i
Editör: Hüseyin Bağ Genel Kimya 3
ISBN: 978-9944-919-77-7
Kitaptaki her bir bölümün tüm sorumluluğu yazarına aittir.
© 2007, Pegem A Yayıncılık ® Bu kitabın basım, yayın ve satış hakları Pegem A Yayıncılık Tic. Ltd. Şti.'ne aittir. Anılan kuruluşun izni alınmadan kitabın tümü ya da bölümleri, kapak tasarımı mekanik, elektronik, fotokopi, manyetik, kayıt ya da başka yöntemlerle çoğaltılamaz, basılamaz, dağıtılamaz. Bu kitap T.C. Kültür Bakanlığı bandrolü ile s atılmaktadır. Okuyucularımızın bandrolü olmayan kitaplar hakkında Yayınevimize bilgi vermesini ve bandrolsüz yayınları satın almamasını diliyoruz.
1. Baskı: Kasım 2007
Yayın Yönetmeni: Gürsel Avcı Kapak Tasarımı: Fikret Kaplan Baskı: Öncü Basımevi – Ankara Tel: (0312) 384 31 20
Pegem A Yayıncılık ® Eğitim Danışmanlık Hizmetleri Tic. Ltd. Şti. Adakale Sokak 4/1 Yenişehir ANKARA Tel: (312) 430 67 50 – 430 67 51 Belgeç: (312) 431 37 38 Dağıtım Tel: (312) 434 54 34 nternet: www.pegema.com.tr E-posta:
[email protected]
ii
ÖNSÖZ Bu kitap; Eğitim Fakültelerinin Fen Bilgisi Bölümü’nde okutulan Genel Kim ya III dersine yönelik olarak hazırlanmıştır. Kitap hazırlanırken, 2006 y ılında Eğitim Fakültelerinde okutulacak dersler için yapılan yeni kur tanımlar ı dikkate alınmıştır. Kitaptaki konular, Fen ve Teknoloji ö ğretmen adaylar ının hazır bulunuşluk düzeyleri yanında meslek hayatlar ında kazanmalar ı hedeflenen bilgi düzeyleri de göz önünde bulundurularak ele al ınmıştır. Kitap; Analitik Kimyaya Giri ş , Sulu Çö zeltilerin Kimyası , Kimyasal Reaksiyonlar ve Kimyasal Denge, Asitler ve Bazlar, Gravimetrik analiz, Titrimetrik analiz ve Kompleksometrik analiz bölümlerini i-
çermektedir. Konular ın daha iyi anlaşılmasını sağlamak amacıyla çözümlü örnek problemlere yer verilmiş, konu sonlar ına da değerlendirme sorular ı eklenmiştir. Bilgi Çağı olarak da adlandır ılan içinde yaşadığımız yüzyılın nesillerini yetiştirecek olan öğretmen adaylar ının yetiştirilmesi oldukça büyük bir öneme sahiptir. Fen ve Teknoloji Öğretmen adaylar ının yeterli alan bilgisine sahip bir şekilde yetiştirilmeleri, hem kendilerinin hem de yetiştirecekleri nesillerin yeniçağı yakalamalar ını kolaylaştıracaktır. Yeterli alan bilgisi ancak yeterli bilgi kaynaklar ının kullanılması ile mümkün olacağı şüphesizdir. Hazırladığımız bu kitabın, Fen ve Teknoloji Öğretmen adaylar ının analitik kimya konusunda gereksinim duyacaklar ı temel kavramlara ilişkin bilgi ve becerilerin kazandır ılması açısından önemli bir kaynak olacağı düşünülmektedir.
