Konu: analitik kimya(numune hazırlama)

Analiz İçin Numunenin Hazırlanması
Katı örnekler değişen miktarda nem içerirler. Bazı analizlerde bu yanlış sonuca götüreceği için nemin uzaklaştırılması gerekmektedir. Bunun için örnek 100-105oC da sabit tartım elde edilinceye kadar ısıtılır, örnek bu sıcaklıkta bozunuyorsa daha düşük basınç altında ısıtılarak adsorplanan maddeler uzaklaştırılır.
Eğer katı örneği kristal suyunu uzaklaştırarak analiz etmemiz gerekiyorsa örneği, daha yüksek sıcaklıklarda ısıtmakta yarar vardır.
Katı örnekleri çözelti haline getirmek için ilk yapılması gereken, o örnek için doğru çözücüsünün bulunması olmalıdır. Eğer örneğin çözülmesi yavaş olur ise bunun için örnek çözücüsü ile karıştırıldıktan sonra su banyosunda ya da düşük sıcaklıktaki ısıtıcı plaka üzerinde yavaş yavaş ısıtılabilir.
Bazı katılar çözünmesi çok zordur. Bu tür maddeler, sodyum karbonat, sodyum peroksit, potasyum bisülfat, potasyum pirosülfat, borik asit, boraks gibi eritiş maddeleri ile ısıtılır yani eritiş yapılır.
Analiz yaparken sonucun doğruluğundan emin olmak için paralel çalışılması şarttır. Tartımlar ve seyreltmeler hassas yapılmalıdır.

02. Çözeltiler
İki veya daha fazla maddenin homojen karışımına çözelti denir. Genelde fazla miktarda bulunan maddeye çözücü, diğerlerine ise çözünen denir. Analitik kimyada genellikle sıvı çözeltiler önemli bir rol oynar. Sıvı çözeltiler, katının sıvıda, sıvının sıvıda veya gazın sıvıda çözünmesiyle oluşur.
Gazların sudaki çözünürlüğü sıcaklık arttıkça azalır, basınç arttıkça artar. Birbirine benzer yapıdaki maddeler (polar) birbiri içinde çözünürler, örneğin alkol suda çözünür, benzen (apolar) çözünmez. Suyun, polar bileşikler için iyi bir çözücü olduğu unutulmamalıdır.

Katıların çözücücüleri içerisindeki çözünebilirlikleri değişkendir. Bu çözünme miktarları sıcaklıkla değişir. Herhangi bir sıcaklıkta maksimum çözünme miktarından söz edilir. Bu maksimum, çözünme miktarı tanım olarak maddenin çözünürlüğünü de gösterir. Maddenin maksimum miktarda çözündüğü çözelti haline doygun çözelti denir.
Doymamış çözelti bir katının çözücüsü içerisinde çözünebileceği maksimum değerden daha az miktarda çözünmesi ile oluşur.
Doygun çözeltidekinden daha çok madde içeren çözeltiye aşırı doymuş çözelti denir. Bu durumda bir miktar katı çözünmeyerek dipte kalır.

Analitikte bir diğer kavram seyreltik ve derişik çözeltilerdir. Seyreltik çözeltiler birim hacimde daha azmol içermektedir. Genel olarak çözeltiler önce derişik hazırlanır, daha sonra istenen derişim elde edilmek üzere çözücü eklenmek suretiyle seyreltilir

03. Derişim
Bir çözeltinin bilinen bir hacmindeki çözünen madde miktarı derişim (konsantrasyon) olarak tanımlanır. Derişim, yüzde derişim, molarite, normalite, ppt, ppm ve ppb cinsinden ifade edilebilir. Bunlardan başka mol kesri, mol yüzdesi ve molalite gibi derişim tanımları da kullanılabilir.

03.01. Yüzde derişim
Bir çözeltinin konsantrasyonu yüzde olarak birkaç şekilde ifade edilir. Karışıklıkları önlemek için kullanılan çözeltinin yüzde konsantrasyonu mutlaka açık olarak belirtilmelidir. Eğer bu bilgi olarak belirtilmemiş ise çözeltinin türünden çıkartılmaya çalışılır. Bu ifadelerin belirtilmesinin ne denli önemli olduğunu en iyi anlatacak örnek; ağırlıkça (w/w) % 50’lik NaOH çözeltisi, 1 litresinde 763 g NaOH içeriyor demektir. Bu da hacimde ağırlıkça yüzde (w/v) olarak % 76.3 demektir.

Ağırlıkça Yüzde (w/w)
Ağırlıkça yüz birim çözeltide bulunan çözünenin ağırlıkça kesridir. Genellikle ticari sulu reaktifler için kullanılır. Örneğin hidroklorik asit % 37’lik (w/w) çözelti halinde satılır.
% (w/w) = çözünen maddenin ağırlığı (g) / [çözünen madde (g) + çözücünün ağırlığı (g)] x 100

Örnek:
500 mL % 50’lik (w/w) NaOH çözeltisi nasıl hazırlanır?
% 50 = [X / (X +(500 –X)] x 100 X = 250 g çözünen
O halde bu çözeltinin hazırlanmasında 250 g NaOH alınır ve üzerine 250 mL saf su eklenir.

Hacimce Yüzde (v/v)
Hacimce 100 birim çözeltide bulunan çözünenin hacimce kesridir. Saf bir sıvının başka bir sıvı ile seyreltilmesi ile hazırlanan çözeltiler için kullanılır.
% (v/v) = [(çözünen sıvının hacmi (mL) / çözeltinin hacmi (mL)] x 100

Örnek:
150 mL % 28’lik (v/v) sulu etil alkol çözeltisi nasıl hazırlanır?
% 28 = (X / 150 mL) x 100 X = 42 mL
42 mL etil alkol alınır ve son hacim saf su ile 150 mL’ye tamamlanır.

