1. BÖLÜM

1. 1. BÖLÜM ANALİTİK KİMYA Yrd. Doç. Dr. N. İzzet KURBANOĞLU

2. TANIM Bir maddenin bileşenlerinin ya da bileşenlerden bir bölümünün niteliğinin ve niceliğinin belirlenmesini inceleyen bilim dalına analitik kimya denir. Maddenin, nitelik ve niceliklerinin belirlenmesinde "analiz" den yararlanılır.

3. Analiz Verilen bir numunede yer alan farklı bileşiklerin, moleküllerin, atom gruplarının, iyonların veya elementlerin aranması ve bunların hangi oranda olduğunun belirlenmesi için yapılan çalışmaların tümüne "analizveyaanalitik çalışma " denir. Analitik kimyada, kimyasal analiz • Nitel analiz (Kalitatif analiz) • Nicel analiz (Kantitatif analiz) Olmak üzere iki şekilde gerçekleştirilir.

4. NİTEL ANALİZ Bir maddenin hangi bileşenlerden ( element veya bileşiklerden) meydana geldiğini bulmaya yarayan analiz türüne Nitel analiz veya Kalitatif analiz denir. Buna göre, verilen bir analiz örneğinde "kaç farklı cins? veya "kaç farklı tür?" madde varsorularına yönelik tüm cevaplar "nitel analiz" ile cevaplandırılır.

5. MİKTARA BAĞLI ANALİZ TÜRLERİ Bir analiz için uygulanacak analiz metodu, madde miktarına bağlı olarak değişir. Buna göre analiz beş farklı şekilde ifade edilir:

6. MİKTARA BAĞLI ANALİZ TÜRLERİ • Makro Analiz: 50 mg’dan çok. • Yarı Mikro Analiz: 10-20 mg. • Mikro Analiz: 1-10 mg • Ultra-Mikro Analiz: 0,001-1 mg • Sub-Mikro Analiz:0,001 mg’dan az.

7. MİKTARA BAĞLI ANALİZ TÜRLERİ Bunlardan ilk ikisi öğrenci laboratuarlarında, diğerleri ise bilimsel çalışmalarda kullanılır. Öğrenci laboratuarlarında yarı-mikro analizin uygulanması, yer, zaman ve madde harcanması açısından ekonomiktir.

8. NİTEL ANALİZ ÇALIŞMA ARAÇLARI 1-DENEY TÜPÜ: • Kimyasal reaksiyonların gerçekleştirildiği veya çözeltilerin konulduğu, uzun, içi boş cam malzemelerdir. Ateşe dayanıklı olanlar pyrex camdan yapılmıştır. Isıtma veya kaynatma deneylerinde tüp hiçbir zaman ¼’ten fazla doldurulmamalıdır. Çünkü sıvı kaynama sırasında taşabilir.

9. 2-DAMLALIK ŞİŞELERİ: Bunlar genel olarak 50 ml’ liktirler. Renksiz veya koyu renkli camdan yapılmışlardır. Kapakları olukludur. Şişe eğildiği zaman içindeki solüsyonun damla damla akmasını sağlar. Boya solüsyonları ve indikatörler için kullanılabilir.

10. 3-BAGETLER: • 2-3 mm çapında 10-15 cm uzunluğunda karıştırma gibi işlemlerde kullanılan ve içi dolu cam çubuklardır. Çeşitli boy ve çapta olurlar.

11. 4-PİSETLER: • Distile su kullanımı için gerekli kaplardır. Cam veya plastik olabilir. • Pisetler 3 şekilde kullanılır:

12. a)Fazla miktarda su gerekli olduğu zaman piset kavranır ve lastik tıpanın fırlamaması için başparmak ile bastırılarak kısa ucuna doğru eğilir. b)Daha az su ihtiyacı kısa uçtan üfleyerek sağlanır. Su aşağıya eğik uçtan çıkar. c)Çok az miktarda su ihtiyacında ise önce kısa uçtan üflenerek bir miktar su çok dikkatlice ve hafifçe üfleyerek küçük damlacıklar halinde istenilen kaba aktarılır.

13. 5-PİPETLER: Bir solüsyondan belli hacimde sıvı almaya yarayan özel cam borulardır. Uç kısımları ince ve uzundur.