Genel Kimya III (Analitik Kimya) Editör: Doç. Dr. Hüseyin BAĞ Bölüm 1: Analitik Kimyaya Giriş Doç.Dr. Hüseyin BAĞ Pamukkale Üniversitesi, Eğitim Fakültesi Bölüm 2: Sulu Çözeltilerin Kimyası Yrd.Doç.Dr.Erdal KENDÜZLER Ahi Evran Üniversitesi, E ğitim Fakültesi Bölüm 3: Kimyasal Reaksiyonlar ve Kimyasal Denge Yrd.Doç.Dr.Abuzer AKGÜN Adıyaman Üniversitesi, Eğitim Fakültesi Bölüm 4: Asitler ve Bazlar Doç.Dr.Sibel SARAÇO ĞLU Erciyes Üniversitesi, Eğitim Fakültesi Bölüm 5: Gravimetrik analiz Doç.Dr.Hikmet SAYILKAN İnönü Üniversitesi, Eğitim Fakültesi Bölüm 6: Titrimetrik analiz Doç.Dr.Ümit DİVR İKLİ Pamukkale Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi Bölüm 7: Kompleksometrik analiz Doç.Dr. Hüseyin BAĞ Pamukkale Üniversitesi, Eğitim Fakültesi
vii
İÇİNDEK İLER ÖNSÖZ ............................................................... ................................................................. iii
İÇİNDEK İLER.............................................................................................. ................... viii
Bölüm 1: ANALİTİK K İMYAYA GİR İŞ ............................................................ 1 1.1. Kimyasal Analizde Hatalar ........................................................................ 2 1.1.1. Belirli (Sistematik) Hatalar.............................................................. 2 1.1.2. Rasgele (Belirsiz) Hatalar................................................................ 4 1.2. Analiz Sonuçlar ının Değerlendirilmesi...................................................... 5 1.2.1. Aritmetik Ortalama.......................................................................... 6 1.2.2. Ortanca ........................................................................................... 6 1.2.3. Doğruluk.......................................................................................... 7 1.2.4. Kesinlik ........................................................................................... 8 1.3. Doğruluk ve Kesinlik Arasındaki İlişki ..................................................... 9 1.4. Belirsizlik ................................................................................................. 11
DEĞERLENDİRME SORULARI ...................................................................... 13 KAYNAKÇA......................................................................................................... 14 Bölüm 2: SULU ÇÖZELTİLER İN K İMYASI .................................................. 15 2.1. Giriş.......................................................................................................... 15 2.2. Çözeltiler.................................................................................................. 15 2.3. Çözünme Olgusu...................................................................................... 17 2.4. Elektrolitler .............................................................................................. 18 2.5. Çözünürlük............................................................................................... 20
viii 2.6. Çözünürlüğe Etki Eden Etkenler.............................................................. 20 2.6.1. Sıcaklık.......................................................................................... 21 2.6.2. Basınç ............................................................................................ 21 2.7. Derişim Birimleri ..................................................................................... 22 2.7.1. Mol Kesri....................................................................................... 22 2.7.2. Yüzde Deri şim, % ......................................................................... 24 2.7.3. Molarite, M.................................................................................... 26 2.7.4. Molalite, m .................................................................................... 28 2.7.5. ppm ve ppb .................................................................................... 30 2.8. Çözelti Hazırlama ve Çözeltilerin Seyreltilmesi...................................... 32 DEĞERLENDİRME SORULARI ...................................................................... 35 KAYNAKÇA......................................................................................................... 37
