ÇEV205 ÇEVRE KİMYASI I LABORATUVARI DENEY PROGRAMI 1

ÇEV205 ÇEVRE KİMYASI I LABORATUVARI
DENEY PROGRAMI
1. Hafta: Deney Malzemelerinin Tanıtımı ve Grupların Oluşturulması
2. Hafta: Çözelti Hazırlama
3. Hafta : Asit- Baz Titrasyonu
4. Hafta: Kromatografi
5. Hafta: pH, İletkenlik ve CO2 tayini
6. Hafta: Alkalinite Tayini
7. Hafta: Sertlik ve Ca2+ - Mg2+ Tayini
8. Hafta: Ara Sınav
9. Hafta: Tatil
10. Hafta: Sülfat Tayini
11. Hafta: Klorür Tayini
12. Hafta : Renk ve Bulanıklık Tayini
13. Hafta: Alev Fotometresi ile Sodyum ve Potasyum Tayini
14. Hafta: Telafi
15. Hafta: Telafi
1
LABORATUARDA İŞ SAĞLIĞI ve GÜVENLİĞİ
Laboratuvar Güvenlik Kuralları ve Genel Prensipler
 Laboratuvar sorumlusundan izin almadan laboratuvara girmeyin.
 Laboratuvarda tek başınıza çalışmayın.
 Ecza dolabının konumunu ve içeriğini öğrenin.
 Laboratuvarda mutlaka uzun laboratuvar önlüğü ile önü ilikli olacak şekilde çalışın.
 Laboratuvarda çalışırken eldiven kullanın.
 Saçınız uzun ise mutlaka toplayın.
 Takı ve aksesuarlarınızı çıkartın.
 Laboratuvarda kapalı, rahat, düz ayakkabı giyin.
 Laboratuvar ortamında çalışırken elinizde kesik, yara ve benzeri durumlar varsa
bunların üzerini su geçirmez bir bantla kapatın.
 Laboratuvarda yiyecek/içecek tüketmeyin ve gıda malzemelerini bulundurmayın.
 Laboratuvar sorumlusunu öğrenin.
 Çalışırken ellerinizi yüzünüze sürmeyin, ağzınıza herhangi bir şey almayın.
 Laboratuvar sorumlusunun izni olmadan hiçbir madde ve/veya malzemeyi
laboratuvardan dışarı çıkarmayın.
 Laboratuvarda meydana gelen problemleri laboratuvar sorumlusuna bildirin.
 Kullanıldıktan sonra her bir eşya, alet veya cihazı yöntemine uygun biçimde kapatın,
temizleyin ve yerlerine kaldırın.
 Atılacak katı maddeleri çöp kutusuna atın.
 Laboratuvarda bulunan bütün kimyasallar tehlike içerir. Bu nedenle kesinlikle
kimyasallara çıplak elle dokunmayın, tadına bakmayın ve koklamayın.
 Katı haldeki maddeleri şişelerden daima temiz bir spatül veya kaşıkla alın. Aynı kaşığı
temizlemeden başka bir madde almak için kullanmayın.
 Şişelerin kapak veya tıpalarını değiştirmeyin.
 Kimyasal maddeleri gelişi güzel birbirine karıştırmayın.
 Laboratuvarda yapılan çalışmalar için özel bir defter tutun. Yapılan çalışma ve
gözlemleri mutlaka bu deftere kaydedin.
2
 Tüm asitler ve alkalileri sulandırırken daima asit ve alkaliyi suyun üzerine yavaş yavaş
dökün, asla tersini yapmayın.
 Kimyasalları taşırken iki elinizi de kullanın. Kimyasalları bir elinizle kapaktan sıkıca
tutarken, diğer elinizle şişenin altından kavrayarak taşıyın.
 Asit, baz gibi aşındırıcı yakıcı maddeler deriye damladığı veya sıçradığı zaman derhal
bol miktarda su ile yıkayın.
3
Kimyasal Etiket Sembolleri ve Açıklamaları
4
Kişisel Güvenlik
Göz Banyosu
 Göze herhangi bir kimyasal sıçraması durumunda ilk olarak var ise lensi çıkarın.
 Göz iyice açılarak göz çukuru çok tazyikkli olmayacak şekilde su veya göz temizleme
solüsyonu ile bolca yıkanır.
Laboratuvarda bulunan göz solüsyonlarının son kullanma tarihleri ve dolulukları sık olarak (3
ayda bir) kontrol edilmelidir
Laboratuvar Duşu
 Her laboratuvarda mutlaka laboratuvar duşu bulundurun.
 Duşlara kolay ulaşılabilirliği sağlayın. Kullanımı zorlaştıracak şekilde ulaşımı
engellemeyin.
 Duşların monte işleminde herkesin kolaylıkla kullanabileceği yüksekliğe ayarlayın.
5
Göz ve Yüz Koruyucuları
 Gözünüzü toz, küçük parçacık ve kimyasal maddelerden korumak için genel
amaçlı gözlük kullanın.
 Gerekli durumlarda göz çevresini daha iyi saran tam korumalı koruyucu
gözlük (dalgıç tipi gözlük) kullanın.
El ve Kol Koruyucuları
 Aşınmaya karşı dayanıklılığı ve mekanik koruması yüksek dirençli eldivenleri giyin.
6
 Laboratuvar ortamında kimyasal malzemelerden korunmak için genel amaçlı nitril
eldiven kullanın.
 Yüksek riskteki kimyasal çalışmaların verdiği zararlardan korunmak için daha
dayanıklı nitril eldiven kullanın.
Vücut, Gövde ve Karın Bölgesi Koruyucuları
 Laboratuvarda önlük giyin
Kimyasal Atıklar
Birbiri içerisinde karışmaması gereken kimyasallar
7
İlk Yardım
Ani olarak hastalanan veya kazaya uğrayan kimseye anında, olay yerinde ve çevre
imkanlarından yararlanılarak yapılan, tıbbi olmayan geçici müdahaleye ilkyardım denir.
Kanama
 Kanamalar iç ve dış kanama olmak üzere ikiye ayrılır.
 İç kanamalar gözle görülemediklerinden, belirlenmeleri ve en kısa zamanda hastaneye
ulaştırılmaları önemlidir.
 Dış kanamalar ise gözle görülebilir ve durdurulma yöntemleri ile kontrol altına
alınabilirler.
8
Dış Kanamaları Durdurma Yöntemleri
 Parmakla (lokal) basınç
 Basınçlı sargı
 Yaranın üstünde yer alan damar köküne basınç
 Kanayan kısmın kalp seviyesinde veya üzerinde tutulması
 Turnike
 Atelleme (Destekleme)
Yaralanma
 Sıyrık: Derinin sert ve pürtüklü bir yüzeye sürtünmesi sonucu oluşan yüzeysel
yaralanmalardır. Sıyrıklar, varsa antiseptikle silinebilir yoksa sabunlu su ile yıkanıp
kuru ve temiz tutuldukları sürece daha çabuk iyileşirler. Ancak, kirli veya ıslak bir iş
yapılacaksa yara mutlaka kapatılmalıdır.
 Kesik: Keskin ve düzgün yüzeyli nesne ile meydana gelir. Kesilmiş düzgün veya
parçalı bir yara oluşur. Kesik yaranın kenarları antiseptikle silinir ve yara ağzı uç uca
getirildikten sonra üzeri, steril gazlı bezle kapatılarak, yaralı hastaneye götürülür.
 Yırtık / Kısmi Kopuk: Derinin bir parçası ya tamamen kopmuştur ya da küçük bir
kısmı ile bağlı kalmıştır. Bu tip yaralanmalarda kısmen ya da tam kopmuş olan deri,
yaranın üzerine, normal yerine yerleştirilmeli, daha sonra üzeri steril pansumanla
kapatılmalıdır. Yaralı hemen hastaneye götürülmelidir.
Göz Yaralanmaları
 Göze yabancı cisim kaçması: Yabancı cisim ( toz, kirpik vb) kornea üzerindedir veya
gözkapağı altındadır. Bu durumda göz temiz su ile yıkanır. Eğer cisim göz kapağının
altındaysa, göz kapağı ters çevrilerek pamuklu çubukla uzaklaştırılabilir.
 Göze yabancı cisim batması: Batan cisimler çıkarılmaz, sabitlenir. Üzeri koni
biçiminde bir malzeme ile kapatılır. Gözler birlikte hareket ettiğinden sağlam göz de
kapatılmalıdır.
 Yırtılmalar: Yaralı göz hemen steril gazlı bezle kapatılır, sağlam göz de kapatıldıktan
sonra en kısa sürede hastaneye götürülmelidir.
 Kimyasal Yanıklar: Tek ve ilk acil tedavi yıkamaktır. Yıkamak için her türlü temiz su
kullanılabilir. Yıkama süresi en az 15 dakika olmalıdır. Daha sonra her iki göz de
kapatılarak hastaneye ulaştırılır.
9
 Isı yanıkları: Göz kapakları genellikle kapanır ve yapışabilir. O nedenle her iki göz
yıkandıktan sonra ıslak pansumanla kapatılarak hastaneye götürülmelidir.
Yanık
1. Derece Yanıklar: Derinin sadece en üst tabakasının zedelendiği yanıklardır. Kızarıklık,
gerginlik ve ağrı görülür. (Örn; güneş yanıkları)
2. Derece Yanıklar: Derinin üst ve değişen oranlarda alt kısmının etkilendiği yanıklardır.
Kızarıklık, gerginlik, ağrı ve su toplanması şeklinde belirtiler görülür.
3. Derece Yanıklar: Tüm deriyi kapsayan; derialtı dokularına, derin dokulara ve hatta
kemiklere kadar ulaşan yanıklardır. Şiddetli yanıklarda, yüzeysel sinir uçları ve kan damarları
zedeleneceğinden, yanık alanda his kaybı olabilir.
Isı Yanıkları
 Yanma sürecini sona erdirerek daha fazla yaralanmayı önlemek gerekir.
 Asla yoğurt, salça, diş macunu, zeytinyağı vb. şeyler sürülmez.
 En az 10 dakika soğuk suya tutulur.
 Gerginliği azaltmak üzere yağlı krem veya ağrısını almak ve gerginliği azaltmak üzere
yanık merhemi sürülebilir.
 Geniş yanıklarda, kişi kendi içebilecek durumdaysa bol sıvı içirilir.
Kimyasal Yanıklar
 Kuvvetli asit veya bazlarla meydana gelir. Çoğunlukla endüstri, laboratuvar veya
fabrikalarda görülür. Sadece kimyasal maddeler değil onların oluşturduğu gazlar ve
buharlar da kimyasal yanıklara (özellikle solunum yolunda) neden olurlar.
 Kimyasal madde;
Kuru (Toz) ise: Toz kimyasal madde, önce bir fırça veya kuru bezle iyice vücuttan
uzaklaştırılır, sonrasında bol akan su ile yıkanır.
Sıvı ise: Hemen etkilenen bölgedeki giysiler çıkarılır ve etkilenen alan basınçlı su ile en az 10
dakika yıkanır.
10
DENEY RAPORU YAZIM KILAVUZU
Deney raporları A4 kâğıda el yazısı ile tükenmez kalem kullanılarak yazılmalıdır. Deneyde
öğrencinin adı soyadının, öğrenci no, grup no, tarih ve deney adının bulunduğu bir kapak
sayfası mutlaka olmalıdır. Kapak sayfası olmayan raporlar kabul edilmeyecektir. Deney
raporu genel olarak 7 kısımdan oluşur.
1. AMAÇ
Deneyin hangi amaçla yapıldığı ve deneyin yapılışında birden fazla yöntem varsa hangi
yöntemin kullanıldığı ifade edilmelidir.
2. DENEYDE KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER
Deneyde kullanılan aletler ve kimyasalların isimleri yazılmalıdır.
3. TEORİ
Bu bölüme yazılanlar konunun temelini teşkil etmeli, konu hakkında gerekli bilgiler
araştırılmalı ve gereksiz, tekrar bilgilerden kaçınılmalı sade ve net bir şekilde yazılmalıdır.
Deneyin çevre mühendisliği açısından önemi ve nerelerde kullanıldığı yazılmalıdır. Teori
kısmı en az 2 sayfa olmalıdır.
Teori kısmı için kullanılacak olan kaynaklar güvenilir olmalı, internet kaynaklarından
olabildiğince
kaçınılmalı
eğer
kullanılacak
ise
güvenilir
internet
kaynakları
kullanılmalıdır. Kitap, makale, dergi gibi yayınlar tercih edilmelidir.
Teori kısmı yazılırken alınan parçanın hangi kaynaktan geldiği belirtilmelidir.
Örnek:
Uçucu Organik Bileşikler tüm kentsel ve endüstriyel alanlarda atmosferde yer seviyesinde
bulunan önemli hava kirleticileridir. Uçucu Organik Bileşikler sınıfına giren yüzlerce bileşik
bulunmaktadır. UOB’ler atmosferde gaz halinde bulunur ancak normal sıcaklık ve basınç
altında sıvı veya katı halde olabilirler. Bu bileşikler 20ºC’de buhar basıncı 760 tordan (101.3
kPa) küçük ve 1 tordan (0,13 kPa) büyük organik bileşikler olarak tanımlanabilir. UOB’leri
temsil eden diğer bileşik grupları hidrokarbonlar (HC’s), reaktif organik gazlar (ROG’s),
metan olmayan uçucu organik bileşikler (NMUOB’s)’dir (Hester ve Harrison, 1995).
4. DENEYİN YAPILIŞI
Deneyin yapılış şekli laboratuarda uygulanan biçimiyle anlatılmalı, direk föyden
alınmamalıdır. Laboratuar çalışması esnasında deneyin yapılışı ile ilgili öğrenilen bilgiler ve
tartışmalara bu kısımda değinilmelidir. Ayrıca gerekiyorsa literatür taraması yapılabilir.
11
5. HESAPLAMALAR
Bu bölüme gerekirse deney esnasında yapılan, yapılmasına ihtiyaç duyulan hesaplamalar ve
grafikler verilerek açıklamalarda bulunulur. Deney verileri açık bir biçimde verilmeli
hesaplamalar bu veriler takibinde yapılmalıdır.
6. DEĞERLENDİRME VE YORUM
Deney raporunun en önemli kısımlarından biri deneyin yorumlandığı kısımdır. Bu kısımda
özellikle Çevre ve Orman Bakanlığının yayınlamış olduğu su ile ilgili mevzuatlar esas
alınarak deneyde elde edilen verilerin yorumlanması ve çevre mühendisliği bakış açısı ile
değerlendirilmesi gerekmektedir.
7. KAYNAKLAR
Deneyin özellikle teori kısmında başvurulan kaynaklar bir liste halinde raporun son
sayfasında verilmelidir. Kaynak gösterilirken, Yazarın soyadını adı, kitabın adı basım yeri ve
yılı sırasıyla verilmelidir.
Örnek:
Pluschke, P. Indoor Air Pollution, Springer, 2004, Western Europe.
12
DENEY 1
ÇÖZELTİ HAZIRLAMA
Çözelti, iki veya daha fazla maddenin homojen bir karışımı olup, en az iki bileşenden oluşur.
Bileşenlerden biri çözücü, diğeri ise çözünendir. Çözeltiyi oluşturan bileşenlerden miktarı az
olana "çözünen", fazla olanına ise "çözücü" denir. Çözücü, genellikle çözeltinin fiziksel
durumunu belirler. Çözeltilerin özellikleri,

