Enstrümantal Analiz

Analitik Kimyanın Kapsamı

Analitik kimya, maddelerin bileşimini nitel (hangi bileşenler var?) ve nicel (ne kadar var?) olarak belirler. Klasik yöntemler (gravimetri, titrimetri) yanında enstrümantal (aletli) analiz yöntemleri duyarlılık, hız ve düşük derişim ölçümü avantajı sağlar.

Spektroskopik Yöntemler

• Temel ilke: Madde ile elektromanyetik ışımanın etkileşimi (soğurma, yayma, saçılma).
• Beer-Lambert yasası: A = ε·b·c (A: absorbans, ε: molar soğurma katsayısı, b: ışık yolu uzunluğu, c: derişim). Absorbans derişimle doğru orantılıdır; kalibrasyon eğrisiyle bilinmeyen derişim bulunur. Geçirgenlik T = I/I₀, A = −log T.
• UV-Görünür (UV-Vis) spektroskopisi: Elektronik geçişler (π → π*, n → π*); konjuge sistemler, renkli bileşikler ve geçiş metal kompleksleri; nicel analizde yaygın.
• Kızılötesi (IR) spektroskopisi: Molekül titreşimleri (gerilme ve eğilme); fonksiyonel grup tayini. Karakteristik bölgeler: O–H (geniş, ~3200-3600 cm⁻¹), N–H (~3300-3500), C–H (~2850-3000), C≡N ve C≡C (~2100-2260), C=O (keskin, ~1700 cm⁻¹). 1500 cm⁻¹ altı "parmak izi bölgesi".
• Nükleer manyetik rezonans (NMR): Manyetik alandaki çekirdeklerin (¹H, ¹³C) radyo dalgalarını soğurması. Kimyasal kayma (δ, ppm; TMS referans), sinyal sayısı (farklı kimyasal çevredeki H türleri), integral (H sayısı oranı), yarılma (n + 1 kuralı: komşu n H'ye göre n + 1 çizgi). Organik yapı tayininde en güçlü yöntemlerdendir.
• Kütle spektrometrisi (MS): Moleküller iyonlaştırılıp kütle/yük (m/z) oranına göre ayrılır. Moleküler iyon piki molekül kütlesini, parçalanma deseni yapıyı, izotop pikleri (Cl için M ve M+2, 3:1 oranı; Br için 1:1) element varlığını gösterir.
• Atomik absorpsiyon spektroskopisi (AAS): Atomların karakteristik dalga boyundaki ışığı soğurması; metal tayini (eser element analizi). Oyuk katot lambası kullanılır.
• Atomik emisyon / alev fotometrisi, ICP-OES ve ICP-MS: Uyarılmış atomların yaydığı ışıma; çoklu element analizi. Alev renkleri: Na sarı, K mor-leylak, Li ve Sr kırmızı, Ca turuncu-kırmızı, Cu yeşil-mavi, Ba yeşil.
• Floresans spektroskopisi, Raman spektroskopisi, X ışını kırınımı (XRD; kristal yapı tayini), X ışını floresansı (XRF; element analizi).

Kromatografik Yöntemler

• Temel ilke: Karışımdaki bileşenlerin sabit faz ile hareketli faz arasında farklı dağılmasına dayanan ayırma.
• Kâğıt ve ince tabaka kromatografisi (İTK): R_f = bileşenin aldığı yol / çözücünün aldığı yol. Basit, hızlı nitel analiz.
• Kolon kromatografisi: Preparatif ayırma.
• Gaz kromatografisi (GC): Hareketli faz inert gaz (He, N₂); uçucu bileşikler için. Alıkonma (tutunma) süresi ile nitel, pik alanı ile nicel analiz. GC-MS birleşik sistemi.
• Yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC): Yüksek basınçlı sıvı hareketli faz; uçucu olmayan ve ısıya dayanıksız bileşikler (ilaç analizi). Normal faz (polar sabit faz) ve ters faz (apolar sabit faz, C18) HPLC.
• İyon değiştirme ve jel geçirgenlik (boyut dışlama) kromatografisi.

Elektroanalitik ve Termal Yöntemler

• Potansiyometri: Elektrot potansiyelinin ölçülmesi; pH metre (cam elektrot), iyon seçici elektrotlar, potansiyometrik titrasyon.
• Kondüktometri (iletkenlik), voltametri (akım-potansiyel), kulometri (yük miktarı), elektrogravimetri.
• Termal analiz: Termogravimetri (TGA; sıcaklıkla kütle değişimi), diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC; ısı akışı).

Analitik Kavramlar

Doğruluk (gerçek değere yakınlık) ve kesinlik (tekrarlanabilirlik); sistematik hata (doğruluğu etkiler) ve rastgele hata (kesinliği etkiler); standart sapma; tayin sınırı (LOD) ve miktar tayini sınırı (LOQ); kalibrasyon eğrisi, iç standart ve standart ekleme yöntemleri; numune alma ve hazırlama.