Bölüm 3: K İMYASAL REAKSİYONLAR ve K İMYASAL DENGE ............. 39 3.1. Kimyasal Reaksiyonlar ............................................................................ 39 3.1.1. Çökme Reaksiyonlar ı .................................................................... 40 3.1.2. Nötralleşme Reaksiyonlar ı ............................................................ 40 3.1.3. Kompleksleşme Reaksiyonlar ı ..................................................... 41 3.1.4. Redoks Reaksiyonlar ı (Elektron alış -verişi olan reaksiyonlar) .... 41 3.1.5. Redoks Reaksiyonlar ının Eşitlenmesi ........................................... 43 3.2. Kimyasal Denge....................................................................................... 46 3.3. İyonik Denge............................................................................................ 49 3.3.1. İyonik Bileşiklerin Çözünürlüğü ve Çözünürlük Çap ımı .............. 50 3.3.2. Çözünürlüğe Ortak İyonun Etkisi.................................................. 50 3.3.3. Çökme ve Çöktürmeyle Ay ırma.................................................... 51 3.3.4. İyonik Dengeler ve İyonik Şiddet.................................................. 52 3.3.5. Aktiflik Katsayısı .......................................................................... 53 3.3.6. Çözünürlüğe İyonik Şiddetin Etkisi .............................................. 56 3.4. Suyun İyonlaşma Dengesi........................................................................ 57 DEĞERLENDİRME SORULARI ...................................................................... 58 KAYNAKÇA......................................................................................................... 60
ix Bölüm 4: ASİTLER VE BAZLAR ...................................................................... 61 Arrhenius Asit-Baz Kavram ı .......................................................................... 64 Çözgen Sistemler ............................................................................................ 65 Brønsted-Lowry Asit-Baz Kavram ı ................................................................ 66 Lewıs Asit-Baz Kavramı ................................................................................. 67 Kuvvetli veya Zayıf Asitler ve Bazlar ............................................................ 68 Brønsted Asit ve Bazlar ının Kuvvetliliği ........................................................ 71 Asitlik Kuvvetleri ve Molekül Yapısı ............................................................. 72 Nötralleşme ..................................................................................................... 75 Suyun İyonlaşması ........................................................................................ 76 Zayıf Asit ve Bazlar ın İyonlaşma Dengeleri................................................... 78 Konjuge Asit/Baz Çiftleri İçin İyonlaşma Sabitleri ....................................... 79 Zayıf Asit ve Zayıf Baz Çözeltilerinde Hidronyum
İyonu Derişimlerinin Hesaplanması ............................................................... 81 Ph ve Poh Kavramlar ı ..................................................................................... 85 Zayıf Asit ve Bazlar ın Ph Hesaplamalar ı ........................................................ 89 Tuz Çözeltilerinin Ph Değeri ......................................................................... 90 Ph Değerinin Biyolojik Önemi........................................................................ 94 Ph Değerinin Ölçülmesi .................................................................................. 94 Poliprotik Asitler ve Bazlar............................................................................. 96 Ortak İyon Etkisi........................................................................................... 101 Tampon Çözeltiler......................................................................................... 102 Tampon Çözeltilerin Özellikleri .................................................................. 105 Seyrelme Etkisi...................................................................................... 105 Tampon Kapasitesi ............................................................................... 106