14. PİPETLERİN KULLANIMI a) Önce pipet üst ucuna yakın kısmından sağ elin başparmağı ve son üç parmağı arasında tutulmalıdır. İşaret parmağı ise sıvıyı çekince akmaması için üst ucu tıkamaya hazır olacak şekilde serbest olmalıdır. b) Pipetin uç kısmı alınacak sıvı içine daldırılır ve pipete sıvıyı çekerken hava girmemesine dikkat edilmelidir.

15. Titrasyon için kullanılırlar. Büretler de bir çeşit pipettir, fakat bunların boşaltma ucundaki sıvının akışını kolayca kontrol edebilmek için bir kapama musluğu vardır. Kapasitesi 2 ml veya daha az olanlarına mikrobüret denir. Büretlerin içine konan çözeltiler genellikle normal çözeltilerdir. 6-BÜRETLER:

16. Belli hacimde, alt kısımları yuvarlak ve şişkin, üst kısımları silindirik, ince uzun boyunlu kapaklı cam kaplardır. Boyun kısmında bir kalibrasyon çizgisi bulunur. Bu çizgiye kadar aldıkları sıvı miktarı üzerlerinde yazılıdır. Çeşitli hacimlerde bulunur. Hassas çözeltiler ve ayıraç hazırlanmasında, bir maddeyi belli oranda seyreltmek gibi işlemlerde kullanılır. 7-ÖLÇÜ BALONLARI:

17. NİTEL ANALİZ İÇİN NUMUNENİN HAZIRLANMASI Nitel analizde, analizi yapılacak örnekler katı veya sıvı olabilir. • Numunenin katı olması halinde, katının önce çözünür hale getirilmesi gerekir. Bunun için katı önce suda, sonra sırasıyla HCI, HNO3’ de çözülür. • Bunların içinde çözünmeyen maddeler süzülüp kurutulduktan sonra bir krozedeKHSO4 ile yüksek dereceye kadar ısıtılır. Isıtmadan maksat, çözünmeyen maddeleri alkali tuzları haline dönüştürmektir. • Soğutulan kroze içerisindeki numune önce 3-5 ml su, 3-5 ml 3M HNO3 içerisinde çözünür. • Çözünmeyenler Na2CO3 + KNO3 karışımı ile tekrar eriğik yapılır. Burada çözünmeyenlerde, NaOH + S karışımı ile eriğik yapılır. • Bir numunedeki alkali metalleri aramak için NH4Cl+ CaCO3eriğiyi, birçok katı maddeler için iyi bir çözücü olan Na2O2, NaOH + KOH, Na2CO3 + KNO3, Na2CO3eriğiyi kullanılır. Analizi yapılacak maddenin alkali tuzlarıyla birlikte kızıl dereceye kadar ısıtılması işlemine ERİĞİK denir

18. NİTEL ANALİZ İÇİN İŞLEM BASAMAKLARI • Çözeltideki bir iyonun az çözünen tuzu haline dönüştürülmesidir. • AgNO3 + NaClAgCl(k)+NaNO3tepkimesinde oluşanAgClsuda çökelek oluştururkenNaNO3suda çözünür. • Ör.:Pb(NO3)2 + 2KI PbI2(k)+ 2KNO3tepkimesinde oluşanPbI2sarı renkli çökerken, KNO3suda çözünür. 1-Çöktürme:

19. 2-Süzme:Çöktürülen maddenin sıvıdan ayrılması işlemidir. Bu işlem yapılırken uygun süzgeç kağıdı kullanılır. Süzme işlemi yapmak için süzgeç kağıdı iki kere katlanır. Katlardan birisi açılarak huniye yerleştirilir. Süzgeç kağıdı suyla ıslatılır. Karışım yavaş yavaş süzgeç kağıdı üzerine dökülür. Süzme işleminin aşamaları aşağıdaki şekildedir: A B C D

20. Bir çökelek ana çözeltiden ne kadar iyi ayrılırsa ayrılsın yıkanması gerekir. Çökelek adsorpsiyon veya benzer olaylarla yabancı maddeler içerebilirler. Çökelekteki yabancı maddelerin uzaklaştırılması için çökelti yıkanmalıdır. Yıkama iki kez yapılmalıdır. Yıkama suyu olarak genellikle saf su kullanılır. 3-Çökeleklerin Yıkanması:

21. Kimyasal maddeler, çökelekler, cam malzemeler 110 C0 tutulan etüvde kurutulur. Etüvler değişik hacimlerde olup, sıcaklık 60°C ile 250°C arasında analog veya dijital termostat ile ayarlanabilen, ısıtma, pişirme veya kurutma amaçlı olarak kullanılan laboratuarfırınları'dır 4-Kurutma:

22. 5-Buharlaştırma:Buharlaştırma işlemi, çözeltideki sıvının uçurularak kuru hale getirilmesi yada çözeltinin hacmini azaltmak amacıyla yapılır. Buharlaştırma kroze veya 20-25 mL beherde açık havada yapılır.

23. NİCEL ANALİZ Bir numunedeki bileşenlerden her birinin miktarlarını sayısal olarak bulmaya yarayan analiz türüne Nicel analiz (kantitatif analiz) denir. Öte yandan analiz örneğinde "ne kadar?"," hangi oranda?" madde var sorularına yönelik tüm cevap arayışları ise "nicel analiz" ile belirlenir. Genel olarak bir numunenin önce nitel analizi, sonra nicel analizi yapılır.

24. NİCEL ANALİZ:Metotlar yönünden klasik ve modern olmak üzere ikiye ayrılır Klasik metotlar; maddenin kütle ve hacim özelliklerine dayanan metotlardır. Buna göre maddenin kütlesi göz önüne alınarak yapılan analize gravimetrik, maddenin hacmi göz önüne alınarak yapılan analize de volümetrik analiz denir. Her iki analizde günümüzde yoğun olarak kullanılmaktadır.

25. Modern metotlara; ise enstrümental analiz de denir. Bu metotlar maddenin: • ışık apsorbsiyonu, • ışık emisyonu, • magnetik özellikleri, • elektriksel özellikleri, • radyoaktiflik gibi özellikleri üzerine kurulmuştur.

26. Enstümental analiz klasik analizden daha hassas, daha az zaman alıcı ve daha kolay olmakla beraber, sonuçlarının değerlendirilmesi için uzman kimyacılara ihtiyaç vardır.

27. Nicel Analiz Yapılırken İzlenmesi Gereken Basamaklar 1) Yöntem Seçimi:İstenilen doğruluk seviyesi ve numune sayısı dikkate alınır. 2) Numune Alma:Madde yığını tam olarak temsil edilmelidir. 3) Numune Hazırlama ve Çözme: Numunenin çözünür hale getirilmesi yada analize kadar bozulmadan korunması.Sonrasında homojen çözeltilerinhazırlanması.

28. Nicel Analiz Yapılırken İzlenmesi Gereken Basamaklar 4) Bozucu Etkilerin Giderilmesi:Ayırma yöntemlerine ihtiyaç duyulur. 5) Ölçüm:Analit ile bilinen maddenin ölçülen büyüklükleri arasında orantı kurulur. 6) Sonuçların Hesaplanması:Numunenin toplam kütlesi, seyrelme ve stokiyometrik faktörler dikkate alınmalıdır. 7) Sonuçların Güvenilirliği: Analiz sonuçları istatistiki olarak değerlendirilerek anlamlı sonuçlar halinde sunulmalıdır

29. NİCEL ANALİZ DÖRT AYRI YÖNTEMLE YAPILIR 1- GRAVİMETRİK ANALİZ 2- VOLUMETRİK ANALİZ 3- ENSTRÜMENTAL ANALİZ 4- GAZOMETRİK ANALİZ

30. 2. BÖLÜM ÇÖZELTİLER

31. ÇÖZELTİLER Bir maddenin başka bir madde içinde, gözle görülemeyecek kadar küçük tanecikler hâlinde dağılmasıyla oluşan homojen karışımlara çözelti denir.

32. ÇÖZELTİLER • Çözeltiyi oluşturan maddelerden genellikle miktarı çok olana çözücü, az olana çözünen denir.Çözücü, genellikle çözeltinin fiziksel durumunu belirler.