Çözeltiler saydamdır.

Çözeltilerde (molekül veya iyonlar) görülmez.

Çözeltiler çökelti vermez.

Tanecikler, süzme ve bekletilmekle ayrıştırılamaz.

Küçük parçalar halindeki maddeler daha çabuk çözünür.

Karıştırma, çözünmeyi kolaylaştırır.
Çözeltiler 3 şekilde hazırlanabilir,
Ağırlık esasına göre verilen yüzde çözeltiler: 100 Ağırlık birimi çözeltide kaç ağırlık birimi
çözünen olduğunu gösterir. Aşağıdaki eşitlik ile,
Ağırlık yüzdesi =
Çözünen ağırlığı
Çözelti ağırlığı
x 100 şeklinde ifade edilebilir.
20 mg NaCl
20 g NaCl
Örneğin ağırlıkça % 20'lik NaCl çözeltisi : 100 𝑚𝑔 Çö𝑧𝑒𝑙𝑡𝑖 veya 100 𝑔 Çö𝑧𝑒𝑙𝑡𝑖 veya
20 kg NaCl
100 𝑔𝑔 Çö𝑧𝑒𝑙𝑡𝑖
şeklinde olabilir
Böyle bir çözelti 20 ağırlık birimi NaCl'nin 80 ağırlık birimi saf suda çözünmesiyle
hazırlanabilir.
Hacim esasına göre verilen yüzde çözeltiler: 100 Hacim birimi (mL, L, m3, vb. olabilir)
çözeltide kaç hacim birimi çözünen olduğunu gösterir. Aşağıdaki eşitlik ile
Hacim yüzdesi =
Çözünen hacmi
Çözelti hacmi
x 100 şeklinde ifade edilebilir.
Örneğin hacimce % 20'lik CH4O (Metanol) çözeltisi :
20 cm3 𝐶𝐻4 O
100 cm3 Çö𝑧𝑒𝑙𝑡𝑖
20 mL 𝐶𝐻4 O
100 𝑚𝐿 Çö𝑧𝑒𝑙𝑡𝑖
veya
20 L 𝐶𝐻4 O
100 𝐿 Çö𝑧𝑒𝑙𝑡𝑖
veya
şeklinde olabilir
Böyle bir çözelti 20 hacim birimi CH4O’nun 80 ağırlık birimi saf suda çözünmesiyle
hazırlanabilir.
13
Ağırlık-hacim esasına göre verilen yüzde çözeltiler: 100 Hacim birimi çözeltide kaç ağırlık
birimi çözünen olduğunu gösterir. Aşağıdaki eşitlik ile,
Ağırlık Hacim yüzdesi =
Çözünen ağırlığı
Çözelti hacmi
x 100 şeklinde ifade edilebilir.
ifade edilebilir.
20 mg KCl
20 g KCl
Örneğin hacimce % 20'lik KCl çözeltisi : 100 𝑚𝐿 Çö𝑧𝑒𝑙𝑡𝑖 veya 100 𝐿 Çö𝑧𝑒𝑙𝑡𝑖 veya
20 𝑚𝑔 KCl
100 cm3 Çö𝑧𝑒𝑙𝑡𝑖
şeklinde olabilir
Böyle bir çözelti 20 ağırlık birimi KCL’nin 80 hacim birimi saf suda çözünmesiyle
hazırlanabilir.
Çözelti hazırlama işleminin adımları
Deneyin Yapılışı: Aşağıdaki tabloda Molar derişimleri ve hacimleri verilen çözeltilerin
hazırlanması için gerekli madde miktarının hesaplanması yapılır. Katı maddelerden çözelti
hazırlarken, hesaplanan miktar kadar kimyasal tartılır ve uygun hacimde balon jojeye eklenir.
Üstüne piset yardımıyla saf su eklenerek belirtilen hacme kadar tamamlanır. Çözelti homojen
hale geldikten sonra balon joje üzerine gerekli bilgiler yazılır (hazırlanış tarihi, derişimi, kim
tarafından hazırlandığı) ve çözelti buzdolabında saklanır.
Sıvı kimyasallardan çözeltiler hazırlanırken hesaplanan hacimde stoktan alınır. İçine bir
miktar saf su konulan uygun hacimde balon jojeye stok çözeltiden hesaplanan miktarda alınan
sıvı kimyasal eklenir, çalkalanır ve belirtilen hacme kadar saf su ile tamamlanır.
14
Grup
No
Katı-sıvı Çözelti (250 mL’de)
Sıvı-Sıvı çözelti
Seyreltme
(100mL’de)
(50mL)
1
0,1M NaCl
0,1M H2SO4
0,01 M H2SO4
2
0,05M NaCl
0,01M H2SO4
0,005 M H2SO4
3
0,1M NaOH
0,1M HCl
0,01M HCl
4
0,01 M NaOH
0,01M HCl
0,005 M HCl
5
0,005 M NaCl
0,5M H2SO4
0,1 M H2SO4
6
0,2 M NaOH
0,5M HCl
0,1M HCl
Na: 23 g/mol, Cl:35 g/mol, O:16 g/mol, H:1 g/mol, S: 32 g/mol
Sülfirik asit için saflık, % 98, Yoğunluk: 1,84 g/cm3
Hidroklorik asit için saflık : % 37, Yoğunluk: 1,18 g/cm3
Örnek
1 – 100 mL 0,01 M NaCl çözeltisi hazırlama
𝑚𝑜𝑙 = 𝑀𝑜𝑙𝑎𝑟𝑖𝑡𝑒 𝑥 𝐻𝑎𝑐𝑖𝑚 = 0,01 𝑀 𝑥 0,1 𝐿 = 0,001 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎𝐶𝑙
𝐾ü𝑡𝑙𝑒 = 𝑚𝑜𝑙 𝑥 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑘ü𝑙 𝑎ğ𝚤𝑟𝑙𝚤ğ𝚤 = 0,001 𝑚𝑜𝑙 𝑥 58
𝑔
1000 𝑚𝑔
𝑥
= 58 𝑚𝑔 𝑁𝑎𝐶𝑙
𝑚𝑜𝑙
1𝑔
58 mg NaCl balon jojeye eklenir ve saf su eklenerek 100 mL’ye tamamlanır.
2 – 0,1 M 250 mL H2SO4 çözeltisi hazırlama
𝑚𝑜𝑙 = 𝑀𝑜𝑙𝑎𝑟𝑖𝑡𝑒 𝑥 𝐻𝑎𝑐𝑖𝑚 = 0,1 𝑀 𝑥 0,25 𝐿 = 0,025 𝑚𝑜𝑙 𝐻2 𝑆𝑂4
𝐾ü𝑡𝑙𝑒 = 𝑚𝑜𝑙 𝑥 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑘ü𝑙 𝑎ğ𝚤𝑟𝑙𝚤ğ𝚤 = 0,025 𝑚𝑜𝑙 𝑥 128
𝐻𝑎𝑐𝑖𝑚 = 𝐾ü𝑡𝑙𝑒 𝑥 𝑌𝑜ğ𝑢𝑛𝑙𝑢𝑘 = 3,2 𝑔 𝑥
𝑆𝑎𝑓 𝐻2 𝑆𝑂4 ℎ𝑎𝑐𝑚𝑖 = 𝐺𝑒𝑟𝑒𝑘𝑙𝑖 ℎ𝑎𝑐𝑖𝑚 𝑥
𝑔
= 3,2 𝑔 𝐻2 𝑆𝑂4
𝑚𝑜𝑙
1 𝑐𝑚3
1 𝑚𝐿
𝑥
= 1,74 𝑚𝐿 𝐻2 𝑆𝑂4
1,84 𝑔 1 𝑐𝑚3
1
1
= 1,74 𝑚𝐿 𝐻2 𝑆𝑂4 𝑥
98
𝑆𝑎𝑓𝑙𝚤𝑘
100
= 1,78 𝑚𝐿 𝐻2 𝑆𝑂4
1,78 mL H2SO4 balon jojeye eklenir ve saf su eklenerek 250 mL’ye tamamlanır.
15
3 – 0,1 M H2SO4 çözeltisinden 0,025 M 100 mL H2SO4 çözeltisi hazırlama
𝑀1 𝑥 𝑉1 = 𝑀2 𝑥 𝑉2 = 0,1 𝑀 𝑥 𝑉1 = 0,025 𝑀 𝑥 100 𝑚𝐿
𝑉1 = 25 𝑚𝐿 𝐻2 𝑆𝑂4
25 mL H2SO4 çözeltisi balon jojeye alınır ve saf su ile 100 mL’ye tamamlanır.
16
DENEY 2
ASİT- BAZ TİTRASYONU (VOLUMETRİK ANALİZ)
Titrasyon derişimi bilinen bir çözelti (standart çözelti) ile tepkimeye giren, derişimi
bilinmeyen bir çözeltinin derişiminin belirlenmesidir. Titrasyon yönteminin analitik olarak
kullanılabilmesi için, derişimi bilinmeyen çözelti ile standart çözelti arasında oluşan
tepkimenin tam ve hızlı olarak gerçekleşmesi gerekir. Tepkimenin sonlandığı nokta eşdeğerlik
noktası (Bir titrasyonda ayarlı maddenin titre edilen maddeyi tam olarak tükettiği nokta) veya
dönüm noktasıdır. Dönüm noktasının belirlenmesi için uygun belirteçler kullanılır. Tepkime
dönüm noktasına geldiğinde belirteçler, oluşan tepkimenin çeşidine ve türüne göre ortamın
rengini değiştirebilir, çökeleğin daha kirli görünmesine neden olabilir ve ortamdaki iyonların
değişimi ile tanımlanabilir.
Eşdeğerlik noktasının belirlenmesinde aşağıdaki tepkimelerden biri gerçekleşir;