DEĞERLENDİRME SORULARI .................................................................... 113 KAYNAKÇA....................................................................................................... 118
x Bölüm 5 : GRAVİMETR İK ANALİZ .............................................................. 119 5.1. GRAVİMETR İK YÖNTEMLER .......................................................... 119 5.2. GRAVİMETR İK HESAPLAMALAR .................................................. 123 5.3. GRAVİMETR İK VER İLERDEN SONUÇLARIN HESAPLANMASI ................................................................................ 130 5.4. ÇÖKELEKLER İ N VE ÇÖKTÜRÜCÜLER İ N ÖZELLİKLER İ ........... 137 5.4.1. Çökeleklerin Tanecik Boyutu, Süzülebilirliği ve Saflığı............. 138 5.4.2. Kolloidal Çökelekler ................................................................... 140 5.4.3. Kristal Çökelekler........................................................................ 145 5.4.4. Homojen Çözeltiden Çöktürme................................................... 146 5.4.5. Çökeleklerin Kurutulması Ve Yak ılması .................................... 147 5.4.6. Gravimetrik Analizde Duyarlılık, Doğruluk, Seçimlilik............. 149 5.4.6.1.Gravimetrik Yöntemlerin Duyarlılığı.............................. 149 5.4.6.2.Gravimetrik Yöntemlerin Doğruluğu.............................. 150 5.4.6.3.Gravimetrik Yöntemlerin Seçiciliği ................................ 151 5.4.7.Gravimetrik Metotlar ın Uygulamalar ı .......................................... 151
DEĞERLENDİRME SORULARI .................................................................... 155 KAYNAKÇA....................................................................................................... 158 Bölüm 6 : TİTR İMETR İK ANALİZ ................................................................ 159 6.1. Bazı Terimlerin Tanımlar ı...................................................................... 159 6.2. Titrasyon İşlemleri ................................................................................. 160 6.2.1. Volumetrik Hesaplamalar........................................................... 161 6.3. Dönüm Noktas ı Tayin Yöntemleri......................................................... 165 6.3.1. İndikatörler .................................................................................. 166 6.4. Asit-Baz Titrasyonlar ı ............................................................................ 167 6.4.1. Asit-Baz İndikatörleri.................................................................. 167 6.4.2. Asit-Baz Titrasyon Eğrileri ......................................................... 169
xi 6.4.2.1. Kuvvetli Bir Asitin Kuvvetli Bir Bazla Titrasyonu........ 170 6.4.2.2. Kuvvetli Bir Baz ın Kuvvetli Bir Asitle Titrasyonu ....... 173 6.4.2.3. Zayıf Bir Asitin Kuvvetli Bir Bazla Titrasyonu............. 175 6.4.2.4. Zayıf Bir Bazın Kuvvetli Bir Asitle Titrasyonu............. 180 6.5. Redoks Titrasyonlar ı .............................................................................. 183 6.5.1. Redoks İndikatörleri .................................................................... 189 6.6. Kompleks Olu şum Titrasyonlar ı ............................................................ 192 6.6.1. Kompleksometrik Dönüm Noktas ı Tayini .................................. 192 6.7. Çöktürme Titrasyonlar ı .......................................................................... 192 6.7.1. Titrasyon Eğrileri ........................................................................ 192 6.7.1.1 Anyon Kar ışımlar ı İçin Titrasyon Eğrileri ................................ 196 6.7.2. Çöktürme Titrasyonlar ı İçin Dönüm Noktasının Belirlenmesi ... 198 6.7.2.1 Çöktürme Titrasyonlar ı İçin Kimyasal İndikatörler.................. 198
