan absorbans değerleri grafiğe geçirilir. Doğrunun x ekseninin uzantısının kestiği bilinmeyen numunenin derişimine karşılık gelir. Başlangıçtaki numunenin kaç defa seyreltildiği vs. dikkate alınarak gerekli düzeltmeler yapılır. DENEY İLE İLGİLİ SORULAR Atomik absorpsiyon spektroskopisinin esasını açıklayarak, aletin şemasını çiziniz. Atomik absorpsiyon spektroskopisinde alevde meydana gelen olayları şematize ederek açıklayınız. Oyuk katot lambasının çalışma prensibini açıklayınız. Girişim nedir, AAS’de kaç tür girişim vardır, kimyasal girişimi açıklayınız.

DENEY 2 FT-IR SPEKTROSKOPİSİ İLE YAPI KARAKTERİZASYONU DENEYİN AMACI Herhangi bir saf maddenin IR spektrumunu alıp gözlenen bantlardan faydalanarak yapısında hangi fonksiyonel grupların bulunduğunu ve molekül içindeki bağ türlerinin neler olduğunu anlamaktır. GENEL BİLGİLER İnfrared spektroskopisi, maddenin infrared ışınlarını absorblaması üzerine kurulmuş olan bir spektroskopi dalıdır. IR spektroskopisi, daha çok yapı analizinde kullanılır ve çoğu kez elektronik (UV) ve NMR, spektroskopileriyle birlikte uygulanır. Bir maddenin FT-IR spektrumu UV spektrumlarına göre daha karmaşıktır. Bunun nedeni IR ışınları enerjilerinin moleküllerin titreşim enerji seviyelerinde ve molekülde birçok titreşim merkezlerinin olmasıdır. IR spektrumu veren maddelere IR aktif maddeler denir. Bunlar yük dağılımı asimetrik olan dipol moleküllerdir. Bir başka ifadeyle N , O gibi homonükleer olan moleküller hariç bütün 2 2 moleküller IR ışınlarını absorblarlar ve bant verirler. IR spektroskopisinde ışınlar dalga -1 -1 -1 sayılarıyla (cm ) verilir. IR spektrumunda genellikle 4000 cm ile 400 cm aralığında görülen -1 bantlar %geçirgenlik veya abrobans’a karşı kaydedilir. IR spektrumunda 4000-1500 cm -1 aralığına fonksiyonel grup bölgesi, 1500-600 cm aralığına da parmak izi bölgesi denir. IR spektrumu değerlendirilirken geliştirilen korelasyon tablolarından, çeşitli organik ve inorganik yapı tayini ile ilgili kaynaklardan yararlanılır. FT-IR da titreşimler genel olarak iki grupta incelenebilir.

