1. Kalitatif Analizler
Ultraviyole ve görünür spektrofotometre, kapsadığı dalga
boyu aralığında oldukça az sayıda maksimum ve minimum absorbsiyon bandı
bulunabildiğinden kalitatif analiz uygulaması sınırlı bir analiz yöntemidir. Bu
nedenle yanlış tanım ihtimaliyeti hemen hemen yoktur.
Solventler
(Çözücüler): Solvent
seçiminde solventin geçirgenliği ve absorblayan sisteme olabilecek etkileri
bilinmelidir. Oldukça genel bir kurala göre su, alkoller, esterler, ve ketonlar
gibi polar solventler, titreşim etkileri nedeniyle spektrumun düzgün yapısını
bozarlar. Örneğin asetaldehitin (Şekil-14a) gaz fazındaki spektrumu heptan gibi
polar olmayan bir solventteki spektrumu ile yaklaşık aynı görünümü verdiği
halde, su veya alkoldeki çözeltilerin spektrumlarından oldukça farklıdır.
(Benzer bir durum Şekil-14(b)’deki 1,2,4,5-tetrazinde de görülmektedir.) Ayrıca,
absorbsiyon maksimumları da solventin cinsinden etkilenir; absorbsiyon
spektrumlarında tanım amacı ile yapılan kıyaslamalarda örnek ve şahit için aynı
solvent kullanılmalıdır. Tablo-6'da bazı çok kullanılan solventler ve bunların
uygun oldukları en düşük dalga boyları verilmiştir.
Şekil-14:
(a): Asetaldehitin,ve (b) 1,2,4,5-tetrazinin absorbsiyon spektrumlarına
solventin etkisi
Tablo-6: Ultraviyole ve Görünür Bölgede
Kullanılabilecek Solventler
Kullanılabilecek Solventler
Solvent
|
Yaklaşık
geçirgenlik (min), nm |
Solvent
|
Yaklaşık
geçirgenlik (min), nm |
Su
|
180
|
Karbon tetraklorür
|
260
|
Etanol
|
220
|
Dietil eter
|
210
|
Heksan
|
200
|
Aseton
|
330
|
Sikloheksan
|
200
|
Dioksan
|
320
|
Benzen
|
280
|
Sellosolv
|
320
|
Spektrum Çizme Yöntemleri: Şekil-15'de permanganat çözeltinin
değişik ordinatlara göre absorbsiyon spektrumları çizilmiştir. Geçirgenlik
eğrileri arasındaki en büyük farklılık %20-60 bölgesinde görülür.
Tersine absorbans eğrileri arasındaki en büyük farklılık da
geçirgenliğin en düşük veya absorbansın en yüksek (0.8-1.6) olduğu bölgededir.
Şekil-15(c)'deki log absorbans eğrisi spektrumu kıyaslama
yönünden avantajlıdır. Beer kanunu aşağıdaki şekilde yazılırsa
log A = log e + log b c
eşitliğin sağ tarafındaki terimlerden sadece e'nin dalga boyu ile değiştiği görülür.
Böylece, bir örneğin konsantrasyonu veya ölçümün yapıldığı hücrenin kalınlığı
değiştiğinde log A'nın mutlak değeri de değişir, fakat bandın bulunduğu dalga
boyu aynı kalır. Bu etki Şekil-15(c)'de açıkça görülmektedir.
log A eğrisi A eğrisi ile (Şekil-15b) kıyaslandığında
kalitatif amaçlı çalışmalarda birincinin daha uygun olduğu görülür. log e eğrisinin de aynı amaçla kullanılabilecek
bir eğri olduğunu belirtmek gerekir.