Nötralleşme

Çökelme

Kompleksleşme

Yükseltgenme ve indirgenme
Eşdeğerlik noktasında nötralleşme reaksiyonunu esas alan titrasyon
Buna asidimetri-alkalimetri veya nötralleşme yöntemi de denir. Burada gerçekleşen olay,
ortamda bulunan hidrojen (veya OH-) iyonunun, standart bir çözeltideki OH- (veya H+) ile
tepkimeye girerek su meydana gelmesi işlemidir. Birçok organik ve inorganik bileşikler,
bunların asidik veya bazik özelliklerinden yararlanılarak bu yöntemle tayin edilebilir.
Nötralleşme tepkimesinde dönüm noktasında, asitin eşdeğer kütle sayısı bazın eşdeğer kütle
sayısına eşittir. Dönüm noktası, indikatör (belirteç) denilen ve belirli pH aralıklarında renk
değiştiren organik boyar maddeler kullanılarak veya akımölçer, pH ölçer gibi aletlerle de
belirlenebilir. Asit-baz titrasyonlarında kullanılan indikatörler, nötrleşme anında renk
değiştiren zayıf organik asit ya da zayıf organik bazlardır. Örneğin, pH 8.3 civarında renk
değiştiren fenolftalein zayıf bir organik asittir ve asidik çözeltilerde renksiz, bazik çözeltilerde
ise pembe renktedir.
17
Kullanılan Araç ve Gereçler:

Büret, 50 mL’lik

Erlen, 50 mL’lik

Balon joje, 500 mL’lik

Mezür

Pipet
Kullanılan Kimyasallar:

0,1 M NaOH çözeltisi

Fenolftalein çözeltisi

H2SO4 çözeltisi

Saf su
Deneyin Yapılışı
Derişimi bilinmeyen asit çözeltisinden 10 mL alınarak 50 mL’lik erlen içerisine konur. 0,1 M
NaOH 50 mL’lik büret içerisine doldurulur. Erlenin içerisine 1-2 damla fenolftalein damlatılır
ve titrasyon işlemine geçilir. Kalıcı pembe rengin gözlendiği ilk damlada titrasyon bitirilir ve
harcanan NaOH hacmi okunur.
Hesaplamalar
NA x VA = NB x VB
NA = M x TD
TD = H2SO4’ün Tesir Değerliği 2’dir
MAsit = NAsit/2
NA = Asit çözeltisini normalitesi, VA = Asit çözeltisinin hacmi, NB = Baz çözeltisinin
normalitesi, VB = Baz çözeltisinin harcanan hacmidir
18
Örnek
Konsantrasyonu bilinmeyen H2SO4 içeren 50mL çözeltinin Normalitesini saptamak için
fenolftalein indikatörü ile yapılan titrasyon işleminde kalıcı pembe oluşana kadar yapılan
0.1M NaOH çözeltisi sarfiyatı 5 mL’dir. İlgili asit çözeltisinin Normalitesi nedir?
Çözüm
MAsit x VA = MBaz x VB
(NAsit/2)*(50mL) = (0.1M)*(5mL)
NAsit = 0.02 N
19
DENEY 3
KROMATOGRAFİ
Kromatografi, bir karışımdaki iki ya da daha fazla bileşenin, hareketli (taşıyıcı) bir faz
yardımıyla, sabit (durgun) bir faz arasından değişik hızlarda hareket etmeleri ve farklı
etkileşim tiplerine göre birbirinden ayrılmaları esasına dayanır.
Zaman
Kromatografik yöntemlerle, kimyasal ve fiziksel özellikleri birbirine çok yakın bileşenlerden
oluşan karışımları ayırmak olanaklıdır. Kromatografide durgun faz, bir katı veya katı
yüzeyine kaplanmış bir sıvı fazdır. Durgun fazın üzerinden akan hareketli faz ise bir gaz veya
sıvıdır. Bir kalitatif analiz tekniği olan kromatografide amaç, anlamlı bir süre içinde iyi bir
ayırma yapmaktır.
[Kantitatif (Nicel) (quantitative) analiz, bir karışım içerisindeki maddelerin miktarlarını
ölçmek için yapılan analizdir. (Nitel) (qualitative) analiz ise karışımda neler olduğunu
anlamak için yapılan analizdir.]
Kromatografi tekniğinin temelinde üç ana unsur yer alır.
Sabit faz: Bu faz daima bir "katı" veya bir "katı destek üzerine emdirilmiş bir sıvı
tabakasından" oluşur.
20
Hareketli faz: Bu faz daima bozunmayan ve reaksiyona girmeyen bir "sıvı" veya "gazdan"
oluşur.
Sabit faz, hareketli faz ve karışımında yeralan maddeler arasındaki etkileşimin türü:
Kromatografide "yüzey tutunması veya adsorpsiyon" ile "çözünürlük" olguları temel
etkileşim türlerini oluştururlar. Şayet sabit faz bir "katı" ise, karışımdaki maddelerle sabit faz
arasında “yüzey tutunması (adsorpsiyon)" etkileşimi gerçekleşir. Eğer sabit faz “sıvı” ise
çözünürlük etkileşimi gerçekleşir.
Kromatografi yöntemi çevre mühendisliğinde bir çok organik ve anorganik maddenin
tayininde (karbonhidrat, lipit, yağ asitleri, aminoasitler, proteinler ve türevleri, vitaminler)
veya ayrıştırılan maddelerin saflıklarının kontrolünde başarıyla kullanılan bir metottur.
Kromatografi Çeşitleri
1. Ayrılma Mekanizmalarına Göre
2. Uygulama Biçimine Göre
3. Faz Tiplerine Göre
1. Ayrılma Mekanizmalarına Göre
 Adsorpsiyon kromatografisi
 Partisyon kromatografisi
 İyon değiştirme kromatografisi
 Jel filtrasyon (Moleküler eleme) kromatografisi
 İyon çifti kromatografisi
 Afinite kromatografisi
2. Uygulama Biçimine Göre
 Düzlemsel kromatografi
 Kağıt kromatografisi
 İnce tabaka kromatografisi (TLC)
 Kolon kromatografisi
 Gaz kromatografisi (GC)
 Yüksek Performans sıvı kromatografisi (HPLC)
21
3. Faz Tiplerine Göre
 Sıvı kromatografisi
Sıvı-Katı kromatografisi
Sıvı-Sıvı kromatografisi
 Gaz kromatografisi
Gaz-Katı kromatografisi
Gaz-Sıvı kromatografisi
Kromatografi yöntemi günümüzde gelişmiş cihazlar şeklinde, iyi sonuçlar veren ve çokça
kullanılan bir yöntem haline gelmiştir. Bu cihazlardan en önemlileri Gaz Kromatografi Cihazı
(GC) ve Yüksek Performans Sıvı Kromatografi Cihazıdır (HPLC). Aşağıdaki şekillerde GC
ve HPLC cihazları görülmektedir.
Gaz Kromatografi Cihazı
Yüksek Performans Sıvı Kromatografi Cihazı
Kullanılan Malzemeler:

Cam Kromatografi Kolonu

Ayırma Hunisi

Erlen Mayer

Cam Pamuğu

Stand
22
Kullanılan Kimyasallar:

Bazik Alüminyum Oksit (Al2O3)

Metilen Mavisi

Metil Oranj

Distile Su

Etil Alkol (% 95’lik)
Deneyin Yapılışı: Kolon olarak kullanılacak cam borunun alt ağzına cam pamuğu sıkıca
kapatılır. Pamuğun üstünde 20 cm yükseklikte olacak şekilde bazik alüminyum oksit eklenir.
Al203 burada sabit (durgun) faz olacaktır. Bu kolondan 2 adet hazırlanır. Kolona daha önceden
hazırlanan ve içinde Metil Oranj ve Metilen Mavisi karışımı bulunan örnekten 5 mL eklenir.
Kolonların üst kısmına ayırma hunisi yerleştirilir. Ayırma hunilerinden birine distile su
diğerine etil alkol konulur. Burada distile su ve etil alkol hareketli (yürütücü) fazdır. Ayırma
hunilerinin muslukları açılarak sıvılar yavaş yavaş damlatılır. Kolon boyunca ayrışma
gözlenir. Bu işlem birleşikteki bütün maddeler ayrılana kadar devam eder. Ayrılan maddeler
farklı erlen mayerlere toplanır.
23
DENEY 4
pH, İLETKENLİK VE CO2 TAYİNİ
pH
pH ölçümü, su kimyasında en önemli ve en sık kullanılan testlerden biridir. pH çevre
mühendisliğinde kullanılan birçok proseste sonuçlar ve verim üzerinde oldukça önemli rol
oynar. Örneğin asit-baz nötralizasyonu, yumuşatma, çöktürme, kimyasal pıhtılaştırma,
dezenfeksiyon, korozyon kontrolü pH’ın önemli olduğu proseslerdir. pH ayrıca alkalinite ve
karbondioksit ölçümünde ve bir çok diğer asit-baz dengesiyle ilgili konuda kullanılan bir
parametredir. Belli bir sıcaklıkta, bir çözeltinin asidik veya bazik özelliğinin şiddeti pH
parametresiyle ifade edilir ve –log[H+] formülü ile hesaplanır.
Saf su 25 °C ‘ de ve denge halinde;
[H+][OH-] = Kw = 1.01 × 10-14 ve
[H+] = [OH-] = 1.005 × 10-7
[H+] = Hidrojen iyonu molar konsantrasyonu, mol/L
[OH-] = Hidroksil iyonu molar konsantrasyonu, mol/L
Kw = Su için iyonizasyon sabiti
Saf su 10-7 mol/L H+ iyonu içerir. Bu durum aynı şekilde saf suda 10-7 mol/L OH- bulunduğu
anlamına gelmektedir. Saf suya [H+] = 10-2 olacak şekilde asit eklenirse, [H+][OH-] = Kw =
10-14 olduğundan [OH-] = 10-12 olur.
pH + pOH = pKw = 14
Yukarıdaki denklem pH arttığında, pOH’ın da ona bağlı olarak düştüğünü göstermektedir
çünkü belirli bir sıcaklıkta pKw sabittir. Nötr pH değeri sıcaklığa bağlıdır ve 25 °C de pH = 7
nötr değerdir. Nötrallik 0° C de 7.5 ve 60 ° C de 6.5 değerlerinde gerçekleşir.
Doğal suların pH’sı genellikle 4-9 arasında olup bu suların büyük bir kısmı karbonat ve
bikarbonatlar nedeni ile hafifçe baziktir.
24
pH Ölçümü
Elektrometrik pH tayininin temel prensibi; hidrojen iyonlarının standart hidrojen elektrodu ve
bir referans elektrot yardımıyla potansiyometrik ölçülmesi esasına dayanır. Bu sistemin
kullanımındaki zorluk nedeniyle ve diğer iyonlar ile girişim olmaksızın çalıştığı için
çoğunlukla cam elektrot kullanılır. Cam elektrot sisteminde oluşan potansiyel fark, pH değeri
ile lineer olarak değişmektedir. Cam elektrot ölçümü standart yöntem olarak kabul edilmiştir.
Elektrot (pH probu), pH – metre adlı cihazlara bağlı olarak kullanılır. pH-metreler normal
olarak pH değeri bilinen tampon çözeltiler yardımıyla standardize edilmeli (kalibrasyon) ve
periyodik olarak kontrolleri yapılmalıdır. Elektrot sisteminin standardize edileceği tampon
çözeltiler pH metre üreticisi tarafından verilebileceği gibi laboratuarda da hazırlanabilir. Uzun
aralıklarla yapılan ölçümlerde cihaz kullanılmadan önce kalibrasyonu yapılmalıdır.
Arazi çalışmaları için pille çalışan pH metreler çok uygundur. Ayrıca pH renk indikatörleri de
arazi çalışmalarında kullanılabilir.
Kullanılan Malzemeler ve Çözeltiler

