Alevli Atomik Absorbsiyon Spektrofotometresi

1
Alevli Atomik Absorbsiyon Spektrofotometresi
Hazirlayan NAZIM CANER
2
Atomik Absorbsiyon

• Atomlarin isik enerjisini sogurmasi olayi
  atomik absorbsiyon (sogurma) olarak tanimlanir.
  Temel enerji düzeyinde bulunan atom, hv enerjili
  fotonu absorblayarak bir baska enerji düzeyine
  geçer.
• Örnegin kalinligi dL olan tabaka üzerine
  isik demeti gönderilirse birim zamanda atomlar
  bir kisim isigi sogurur. Baslangiçtaki enerji
  düzeyi ile dL kalinligindaki tabakadan geçtikten
  sonra enerji degisimi olur.

3
Spektroskopi

•  Spektroskopinin  bilimsel ve faydali olarak ele 
  alinmasi, 1814 yilinda Fraunhofer tarafindan
  günes spektrumunda kara çizgilerin kesfi ile
  baslar.Newton da Günes isiginin spektrumunu
  incelemek istemis, bu isigin bir prizmadan
  geçirildiginde renklerine ayrildigini görmüstür.
• Prizma, içinden geçen isigi farkli
  (dalgaboylarina) renklere ayirir

4

• Bütün dalgaboylarini içeren beyaz isik hidrojen
  gazindan geçirildiginde, dalgaboylari enerji
  düzeyleri arasindaki geçislere karsilik gelen
  fotonlar sogurulur.
• Her elementin, buhar fazindaki bir örnegi
  uyarildiginda kendine özgü bir çizgi tayfi
  verir.Bu sebepler spektroskopi(tayfölçme)
  bilinmeyen bir maddenin bilesimini çözümlemek 
  için yararli bir araçtir

5
ALEV SPEKTROSKOPISI

• Alev spektroskopisi serbest atomlar üzerine
  kurulmus olan bir spektroskopi dalidir.Serbest
  atomlar elde etmek için madde alevde
  isitilir.Bunun için çözelti haline getirilmis
  olan inorganik madde özel bir düzenekte çok küçük
  kürecikler haline getirilerek alev içine
  püskürtülür.Inorganik madde bu sicaklikta
  atomlarina ayrisir.

6
Atomik Absorbsiyon Spektroskopisi

• Alev içinde bulunan bir atom türünün baska
  kaynaktan alev içerisine gönderilen kendine has
  dalgaboyundaki isin demetini kismen absorblamasi
  ve geride kalan karakteristik isin demetinin
  azalma derecesini ölçme üzerine kurulmus olan
  spektroskopi dalina da atomik absorbsiyon
  spektroskopisi ve bu ölçümün yapidigi cihazada
  ALEVLI ATOMIK ABSORBSIYON SPEKTROFOTOMETRESI
  denir.
• Bizim bu bölümde isleyecegimiz konu bu
  spektrofotometrenin, kullanim alanlari,yapisi ve
  kullanilisidir.

7
AAS nin Kullanim Alanlari

• Alevli atomik absorbsiyon spektrofotometresi,
  elementel analizlerde kullanilan önemli bir
  araçtir. Örnekteki aranan elementler, o elemente
  has dalga boyundaki isigi sogurmasi yardimiyla
  bulunmaktadir. Katot lambada, aranan elementin
  dalga boyu genelde elementin kendisinin
  uyarilmasi ile elde edildigi için, örnekteki
  miktarlar için keskin sonuçlar verebilmektedir.
  Genellikle metaller için kullanilir.
• AAS kimyasal islem labaratuvar analizlerinde
  kullanildigi gibi, günlük hayatta su
  kirliligi,toprak kirliligi ve hava kirliligi
  olusturan elementlerin limit miktarlari
  dogrultu-sunda uyumluluk analizleri yapmakta
  kullanilmaktadir.
• Limit olarak bakanlikça verilen bu degerleri
  örnek olarak verecek olursak