1. İki atom arasındaki bağ ekseni boyunca yalnızca atomlar arasındaki uzaklığın değiştiği gerilme titreşimleri; a) Asimetrik gerilme, b) Simetrik gerilme 2. İki bağ arasındaki açılardan en az birinin değiştiği eğilme titreşimleri. a) Makaslama b) Sallanma c) İleri geri eğilme d) Bükülme IR Spektrometresi: Bir IR Spektrometresi ışık kaynağı, monokromatör ve dedektör olmak üzere üç ana kısımdan oluşur. IR Spektrometrelerinde kaynaktan çıkan ışınlar küresel aynalar yardımıyla ikiye ayrılarak yarısı numuneden öteki yarısı ise referanstan geçirilir. Referans ışını ve numuneden çıkan ışın monokromatörde dalga boylarına ayrılarak dedektör üzerine düşer ve elektrik sinyaline çevrilir. Numune hazırlama teknikleri: Gaz, sıvı, katı veya çözeltinin IR spektrumunu almak mümkündür Gazlar: Gazların veya kaynama noktası düşük sıvıların spektrumları, numunenin boş bir hücreye genleştirilmesi ile alınabilir. Sıvılar ve çözeltiler: Saf sıvılar iki geçirgen levha arasına 0.01 mm veya daha ince bir film halinde sıkıştırılarak hazırlanır. Bu işlem için 1-10 mg numune yeterlidir ve NaCl, AgCl gibi levhalar kullanılır. Çözeltiler ise geçirgen pencereleri olan 0.1-1 mm kalınlıktaki hücrelere konur. Katılar: Katı numuneler KBr disk halinde incelenebilir. KBr diskinin hazınlanması için 0,5-1.0 mg numune agat bir havanda iyice toz haline getirilir. Bunun üzerine, yaklaşık 100 mg toz haline getirilmiş kuru KBr konur ve gene iyice ezilerek ince, homojen bir karışım yapılır. Bu karışımdan uygun miktarda alınarak havası çekilebilen preste ince şeffaf disk haline getirilir. DENEYİN YAPILIŞI Bilinmeyen organik bir numunenin FT-IR spektrumu kaydedilir ve ortaya çıkan FT-IR bantlarından organik bileşiğin yapısı teşhis edilir. Bu amaçla, çeşitli kaynaklardan, IR atlaslarından, bileşikle ilgili varsa diğer spektroskopik veriler ve fiziksel özelliklerinden yararlanılabilir. DENEYLE İLGİLİ ÇALIŞMA SORULARI 1) Infrared Spektroskopisinin (IR) temelini açıklayınız. 2) Infrared, elektromagnetik spektrumun neresinde yer alır? 3) IR spektroskopisi daha çok hangi alanda kullanılır? 4) N , O , CI gibi moleküller Infrared spektrumu verirler mi? tartışınız. 2 2 2 5) IR spektroskopisini NMR spektroskopisi ile kıyasladığınızda avantaj ve dezavantajlarını tartışınız. -1 -1 6) Karbonil grubu taşıyan organik bileşiklerde C=O gerilmesi 1640 cm ile 1920 cm aralığında değişmektedir. Örneğin metil asetattaki C=O gerilmesi 1774 cm-1’de bant verirken, asetamitteki C=O gerilmesi 1650 cm-1’de bant vermektedir. Buna göre

C=O gerilmesinin geniş bir aralığa yayılması ile bantların şiddetli olmasının nedenini yorumlayınız. 7) IR de numune alma teknikleri nelerdir? 8) Bilinmeyen bir organik maddenin yapısını IR ile nasıl karakterize edersiniz? 9) IR spektral bölgeler nelerdir? 10) C =C, C=O, C=N-, C=S bağlarının titreşim enerjilerinin büyüklük sırasını yazınız 11) Siklohekzen, siklopenten, siklobüten ve siklopropen bileşiklerinin formüllerini yazarak C=C titreşim frekanslarını karşılaştırınız. 12) Organik bileşiklerden birinin alkol diğerinin karboksillik asit olduğunu IR ile nasıl ayırt edersiniz. 13) IR deki bantların bazılarının şiddetli, bazılarının orta şiddette bazılarının da zayıf şiddette olmasının nedenini tartışınız. 14) IR spektrumunda görülen bir bandın dalga sayısını nasıl belirlersiniz. 15) IR ışınlarının zararlı olup olmadığını açıklayınız. 16) IR’nin çalışma prensibi nedir? 17) IR de titreşim modelleri nelerdir? 18) IR spektrumundaki başlıca bölgeler nelerdir? 19) Numune hazırlarken KBr ve NaCl kullanmanın avantajları nelerdir? 20) IR ışıması elektromanyetik spektrumun hangi bölgeleri arasında yer alır? Kısaca anlatınız. 21) Bir molekülün IR ışınını absorplayabilmesi için gerekli şartlar nelerdir? IR ışının absorplanması molekülde ne tür fiziksel ve kimyasal değişmelere yol açar? Açıklayınız. 22) IR Spektroskopisi anorganik maddelerin analizi yapılmaz? 23) Moleküler titreşim hareketleri kaça ayrılır? Açıklayınız. 24) Hooke kanunu ile titreşim frekansı nasıl bulunur? Açıklayınız. 25) 6.IR Spektroskopisinde bant türlerini sınıflandırarak kısaca tanımlayınız. 26) IR’de katı, sıvı ve gaz örnekler için spektrum alma tekniklerini anlatınız. 27) Bir IR spektrometresinin temel parçaları nelerdir? Kısaca açıklayınız. 28) IR’de absorpsiyon bölgeleri kaça ayrılır? Kısaca açıklayınız. 29) IR spektrumunu etkileyen faktörler nelerdir? Kısaca açıklayınız. 30) IR spektroskopisinin uygulama alanları hakkında kısaca bilgi veriniz.