pH-metre : pH-metreler; potansiyometre, cam elektrot, referans elektrot ve sıcaklık
dengeleyiciden oluşur. Elektrotlar bir solüsyona batırıldığında devre tamamlanır ve
cihaz potansiyometrik ölçümü yapar. Potansiyometri, indikatör elektrot (örneğin cam
elektrot) ile uygun bir referans elektrottan (örneğin AgCl elektrodu) oluşan
elektrokimyasal hücreden yüksek direnç varlığında potansiyel ölçülmesidir. Referans
elektrot sabit elektriksel potansiyel sağlayan bir yarı hücredir. Yaygın olarak AgCl
elektrotlar kullanılır. Cam elektrot, içinde sabit bir konsantrasyonda HCl veya
tamponlanmış klorür solusyonu olan özel bir cam malzemeden yapılmıştır. Genellikle
cam ve referans elektrotlar tek bir probda birarada bulunurlar.

Beher

Manyetik karıştırıcı

Distile su
Deneyin Yapılışı
pH değerleri ölçülecek olan asit veya baz çözeltileri beherlere alınır. Cihaz açıldıktan sonra
pH probu saf su ile yıkanır ve numuneye daldırılır. Ölçüm sırasında numunenin homojenliği
karıştırılarak sağlanır. Karbondioksit çıkışını azaltmak için yavaş karıştırılmalıdır çünkü
numune içerisindeki karbondioksit derişiminin değişimi pH sonucunu etkiler. Ölçüm sonucu
cihazdan okunur. pH değerinden faydalanılarak çözeltinin asit veya baz derişimi hesaplanır.
25
HCl Çözeltisi
Grup No
pH
NaOH Çözeltisi
Asit Derişimi
Grup No
pH
(M)
1
5
2
6
3
7
4
8
Baz Derişimi
(M)
Örnek hesaplama: pH = 3.2 olan HCl çözeltisinin asit derişimi;
pH = -log[H+] = 4.57
[H+] = 6.3 x 10-4
HCl bir kuvvetli asit olduğu için suda 100 % iyonlaşır. HCl derişimi 6.3 x 10-4 M’dır.
HCl(aq)
→
6.3 x 10-4 M
H+(aq)
+
Cl-(aq)
6.3 x 10-4 M
İletkenlik
İletkenlik su kalitesinin ve saflığının belirlenmesinde kullanılan önemli parametrelerden
biridir. İletkenlik, bir su numunesinin elektrik taşıyabilme özelliğinin sayısal ifadesidir. Bu
parametre sudaki iyonik türlerin toplam konsantrasyonuna, hareketliliğine, değerliklerine ve
ölçüm sıcaklığına bağlı olarak değişir. İnorganik bileşiklerin çözeltileri iyi iletkenlik özelliği
gösterirken, suda çözünmeyen organik bileşiklerin akım iletme özelliği çok zayıftır. Su
içindeki H+ and OH- iyonlarından dolayı çok az bir iletkenlik vardır. Bu iletkenlik ölçeğinin
başlangıcı olarak kabul edilir.
Uluslararası Birimler Sistemi’ne (SI) göre direnç birimi ohm’un tersi Siemens (S)’dir ve
iletkenlik birimi olarak milisiemens/metre (mS/m) kullanılır. Bunun yanında µmho/cm ‘de
iletkenlik birimi olarak kulllanılmaktadır.
1 mS/m = 10 µmho/cm
1 µS/cm = 1 µmho/cm
26
Laboratuvarda hazırlanmış bir distile suyun iletkenliği genel olarak 0,5 – 3 µmho/cm’dir.
Zamanla havadaki karbondioksitin absorblanması ile bu değer 2 – 4 µmho/cm olur. İçme
sularının iletkenliği genelde 50 – 1500 µS/cm arasında değişir, kirlilik arttıkça iletkenlik de
artar ve bazı endüstriyel atıksularda iletkenlik 10000 µmho/cm’in üzerinde olabilir.
İletkenlik ölçümlerinin sıklıkla kullanıldığı durumlar şunlardır:

Su içerisindeki toplam iyon konsantrasyonunun kimyasal denge, bitki ve hayvan
fizyolojisi, korozyon oluşumu vb. üzerindeki etkileri değerlendirilebilir.

Distile ve deiyonize suların mineral içeriği takip edilir.

Ham su ve atıksu numunelerinin çözünmüş mineral konsantrasyonları izlenir.

Genel kimyasal analizlerde kullanılacak numune miktarının tespit edilmesi ve analiz
sonuçlarının kontrolü yapılabilir.

İletkenlik değeri ampirik faktörlerle (0,55 – 0,90) çarpılarak sudaki toplam çözünmüş
madde konsantrasyonu (mg/L) tahmin edilebilir.

Bazı sularda iletkenlik (µmho/cm olarak) değeri 0,01 ile çarpılarak meq/L olarak
katyon veya anyonların toplamı tahmin edilebilir.
İletkenlik Ölçümü
Günümüzde iletkenlik ölçümü Wheatstone köprüsü prensibi ile çalışan otomatik iletkenlik
ölçerlerle (kondüktometre) yapılmaktadır. Bu cihazlarda bulunan iletkenlik hücrelerinde
genelde platin elektrotlar bulunur. İletkenlik ölçerlerin kalibrasyonu 0,01 M standart KCl
çözeltisi ile yapılır. 25 C’de bu çözeltinin iletkenliği 1413 µmho/cm’dir.
İletkenlik ölçümü 25 C’de yapılır. Sıcaklık artışı iletkenliği artırmaktadır. Herhangi bir
sıcaklıkta ölçülen elektriksel iletkenlik değerinin, 25 C’deki standart değere çevrilebilmesi
için tablolardan alınan sıcaklık çevrim faktörüyle çarpılması gerekmektedir. İletkenlikölçerler bu işlemi otomatik olarak yaparak, sıcaklık düzeltmesi yapılmış olarak sonuç verir.
Kullanılan Aletler ve Çözeltiler
İletkenlik-ölçer (Kondüktometre)
Beher
Saf su
27
Deneyin Yapılışı
Numune bir behere alınır. İletkenlik-ölçerin probunun temiz olduğundan emin olunmalıdır.
Gerekirse saf sudan geçirilir. Prob numuneye birkaç kez daldırılıp çıkarılarak numune ile
ıslatıldıktan sonra numune içerisinde bekletilir ve ölçüm değeri cihazdan okunur. İletkenlik
ölçüm
değerleri
kullanılarak
toplam
anyon-katyon
ve
toplam
çözünmüş
madde
konsantrasyonları tahmin edilir.
Grup No
İletkenlik
Toplam anyon-katyon
Toplam çözünmüş
(µS/cm)
(meq/L)
madde (mg/L)
1
2
3
4
5
6
7
8
Örnek hesaplama:
İletkenlik = 658 µS/cm
∑ Anyon = ∑ Katyon = 658 x 0,01 = 6.58 meq/L
TÇM = 658 x 0,75 = 493,5 mg/L
Karbondioksit (CO2)
Karbondioksit kokusuz, renksiz ve hafif asit tadında bir gazdır. Havadan daha ağırdır (odanın
önce yere yakın olan bölümünde birikir) ve boğucu bir gazdır. Karbondioksit atmosferde çok
düşük konsantrasyonda (0,03 – 0,06 %) bulunan bir gazdır.
Genel olarak yüzey sularında 10 mg/L’den daha az miktarda serbest CO2 bulunurken bazı
yeraltı sularında daha yüksek derişimler görülebilir. Suda bulunan CO2 genellikle organik
maddelerin aerobik veya anaerobik bozunmalarından ve suda yaşayan hayvan ve bitkilerin
solunumlarından suya karışır. Sudaki CO2 içeriği ciddi şekilde korozyona neden olur.
CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ HCO3- + H+
28
Suda gaz halinde bulunan karbondioksite serbest CO2; karbonat ve bikarbonat halinde
bulunan karbondioksite bağlı CO2 denir.
Suda bulunan serbest CO2 tayini için “nomografik yöntem” ve “titrimetrik yöntem” standart
yöntemlerdir. Titrimetrik yöntemde titrasyon potansiyometrik olarak veya fenolftalein
indikatörü kullanılarak yapılabilir. Titrant olarak ise NaOH kulllanılır. Bunların yanında
titrimetrik yöntemi esas alan, ticari olarak satılan hazır kitlerle de CO2 ölçümü yapılmaktadır.
Kullanılan Aletler ve Çözeltiler
CO2 ölçüm kiti
Su numunesi
Deneyin Yapılışı
23 mL numune ölçüm şişesine konur. Üzerine 1 damla fenoolftalein indikatörü eklenir. Sonra
sodyum hikroksit çözeltisi damla damla sayılarak eklenir. Her damladan sonra ölçüm şişesi
yavaşça çalkalanır. Bu işlem numunenin rengi 30 saniye boyunca açık pembe renkte
kalıncaya kadar devam ettirilir.
Hesaplamalar
CO2 mg/L = Damla sayısı x 1,25
29
DENEY 5
ALKALİNİTE
Alkalinite, suyun asit nötralize etme kapasitesidir. Alkalinite, öncelikle sudaki karbonat,
bikarbonat ve hidroksil içeriğinin bir fonksiyonudur. Ayrıca; borat, fosfat, silikat ve diğer
bazlar alkaliniteye katkıda bulunurlar. Yüzey sularında alkalinitenin kaynakları Karbonat
(CO32-), Bikarbonat (HCO3-), Hidroksit (OH-), Zayıf asitler; Borat (BO33-), Fosfatlar (PO43-,
HPO42-) ve silikatlardır (SİO44-). Çevre Mühendisliğinde alkalinite verileri; koagülasyon,
tamponlama, endüstriyel arıtma, su yumuşama, korozyon kontrolü gibi konularda özellikle
önemlidir. Örneğin, anaerobik çürütücülerin uygun bir şekilde işletilebilmesi için önerilen üst
sıvı alkalinite değeri 2000-4000 mg CaCO3/L arasında olması tevsiye edilmektedir. Alkalinite
ölçümü için yapılan titrasyon da pH dönüm noktalarına göre iki tür alkaliniteden söz edilebilir.
- Fenolftalein alkalinitesi (FF); pH > 10 ise OH- , 10> pH > ise CO32- iyonları vardır.
Titrasyon sırasında fenolftaleinin dönüm noktası olan pH 8,3’e gelindiğinde örnek içinde
aşağıdaki tepkimeler gerçekleşmiştir;
OH- + H+ → H2O
CO32- + H+ → HCO3- Metil oranj alkalinitesi (MO) : pH = 8,3’den, pH = 4,5 yani metil oranjın dönüm noktasına
kadar gerçekleşen titrasyon sonucunda aşağıdaki tepkimeye göre HCO3-‘lar karbonik asite
dönüşür
HCO3- + H+ → H2CO3
- Toplam Alkalinite (TA) (TA=FF+MO) : Toplam alkalinite fenolftalein ve metil oranj
alkalinitelerinin toplamı olarak ifade edilir.
Örnek
içindeki
alkalinite
türleri
titrasyonda
dönüm
noktalarında
harcanan
asit
miktarlarından belirlenebilir;
Titrasyon Sonucu Hidroksit Alkalinitesi
Karbonat Alkalinitesi
Bikarbonat Alkalinitesi
F=0
0
0
F
F<T/2
0
2F
T-2F
F=T/2
0
2F
0
F>T/2
2F-T
2(T-F)
0
T
0
0
F=T
F: Fenolfitalein Alkalinitesi
T: Toplam Alkalinite
30
Kullanılan Araç ve Gereçler:

pH metre

Genel laboratuar cam malzemeleri
Kullanılan Kimyasallar:
0,1 N Standart sülfürik asit çözeltisi: derişik (%98’lik, yoğunluk: 1.84 g/cm3) sıvı asit
çözeltisinden 2,8 mL alınıp bir miktar suya yavaşça eklenir. Sonra 1 litreye tamamlanır.
0.02 N Standart sülfürik asit çözeltisi: 200 mL 0,1 N H2SO4 çözeltisi 1 litreye tamamlanır.
Metil Oranj İndikatörü: 100 mg metil oranj katı 200 mL distile suda çözülür.
Fenolftalein indikatörü: 1 g fenolftalein disodyum tuzu önce 100 ml alkolde çözülür ve 100
mL distile su ilave edilir.
Deneyin Yapılışı: 50 mL örnek alınır. Fenolftalein indikatörü (5 damla, daha az da eklenebilir)
örneğe eklenir. 0,1 veya 0,02 N H2SO4 standart çözeltisi örneğe damlatılmaya başlanır.
Titrasyon öncesi pembe-kırmızı renk oluşursa, örnek, renksize dönünceye kadar titre edilir ve
yapılan sarfiyat fenolftalein alkalinitesi sarfiyatı olarak kaydedilir. Eğer fenolftalein
indikatörü ilave edildiğinde (titrasyon işleminden önce) renk dönüşümü olmuyorsa,
numunede fenolftalein alkalinitesi yoktur demektir. Bu kez aynı karışım üzerine metil oranj
indikatörü (5 damla, daha az da eklenebilir) ilave ederek bürette kalan yerden titrasyona
devam edilir. Portakal renginden kırmızıya dönülen noktadaki sarfiyat toplam alkalinite
sarfiyatıdır. Aşağıdaki hesaplamalar yukarıdaki tablodaki alkalinite değerlerinin tespiti için
kullanılır.
Hesaplamalar:
F:Fenolfitalein Alkalinitesi (mg CaCO3/L) =
T:Toplam Alkalinite (mg CaCO3/L) =
(𝑉 𝑓𝑓 ) ∗ 𝑁 ∗ 50 ∗ 1000
𝑛𝑢𝑚𝑢𝑛𝑒 ℎ𝑎𝑐𝑚𝑖 (𝑚𝐿)
(𝑉𝑓𝑓+𝑚𝑜 ) ∗ 𝑁 ∗ 50 ∗ 1000
𝑛𝑢𝑚𝑢𝑛𝑒 ℎ𝑎𝑐𝑚𝑖 (𝑚𝐿)
Burada;
Vff ve Vff+mo = Numune için fenolftalein dönüm noktasına kadar ve titrasyonun en başından
metil oranj dönüm noktasına kadar yapılan toplam H2SO4 sarfiyat hacmi
31
N = H2SO4’ün normalitesi
Örnek
Dereden alınan bir sıvı örneğinin alkalinitesi tespit edilmek istenmektedir. Bu doğrultuta, 50
mL sıvı örneği için 0.02 N H2SO4 çözeltisi ile titrasyon işlemi gerçekleştirilmiş ve
Fenolfitalein dönüm noktasına kadar yapılan titrant sarfiyatı 4 mL, bu noktadan Metil oranj
indikatörü dönüm noktasına kadar yapılan titrant sarfiyatı ise 6 mL olarak saptanmıştır.
Dereden alınan örnekdeki alkalinite çeşitleri ve değerlerini mg CaCO3/L cinsinden saptayınız.
Çözüm:
𝑉 𝑓𝑓 = 4mL
𝑉𝑓𝑓+𝑚𝑜 = 4mL + 6mL = 10 mL
F:Fenolfitalein Alkalinitesi (mg CaCO3/L) =
T:Toplam Alkalinite (mg CaCO3/L) =
(4𝑚𝐿) ∗ 0.02 ∗ 50 ∗ 1000
50𝑚𝐿
(10𝑚𝐿) ∗ 0.02 ∗ 50 ∗ 1000
50𝑚𝐿
= 80 mg CaCO3/L
= 200 mg CaCO3/L
Yukarıdaki tabloyu incelediğimizde
F<T/2 şartı oluştuğu görülmektedir. O zaman;
Hidroksit Alkalinitesi: 0 mg CaCO3/L
Karbonat Alkalinitesi 2F: 2*80 mg CaCO3/L = 160 mg CaCO3/L
Bikarbonat Alkalinitesi T-2F: 200 - 160 = 40 mg CaCO3/L
32
DENEY 6
SERTLİK TAYİNİ
TANIM
Sudaki sertlik, suyun sabunu çökeltme kapasitesinin bir ölçüsü olarak bilinmektedir. Sertlik
genel olarak su içinde çözünmüş (2+) değerlikli katyonlar (Ca+2, Mg+2, Sr+2, Fe+2, Mn+2 ) ve
bazı anyonlardan (HCO3-, SO4-2, Cl-, NO3-, SiO32-) kaynaklanmaktadır. Sabun, suda bulunan
magnezyum ve kalsiyum iyonları tarafından çökeltilmektedir. Diğer çok değerlikli iyonlar da
sabunun çökmesine neden olmaktadır ancak bu iyonlar genellikle organik bileşenler başta
olmak üzere diğer bileşenlerle kompleks halindedirler. Bunların suda neden oldukları sertlik
oldukça küçük ve miktar olarak belirtilmesi de oldukça zordur. Pratikte toplam sertlik
kalsiyum ve magnezyum iyonları konsantrasyonlarının toplamı olarak ifade edilmekte ve
birimi her bir litredeki miligram kalsiyum karbonat (mg/L CaCO3)olarak belirtilmektedir.
Sertlik sayısal olarak karbonat ve bikarbonat alkalinitesi toplamından büyük olduğunda;
toplam alkaliniteye eşdeğer olan sertlik miktarı ‘‘karbonat sertliği’’, sertliğin geri kalan kısmı
ise ‘‘karbonat olmayan sertlik’’ olarak tanımlanır. Sertlik, sayısal olarak karbonat ve
bikarbonat alkalinitesi toplamına eşit veya daha küçük ise tüm sertlik karbonat sertliğidir ve
karbonat olmayan sertlik değeri yoktur. Sertlik değeri sıfır ve yüzlerce mg/L gibi geniş bir
aralıkta olabilir. Bu durum analiz edilen su kaynağının yapısına göre değişmektedir.
Sular sertlik derecelerine göre aşağıdaki şekilde sıralanabilir;
mg CaCO3
Sertlik
/L
Derecesi
0-75
Yumuşak
75-150
Orta sertlikte
150-300
Sert
300 ve üzeri
Çok Sert
SERTLİK ÇEŞİTLERİ
Geçici Sertlik (Karbonat Sertliği)
-Ca +2 ve Mg +2 bikarbonatlardan kaynaklanmakta ve kaynatma ile giderilebilmektedir.
33
• Kaynatma işlemi reaksiyonu: Ca+2 + 2HCO3- → CaCO3- ↓ + CO2 ↗ + H2O
• Sönmüş kireç ile yumuşatma reaksiyonu: Ca+2 + 2HCO3- + Ca(OH) 2 → 2CaCO3- ↓ + 2H2O
Karbonat sertliği = Toplam sertlik
Toplam Sertlik < Alkalinite
Toplam Sertlik (TS)> Alkalinite
Karbonat sertliği (KS) = Alkalinite
Kalıcı Sertlik (Karbonat olamayan Sertlik)
– Cl - , NO3- , SO4-2 , PO4-3 iyonlarından kaynaklanır. Kaynatma ile giderilemez.
Karbonat olmayan sertlik = Toplam sertlik - Karbonat sertliği
Her iki sertlik toplam sertlik olarak adlandır.
Yalancı (Pseudo) Sertlik
- Na+ katyonlarından kaynaklanır, özellikle deniz suyunda bulunur.
SERT SULARIN DEZAVANTAJLARI;
-
Aşırı sabun tüketimi
-
Gıda sektöründe kullanımında gıda bozulmaları
-
Kumaşların ömrünü azaltma, yıpratma
-
Deride tahriş
-
Sıcak su boruları ve kazanlarda kireç birikimi ve taşlaşma
-
Porselenlerde, lavabo ve küvetlerin renginin gitmesi
ANALİZ YÖNTEMLERİ
Hesaplama Yöntemi
Bu yöntem tüm sularda uygulanabilmekte ve kesin çözüm vermektedir. Ancak maliyetli
olması ce zaman gerektirmesi nedeni ile çok fazla kullanılmamaktadır. Yöntemde su içinde
sertliğe neden olan tüm iyonlar ayrı ayrı bulunur, konsantrasyonu ölçülür ve CaCO3 eşdeğeri
olarak yazılması için uygun faktörü ile çarpılır ve hepsi toplanır.
34
EDTA Titrasyon Yöntemi
Etilen diamin tetra asetik asit (EDTA)
ve bunun sodyum tuzları metal katyonlarının
bulunduğu çözeltiye ilave edildiği zaman çözünebilir halka kompleksi meydana gelir.
Kalsiyum ve magnezyum iyonlarını içeren sulu çözeltiye pH 10 ± 1 civarında iken küçük
miktarlarda Eriochrome Black T gibi boyar madde eklenirse çözelti şarap kırmızısı rengine
döner. Bu çözelti EDTA ile titre edilirse, kalsiyum ve magnezyum iyonları EDTA ile
kompleks oluşturur ve tüm kalsiyum ve magnezyum iyonları kompleks oluşturduğunda renk
kırmızıdan maviye döner. Emniyetli son nokta için ortamda magnezyum iyonları
bulunmalıdır. Bunu garantilemek için tampon olarak kompleksleştirici EDTA’nın doğal
magnezyum tuzu az miktarda kullanılır. Bu otomatik olarak yeterli magnezyumu gösterir ve
şahit numune hazırlamayı gereksiz kılar. Dönüm noktasının kesinliği pH ile artar. Ancak
kalsiyum karbonatın veya magnezyum hidroksitin çökmesi veya yüksek pH değerlerinde
indikatörün renk değiştirmesi gibi tehlikelerden dolayı pH sınırsızca değiştirilemez. Bu metot
için emniyetli pH değeri 10 ± 0,1 civarındadır. Ayrıca kalsiyum karbonat çökelmesinin
engellenmesi için titrasyon 5 dakika içinde tamamlanmalıdır. Bazı metal iyonları dönüm
noktasının belirlenmesinde engelleyici olabileceklerinden, titrasyona başlamadan önce tüm bu
engelleyici iyonların etkisini giderici reaktifler eklenmelidir. Numune bulunun askıda veya
kolloidal maddelerde de dönüm noktasında belirsizliklere neden olduklarından numune çeşitli
işlemlerle bu maddeler giderilmelidir. Titrasyon için en uygun sıcaklık 20°C olup, bazı
sıcaklıklar
indikatörün
ayrışması
engellenebilmektedir.
Titrasyonda
çökelmelerin
engellenmesi için pH değeri oldukça önemli olduğundan tampon çözeltiler kullanılmaktadır.
Ca2+ ve Mg2+ içeren bir suya EDTA eklendiğinde EDTA bileşiği öncelikle kalsiyum ile
birleşme eğilimindedir.
pH magnezyumu hidroksit şeklinde çöktürecek kadar yeterli
olduğunda indikatör direk olarak kalsiyumla reaksiyona girer ve EDTA yardımıyla su
içerisinde bulunan kalsiyum rahatlıkla belirlenebilir. İndikatörlerin çoğu pH 12-13 civarında
tüm kalsiyum EDTA ile birleştiğinde renk değişimi oluşturur. EDTA titrasyon metodunda
gerçekleşen reaksiyonlar aşağıdadır;
M2+ + EDTA
[M-EDTA]kompleks
Numunenin pH değeri 10 civarında olduğunda sertliği oluşturan katyonların az bir miktarı ile
kırmızı renkte bir kompleks oluşturan Eriochrome Black T indikatöründen bir miktar eklenir;
M2+ + Eriochrome Black T
(M Eriochrome Black T)kompleks kırmızı şarap renkli.
35
Bu karışım normalitesi bilinen EDTA ile titre edilirken M-EDTA kompleksi meydana gelir.
Bu sırada renk dönmesi olmaz. Ancak serbest katyonlar bittikten sonra damlatılan EDTA çok
