ANALİTİK KİMYA:
Belirli bir maddenin kimyasal bileşenlerinin ya da kimyasal bileşenlerinden bir bölümünün niteliğinin ve niceliğinin incelendiği bilim dalıdır.
Türleri:
Kimyasal analiz sırasıyla kalitatif (nitel) ve kantitatif (nicel) olmak üzere iki şekilde uygulanır.
Bir maddenin hangi bileşenlerden (element veya bileşiklerden) meydana geldiğini bulmaya yarayan analiz türüne kalitatif; bu bileşenlerden her birinin ne yüzdede olduğunu bulmaya yarayan analiz türüne de kantitatif analiz denir.Kantitatif analiz, metotlar yönünden klasik ve modern olmak üzere ikiye ayrılır. Klasik metotlar maddenin ağırlık ve hacim özelliklerine dayanan metotlardır. Maddenin ağırlığı göz önüne alınarak yapılan analize gravimetrik, hacim göz önüne alınarak yapılana da volumetrik analiz denir. Gravimetrik ve volumetrik analizlerin her ikisi de günümüzde çok kullanılmaktadır. Bilhassa fen ve şehirciliğin gelişmesiyle, medeniyeti tehdit etmeye başlayan çevre meselelerinin tespiti çalışmaları bu metotların önemini bir kat daha artırmıştır.
Volumetrik Analiz: Bir çözeltideki madde miktarının konsantrasyonu, ağırlığı veya hacmi bilinen ve
ölçümü yapılacak madde ile belirli bir kantitatif reaksiyon verebilen bir başka çözelti
(standart çözelti, titrasyon çözeltisi) yardımıyla tayini esasına dayanan analiz yöntemidir.
Volumetrik Analiz Yöntemlerinin Sınıflandırılması:
1. İyonik reaksiyonlara dayanan yöntemler:
a) Nötralizasyon reaksiyonları (Asit-Baz)
- Asidimetri ve alkalimetri
H+
+ OH− ⇔ H2O
b) Çökelme reaksiyonları
- Presipitimetri: Reaksiyon sonunda az çözünen bir çökelti oluşturulmasıdır.
Ag+
+ Cl− ⇔ AgCl
c) Yükseltgeme-İndirgeme reaksiyonları: Bir maddenin formül veya molekül gramının verilen veya alınan elektron
gram elektron gram sayısına bölümüne o maddenin ekivalent gramı,
bunun da binde birine mili ekivalent gramı denir.
d) Kompleks oluşum reaksiyonları
- Kompleksmetri: Reaksiyon sonunda kompleks bir iyonun meydana gelmesidir.
Ag+
+ 2 CN− ⇔ [Ag(CN)2]
−
5 H2O2 + 2 MnO4
-
+ 6 H+ ⎯⎯→ 5 O2 + 2 Mn+2 + 6 H2O
2. Elektron transferine dayalı yöntemler
Bir redoks olayının gerçekleştiği reaksiyonlardır.
Elektron transferine dayalı yöntemler
Bir redoks olayının gerçekleştiği reaksiyonlardır.
a) Manganometri
Titrasyon çözeltisi potasyum permanganattır.
5 Fe+2 + MnO4
−
+ 8 H+ ⇔ 5 Fe+3 + Mn+3 + 4 H2O
b) İyodometri
Titrasyon çözeltisi sodyum tiyosülfattır. Burada redoksa giren madde
kullanılan potasyum iyodür çözeltisi olup açığa çıkan iyot titrasyon
çözeltisi ile indikatör eşliğinde belirgin bir reaksiyon verir.
6 Ι
− + CrO7
−2 + 14 H+ ⎯⎯→ 2 Cr+3 + 3 Ι2 + 7 H2O
Ι2 +2 S2O3
−2 ⎯⎯→ 2 Ι
−
+ 3 Ι2 + S4O6
−2
c) Bromometri
Titrasyon çözeltisi potasyum kromattır.
5 Br−
+ BrO3
−
+ 6 H+ ⎯⎯→ Br2 + 3 H2O
d) Serimetri
Titrasyon çözeltisi seryum IV sülfattır.
Fe+2 + Ce+4 ⇔ Fe+3 + Ce+3
d) Serimetri
Titrasyon çözeltisi seryum IV sülfattır.
Fe+2 + Ce+4 ⇔ Fe+3 + Ce+3
Standart Çözeltiler:
Eğer bir titrasyon çözeltisi bir ve aynı maddenin devamlı yapılan tayini için
kullanılacak ise; (örn., yalnız demir tayinine yarayacak permanganat çözeltisi gibi) bu titrasyon çözeltisinin her mililitresi, tayin edilecek maddenin bir (veya başka düz
sayı) mg’ına eşdeğer olacak şekilde hazırlanmalıdır. Bu hazırlanan çözeltiye
standart çözelti denmektedir.
Örnek: Cl- tayini için standart AgNO3 hazırlayınız.
Çözüm: Cl: 35.450 gr/ekv-gr
0.0282
35.450
1 = N AgNO3
Demek ki 0.0282 N AgNO3’ dan 1 ml sarfı ile 1 mg Cl tayin edilmiş olur. AgNO3 çözeltisi
0.0141 N olarak hazırlanacak olursa her ml sarfiyat 0.5 mg Cl’a eşdeğer olacaktı
Eşdeğer Noktasının Belirlenmesi:
Eşdeğer nokta direkt olarak belirlenemeyebilir. Bunun için fiziksel veya kimyasal
göstergeler (indikatörler) kullanılır. Bu göstergelerle ölçülen başlıca değişimler;
1- Renk değişimi,
2- Bulanıklık değişimi,
3- Elektriksel özelliklerin değişimi,
4- Diğer fiziksel özelliklerin değişimi.
İndikatörler:
Genel olarak reaksiyonun eşdeğer veya stokiyometrik eşitlik anının tespitine
yarayan madde ve aletler olarak tarif edilebilir. Dönüm noktasına, ekivalent
noktası veya eşdeğerlik noktası da denir. Ama teorik anlamda dönüm noktası,
ekivalens noktası değildir. Hatasız bir titrasyonda (olasılığı pek azdır) dönüm
noktası ancak ekivalens noktasına eşit olabilir.