Hacimde Ağırlıkça Yüzde (w/v)
Hacimce 100 birim çözeltide bulunan çözünenin ağırlıkça kesridir. Katı maddelerin seyreltik sulu çözeltilerinin hazırlanması için kullanılır.
% (w/v) = [çözünen maddenin ağırlığı (g) / çözeltinin hacmi (mL)] x 100

Örnek:
250 mL % 20’lik (w/v) NaCl çözeltisi hazırlamak için kaç gram NaCl gerekir?
% (w/v) = ( w1 / v) x 100 % 20 = (w1 / 250) x 100 w1 = 50 g
Bu durumda 50 g NaCl tartılır, suda çözülerek son hacim saf su ile 250 mL’ye tamamlanır.

03.02. Molarite
Molarite, bir litre çözeltide çözünen maddenin mol sayısını gösterir. M harfi ile gösterilir.

M= n (mol) / V (L)

Örnek:
500 mL 0.1 M NaOH çözeltisi hazırlamak için kaç gram NaOH tartılmalıdır?

MA (Molekül ağırlığı NaOH)= 23 + 16 + 1 = 40 g/mol
M= n / V 0.1 mol/L= n / 0.5 (L) n= 0.05 mol
n= m/MA 0.05 mol= m /40 (g/mol) m= 2 g
2 g NaOH tartılarak son hacim dikkatlice 500 mL‘ye tamamlanır.

03.03. Normalite
Çözeltinin 1 mL‘sinde bulunan çözünen maddenin milieşdeğer gram sayısıdır. Aynı ifade litresindeki eşdeğer gram sayısı olarak da belirtilebilir.
N= (m /eşdeğer gram sayısı) /V
Eşdeğer gram sayısı: Molekül ağırlığı / Tesir değerliği

Tesir Değerliği (TD): Asitlerin ortama verdiği H+ iyonu sayısı, bazların ortama verdiği OH-iyonu sayısı, tuzların ise ortama verdiği veya aldığı elektron sayısına tesir değerliği denir.
Örneğin H2SO4 için bu değer 2’dir. Çünkü sülfürik asit 2 tane H+ iyonunu sulu çözeltisine verebilir. NaOH, HNO3, HCl için bu değer 1’dir. Aşağıda bazı bileşiklerin tesir değerliği verilmiştir. Fakat tesir değerliği hesaplanırken, tesir değerliği bulunacak maddenin reaksiyona girdiği madde ile verdiği tepkimeye göre tesir değerliğinin değişebileceği unutulmamalıdır. Bu nedenle son dönemlerde normalite kavramı yerine maddenin reaksiyonu yazılarak stokiyometrik oran üzerinden hesaplama yapılmaktadır.

Molarite ve normalite arasında N = M x TD bağlantısı vardır.

03.04. ppt (binde bir), ppm (milyonda bir) ve ppb (milyarda bir) Hesaplamaları
Eser miktardaki çözeltilerin derişimini belirtmek amacıyla kullanılır.
ppt = (g çözünen / kg veya litre çözelti)
ppm = (mg çözünen / kg veya litre çözelti)
ppb = (µg çözünen / kg veya litre çözelti) şeklinde ifade edilir.

Not: Bazen ppt ifadesi part per thousand (binde bir) olarak kullanıldığı gibi bazende part per trillion (trilyonda bir) olarak da ifade edilebilir. Bu nedenle hangi ifade için kullanıldığına dikkat edilmelidir.

Örnek:
Bir su örneğinin analizi sonucunda bulunan Na+ derişimi 200 ppm olarak bulunmuştur. Sudaki sodyum kaynağının NaCl olduğu düşünülmektedir. NaCl’ ün derişimi hesaplayız.
Çözelti seyreltik olduğundan yoğunluk l g/mL alınabilir. Bu durumda çözeltinin litresinde 200 mg Na+ var demektir.

n (mol) = m (g) / Ma (g/mol) formülünden
önce mol sayısı bulunur.

nNa+ = ( 200 x10-3 g) / (23 g/mol) = 8,70 x 10-3 mol

V = 1 lt olduğu için n = M
[Na+] = 8,70 x 10-3 M
Bu aynı zamanda NaCl nin molaritesidir.

03.05. Mol Kesri ve Mol Yüzdesi

Mol kesri, çözeltideki bileşenlerden birinin mol sayısının toplam mol sayısına oranıdır. Genel olarak X ile gösterilir. Bazen X, 100 ile çarpımı olarak da ifade edilir, bu durumda mol yüzdesinden söz edilir.

X çözünen = n çözünen / n toplam X çözücü = n çözücü / n toplam

X çözünen + X çözücü = 1 dir.

Örnek:

1,5 mol metanol 50 g suda çözülüyor. Elde edilen çözeltinin metanol ve su yönünden mol kesri ve mol yüzdeleri nedir?
CH3OH (32 g/mol); H2O (18g/mol) .

n (mol) = m (g) / Ma (g/mol) formülünden suyun mol sayısını bulalım.

n (mol) = 50 / 18 = 2,78 mol

X etil alkol= (1,5 / (1,5+2,78)) = 0.350

% X etil alkol = 100 x 0.350 = 35,0

X çözünen + X çözücü = 1
X çözücü = 1 - X çözünen

X çözücü = 1 - 0.350 = 0,650

% X su = 100 x 0.650 = 65,0

03.06. Molalite

1000 g çözücüde çözünen maddenin mol sayısını gösterir. m ile gösterilir.

m = (n / w) x 1000


kırıkkale üniversitesi- genel kimya