4.1. Kimyasal Yöntemler
4.1.1 Titrimetri (volümetri): İçinde çözünmüş maddenin konsantrasyonu bilinmeyen bir çözeltinin belirli bir volümüyle reaksiyona girebilen bir başka maddenin bilinen konsantrasyonlu çözeltisinin volümlerini karşılaştırma suretiyle çözelti konsantrasyonu tayinidir.
Normalitesi bilinen bir asit çözeltisi yardımıyla bir alkali çözeltinin normalitesini tayin
alkalimetri olarak bilinir. Normalitesi bilinen bir alkali çözeltisi yardımıyla bir asit çözeltinin normalitesini tayin asidimetri olarak bilinir.
4.1.1.1. HCl Titrasyonu Deneyi
Amaç: HCl çözeltisi, NaOH çözeltisi ile titre edilerek nötralizasyonun sağlandığı nokta bir indikatör yardımıyla gösterilecek; titremide kullanılan asit ve baz volümlerinin ölçümleri yapılarak titrasyon yoluyla volüm ya da konsantrasyon hesaplaması gösterilecektir.
Materyal: 0,1 N HCl, 0,1 N NaOH, Metilen kırmızısının suda %1’lik
çözeltisi.
Metod: 1) Bir erlenmayere 10 cc 0,1 N HCl çözeltisi ve 2-3 damla metil kırmızısı çözeltisi konur.
2) Ortama büretten damla yoluyla 9,8 cc 0,1 N NaOH çözeltisi eklenir. Bu anda elde edilen pH yaklaşık 3’dür; daha fazla NaOH eklenmesiyle pH giderek artar.
3) Ortama büretten damla yoluyla 0,1 N NaOH çözeltisi eklenerek titrasyon yapılır.
4) İndikatörün renginin kırmızıdan sarıya döndüğü ilk anda titrasyona son verilir.
5) Titrasyonda kullanılan NaOH’in völümü ölçülür ki her iki çözeltinin de normalitesi tam olarak 0,1 N ise, kullanılan NaOH’in volümü de 10 cc’dir.
Tartışma ve Sonuç: Titrasyonda kullanılan çözeltiler 1 ve 2 olarak adlandırılırsa aşağıdaki formül yazılabilir.
N1 x V1 = N2 x V2
Buna göre; normalitesi ve hacmi bilinen bir çözeltiyi titre ederken kullanılan ikinci çözeltinin normalitesi biliniyorsa titrasyon için kullanılan hacim göz önüne alınarak normalite hesaplamaları yapılabilir.
4.1.2 Oksidimetri: Oksitlenme reaksiyonlarına dayanan miktar tayin yöntemidir; manganometri ve iyodometri önemlidir.
4.1.3 Çökeltme yöntemleri: Çökelme reaksiyonlarına dayanan miktar tayin yöntemidir; argentometri ve cuprometri önemlidir.
Çökeltme yöntemlerinin uygulanmasında, miktarı bulunması istenen maddenin çözeltisinin belli bir volümü, bu maddeyi güç çözünür bir çökelek halinde çöktürebilecek ve konsantrasyonu bilinen ikinci bir madde çözeltisi ile titre edilir. Eşdeğerlik noktasına ulaşıldığında tepkimeye son verilir. Eşdeğerlik noktasının belirlenmesi için, tepkimeye giren maddenin tükendiğini ve ortamda diğer madde çözeltisinin fazla olarak bulunduğunu gösterebilecek indikatörler kullanılır.
4.1.3.1. İdrarda Klorür Tayini (Mohr Deneyi)
Materyal: İdrar (klorür iyonu içeren çözelti örneği olarak), 0,1 N AgNO3
potasyum kromat çözeltisi ve aktif kömür.
Metod: 1) Bir erlenmayere 10 cc idrar, spatül ucu kadar aktif kömür ve indikatör olarak 2 damla potasyum kromat çözeltisi konur.
2) Karışım devamlı çalkalanarak büretten damla yoluyla AgNO3 eklenerek titre edilir.
3) Erlenmayerdeki karışım önce beyaz çökelti, sonrasında ise kalıcı kiremit kırmızısı renk alacaktır ki indikatörün renginin kırmızıya döndüğü ilk anda titrasyona son verilir.
4) Titrasyonda kullanılan AgNO3’ın völümü ölçülür.
