Slide Set: Fundamentals of modern UV

ENSTRÜMENTAL ANALİZE GİRİŞ
ALETLİ ANALİZ LAB. I
(1.HAFTA)
ARŞ. GRV. MÜRÜVVET DÜZ
Spektroskopi Nedir? Işık Nedir?
• Spektroskopi maddenin yapısını ve
özelliklerini
ışığın soğrulan ve salınan parçacıkları aracılığı ile
incelenmesidir.
• Maxwell’e göre ışık insan gözüyle görülebilir dalga
boylarındaki elektromanyetik radyasyon enerjisidir.
E = hn
Dalgaboyu (m)
n=c/l
Sesaltı
Ses
(Duyulabilir)
Sesötesi
Radyo
NMR
Televizyon
Radar
Görünür
Mikrodalga
Kızılötesi
Morötesi
Morötesi
Görünür
X Işınları
Gama Işınları
Kozmik ışın
Elektromanyetik Spektrum
Frekans (Hz)
Kızılötesi
Spektroskopi
Işık Saçan Enerjinin Spektrumsal Dağılımı
X-Işını
UV
(Mor ötesi)
200nm
400nm
Visible
(Görünür)
800nm
DALGABOYU(nm)
Mikro dalga
IR
(Kızıl ötesi)
Fotometri Nedir?
• Çözelti içindeki madde miktarını çözeltiden
geçen veya çözeltinin tuttuğu ışık miktarından
faydalanarak ölçme işlemine fotometri, bu tip
ölçümde kullanılan cihazlara da fotometre
denir.
• Fotometrik ölçümde, renksiz
konsantrasyonu da ölçülebilir.
çözeltilerin
Dalgaboyu(nm) Absorbe edilen renk
kırmızı
turuncu
Sarı-yeşil
yeşil
mavimsi yeşil
yeşilimsi mavi
mavi
mor
Tamamlayıcı renk
Mavi-yeşil
Yeşilimsi mavi
mor
Kırmızı-mor
kırmızı
turuncu
sarı
Sarı-yeşil
İçerisinde organik moleküller bulunan bir çözeltiden UVgörünür bölge ışınları geçerse, çözelti bu ışınların bir kısmını
seçimli olarak soğurur (absorpsiyon, A ), diğerlerini ise çok
az soğurur veya olduğu gibi geçirir (geçirgenlik, T ).
Spektrofotometrelerde kullanılacak ışık, çözeltinin kuvvetli
absorpladığı dalga boyunda seçilir; örneğin kırmızı renkli sıvı
için yeşil dalga boyunda ( yeşil renkli sıvı için kırmızı dalga
boyunda), mavi renkli sıvı için sarı dalga boyunda (sarı renkli
sıvı için mavi dalga boyunda) ışık seçilir.
Analiz edilen örnek üzerine ışık demetinin bir kısmını
filtreler kullanarak ayıran ve gönderen aletler kolorimetre
veya fotometre olarak adlandırılırken, yarıklar ya da
prizmalar aracılığı ile bu seçiciliği yapan aletler
spektrofotometre olarak adlandırılırlar.
Spektrofotometreler, madde renginin yoğunluğunun
ölçülmesiyle madde miktarının veya konsantrasyonunun
bulunmasını sağlayan cihazlardır.
Yangın Olarak Kullanılan Spektrofotometreler
Dedektör
Örnek
Çıkış aralığı
Saçınım aygıtı
Geçiş aralığı
Işın Kaynağı
Tek Işın Demetli Spektrofotometrenin Şematik Gösterimi
Monokromatör
Saçınım
aygıtı
Işın
Kaynağı
Giriş aralığı
Çıkış
aralığı
Referans
Dönen
ayna
Dedektör
Örnek
Çift Işın Demetli Spektrofotometrenin Optik Sistem Şeması
Monokromatör
Giriş
Işın Kaynağı aralığı
Saçınım
aygıtı
Çıkış
aralığı
Referans
Dedektör
Işın
Bölücü
Örnek
Dedektör
Işın Demetini Ayıran Spektrofotometrenin Optik Sistem Şeması
Işın Kaynakları
UV (Morötesi) Spektrofotometreleri için;
1.
Hidrojen Lambası
2.
Civa Lambası
Visible (Görünür Bölge) Spektrofotometreleri için;
1.
Tungsten (volfram) Lamba
IR (InfraRed-Kızılötesi) Spektrofotometreler için;
1.
Silikon (SiC) Lamba
Bir küvet içine konmuş renkli bir çözeltiden
çıkan ışık şiddeti (I1), çözeltiye giren ışık
şiddetinden (I0) daha küçüktür.