zayıf olan M-Eriochcrome Black T kompleksini parçalayıp M2+’leri kendine bağlayacağından
renk Eriochrome Black T’nin sulu çözeltilerdeki rengi olan maviye dönüşür. Bu dönme
noktası, M2+ katyonlarının EDTA tarafından bağlandığı noktadır. Buraya kadar sarfedilen
EDTA’dan sertlik hesabı yapılabilir.
Edta Titrasyon Metodu İle Deney Düzeneği
Kullanılan Kimyasallar
-
Tampon Çözeltisi: 1,179 gr EDTA disodyum tuzu ve 0,78 gr magnezyum sülfat
(MgSO4.7H2O) [veya 0,644 gr magnezyum klorür (MgCl2.6H2O)] 50 ml distile suda
çözülür. Karıştırarak üzerine 16,9 gr NH4Cl ve 143 ml konsantre NH4OH ilave edilir.
Distile su ile 250 ml’ye tamamlanır.
-
Standart EDTA çözeltisi (0,01M): 3,723 gr EDTA distile suda çözülerek 1000ml’ye
distile su ile tamamlanır.
-
Standart Kalsiyum Çözeltisi: 1gr susuz CaCO3 tozu 500 ml’lik erlene konur. Bir huni
yardımı ile CaCO3 çözünene kadar 1+1 HCl ilave edilir. 200 ml distile su eklenerek
karbondioksitin buharlaşması için birkaç dakika kaynatılır. Soğutulur ve birkaç damla
metil kırmızısı indikatörü eklenir ve 3N NH4OH veya 1+1 HCl eklenerek turuncu renk
alması sağlanır. 1000ml’ye distile su ile tamamlanır. Bu standart çözeltinin 1ml’si
1mg CaCO3 ‘a eşdeğerdir.
-
Eriochrome Black T İndikatörü: 0,5 g Eriochorome black T (Eriochorome-Schwartz
T) ve 100 g NaCl bir havanda çok ince ezilerek karıştırılır. Bu katı indikatör karışımı
uzun zaman dayanıklıdır.
-
Sodyum Hidroksit Çözeltisi (1N)
-
Müreksit
Deneyin Yapılışı
Toplam Sertlik:
-
25 ml numune alınarak 50 ml’ye seyreltilir.
-
1 ml tampon çözeltisi ilave edilir (eklendikten 5 dk içinde titrasyon bitirilmelidir).
-
Spatül ucu ile toz indikatör numuneye eklenir (Kesin bir renk oluşmamış ise
engelleyici ilavesi gereklidir veya indikatör bozulmuştur).
-
0,01 M EDTA ile renk kırmızıdan maviye dönene kadar titre edilir.
36
Hesaplama:
N1 x V1 = N2 x V2 bu formül aşağıdaki şekilde yazılırsa sonuç mg/L CaCO3 cinsinden
hesaplanabilir;
Sertlik mg/L CaCO3 =
𝑁2 𝑉2 𝐸𝐴 1000
𝑉1
N1 : Numune normalitesi
V1: Numune hacmi
N2: Titrant normalitesi
V2: Titrant hacmi
EA: Kalsiyum Karbonatın (CaCO3) eş değer ağırlığı
Bu hesaplamadan su numunesinin molaritesi bulunur ve mg/L CaCO3 olarak sertlik
hesaplanır.
Kalsiyum Sertliği:
-
10 ml numuneye 50 ml saf su, 1-2 damla sodyum hidroksit eklenir
-
Spatül ucu ile müreksit ilave edilir ve karışıtırılır.
-
Renk pembeden leylak moruna dönene kadar EDTA ile titre edilir.
-
Sarfiyatlar kaydedilir ve hesaplamalar yapılır.
Hesaplama:
Kalsiyum Sertliği mg/L CaCO3 =
𝑁2 𝑉2 𝐸𝐴 1000
𝑉1
Bu hesaplamadan su numunesinin molaritesi bulunur ve mg/L CaCO3 olarak kalsiyum sertliği
hesaplanır. Sonuçlar meq/L’ye de çevrilmelidir.
Örnek
Numune hacmini 50 ml olduğu sertlik deneyinde 0,01 M EDTA titrantından Eriochrome
Black T indikatörü kullanıldığında sarfiyat 10 ml, müreksit kullanıldığında ise sarfiyat 6
ml’dir. Numunenin toplam sertliğini (mg/L CaCO3 ve meq/L cinsinden), kalsiyum sertliğini
(mg/L Ca+2,mg/L CaCO3 ve meq/L cinsinden), ve magnezyum sertliklerini (mg/L Mg+2, mg/L
CaCO3 ve meq/L cinsinden) hesaplayınız.
37
Toplam Sertlik;
N1 x V1 = N2 x V2
N=M x TD
NEDTA = 0,01 x 2
NEDTA = 0,02 N
Sertlik mg/L CaCO3 =
𝑁2 𝑉2 𝐸𝐴 1000
𝑉1
=
0,02 𝑥 10 𝑥 50 𝑥 1000
50
= 200
𝑚𝑔
𝐿
𝐶𝑎𝐶𝑂3
Sertlik meq/L =200mg/L CaCO3 x 1meq CaCO3/50mg = 4meq/L
Kalsiyum Sertliği;
Sertlik mg/L CaCO3 =
𝑁2 𝑉2 𝐸𝐴 1000
𝑉1
=
0,02 𝑥 6 𝑥 50 𝑥 1000
50
= 120
𝑚𝑔
𝐿
𝐶𝑎𝐶𝑂3
Sertlik meq/L = 120mg/L CaCO3 x 1meq CaCO3/50mg = 2,4meq/L
mg
L
20
𝐶𝑎+2 = 120𝑥 50 = 48 mg/L 𝐶𝑎+2
Magnezyum Sertliği;
200 – 120 = 80 mg/L CaCO3
Sertlik meq/L = 80mg/L CaCO3 x 1meq CaCO3/50mg = 1,6 meq/L
mg
L
12
𝑀𝑔+2 = 80𝑥 50 = 19,2 mg/L 𝑀𝑔+2
38
DENEY 7
SÜLFAT TAYİNİ
Kükürt (S-) bazı organik maddelerin yapısına da girebilen, onun dışında doğal dolanımda en
çok inorganik halde yer alan bir elementtir. Sularda az miktarda kükürt bulunabilir. Sülfat
(SO42-) ise oldukça yüksek konsantrasyonlarda bulunabilir. Çünkü kayalardan çözeltiye geçen
katyonlar genellikle sülfatlı bileşiklerdir. Tabiatta bulunan ağır metal sülfürleri atmosferik
olayların etkisiyle kısmen oksitlenerek suda çözünebilen sülfatları oluşturular. Maden drenaj
artıkları pirit oksidasyonu nedeniyle çevreye yüksek miktarda sülfat verebilmektedir. Ayrıca,
kâğıt ve tekstil endüstrisinden deşarj yoluyla sulara karışabilir.
Evsel su kaynaklarındaki sülfat miktarı yüksek konsantrasyonlarda bulunduğunda insanlar
üstündeki müshil etkisinden dolayı çok önemlidir. Bu yüzden insan kullanımı göz önünde
tutularak sularda üst limit değer olarak 250 mg/L tavsiye edilmektedir.Evsel ve endüstriyel su
kaynaklarındaki sülfat kazan ve ısıtıcılarda sert kabuklar oluşturmasından dolayı önemlidir.
Sülfat tayin yöntemleri:
1- Gravimetrik Metot: BaCl2 ile SO42- asidik ortamda BaSO4 şeklinde çöktürülerek
ağırlığından hesaplanır. 10 mg/L ve üzeri derişimlerde ölçüm için uygun bir metoddur.
2- Türbidimetrik Metot: Sülfat iyonları asidik ortamda BaCl2 ile BaSO4 oluşturacak
şekilde kompleksleştirilir. Spektrofotometre ile 420 nm’de ölçülen absorbans
değerinden yararlanarak sülfat miktarı tayin edilir. 1 – 40 mg/L arasındaki derişimleri
ölçebilen bir yöntemdir.
3- Kolorimetrik Metot: Metil timol mavisi yardımıyla yapılan bir yöntemdir. Kısa süre
içinde daha fazla örneğin ölçümünün yapılabilmesi için tercih edilen bir yöntemdir.
1- İyon kromatografisi ve Kapiller İyon Elektroforezi: 0,1 mg/L gibi düşük değerleri
ölçebilmesiyle sülfat tayininde kullanılan metodlardandırlar.
Bu deneyde sülfat tayini türbidimetrik (bulanıklık ölçüm) yöntem kullanılarak yapılacaktır.
SO42-, sülfat iyonları, BaCl2 içeren asetik asit ortamında üniform boyutlarda BaSO4 kristalleri
oluşturmak için çöktürülecektir. Süspanse haldeki BaSO4’ın ışık absorbans değerleri ölçülür
ve bir standart eğri üzerinden SO42- konsantrasyonları karşılaştırmalı olarak tespit edilir. Bu
yöntemle minimum 1 mg SO42-/L değeri tespit edilebilmektedir.
39
Kullanılan Kimyasallar
Tampon çözeltisi: 30 g magnezyum klorür (MgCl2.6H2O), 5 g sodyum asetat
(CH3COONa.3H2O), 1 g potasyum nitrat (KNO3) ve 20 mL asetik asit (CH3COOH) (% 99'luk)
500 mL distile suda çözülür ve distile su ile 1 litreye tamamlanır.
Baryum Klorür: 20-30 mesh'lik kristal Baryum klorür.
Standart Sülfat Çözeltisi: 0,1479 g Na2SO4 bir miktar distile su içerisinde çözülür ve distile
su ile 1 litreye tamamlanır. Bu çözeltinin 1 mL'si 0,1 mg SO42- ihtiva eder. (100 ppm)
Kalibrasyon Çözeltileri : Standard sülfat çözeltisi kullanılarak 5, 10, 20 ,30 ve 40 mg/L SO42içerecek şekilde çözeltiler hazırlanır.
Kullanılan Cihaz ve Gereçler
1. Spektrofotometre
2. Kronometre
3. Manyetik karıştırıcı
4. Spatül
5. Balon joje, 100 mL'lik
6. Pipet
Deneyin Yapılışı
Kalibrasyon Eğrisinin Hazırlanması : Önceden hazırlanan kalibrasyon çözeltilerine
aşağıdaki işlemler uygulanır.
Baryum Sülfat Bulanıklığının Oluşturulması : 10 mL kalibrasyon çözeltisi 100 mL’lik
erlene alınır. Üzerine 2 mL tampon çözelti konulur ve manyetik karıştırıcı ile sabit hızda
karıştırılır. Karışma işlemi devam ederken bir spatül dolusu BaCl2 eklenir ve 60 saniye daha
karıştırma işlemi devam ettirilir.
Baryum Sülfat Bulanıklığının Ölçülmesi : Karıştırma işlemi sona erdiğinde kalibrasyon
çözeltileri küvete eklenerek 5 dakika içinde spektrofotometrede 420 nm dalga boyunda ölçüm
yapılır.
Kalibrasyon Eğrisinin Çizimi : Kalibrasyon çözeltileri ile yapılan ölçüm değerleri x
ekseninde derişim (mg/L) değerleri ve y ekseninde absorbans (abs.) değerleri olacak şekilde
grafiğe geçirilir.
40
Derişimi Bilinmeyen Örneğin Ölçümü : Örnek için iki ölçüm yapılır. Birinci ölçümde 10 mL
örnek alınarak 100 mL’lik erlene eklenir. Üzerine 2 mL tampon çözelti konulur ve manyetik
karıştırıcı ile sabit hızda karıştırılır. Karıştırma işlemi sona erdiğinde örnek küvete eklenerek 5
dakika içinde spektrofotometrede 420 nm dalga boyunda ölçüm yapılır.
İkinci ölçümde ise 10 mL örnek alınarak 100 mL’lik erlene eklenir. Üzerine 2 mL tampon
çözelti konulur ve manyetik karıştırıcı ile sabit hızda karıştırılır. Karışma işlemi devam
ederken spatül ile BaCl2 eklenir ve 60 saniye daha karıştırma işlemi devam ettirilir.
Karıştırma işlemi sona erdiğinde örnek küvete eklenerek 5 dakika içinde spektrofotometrede
420 nm dalga boyunda ölçüm yapılır.
Hesaplamalar
Öncelikle absorbans değerleri y ekseninde, derişim değerleri x ekseninde olacak şekilde bir
(Abs. - Derişim) kalibrasyon eğrisi çizilir. Örnek için okunan değer abs. (y) ekseninde