İndikatör ortama ilave edilen bir madde olabildiği gibi, reaksiyona giren
maddelerden birisi de olabilir. Böyle maddeler dönüm noktalarında renk
değiştirirler. Yani titrasyon çözeltisinden ilave edilen bir damla ortamın rengini
değiştirir. İndikatörün etkisi çözeltide birkaç şekilde olabilir:
1. Eşdeğerlik noktasında veya ona yakın noktada çözeltinin rengini değiştirir,
2. Çözeltide bir çökelti meydana getirir veya var olan çökeltiyi giderir,
3. Renkli bir çökelti meydana getirir veya renkli çökelti kaybolur,
4. Çökeltinin rengi başka bir renge döner (Özellikle soğurma indikatörlerinde
bu durum gözlenir).
Titrimetri cinsine göre değişik indikatörler kullanılır.
Çeşitlerine göre şöyle sınıflandırılabilir:
a) Renkli organik bileşikler,
b) İyon reaktifler,
c) Çöktürme indikatörleri,
d) Flüoresans indikatörleri.
Asidimetri ve alkalimetride kullanılan indikatörler zayıf asit ve zayıf baz
karakterine sahip olan renkli maddelerdir. Bu indikatörler iyon halinde oldukları
zaman, normal yani disosiye olmamış durumlarına göre farklı renk ve yapıya
sahip olurlar. Genel olarak bir asidik yapıya sahip indikatörü HId ile gösterirsek
HId ⇔ H+
+ Ide−
dengesi yazılabilir. Kütlelerin etkisine göre;
[H ].[Id ]
= HId
+ −
yazılır.
[HId]
[Id ] −
oranı önemli olup belli bir pH’da bu oran değişir.
İşte indikatörün % 50’lik bir değişimine uğraması dissosiyasyon sabitesine eşit bir
pH değerinde elde edilir.
Belirli bir pH aralığında gözlerimiz için bir renk farkı meydana gelir. Bu nedenle
indikatör rengi bakımından biri alkali biri asidik olmak üzere iki sınır değeri vardır.
Bu iki sınır değeri arasındaki alan indikatörün renk dönüm aralığını gösterir. Bu
alan her indikatör için değişik olup spesifiktir. Çünkü her indikatörün belirli bir
dissosiyasyon sabiti vardır (K’ya bağlı değişik pH aralıkları).
İndikatör pH aralığı Renk değişimi
2,4-dinitrofenol
Alfa-naftil kırmızı
Alfa-naftolbenzin
Alizarin kırmızısı S
Alizarin sarı R
Brom fenol mavisi
Brom krosel yeşili
Brom krosol menekşe
Brom timol mavi
Diazo menekşe
Fenol kırmızı
Fenolftalein
Klor fenol kırmızı
Krosel kırmızı
Kuinaldin kırmızısı
Litmus (azolitmin)
Metil kırmızısı
Metil oranj
Metil sarısı
Na-alizarin sülfonat
Nil mavisi
Nitramin
Nötral kırmızı
Pentametoksi kırmızısı
p-nitrofenol
Rosolik asit
Tetrabromfenol mavisi
Timol mavisi
Timolftalein
Trinitrobenzoik asit
Tropeolin
Bazı indikatörler ve pH aralıkları
İndikatör pH aralığı Renk değişimi
2,4-dinitrofenol
Alfa-naftil kırmızı
Alfa-naftolbenzin
Alizarin kırmızısı S
Alizarin sarı R
Brom fenol mavisi
Brom krosel yeşili
Brom krosol menekşe
Brom timol mavi
Diazo menekşe
Fenol kırmızı
Fenolftalein
Klor fenol kırmızı
Krosel kırmızı
Kuinaldin kırmızısı
Litmus (azolitmin)
Metil kırmızısı
Metil oranj
Metil sarısı
Na-alizarin sülfonat
Nil mavisi
Nitramin
Nötral kırmızı
Pentametoksi kırmızısı
p-nitrofenol
Rosolik asit
Tetrabromfenol mavisi
Timol mavisi
Timolftalein
Trinitrobenzoik asit
Tropeolin
2.4 – 4.0
3.7 – 5.0
9.0 – 11.0
3.6 – 4.2
10.2 – 12.1
3.0 – 4.6
4.0 – 5.6
5.2 – 6.8
6.2 – 7.6
10.1– 12.0
6.4 – 8.0
8.0 – 10.0
4.8 – 6.4
7.2 – 8.8
0.2 – 1.8
1.0 – 2.0
4.4 – 8.2
4.4 – 6.2
3.2 – 4.4
2.8 – 4.0
3.7 – 5.2
10.1 – 11.1
11.0 – 13.0
6.8 – 8.0
1.2 – 3.2
5.0 – 7.0
6.8 – 8.0
3.0 – 4.6
1.2 – 2.8
8.0 – 9.6
9.4 – 10.6
12.0 – 13.4
1.3 – 3.2
7.6 – 8.9
11.0 – 13.0
Renksiz..........................Sarı
Kırmızı............................Sarı
Sarı.................................Mavi
Sarı.................................Mor
Sarı.................................Leylak
Sarı.................................Mavi
Sarı.................................Mavi
Sarı.................................Menekşe
Sarı.................................Mavi
Sarı.................................Menekşe
Sarı.................................Kırmızı
Renksiz...........................Kırmızı
Sarı.................................Kırmızı
Sarı.................................Kırmızı
Kırmızı.............................Sarı
Renksiz...........................Kırmızı
Kırmızı.............................Mavi
Kırmızı.............................Sarı
Kırmızı.............................Portakal
Kırmızı.............................Sarı
Sarı.................................Menekşe
Mavi................................Kırmızı
Renksiz...........................Portakal
Kırmızı.............................Sarı
Kırmızı.............................Renksiz
Kırmızı.............................Sarı
Sarı.................................Kırmızı
Sarı.................................Mavi
Kırmızı.............................Sarı
Sarı.................................Mavi
Renksiz...........................Mavi
Renksiz...........................Portakal
Kırmızı.............................Sarı
Sarı..................................Gül
Sarı..................................Portakal
KLORÜR TAYİNİ :
Klorür (Cl-
), tüm tabii ve kullanılmış sularda çok yaygın bir şekilde bulunan bir
iyondur. Doğada en fazla miktarda bulunan halojen olarak bilinir. Yeraltı sularına
çözünme yolu ile yada tuzlu su-tatlı su girişimleri sonucu katılabilir. Sularda NaCl
şeklinde, ayrıca CaCl2 ve MgCl2 olarak bileşikler halinde bulunur. Eğer sudaki klorür
içeriği NaCl tuzundan ileri geliyorsa, 250 mg/L klorür konsantrasyonu suda belirgin bir
tuzluluk tadı oluşturmaya yeterlidir. Eğer klorür konsantrasyonu Ca++ ve Mg++
katyonları ile bulunuyorsa 1000 mg/L gibi büyük bir konsantrasyonda bile suda tuzlu
bir tad oluşturmaz. Kullanılmış sulardaki klorür içeriği, içme sularına nazaran çok
daha fazladır. Çünkü insan diyetinin temel maddelerinden olan tuz (NaCl) dışkı ve
idrar vasıtasıyla atılır. İnsan üresi ile birlikte günde kişi başına 6 gr kadar klorür
atılmaktadır. Yüksek oranda klorür içeren sular metalik borulara ve yapılara zararlıdır.