Şekil-15: Absorbsiyon spektrası çizilmesinde üç yöntem; eğrilerin
üzerindeki değerler ppm KmnO4’dır
Fonksiyenel
Grupların Saptanması: Ultraviyole
ve görünür bölge organik maddelerin tanımında uygun bir bölge olmamakla beraber
yine de kromofor özelliğindeki bazı organik fonksiyonel grupların tanımlanması
yapılabilir. Örneğin, 280-290 nm'deki zayıf absorbsiyon bandının solvent
polaritesinin artmasıyla daha düşük dalga boylarına kayması, örnekte karbonil
grubu bulunduğunu gösterir. 260 nm civarındaki zayıf bir absorbsiyon bandı
aromatik bir halkanın varlığının işaretidir.
Bir aromatik amin veya fenolik yapının saptanması için,
örneğin bir solventteki çözeltisinin spektrumuna pH'ın etkisi incelenir ve elde
edilen veriler Tablo-4'deki fenol ve anilin için aynı koşullarda bulunan
verilerle kıyaslanabilir.
2.
Kantitatif Analizler
Absorbsiyon spektroskopisi kantitatif analizlerde kimyacının
yararlandığı en önemli yöntemlerden biridir. Spektrofotometrik ve fotometrik
yöntemlerin önemli özellikleri aşağıda sıralanmıştır.
1. Geniş uygulama alanı. Daha önce de değinildiği gibi, pek
çok inorganik ve organik madde ultraviyole ve görünür bölgede absorbsiyon
yapar, bu nedenle de hassas kantitatif analiz yapılabilir. Ayrıca absorbsiyon
yapamayan pek çok madde de uygun kimyasal işlemlerle absorbsiyon özelliği olan
maddelere dönüştürülerek analiz edilebilirler.
2. Yüksek hassasiyet. Uygun molar absorbtiviteler
10000-40000 aralığındadır, özellikle inorganik maddelerin bazı yük-transfer
komplekslerinde bu değer oldukça yüksektir; 10-4 –10-5 M
konsantrasyonlarda hassas analizler yapılabilir; hatta uygun işlemlerle
konsantrasyon 10-6 M, 10-7 M'a kadar düşürülebilir.
3. Orta-yüksek seçicilik. Bir örnekteki sadece absorblayan
kısmın tayin edilebileceği bir dalga boyu bölgesi saptanır ve çalışmalar bu
bölgede yapılır. Ayrıca, absorbsiyon bandlarının üst üste düşmesi halinde başka
dalga boylarında bulunabilecek absorbsiyon bandları ölçümünden yararlanılarak
gerekli düzeltmeler yapılabilir; yani ayırma gibi bir işleme gerek olmaz.
4. Doğru veriler. Tipik spektrofotometrik veya fotometrik
işlemlerde konsantrasyon ölçmelerindeki relatif hata %1-3 aralığındadır.
Gerekli dikkat ve titizliğin gösterilmesiyle bu hatalar binde birkaç seviyesine
kadar düşürülebilir.
5. Kolaylık ve rahatlık. Spektrofotometrik veya fotometrik
ölçmeler modern cihazlarda çok kolay ve süratle yapılabilir.
Kantitatif absorbsiyon yöntemleri, sadece maddenin miktarını
belirten sayısal değerlerin bulunmasına değil, aynı zamanda çeşitli-kantitatif
kimyasal bilgilerin elde edilmesine de olanak verir.
Absorblayıcı
Maddelere Uygulama: Tablo-2,
3, 4'de pek çok organik kromofor görülmektedir. Bu gruplardan bir veya daha
fazlasını içeren herhangi bir organik maddenin spektrofotometrik analizi
yapılabilir; bu tip analizlere literatürde pek çok örnek bulunabilir.
Bazı inorganik maddeler de absorbsiyon yapabilirler ve
doğrudan tayin edilebilirler; çeşitli geçiş metalleri bu tip maddelerdir.
Ayrıca, bazı başka tip grupların da özel absorbsiyonları vardır. Bunlar
arasında nitrit, nitrat ve kromat iyonları; osmiyum ve rutenyum tetraoksit;
moleküler iyod; ve ozon sayılabilir.