belirlenerek bu noktadan çizilen eğriye bir doğru çizilir. Bu doğrunun eğriyi kestiği noktadan
ise mg/L (x) eksenine dik bir doğru çizilerek okunan absorbansa karşılık gelen mg/L değeri
belirlenir.
Derişim okuma işlemi ölçülen her iki örnek içinde gerçekleştirilir. Daha sonra aşağıdaki
denklem kullanılarak örneğin SO42- derişimi hesaplanır.
𝐶𝑆𝑂4 2− = 𝐵𝑆𝑂4 2− − 𝐴𝑆𝑂4 2−
Burada;
𝐶𝑆𝑂4 2− : Örneğin SO42- derişimi (mg/L)
𝐵𝑆𝑂4 2− : Örneğin ikinci ölçümünde kalibrasyon eğrisinden okunan SO42- değeri (mg/L)
𝐴𝑆𝑂42− : Örneğin birinci ölçümünde kalibrasyon eğrisinden okunan SO42- değeri (mg/L)
41
DENEY 8
KLORÜR TAYİNİ
Klorür (Cl-), tüm tabii ve kullanılmış sularda çok yaygın bir şekilde bulunan bir iyondur.
Yeraltı sularına çözünme yolu ile ya da tuzlu su-tatlı su girişimleri sonucu katılabilir. Eğer
sudaki klorür içeriği NaCl tuzundan ileri geliyorsa, 250 mg/L klorür konsantrasyonu suda
belirgin bir tuzluluk tadı oluşturmaya yeterlidir. Eğer klorür konsantrasyonu CaCl2 ve MgCl2
tuzlarından kaynaklanıyorsa 1000 mg/L gibi büyük bir konsantrasyonda bile suda tuzlu bir tad
oluşturmaz. Kullanılmış sulardaki klorür içeriği, içme sularına nazaran çok daha fazladır.
Çünkü insan diyetinin temel maddelerinden olan tuz (NaCl) dışkı ve idrar vasıtasıyla atılır.
İnsan üresi ile birlikte günde kişi başına 6 g kadar klorür atılmaktadır. Yüksek oranda klorür
içeren sular metalik borulara ve yapılara zararlıdır.
Dağlık alanlardaki su kaynakları çok düşük klorür konsantrasyonları içermektedir. Buna
karşılık nehir ve yeraltı su kaynakları belli miktarlarda klorür konsantrasyonu içerir. Deniz ve
okyanusların klorür seviyesi ise oldukça yüksektir. Doğal sularda klorür konsantrasyonu 5
ppm'i geçmezken deniz suyunda 19000 ppm klorür bulunabilir.
Klorür çevre mühendisliği araştırmalarında birçok alanda izleyici olarak kullanılır. Klorürün
tayini için 4 yöntem geliştirilmiştir.
1-Arjantometrik Yöntem: Nispeten temiz ve klorür içeriği 0,15 ile 10 mg/L arasında olan
numuneler için uygundur.
2-Civa Nitrat Yöntemi: Titrasyon dönüm noktası kolayca gözlenen basit bir yöntemdir.
3-Potansiyometrik Yöntem: Renkli ve bulanık atıksu numunelerindeki klorürü tayin için
kullanılır.
4-Ferrisiyanid Yöntemi: Otomatize edilmiş bir klorür tayin yöntemidir ve birçok laboratuarda
rutin analiz yöntemi olarak kullanılmaktadır.
Arjantometrik Yöntem
Nötr veya hafif alkali bir çözeltide, klorürün gümüş nitrat (AgNO3) ile titrasyonunun dönüm
noktası potasyum kromat (K2CrO4) ile belirlenebilir. Titrasyon sırasında kırmızı gümüş
kromat oluşmadan önce gümüş klorür çökelir.
42
Bir başka ifadeyle; Cl-, Ag+ ve CrO42- iyonları beraber bulunduğunda Önce AgCl bileşiği
çöker, beyaz renktedir. Cl- iyonlarının tükendiği noktada, Ag2CrO4 çöker, turuncu-kırmızı
renktedir.
Kullanılan Kimyasallar ve Malzemeler
Distile Su
Potasyum Kromat İndikatör Çözeltisi (K2CrO4): 50 g potasyum kromat bir miktar distile suda
çözülür. Belirli bir kırmızı çökelek oluşuncaya kadar gümüş nitrat (AgNO3) çözeltisi ilave
edilir. 12 saat bekletilir. Çözelti daha sonra filtrelenir ve distile su ile litreye tamamlanır.
Standart Gümüş Nitrat (AgNO3) Titrantı 0,0141 N: 2,395 g gümüş nitrat (AgNO3) distile suda
çözülür ve distile suyla 1 litreye tamamlanır. Kahverengi şişede saklanır ( 1 mL = 500 g Cl-).
Erlen, 250 mL
Büret, 50 mL
Deneyin Yapılışı
100 mL numune erlene alınır. pH değeri 7-10 civarında olan numuneler doğrudan titre edilir.
pH'ları bu aralıkta olmayan numunelerin pH'ları NaOH veya H2SO4 ile ayarlanmalıdır.
Numuneye 1 mL K2CrO4 indikatör çözeltisi ilave edilir. Standart AgNO3 çözeltisi ile
pembemsi-sarı renkli dönüm noktasına kadar titre edilir. Şahit numune ile aynı titrasyon
işlemi tekrarlanır. Şahit için olan AgNO3 sarfiyatı genellikle 0,2 - 0,3 mL kadardır.
Hesaplamalar
Klorür (Cl-) mg /L =
(𝑉𝐴𝑔𝑁𝑂3 −𝑉𝐵 ) 𝑁 35450
𝑁𝑢𝑚𝑢𝑛𝑒 ℎ𝑎𝑐𝑚𝑖 (𝑚𝐿)
VAgNO3 = Numune için harcanan gümüş nitrat, mL
VB = Şahit için harcanan gümüş nitrat, mL
N = Gümüş nitrat çözeltisinin normalitesi
43
DENEY 9
RENK ve BULANIKLIK TAYİNİ
Renk
Sulardaki renk, suda bulunan doğal metalik iyonların (demir ve mangan), humus, plankton,
bitkiler ve endüstriyel atıklardan kaynaklanabilmektedir. Genel veya endüstriyel kullanım
amaçlı, sulardaki renk giderilebilmektedir. Renkli endüstriyel atıksularda deşarj öncesinde
mutlaka renk giderilmelidir. Bazı sanayilerin atıksularında bulunan kolloidal ve askıda
maddeler o suyun rengini büyük ölçüde etkilemektedir.
Gerçek Renk: Atıksuda bulanıklık giderildikten sonra hala var olan renktir.
Zahiri Renk: Sadece renge sebep olan değil tüm askıda maddelerin oluşturduğu, filtrasyon
veya santrifüj yapılmadan görülen renktir. Tüm durumlarda gerçek ve zahiri renk
hesaplanmalıdır.
Renk,
belirli bir dalga boyundaki ışığın çarptığı cisim tarafından soğurulması veya
yansıtılması sonucu göze gelen kısmının algılanmasıdır. Doğal bileşiklerden dolayı sularda
oluşan renk, suya zararlı veya toksik özellikler vermez. Doğal renk içeren sular sarıkahverengi görünümdedir. Doğal sularda renk ölçümü için potasyum kloroplatinat (K2PtCl6)
stok çözeltisinden hazırlanan standart serisi kullanılır.
Dalga boyu (λ): ışığın (foton parçacığı) ilerlerken yaptığı hareket olarak açıklanır ve
aşağıdaki şekildeki gibidir. İnsan gözünün görebildiği dalga boyu aralığı ise 380 nm ile 800
nm arasındadır ve bu aralığa görünür bölge denir. Görünür bölge ışıması “Renk” olarak
tanımlanır. Foton parçacığının dalga boyu aralığı aşağıdaki şekilde verilmiştir.
Şekil 9.1 Foton parçacığının dalga boyu aralığı
44
Frekans: Bir foton parçacığının 1 saniyede yaptığı dalga boyu devir sayısıdır. Bir fotonun
frekansı arttıkça (dalga boyu azaldıkça) enerjisi artar.
Sudaki Rengin Dezavantajları:
-
Estetik açıdan uygun değildir, tercih edilmez
-
Alıcı ortamlara verilen boyalı sular biyolojik girişimlere, ışığa, sıcaklığa ve
oksidasyona direnç gösterir
-
Renk biyolojik olarak parçalanamaz ve canlılar üzerinde toksik etkide bulunur
-
Giderilme yöntemleri oldukça maliyetlidir
ANALİZ YÖNTEMLERİ
Gözle Mukayese
Bir suyun renkli olduğunu anlamak için bulanıklığının giderilmesi gerekmektedir. Atıksularda
renk ölçümü görsel olarak, bilinen bir derişimde renge sahip bir su numunesiyle
karşılaştırılarak yapılabilir. Karşılaştırma işlemi aynı zamanda bu işlem için özel olarak
geliştirilmiş renkli cam diskler kullanılarak da yapılabilir.
Spektrofotometre ile Ölçüm
Cihaz kullanılarak yapılan renk ölçümleri ise spektrofotometre adı verilen belirli bir dalga
boyunda geçen ışığın şiddetini ölçen aletlerle yapılır. Bu cihazlar belirli kalibrasyon
çözeltilerini baz alarak hazırlanan ve hafızasına kaydettiği kalibrasyon eğrisi ile örnek
numuneden geçen ışığın miktarını oranlayarak sonuç verirler. Spektrofotometre yardımıyla
renk ölçümü, absorbans ya da tutulan ışığın fiziksel rengi demektir.
SPEKTROFOTOMETRE ÖLÇÜMÜ İLE DENEY DÜZENEĞİ
Kullanılan Araç ve Gereçler
-
Spektrofotometre
-
Küvet
Kullanılan Kimyasallar
-
Distile Su
-
Atık su
-
Kalibrasyon Çözeltileri (5, 3, 2, 1, 0.1 ppm metilen mavisi)
45
Girişimler
-
Bulanıklık; Analiz öncesi filtre veya santrifüj ile giderilmelidir.
-
Değişen pH, rengin değişmesine neden olur. Ölçülen rengin yanına pH değeri de
kaydedilmelidir.
Deneyin Yapılışı
-
Spektrofotometre cihazında renk taraması yapılır ve en uygun dalga boyu belirlenir.
-
Cihaz, yapılan tarama sonucunda elde edilen dalga boyuna (bu deneyde kullanılacak
olan metilen mavisi için 650 nm bulunmuştur) ayarlanır.
-
Kalibrasyon çözeltileri düşük derişimden büyük derişime doğru cihaza okutularak
kalibrasyon eğrisi hazırlanır.
-
Atıksu numunesi küvetin içinde hava kabarcığı kalmayacak şekilde küvete konur
-
Spektrofotometreye yerleştirilmeden önce küvetin etrafı parmak izi kalmayacak şekilde
silinir.
-
Küvet cihaza yerleştirilerek renk ölçümü gerçekleştirilir.
-
Eğer ölçülen numunenin absorbansı, kalibrasyon eğrisinin en büyük değerinden
yüksekse cihaz “over range” (ölçüm aralığından yüksek) uyarısı verir. Bu nedenle
numuneye yeterli derecede seyreltme uygulanır ve yeniden ölçüm gerçekleştirilir.
Hesaplamalar yapılırken seyreltme oranı göz önünde bulundurulmalıdır.
Bulanıklık
Bulanıklık suda bulunan askıda katı maddelerin ışığın geçişini engellemesi olarak tanımlanır.
Bulanıklığa kil, silis, organik maddeler, inorganik maddeler ve mikroorganizmalar gibi suda
askıda kalabilen maddeler neden olur. Bu maddeler koloidal büyüklüğünden, iri taneciklere