DENEY 3 NMR SPEKTROFOTOMETRESİ NMR yönteminin temeli çekirdeğin manyetik özelliğine dayanır. Bu yöntemde ışın enerjisi elektronlar tarafından değil çekirdek tarafından absorplanmaktadır. Atomda bulunan çekirdek kendi ekseni etrafında bir dönme hareketi yapar. Çekirdek pozitif yüklü olduğu için çekirdeğin sahip olduğu yükte bu dairesel yörüngede hareket eder. Bu yörüngesel hareket elektrik akımı oluşturur. Her elektrik akımı çevresinde manyetik bir alan oluşturur. Çekirdek kendi ekseni etrafnda döndüğü için açısal momentuma da sahiptir. Elektronlarda olduğu gibi çekirdeklerde de spin kuantum sayıları vardır. Çekirdeğin spin kuantum sayısı I, çekirdekte bulunan proton ve nötronların sayısına göre değişmektedir. Spin kuantum sayısı bir elementin izotopları için farklı değerler alır. Çekirdekte bulunan nötron ve proton sayısına göre spin kuantum sayıları belirlenemez. Fakat aşağıdaki kurallarla açıklanabilir. 1) Çift-çift çekirdek: Kütle ve atom numaraları çift olan elementler. 12C, 16O örnek verilebilir. C’un çekirdeğinde 6 proton , 6 nötron bulunur . Bu gruba dahil olan tüm izotopların spin kuantum sayıları I= O dır. 2) a) Tek –tek çekirdekler: Kütle ve atom numaraları tek olan elementler. Bu gruptaki elementlerin proton sayıları tek, nötron sayıları çifttir. 1H, 11B, 19F,31P izotopları örnek verilebilir. H’in 1 protonunu sıfır nötronu vardır. Florun 9 protonu (tek) ve 10 nötronu (çift)vardır. b) Tek-çift çekirdekler: Kütle numaraları tek, atom numaraları çift olan elementler. Bu gruptaki elementlerin proton sayıları çift, nötron sayıları tektir. 13C, 17O ,33S izotopları örnek verilebilir. C ‘un 6 protonunu (çift), 7 nötronu (tek) vardır. 2a ve 2b deki elementlerin spin kuantum sayıları I= ½ ve bunun tek katlarıdır. I= 1/2, 3/2, 5/2, 7/2, 9/2 ……gibi 3) Çift-tek çekirdekler: Kütle numaraları çift, atom numaraları tek olan 2 10 14 elementlerdir. Bu gruptaki izotopların nötron ve proton sayıları tektir. H(D), B, N, 18O örnek olarak verilebilir. H’in 1 (tek) protonu ve 1(tek) nötronu bulunmaktadır. Bu gruptaki elementlerin spin kuantum sayıları tam saylardan oluşmaktadır. I= 1, 2, 3, 4, ………………………gibi NMR spektrofotometresi 4 ana bölümden oluşur. 1) Kutup uçları arasında yüksek derecede homojen alan içeren mıknatıs 2) Radyo frekans vericisi 3) Radyo frekans alıcısı 4) Kaydedici