8
BASBAKANLIK TARAFINDAN VERILEN Toprak
Kirliliginin Kontrolü Yönetmeligine göre
9
(No Transcript)
10
(No Transcript)
11
(No Transcript)
12
HAVA  KALITESININ  KORUNMASI YÖNETMELIGI
13
ENDÜSTRI BÖLGELERINDE HAVA KIRLILIGI
14
ÖLÇME TEKNIKLERI
15
SU  KIRLILIGI  KONTROLU  YÖNETMELIGI
16
(No Transcript)
17
(No Transcript)
18
(No Transcript)
19
(No Transcript)
20
(No Transcript)
21
(No Transcript)
22
Bu gibi sistemlerde AAS ye düsen görev,
genellikle metal iyonlarinin varolan miktarlarini
belirlemektir. Mesela Yildiz Teknik
Üniversitesinde AAS kullanilarak su analizler
yapilmaktadir
Al,Si,As,Ba,Se gt 100 YTL
Cd,Cu,Cr,Fe,Pb, Ag, Mn gt 40 YTL
Agir Metal gt 50 YTL
23
Alevli Atomik Absorbsiyon Spektrofotometresinin
Yapisi
Alev kaynagi
Absorblanan isin buraya gelir
Olusturulan isinin çikis noktasi
Veriler buradan okunur
Örnek çözeltisi buradan çekilmektedir
24

• Basit bir sema ile AAS

AAS düzeneginde isik kaynagindan çikan isin,
absorblamanin gerçeklestigi alevli bölümden
geçer. Absorblanan isin monokromotör denilen
kisimda degerlendirilerek(absorbans ölçülerek),
gerekli veriler elektronik sisteme yada kollu
göstergeye veri olarak aktarilir.Sistem,
görüldügü gibi basit bir düzenekten olusmaktadir.
25
Sekilde gördügümüz bir xenon lambasidir. AAS de
tercih edilen lambalardan biridir. Bu lamba
düzenegimizde gerekli dalga boyundaki isini elde
etmemizi saglar.
AAS cihazinda isin kaynagi olarak çukur katotlu
lambalar da kullanilir.Bunlarda katotun içindeki
çukur tayini yapilacak madde ile
kaplanmistir.Lambanin içinde 1-2 mm Hg vede
Helyum yada Argon bulunur.Katotun karsisinda ise
Kuvarstan yapilmis bir pencere bulunur.Katotla
anot arasina belli potansiyel uygulandiginda gaz
atomlari iyonlasir ve yüklü atomlar katota hiz
kazanirlar,ve katota çarparak oradaki metal
atomlarini yerinden firlatirlar.Böylece lambanin
içi atomik gazla dolar ve atomlardan bazilari
uyarilmis hale ve oradanda temel hale
geçerler.Bunun sonucu katodun kaplanmis oldugu
maddenin karakteristik isini yayilmis olur.
26
(No Transcript)
27
ALEVLI BÖLÜM
3-) Bu kisim örnegin atomlasarak, isinin örnek
atomlari tarafindan sogurulmaya ugradigi
kisimdir.Alevi olusturacak gaz, örnegin
atomlasabilmesi için gerekli isiya göre seçilir
2-) Örnek çözelti bu motor vasitasi ile çekilerek
sis halinde alevli bölüme püskürtülür.
1-) Analizi yapilacak çözelti sisteme bu ince
hortum vasitasi ile verilir.
Alevli kisim, spektrofotometrede numune kabi
görevini görür.
28
AAS de Kullanilan Yakitlar
AAS de kullanacagimiz yakiti, atomlastiracagimiz
elemente göre seçmeliyiz. Baslica kullanilan
yakitlar Asetilen, Hidrojen, Propan, Bütan ve
dogal gazlardir.
AAS de Kullanilan Yakici Gazlar
AAS de yakici gaz olarak oksijen,diazotmonoksit,ha
va,havaoksijen kullanilir.
Asetilenle diazotmonoksit karisimi çok yüksek
sicaklikta alev verirler. Alkali metaller
dayanikli oksitler verdiklerinden tayinleri
asetilen-hava karisiminda yapilir.Ama
asetilen-hava karisiminda bir miktar iyonlarina
ayrisirlar.Buna karsilik kursun,bakir,çinko gibi
elementlerin oksitleri dayanikli olmadiklarindan
tayinleri için dogalgaz-hava karisimi bile
yeterli olabilir.
29
ALEV SICAKLIGINDA MEYDANA GELEN OLAYLAR