Absorbsiyon
Yapmayan Maddelere Uygulama: Ultraviyole
veya görünür bölgede absorbsiyon yapmayan maddelerle reaksiyona girerek
absorblayıcı ürün veren çok sayıda madde vardır. Bu tip maddelerin kantitatif
analizlerde başarılı olması için, reaksiyonun sonunda örnek ile renkli bir
madde vermesi gerekir. Bunlar, kendileri absorblayıcı maddelerdir, örneğin,
geçiş-metal iyonları gibi; ürünün molar absorbtivitesi, reaksiyona giren her
iki maddenin molar absorbtivitesinden de daha büyüktür.
İnorganik maddelerin tayini bilinen kompleks yapıcı
maddelerle yapılır. Bunlar arasında, demir, kobalt, ve molibden için
tiyosiyanat iyonu; titanyum, vanadyum, ve krom için hidrojen peroksit anyonu;
bizmut, palladyum, ve tellur için de iyodür iyonu sayılabilir. Bu amaçla
kullanılabilen organik şelat yapıcı maddeler katyonlarla kararlı ve renkli
bileşikler verdiklerinden daha da önemli bileşiklerdir. Örneğin, demir için
o-fenantrolin, nikel için dimetilglioksim, bakır için dietilditiokarbamat,
kurşun için de difenilditiyokarbazon kullanılır.
İşlem Detayları
Dalga Boyu Seçimi: Spektrofotometrik absorbans ölçümleri
konsantrasyon değişikliği ile absorbans değişikliğinin en fazla olduğu
absorbsiyon pikinin bulunduğu dalga boyunda yapılır; böylece en yüksek
hassasiyetle çalışılır. Bu bölgede absorbsiyon eğrisi oldukça düzgündür ve Beer
kanunu ile iyi bir uyum içindedir. Ayrıca cihazın dalga boyu ayarından
kaynaklanan hatalar da ölçümleri önemli derecede etkilenmez.
Absorbansı
Etkileyen Değişkenler: Bir
maddenin absorbsiyon spektrumunu etkileyen değişkenler çözücünün yapısı,
çözeltinin pH'ı, sıcaklık, yüksek elektrolit konsantrasyonu ve girişim yapıcı
maddelerdir. Değişkenlerin etkileri önceden bilinmelidir ki, absorbansın, bu değişkenlerde
olabilecek küçük farklılıklardan etkilenmeyeceği koşullarda yapılması
sağlanmalıdır.
Hücrelerin
Temizlenmesi ve Kullanılması: Doğru
bir spektrofotometrik analizde iyi-kaliteli ve aynı özelliklerde hücrelere
gereksinim vardır. Hücreler, zamanla özelliğinin bozulup bozulmadığını (aşınma,
çizikler oluşması gibi) test etmek için birbirine karşı kalibre edilir. Önemli
bir konu da hücreleri yıkama ve kurutmada uygun bir teknik kullanılmasıdır.
Örneğin, mercek temizlemede kullanılabilecek kalitede bir kağıt parçası spektro
saflıkta metanol ile ıslatılır, hücrenin dış kısımları silinir ve yüzeyde kalan
metanolün buharlaşması beklenir.
Absorbsiyon
ve Konsantrasyon İlişkisinin Saptanması: Analiz koşulları saptandıktan sonra bir seri standart çözelti kullanılarak
kalibrasyon eğrisi hazırlanır. Standartlar, örneğin konsantrasyonuna yakın
değerlerde olmalıdır.