Klorür birçok çevre mühendisliği araştırmalarında izleyici olarak kullanılır. Klorürün
tayini için 4 yöntem geliştirilmiştir:
1-Arjantometrik Yöntem: Nispeten temiz ve klorür içeriği 0.15 ila 10 mg/l arasında
olan numuneler için uygundur.
2-Civa Nitrat Yöntemi: Titrasyon dönüm noktası kolayca gözlenen basit bir yöntemdir.
3-Potansiyometrik Yöntem: Renkli ve bulanık atıksu numunelerindeki klorürü tayin için
kullanılır.
4-Ferrisiyanid Yöntemi: Otomatize edilmiş bir klorür tayin yöntemidir ve birçok
laboratuarda rutin analiz yöntemi olarak kullanılmaktadır.
ARJANTOMETRİK YÖNTEM İLE KLORÜR TAYİNİ :
DENEYİN ESASI: Nötral ya da çok alkali bir çözeltide, potasyum kromat (K2CrO4), klorürün gümüş
nitratla titrasyonunun dönüm noktasını belirtmek üzere indikatör olarak kullanılır.
Kantitatif olarak kırmızı gümüş kromat oluşmadan önce gümüş klorür çökelir.
HATA KAYNAKLARI:
İçilebilir sularda bulunan maddeler normalde girişim yapmazlar. Bromür, iyodür ve
siyanür gibi iyonlar pozitif hata doğurmaktadırlar. Sülfür, tiyosülfat ve sülfit iyonları da
girişim yaparlar, fakat numune hidrojen peroksit (H2O2)ile muamele edilerek bu
girişim giderilebilir. Ortofosfat 25 mg/L den fazla ise gümüş fosfat çökelmesi
nedeniyle girişim yapar. Ayrıca demir 10 mg/L den fazla ise hataya sebep olur.
ÇÖZELTİLER:
a) Klorür İçermeyen Su: Sudaki klorürü uzaklaştırmak için tamamen camdan veya pyrex
aparatlardan distile su elde edilmelidir. Ayrıca deiyonize edilmiş distile su kullanılabilir.
b) Potasyum Kromat İndikatör Çözeltisi (K2CrO4): 50 gr potasyum kromat bir miktar distile
suda çözülür. Belirli bir kırmızı çökelek oluşuncaya kadar gümüş nitrat çözeltisi ilave
edilir. 12 saat bekletilir. Çözelti daha sonra filtrelenir ve distile su ile litreye tamamlanır.
c) Standart Gümüş Nitrat (AgNO3) Titrantı, 0,0141 N: 2.395 gr gümüş nitrat distile suda
çözülür ve 1 litreye seyreltilir. 0.0141 N NaCl çözeltisi ile standardize edilir ve
kahverengi şişede saklanır ( 1.0 ml=500 µ g Cl
-
).
d) Standart Sodyum Klorür Çözeltisi, 0,0141 N: 824.0 mg NaCl (140°C de kurutulmuş)
distile suda çözülür ve 1 litreye tamamlanır ( 1.0 ml=500 µ g Cl-)
e) Girişimlerin Giderilmesi İçin Özel Reaktifler:
1- Alüminyum Hidroksit Süspansiyonu: 125 gr alüminyum potasyum sülfat (AlK(SO4)2.
12 H2O) veya alüminyum amonyum sülfat (AlNH4(SO4)2.12 H2O) 1 litre distile suda
çözülür. 60°C sıcaklığa kadar ısıtılıp yavaş yavaş 55 ml derişik amonyum hidroksit
(NH4OH) ilave edilir. 1 saat bekletilir. Daha sonra karışım büyük bir şişeye aktarılır ve
çökelek klorür içermeyene kadar distile su ile yıkanır. Taze olarak hazırlandığında
süspansiyon yaklaşık 1 lt hacim kapsar.
2- Fenolftalein İndikatör Çözeltisi
3- Sodyum Hidroksit (NaOH), 1 N
4- Sülfürik Asit (H2SO4), 1 N
5- Hidrojen Peroksit (H2O2), % 30'luk
DENEYİN YAPILIŞI:
a) 100 ml numune veya 100 ml'ye seyreltilmiş numune alınır.
• Eğer numune renkli ise, 3 ml Al(OH)3 süspansiyonu ilave edilir, karıştırılır, dinlendirilir, filtrelenir ve
yıkanır. Filtrat ve yıkama suları birleştirilir.