DEĞERLENDİRME SORULARI .................................................................... 201 KAYNAKÇA....................................................................................................... 204 Bölüm 7: KOMPLEKSOMETR İK ANALİZ ................................................. 205 7.1. İnorganik Ligandlı Kompleksler ........................................................... 205 7.2. EDTA Titrasyonlar ı ............................................................................... 206 7.3. EDTA Dengeleri .................................................................................... 207 7.4. Durum Oluşum Sabiti ............................................................................ 209 7.5. Titrasyon Eğrileri ................................................................................... 211 7.6. İndikatörler............................................................................................. 211 7.6.1. Tepkime hızının yavaş olması ............................................................. 212 7.6.2. Uygun İndikatörün Bulunamaması ..................................................... 212
DEĞERLENDİRME SORULARI .................................................................... 216 KAYNAKÇA....................................................................................................... 217
xii
EKLER ............................................................................................................... 219 EK 1:
Çözünürlük Çarpımı Sabitleri ............................................................... 219
EK 2:
Asitlerin İyonlaşma Sabitleri Monoprotik Asitlerin İyonlaşma Sabitleri............................................. 223 Poliprotik Asitlerin İyonlaşma Sabitleri................................................ 224
EK 3
İndirgenme Potansiyelleri...................................................................... 226
EK 4:
Elementlerin Mol Kütleleri ................................................................... 228
Analitik Kimyaya Giri ş
1
Bölüm 1: ANALİTİK K İMYAYA GİR İŞ
Analitik kimya, kimya biliminin belirli bir maddenin kimyasal bileşenlerinin ya da bileşenlerden bir bölümünün niteliğinin ve niceliğinin belirlenmesini (kimya-
sal analiz) inceleyen koludur. Analitik kimyada kimyasal analiz kalitatif (nitel) ve kantitatif (nicel) olmak üzere iki şekilde uygulanır. Bir maddenin hangi bile şenlerden (element veya bileşiklerden) meydana geldiğini bulmaya yarayan analiz türüne kalitatif ; bu bileşenlerden her birinin miktarlar ını sayısal olarak bulmaya yarayan analiz türüne de kantitatif analiz denir. Nicel analizden önce maddenin nitel analizinin yap ılması gerekir. Çünkü ne olduğu bilinmeyen türlerin miktar ının bulunması hiçbir şey ifade etmez. Kantitatif analiz, metotlar yönünden klasik ve modern olmak üzere ikiye ayr ılır. Klasik metotlar, maddenin ağırlık ve hacim özelliklerine dayanan metotlardır. Maddenin ağırlığı göz önüne alınarak yapılan analize gravimetrik, hacim göz önüne alınarak yapılana da volumetrik analiz denir. Gravimetrik ve volumetrik analizlerin her ikisi de günümüzde çok kullan ılmaktadır. Özellikle fen ve şehirciliğin gelişmesiyle, medeniyeti tehdit etmeye başlayan çevre sorunlar ının tespiti çalışmalar ı bu metotlar ın önemini bir kat daha artırmıştır. Modern metotlara enstrümantal analiz da denilmekte olup, 1930 yılından sonra hızlı olarak gelişmeye başlamıştır. Bu metotlar, maddenin ışık absorbsiyonu, ışık emisyonu, magnetik, elektrik, radyoaktiflik gibi özellikleri üzerine kurulmuştur. Bugün sadece bir özellik üzerine kurulmuş olan metotlar ciltlerle kitap doldurulacak kadar çoğalmıştır. Enstrümantal analiz klasik analizden daha hassas, daha az zaman alıcı ve daha kolay olmakla beraber, sonuçlar ının değerlendirilmesi için konunun uzmanı kimyacılara ihtiyaç vardır. Bir analiz için uygulanacak analiz metodu madde miktar ına bağlı olarak değişir. 50 mg'dan daha fazla madde miktar ı ile yapılan analize makro analiz, 10-50 mg arasındaki miktarla yapılan analize yar ı - mikro analiz , 1-10 mg aras ındaki miktarla yapılan analize mikro analiz, 0,001-1 mg aras ındaki miktarla yapılan analize ultramikro analiz ve 0,001 mg'ın altında kalan miktarla yapılan analize de sub-mikro
Sulu Çözeltilerin Kimyası
15
Bölüm 2: SULU ÇÖZELTİLER İN K İMYASI 2.1. Giriş Kimyadaki tepkimelerin büyük bir k ısmı sulu çözeltilerde gerçekleşir, çünkü çözeltideki molekül ve iyonlar k ısmen serbesttirler; kolayca hareket ederler, çarp ışırlar ve etkileşirler. Plazma gibi baz ı çözeltiler hayati önem ta şırlar. Solunum sürecinde aldığımız oksijen, alyuvarlar taraf ından kan dola şımı yoluyla plazma içinde bütün vücudumuzu dolaşır. Plazma; tuzlar ın, besin maddelerinin ve metabolizma artıklar ının sudaki çözeltisidir. Dünyam ızda kar şılaşabileceğiz en büyük s ıvı çözeltiler, dünya yüzeyindeki sular ın 1,4.1015 tonunu oluşturan okyanuslard ır. Hava, büyük ve hayati önem ta şıyan bir gaz çözeltisidir.