Standart
Katma (İlave) Yöntemi: En
ideal durum kalibrasyon standartlarının örnek matriksindeki hem analit hem de
diğer maddelerin konsantrasyonlarına yakın miktarlarda bileşen içermesidir;
böylece, örnekteki diğer maddelerin, ölçülen analit absorbansına etkisi en aza
indirilmiş olur. Örneğin, renkli pek çok metal iyonu komplekslerinin absorbansı
ortamda sülfat veya fosfat iyonlarının varlığında azalır; çünkü bu iyonlar
metal iyonlarıyla renksiz kompleksler oluştururlar. Böyle bir durumda elde
edilen absorbans değeri gerçek değerinden düşük olur. Sülfat veya fosfatın
matriks etkisi standartlara, bu iyonlardan örnekte bulundukları miktara yakın
miktarlarda ilavesiyle yenilir. Ancak, topraklar, mineraller, ve fabrika külleri
gibi örneklerin analizinde, örneğe benzer bileşimde standartların hazırlanması
olanaksız veya çok zordur. Bu gibi durumlarda matriks etkisini yok edebilmek
için "standart ilavesi yöntemi" uygulanır.
Standart katma birkaç şekilde yapılabilir. Fotometrik ve
spektrofotometrik çalışmalarda en çok uygulanan yöntem, aynı miktardaki
örneklere standart bir çözeltiden artan miktarlarda ilaveler yapılmasıdır.
İlavelerden sonra çözelti sabit bir hacme tamamlanır ve absorbansları saptanır.
Örnek miktarı sınırlı ise, belirli bir miktar örneğe standart ilavesi sıra ile
yapılır ve ilaveden sonra (ve orijinal örnekte) absorbans ölçülür. Bu yöntem
voltammetrik ve potansiyometrik ölçmelerde çok kullanılır.
Bir örnekten aynı Vx hacminde analit
konsantrasyonu Cx olan birkaç kısım alınsın ve hacmi Vt
olan volumetrik balonlara konulsun. Balonların her birine, Vs hacminde
Cs konsantrasyonunda analit bulunan standarttan değişik hacimlerde
ilaveler yapılsın. Sonra renk oluşturan madde konularak her çözelti aynı hacme
seyreltilsin. Beer kanunu geçerliyse çözeltilerin absorbansları aşağıdaki
eşitlikle verilir.
As yi Vs nin fonksiyonu olarak
gösteren grafik bir doğrudur;
b ve a, en-küçük kare analiziyle saptanabilir; bu
iki değerin oranından ve Cs, Vx , ve Vs nin
bilinen değerlerinden de Cx hesaplanır.
Cx deki standard sapmanın yaklaşık değeri, Cs,
Vs, ve Vt deki kararsızlıkların a ve b dakine göre ihmal
edilebilir olduğu varsayılarak bulunur. Bu durumda (sc/Cx)2
nin a ve b
daki değişikliklerin toplamı olduğu kabul edilebilir. Yani,
Buradaki sr gerilemedeki standard sapmadır. Bu
eşitliğin kare kökü alınarak sc eşitliği yazılır.
ÖRNEK
Doğal su örneğinden, 50.00 ml'lik beş balonjojeye 10'ar ml
konulur. 11.1 ppm Fe+3 iyonu
içeren standard çözeltiden balonjojelere sıra ile 0.00, 5.00, 10.00, 15.00 ve
20.00 ml ilave edilir, sonra kırmızı Fe(SCN)+2 kompleksini
oluşturacak kadar tiyosiyanat iyonu eklenir. Balonlar 50 ml'ye su ile
tamamlanır. Bu çözeltilerden alınarak yeşil filtreli bir fotometrede
absorbanslar ölçülür: 0.215, 0.424, 0.685, 0.826, 0.967 (ölçmelerde 0.982
cm'lik hücreler kullanılmıştır.
(a) Su örneğindeki Fe+3 konsantrasyonunu ve (b)
eğimdeki, gerilemedeki ve Fe+3 konsantrasyonundaki standard
sapmaları hesaplayın.
Burada Cs = 11.1 ppm, Vx = 0.00 ml, Vt
= 50.00 ml dir.
Şekil-16: Fe+3’ün
(SCN- kompleksi) standart ilavesi yöntemiyle tayini
Şekil-16'daki eğri Beer kanununa uygunluğu gösterir. Şekildeki
doğrunun denklemindeki (A = a + b Vs) a ve b, “EK-1, 1.6.2. En
Küçük-Kareler Doğrusunun Çıkarılması” metoduyla bulunur:
b
= 0.03812 a =
0.2422.