Örnek (proton içeren herhangibir bileşik) homojen alan içerisine koyulur. Daha homojen bir alan elde etmek için numune döndürülür. Manyetik alanda proton farklı enerji seviyelerine dağılır. Radyo frekans vericisi tarafından oluşturulan değişken alan numune üzerine gönderilir. Radyo frekans vericisinin oluşturduğu değişken alanın frekansı rezonans koşulunu sağladığı zaman enerji absorplanır. Böylece kaybolan enerji radyo frekans alıcısı tarafından ölçülerek kaydedici tarafında sinyal olarak kaydedilir. Bir NMR spekturumu bize şu bilgileri verebilir: 1) NMR spektrumunda kaç çeşit proton olduğunu 2) Sinyal gruplarının yerleri protonun türünü gösterir (aromatik, alifatik, olefinik) 3) Sinyal gruplarındaki yarılmalar komşu gruptaki proton sayısını ve bağ özelliğini verir. 4) Sıcaklık değiştirilerek moleküldeki bulunan prosesler belirlenebilir 5) Sinyal gruplarının altında kalan alanların integrasyonu, protonların sayıları hakkında bilgi verir.

Örnek Hazırlama NMR spektrometresinde standart olarak genellikle tetrametilsilan (TMS) kullan ılır. Bu maddenin standart olarak seçilmesinin sebebi ucuz olup alımının kolay olası, kimyasal maddeler ile reaksiyona girmemesi, kaynama noktasının 15ºC olduğundan spektrum alındıktan sonra numunenin hafif ısıtılması veya çözücünün vakum ile uçurulması ile kolayca ortamdan uzaklaşması ve 12 tane eşdeğer protona sahip olduğundan çok az kullanımında bile şiddetli sinyal vermesidir. CW tekniği (değişken dalga) ile çalışsan NMR cihazlarında 10-50 mg madde, FT tekniği (Forier Transform) ile çalışan cihazlar için ise 1 mg madde analiz için yeterlidir. Numune uygun bir çözücüde çözdürülerek sonra içerisinden alınan 0.5 mL çözelti az miktarda TMS ile karıştırılarak çapı 5 mm uzunluğu 18 cm olan NMR tüplerine koyulur. Çözücüde seçilirken protonunun olmamasına veya tüm proteinlerinin döteryumla yer değiştirmiş olmasına dikkat edilmelidir. Ayrıca çözücünün polaritesinin numuneyi çözmeye uygun olması da gerekmektedir. Bu parametreler göz önüne alındığı taktirde CDCl3 bu yöntem için en iyi çözücüdür. Kullanılan NMR çözücüleri Proton NMR spektrofotometresinde örnek hazırlama sırasında kullanılan çözücünün yapısında bulunan proton (H), alınan spektrumda hatalara neden olacağından döterolanmış cözücüler ile çalışılması zorunludur. Uygulamaların doğru sonuç vermesi ve yöntemin hassasiyeti kullanılan bu döteryumlu bileşikler ile doğrudan ilişkilidir. Merck firması tarafından üretilen döterolanmış ürünler yüksek saflıkta, güvenilir döterolanma derecesine sahip, içerdiği su miktarı son derece düşük ve yüksek izotop zenginliğine sahiptir. Bu kimyasalların içerdikleri su miktarı NMR ve Karl Fischer yöntemi ile tespit edilmiştir. Bu yöntemde spektral absorpsiyon çizgilerinin kayma değerleri kullanılan çözücüye bağlıdır. Bilinmeyen örneklerin analizi refesans maddeler ile karşılaştırılırken hem bilinmeyen örneğin hem de referans maddesinin aynı çözücü içerisinde hazırlanmış olmasına dikkat edilmelidir. Farklı çözücüler kullanıldığında aynı maddenin pikleri farklılık göstermektedir. Etanol buna verilebilecek en güzel örnektir.