• Eğer numunede sülfür, sülfit veya tiyosülfat mevcut ise, 1 ml H2O2 ilave edilir ve 1 dakika karıştırılır.
b) pH’sı 7–10 civarında olan numuneler doğrudan titre edilir. pH'ları bu aralıkta
olmayan numunelerin pH'ları NaOH veya H2SO4 ile ayarlanır.
c) Numuneye 1 ml K2CrO4 indikatör çözeltisi ilave edilir (sarı renk oluşur).
d) Standart AgNO3 çözeltisi ile tuğla kırmızısı rengin meydana geldiği son noktaya
kadar titre edilir
e) Şahit numune ile aynı titrasyon işlemi tekrarlanır (Şahit için olan AgNO3 sarfiyatı
0.2–0.3 ml kadardır).
1- pH’yı NaOH veya H2SO4 ile 7–10 arasına getir.
2- 1 ml K2CrO4 indikatör çözeltisi ilave et.
3- Standart AgNO3 çözeltisi ile tuğla kırmızısı
renge kadar titre et.
HESAPLAMA:
( ). .35450
mg / L Cl
ml numune
− − = A B N
Burada;
A = Numune için sarfiyat, ml.
B = şahit için sarfiyat, ml.
N = AgNO3'ın normalitesi.
Sodyum klorür cinsinden hesaplama yapılmak istenirse:
NaCl = Cl- x 1.65 (mg/L) (mg/L)
GRAVİMETRİK ANALİZLER :
Aranan maddenin, örnekten saf bir bileşik veya elementel hâlde ayrılıp tartılması
temeline dayanır. Ayırma işlemi, zor çözünen bir çökelek meydan getirilmesi şeklinde olur.
Gravimetrik analiz yöntemi ile anyonların ve katyonların tayini yapılabilir. Bu
modülde anyonlardan klorür ve sülfat tayini; katyonlardan ise demir tayini işlenecektir.
Nicel analiz, içindeki element veya element grupları bilinen bir kimyasal örnekte,
bunların miktarlarını bulmak için yapılan analizdir. Nicel analiz gravimetrik, volümetrik ve
aletli analiz yöntemleri ile yapılabilir.
Gravimetrik analiz, maddenin ağırlık veya ağırlık farklarının ölçülmesine ve bu
verileri kullanarak aranan madde miktarının hesaplanmasına dayanır. Gravimetrik analiz
işlemlerinde aranan maddeyi diğerlerinden ayırmamız gerekir. Bunun için en çok çöktürme
yöntemi uygulanır. Az da olsa elektrogravimetrik yöntemler ve gazlaştırma gravimetrik
yöntemleri de uygulanır.
Sabit Tartım
Nicel analizde analizi yapılacak maddenin neminin tam olarak uzaklaştırılması veya
gravimetrik analizlerde kızdırma ile tartılan maddenin sabit bir bileşiğinin elde edilmesi sabit
tartım ile mümkündür. Sabit tartım en az üç tartım arasındaki farkların ± 0,3 mg olması yani
1/10 mg duyarlılığındaki bir tartımda son rakamlar arasında en fazla 6 farkın bulunması
demektir. Bir maddeyi sabit tartıma getirebilmek için kurutma veya kızdırma işlemi sonunda
desikatörde oda sıcaklığına kadar madde soğutulur ve tartılır. Maddeye aynı koşullarda
tekrar kurutma veya kızdırma işlemi yapılır, desikatörde oda sıcaklığına kadar soğutulur ve
tartılır. Bu şekilde yapılan üçüncü tartım sonunda tartımlar ± 0,3 mg kadar bir birine yakınsa
madde sabit tartıma gelmiş demektir. Her üç tartımın ortalaması alınarak tartılan maddenin
kütlesi bulunur.
Kurutma
Birçok madde gerek yüzeylerinde tutunmuş olarak gerekse moleküle bağlı olarak su
içerir. Bu suyun miktarı sabit olmayıp günlük şartlara göre değişir. Bu nedenle birçok
maddeyi analize başlamadan önce kurutarak suyunu uzaklaştırmak ve sabit ağırlığa getirmek
gerekir
Kurutma işlemi genellikle maddenin bir tartım kabına alınıp etüvde 105–110 ºC’de bir
saat ısıtılarak sabit tartıma getirilmesi ile olur. Bazı maddeler 110 ºC dolayında bütün suyunu
bırakmaz. Bunlar ancak 1000 ºC dolayında kurutulabilir. Bazı maddeler 100 ºC dolayında
bozunur. Bu tür maddeleri kurutma, düşük sıcaklıkta ısıtmakla veya desikatörde tutmakla
yapılabilir.
Buharlaştırma
Analizlerin en önemli kısımlarından biri de çözeltilerin gerek kuruluğa kadar gerekse
hacminin azaltılması için buharlaştırılmasıdır. Buharlaştırma su veya kum banyosunda 80–
90 ºC arasında yapılır. Çözeltinin ağzı aksi belirtilmedikçe bir saat camı ile kapatılır.
Çöktürme
Çöktürme gravimetrik analizin en önemli işlem basamaklarından biridir. Çöktürmede
amaç çözünürlüğü az, saf ve iri taneli çökeleklerin oluşturulmasıdır. İyi bir çöktürme
yapmak için oldukça seyreltik çözeltiler kullanılmalıdır. Çöktürücü, çözeltiye damla damla
eklenirken çözelti de sürekli karıştırılmalıdır.
Kontrol Denemesi ve Olgunlaştırma
Kontrol denemesi çöktürmenin tam olup olmadığını anlamak için yapılan bir işlemdir.
Çöktürme yapıldıktan sonra çökeleğin dibe çökmesi ve üste berrak bir yapının oluşması
beklenir. Üstteki berrak kısma bir iki damla çöktürücü çözelti damlatılır, bir bulanma veya
tepkime olur ise çöktürücünün fazlası ilave edilerek çökmenin tam olması sağlanır. Bir
bulanma olmamış ise çökme tam olarak gerçekleşmiştir.
