Schiff bazı ile bazı metallerin oluşturduğu komplekslerin özelliklerinin spektrofotometrik ve spektrofluorometrik yöntemle incelenmesi

T.C.

SELÇUK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

SCHIFF BAZI İLE BAZI METALLERİN OLUŞTURDUĞU KOMPLEKSLERİN ÖZELLİKLERİNİN SPEKTROFOTOMETRİK VE

SPEKTROFLUOROMETRİK YÖNTEMLE İNCELENMESİ

Mustafa YAMAN YÜKSEK LİSANS TEZİ KİMYA ANABİLİM DALI

ÖZET

YÜKSEK LİSANS TEZİ

SCHIFF BAZI İLE BAZI METALLERİN OLUŞTURDUĞU

KOMPLEKSLERİN ÖZELLİKLERİNİN SPEKTROFOTOMETRİK VE SPEKTROFLUOROMETRİK YÖNTEMLE İNCELENMESİ

Mustafa YAMAN

Selçuk Üniversitesi

Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Anabilim Dalı

Danışman: Prof. Dr. Salih YILDIZ

2007, 71 Sayfa Jüri: Prof. Dr. Salih YILDIZ

Prof. Dr. Mehmet SEZGİN Yrd. Doç. Dr. Beniz GÜNDÜZ

Bu çalışma, eser miktardaki bakır tayini için, doğruluğu, kesinliği, güvenilirliği ve seçiciliği yüksek olan spektrofotometrik ve spektrofluorometrik bir yöntem geliştirilmesi amacı ile yapıldı. Bakırın N,N'-Etilen-bis(salisilidenimin) (AS) ile kompleksi oluşturularak, AS-Cu kompleksinin uyarma ve emisyon dalga boyları ile absorbans dalga boyu, uygun çözücü ortamı, pH, sıcaklık, kompleks oluşum

süresi, kompleksin fluoresans şiddetinin sabit kaldığı zaman aralığı (kararlılık süresi) belirlendi. Optimum koşullarda tayin edilebilecek minimum bakır konsantrasyonu 0,635 ppm olarak bulundu.

Anahtar kelimeler: Bakır, fluorometrik tayin, Schiff bazı,

N,N'-Etilen-bis(salisilidenimin) (AS), fotometrik tayin, kinetik tayin.

ABSTRACT

M. Sc. Thesis

SPECTROPHOTOMETRİC AND SPECTROFLUOROMETRİC INVESTİGATİON OF SOME METAL COMPLEXES OF SCHİFF BASE

Mustafa YAMAN

Selcuk University

Graduate School of Natural AndApplied Sciences Department of Chemistry

Supervisor: Prof. Dr. Salih YILDIZ

2007, pages: 71 Jury: Prof. Dr. Salih YILDIZ

Prof. Dr. Mehmet SEZGİN Yrd. Doç. Dr. Beniz GÜNDÜZ

This study was designed in order to develop a accurate, reliable, sensitive and highly, selective method fort he analysis of trace copper. To determine the metal by fotometric method and fluorometric method, an copper comlex were formed with N,N'-Etilen-bis(salisilidenimin) (AS). The excitation and emission wavelengths and absroption wawelength of complex, suitable solvent medium, pH, temperature,

complex formation time were investigated in which AS-Cu complex had the minimum fluorescence intensity. Under optimum conditions, the minimum detectable copper concentration was 0,635 ppm.

Keywords: Copper, fluorometric analysis, Schiff bases,

ÖNSÖZ ve TEŞEKKÜR

Bu çalışma Selçuk Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü öğretim üyelerinden Prof. Dr. Salih Yıldız danışmanlığında tamamlanarak, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü’ne Yüksek Lisans Tezi olarak sunulmuştur.

Çalışmam süresince, bilgi ve tecrübeleri ile bana her konuda yardımcı olan ve beni teşvik eden sayın danışmanım, çok değerli hocam Sayın Prof. Dr. Salih Yıldız’a saygı ve şükranlarımı sunarım.

Çalışmalarım boyunca maddi ve manevi her türlü imkanı sağlayan ve desteklerini esirgemeyen Arş. Grv. Esra Maltaş ve Arş. Grv. Salih Zeki Baş’a teşekkürü bir borç bilirim. Ayrıca bana destek olan ve teşvik eden aileme de teşekkür ederim.

İÇİNDEKİLER 1. GİRİŞ VE AMAÇ ……….. ……... 1 2. TEORİK KISIM ……….… 3 2.1.Işığın Absorblanması……… 3 2.1.1. Atomik Absorpsiyon………. 3 2.1.2. Moleküler Absorpsiyon………. 4 2.1.3. Absorpsiyon Kanunları………. 7 2.1.4. Beer Kanunu………. 9 2.1.5. Lambert Kanunu………... 10 2.1.6. Lambert-Beer Kanunu……… ……….. 11 2.2. Lüminesans Olayı……… 12

2.3. Lüminesansı Oluşturan Uyarılmış Haller……… 14

2.4. Fotolüminesansın Esasları………... 15

2.4.1. Fluoresans ………. 16

2.4.2. Fosforesans……….……… 18

2.4.3. Geciktirilmiş Fluoresans……… 19

2.4.4. Uyarılmış Bir Elektronun Oda Sıcaklığında Temel Hale Dönüş Yolları………... 19

2.5. Fluoresansı Etkileyen Faktörler………..….… 21

2.5.1. Maddenin Yapısının Etkisi……….… 21

2.5.2. Yapısal Rijiditenin Etkisi………... 22

2.5.3. Çözücü Etkisi……….…… 23

2.5.4. Sıcaklık Etkisi……… 23

2.5.5. pH Etkisi……… 24

2.5.6. Çözünmüş Oksijen Etkisi………..… 24

2.5.7 Gelen Işının Dalga Boyunun Ve Şiddetinin Etkisi……… 24

2.6.1. Lüminesans Spektrofotometreleri………..…… 29

2.7. Stern-Volmer Eşitliği………... 30

3. LİTERATÜR ÖZETLERİ……….. 32

4. MATERYAL VE YÖNTEM………. 36

4.1. Kullanılan Cihazlar……….. 36

4.2. Kullanılan Kimyasal Maddeler……… 36

4.2.1. Schiff bazı……….. 36

4.2.2. Çözücüler……….….…. 37

4.2.3. Stok Bakır Çözeltisi……….….… 37

4.2.4. Tampon Çözeltileri……… 37

4.2.5. Hidroklorik Asit Ve Sodyum Hidroksit Çözeltisi……….. 38

4.3. Deneysel İşlem……….… 38

4.3.1. Schıff Bazı Kullanarak Bakır(II)’ in Fluorometrik Tayini…….…… 38

5. DENEY SONUÇLARI VE TARTIŞMA……… 42

5.1. AS’ ın Çeşitli Çözücülerde Çözünürlük Tayini………...…… 42

5.2. AS’ ın Çeşitli Çözücülerde Uyarma Ve Emisyon Dalga Boylarının Belirlenmesi………...…… 43

5.3. AS-Cu Kompleksinin Oluşturulması Ve Bu Kompleksin Uyarma Ve Emisyon Dalga Boylarının Belirlenmesi ………….………..… 48

5.4. AS-Cu Kompleksinin Ve Schiff Bazının Absorpsiyon Dalga Boyunun Belirlenmesi………...49

5.5. Uygun pH’ ın Belirlenmesi ……….… 50

5.6. Uygun Çözücü Karışımının Belirlenmesi………...…. 52

5.7. Kompleks Oluşumuna Sıcaklığın Etkisinin İncelenmesi……… 53

5.8. Kompleks Oluşum Süresinin İncelenmesi………... 55

5.9. Fluoresans şiddetinin zamanla değişiminin incelenmesi……….… 56

5.10. Kompleks Stokiyometrisinin Belirlenmesi………..… 57

5.11. Çeşitli Bakır Derişim Aralıklarında Kalibrasyon Grafiklerinin Çizilmesi.58 6. SONUÇ VE TARTIŞMA……….………62

7. KAYNAKLAR……… 64

1. GİRİŞ VE AMAÇ

Bakır yerkabuğunda oldukça fazla bulunan elementtir. Pek çok biyokimyasal ve fiziksel fonksiyon için gerekli bir besindir. İnsan, bitki ve hayvan dokularında bu elemente fazlasıyla rastlamak mümkündür. Bakır doğada elementel formda ve bazı minerallerin bileşeni olarak bulunur. Fe(II) ve Zn (II) den sonra insanlarda en çok bulunan üçüncü eser elementtir (Barceloux, 1999).

Bütün canlıların bu metali su, toprak ve besin yoluyla bünyelerinde bulundurmaları kaçınılmazdır. İnsan vucuduna baktığımızda bakır çeşitli hücre ve dokularda küçük miktarlarda, karaciğerde ise yüksek konsantrasyonlarda bulunur (Turnlund,1998). Bakır böbrekler, dalak, kalp, karaciğer, kas, mide, bağırsak, tırnak ve saç gibi dokularda bulunur (U.S. AF. 1990). İnsan vucudunda bakırın emilimi diğer besin maddelerinin varlığı ve kimyasal şeklini içeren pek çok faktöre bağlıdır. Vucuda alınan bakırın yaklaşık %30-50 si ince bağırsakta emilirken çok az bir kısmıda midede emilir (Turnlund ve ark. 1997). Amino asitler,özellikle histidin, metiyonin, sistin amino asit iletim sistemine doğru absorpsiyonu sağlayan bakıra bağlanır. Sitrik, glukonik, laktik ve asetik asitler gibi organik asitler hızlı bir şekilde emilen bakırla şelatlar oluşturur. Diğer taraftan çinko, demir, kalsiyum, fosfor ve C vitamini bakır absorpsiyonunu azaltır (Jacop ve ark, 1987). İnce bağırsakta emilen bakır kanda plazma albüminine bağlanarak karaciğere taşınır ( Turnlund ve ark.). Karaciğerde tutulan bakır safrada salgılanır. Karaciğer hücrelerinde tutulan bakır bakır bağlı proteinler ile bakır bağlı enzimlerin sentezinde kullanılır (Gaetke ve

Chow, 2003). Yetişkinlerin karaciğerinde 18-45 µg Cu g-1 aralığında bakır varken

(Barceloux, 1999) kan 6 mg/l bakır içerir (Linder ve ark. 1998).