Yüksek sicaklikta numune kurur. Kurumus numune
içindeki tuzlar gaz molekülleri haline
dönüsürler. Gaz halindeki tuz molekülleri
ayrisarak serbest element atomlari
verirler. Alev içindeki serbest element
atomlarindan bir kismi uyarilma sicakligina kadar
isinir. Gaz halinde ve gaz halinde uyarilmis
olan atomlarla alevde bulunan baska atomlar
arasinda çesitli reaksiyonlar olur ve yeni gaz
halinde moleküller olusur. Örnegin Ca
tayininde, Ca ile gaz halindeki OH ve O iyonlari
arasinda yeni gaz molekülleri meydana gelir ve
absorblanacak Ca atomlari önemli ölçüde
azalir. Ca OH ? CaOH Ca
O ? CaO
30
Kuantum Seviyesi ve Uyarilmis Atomlar

• 3s alt seviyesinde esit iki ve 3p alt
  seviyesinde esit alti kuantum seviyesi
  bulunmaktadir. Bunlar belirli bir sicaklikta
  bulunan gaz halindeki atomlardan ne kadarinin
  uyarilmis hale geçtiklerini hesaplamakta
  kullanilir.Hesaplamada Boltzmann denklemi
  kullanilir. Buna göre uyarilmis taneciklerin
  sayisi Nu ve temel halde kalmis taneciklerin
  sayisi Nv olmak üzere

Gu, atomun uyarilmis haldeki seviyesinin kuantum
sayisi, Gv Temel haldeki seviyesinin kuantum
sayisi, ?E uyarilmis hal ile temel hal arasindaki
enerji farki, k boltzman sabiti, T Kelvin
cinsinden sicakliktir.
31
.
Son bölüm monokromatör, absorblanmadan gelen
isinlarin degerini dedektöre iletir, ve buradan
da verisel degerler bize ulasir. Degerler,
seçtigimiz elementin absorbans degerleridir.Biline
n konsantrasyonlar yardimi ile olusturulan
absorbans konsantras-yon grafikleri yardimi ile
bilinmeyen çözeltideki ayni elementin
konsantrasyonu, ölçülen absorbans degeri ile
hesaplanabilmek-tedir. Bu veriler gelismis
makinelerde genellikle kayitli olarak
bulunmaktadir.
32
(No Transcript)
33
Atomik Absorbsiyon Spektrofotometresinde
Girisimler

• AAS de spektral, fiziksel, kimyasal ve
  iyonlasma gibi girisimler olusabilmektedir. Çogu
  zaman bunlari dikkate almak gereklidir.
• FIZIKSEL GIRISIMLER Kapilerin tikanmasi,
  viskozitenin sicaklikla degismesi vs.
• Organik çözgenler, daha fazla örnek
  tasinmasina neden olur.
• KIMYASAL GIRISIMLER Moleküllerin atomlasma
  öncesinde termal açidan daha kararli yada
  kararsiz kimyasal formlarinin olusmasi sonucu,
  sinyalde degismelere yol açabilir.Örnegin hava
  asetilen alevinde Ca veya Mg tayininde,
  fosfat,slikat,veya aluminyum girismleri
  olusmaktadir.Bunu gidermek için ya daha sicak
  alev yada etki düzenleyici reaktif kullanilabilir.

34

• IYONLASMA GIRISIMI Bazi element atomlari alev
  sicakliginda kolayca iyonlasabilmektedir.
  Iyonlasma sirasi
• Ba gt Sr gt Ca gt Mg gt Be
• Örnek
• K ? K e
• E Ba ? Ba

-
Girisim yapan iyonlar ( K , Na, Ca, P, Mg, Ti,
Al, Fe ) için belirlenmis düzelticiler kullanmak
gereklidir.Bunlar her element için ayri olmak
üzere Tl As Se Sb Pb gibi düzelticiler
yardimiyla giderilirler.
35
Pik Genislemesi

• Atomik absorbsiyon piklerinin çok dar hatta
  çizgi seklinde olmasi gerekir. Ancak bazi etkiler
  bu pikleri genisletir.
• Dogal genisleme Enerji seviyelerindeki
  belirsizlikten ileri gelir.
• Izotop genislemesi Elementin izotoplari seklinde
  olmasi halinde görülür.
• Stark ve Zeeman genislemesi Atomlarin elektron
  düzenlerinin elektrik ve manyetik alanlarda
  degismesidir.
• Dopler genislemesi Isin kaynagina giden ve isin
  kaynagindan gelen isinlari daha genis aralikta
  absorbsiyon olusturmasidir. Yani bir çesit
  uyarilma ve yansima hareketi gibi düsünülebilir.
• Çarpisma genislemesi Temel haldeki atomlarin,
  diger element atomlari ile çarpismasi sonucu,
  farkli enerji seviyelerine çikmalarindan ileri
  gelen pik genislemesidir.