Çöktürme işleminden sonra çökelek ve çözelti karışımı su banyosunda kaynama
noktasının altında bir süre bekletilir. Bu işleme olgunlaştırma denir. Bu esnada çökeleğin
toplam yüzeyi azalır ve iriliği artar. Olgunlaştırma sırasında çökelek yüzeyine tutunmuş olan
yabancı iyonlar çözeltiye geçer ve çökeleğin saflığında artmış olur.
Süzme ve Yıkama
Bir süspansiyon karışımdaki katı tanecikleri çözeltiden ayırmak için kullanılan
araçlara süzgeç denir. Bu amaç için ipekten yapılmış bez süzgeçler, kâğıt süzgeçler, cam ve
porselenden yapılmış süzgeçler kullanılır
Süzgeç kâğıtları tabakalar hâlinde ise istenilen büyüklükte kare biçiminde kesilir. Tam
ortadan dörde katlanır. Kâğıdın kapalı köşesinden tutulur. Açık köşe çeyrek daire şeklinde
kesilir. Daire hâlindeki kâğıt tam ortadan dörde katlanır. Açık uç, bir yanda bir, diğer yanda
üç kat olacak şekilde açılır. Koni şeklini alan kâğıt, her iki elin başparmaklarıyla iç kısımdan
itilerek huniye yerleştirilir. Sol el ile kâğıdın huni içine itilmesi sürdürülürken pisetten
püskürtülen yıkama çözeltisi ile (genellikle saf su) kâğıt ıslatılır. Bu şekilde kâğıdın huniye
boşluksuz olarak yapışması sağlanır.
Bazı peltemsi çökelekler süzgeç kâğıtlarının gözeneklerini tıkadıkları için süzme
işlemi zorlaşır. Böyle durumlarda huni içersindeki süzgeç kâğıdının üzeri, özel yapılmış
süzgeç kâğıdı pamuk ile doldurulur ve o şekilde süzme yapılır. Bu pamuklar peltemsi
çökelekleri arasında tutarak süzgeçlerin gözeneklerinin tıkanmasını önler. Ancak bu
pamuklar yandığında çok az da olsa kül bırakır. Bu durum analiz sonucunu fazla etkilemez.
(a) cam süzgeç, (b) porselen süzgeç
Bazı kimyasal maddelerin kurutma ve kızdırma sırasında kâğıdın karbonu ile tepkime
vermesi, uzun süreli süzme işlemlerinde kâğıdın erimesi, kolay yırtılması, asit ve bazdan
etkilenmesinden dolayı cam ve porselenden yapılmış süzgeçlerin kullanımı son yıllarda
artmaktadır.
Analizlerde oluşan çökeleğin ana çözeltiden ayrılması için yapılan işleme süzme
denir. Süzme ya süzgeç kâğıdı ile olur ya da süzme krozeleri ile yapılır. Süzme uzun boyunlu
hunilerle yapılırsa işlem daha kısa sürede gerçekleşir. Süzmenin sürekliliğini sağlamak için
huni boyunun sürekli sıvı ile dolu olması gerekir. Huniye süzgeç kâğıdını yerleştirmek
önemlidir. Süzgeç kâğıdı önce dörde katlanır. Bir köşeden diğer köşeye çeyrek daire olacak
şekilde kesilir. Kesilen süzgeç kâğıdı, huni ile süzgeç kâğıt arasında hava boşluğu olmayacak
şekilde çözücü ile huniye yapıştırılır
Süzme işlemine geçmeden önce çökeleğin dibe çökmüş olması gerekir. Süzerken önce
berrak kısım süzgeç kâğıdını geçmeyecek şekilde huniye doldurulur. Daha sonra 15-20 ml
yıkama çözeltisi çökelek üzerine eklenip karıştırılır. Çökelek dibe çökmeye başlayıncaya
kadar beklenir ve tekrar berrak kısım süzülür. Bu işleme durultma ile yıkama denir. Aynı
işlem 3-4 kez tekrarlanır. Daha sonra çökelek üzerine yıkama çözeltisi pisetle püskürtülerek
çökeleğin tamamı süzgeç kâğıdına alınır. Behere yapışmış çökelek kalıntıları varsa bunlar
ucunda lastik bulunan bir baget yardımı ile önce çözeltiye, daha sonra süzgeç kâğıdına alınır.
Çökelek süzgeç kâğıdına alındıktan sonra yıkama çözeltisi ile yıkama işlemine başlanır.
Yabancı iyonlar tamamen gidinceye kadar yıkamaya devam edilir. Bu kontrol denemesi ile anlaşılır.
Yakma ve Kızdırma:
Çökelek kararlı yapıda ise suyu uzaklaştırıldıktan sonra tartılır. Kararlı yapıda değilse
kararlı yapıya dönüştürülerek tartılır. Süzme işlemi süzgeç kâğıdı ile yapılmış ise kâğıdın
uzaklaştırılması gerekir. Bunun için içinde çökelek bulunan süzgeç kâğıdı sabit tartımdaki
porselen veya metal krozede yakılır.
Gravimetrik Analizin Koşulları
Her çökelekten gravimetrik analiz için yararlanılmaz. Bir çökeleğin gravimetrik
analizde kullanılabilmesi için bazı şartları taşıması gerekir. Bu şartlar:
Çökeleğin çözünürlüğü az olmalıdır.
Çökelek saf olmalı veya kolaylıkla saflaştırılabilmelidir.
Çökelek, çözeltiden basit süzme işlemi ile kolaylıkla ayrılabilmelidir.
Çökelek belli bir bileşimde olmalı veya basit işlemlerden sonra belli bileşime
dönüşmeli ve kararlı bir yapı kazanmalıdır.
Çökelek havada ve işlemler sırasında özelliğini korumalıdır.
Çökeleğin formül ağırlığı, aranan maddenin iyon gram ağırlığına göre büyük
olmalıdır.