Bakır tuzlarının gram miktarda vucuda alınması karın ağrısı, kusma, ishal, hemoliz, karaciğerin çürümesi, hematuri, proteinuri, hipertansiyon, çarpıntı, titreme, koma ve ölüm gibi bazı semptomları olan mide, bağırsak, karaciğer ve böbrek hastalıklarına sebep olabilir (U.S. AF 1990). Mide-bağırsak bozuklukları ve karaciğer toksitesi 2,2-7,8 mg/L Cu içeren içme sularına uzun süre maruz kalmaktan kaynaklanır (Mueller-Hoecker 1998). Kronik bakır toksitesi dokularda bakır

birikmesine yol açan ve genetik bir hastalık olan Wilson hastalığı ile karakterize edilir. Wilson hastalığının klinik göstergesi karaciğer sirozu, hemolitik anemi, nörolojik anormallikler ve korneada bulanıklıktır (Gayer 1991). Hayvanlarda yapılan çalışmalarda günde 100 mg/kg’dan fazla dozda bakıra ağız yoluyla maruz kalma bakırın karaciğer ve böbrekte birikimine ve günde 40 mg/kg’dan fazla dozda ise

hematolojik etkilere sebep olur. 0,075-0,12 mg Cu/m3 konsantrasyonlarda bakır tozu

ya da dumanına maruz kalma öksürük, soğuk algınlığı ve kas ağrısı gibi ateşli hastalıklara sebep olabilir (U.S. AF 1990). Bakır tozuna maruz kalan işçilerdeki rapor edilen etkiler arasında mide ve bağırsak rahatsızlıkları, baş ağrısı, baş dönmesi ve uykusuzluk vardır (Suciu 1981). Bordeuks(bakır sülfat ve lime) karışımına maruz kalan Vineyard işçilerinin akciğerlerinde dejeneratif değişmeler görüldü. Derinin bakıra maruz kalması ise bazı yetişkinlerde deri hastalıklarına sebep oldu (ATSDR 1990). Bakır sülfatın ağız ve damar içi uygulaması bebek ölümlerini artırdı. Deneysel hayvanlarda ise anormalliklerin meydana gelmesine artırdı (Lecyk 1980, Ferm ve Hanlon 1974).

Metal zehirlenmelerinin insan sağlığı açısından önemi son derece büyüktür. Bu nedenle bu hastalıkların belirlenmesi için dokularda metallerin kalitatif ve kantitatif tayinlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu amaçla metal tayinleri için pek çok spektroskopik yöntem geliştirilmiştir.

Metal tayinlerinin yapılmasında doğruluğu, kesinliği, tekrarlanabilirliği yüksek, hızlı ve eser miktardaki metallerin tayinine izin veren analitik yöntemler kullanılmalıdır. Fluoresans spektroskopisi en çok tercih edilen yöntemdir. Tercih edilme nedeni yöntemin duyarlı ve seçimli olmasıdır. Fluoresans ve fosforesans spektrumları, absorpsiyon spektrumları deneysel şartları verilen madde için karekteristiktir. Bu spektrumlar maddenin kalitatif ve kantitatif analizlerinde

kulanılabilirler. Lüminesans metotlar diğer metotlara göre 103 defa daha duyarlıdır.

Bu çalışmada eser miktarda bakır tayini yapılmıştır. Bu amaçla fluoresans

özellik gösteren ve bir Schiff bazı olan N,N'-Etilen-bis(salisilidenimin)(AS) kullanılarak Cu-AS kompleksi oluşturulmuş, AS’ın fluoresansı söndürmesinden yararlanılarak bakır tayini gerçekleştirilmiştir. Oluşturulan bu kompleksin fluoresans özellikleri incelenerek optimum koşullarda çizilen kalibrasyon eğrilerinden tayin edilebilecekleri konsantrasyon aralıkları tespit edilmiştir.

2. TEORİK KISIM

2.1 Işığın absorplanması:

Çeşitli dalga boylarında ışın içeren bir demet, saydam veya şeffaf bir ortamdan geçirilirse, içinden bazı dalga boylarının kaybolduğu görülür. Buna ışının absorplanması denir. Absorpsiyonla ışın enerjisi, maddenin iyon, atom veya moleküllerine aktarılır. Böyle ışın enerjisini absorplamış olan iyon, atom veya

moleküller uyarılmış hale geçerler. Uyarılmış bir atom veya molekül 10-8 saniye

kadar yaşayabilir. Sonra absorpladığı ışın enerjisini geri vererek tekrar eski haline veya temel haline dönerler. Madde tarafından absorplanan ışın enerjisinin geri verilmesi, genellikle ısı şeklinde olur ve madde az çok ısınır. Maddenin titreşim enerjisi artar.

Bazı maddelerde absorplanan ışın enerjisi başka olaylara neden olur. Şöyleki, ışın enerjisini absorplayan madde, daha uzun dalga boylu ışınlar yayar. Buna fotolüminesans olayı denir. Bu olayın çok kısa süreli olanına fluoresans, daha uzun süreli olanına fosforesans adı verilir.

Bir maddenin temel hali ile uyarılmış halleri arasındaki enerji farkları, başka bir maddeninkinden farklı olduğundan, her maddenin kendine özgü bir absorpsiyon spektrumu vardır. Absorpsiyon spektrumları genel olarak iki kısma ayrılır:

1- Atomik absorpsiyon spektrumları 2- Moleküler absorpsiyon spektrumları

2.1.1 Atomik Absorpsiyon Spektrumları

Soydum buharından beyaz ışın demeti geçirilirse, demetten sarı ışının absorplandığı (kaybolduğu) görülür. Sarı ışının sodyum atomları tarafından absorplanması, sodyum atomlarında 3s enerji seviyesinde bulunan bir elektronun sarı

ışını absorplayarak 3p enerji seviyesine çıkmasıyla açıklanabilir. Bu sodyum atomunda 3s orbitaliyle 3p orbitali arasındaki enerji farkının sarı ışının ( λ = 5893 A )

enerjisine kadar olduğunu gösterir. Buna Şekil 2.1 deki ∆E1 enerjisi denebilir.

Bundan başka, 3s deki elektron 4p ve 5p ye geçebilir. Bu geçişler için gerekli enerji

(∆E2 ve ∆E3 ) daha büyük olduğundan, absorplanan ışınların dalga boyları daha

küçüktür ve gözle görülmezler.

Şekil 2.1 Bir atomun uyarılmış halleri (B)

Bunlardan başka da geçişler vardır. Ancak bunların olasılıkları daha az ve dolayısıyla absorpsiyon pikleri daha zayıftır.

Atomlarda, en dış tabaka elektronları ultraviyole ve görünür ışınlarla uyarıldığı halde, iç tabaka elektronları uyarılamaz. İç tabaka elektronlarını uyarmak için genel olarak X-ışınları kullanılır. X-ışınları görünür alan ışınlarından binlerce defa daha enerjilidir.

Atomların en dış tabaka elektronlarının uyarılması (rezonans ışınlanması) üzerine kurulmuş olan spektroskopi dalına atomik absorpsiyon, en iç tabaka elektronlarının uyarılması üzerine kurulmuş olan spektroskopi dalına X-ışınları spektroskopisi denir.

2.1.2 Moleküler Absorpsiyon Spektrumları

Moleküllerde enerji seviyesi atomlardakine göre daha çoktur. Bir molekülün toplam enerjisi E,

E = Ee + Et + Er (2.1)

dir. Ee elektronik, Et titreşim, Er rotasyon enerjisini gösterir. Ee enerji terimi öteki

enerji terimlerinden (Et ve Er) daha büyüktür. Bu nedenle elektronik geçişler dalga

boyları 200-800 nm arasında olan ultraviyole ve görünür alan ışınlarıyla gerçekleşir.

Et titreşim geçişleri daha düşük enerjilidir. Bunlar için dalga boyları 1000-15000 nm

olan IR ışınları kullanılır. Er , rotasyon enerji seviyeleri enerjice, titreşim enerji

seviyelerinden de düşük olduklarından, bu geçişler için dalga boyları 10000-100000 nm arasında olan ışınlar kullanılır.

Moleküler absorpsiyon spektroskopisinin, atomik absorpsiyon spektroskopisinden ayrılan en önemli yanı; atomik absorpsiyon spektroskopisinde bir birinden farklı dalga boylarında keskin çizgiler meydana gelmesine karşılık, moleküler absorpsiyon spektroskopisinde, bir çok dalga boylarını içine alan geniş absorpsiyon bantlarının meydana gelmesidir.

Bir molekülün UV ve görünür alan spektrumu, molekülün bağ elektronlarından birinin bir foton enerjisini absorplayarak bir üst elektronik seviyeye geçmesi şeklinde açıklanabilir. Ancak bu durum bu kadar basit değildir. Çünkü, elektronik seviyedeki geçişler daima titreşim ve rotasyon seviyelerindeki geçişlerle

birlikte cereyan eder, Şekil 2.2 Molekül So temel elektronik halini Vo titreşim

seviyesinde bulunabileceği gibi, herhangi bir titreşim seviyesinde (V1 ,V2 , …gibi )

veya herhangi bir rotasyon seviyesinde de ( R1, R2 … gibi ) bulunabilir. Bir molekül

temel elektronik halin Vo enerji seviyesindeyken uygun bir fotonu absorplayarak,

elektronik uyarılmış enerji seviyesinin herhangi bir titreşimi veya rotasyon enerji

seviyesine geçebilir. (∆E1 ve ∆E2 gibi). Şekil 2.2 den de anlaşılacağı gibi bir

molekülde böyle yüzlerce geçiş mümkündür. Bu geçişler moleküllerin, enerjileri birbirine çok yakın fotonları absorplamalarıyla gerçekleşir. Bunun sonucu atomik absorpsiyonda olduğu gibi ayrı ayrı keskin çizgiler değil, fark edilmeyecek kadar küçük aralıklarla absorpsiyon çizgileri meydana gelir. Çünkü aletin ayırma gücü bu aralıkları belirtmeye yetmez.

Şekil 2.2 Moleküler enerji seviyeleri: So Molekülün temel hali, V1 Temel haldeki

titreşim, R1 Temel haldeki rotasyon enerji seviyeleri, S1 Molekülün birinci uyarılmış

hali ve bu haldeki titreşim ve rotasyon enerji seviyeleri. (a) Elektronik, (b) Titreşim, (c) Rotasyon geçişleri.