2.2. Çözeltiler İki ya da daha fazla kimyasal maddenin herhangi bir oranda bir araya gelerek oluşturduklar ı homojen kar ışımlara çözelti denir. Diğer bir deyi şle, bir maddenin başka bir madde içinde gözle görülmeyecek kadar küçük tanecikler halinde da ğılarak, her yerinde ayn ı dağılımlı kar ışım oluşturma olayına çözünme, elde edilen kar ışıma da çözelti denir. Bir çözeltide en az iki bile şen vardır. Genellikle, çözelti içinde miktar ı çok olan bile şene çözücü, miktar ı az olan bileşen(ler)e ise çözünen(ler) denir. Doğada birçok çözücü ve çözünen madde vard ır. Bilinen en iyi ve yaygın çözücü sudur. Çözücü ve çözünen; kat ı, s ıvı ve gaz olabilir. Çizelge 2.1’de günlük hayatta ya da laboratuarlar ımızda kar şılaşabileceğimiz çeşitli çözeltiler verilmiştir. Tablo 2.1. Baz ı kat ı , sıvı ve gaz çözeltiler
Çözücü
Çözünen
Örnek çözelti
Sıvı
Sıvı
Kolonya (Su + Alkol)
Sıvı
Katı
Şekerli su (Su + Şeker)
Sıvı
Gaz
Gazlı içecekler ( Su + CO 2)
Katı
Sıvı
Amalgam (Gümüş + Civa)
Katı
Katı
Prinç, alaşım (Bak ır + Çinko)
Gaz
Gaz
Hava (Azot + Oksijen + diğer gazlar)
Kimyasal Reaksiyonlar
39
Bölüm 3: K İMYASAL REAKSİYONLAR ve K İMYASAL DENGE 3.1. Kimyasal Reaksiyonlar
Genel olarak kimyasal reaksiyonlar; 1. İyon-iyon reaksiyonlar ı 2. İyon-molekül reaksiyonlar ı 3. Molekül reaksiyonlar ı Analitik kimyada en çok kar şılaşılan reaksiyon türü iyon-iyon ve k ısmen de iyon-molekül reaksiyonlar ıdır. Molekül-molekül reaksiyonlar ını organik kimya inceler. Bir iyon-iyon veya iyon-molekül reaksiyonunun nas ıl meydana geldi ğini anlamak için aşağıdaki belirtileri göz önünde bulundurmak gerekir. 1. Renkli veya renksiz bir çökele ğin meydana gelmesi 2. Çökeleğin çözülmesi 3. Renk değişimi 4. Çözeltinin ısınması veya soğuması 5. Gaz çık ışı olması veya koku gelmesi Analitik kimyanın incelediği iyon-iyon veya iyon-molekül reaksiyonlar ı şunlardır: 1. Çökme reaksiyonlar ı 2. Nötralleşme reaksiyonlar ı 3. Kompleksleşme reaksiyonlar ı 4. Redoks reaksiyonlar ı 5. Bir çökeleği başka bir çökeleğe dönüştürme reaksiyonlar ı
Asitler ve Bazlar
61
Bölüm 4: ASİTLER VE BAZLAR
Günlük hayatta kar şılaştığımız maddelerin bir k ısmı asittir. Bunlar genellikle yak ıcı ve tahriş edici olarak bilinmesine ra ğmen çoğu zaman da vazgeçemedi ğimiz yiyeceklerde bulunur. Mesela sirkenin yap ısında asetik asit, limon suyunda sitrik asit, gazoz gibi içeceklerde karbonik asit, elmada maleik asit, ye şil yapraklı sebzelerde folik asit, kolada fosforik asit, portakal, mandalina gibi turunçgillerde askorbik asit, aspirinde asetil salisilik asit bulunmaktad ır. Yine bir k ısım asitler vücudumuzdaki proteinlerin yap ıtaşlar ını oluşturmaktadır. Nitrik asit, sülfürik asit, siyanür asidi gibi bazı asitlerin ise yenilip içilmesi canlı vücudu için tehlike arz eder. Elimizi sabunla yıkarken sabunun verdi ği kayganlık hissini hepimiz fark etmişizdir. Yüzümüzü sabunla y ıkarken gözümüze kaçt ığında gözümüzün yanmas ına sebep olur. Sabuna kaygan, yak ıcı, acı olma gibi özellikleri veren madde bazd ır. Bazlar temizlik maddelerinde, şampuanlarda ve di ş macunu, sabun, çama şır sodası, amonyaklı su, kostik (NaOH), kireç kayma ğı (Ca(OH)2) gibi daha birçok maddenin yapısında bulunur.
Gravimetrik Analiz 119
Bölüm 5 : GRAVİMETR İK ANALİZ 5.1. GRAVİMETR İK YÖNTEMLER Gravimetri, herhangi bir maddenin kütlesinin veya kütlesindeki de ğişimin ölçülmesi ile ilgili tüm teknikleri içerir. Kütle ölçümü tüm analitik ölçümlerin en temeli olup, gravimetri de, hiç tart ışmasız en eski analitik tekniktir. Gravimetrik metotlar, bir maddenin kimyasal olarak ilgili oldu ğu di ğer bir saf maddeye dönü ştürülmesine dayanan kantitatif tayin metotlar ı olup, kütlenin bir analitik terazi ile ölçümüne dayanır. Kütle ölçümüne dayanan gravimetrik metotlar genel olarak; 1) Çöktürme metodu ve 2) Uçucu hale getirme (yakma) metodu olmak üzere iki çeşittir. Çöktürme metodunda, analizi yap ılacak madde, uygun bir reaktif kullan ılarak, hemen hemen hiç çözünmeyen veya son derece az çözünen bir çökelek halinde çöktürülür. Süzülerek çözelti ortam ından ayr ılan çökelek, içerisinde bulunabilecek safsızlıklar ın uzaklaştır ılması için yıkanır ve uygun ısıl işlemlerle, bileşimi belirli olan bir ürüne dönü ştürülür. Son basamak olarak ürün tart ılır ve madde miktar ı tayin edilir. Bu i şlemler basitçe aşağıdaki Şekil 5.1’ de gösterilmi ştir.