Buna göre doğrunun denklemi:
A = 0.2422 + 0.03812 Vs
Bu değerler kullanılarak Cx hesaplanır.
(b) EK-1, Denklem(26) ve (27) eğimin ve gerilemenin standart
sapmalarını verir: sr = 0.045 ve sc =0.0029 dur.
Denklem(3)'de yerine konularak sc bulunur.
Zaman kazanmak veya az örnek harcamak için sadece iki kısım
örnekte çalışılabilir. Örneklerden birirne Vs ml standart ilave
edilir; bu durumda,
A1 ve A2, sırasıyla seyreltilmiş örnek
ve seyreltilmiş örnek+standardın absorbanslarıdır. İkinci denklem birinciye
bölünerek Cx çıkarılır.
Absorblayıcı Maddeler Karışımının Analizi: Bir çözeltinin bir dalga boyundaki
toplam absorbsiyonu, çözeltide bulunan absorblayıcı maddelerin absorbsiyonları
toplamına eşittir. Bu bağıntı, spektra birbiri üzerine düşşe bile, bir
karışımda bulunan maddelerin her birinin ayrı ayrı analiz edilebilmesine olanak
verir. Örneğin, M ve N karışımının spektrumu Şekil-17'deki gibi olsun.
Karışımdaki maddelerden sadece birine ait bir dalga boyu yoktur, bu nedenle de
M veya N yi tek bir ölçüm ile saptamak olanaksızdır. Karışımın l’
ve l" deki iki absorbansı ile:
l’ de: A’ = e’M b cM
+ e’N b cN
l"
de: A" = e"M b cM
+ e"N b cN
eşitlikleri yazılabilir. Dört molar absorbtiviteler e’M, e’N, e"M,
ve e"N, M ve N nin standard
çözeltilerinin Beer kanununa göre çizilen eğrilerinin eğiminden bulunabilir.
Karışımın absorbansları A’ ve A", kalınlığı b olan hücrelerle deneysel
olarak saptanır. Bu verilerle yukarıdaki denklemlerden cM ve cN
hesaplanabilir. Bu yöntem sadece Beer kanununun geçerli olduğu hallerde doğrudur.
Bu tip bir analizde en yüksek doğruluğa ulaşmak için molar absorbtivite
farklarının en fazla olduğu dalga boylarında çalışılmalıdır.
İkiden fazla absorblayıcı madde içeren karışımların analizi
de, örneğin üçlü bir karışımda ilave bir test daha, dörtlü bir karışımda ilave
iki test daha olmak üzere, ilke olarak ikiden her fazlalık için birer test
ilavesiyle yapılabilir.
Şekil-17:
İki maddeli bir karışımın absorbsiyon
spektrumu
ÖRNEK:
0.246 g çelik asitte çözülüp su ile 250 ml ye
seyreltilmiştir. Çözeltide Cr ve Mn tayini yapılmak isteniyor. Örnekten 50 ml
alınarak katalitik miktarda Ag+ iyonlarının bulunduğu bir ortamda
potasyum persülfat ilave ediliyor; reaksiyonda Cr, C2O7-2
ye, Mn da MnO4- iyonlarına dönüşür. Çözelti su ile 100 ml
ye tamamlanıp, 1.00 cm'lik hücrede 440 ve 545 nm'deki absorbansları
ölçüldüğünde sırasıyla 0.932 ve 0.778 değerleri bulunuyor. Aşağıdaki veriler
bilindiğine göre çelikteki Mn ve Cr %
leri ne kadardır?
l, nm
|
e, Cr2O7-2
|
e, MnO4-
|
440
|
369
|
95
|
545
|
11
|
2350
|
440 nm'deki absorbans için:
0.932 = 369 x
1.00 x MCr + 95 x 1.00 x MMn
545 nm deki absorbans için:
0.778 = 11 x 1.00 x MCr
+ 2350 x 1.00 x MMn
Birinci eşitlik MCr'ye göre düzenlenip ikinci
eşitlikte yerine konursa MMn değeri bulunur ve bu değer kullanılarak
MCr hesaplanır.