Çökme ve Çökelekler:
Çökelek oluşumunda ilk olay çekirdek adı verilen küçük çökelek parçalarının
meydana gelmesidir. Bu küçük parçacıkların meydana gelmesinden sonra büyüme üç
boyutta başlar. Bu büyümenin sonunda bilinen irilikte çökelek elde edilir.
Çöktürücüyü çözeltiye eklendiğinde bazı anyon ve katyon çözeltilerinde çekirdek
oluşumu bir süre sonra başlarken (baryum sülfat), bazılarında bu süre çok kısadır (gümüş
klorür). Ancak çoğu çöktürmelerde, çöktürücü çözeltiye eklenir eklenmez çekirdeklenmenin
başladığı kabul edilir. Meydana gelen ilk çekirdekler gözle görülemeyecek kadar küçüktür.
Çözeltideki anyon ve katyonlar bu çekirdeklere çarptığında, bir kimyasal bağ meydana
gelerek bunlara yapışır. Böylece çarpışma ve büyüme üç boyutta belli bir düzen içinde
devam eder. Bir çözeltide büyüme, katı hâl ile çözeltideki iyonlar arasında denge
kuruluncaya kadar devam eder.
Çökelek İriliği
Katı ile çözeltideki çekirdek iyonları arasındaki denge kurulduktan sonra çökelek
iriliği artmaz. Çökelek kristal veya amorf hâldedir. Hangi hâlde olursa olsun çökelek iriliği,
çökeleği meydana getiren iyonların özelliklerine ve çökeleğin elde edilmesi sırasındaki
şartlara bağlıdır. Bu nedenle çöktürme koşullarını kontrol ederek iri, kolay süzülen ve daha
saf çökelek elde etmek mümkündür.
Bunun için;
Çöktürme yavaş yapılmalı,
Seyreltik çözeltilerle çöktürme yapılmalı,
Çöktürücü yavaş eklenmeli ve sürekli karıştırılmalı,
Çöktürme daha asitli bir ortamda yapılmalı,
Çöktürücüyü doğrudan eklemek yerine çözelti ortamında meydana getirmeli,
(örneğin, tiyoasetamit sıcakta hidroliz olur ve hidrojen sülfür verir. Bu hidrojen
sülfür ile katyonların çöktürülmesi yapılırsa kolay süzülen daha temiz daha iri
kristaller elde edilir.)
Sıcak çözeltide çöktürme yapılmalı,
Çökeleğin özümlenmesi yani çökeleğin çöktürücü çözelti ile temasta iken
kaynama noktasının altındaki sıcaklıkta bir süre bekletilmelidir.
Çökeleklerin Saflığı :
Gravimetrik analizlerde en önemli şey saf çökelek elde etmektir. Bu çoğu kez
mümkün olmaz. Çökelekle birlikte başka iyonların da çökmesine engel olmak oldukça
güçtür. Safsızlıkların bir kısmı çökeleğin yüzeyine tutunan iyonlarla oluşurken bir kısmı da
çökelek büyümesi sırasında yabancı iyonların çökelek içinde kalarak çökelekle birlikte
çökmesi ile oluşur. Bunlar önlenirse daha saf çökelek elde edilebilir.
Bunun için;
Özümleme yapılmalı,
Çökelek yıkanmalı,
Çökme ile oluşan kirlilikleri gidermek için çökelek asitte çözülüp tekrar
çöktürülmelidir.
Gravimetrik Analizde İşlem Basamakları
Gravimetrik işlemlerde işlem sırası çok önemlidir. İşlem sırası takip edilmezse analiz
neticelerinin doğru çıkması çok zordur. Bu nedenle işlemler aşağıdaki sırayı takip etmelidir.
Örneğin Alınması
Gravimetrik analizlerde işlemlerin ilk basamağı öncelikle örneğin doğru bir şekilde
alınması gerekir. Sıvı ve gazlar homojen karışım oluşturduklarından örnek almak sorun
oluşturmaz. Katılar genellikle heterojen karışım oluşturdukları için örneğin alınması sorun
oluşturur. Bu nedenle alınan örnek bir şekilde homojenliği sağlayacak şekilde olmalıdır.
Bunun için yığının değişik yerlerinden azar azar alınmalı, alınan bu maddeler çok iyi
karıştırılmalıdır. Örneğin analizde kullanılması için toz hâline getirilmesi gerekir. Bu işlem
sırasında karışım toz hâline gelirken homojen bir şekilde de karışmış olur.
Örneğin Kurutulması
Katı toz hâline getirilen madde kurutulur. Bir kimyasal bileşikteki suyun
uzaklaştırılmasına kurutma denir. Bir kimyasal bileşikte su üç şekilde bulunur.
Molekül içinde bulunan su:
2
Ca(OH) → CaO
+
H2O
Moleküle bağlı kristal su:
CuSO4
.5H2O → CuO
+
5H2O
Bir de maddenin soğurduğu nem adı verilen serbest hâldeki sudur. Kurutma bunlardan
sadece nem hâlinde bulunan suyun uzaklaştırılması için yapılır.
Toz maddeler parça hâlindeki maddelere göre daha fazla su tutar fakat toz hâlindeki
maddelerden suyu uzaklaştırmak iri parçalara göre daha kolaydır.
Kurutma etüvde 105–110 C’de bir saat kadar bekletmeyle yapılabilir. Organik
maddeler, erime noktası düşük olan maddeler ve bu sıcaklıkta bozulabilen maddeler daha
düşük sıcaklıkta, vakumda kurutulmalıdır.
Tartım Alma:
Kurutulan örnek katı maddeden hassas terazide, önceden darası alınmış bir kâğıt veya
tartı kabında spatül ile istenilen miktarda tartım yapılır ya da kurutulan örnek katı madde
kabı ile birlikte hassas terazinin kefesine konur. Tartım yapılır. Hassas terazideki bu örnek
katı maddeden spatül ile bir miktar katı alınır. İlk tartımdan son tartım çıkartılarak alınan
maddenin kütlesi belirlenir.