Ancak molekül gaz halindeyken spektrumu alınırsa, elektronik absorpsiyon bandının üstünde titreşim absorpsiyonundan ileri gelen küçük absorpsiyon bantları görülür. Şekil 2.3A. Molekül çözelti içindeyken moleküller arası etkileşmeler ve çarpışmalar nedeniyle söz konusu enerji seviyelerinde çok küçük değişmeler meydana gelir. Bu da bantın biraz daha genişlemesine ve titreşim piklerinin kaybolmasına neden olur (Şekil 2.3B).

Şekil 2.3 Bir molekülün; (A) buharının, (B) çözeltisinin spektrumları

Apolar çözücüler içinde alınan spektrumlar polar çözücülerde alınanlardan daha ayrıntılı ve iyidir. Mecbur kalınmadıkça polar çözücülerden spekrum alınmamalıdır. En iyi spektrumlar maddenin gaz halinden elde edilir.

Göze görünen ışınların dalga boyları 400-800 nm dir. Bu ışınlara genellikle ışık denir. Bunların verilen bu aralıktaki dağılımı aşağıdaki gibidir.

Şekil 2.4 Çeşitli renklerin görünür alan spektrumunda kapladıkları dalga boyları

2.1.3 Absorpsiyon kanunları

Bir maddenin ışın veya elektromagnetik enerji absorplaması olayı iki basamaklıdır.

Birinci basamağı, M + hν → M*

dır. M* ışın absorplayarak uyarılmış olan bir atom, iyon veya moleküldür.

Absorpsiyonla uyarılmış olan böyle bir taneciğin ömrü 10-8 saniye kadardır. (Bu

kadar kısa olan süre özel bir teknikle, molekül relaksasyon zamanlarını ölçme tekniği ile hesaplanır.)

İkinci basamakta; M* → M + ısı

olayı meydana gelir. Ortalama ömürleri çok kısa olduğundan, ortamdaki M* konsantrasyonu oldukça düşüktür.

Işının absorplanması kanunlarına geçmeden önce seffaf (geçirgen) bir kap içinde bulunan bir çözelti üzerine bir ışın demeti gönderilirse ne gibi değişikler

olacağına bir göz atalım. Böyle bir durumda; Io şiddetindeki ışın demetinin bir kısmı

çözeltide absorplanır (Ia) , bir kısmı çözelti tarafından dağıtılır (Id), bir kısmı

yansır(Iy). (Şekil 2.5)

Buna göre;

Io = I + Ia + Id + Iy (2.2)

olur. Bunlardan Id ve Iy ihmal edilecek kadar az olduğundan; Io = I + Ia olur. Bu bağıntı ile ilk ilgilenen bilim adamları Beer ve Lambert-Bouger olmuştur.

2.1.4 Beer Kanunu

Beer ’e göre (1852), aynı derinlikte bir çözeltiden geçen ve çözelti tarafından absorplanan monokromatik bir ışın demetinin şiddeti çözeltinin konsantrasyonu ile logaritmik veya üstel olarak azalır (Şekil 2.6).

Şekil 2.6 Beer kanunun şematik olarak gösterilmesi

Bu gerçek logaritmik olarak,

I = Io e-bc (2.3)

lnI = lnIo– bc (2.4)

veya

şeklinde gösterilir. Ancak, analitik işlemlerde ikinci eşitlik kullanılır. Io gelen ışın demetinin şiddeti, l çözeltiyi terkeden ışının şiddeti, a çözeltinin türüne ve monokromatik ışının dalga boyuna bağlı bir sabit, c ise çözeltinin konsantrasyonudur.

2.1.5 Lambert Kanunu

Lambert’ e göre (1760), bir çözeltiden geçen monokromatik bir ışın demetinin şiddeti, çözeltinin derinliğiyle (çözelti içinde aldığı yolla) logaritmik veya üstel olarak azalır (Şekil 2.7).

Şekil 2.7 Lambert kanunun şematik olarak açıklanması

Bu gerçek logaritmik olarak,

I = Io e-bl (2.6)

lnI = lnIo– bl (2.7)

veya

I = Io10-al (a = b/2,303) (2.8)

şeklinde gösterilir. Io gelen ışın demetinin şiddeti, a çözeltiden geçen ışın demetinin dalga boyuna bağlı bir sabit, l çözeltinin derinliğidir.

2.1.6 Lambert – Beer Kanunu

Yukarıda izah edilen iki kanun birleştirilirse, bir çözeltiden geçen monokromatik ışının şiddeti, çözeltinin derinliği (ışının çözelti içinde aldığı yol) ve konsantrasyonu ile logaritmik ve üstel olarak azalır. Buna göre;

I = Io10-εlc (2.10)

ifadesi yazılır. Bu eşitliğe Lambert-Beer kanunu denir. Eşitlikte Io gelen ışın

demetinin şiddeti, I çözeltiden çıkan ışın demetinin şiddeti, ε çözeltinin kalınlığı, c ise çözeltinin konsantrasyonudur. Eşitliğin eksi logaritması alınırsa;

log I_{I = εlc} o (2.11)

olur. log Io/I ye absorbans denir. A ile gösterilir.

log I_{I = A = εlc} o (2.12)

Eşitliklerden anlaşılacağı gibi ε sabiti çözelti konsantrasyonunun ve ışın yolunun veriliş biçimine göre değişir. Bunu sabit hale getirmek için konsantrasyon molarite, ışın demetinin geçtiği yol da santimetre olarak alınır. Böylece ε, molarite ve santimetre başına absorplama veya kısaca molar absorplamadır. Buna göre ;

şeklinde verilir. Bu bağıntıda A değeri c ye karşı grafiğe geçirilirse orijinden geçen ve eğimi εl olan bir doğru elde edilir. Ancak her zaman böyle muntazam bir doğru elde edilemez. Bu durum Lambert-Beer kanunundan sapmalarla açıklanabilir.

Ölçme yapılırken Io ve I şiddetleri ayrı ayrı ölçülmez. Onun yerine söz

konusu dalga boyundaki çözelti ve saf çözücüden geçen ışın demeti şiddetleri

ölçülür. Saf çözücüden geçen ışın demetinin şiddeti Io olarak kabul edilir. Buna göre;

A = log I_{I =} o I_{I çözelti} o çözücü (2.14)

eşitliği yazılır.

Bir ışın demetinin çözeltiden geçen kısmının çözücüden geçen kısmına oranına geçirgenlik denir ve T ile gösterilir.

T = _II

o (2.15)

Bundan da,

A = - log T (2.16)

şeklinde bir bağıntı yazılabilir.

2.2. Lüminesans Olayı

Moleküler fluoresans, moleküler fosferesans ve kemilüminesans maddenin birbirine yakın üç ayrı fiziksel özelliğidir. Bu özelliklere lüminesans da denir.Yani bir molekülün absorbladığı ışık enerjisini tekrar ışık enerjisi olarak verme olayına lüminesans denir.

Bir molekül, UV veya görünen ışığı absorpladığı zaman, elektronlardan biri daha yüksek bir enerji seviyesine çıkar. Elektron temel seviyesine döndüğü zaman ise fluoresans veya bir başka lüminesans olayı meydana gelir. Moleküllerdeki elektronlar karakterize ettikleri bağa göre; σ ve π elektronları olarak sınıflandırılır.

Sigma (σ) elektronları tek bağ teşkil eden elektronlardır. Pi (π) elektronları ise ikili, üçlü bağların ve aromatik sistemlerin bağını teşkil eden elektronlardır.

Bir molekül uygun dalga boyunda bir ışık absorpladığı zaman absorplanan ışık enerjisi ya dönme enerjisine çevrilir (30 µ dan büyük dalga boyları için) veya titreşim enerjisine çevrilir (1-30 µ dalga boyları için ) ya da daha büyük bir enerji absorplanmışsa (1µ dan daha küçük dalga boyları için ) molekülün elektronik yapısının değişimine harcanır. Lüminesans olayları, molekül içindeki elektronik dağılımındaki değişimin görünür veya mor ötesi ışık yayması sonucudur.

Bir atom veya molekülün en kararlı elektron konfigürasyonu elektronların en düşük enerjili orbitallere Hund Kuralına göre yerleşimi ile ortaya çıkar. Bu durum atomun veya molekülün temel enerji düzeyini veya temel halini oluşturur.

Molekül ya da atom ışık absorbladığı zaman molekülün ya da atomun elektronu bulunduğu bir orbitalden enerjisi daha yüksek bir orbitale uyarılır. Bu olaya uyarım yada aktifleşme denir.

Uyarılmış bir atom veya molekül kararsızdır. Fazla enerjisini atarak temel hale dönmek ister. Atom veya molekül temel enerji düzeyine dönerken fazla enerjisinin tümünü veya bir kısmını ışık şeklinde atabilir. Böylece sistemde bir ışık yayılması gözlenir. Bu ışık yayılması olayına lüminesans denir. Fazla enerjisinin tümünü ışık seklinde atıyorsa yayılan ışığın enerjisi uyarılmış veya temel enerji düzeyleri arasındaki enerji farkına eşittir.

Lüminesans türleri;

1-Kemilüminesans: Atom veya molekül, gerekli uyarılma enerjisini çeşitli yollarla

sağlayabilir. Uyarılma enerjisi bir kimyasal tepkimeden sağlanıyorsa, bunun sonucunda gözlenen lüminesans olayına kemilüminesans denir

2-Elektrolüminesans: Uyarılma için gerekli enerji bir elektrod tepkimesinden

sağlanıyorsa bu olaya elektrolüminesans denir.

3-Biyolüminesans: Biyolojik sistemlerde gözlenen lüminesans türüne

4-Fotolüminesans: Uyarılma olayı, atom veya molekülün fotonları absorblaması

sonucu gerçekleşiyorsa, gözlenen ışık emisyonuna fotolüminesans denir.

5-Termolüminesans: Sistemin ısıtılmasıyla gerçekleşen lüminesans olayına

termolüminesans denir.

2.3. Lüminesansı Oluşturan Uyarılmış Haller

Işık fotonu absorblayan molekülün elektronu bulunduğu bir orbitalden enerjisi daha yüksek bir orbitale uyarılır. Yani absorblanan foton enerjisi, molekülün foton enerjisine dönüşmüş ve elektronun daha yüksek enerji seviyesindeki bir orbitale sıçramasını sağlamıştır. Bu olaya ‘uyarım’ veya ‘aktifleşme’ denir.