33. ÇÖZÜNME OLAYI • Çözünme olayı, çözücü ve çözünenin homojen olarak karışması ile gerçekleşir. Bir madde diğeri içinde çözündüğünde, çözünenin tanecikleri çözücü içerisinde homojen olarak dağılır ve çözünen tanecikleri, çözücü molekülleri arasında yer alır. Böylece maddeler birbiri içerisinde çözünmüş olur.

34. ÇÖZÜNME OLAYI Bir maddenin diğer bir madde içerisinde çözünebilmesi için aşağıdaki basamakların gerçekleşmesi gerekir: • Çözünen taneciklerini bir arada tutan bağın koparak birbirinden uzaklaşması (enerji gerekir). • Çözücü taneciklerini bir arada tutan bağın kopması (enerji gerektirir).

35. ÇÖZÜNME OLAYI • Çözücü taneciklerinin çözünen taneciklerini çekmesi (enerji verir). Örnek: A2 ve B2 maddeleri için A2 çözücü, B2 çözünen olsun. Çözünmenin gerçekleşmesi için aşağıdaki bağ kopması ve bağ oluşması olaylarının gerçekleşmesi gerekir. Birinci aşamada A-----A ve B----B arasındaki bağlar kopar. Sonra A ile B birbirini çekerek A------B arasında bağ oluşur. Çözünmenin olabilmesi için A-----B arasındaki çekme kuvveti ( c), A-----A ve B----B arasındaki çekme kuvvetinden (a) ve (b) büyük olması gerekir. Eğer c kuvveti a ve b kuvvetinden küçükse çözünme gerçekleşmez.

36. ÇÖZÜNÜRLÜK Herhangi bir sıcaklıkta belirli miktar çözücüde çözünebilen madde miktarına, o maddenin o koşullardaki "çözünürlüğü" adı verilir.

37. ÇÖZELTİ ÇEŞİTLERİ Çözeltiler; • Fiziksel hallerine göre, • Çözücü ve çözünen madde miktarına göre, • Çözünen maddenin azlığına, çokluğuna göre, • Elektrik akımını iletip iletmemesine göre olmak üzere dört şekilde gruplandırılabilir.

38. a) Fiziksel Hallerine Göre Çözeltiler :Çözeltiler, çözücü maddenin haline göre, • katı–katı, • sıvı–sıvı, • gaz–gaz, • katı–sıvı, • sıvı–katı, • sıvı–gaz çözeltileri olarak gruplandırılırlar

39. 1- Katı – Katı Çözeltileri: Bu tür çözeltilerde çözücü ve çözünen katıdır.Alaşımlar katı – katı karışımından oluşan homojen karışımlardır ve homojen çözeltilerdir.Örnek:• Bakır + Kalay → Bronz (Tunç)• Bakır + Çinko → Pirinç• Kurşun + Kalay → Lehim• Nikel + Krom + Demir + Karbon → Paslanmaz çelik

40. 2- Sıvı – Sıvı Çözeltileri: Bu tür çözeltilerde çözücü ve çözünen sıvıdır.Örnek:• Su + Alkol → Kolonya • Su + Asetik Asit → Sirke3- Gaz – Gaz Çözeltileri: Bu tür çözeltilerde çözücü ve çözünen gazdır.Örnek:• N2 + O2 + CO2 + H2O buharı → Hava

41. 4- Sıvı – Katı Çözeltileri: Bu tür çözeltilerde çözücü sıvı, çözünen katıdır.Örnek:• Tuz + Su → Burun Damlası (Tuzlu Su)• Şeker + Su → Şerbet (Şekerli Su) 5- Katı – Sıvı Çözeltileri: Bu tür çözeltilerde çözücü katı, çözünen sıvıdır.Örnek:• Gümüş + Cıva → Amalgam6- Sıvı – Gaz Çözeltileri:Bu tür çözeltilerde çözücü sıvı, çözünen gazdır.Örnek:• Oksijen + Su → Deniz Suyu• Karbondioksit + Su → Kola, Gazoz, Soda gibi..

42. b) Çözücü ve Çözünen Madde Miktarına Göre Çözeltiler: • Aşırı doymuş, • Doymamış, • Doymuş çözeltiler olarak üç grupta incelenir.