Örneğin Çözülmesi
Örnek çoğunlukla bir çözeltiye alınarak analiz yapılır. Örneğin çözeltiye alınmasında
kullanılan maddeye çözücü denir. Seçilecek çözücünün, örneği kısa sürede ve tamamen
çözebilmesi ve daha sonraki aşamalarda analizi olumsuz yönde etkilememesi gerekir. Katı
örneklerin çözünmesinde kullanılan sıvı çözücülerin en başında su, mineral asitler, mineral
asitlerin karışımları veya seyreltik çözeltileri gelir. Sodyum veya potasyum hidroksit de bazı
örnekler için uygun çözücülerdir.
Mineral asitlerde çözünmeyen örnekler, yüksek sıcaklıkta eritiş yapılarak çözünen bir
bileşiğine dönüştürülüp çözeltiye alınır. Eritişin başarılı olabilmesi için örneğin toz hâline
getirilmesi ve böylece yüzeyinin artırılması gerekir. Örnek daha sonra ergitici madde ile bir
kroze içinde iyice karıştırılır. Ergitici ve örnek miktarının krozenin yarısını geçmemesi
gerekir. Isıtma işlemi önce düşük sıcaklıkta yapılır, daha sonra yüksek sıcaklıkta işleme
devam edilir.
Ergiticilerin çoğu alkali metal bileşikleridir. Karbonat, hidroksit, peroksit veya borat
gibi bazik özellikte ergiticiler asidik maddelerin çözünmesinde; pirosülfat, florik asit veya
bor oksit gibi asidik özellikteki ergiticiler ise bazik maddelerin çözünmesinde kullanılır.
Yükseltgen bir ergitici gerektiğinde ise ya sodyum peroksit kullanılır veya sodyum karbonata
alkali nitrat veya klorat gibi bir yükseltgen eklenir.
Çöktürme :
Çöktürme işlemi çözeltiye çöktürücü çözelti katılarak gerçekleştirilir. Çöktürücü
çözelti, çözeltiye azar azar ilave edilirken karışım bir bagetle yavaş yavaş karıştırılmalıdır.
Bu işlemde amaç çözünürlüğü olabildiğince az, saf ve iri taneli çökeleğin elde edilmesidir.
Kontrol Denemesi :
Kontrol denemesi çöktürmenin tam olarak yapılıp yapılmadığını anlamak için yapılan
işlemlerdir. Bunun için çöktürme yapıldıktan sonra çökeleğin dibe çökmesi ve üstte berrak
bir çözeltinin oluşması sağlanır. Berrak çözeltiye birkaç damla çöktürücü ayıraçtan eklenip
herhangi bir çökelmenin oluşup oluşmadığına bakılır. Herhangi bir çökelmenin veya
bulanmanın oluşmaması çökmenin tam olduğunu gösterir.
Özümleme(Olgunlaştırma):
Özümlemede amaç çökelek içindeki safsızlıkların azaltılması ve çökelek iriliğinin
artırılmasıdır. Bu şekilde kolay süzülebilir ve temiz kristaller elde edilebilir. Özümleme
işlemi su banyosunda kaynama noktasına yakın bir sıcaklıkta fakat mutlaka kaynatmadan
yapılır.
Süzme:
Süzme içersinde katı madde bulunduran karışımı, katı maddeyi geçirmeyen fakat
çözeltiyi geçiren bir süzgeçten geçirme işlemidir. Süzme işleminde çökelek ile çözelti bir
birinden ayrılır. Süzme için çökeleğin özelliklerine göre farklı süzgeç kâğıtları kullanılır.
Mesela indirgenebilir çökelekler kâğıt süzgeçler ile süzülmez. Çünkü kızdırma sırasında
kâğıt yanacağından karbon çökeleği indirgeyebilir. İri taneli kristallerden meydana gelen
çökelekler kâğıt süzgeçlerden veya cam krozelerden emme ile veya doğrudan süzülebilir.
Küçük taneli çökeleklerin emme ile süzülmesi doğru değildir. Bir kısım kolloidal parçacıklar
hâlinde süzgeçten geçebilir.
Süzme uzun boyunlu hunilerde yapılırsa işlem daha kısa sürede tamamlanır. Süzmenin
sürekliliğini sağlamak için huni boyunun sürekli sıvı ile dolu olması gerekir. Bunu sağlamak
için süzgeç kâğıdı tamamen huniye yapıştırılmalı, kâğıtla huni arasında hava boşluğu
kalmamalıdır.
Süzerken önce berrak kısım tamamen aktarılmalıdır. Daha sonra çökelek üzerine 10-
20 ml yıkama çözeltisi eklenip karıştırılır. Berrak kısım tekrar süzülür. Bu şekilde hem
çökelek yıkanmış olur hem de kolay süzme gerçekleşir. Bu işlem bir kaç kez tekrarlanır. Bu
işleme durultma ile yıkama denir.
Daha sonra çökelek üzerine yıkama çözeltisi püskürtülerek çökelek süzgeç kâğıdına
alınır. Beherin çeperlerinde kalan çökelek artıklarını almak için ucu lastikli bagetler
kullanılır.
Yıkama:
Yıkama pisete doldurulan saf su (yıkama çözeltisi) ile süzgeç kâğıdının üst kısmından
başlayarak çepeçevre, yukarıdan aşağıya doğru yapılmalıdır. Bu esnada çökelekte süzgeç
kâğıdının ortasında toplanır.
Çökelek yüzeyinde tutulan kirlilikler ile çökelek içersinde hapsolmuş kirlilikler
yıkama ile büyük oranda giderilir. İri taneli çabuk çöken çökelekler durultma ile de
yıkanabilir. Çabuk çökmeyen çökelekleri süzgeç üzerinde yıkamak gerekir.
Saf su ile yıkarken çökeleğin bir kısmı kolloidal hâle geçerek süzgeçten geçer,
çökelekte bir miktar azalma olur. Bu olaya süzme işleminde peptitleşme denir. Bu durumda
yıkama seyreltik yıkama çözeltileri ile yapılmalıdır. Yıkama sırasında genellikle nitrik asit,
hidroklorik asit, amonyum tuzları veya başka uçucu bileşikler kullanılır. Yıkama çözeltisinin
bazı şartları taşıması gerekir. Bu şartlardan bazıları şunlardır:
Yıkama çözeltisi çökelek ile bir tepkime vermemelidir. Örneğin, karbonatlı bir
çökelek asit çözeltisi ile yıkanırsa çökelek asit ile tepkime vererek azalır.