Çözeltiden çıkan ışık şiddetinin çözeltiye giren ışık
şiddetine oranı (I1 / I0), geçirgenlik (T) olarak
tanımlanır.Geçirgenlik, genellikle %Geçirgenlik
(%T) olarak ifade edilir.
Geçirgenliğin tersinin logaritması Absorbans (Optik
yoğunluk, A) olarak tanımlanır ki bu, çözeltinin
içinden geçen ışığın ne kadarının absorbe
edildiğinin
(soğurulduğunun)
ifadesidir.
Bir çözeltide çözünmüş olan maddenin miktarı
veya konsantrasyonu ile %Geçirgenlik (%T)
arasında doğrusal olmayan bir ilişki olduğu halde
Absorbans (A) arasında doğrusal bir ilişki vardır.
• Absorbans (A), % Geçirgenlik(%T) ve
çözeltideki maddelerin konsantrasyonu (c)
arasındaki ilişkiyi Lambert-Beer yasası ifade
eder: İçinde çözelti bulunan bir küvetten
geçen ışığın geçirgenliği (I/Io), ışık yolu veya
küvet çapının (l) artmasıyla azalır; ayrıca saf
çözeltinin
absorbansı
(A),
çözeltinin
konsantrasyonu (c) ile doğru orantılıdır. (
absorpsiyon katsayısı)
Absorbans İle Geçirgenlik Arasındaki İlişki
•
•
•
•
•
Absorbans konstantrasyonla lineer bir artış gösterir.
Absorbans birim olarak ölçülür.
Geçirgenlik lineer olmayan bir düşüş gösterir.
Geçirgenlik % olarak ölçülür
Absorbans = log10
– (100/%Geçirgenlik )
Absorbans
Absorbans
% Geçirgenlik
Geçirgenlik
Çözücünün konsantrasyonu
Spektrofotometrelerde çözeltideki
madde için uygun seçilen dalga
boyundaki
ışığın
örneğe
ve
standarda
(bilinen
konsantrasyondaki
çözelti)
ait
absorbansları
veya
optik
yoğunlukları (A, OD) karşılaştırılıp
matematiksel işlemler yapılarak
örnekteki maddenin konsantrasyonu
bulunur.
Bilinmeyen
konsantrasyon
Konsantrasyon (mol/L)
Absorbans
Absorbans
İstenirse, çeşitli konsantrasyonlardaki standart çözeltilerin,
belirli uygun bir dalga boyunda ışık için absorbans
değerleri bir kör standarda (absorbansı sıfır kabul edilen)
karşı
ayrı
ayrı
ölçülüp
bir
grafik
kağıdına
konsantrasyonlara karşı işaretlenerek standart grafiği
çizilir. Örneğin absorbansı da aynı kör standarda
(absorbansı sıfır kabul edilen) karşı ölçülür ve ölçülen
absorbansa karşı gelen konsantrasyon standart grafikten
bulunur.
Konsantrasyon (mol/L)
Absorbans
İki Bileşenli Karışım
Dalgaboyu
İki Bileşenli Bir Karışımda Spektral Örtüşme
Absorbans
İki Bileşenli Karışım
Dalgaboyu
İki Bileşenli Bir Karışımda Önemli Bir Spektral Örtüşme
Çözünürlüğün Tanımı
Sinyalin dedektör
çıkışı
Keskinlik
Dalgaboyu
Dalgaboyu
Spektral çözünürlük analiz cihazının iki komşu
dalgaboyu arasında ayırım yapabilme kabiliyetinin bir
ölçüsüdür.
Enstrümental Spektral Bant Genişliği
Keskinlik
SBG
Dalgaboyu
SBG; maximum yoğunluk noktasında monokromatörden
ayrılan ışının bandının yarısı olarak tanımlanır.
Doğal Spektral Bant Genişliği
Absorbans
DBG
Dalgaboyu
DBG(Doğal Bant Genişliği); maximum absorbsiyon
noktasındaki örneğin, bant genişliğinin yarısıdır.
İdeal
Gözlenen
Kons,mg/L
Bu grafikte, A=1.0’in üstündeki değerler
lineerlik göstermez. Eğer A=1.0’in üstünde
okursak, grafik doğruluk içermez.
Bu spektrofotometredeki en iyi aralık
A=0.1 den A=1.0’e kadar olan aralık,çünkü
oldukça
düşük
yüzde
hatalar
söz
konusudur . A=0.4 olduğu değer ise en
Bilinen nicelikte seyreltik çözeltiler
(standart çözeltiler) hazırladığımızı ve
absorbanslarını
ölçtüğümüzü
varsayalım. Kons-Absorbans grafiği
çizelim.