Uyarılma sonucu oluşan yeni orbital iki elektronik enerji seviyesine bölünebilir. Birinci seviyede uyarılmış elektron spini temel hal elektron spini ile zıt yönlüdür. Spinlerin zıt yönde çiftleşmiş olduğu enerji seviyesinde spin magnetik moment bileşkesi sıfırdır. Böyle bir molekül magnetik alan etkisinde kuantize olmuş tek enerji seviyesi oluşturabilir. Bu enerji seviyesine ‘singlet enerji’ ; uyarılmış hale ise ‘singlet hal’ denir.

Spinlerin aynı yönde yani çiftleşmemiş olduğu enerji seviyesinde ki spin magnetik moment bileşkesi sıfırdan farklıdır. Böyle bir enerji seviyesine ‘triplet enerji’ ; uyarılmış hale ise ‘triplet hal’ denir.

Temel hal, singlet hal ve triplet haldeki elektron konfigürasyonları aşağıdaki

şemada gösterilmiştir.

Fotokimyasal işlemleri anlatma kolaylığı sağlamak için bir molekül orbitalinin enerji seviyeleri aşağıdaki şekilde sınıflandırılır.

S0 : Temel singlet seviyesi

S1 : En düşük enerjili uyarılmış singlet seviyesi T1 : En düşük enerjili uyarılmış triplet seviyesi

Her molekül orbitalinin enerjice birbirinden farklı olan n sayıda (S0) , n

sayıda (S) ve n sayıda (T) enerji seviyesi vardır. Bu enerji seviyelerinin enerjice birbirlerinden farklı olan vibrasyon (titreşim) ve rotasyon (dönme) enerji seviyeleri vardır.

2.4. Fotolüminesansın Esasları

Fluoresans ve fosforesansın her ikisi de, ışın enerjisini absorplayarak

uyarılmış hale gelen bir molekül, iyon veya atom tarafından absorplanan bu ışın enerjisinin ışın yayılması şeklinde geri verilmesi anlamına gelen fotolüminesans’ın çeşitleridir, bu da basitçe lüminesans olarak ifade edilir, (Schenk, 1980):

Fotouyarılmış türlerde uyarılmış elektronun spini değişmeksizin, uyarılmış halden temel hale bir geçiş olduğunda, fotolüminesans fluoresans olarak adlandırılır. Spinde bir değişim varsa, o zaman fotolüminesansa fosforesans adı verilir. Genelde,

türler uyarılmış hale eriştikten sonra, fluoresans emisyonu çok çabuk (10-9–10-6 s)

meydana gelir. Bunun için ultraviyole ışımasının kaynağı uzaklaştırıldığı anda floresant bir maddeyi gözle sezmek imkansızdır. Fosforesans emisyonu çok daha

x

+

_hν

x*

x

+

_hν

Temel

Hal

+

UV

absorpsiyon

(uyarma)

Uyarılmış

Hal

emisyon

Temel

Hal

+

floresans veya

fosforesans

yavaştır (>10-4 s) ve fosforesans emisyonunun ömründe daha büyük bir değişmeyle meydana gelir. Böylece, birçok organik moleküllü fosforesant madde, ultraviyole kaynağı uzaklaştırıldığı anda gözle sezilmezken, ultraviyole uyarması durduktan sonra fosforesans ışıması devam eden inorganik minerallerin sayısı oldukça fazladır. Kaydedilmiş en uzun fosforesans olayına özel bir örnek, 340 saatlik fosforesansından

dolayı, Willemite (ZnSiO4) mineralidir.

2.4.1. Fluoresans

Uyarılmış bir singlet sistemden temel haldeki bir sisteme geçiş sırasında yayılan ışığa fluoresans (hνa) denir

1S0 + hν1 1S*II (uyarılma) 1S*1 1S0 + hνa (fluoresans)

Fluoresans olayını molekülsel enerji seviyeleri diyagramıyla açıklamaya çalışalım: Molekülün en düşük enerji seviyesi temel hal denilen uyarılmamış halidir. Diğer enerji seviyeleri uyarılmış hallerdir. Bunlarda birli (singlet) haller ve üçlü (triplet) haller olarak ikiye ayrılır.

Uygun bir dalga boyundaki ışığın absorplanmasıyla molekülün temel halden singlet durumlara doğrudan doğruya geçmesi sağlanır. Halbuki triplet hallere temel halden doğrudan geçiş mümkün değildir. İlgili elektron, molekül içerisinde singlet uyarılmış bir durumdan başlayarak triplet hale geçebilir.

Şekil 2.8 deki molekülsel enerji diyagramında singlet enerji seviyesi diyagramını göz önüne alalım. Bu durumda molekül, temel halin sıfırıncı titreşim düzeyinde kabul edilmiştir. Uygun enerjili bir fotonun absorpsiyonu, molekülü uyarılmış bir halin titreşim seviyelerinden birine uyarır. Böyle bir geçiş için gerekli

Absorpsiyon Fazı İç Değişim Fazı Emisyon Fazı veya Temel

Soğurma hale ışımasız dönüş

(10-15sn) (10-13-10-11sn) (10-10-10-8 sn) (a) (b) (c)

Şekil 2.8. Fluoresans Emisyonunun şematik diyagramı (Jablonski diyagramı)

Genellikle molekül bir uyarılmış durumda veya daha üst bir titreşim seviyesinde kalmaz, molekül içi bir enerji dönüşüm işlemi, onu uyarılmış birinci

singlet halin en düşük titreşim düzeyine geri getirir. Bu dönüşüm, 10-13 - 10-11

saniyelik bir sürede oluşur.

Bu şekilde birinci uyarılmış halin titreşim düzeyine getirilen molekül şartlara bağımlı olarak bu durumda 10-10 – 10-8 sn arasında kalabilecek kararlılıktadır.

Temel halin en düşük titreşim düzeyine dönüş üç yolla olabilir ;

1-Molekülün temel halin titreşim düzeylerinden birine, daha sonra da bir enerji dönüşümüyle en düşük titreşim düzeyine geri dönmesi ile ışığın emisyonu fluoresans olayının meydana gelmesine yol açar.

2-Molekül içerisindeki enerji dönüşümü veya çevredeki diğer moleküller ile enerji değişimi , dönme veya titreşim enerjisi şeklinde olur (Şekil 2.8.b). Bu geçişler ışın yayıcı değildir.

3-Bir molekül, bir titreşim seviyesine uyarıldıktan sonra, temel hale, bir başka moleküle enerji transferi ile döner (Şekil 2.8.c).

Bu diyagramdaki açıklamalardan da görüldüğü gibi verilen bir emisyon spektrumu, bir miktar enerjinin iç dönüşümlerde harcanması veya ışımasız dönüşümlerle harcanması nedeniyle daima uyarıcı olarak görev yapan absorpsiyon spektrumlarından daha düşük frekans bölgesinde (veya daha uzun dalga boyu bölgesinde) meydana gelir.

2.4.2. Fosforesans

Uyarılmış bir triplet sistemden temel haldeki singlet bir sisteme geçiş sırasında yayılan ışına ise fosforesans (hν3) adı verilir.

1_S

0 + hν1 1S*II (uyarılma)

1_S*

1 3T* (sistemler arası geçiş) 3_T*

1S0 + hν3 (fosforesans)

Fosforesans olayını izah edebilmek için bir molekülün singlet ve triplet durumlarının enerji seviyelerini göz önüne alalım.

Işık ışınlarının absorpsiyonu, molekülü temel halin en düşük titreşim seviyesinden, uyarılmış bir singlet durumun titreşim düzeylerinden birini uyarır. Bu

geçiş 10-15 _{sn mertebesinde meydana gelir. Uyarma enerjisinin fazlasını atmak için;}

1-Fluoresans oluşturarak birinci uyarılmış singlet durumunun en düşük enerji

düzeyine dönebilir yada,

2-Uyarılmış bir triplet halin titreşim düzeylerinden birine geçer ve sonra uyarılmış

triplet durumunun en düşük enerji düzeyine inebilir. Molekül birinci uyarılmış durumdan temel hale daha önce söylendiği gibi

ışıma oluşturmadan veya fluoresans yayarak dönebilir.

Molekül birinci uyarılmış triplet durmunda ise (yukarıda ikinci maddede belirtildiği gibi) ışığın emisyonu ile temel hale dönüş zordur. Sonuç olarak; oldukça

yavaş bir emisyonla temel hale dönülür. Uyarılmadan 10-4 – birkaç sn lik bir süreye

Molekül birinci uyarılmış triplet durumunun en düşük titreşim düzeyinde sadece fosferasans ışıma ile temel hale dönmez. Bu arada başka moleküllere enerji transferi olabilir, veya ışımasız deaktivasyon ile temel hale dönebilir.

Denemeler ile fosforesans gösteren bir maddenin daima aynı derecede fluoresans göstereceği bulunmuştur. Enerji düzeyleri diyagramında, fosforesans emisyonunun fluoresansdan daha düşük bir frekansta veya daha uzun bir dalga boyunda meydana geldiği görülmektedir. Fluoresans ve fosforesans ömürleri farklı olduğundan iki emisyon uygun mekanik aletler kullanılarak ayrılabilir.

Fosforesans, en iyi şekilde katı veya viskoz bir ortamda, ışımasız deaktivasyonun azalmasına sebep olan düşük sıcaklıkta gözlenir.

2.4.3. Geciktirilmiş Fluoresans

Geciktirilmiş fluoresans olayı, singlet veya triplet durumların bir enerji düzeyi diyagramı yardımıyla da izah edilebilir. Olayların birbirini izleyişi fosforesans için anlatıldığı gibidir. Yani absorpsiyon ve dahili enerji dönüşümünden sonra meleküller ya birinci uyarılmış halin en düşük titreşim seviyesinde ya da birinci triplet halin en düşük titreşim seviyesindedirler.

Belirli moleküller için özel deneysel şartlar altında triplet halin en düşük titreşim seviyesinden singlet halin en düşük titreşim düzeyine geçiş mümkündür. Bu değişme için gerekli olan enerji, içinde bulunan şartlar tarafından sağlanır. Bu şartlar altında birinci uyarılmış singlet hale dönüşten sonra fluoresans emisyonu meydana gelebilir.