36
ATOMIK ABSORBSIYON SPEKTROMETRE TEKNIK
SARTNAMESI 1.Cihaz bilgisayar kontrollü, gerçek
çift isinli ve Zeeman zemin düzeltmeli, Manyetik
alan siddeti ayarlanabilen alev atomik
absorbsiyon ve emisyon spektrometre ile grafit
firin spektrometre, grafit firin otomatik
örnekleyicisi ve en az 4 adet tam otomatik sabit
lamba tutucusuna sahip olmalidir. 2-Tozlar ve
asit buharlarindan korunmasi için, aynalar
quartz, üzeri kaplanmis olmalidir ve optik kisim
tamamen mühürlenmis olmalidir. 5-Dalga boyu
araligi 185-900 nm olmali, dalga boyu ve slit
seçimi bilgisayar kontrollü olmalidir ve her
analitik dalgaboyunda otomatik pikleme ve
dalgaboyu taramasi yapabilmelidir. 6. Yüksek
sinyal/gürültü oranina sahip yüksek hassasiyetli
PMT (photomultiplier ) olmalidir. 7-Yüksek hizli
döteryum lambasi ile zemin düzeltmesi
yapabilmeli, döteryum lamba kullanici tarafindan
gerektiginde kolayca degistirilebilmeli ve
ayarlanabilir olmalidir. 8. Lamba seçimi döner
ayna yardimiyla hizli bir sekilde yapilmali,
optik ayna, uygun lamba pozisyonu için
bilgisayardan kontrollu, otomatik olarak
döndürülmeli, lambalar elektrik baglantisina,
klampa gerek duymadan dogrudan lamba soketine
takilmalidir. 9. Her bir lamba pozisyonu için
ayri güç kaynaklari olmalidir. Çalisma esnasinda
bir analiz devam ederken bir sonraki analizde
kullanilacak lamba otomatik olarak isitilmali ve
analize hazir hale gelmelidir.
37
10.Sistem hizli ve ardisik Fast Sequential
modunda çalisabilmeli, çalisirken tüm lambalar
ayni anda isinmalidir. Bir numunede lamba
panelindeki tüm elementlerin analizi
tamamlandiktan sonra, ikinci numunenin analizine
geçilmeli ve böylece daha hizli analiz
yapilabilmeli, lambalar çalisma sonunda otomatik
olarak kapanabilmelidir. 11.Adaptöre ihtiyaç
duymadan kodlu lambalar otomatik olarak
taninmalidir. 12. Çoklu element içeren
(Multielement) kodlu lambalar da
kullanilabilmelidir. 13-Yazilim programinda
lambanin takildigi tarihi ve kullanim ömrünü
gösteren bir sayaç olmalidir. 14.Daha az gürültü
düzeyine sahip ve iyi dedeksiyon limitleri için
Ultra lambalarin kullanimina uygun güç kaynagi
olmalidir. 15.Her element için optimum gaz
akislari bilgisayar vasitasiyla otomatik olarak
set edilebilmelidir. 16. Hava ve Azot protoksit
alevleri otomatik olarak degistirilebilmelidir. 17
.Cihazin atomizasyon odasi (spray chamber),
korozyona, asitlere, alkalilere ve organik
çözücülere dayanikli florinated plastikten
yapilmis olmalidir. 18.Atomizasyon odasi,
temizlemek için ya da grafit firin takilacagi
zaman herhangi bir alet gerektirmeden bir kaç
saniye içinde kolayca sökülüp, parçalarina
ayrilabilmelidir. Cihazin atomizasyon odasinda
hem çarpisma boncugu hem de daha iyi bir
karistirma ve yüksek miktarda kati içeren
çözeltilerle rahat çalisabilmek ve atomlasma
verimliligini artirmak için karistirma pervanesi
bulunmalidir.
38
19. Atomlasma odasindaki cam çarpisma boncuklari
hassasiyeti ve atomizasyondaki interferanslari
kontrol etmek için alet kullanmadan, disaridan
kolaylikla el ile ayarlanabilmeli, çarpisma
boncuklari hem hava-asetilen hem de azot
protoksit alevi ile çalismalarda
kullanilabilmelidir. 20.Cihazin atomlasma
odasindaki nebulizer ayarlanabilir, inert
platin/iridyum kapiler ve korozyona dayanikli
olmalidir. 21. Cihazin yanma basligi, baslik
tikanmasini ve karbon olusmasini en aza indiren
tasarima sahip olmalidir. 22. Cihazin, alev
basligi tipi, basligin yerine düzgün oturmasi,
sivi kapan seviyesi, basinç tahliye tapasi, alev
kapani, alev sensörü, ana güç, güvenlik
rezervuari ve döteryum lamba kapagindaki oxidan
gaz basincini kontrol eden toplam sekiz adet
güvenlik kilidi olmalidir. 23. Tüm yanma basligi
ve püskürtme odasi kontrolleri harici olarak
yapilabilmelidir. 24. Güvenlik kilitlerindeki
herhangi bir olumsuzluk durumunda, alevin yanmasi
engellenmeli veya yanan alev otomatik olarak
sönmelidir. 25. Grafit firininin, gaz basinci,