Manganın atomik ağırlığı 54.9, kromun 52.0:
Türev Spektrofotometresi
Türev spektrofotometresinde spektrumun ordinat ekseni,
absorbansın veya geçirgenliğin dalga boyuna göre birinci veya ikinci türevidir.
Şekil-18'deki eğrilerden de görüldüğü gibi böyle bir spektrum (18a), normal bir
absorbsiyon spektrumuna (18b) göre spektral detayları daha açık bir şekilde
belirtilir.
Türev spektrumları iki türlü elde edilebilir. Birincisinde,
kaydedici bir spektrofotometrenin transduserinden çıkan sinyal elektronik veya
mekanik olarak DT/Dl şekline
dönüştürülür ve bu değerler dalga boyunun fonksiyonu olarak kaydedilir. İkinci
yöntemde "çift-dalga" boylu spektrofotometre kullanılır (Şekil-19'da).
Böyle bir cihaz hem çift-dalga boyu sisteminde, hem de normal çift-demetli
sisteme göre çalışabilir. Çift-dalga boyu sisteminde referans hücre
kullanılmaz, örnek hücresi sıra ile her bir gratingden gelen ışın yolu üzerine
konulur.
Çift-demetli sistemde ise sadece monokromatör 1 kullanılır
ve ışın önce örnekten sonra referansdan geçirilir. Şekil-18'deki gibi bir
spektrum çift-dalga boylu bir cihaz ile elde edilebilir. Monokromatörlerden
birinin dalga boyu diğerinden 1-2 nm düşük bir değere ayarlanır, sonuçlar türev
olarak kaydediciye geçirilir.
Çift-dalga boylu spektrofotometrelerle, birbirine benzer
spektrumlar veren iki madde karışımındaki maddelerden birinin kantitatif
analizi de yapılabilir. Böyle bir durumda monokromatörlerden biri iki maddenin
molar absorbtivitelerinin aynı olduğu bir dalga boyuna ayarlanır. Diğer
monokromatör ise analit absorbansının konsantrasyonla büyük değişiklik
gösterdiği bir dalga boyuna ayarlanır. Elde edilen sonuç sinyali, çözeltideki
madde konsantrasyonu ile orantılıdır.
Çift-dalga boylu spektrofotometrelerin bir diğer kullanım
alanı kinetik çalışmalardır; bu yöntemle iki maddenin konsantrasyonları
izlenebilir. Ayrıca bulanık ortamlarda bulunan bir maddenin absorbsiyon
spektrumu da aynı yöntemle çizilebilir.
Şekil-18: Bir (a) türev eğrisinin,
standart bir geçirgenlik eğrisi (b) ile kıyaslanması
Şekil-19:
Bir çift dalga boylu spektrofotometrenin şeması
Diferensiyal
Absorbsiyon Yöntemleri
Fotometre ve spektrofotometrelerin çoğunda alınan sonuçların
doğruluğu okuma sisteminin hassasiyetine bağlıdır. Geçirgenlik (T) ölçümündeki
hata (sT) sabittir ve bağıl (relatif) konsantrasyon hatası aşağıdaki
eşitlikle verilir.
Şekil-20'deki O eğrisi "okuma sınırı"
kararsızlığının = sT ±
0.005 olması durumundaki relatif konsantrasyon hatasını gösterir. Bu
hata, küçük bir D'Arsoval-tip metre bulunan cihazlarda görülür. Analit
konsantrasyonunun %10 T (A = 1.0) den daha az veya %70 T (A = 0.15) den daha
fazla geçirgenlik verdiği değerlerde önemli analitik hatalar ortaya çıkar.