Bu tartışmadan, bu yeni emisyon spektral karakteristiklerinin normal fluoresansınkine mutlak benzediği görülebilir. Bununla beraber lüminesans emisyonu uzun bir süre sonra meydana gelir.

2.4.4. Uyarılmış Bir Elektronun Oda Sıcaklığında Temel Hale Dönüş Yolları

Oda sıcaklığında S1 düzeyine uyarılmış bir elektronun, fazla enerjisini

1. Fotolüminesans Emisyonu:Uyarılmış bir singlet sistemden temel haldeki singlet bir sisteme geçiş sırasında yayılan ışına floresans (hν2) denir (Yıldız, 1993):

1_S

0 + hν1 1S*II (uyarılma)

1_S*

1 1S0 + hν2 (floresans)

Uyarılmış bir triplet sistemden temel haldeki singlet bir sisteme geçiş sırasında yayılan ışına ise fosforesans (hν3) adı verilir.

1_S

0 + hν1 1S*II (uyarılma)

1_S*

1 3T* (sistemler arası geçiş) 3_T*

1S0 + hν3 (fosforesans)

2. İç Dönüşüm: Işın absorpsiyonu sonucu oluşan uyarılmış bir molekül fazla

enerjisini tamamen veya kısmen ışımasız yoldan da atabilir. Bir molekülün elektronik enerji düzeyleri, titreşim enerji düzeylerinin üst üste çakışmasına olanak sağlayacak kadar yakın ise, şekilde gösterilen ve fazla enerjinin ısı şeklinde atıldığı iç dönüşüm olayı gerçekleşir.

1_S*

II 1S*1 + ısı

3. Sistemler Arası Geçiş: Uyarılmış singlet türü bir molekülden yine ışımasız

yoldan daha düşük enerjili triplet türü uyarılmış bir molekül oluşabilir. Olasılığı oldukça az olan ve bu nedenle yavaş bir biçimde gerçekleşen bu olayda üst orbitaldeki elektronun spini terse çevrilir. Bu olaya sistemler arası geçiş adı verilir.

1_S*

3T*

4. Çarpışmalı Söndürme: Absorpsiyon yapan madde çözelti halindeyse, uyarılmış

madde çarpışmalar sonucu enerjisini titreşim enerjisi halinde çözücünün moleküllerine aktarabilir. Böylece çözücü moleküllerin kinetik enerjileri artar ve ortam az da olsa ısınır. Işın absorpsiyonu için 10-15 s gibi çok kısa bir süre gerekir ve

uyarılmış singlet halde bulunan bir molekülün ömrü 10-10–10-6 s, uyarılmış triplet

halde bulunan bir molekülün ömrü ise 10-6–102 s’dir. İç dönüşüm ve sistemler arası

geçiş olaylarının süreleri ise sırasıyla yaklaşık 10-12 s ve 10-8 s’dir. Fluoresans olayı

sistemi uyaran ışıma ortadan kalkınca 10-10–10-6 s kadar daha sürerken, böyle bir

durumda fosforesans 10-6–102 s kadar daha devam eder. Temel hale dönme süresi

maddenin molar absorplama katsayısının artmasıyla azalır.

2.5. Fluoresansı Etkileyen Faktörler

Yayılan foton sayısının, absorblanan foton sayısına oranı o molekülün fotolüminesans kuantum verimi, φ, olarak tanımlanır. Uyarılmış singlet molekülün enerjisi ile temel haldeki molekülün enerjisi birbirinden ne kadar farklı ise, iç

dönüşüm olayının olasılığı o kadar azalır ve dolayısıyla fluoresans verimi artar. Benzer biçimde bir molekülün uyarılmış triplet hallerinin enerjileri ne kadar

farklı ise sistemler arası geçiş olasılığı o kadar azalır ve fluoresans verimi artar. Uyarılmış singlet ve uyarılmış triplet hallerinin enerjileri birbirlerine yaklaşırsa, sistemler arası geçiş olasılığı o kadar artar ve fosforesans verimi artar. Hem maddenin çevresi, hem de yapısı fluoresans özelliğini (fluoresans verimi, emisyon dalga boyu ve ışın şiddetini) büyük ölçüde etkiler.

2.5.1. Maddenin yapısının etkisi: Moleküllerde düzlemsellik, dönmenin

engellenmiş olması, konjugasyon ve halka sayısının artması genellikle fluoresans verimini arttırır. NANAL ve PANAF (N,N’-bis(2-hidroksinaftalin-1-karbaldehiden)-1,2-bis-(p-aminofenoksi)etan) molekülleri yapılarındaki konjugasyon nedeniyle fluoresans özellik göstermektedirler.

OH CH N OH CH N O O H CH N O NANAL _PANAF Halkalı bir organik molekülde halkanın elektron yoğunluğunu arttıran

sübstitüentler de molekülün fluoresans veriminin artmasını sağlar. Lüminesent bir bileşikteki, bileşiğin pi (π) elektronlarını delokalize edebilen sübstitüentler genellikle, uyarılmış singlet hal ve temel hal arasında oluşan muhtemel bir ışın geçişini arttırır. Bu sonuç fluoresansı da arttırır. Genellikle orto ve para pozisyondaki sübstitüentler halkaya elektron verirler ve muhtemelen oluşacak fluoresansı arttırırlar. Meta pozisyondaki sübstitüentler halkadan elektron çekerler ve muhtemel fluoresansı azaltırlar. Molekülün bünyesinde veya molekülün çözündüğü çözücüde bulunan ağır bir atom (I veya Br gibi) molekülün fluoresans verimini azaltır, triplet oluşumu verimini arttırır ve bu nedenle genellikle fosforesans verimi artar.

2.5.2. Yapısal Rijiditenin Etkisi: Bir molekülün yapısının rijid olması onun

floresans özelliğini arttırır. Örneğin, fluoreseinin fluoresans şiddeti fenolftaleininkinden fazladır.

Fluoresans özelliği gösteren boya, bir yüzeyde adsorbe edilince emisyon şiddeti daha da artar. Bunun nedeni boyanın tutulduğu yüzeyde rijiditesinin artmasıdır.

Rijid olmayan moleküllerde iç dönüşme daha kolay olduğundan, ışımasız enerji kaybı olasılığı çok daha fazladır. Bu hal, bilindiği gibi, fluoresans şiddetini azaltır. Bundan başka rijid olmayan bir molekülün bir tarafı, öteki tarafına göre daha zayıf enerjiyle uyarılmış olabilir. Bu da fluoresans emisyonunu azaltan bir etkendir.

2.5.3. Çözücü Etkisi: Uyarılmış molekül, temel haline oranla daha polar ise,

çözücünün polaritesinin artması ile uyarılmış enerji düzeyi daha kararlı hale geleceği için, uyarılmış ve temel enerji düzeyleri arasındaki enerji farkı azalır ve fluoresans

dalga boyu artar. Bu durum, uyarılma ve emisyon olayları π ve π* orbitalleri

arasında gerçekleştiğinde ortaya çıkar. n→π* türü bir uyarılma için ise, çözücünün polaritesinin artması ile n orbitalinin daha kararlı hale gelmesi, yani enerjisinin azalması söz konusudur. Böylece, bu tür moleküllerde çözücü polaritesi arttıkça uyarılmış ve temel enerji düzeyleri arasındaki enerji farkı artar ve fluoresans dalga boyu azalır.

2.5.4. Sıcaklık Etkisi: Sıcaklığın artması ile uyarılmış moleküllerin çarpışma

olasılığı da artacağından iç dönüşüm olayının verimi artar ve fluoresans verimi azalır. Fosforesans verimi, sıcaklık azalması ile önemli ölçüde artar. Zn komplekslerinin farklı sıcaklıklardaki kinetikleri ölçüldüğünde en düşük sıcaklıkta

2.5.5. pH Etkisi: Proton aktarımı reaksiyonları çok hızlı reaksiyonlar olduğundan

proton aktarımının temel durumdaki moleküllerde olduğu gibi, uyarılmış moleküllerde de gerçekleşme olasılığı çok yüksektir. Ortamın pH’sındaki değişmeler, hem temel hem de uyarılmış molekülleri etkileyeceği için pH, bir molekülün fluoresans verimini etkileyen bir faktör olabilir. Asit veya baz grubu içeren maddelerin iyonlaşmış ve iyonlaşmamış hallerinin fluoresans ışımalarının dalga boyları ve şiddetleri birbirlerinden farklıdır.

2.5.6. Çözünmüş Oksijen Etkisi: Çözücü ile hidrojen bağı yapabilen moleküllerde

çözünmüş oksijen ile molekülün yaydığı ışını absorplayabilecek bir başka madde, lüminesans verimini önemli ölçüde azaltır. Özellikle fosforesans çalışmalarında

çözünmüş oksijenin ortamdan uzaklaştırılması gerekir. Çözünmüş oksijen genellikle floresans ışımasının şiddetini azaltır. Moleküler oksijen paramanyetik olduğundan,

singlet halin triplet hale dönüşmesini kolaylaştırıp fluoresansı azaltır. Öteki paraman-yetik maddeler de benzer şekilde davranırlar.

2.5.7. Gelen Işının Dalga Boyunun ve Şiddetinin Etkisi: Lüminesans verimi,

sadece iç dönüşüm, sistemler arası geçiş ve enerji aktarımı gibi fiziksel olaylarla değil, uyarılmış düzeylerde ortaya çıkabilecek bağ kopması (fotoayrışma) ve ürün oluşması (fotokimyasal reaksiyon) gibi olaylar yüzünden de azalabilir. Ayrıca gelen ışının şiddetinin (yoğunluğunun) artması fluoresansı arttırır. Bu nedenle emisyon dalga boyu daima uyarma dalga boyundan büyüktür.

2.5.8. Konsantasyonun Etkisi: Fluoresans ışımasının şiddeti, maddenin

konsantrasyonuyla orantılıdır. Fluoresans, konsantrasyon arttıkça artar, ancak belli bir noktada konsantrasyon çok fazla arttırıldığında artık konsantrasyonla orantılı olarak artmaz ve hemen hemen sabit kalır.

Seyreltik çözeltiler için aşağıdaki eşitlik geçerlidir.

Yüksek konsantrasyonlarda lineerlikten önemli ölçüde sapar.