DENEY 4 TERMAL ANALİZ İLE ORGANIK VE INORGANİK MADDE KARAKTERİZASYONU DENEYİN AMACI Uygun bir organik ya da inorganik maddenin termogravimetri (TG) ile termal kararlılık ve ağırlık değişimini, Diferansiyel Termal Analiz (DTA) ile de faz dönüşümlerinin incelenmesi. GENEL BİLGİLER Termal Analiz, numune sıcaklığı kontrollü bir şekilde değiştirilirken numunenin herhangi bir fiziksel özelliğinin (ağırlık, absorplanan ya da açığa çıkan ısının, boyut, iletkenlik, magnetik özellik v.s) sıcaklığın bir fonksiyonu olarak ölçüldüğü yöntemleri içerir. Bu yöntemler; DTA (diferensiyal termal Analiz), DSC (Diferansiyel Skanning Kalorimetri), TG (Termogravimetri), TMA (Termo Mekanik Analiz), STA (Simultanes Termal Analiz), TAM (Termoakustimetri), ETA (Elektrotermal Analiz) gibi teknikleri kapsamaktadır. Termal analiz aletleri modular tasarımda TG/DTG/DTA kayıtları; aynı fırın, programlayıcı, yazıcı sistemi kullanılarak aynı numune veya farklı deneylerdeki numuneler için aynı anda eğriler elde edilebilir. Burada kontrollü bir program uygulanmaktadır. Bu nedenle araştırmacı uygulanacak çalışma şartlarını başında ayarlayabilir. Bunlar; a)dinamik çalışma yani değişik o ısıtma hızları, soğutma hızları (örneğin 10 C/dk yani dakikada 10°C sıcaklığı artırma), b) İzotermal (sabit sıcaklıkta ısıtma) çalışmadır. Termal metotların uygulanma alanları: Termal sabitlerin tayini (erime, kristalizasyon, yumuşama sıcaklığı gibi), faz dönüşümlerinin araştırılması, yapı dönüşümleri, termal kararlılık, termal bozunma, kalite kontrol-saflık tayini, kalitatif ve kantitatif analiz, maddelerin termal karekterizasyonu, hidratasyon-solvatasyon ve koordinasyon etkiler, kinetik çalışmalar, termodinamik incelemeler gibi oldukça yaygın uygulanma alanlarına sahiptir. Termal Metotlar a) Termogravimetri Analiz (TGA): Kontrollü ısıtma programına tabi tutulan bir numunenin ağırlığının sıcaklıkla değişiminin ölçüldüğü bir tekniktir. Ağırlık değişimi W ya da %ağırlık kaybı) zaman ya da sıcaklığın bir fonksiyonu olarak grafiğe alınır. Ölçüm sonucunda verilerin kağıda dökülmüş haline termogram denir. b) Derivativ Termogravimetri (DTG): TG sonuçlarının zamana veya sıcaklığa göre birinci türevlerinin alınması ile elde edilen eğrilere denir. DTG eğrilerinde ordinatta, dw/dt, yani ağırlık kayıp hızı, apsiste sıcaklık bulunur. (tipik bir TG ve DTG eğrileri Şekil 1 de verilmiştir).