Şekil-20:
Spektrofotometrik analizlerde relatif hatalar (A, B, C eğrilerinin genişletilmiş
skaladaki T değerleri Şekil-21’de verilmiştir)
Tablo-7: Absorbsiyon Ölçme Yöntemlerinin Kıyaslamaları
Yöntem
|
Tanı-mı(a)
|
%0 T ayarı için
|
%100 T ayarı için
|
Basit
|
O
|
Kapak
|
Solvent
|
Yüksek
absorbans |
A veya a
|
Kapak
|
Örnekten daha az konsantre
standart çözelti |
Düşük
absorbans |
B veya b
|
Örnekten daha fazla konsantre
standart çözelti |
Solvent
|
Çok yüksek
hassasiyet |
C veya c
|
Örnekten daha fazla konsantre
standart çözelti |
Örnekten daha az konsantre
standart çözelti |
Diferensiyel yöntemlerde okumalar genişletilmiş skalada
yapılarak bu nedenle olacak hatalar en aza indirilir. Bu yöntemlerde cihazın
sıfır ve/veya %100 geçirgenlik ayarları kapak ve solvent kullanılarak değil
maddenin çözeltisi ile yapılır. Tablo-7'de üç diferensiyal yöntemin normal
yöntem ile kıyaslaması yapılmıştır.
Yüksek-Absorbans
Yöntemi: Yüksek absorbans yönteminde sıfır ayarı bilinen kapak sistemiyle
yapılır; kaynakla dedektör arasına bir kapak konularak ışının dedektöre geçmesi
engellenir. % 100 T ayarı için ise, analizi yapılacak maddenin, örnekten daha
az konsantre bir standardı ışık yolu üzerine konulur ve geçirgenlik %100 e
ayarlanır. Son olarak standart çıkarılır yerine örnek hücresi konur ve relatif
geçirgenlik doğrudan okunur.
Şekil-21(a)'da görüldüğü gibi bu değişikliğin etkisi
geçirgenlik skalasının küçük bir bölümünü, %100 olocak şekilde genişletmektir;
böylece Şekil-21(a)'nın üst skalasında görüldüğü gibi kullanılan referans
standardının geçirgenliği, "saf solventle kıyaslandığında" %10 olduğu
halde, örneğin geçirgenliği %4'dür (aynı solvente karşı). Yani, örneğin
geçirgenliği standardın geçirgenliğinin onda dördüdür. Standart yerine referans
konulması halinde geçirgenlik %100 olacaktır (Şekil-21a'daki alt skala).
Örneğin geçirgenliği (referans standardın onda dördü) burada okunan %40 değeri
ile aynıdır.
Absorbans ölçümünde cihaz hatası skala değiştirme işleminden
etkilenmezse, standardın referans olarak kullanılmasıyla geçirgenlik skalanın
orta kısmına ayarlanabilir, burada cihaz hatasının relatif konsantrasyon
hatasına etkisi çok azdır.
Konsantrasyon ile yüksek-absorbans yöntemiyle ölçülen
relatif absorbans arasında doğrusal bir ilişki vardır. Bu yöntem, özellikle
absorbans değerleri 1 den yüksek olan örneklerin analizinde faydalıdır.
Düşük
- Absorbans Yöntemi: Bu
yöntemde sıfır ayarı için kapak yerine örnekten biraz daha derişik bir standart
çözelti kullanılır; %100 ayarı ise ışık yolu üzerine çözgen hücresi konularak
yapılır. Örneğin geçirgenliği solvent hücresi çıkarılıp yerine örnek hücresi
konularak ölçülür. Bu işlemin etkisi Şekil-21b'de verilmiştir; burada skalanın küçük
bir bölümü %100 geçirgenliğe genişletilmiştir, örneğin geçirgenliği ise
genişletilmiş skalanın orta kısımlarındadır.