Şekil.2.9. Konsantrasyonun fluoresans şiddeti ile değişimini gösteren grafik

2.6. Fotolüminesans Teorisi

Fotolüminesans boyunca yayılan ışının miktarı, elbetteki, absorplanan ışının miktarına bağlıdır. Uyarılmış bir molekül ışımasız bir enerji kaybıyla temel enerji düzeyine geri döndüğü için, yayılan ışının fotonlarının sayısı genellikle absorplanan ışının fotonlarının sayısından daha az olur. Kuantum ürünü, kuantum verimi veya lüminesans verimi, φ, absorplanan fotonların sayısının yayılan fotonların sayısına oranı olarak verilebilir. Kuantum verimi, normal olarak biri geçmemelidir. Belirlenen deney şartlarında belli bir maddenin kuantum verimi sabittir. Yayılan

ışının şiddeti IL, kuantum veriminin ve absorplanan ışının şiddeti I0 cinsinden,

denklemde şöyle yazılabilir, (Skoog, 1999):

IL= φ (I0– I ) (2.17)

Absorplanan ışının şiddeti, gelen uyarıcı ışının şiddeti I0, ve geçen ışının

A = εlC = Io I log − (2.18)

Geçen ışının şiddetine göre Beer yasasının çözümü verilirse:

I = I0 x 10- ε1C = I0e- 2,303 ε1C (2.19)

şeklinde düzenlenir. I’nın değeri Eşitlik 2.17 de yerine konursa aşağıdaki eşitlik elde edilir:

IL = φ (I0 - I0e- 2,303 ε l C) = φ I0 (1 - e- 2,303 ε l C ) (2.20) Eşitlik 2.20’deki üstel ifadeler,

! ... ! 3 ! 2 1 3 2 N x x x x n x

e

şeklinde yazılarak, χ yerine (-2,303 εlC ) ifadesi konursa,

IL= φ I0 [1 – 1+2,303 εlC - ... 6 ) (2.303 2 ) (2.303 2 3 − + lC lC ε ε ] = φ I0 [ 2,303εlC - ... 6 ) (2.303 2 ) (2.303 2 3 − + lC lC ε ε ] (2.22)

elde edilir. Seyreltik çözeltiler için absorbans (εlC) küçüktür. εlC, 0,05’e eşit ise, Eşitlik 2.22’ daki serilerin ikinci terimi, birinci terimin % 2,5’u kadardır ve bunu takip eden terimler daha küçüktür. Analitin derişimi düşük tutularak absorbans 0,05’den daha az olduğunda, serilerdeki terimlerin tümü, birinci terim hariç ihmal edilir ve Eşitlik 2.22 şöyle basitleştirilebilir:

IL= φ I0 2,303 εlC (2.23)

Eşitlik 2.23’den görüldüğü gibi seyreltik çözeltiler için (10-8-10-5 M) yayılan fotolüminesansın şiddeti, kuantum verimi, gelen veya absorplanan ışının şiddeti ve

analitin derişimiyle orantılıdır. Çoğu laboratuvar cihazlarında yalnızca dedektöre gelen toplam lüminesansın sabit kesri, f, ölçülür ve eşitliğe, dedektörün cevabı için de bir değerin (R) ilave edilmesi gerekir. Bu iki faktörün ilavesiyle eşitlik şu şekle dönüşür:

IL= 2,303 f RφI0 εlC (2.24)

Belirli bir analit, hücre ve cihaz için f, R, φ, ε, ve l sabit olduğundan:

IL= KI0C (2.25)

yazılır veya Eşitlik 2.25’de, I0'da sabit yapılırsa, C’den başka hepsi sabit olacağından

bunlar, K′ sabitiyle gösterilebilir. Sonuç olarak, fluoresans ışın şiddetiyle derişim arasında:

IL=K’C (2.26)

şeklinde verilir. K′ sabiti, derişimi düşük ve bir seri çözeltinin IL fluoresansı

ölçülmek suretiyle hesaplanır. Absorbansı küçük (A<0.05) çözeltilerde fluoresans şiddeti derişimle doğru orantılıdır ve doğrunun eğimi K′ değerini verir. Ancak derişim arttıkça eğride sapma görülür. Yani fluoresans derişimle orantılı olarak artmaz. Bunun nedeni: (1) self-söndürme ve (2) self-absorpsiyondur.

0 40 80 120 160 0 2 4 6 8 10 Konsantrasyon (107 M) Ba ğı l F lu or es an s Şid de ti

Şekil 2.10 Bir memeli canlının göz merceğinin çözünen proteinlerinde triptofanın spektrofluorometrik tayini için kalibrasyon eğrisi.

(1) Self-söndürme, fluoresant moleküllerin birbirlerine çarparak enerjilerini birbirlerinin enerjice daha düşük olan taraflarına aktarmaları ve böylece radyasyonsuz bir enerji kaybı olmasıdır. Bu fluoresant taneciklerle çözücü molekülleri arasında meydana gelen dış dönüşmeye benzer ve bu olay, derişimin artmasıyla artar.

(2) Self-absorpsiyon, fluoresant moleküllerin yaydıkları ışının dalga boyu, bu

moleküllerin absorpladıkları ışının dalga boyuyla aynıysa, fluoresant bir molekülün yaydığı ışın çözelti içinden geçerken öteki fluoresant moleküller tarafından absorplanır. Absorbans yaklaşık 0,05’den çok daha büyük olduğunda Eşitlik 2.22’deki parantez içerisinde olan ilk terim dışındaki terimler bir anlam taşır ve lüminesans şiddeti ile derişim arasında doğrusal olmayan bir bağıntı söz konusudur. Absorbans çok büyük olduğu zaman Eşitlik 2.22 ,

IL = φ I0 (2.27)

şeklinde verilir ve lüminesans şiddeti böylece derişimden bağımsız olmaktadır. Eşitlik 2.25 'in esası, gelen ışının şiddetinin hücrenin her yerinde aynı olduğunu kabul eder. Seyreltik çözeltiler için bu kabul uygundur, ancak yüksek derişimlerde absorpsiyon (absorbans 2’den daha büyük) hücrenin içerisinden geçen ışının şiddetini büyük ölçüde azaltır ve gözlenen lüminesansta da bir azalmaya sebep olur.

Sonuç olarak, seyreltik çözeltilerde kantitatif analiz, kalibrasyon eğrisi

oluşturularak veya standart ekleme yöntemine göre gerçekleştirilir. Çözeltide bulunan bir madde, lüminesant bir maddenin yaydığı ışını söndürüyor yani azaltıyorsa, lüminesansı önleyen bu maddenin de kantitatif analizi yapılabilir.

Lüminesansdaki azalma genellikle , bu önleyici maddenin miktarı ile doğru orantılıdır. Buna göre, lüminesans şiddetinin azalmasının, lüminesansı önleyici madde derişimine karşı ölçülmesi ile bir kalibrasyon eğrisi elde edilebilir veya standart ekleme yönteminden yararlanılabilir.

2.6.1 Lüminesans Spektrofotometreleri

Fotolüminesans ölçümlerinde kullanılan alet Şekil 2.11 ’da şematik olarak görülmektedir (Skoog, 1999).

Ultraviyole (UV) ve görünür bölgede ışın yayan bir ışık kaynağından gelen ışın bir monokromatörden (uyarma monokromatörü) geçtikten sonra örneğe gönderilir. Örnekten kaynaklanan lüminesans genellikle uyaran ışığa göre 90° lik bir açıdan toplanarak dedektöre ulaşır. Böylece numuneyi uyaran ışının dedektöre ulaşması önlenir. Lüminesans spektrumunun elde edilmesi için ikinci bir monokromatörün (emisyon monokromatörü) örnek ile dedektör arasına yerleştirilmesi gerekir. Daha basit aletlerle monokromatörler yerine uygun filitreler kullanılır. Filitreli aletlere, kullanıldığı amaca göre fluorometre veya fosforimetre, monokromatörlü aletlere ise spektrofluorometre veya spektrofosforimetre adı verilir. Lüminesans ölçümü yapan aletlerin tek kanallısı olduğu gibi, çift kanallı türleri de vardır.

Şekil 2.11 Fotolüminesans ölçümleri için kullanılan alet

Civa ark lambası hat şeklinde ışık yaydığından çok filtreli aletlerde kullanılır. Ölçümlerin UV bölgesi yerine görünür bölgede yapıldığı durumlarda, tungsten lambası veya çeşitli lazerler de ışık kaynağı olarak kullanılabilir. Fotolüminesans ölçümlerinde kullanılan örnek kapları absorpsiyon ölçümleri için kullanılanların aynısıdır. 320 nm’den daha kısa dalgaboylu emisyon ölçümlerinde pireks kaplar yerine kuartz veya silika kaplar kullanılmalıdır. Fosforesans ölçümleri genellikle sıvı azot sıcaklığında (77ºK) yapıldığından örnek kabı azot içeren bir Dewar kabına yerleştirilir. Kullanılan Dewar kabının uyaran ve yayılan ışını geçiren pencereleri olması gerekir. Fotolüminesans ölçümlerinde kullanılan dedektör, fotoçoğaltıcı türü bir dedektördür.

Lüminesansın ölçüldüğü dalga boyu sabit tutulup, uyarma monokromatöründeki dalga boyu ayarı değiştirildiğinde, bu lüminesansa yol açan uyarıcı ışının spektrumu elde edilir. Bu spektruma, uyarma spektrumu adı verilir. Uyarma spektrumu, spektroflorimetre ile elde edilmesine yani yayılan ışının ölçümüne dayanmasına rağmen, molekülün absorpsiyon spektrumu ile aynı dalga boyu aralığında elde edilir ve bir bakıma molekülün düzeltilmemiş absorpsiyon spektrumu gibidir.

2.7.Stern Volmer Eşitliği

Fluoresans özellik gösteren bir madde üzerine fluoresent olmayan bir madde ilave ettiğimiz zaman fluoresent maddenin fluoresansında sönme meydana gelir.

B + Q → BQ

b, Q’ nun ortamda bulunmasıyla oluşan fluoresent olmayan BQ kompleksine çevrilen kısmı, α ise fluoresent maddenin toplam konsantrasyonudur. Q, uyarılmış durumdaki B’ yi tek başına söndüremiyorsa veya Q yada BQ iç filtreler gibi görev yapıyorsa gözlenen fluoresans şiddet (F) daima kompleksleşmeyen B’ nin konsantrasyonu ile orantılıdır (Parker, 1968).