sogutma suyu akis hizi ve sicakligi, grafit tüp
ve trafo sicakligini kontrol eden güvenlik kilidi
sistemi bulunmali. 26. Grafit Firin sistemi
bilgisayar ile kontrol edilen, tamamen otomatik
sabit sicaklik bölgeli bir firin sistemi
olmalidir, grafit tüpünün pozisyonu kamera ile
takip edilebilmeli. 27. Firin sicakligi saniyede
en az 2000 ile 3000 C arasinda
programlanabilmeli, her program için en az 20
kademe sicaklik programi yapilabilmelidir. 28.
Grafit firin basligi korozyona maksimum dayanim
için blok titanyumdan yapilmis olmalidir.
39
29. Grafit Firin basliginin iki ucunda bulunan
pencereler yüksek miktarda isin geçirgenligine
sahip kuvartzdan yapilmis olmalidir. 30. Grafit
firinda argon veya azot gazlari
kullanilabilmelidir. Harici gaz akisi bilgisayar
kontrollü olarak ayarlanabilmelidir. 31. Sistemde
inert gaz basincini, sogutma su basincini ve
sicakligini, transformatör sicakligini, grafit
tüp sicakligini, ana güç kaynagi v.b.kontrol eden
toplam emniyet kilitleme sistemi olmalidir. 32.
Sistem yazilimi sayesinde , absorbansin külleme
ve atomizasyon sicakliklarinin fonksiyonu olarak
grafiksel modellemesi yapilabilmeli ve böylece
grafit firin parametrelerinin otomatik olarak
optimizasyonu saglanmalidir. Yazilim programi en
uygun grafit firin metod parametrelerini otomatik
olarak belirlemeli ve kullaniciya tavsiye
etmelidir. 33. Grafit Firinin içi bir kamera
yardimi ile bilgisayar ekranindan gözlenebilmeli
ve böylece numune yüksekligi ile optimum kurutma
ve külleme sicakliklarinin dogru bir sekilde
ayarlanabilmesi saglamalidir. Bu görüntüler
analiz süresince kaydedilebilmelidir. 34. Sistem
standart olarak kör, standart ve modifier çözelti
kaplarindan otomatik olarak örnekleme
yapabilmelidir. 35. En az 8 adet standart
noktasina kadar otomatik kalibrasyon egrisini
tek master standart kullanarak hazirlama özelligi
bulunmalidir. 36. Hizli firin analizleri için,
sicak enjeksiyon yapmak mümkün olmalidir.
enjeksiyon hacmi ve hizi pragramlanabilmelidir. 3
7.Her bir enjeksiyon sonunda kapiler tüpler
otomatik olarak yikanabilmelidir.
40
38.Cihazin isletim sistemi Windows yazilimi
altinda çalismalidir. Spektrometre ve bagli ise
grafit firin, grafit firin otomatik
örnekleyicisi, hidrür sistemi, alev/hidrür
sistemi otomatik örnekleyicisi, on-line diluter
aksesuarlarini kontrol edebilmeli, program, uygun
aksesuar alindiginda , alev, hidrür ve grafit
firin çalismalari için otomatik olarak numune
seyreltmesi yapilabilmesine olanak
saglamalidir. 38. Yazilim, absorbsiyon , alev
emisyon , integrasyon, integrasyon tekrari, pik
yüksekligi ve pik alani ölçüm modlarinda
çalismaya uygun olmalidir. 39. Hem standart hem
de numune için farkli sayida tekrarlama
seçilebilmelidir. 40. Yazilim programi,
numuneler ve standartlarin sisteme verilmesi
sirasinda , numune verme sisteminde numunenin
transferi sirasinda viskozite , yüzey gerilimi
farkliliklari gibi fiziksel ve numune hazirlanma
asamasindaki hatalar nedeniyle Absorbans
sinyalindeki küçük degisiklikleri düzeltmek için
internal standart kullanimina uygun
olmalidir. 41. Teklif edilen cihaz ISO-9000
Sertifikasina sahip olmalidir. 42.Cihazin
montaji , temsilci firma yetkili servis
elemanlarinca yapilmali ve kullanici egitimi
verilmelidir. 43.Cihazin 1 (bir) yil garanti
içi ücretsiz , bir yilin bitiminden itibaren ise
en az 7 yil süreyle ücreti karsiliginda servis
ve bakim hizmetlerinin verilecegi temsilci firma
tarafindan taahhüt edilmelidir. 44. Cihazda
olusabilecek ariza durumunda servis istendiginde
en geç bir hafta içerisinde servis
verebilmelidir.45.Cihazi veren firmanin yetkili
bayii belgesi olmalidir.46.Cihazin Türkiye
kullanici referansi bildirilmelidir. 46. Cihaz
ile birlikte bir adet lazer printer ve cihazin
optimum çalismasina uygun bir adet güç kaynagi
verilmelidir. 47. Cihaz ile birlikte 10 adet
grafit tüp (bir kutu) ve bir adet ultra selenyum
lamba verilmelidir.
41
AASnin KULANILISI