Yıkama çözeltisinde bulunan iyon kızdırma sırasında buharlaşarak uçacak
özellikte olmalıdır.
Çökeleğin çözünürlüğüne etki etmemelidir. Bunu önlemek için yıkama
çözeltisinde ortak iyon bulundurulmalıdır. Bu ortak iyon aranan iyon değil,
çöktürücü iyon olmalıdır.
Çökelek için zararlı değilse yıkama sıcak ortamda yapılır. Suyun akışkanlığı
sıcak ortamda arttığından süzgeçten daha kolay geçer. Sıcak suda safsızlığı
oluşturan katılar daha kolay çözünür.
Yıkamanın yeterince gerçekleşip gerçekleşmediğini anlamak için süzüntüde
kontrol denemesi yapılmalıdır. Çökelekte bulunmasını istemediğimiz iyonun
tamamen çökelekten uzaklaştığını anlamak için yıkama süzüntüsüne bir kaç
damla çökelekte olması istenmeyen iyonla tepkime veren ayıraç çözeltisi
damlatılır. Tepkime oluşmuyorsa yıkamanın yeterince gerçekleştiği anlaşılır.
Kurutma ve Yakma:
Yıkama işleminden sonra süzgeç kâğıdı içe doğru kıvrılarak sabit tartıma getirilmiş
kroze içersine ters çevrilerek yerleştirilir.
Süzülüp yıkanan çökelek ıslak olduğundan hemen tartılamaz, kurutulması gerekir.
Çökelekte su bulunur. Çökelekteki bu su nem hâlinde, çökeleğin yüzeyine tutunmuş su
hâlinde, çökelek aralarına hapsedilmiş su hâlinde ya da kimyasal yapı içersinde olan kristal
suyu hâlinde olabilir.
Nem şeklinde bulunan suyu uzaklaştırmak için çökelek etüvde 100 Cdolayında
ısıtmakla giderilir. Bazı hâllerde bu sıcaklık çökeleği bozabilir. Bu durumda çökelek uçucu
bir organik bileşik ile yıkanması gerekir. Kullanılan organik bileşik (aseton, alkol veya eter)
çökelekte nem şeklinde bulunan suyu alarak çökeleğin kurumasını sağlar.
Çökelek yüzeyine tutunmuş suyu uzaklaştırmak için 100 C- 150 C’de ısıtılması ile
giderilebilir. Ancak tamamını gidermek için daha yüksek sıcaklıkta ısıtma yapmak
gerekebilir. Aynı şekilde çökelek içersine hapsedilmiş suyu uzaklaştırmak için alüminyum
ve demirin hidroksitlerinde olduğu gibi daha yüksek sıcaklıklarda ısıtmak gerekir.
Çökeleğin ısıtılmasında amaç çeşitli şekillerde bulunan suyun giderilmesi olabileceği
gibi yıkama sırasında veya önceden tutunmuş olan uçucu bileşiklerin uzaklaştırılması da
olabilir. Bazen de çökeleği daha kararlı bir yapıya dönüştürmek için de ısıtma işlemi yapılır.
Isıtma sıcaklığı çökeleğin özelliğine göre değişir. Mesela gümüş klorürü etüvde 110 C dolayında ısıtmak yeterlidir. Magnezyum amonyum fosfatı ise alev fırınlarında 900 C’de
kızdırmak gerekir. Bu sıcaklıkta bozunarak tartım için daha uygun olan magnezyum
pirofosfata dönüşür.
Çökeleğin ısıtılması sırasında bozunmaya karşı çok dikkatli olmak gerekir. Örneğin,
baryum sülfat yüksek sıcaklıkta ısıtılırsa bir miktar bozunarak baryum oksite dönüşür. Bu
dönüşüm tam değildir, yani çökelek ne tam baryum oksit ne de tam baryum sülfattır. Böyle
durumlarda çökelek tekrar baryum sülfata dönüştürülmelidir. Kızdırma işlemi çökeleğin
durumuna göre öngörülen sıcaklıkta yapılmalıdır.
Kâğıt süzgeç kullanıldığında dikkat edilmesi gereken bir başka nokta da kâğıdın
yakılarak uzaklaştırılması sırasında, kâğıt karbonunun veya açığa çıkan karbon monoksitin
çökeleği indirgeyip indirgemeyeceğidir. İndirgeme ihtimali varsa kâğıt süzgeç
kullanılmamalıdır.
Yakma işlemi için önce düşük alevde yavaş yavaş kurutularak nem uzaklaştırılır. Daha
sonra süzgeç kâğıdının yavaş yavaş siyahlaştığı görülür. Kâğıdın tamamı yanana kadar
sıcaklık yükseltilmemelidir. Yanma tamamlandıktan sonra alev yükseltilip tamamen kül
olması ve çökelekte bulunan suyun uzaklaştırılması sağlanır
Hesaplamalar
Gravimetrik analizde en son işlem çökeleğin kütlesinden yararlanarak aranan madde
miktarının bulunmasıdır. Aranan element veya iyonun kütlesi çökelek kütlesinin gravimetrik
faktör ile çarpılması ile bulunur.
Arananınkütlesi(g) Çökeleğinkütlesi.Gravimetrik faktör
Gravimetrik faktör, aranan maddenin mol kütlesinin tartılan maddenin mol kütlesine
oranıdır.
Tartılan bileşiğinmolkütlesi
Aranan maddenin mol kütlesi Gravimetrik faktör(G.F)
Çökelek içindeki aranan maddenin miktarının hesaplanmasından sonra örnek içindeki
yüzde oranın bulunması için bulunan miktar örnekten tartılan miktara bölünür ve 100 ile
çarpılır.