Şekil-1 Temsili TG ve DTG eğrileri c) Diferansiyel Termal Analiz (DTA): Isıtılan bir örneğin referans bir maddeye göre sıcaklık değişiminin (DT) sıcaklık veya zamana karşı grafiğidir. Örnek ile referans maddesi arasındaki bir sıcaklık farkı örnekte bir kimyasal tepkime, faz değişimi veya yapısal değişim gibi bir olay gerçekleştiği zaman gözlenecektir. Eğer bu olayda DH pozitif ise (endotermik tepkime), örnek sıcaklığının referans maddesinin gerisinde kalacak, DH negatif ise (ekzotermik tepkime) örnek sıcaklığı referansınkini aşacaktır. d) Diferansiyel Scanning Kalorimetre (DSC): Isıtılan bir örneğin referans bir maddeye göre sıcaklık değişimini (DT) ortadan kaldırmak için gerekli ısının sıcaklık veya zamana karşı grafiğidir. DSC de, örnek ve referans maddesine aynı sıcaklık programı uygulanırken, örnekte bir değişiklik olması halinde, örneğe veya referansa bir elektrik devre yardımıyla dışarıdan ısı eklenerek her ikisinin de aynı sıcaklıkta kalması sağlanır. Referans madde olarak çoğunlukla alüminyumoksit, magnezyumoksit gibi verilen ısı ile sadece sıcaklığı yükselen başka hiçbir fiziksel ve kimyasal dönüşüm olmadığı maddeler kullanılır. Temsili bir DTA ve DSC eğrisi Şekil-2 de gösterilmiştir. Özetle, DTA/DSC yöntemleri ısıtılan veya soğutulan bir numunede ortaya çıkan enerji değişimlerini tespit eder. Şekil-2. Şematik olarak gösterilen DSC ve DTA eğrileri DTA ile DSC arasındaki önemli farklar: DSC de numune ve referans maddelerin ayrı ayrı kendi ısıtıcıları ve kendi sıcaklık sensörleri vardır. Oysa DTA da numune ve referansın her ikisi de aynı kaynaktan ısıtılmaktadır. DSC’de numune ve referans’a aktarılan ısı hızı elektriksel olarak kontrol edilerek her ikisinin de sıcaklıkları aynı tutulmaktadır.

e) Termomekanik Analiz (TMA): Sıcaklıkla boyutlardaki değişimi inceler. Özellikle polimer, metal ve camların incelemesinde oldukça önemlidir. DENEYİN YAPILIŞI a) TGA ölçümü için 10 mg CuSO ×5H O, CaC O .H O, PVC veya bilinmeyen organik 4 2 2 4 2 kökenli bir numune örneği dikkatlice tartılıp oda sıcaklığından 500°C ye kadar 10°C/dak. Hızla azot atmosferinde ısıtılır. b) DTA için 10 mg benzoik asit alınıp oda sıcaklığından 300°C ye kadar 20°C/dk ısıtma hızı ile azot attmosferinde ısıtılır. DENEY ILE ILGILI ÇALIŞMA SORULARI 1) Termal metotların uygulama alanları nelerdir? 2) Diferansiyel Termal Analiz (DTA) ile Diferensiyal Scannig Calorimetre (DSC) arasındaki farkı açıklayınız. 3) Termogravimetrik eğrileri etkileyen faktörler nelerdir? 4) DSC’nin çalışma prensibini açıklayınız 5) Sıcaklık ile ısı arasındaki fark nedir? 6) Termogram nedir? Kısaca açıklayınız. 7) NH NO tamamen bozunduğunda 2 mol NH ve 1 mol H O‘a ayrışmaktadır. Böyle 4 3 3 2 bir bozunmada ağırlık azalması % kaçtır? 8) CaC O .H O 600°C’ye kadar iki basamaklı bozunma eğrisi göstermektedir. İlk 2 4 2 basamak 80-200°C arasında %12.3 ağırlık azalması gösterirken, ikinci basamak 380 – 500°C arasında % 30.1 ağırlık azalması gösteriyor. Buna gore, gerekli eğriyi çizerek bozunma mekanizmasını gösteriniz. 9) Simulten tekniği örnekleyerek açıklayınız. 10) Kontrollü ısıtma programına tabi tutulan bir numunenin ağırlık değişiminin ölçüldüğü bir tekniktir. Bu tekniğe ne ad verilir? 11) Numune sıcaklığı ile inert referans madde sıcaklığı arasındaki sıcaklık farkının (DT) sıcaklıkla veya zamanın bir fonksiyonu olarak ölçülen tekniğe ne ad verilir? 12) Termal analizde bir numunenin analizi nasıl yapılır? İstediğiniz bir teknik üzerinde açıklayınız. 13) DTA da Ekzotermik olaylar yukarıya doğru uzanan pikler verirken aşağıya doğru Endotermik pikler verir. Numunede meydana gelen olaylarda DT>0 ise ekzotermik, DT

Facebook Yorumları

Bir Cevap Yazın