F = k(1-α)b (2.28) Fo= kb (2.29) Fo-F F = α

1-α = Kc [Q] (Stern Volmer Eşitliği) (2.30)

Bakır gibi geçiş metalleri katyonları kompleksleri fluoresans özelliği göstermezler. Bunun nedenleri şöyledir:

1. Geçiş elementleri katyonları genellikle paramagnetiktir. Paramagnetik maddeler haller arası geçişi kolaylaştırdıklarından singlet hal kolayca triplet hale dönüşür. 2. Geçiş elementleri katyonlarında enerjice birbirlerine çok yakın seviyeler olduğundan, iç dönüşümler kolaylaşır (ışınsız enerji yayma) (Gündüz,2002).

3. LİTERATÜR ÖZETLERİ

Rapisarda ve arkadaşları 2002 yılında “ Bakır tayini için bir metot olarak Cu(II) ile batokuproyin disülfonatın fluoresansının engellenmesi” adlı çalışmada biyolojik numunelerde bakır tayini yapmışlardır. Geliştirilen metot, pH 7,5 de Cu(I)

in artan konsantrasyonu ile ( λex 580 nm ) 770 nm de batokuproyin disülfonat

emisyonunun lineer olarak azalmasına dayanır. Proteinlerdeki toplam bakırın tayini için prosedür, bakırı açığa çıkarmak için HCl ile muameleyi, bakırı kararlı yapan sitratın varlığında pH 7,5 değerine nötralleştirmeyi ve şelatlaştırıcı madde varken askorbat ile bakırı Cu(I)’e indirgemeyi içermektedir. Bu tayin seçilen proteinde atomik absorpsiyon spektroskopisi analizleriyle benzer sonuçlar verdiği görülmüştür. Önerilen fluoremetrik tayinin sonuçları biyolojik numunelerdeki Cu(I) ve toplam bakır tayini için basit ve uygundur. Önerilen metot asetil coli’den alınan aktif NADH dehidrojenaz-2 enziminde Cu(I) in direk tayinine başarılı bir şekilde uygulanmıştır. Ayrıca Zn(II), Fe(III)/(II), Mn(II), Co(II), Cd(II) ve Ni(II) bakırdan on kat fazla konsantrasyona kadar Cu(I) in fluorometrik tayininde girişim yapmadığı tespit edilmiştir.

Meshkova ve arkadaşları “ Bakır iyonlarıyla Terbiyumun 4f-lüminesansı ve analitiksel uygulamaları” adlı çalışmalarında bakırın terbiyum kompleksi üzerine etkilerini araştırmışlardır. Bakır(II) iyonlarıyla terbiyumun lüminesansının keskin sensitizasyonu, Tb:Cu:HCPhO=1:1:1 oranıyla 1.5-bis (2-hidrazinkarbofenoksi)-3-okzapentan (HCPhO)’ nın Tb-Cu metal-karışım kompleksinde gözlenmiştir. Bakır(II) iyonları pH = 6 da hızlı bir şekilde Tb- HCPhO da terbiyumun lüminesansını söndürmüştür.Mn(II), Co(II), Fe(II), Cd(II), Zn(II) ve Ni(II) nin 1000 kat fazla miktarlarının varlığında, eser miktarlara bakırın lüminesans tayinini

yapılabilmiştir. Kalibrasyon grafiği 0,01 ile 0,5 µg mL-1 bakır konsantrasyon

aralığında lineerdir. Bakır tayininin sonuçları çinko ve nikel bazlı alaşımların Certified Reference Materials (COS) analizleri ile doğrulanmıştır.

Dalaman ve arkadaşları “3-{2-[2-(hidroksiimin-1-metil-propilenamin)-etilamin]-etilimin}-bütan-2-bir oksim ile farmakolojik ve biyolojik numunelerde bakırın spektrofotometrik tayini” adlı çalışmalarında çay, domates yaprağı, fındık ve

çeşitli ilaçlarda bakır tayini yapmışlardır.

3-{2-[2-(hidroksiimin-1-metil-propilenamin)-etilamin]-etilimin}-bütan-2-bir oksim, (H2mdo), oda sıcaklığında

bazik ortamda bakır(II) ile kararlı 1:1 oranında kompleksleşme reaksiyonu

verilmiştir. Kompleks 0,16x 104 L. mol-1 . cm-1 molar absorplama katsayısı ile 570

nm de maksimum absorpsiyon vermiştir. (H2mdo) ligantı kullanılarak geliştirilen

spektrofotometrik metotda pH, kompleks kararlılığı, ligand miktarı ve yabancı

iyonların tolerans limitleri gibi faktörler optimize edilmiştir. Bakır 0,2-225 mg L-1

konsantrasyon aralığında lineerdir. Metot farmakolojik ve biyolojik numunelerdeki bakır tayini için kolaylıkla uygulanabilmiştir.

Chaisuksant ve arkadaşları “Naftazarin kullanarak alaşımlarda bakırın spektrofotometrik tayini” adlı çalışmalarında naftazarini (5,8-dihidroksi-1,4-naftakinon) bakırın spektrofotometrik tayini için renkli belirteç olarak önermişlerdir. Polinükleer kompleks, %1,5 (w/v) sodyum dedosil sülfat ve 0,1 M amonyum asetat içeren %50 (v/v) etanol su ortamında Cu:Naph=4:6 mol oranına sahiptir. Bakır

naftazarin kompleksi 1,84x104 L. mol-1.cm-1 molar absorplamayla 330 nm de

absorpsiyon maksimumu göstermiştir. Beer yasasına 4-5 ppm Cu(II) konsantrasyonuna kadar uyulur. Metot alaşım numunelerinde bakır tayinine uygulanmıştır.

Cano-Raya ve arkadaşları “ Bakır(II) için atılabilir sensörle fluoresans rezonans enerji transferi” adlı çalışmalarında radyasyonsuz rezonans enerji transferlerine dayalı bir metot geliştirmişlerdir. Porfirazin 2,7,12,17-tetra-ters-bütil-5,10,15,20-tetraaza21H,23H –porfin (TP) nin fluoresansındaki değişime dayalı sulu çözeltide Cu(II) konsantrasyonunun ölçümü için bir atılabilir sensör geliştirilmiştir. Sensör TP, şelatlaştırıcı madde çinko ve benzotonyum klorit iyon çifti içeren bir PVC çözeltisi ile desteklenen poliester ile yapılmıştır. Ölçümlerin temeli fluoresans donör olarak kullanılan membrana immobilize edilmiş TP’den bakır(II) tarafından uyarılan akseptör olarak davranan çinkoya ışımasız rezonans enerji transferine (RET) bağlıdır. Çinko-Cu(II) kompleksinin absorpsiyon spektrumu, RET prosesiyle analitiksel sinyal veren TP’nin emisyon spektrumu ile çakışır. Sensör %1,9 standart

sapmayla 0,0039-14 µ mol L-1 _{aralığında 10 dakika bakırı tayin edebilmiştir. Metot}

Sandor ve arkadaşları yapmış oldukları “ Bakırın hassas tayini için lüminesans hakzanükleer Cu(I)- kümesi ” adlı çalışmada bakır tayini için lüminesans olan bir hekzanükleer grup kullandılar. Sulu çözeltilede lüminesans olmayan N-etil-N-metilsülfoniltiyoüre (EMT) ligantı sadece Cu(II) iyonuyla 663 nm de maksimum emisyon veren canlı kırmızı renkli lüminesans Cu(I)-kümesi oluştururlar.

Lüminesans şiddeti Cu(II) konsantrasyonuyla orantılıdır ve µg L-1 seviyesinde

hassas bakır tayini yapılabilmiştir. pH 2 ile 7 arasında yapılan çalışmalarda pH ın küme oluşumu üzerine etkisi olmadığı gözlenmiştir. Her yerde bulunabilen Fe(III), Al(III), Ca(II), Mg(II), gibi metal iyonları ve Ni(II), Zn(II), Cd(II), Hg(II) ve Pb(II)

gibi ağır metaller ile alkali metal iyonları 50 mg L-1 _{konsantrasyonuna kadar ihlal}

edilebilmiştir. Sulu çözeltilerde Cu(II) nin tayin sınırı 113 µg L-1 dir. Bileşiğin

lüminesans şiddeti 6,0 × 10 -6 ve 2,75 × 10-5 mol L-1 bakır aralığında lineerdir. Küme oluşumu musluk suyu, endüstriyel sular ve aktif çamurdaki bakırın kantitatif tayini için kullanılmıştır.

Cana-Raya ve arkadaşları “ Bakır(II) ve diğer metal iyonlarıyla Europinyum tetrasiklin hidrojen peroksit kompleksinin fluoresans söndürülmesi ” adlı çalışmalarda bakır tayini için zaman ayarlı bir metot geliştirmişlerdir. Europinyum tetrasiklinkompleksi [Eu(Tc)] üzerine hidrojen peroksitin eklenmesiyle kompleksin

lüminesans şiddetinde 15 kat artış meydana gelmiştir. Bu lüminesans Cu+2 , Fe+3,

Ag+, Al+3, Zn+2, Co+2, Ni+2, Mn+2, Ca+2 ve Mg+2 tafarında söndürülmüştür. Hem

statik hem de dinamik olarak söndürmü Cu+2 ile gerçekleşmiştir. Bu metot da bakır

1,6 µmol L-1 konsantrasyonuna kadar lineerdir ve tayin sınırı 0,2 µmol L-1 dir.’

Safavi ve arkadaşları “Nanogram seviyesinde bakırın hassas kinetik spektrofotometrik tayini ” çalışmasında bakırı kinetik yöntemle tayin etmişlerdir. Metot bazik ortamda sodyum sülfitle Ponceu S nin indirgenmesi üzerine bakırın katalitik eksine dayalıdır. Reaksiyonun hızı 560 nm de spektrofotometrik olarak

ölçülmüş ve bakır %2 standart sapmayla 2-400 ng mL-1 aralığında tayin edilmiştir.

Metot, standart ekleme metudu kullanarak musluk suyu, atık sular ve sığır karaciğer dokularında bakırın tayinine başarıyla uygulanmıştır.