43. Aşırı Doymuş Çözelti: İçerisinde çözebileceğinden daha fazla çözünen madde bulunduran çözeltilerdir. Fazla olan madde zamanla çözünmeden dibe çöker. 2. Doymamış Çözelti:İçerisinde çözebileceğinden daha az çözünen madde bulunduran çözeltilerdir.3. Doymuş Çözelti:İçerisinde çözebileceği kadar çözünen madde bulunduran çözeltilerdir.

44. c) Çözünen Maddenin Azlığına ve Çokluğuna Göre Çözeltiler: • Derişik, • Seyreltik çözeltiler olarak iki grupta incelenir. • Derişik Çözelti:Çözücüsü az, çözünen fazla olan çözeltilerdir. • Seyreltik Çözelti:Çözücüsü fazla, çözüneni az olan çözeltilerdir.

45. d) Elektrik Akımını İletip İletmemesine Göre Çözeltiler: • Bir çözeltinin elektrik iletkenliği çözeltideki yüklü tanecikler aracılığı ile gerçekleşir.Buna göre çözeltiler, elektrik akımını iletip iletmemesine göre, • Elektrolit, • Elektrolit olmayan çözeltiler olarak iki grupta incelenir.

46. 1- Elektrolit Çözeltiler: Suda çözündüğü zaman iyonlarına ayrılan iyonik yapılı bileşiklerin suda çözünmeleri ile oluşan çözeltiye elektrolit çözeltiler denir. İyonik yapılı bileşikler suda çözündüklerinde ayrılan (+) ve (–) iyonlar (elektrik yüklü tanecikler), çözeltide hareket ederek elektrik akımının iletilmesini sağlar. Bu tür çözünmeye iyonik çözünme denir. iyonik çözünme

47. Asitler, bazlar ve tuzların sulu çözeltileri elektrik akımını iletebilir ve bu nedenle elektrolit çözeltilerdir.Örnek:Tuz (NaCl) bileşiği suda çözündüğünde (+) yüklü Na+ iyonu yani katyonu ile (–) yüklü Cl– iyonu yani anyonu oluşur. Na+ ve Cl– iyonlarının tuzlu sudaki hareketi ile elektrik akımı iletilebilir. • Tuz (NaCl) + Su → Tuzlu Su •  Asit + Su → Asitli Su (Sirke) • Baz + Su → Bazik Su (Çamaşır Suyu)

48. 2- Elektrolit Olmayan Çözeltiler: Suda çözündüğü zaman iyonlarına ayrılamayıp sadece moleküllerine ayrılan kovalent yapılı bileşiklerin suda çözünmeleri ile oluşan çözeltiye elektrolit olmayan çözeltiler denir. Kovalentyapılı bileşikler suda çözündüklerinde moleküllerine ayrılır ve moleküller nötr olduğu için elektrik akımını iletmez. Bu tür çözünmeye moleküler çözünmede denir.Örnek: • Şeker + Su → Şekerli Su • Alkol + su

49. ÇÖZELTİLERİN ÖZELLİKLERİ Bir sıvıda, uçucu olmayan bir katı çözündüğünde, çözünen maddenin tanecikleri; birim yüzeydeki çözücü taneciklerinin sayısını azaltır. Örneğin; su içinde tuz çözünmüş ise, tuzdan oluşan iyonlar su tanecikleri arasına dağılacağından çözelti yüzeyindeki su taneciklerinin sayısı da azalır. Bu da suyun buhar basıncının (daha az buharlaşacağı için) düşmesine dolayısı ile kaynama noktasının yükselmesine neden olur.

50. ÇÖZELTİLERİN ÖZELLİKLERİ • Saf bir sıvının içinde uçucu olmayan bir katı çözülmesiyle hazırlanan çözeltilerde belirli bir kaynama noktası yoktur. Bu tür çözeltilerin kaynama noktaları saf çözücüsünden daima yüksektir. Çözeltilerin kaynama süresince sıcaklığı sabit kalmaz, doygun hâle gelinceye kadar sürekli artar. Şekilde saf su ve tuzlu suyun kaynama sıcaklıkları verilmiştir.