Ş ekil 5.1: Çöktürme metodunda uygulanan i şlemler
Titrimetrik Analiz
159
Bölüm 6 : TİTR İMETR İK ANALİZ
Titrimetrik metotlar, hızlı, uygun, doğru olduklar ı ve kolaylıkla otomatik hale getirilebildikleri için rutin analizlerde çok yaygın olarak kullanılırlar. Konsantrasyonu bilinen bir çözeltinin analizi yapılan madde (analit) ile reaksiyona giren miktar ının ölçümüne dayanan kantitatif analiz metotlar ıdır. Titrasyon işleminde, derişimi bilinen asit veya baz çözeltisi (standart çözelti), büret denen bir cam düzenekten derişimi bilinmeyen asit veya baz çözeltisine nötralizasyon tamamlanana kadar yavaş yavaş eklenir. Volumetrik titrimetri, standart reaktifin hacminin ölçülmesi temeline dayanan bir titrimetrik metottur . İndirgenme-yükseltgenme reaksiyonlar ı, asit-baz reaksiyonlar ı, kompleks oluşum reaksiyonlar ı, çöktürme reaksiyonlar ı olarak dört bölümde incelenir. Gravimetrik (ağırlık) titrimetri, standart reaktifin kütlesinin ölçülmesine dayanan titrimetrik metottur. Kulometrik titrimetri ise, analit ile bir reaksiyonun tamamlanması için gerekli kulon cinsinden yük miktar ının ölçüldüğü titrimetrik metottur. 6.1. Bazı Terimlerin Tanımları
Titrimetrik analizde kullanılan konsantrasyonu bilinen çözeltidir.İdeal olarak şu özelliklere sahip olması gerekir: Standart Çözelti:
-Konsantrasyonu bir defa belirlendikten sonra uzun süre de ğişmeden kalabilmeli -Analit ile reaksiyonu hızlı olmalı -Analit ile seçici olarak reaksiyona girmeli, reaksiyon basit kimyasal denklemle gösterilebilmeli -Analit ile tamamen reaksiyona girmeli ve titrasyonda keskin bir dönüm noktası görülmelidir. Bir titrimetrik analizde referans olabilecek çok yüksek saflıkta bir bileşiktir.Önemli özellikleri şunlardır: Birincil Standart Madde:
-Çok saf olmalı -Kararlı olmalı
Kompleksometrik Analiz 205
Bölüm 7: KOMPLEKSOMETR İK ANALİZ Kompleks oluşumuyla gerçekleştirilen analize kompleksometrik analiz denir. Kompleksometrik analizler, şelat olarak adlandır ılan koordinasyon bileşikleriyle ilgilidir. Bir elektron çifti sunarak bir katyon veya nötral bir metal atomu ile bir kovalent bağ oluşturan iyon veya moleküllere ligant adı verilir. bir katyonun tek bir ligantta bulunan iki veya daha fazla elektron çifti sunan gruba bağlanmasıyla oluşan bir halkalı komplekse de şelat denilir. tir. Kompleks oluşumu ile analiz yapılabilmesi için oluşan kompleksin oluşum sabitinin (Kol) büyük olması ve tek basamakta oluşması gerekir. Birden fazla basamakta oluşan komplekslerin oluşum sabitleri yeterince büyük değildir. Örneği Zn ve NH3 dört basamakta kompleks oluşturur. Bu basamaklar ın oluşum sabitleri küçüktür. Zn+2 + NH3
[Zn(NH3)]2+
[Zn NH3]2+ + NH3
[Zn(NH3)2]2+
K ol1 = 186
K ol2 = 220
[Zn(NH3)2]2+ + NH3
[Zn(NH3)3]2+
K ol3 = 251
[Zn(NH3)3]2+ + NH3
[Zn(NH3)4]2+
K ol4 = 112
Kompleksleşme reaksiyonlar ında iki türlü bileşik görülür. Bunlar komplekse bağlanan ligandlara göre organik ve inorganik ligandı kompleksler olarak ayr ılırlar. 7.1. İnorganik Ligandlı Kompleksler
Yapısında H2O, NH3, OH−, CN−, SCN−, F−, Cl −, Br −, I −, S 2O32− gibi inorganik ligantlar olan komplekslere inorganik ligand ı kompleksler denir.
EKLER
EK 1: Çözünürlük Çarp ımı Sabitleri
Bromür (Br – ) CuBr AgBr Hg2Br 2 HgBr 2 PbBr 2
Kç 5×10 –9 5,0×10 –13 5,6 ×10 –23 1,3×10 –19 2,1×10 –6
Karbonat (CO32– ) MgCO3 CaCO3(kalsit) CaCO3(aragonit) SrCO3 BaCO3 MnCO3 FeCO3 CoCO3 NiCO3 Ag2CO3 Hg2CO3 ZnCO3 CdCO3 PbCO3
Kç 3,5×10 –8 4,5×10 –9 6,0×10 –9 9,3×10 –10 5,0×10 –9 5,0×10 –10 2,1×10 –11 1,0×10 –10 1,3×10 –7 8,1×10 –12 8,9×10 –17 1,0×10 –10 1,8×10 –14 7,4×10 –14
Klorür (Cl – ) CuCl AgCl Hg2Cl2 PbCl2
Kç 1,9×10 –7 1,8×10 –10 1,2×10 –18 1,7×10 –5
219