Tartışma ve Sonuç: İdrardaki Cl- iyonları, Ag+ iyonları ile AgCl çökeltisi oluştururlar. Klorür iyonunun moleküler ağırlığı 35,5 g ve 0,1 N Cl- 3,55 mg/ml Cl- olduğundan titrasyonda harcanan her 1 ml 0,1 N AgNO3, ml’de 3,55 mg Cl- iyonuna denktir.
Titrasyon sonunda 20 ml 0,1 N AgNO3 harcanmışsa, kullanılan 10 cc (10 ml) idrar örneğinde 20 x 3,55 = 71 mg Cl- var demektir. Bir başka deyişle idrardaki klorür iyonu konsantrasyonu 7,1 mg/ml (710 mg/dl, 7100 mg/l)’dir.
4.1.4 Kompleksometri: Kompleksleşme olaylarına dayanan bir titrimetri yöntemidir.
4.2. Fiziksel Yöntemler
4.2.1. Gravimetri: Tartım yöntemidir.
4.2.2. Kolorimetri: Renk ölçülmesi esasına dayanan miktar tayin yöntemidir. Bir çözeltide konsantrasyonu belli olmayan bir madde tarafından oluşturulan rengin aynı maddenin bilinen konsantrasyondaki çözeltisinin rengi ile karşılaştırılması suretiyle konsantrasyon tayinidir. Kolorimetri yerine spektrofotometri terimi de kullanılmaktadır.
4.2.3. Fotometri: Belirli bir spektrumdaki ışık şiddetinin ölçülmesine dayanan miktar tayin yöntemleridir. Absorpsiyon fotometrisi ve alev fotometrisi önemlidir.
4.2.4. Nefelometri: Bir çözeltinin bulanıklık derecesini bulanık ortama 90o’lik açı ile gelen ışığın difraksiyonunu ölçme suretiyle, bulanıklığı oluşturan maddenin konsantrasyonunu tayin yöntemidir.
4.2.5. Türbidimetri: Bir çözeltinin bulanıklık derecesini bulanık ortama 90o’lik açı ile gelen ışığın çözeltiden geçen miktarını(ışığın absorpsiyona uğramayan kısmı ve difraksiyon ışığının bir kısmı) fotometre ile ölçme suretiyle, bulanıklığı oluşturan maddenin konsantrasyonunu tayin yöntemidir.
4.2.6. Refraktometri: Işığı kuvvetle kıran çözeltilerin kırma indekslerini ölçüp karşılaştırma suretiyle konsantrasyon tayin yöntemidir.
4.2.7. Polarimetri: Asimetrik karbonlu ve dolayısıyla optikçe aktif maddelerin çözeltilerinin polarılmış ışığın düzlemini çevirme derecelerini ölçüp karşılaştırma suretiyle konsantrasyon tayin yöntemidir.
4.2.8. Gazometri: Gaz halindeki maddelerin oluştuğu reaksiyonlarda oluşan gazın volümlerini ölçme esasına dayanan miktar tayin yöntemidir.
4.2.9. Spektrofotometri: Işık kaynağı ile prizma arasına yerleştirilen renkli maddenin ışık spektrumunun bazı renklerini absorplaması ve konsantrasyona göre spektrumda zayıf veya kuvvetli bant göstermesi özelliğine dayanan miktar tayin yöntemidir. Spektrofotometri ve kolorimetri eş anlamlı olarak kullanılmaktadır. 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.
4.2.10. Flüorometri: Bir maddenin bir çözeltide çok küçük konsantrasyonlarda bile UV etkisi altında kuvvetli flüoresans verme özelliklerine dayanan miktar tayin yöntemidir.
4.2.11. Elektroforez: Asit ortamda katyon olarak bazik ortamda ise anyon olarak davranan maddelerin elektrik alanda farklı hızlarda göçme özelliklerine dayanan miktar tayin ve ayırma yöntemidir.
Elektroforez için dört şeye ihtiyaç vardır: 1) iyonların hareket edebileceği uygun bir ortam (destek ortamı). 2) Elektriksel alanı oluşturmak için doğru akım sağlayacak güç kaynağı. 3) Uygun pH’da bir tampon çözelti. 4) Birbirinden ayrılan bantları kantitatif olarak değerlendirebilen dansitometre.
4.2.12. Kromatografi: Porlu ortamda hareketli bir çözücü içinde, solütlerin farklı hızlarda göçme özelliklerine dayanan miktar tayin ve ayırma yöntemidir. Gaz kromatografisi ve yüksek performans likit kromatografisi (HPLC) yaygın olarak kullanılır.