Hau Yang ve arkadaşları “Pirean bağlı mikrosiklik / γ-siklodekstrin

kompleksi kullanrak suda Cu+2 nin fluoresans tanınması ” adlı çalışmalarında bir

oluşturmak için kullanılmışlardır. Suda γ-CD çözeltisi , 378 nm ve 397 nm de piren

monomer fluoresans emisyonu göstermiştir. Cu+2 nın varlığında ise 1:2 metal-ligant

kompleks oluşumu yüzünden monomer fluoresanstaki azalmayla piren ekzimer 452 nm de emisyon göstermiştir. Supramoleküler kompleksin tanınma karakteristiklerine

bağlı olduğundan sudaki Cu+2 nın konsantrasyon tayini için fluoresant oranlı metot

uygulanmıştır. Optimum şartlarda sulu çözeltide Cu+2 nin 1,2 × 10-6 ile 4,5 ×10-4 M

aralığında tayin edilebileceği bulundu.

Crespo ve arkadaşları “ 1,5-difenilkaebazit’in oksidasyonuna Cu(II) nin katalitik etkisiyle suda eser miktarda bakır(II) nin kinetik metotla tayini ” adlı çalışmalarında Cu(II) ve 1,5 difenilkarbazit (DPC) arasındaki reaksiyonda analitiksel açıdan tekrar gözden geçirmişlerdir. Cu-DPC kompleksinin oluşumu yerine oksijen ortamında DPC nin difenilkarbozana (DPCO) oksidasyonunun, Cu(II)’ nin katalizör görevi yaptığı ana reaksiyon olduğu görüldü. Böylece ölçümler oksidasyon ürünü DPCO’ ya göre alınmıştır. Bazı özel şartlar altında Cu(II) ve DPCO arasında bir şelat kompleks oluşumu gözlenmiştir. Bu reaksiyonların kinetik parametreleri hesaplanmış ve metot doğal sularda Cu(II) tayinine uygulanmıştır.

4. MATERYAL VE YÖNTEM

4.1. Kullanılan Cihazlar

Bu çalışmada fluoresans ölçümleri Perkin Elmer LC 55 marka spektrofluorometre kullanılarak yapılmıştır. Uyarma ve emisyon monokromotorunun slit aralığı 5 nm olarak ayarlandı. Tüm ölçümler bu aralıkta yapıldı. Absorbans ölçümleri Schimadzu UV-1700 pharmaspec çift ışın demetli UV- Visible spektrofotometre ile yapıldı. Deney çözeltilerinin pH’larını ayarlamak amacıyla WTW Series İnolab Ph/ION/Cond 750 marka pH-metre ve Ingold marka kombine cam-pH elektrodu kullanıldı. pH-metrenin kalibrasyonu, Hanna firmasından temin edilen pH 4 ve pH 10 tampon çözeltileri kullanılarak yapıldı.

4.2. Kullanılan Kimyasal Maddeler

4.2.1. Schiff bazı

Çalışmada kullanılan Schiff Bazı N,N’-Etilenbis(salisilidenimin), (AS), Merck firmasından temin edilen salisilaldehit ve 1,2-diaminoetan kullanılarak, aşağıdaki reaksiyona göre sentezlendi ve kristallendirilerek saflaştırıldı (Temel,2004). 2 C OH O H + H₂N NH₂ HO OH HC CH N _N - 2 H2O

Salisilaldehit 1,2- diaminoetan N,N'- Etilen-bis(salisilidenimin)

AS’ın fluoresans özelliklerinin incelenmesi amacıyla, N,N-dimetilformamid (DMF), N,N-dimetilsülfoksit (DMSO), asetonitril, 2-propanol, etanol ve metanolde

10-4 M’lık stok çözeltileri hazırlandı. Ayrıca çalışmada, bazı metal iyonları ile

fluoresent bir kompleks oluşturmak üzere kullanılan schiff bazının stok çözeltisi,

yine konsantrasyonu 1×10-4 _{M olacak şekilde N,N-dimetilformamidde hazırlandı ve}

kullanılacağı zaman uygun konsantrasyonlara seyreltildi.

4.2.2. Çözücüler

N,N-Dimetilformamid (DMF), N,N-Dimetilsülfoksit (DMSO), Asetonitril, 2-propanol, Etanol ve Metanol Merck firmasından temin edildi. Tüm deneysel çalışma boyunca çözeltilerin hazırlanmasında, ultra saf su kullanıldı.

4.2.3. Stok bakır çözeltisi

Bakır stok çözeltisi (100 ppm), Merck firmasından temin edilen atomik absorpsiyon spektroskopisi için kullanılan 1000 ppm’lik standart bakır çözeltisinden, ultra saf su kullanılarak hazırlandı.

4.2.4 Tampon çözeltileri

Deney çözeltilerinin pH’sını ayarlamak amacıyla kullanılan amonyum klorür çözeltisi, Merck firmasından temin edilen ekstra saflıktaki amonyum klorürden, ultra saf su kullanılarak hazırlandı. 33,5 g amonyum klorüre ultra pure saf suda çözüldükten sonra 42 ml Merck firmasından temin edilen 13,5 M amonyak ilave edildi ve 250 ml’ye yine ultra pure saf su ile seyreltilerek pH’ı 9,5 olan amonyum klorür çözeltisi hazırlandı. Bu tampon çözeltisi bazik ortamda yapılan deneylerde kullanıldı. Asidik ortamda ise deney çözeltilerinin pH’sını ayarlamak amacıyla kullanılan %20’lik amonyum asetat çözeltisi, Merck firmasından temin edilen ekstra saflıktaki amonyum asetattan, ultra saf su kullanılarak hazırlandı.

4.2.5. Hidroklorik asit ve amonyak çözeltisi

Deney çözeltilerinin pH’sını ayarlamak için kullanılan 1M HCl ve 1M NH3

çözeltileri, Merck firmasından alınan %37’lik ekstra saf hidroklorik asit ve ekstra saf amonyaktan ultra saf su kullanılarak hazırlandı.

4.3. Deneysel İşlem

4.3.1. Schiff Bazı Kullanılarak Bakır(II)’ nin Fluorometrik Tayini

Schiff bazıyla kompleks oluşumuna dayanarak bakırın spektrofluorometrik

tayini için bu çalışmada kullanılan deneysel işlem şöyledir:

25 ml’lik ölçülü balona hazırlanan stok bakır çözeltileri uygun hacimlerde

kondu. Bunun üzerine 2,5 ml 1x10-4 M Schiff bazı (AS), 1,5 ml %20’lik amonyum

asetat çözeltisi ve 10 ml N,N-Dimetilformamid eklendi. Daha sonra 1M HCl veya

1 M NH3 çözeltileri kullanılarak pH 6.0’ya ayarlandı. Çözeltilerin hacmi ultra saf

suyla 25 ml’ye tamamlandı. Kompleks oluşum için oda sıcaklığında 10 dakika beklendi. Hazırlanan bu çözeltilerin uyarma ve emisyon spektrumları alındı ve fluoresans şiddetleri ölçüldü.

4.3.2 Schiff Bazının (AS) Fluoresans Özelliğinin İncelenmesi

Schiff bazı N,N'-Etilen-bis(salisilidenimin)’ın fluoresans özelliklerinin

incelenmesi amacı ile N,N-Dimetilformamid (DMF), N,N-Dimetilsülfoksit (DMSO),

Asetonitril, 2-propanol, Etanol ve Metanol ’ de 10-4 M ’ lık stok çözeltileri

hazırlandı. N,N'-Etilen-bis(salisilidenimin) ’ in kullanılan çözücülerde çözündüğü fakat en hızlı ve kolay bir şekilde DMF de çözündüğü görülmüştür.

4.3.3. Uyarma ve Emisyon Dalga Boyları ile Absorpsiyon Dalga Boyunun Belirlenmesi

Kompleksleştirici olarak kullanılan Schiff bazının uyarma ve emisyon dalga boyunu belirlemek için N,N'-Etilen-bis(salisilidenimin) ’ in DMF ’ de hazırlanan

1x10-3 M’ lık stok çözeltisinden alınan 2,5 ml’ lik kısım üzerine 1,5 ml %20’lik

amonyum asetat çözeltisi ve %50 DMF-%50 su ortamı sağlayacak şekilde DMF eklendi. Bu çözeltiye 5 ml saf su eklenip çözeltinin pH sı 1M HCl ile 6’ya ayarlanarak çözelti hacmi ultra saf su ile 25 ml’ ye tamamlandı. Schiff bazının oluşturduğu çözeltilerin maksimum fluoresans verdiği uyarma ve emisyon dalga boyları belirlendi. 200-800 nm aralığında absorpsiyon spektrumu alındı ve maksimum absorpsiyon verdiği dalga boyu tespit edildi.

AS-Cu kompleksinin uyarma ve emisyon dalga boyu ile absorpsiyon dalga boyunun belirlenmesi için 1,5 ml %20’lik amonyum asetat çözeltisi üzerine, %50 DMF-%50 su ortamı sağlayacak şekilde DMF eklendikten sonra

N,N'-Etilen-bis(salisilidenimin) ’ in DMF ’ de hazırlanan 1x10-3 _{M’ lık stok çözeltisinden 2,5}

ml alınıp üzerine 5 ml ultra su ilave edilip pH sı 1M HCl ile 6’ya ayarlanarak çözelti hacmi ultra saf su ile 25 ml’ ye tamamlandı. AS-Cu kompleksinin maksimum fluoresans verdiği uyarma ve emisyon dalga boyları ile maksimum absorbans verdiği dalga boyları tespit edildi.

4.3.4. Uygun pH’ın belirlenmesi

Kompleks oluşumu için uygun pH’ nın belirlenmesi amacıyla, %50 DMF-%50 su ortamında 0,635 ppm bakır içeren çözeltinin pH’sı 3-9 aralığında değiştirilerek bir seri AS-Cu kompleksleri hazırlandı. AS’ın ve hazırlanan bu çözeltilerin fluoresans şiddetleri, kompleks için belirlenen uyarma ve emisyon dalga boyunda kaydedildi ve fluoresans şiddeti pH’ya karşı grafiğe geçirildi. Aynı şekilde maksimum absorbans verdiği dalga boyundaki absorbans şiddetleri ölçüldü ve sonuçta kompleks oluşumu için en uygun pH aralığı belirlendi.