Düşük absorbsiyon yöntemi özellikle absorbansı 0.1'den küçük
olan örneklere uygulanır. Burada bağıl absorbans ile konsantrasyon arasındaki
ilişki doğrusal değildir. Bu nedenle analizde kullanılacak kalibrasyon
eğrisinin çizilmesinde çok sayıda standart çözeltiye gereksinim vardır.
Çok
Yüksek Hassasiyet Yöntemi: Çok
yüksek hassasiyet yönteminde yukarıdaki iki teknik bir arada kullanılır.
Şekil-21c'de görüldüğü gibi yine skala genişletilmesi yapılır; burada iki
referans çözelti vardır. Bunlardan biri %100 ayarının yapılmasında kullanılır
ve geçirgenliği örnekten daha fazla olan referans 1, diğeri %0 geçirgenlik
ayarında kullanılan ve geçirgenliği örneğin geçirgenliğinden daha az olan
referans 2'dir. Burada da relatif absorbsiyon ile konsantrasyon arasındaki
ilişki doğrusal değildir.
Diferensiyal
Yöntemlerle Hassasiyetin Artırılması: Şekil-20'de üç diferensiyal absorbsiyon yöntemindeki eğriler,
basit yöntemdeki hata eğrisi ile kıyaslanmıştır. A eğrisinden görüldüğü gibi,
absorbansı yüksek (veya geçirgenliği düşük) örneklere yüksek-absorbans yöntemi
uygulanırsa hassasiyet artar.
Şekil-21:
Çeşitli yöntemlerle skala genişletilmesi; (a) yüksek absorbans, (b) düşük
(zayıf) absorbans, (c) çok yüksek (maksimum) hassasiyet yöntemleri
A eğrisi geçirgenliği %10 olan referans standart
kullanılarak çizilmiştir (Şekil-20a). Referansın % geçirgenliği artıkça ve
%100'e ulaştığında hata eğrisi basit yöntemdeki (O eğrisi) şekli alır.
Düşük-absorbans (B eğrisi) ve çok yüksek hassasiyet (C eğrisi) yöntemlerinin
eğrileri Şekil-21(b) ve 21(c)'deki verilere göre çizilmiştir.
Hassasiyet
Yöntemlerinde Cihaz Koşulları: Düşük-absorbans
yönteminde, fotoelektrik dedektöre ışın çarpmadığı zaman üretilenden daha büyük
akımları yok edecek bir ölü-akım dengeleme devresi gerekir. Yüksek-absorbsiyon
yöntemi için ise, cihazın, ışık yoluna bir absorbsiyon çözeltisi konulduğunda göstergenin
%100 geçirgenliğe ayarlanabilmesini sağlayacak yeterli bir reserv kapasiteye
sahip olması gerekir. Tüm skala okuması, ya ışın şiddeti artırılarak (slit
açıklığı büyütülür) veya fotoelektrik akımın amplifikasyonu artırılarak
sağlanır. Çok yüksek hassasiyet yönteminin uygulandığı cihazlarda bu iki
özelliğinde bulunması gerekir.
Bir spektrofotometrenin ışın yolu üzerine absorblayıcı bir
çözelti konulduğunda %100 skala ayarı yapabilme kapasitesi monokromotörün
kalitesine ve elektronik devrenin kararlılığına bağlıdır. Ayrıca, dalga boyu
değiştikçe ışının şiddeti ve dedektörün hassasiyeti de değiştiğinden bu
kapasite dalga boyuna da bağımlıdır. Işın şiddetinin ve dedektör hassasiyetinin
düşük olduğu bölgelerde %100 ayarı için slit açıklığının artırılması gerekir;
bu gibi durumlarda monokromatörün kalitesi yüksek olmalıdır, aksi halde ışın
saçılması olur ve bu nedenle de hatalar oluşur. Başka bir seçenek akım
yükseltme derecesinin çok artırılmasıdır; bu durumda da iyi bir elektronik
kararlılık gerekir, yoksa önemli fotometrik hatalar ortaya çıkar.