• Öncelikle, analizini yapacagimiz element
  Cihazimizin bilgisayarinda daha önceden
  tanimlanmamissa,bu elementin belirli
  konsantrasyonlarda çözeltilerini hazirlamaliyiz.
• Daha sonra cihazimiza ilgili lambayi
  yerlestiriz yada elementle ilgili uygun dalga
  boyunu ayarlariz.
• Element için uygun alev kaynagini seçeriz.
• Konsantrasyonunu bildigimiz çözeltiler ile
  ölçüm yapmaya baslariz.Öncelikle isik kaynagi ve
  alev düzenegi çalistirilir. Ilk önce bos çözgen
  ile kalibrasyon yapilir.Kapiler boru araciligiyla
  bos çözgen çekilerek aleve püskürtülmesi
  saglanir, ve absorbans degeri 0 olarak ölçülür.

42

• Daha sonra ayni sekilde konsantrasyonunu
  bildigimiz çözeltilerimiz için de absorbans
  degerlerini okuruz.
• Elde ettigimiz veriler isiginda,absorbans
  konsantrasyon grafigi çizeriz. Ekk yardimi ile
  dogru denklemini belirleriz.
• Analizi yapilacak çözeltiyi aleve çekeriz.
  Absorbans degerini okuruz. Bu bölümde girisimler
  göz önünde bulundurulmali, ve giderilmelidir.
• Bilinmeyen çözeltinin konsantrayonunu
  çikardigimiz grafigin dogru denklemi yardimiyla
  hesaplariz ve yönetmeliklere uyumlulugunu
  karsilastirabiliriz.

43

• Ebay gibi bazi sitelerde bu cihazi ikinci el yada
  sifir olarak bulabilirsiniz. Fiyatlari 2500 ile
  20.000 arasinda degismektedir. Mesela, ebay dan
  100 a alabileceginiz bir AAS Perkin Elmer
  marka,

44
(No Transcript)
45
FEN EDEBIYAT FAKÜLTESI KIMYA BÖLÜMÜ
NAZIM CANERF9830501
nazimcaner_at_canerlertekstil.com