kadar değişik tane büyüklüğünde olabilir. Nehir sularında bulanıklık çoğunlukla yüksektir.
Bunun asıl nedeni ise yağmur sonucu nehre taşınan topraktır. Göllerde ve diğer durgun
sularda bulanıklık koloidal haldeki maddelerden dolayı olmaktadır. Ayrıca göller, evsel veya
endüstriyel atıksular karışması sonucu organik kirliliğin nüfuz etmesi ve organik madde
kullanımı sonucu hızla artan bakterilerin bulanıklığı artırması sonucu yüksek bulanıklık
değerlerine ulaşabilirler.
Bulanıklık ölçümü temel olarak,
numuneye gelen ışığın bulanıklık tarafından kırılması,
yansıması, absorblanması veya dağılması prensibine dayanır.
46
Bulanıklığın ölçüsü, 1 litre suda çözülen 1 mg SiO
2
‟nin suya 1 bulanıklık birimi vermesi
olarak tanımlanır.
1 bulanıklık birimi = 1 mg SiO2 /L
Bulanıklığın İçme Suları için Dezavantajları
-
Estetik Görüntü: İçme ve kullanma sularının bulanıklık içermesi kullanışlılığını azaltır.
Bulanıklığın sularda bulunması suya herhangi bir kirliliğin karıştığı kaygısını yaratır.
Kullanıcılar sularının berrak görüntüde olmasını isterler.
-
Filtre Edilebilirlik: Sudaki bulanıklık ne kadar fazla olursa suyun filtre edilebilmesi o
kadar güçleşir. Buna ek olarak bulanıklığın yüksek olması filtre işlemi maliyetlerini
artırır.
-
Dezenfeksiyon:
Bulanıklık, mikroorganizmaların dezenfektan ile temas olasılığını
düşüreceği için uygulanan dezenfeksiyon işleminin verimini düşürür. Bunun sonucu
olarak istenilen dezenfeksiyon koşullarının sağlanması için daha fazla dezenfektan
harcanmasına ve maliyetlerin artmasına neden olur.
ANALİZ YÖNTEMLERİ
Geçmişte, bulanıklığın standart ölçüm metodu Jackson mum türbidimetresine dayalı yapılırdı.
Fakat bu ölçüm yöntemi ancak 25 Jackson Turbidity Unit (JTU) üstünde ölçüm yapabildiği
için günümüz suları için pek kullanışlı değildir. Günümüz kullanım suları 0 – 1 birim arasında
bulanıklık içerdiği için yeni yöntemler geliştirilmiştir. Bu yöntemlerden en çok kullanılanı
enstrümantal (cihazla ölçüm) bir yöntem olan elektronik nefelometrelerdir. Bu cihazların
çalışma prensibi tek yönde gönderilen ışığın suda bulunan bulanıklıktan geçtikten sonra kalan
kısmının ölçülmesi ve standart çözeltilerle karşılaştırılmasına dayanmaktadır. Enstrümantal
ölçüm sonucu elde edilen bulanıklık değerleri Nephelometric Turbidity Unit [NTU] olarak
ifade edilir. Bulanıklık değerleri NTU birimi ile belirlenmiş olmasına karşın TS 266 da JTU
(Jackson Turbidity Unit) ya da buna eşdeğer olan mg/L SiO
edilmiştir.
İller Bankası Laboratuarında yapılan bir çalışmada yaklaşık ;
1 NTU = ≈ 2,5 JTU = 2,5 mg/L SiO2 oranı saptanmıştır.
47
2
birimleri ile ifade
Şekil 9.2 Bulanıklık ölçümü
Enstrümantal Yöntem ile Deneyin Yapılışı
Kullanılan Araç ve Gereçler
-
Bulanıklık Ölçer Cihazı
-
Küvet
Kullanılan Kimyasallar
-
Distile Su
-
Atık su
-
Kalibrasyon Çözeltileri
Deneyin Yapılışı
-
Kalibrasyon çözeltileri kullanılarak cihazın kalibrasyonu gerçekleştirilir.
-
Atıksu numunesi küvetin içinde hava kabarcığı kalmayacak şekilde küvete konur ve
bulanıklık ölçere yerleştirilmeden önce küvetin etrafı parmak izi kalmayacak şekilde
silinir.
-
Küvet cihaza yerleştirilerek bulanıklık ölçümü gerçekleştirilir.
-
Eğer ölçülen numunenin bulanıklığı, bulanıklık ölçer cihazının ölçüm değerinin
üstündeyse numuneye yeterli derecede seyreltme uygulanır ve yeniden ölçüm
gerçekleştirilir.
-
Hesaplamalar yapılırken seyreltme oranı göz önünde bulundurulmalıdır.
48
DENEY 10
ALEV FOTOMETRESİ İLE SODYUM VE POTASYUM TAYİNİ
Sodyum canlı hayatında yapı taşı olarak bilinen elementlerden biridir. Sodyumun dünya
üzerindeki dağılımı yer kabuğunda % 2,5, toprakta % 0,02 – 0,62 arasında, akarsularda
6,3 mg/L ve yer altı sularında > 5 mg/L şeklindedir. Doğada silikat ya da sodyum tuzu
şeklinde bulunmaktadır. Sodyumlu birleşikler kostik soda, tuz, gübre veya su arıtım kimyasalı
şeklinde kullanılırlar. Sodyumun zararlı etkileri arasında, yüksek oranlarda toprağın
geçirgenliğini etkilemesi vardır. İnsanlarda kardiyak (kalp) sorunlarına neden olabilir. İçme
sularındaki derişimi 2 – 3 mg/L olması tavsiye edilir.
Sodyum gibi potasyumda (K+) bitki ve insan beslenmesinde ana elementlerden biridir. Yer
altı sularında mineral çözünmesi sonucu ve zirai gübreleme sonucu, toprakta ise canlıların
çürümesi, tuzlar ve yine zirai gübreleme ile besin döngüsüne katılır. Fazla sodyum alınması
kalp ve böbreklere zarar vererek insan sağlığına etki eder.
Günümüzde daha çok alev atomik emisyon spektrofotometresi olarak isimlendirilen alev
fotometresi nispeten eski aletsel analiz yöntemlerinden biridir. Analitik yöntem olarak, atomik
emisyon, çözeltideki eser metal iyonlarının belirlenmesi için hızlı, basit ve duyarlı bir
yöntemdir. Alev plasmadaki gaz-faz atomlarından yayılan emisyon (ışıma) kendine özgü
doğasından dolayı, bu yöntem diğer ölçümü bozacak dış etkenlerden (girişim) çok fazla
etkilenmez. Analiz sonucunu etkileyecek büyüklükte girişim yapan madde yoksa sulu
çözeltilerde metalin analizi için Alev fotometresi ile yapılan ölçümler % ±1-5 hassasiyete
sahiptir.
Yöntem birçok metalik element için uygundur. Özellikle, Na+, K+, Ca2+, ve Ba2+ gibi alevin
nispeten düşük sıcaklıklarında kolaylıkla ışıma yapabilen yüksek enerji seviyelerine sahip
metallik elementler için uygundur. Metal özelliği göstermeyen elementler alev fotometresinde
belirlenemezler.
Alev fotometrisi kesin sonuçlardan çok o andaki deneysel şartlara bağlı olarak elde edilmiş
değerler verir. Yani, elde edilen değerlerin doğruluğunda aletin kalibrasyonun iyi yapılmış
olması temeldir. Çok farklı deneysel değişkenler alevden yayılan ışığın yoğunluğunu etkiler.
Bu yüzden, doğru sonuçlar elde edebilmek için kalibrasyon çözeltilerin dikkatli hazırlanması
ve aletin kalibrasyonun da dikkatlice ve sıklıkla yapılması önerilir. Aşağıdaki şekilde bir alev
emisyon fotometresi görülmektedir.
49
Alev Emisyon Fotometresi
Alev fotometresi (flame fotometer) ile ölçüm
Alev üzerine çözelti çok küçük damlacıklar halinde (sis şeklinde) püskürtülür. Alevin ısı
etkisiyle, çözeltideki madde atomlarının elektronları uyarılır ve bu şekilde daha üst bir enerji
seviyesine çıkar. Kararsız olan bu elektronlar, kararlı hale gelmek için eski enerji düzeylerine
dönerken aradaki enerji farkını kendi atom numaralarına özgü dalga boyunda ışık olarak
dışarı salarlar. Bu ışık, çözeltideki madde konsantrasyonuyla orantılıdır ve alev
fotometresinde filtreler yardımıyla ölçülür.
50
Sodyumun alev fotometresinde yaydığı ışıma sarı renktedir ve dalga boyu 589 nm’dir.
Potasyumun ise yaydığı kırmızı renkte ışıma yapar ve ışımanın dalga boyu 766,5 nm’dir.
Deneyde Kullanılan Malzemeler ve Çözeltiler
1. Distile su
2. 5, 10, 25, 50, 100 mg/L Na+ içeren standart çözeltiler (NaCl’den)
3. 1, 5, 15, 25, 35 mg/L K+ standart çözeltiler (KCl’den)
4. Alev Emisyon Fotometresi
5. 50 veya 100 mL’lik Balon jojeler
6. 50 mL’lik beherler
7. 5 veya 10 mL’lik pipetler
Deneyin Yapılışı
Standard Çözeltilerin Hazırlanışı
Standart çözeltiler hazırlanırken ilk olarak kullanılacak olan en yüksek derişimdeki standart
çözelti hazırlanır ve daha düşük derişimde olan standart çözeltiler, ilk çözelti seyreltilerek
hazırlanır. Deneyde kullanılacak olan 100 mg/L derişimindeki Na+ standardı, katı NaCl
kimyasalından (MA = 58,44 g/mol) 63,52 mg alınarak 250 mL saf suda çözülerek hazırlanır.
Elde edilen bu stok çözeltiden seyreltme işlemi ile 5, 10, 25 ve 50 mg/L derişimlerinde
çözeltiler hazırlanır. Deneyde kullanılacak olan 35 mg/L derişimindeki K+ standardı, katı KCl
kimyasalından (MA = 74,55 g/mol) 16,68 mg alınarak 250 mL saf suda çözülerek hazırlanır.
Elde edilen bu stok çözeltiden seyreltme işlemi ile 1, 5, 15 ve 25 mg/L derişimlerinde
çözeltiler hazırlanır.
51
Cihaz ile Ölçüm
Alev fotometresi çalıştırılır ve filtre ayarı sodyuma getirilir. Alev fotometresinin kılcal
borusunun içi saf su ile tamamen temizlendikten sonra 50 mL’lik behere konulan ilk standart
okutulur ve ekranda görülen emisyon değeri kaydedilir. Tekrar kılcal boru saf su ile
temizlendikten sonra ikinci standart okutulur. Bu işleme standartların tamamı okutuluncaya
kadar devam edilir ve kalibrasyon eğrisi çizilir. En son derişimi bilinmeyen numune alev
fotometresinde ölçülerek emisyon değeri okunur ve kalibrasyon eğrisine yerleştirilerek
derişimi belirlenir.
Aynı işlemler Potasyum (K+) içinde filtre ayarı potasyuma değiştirilerek tekrarlanır.
Hesaplamalar
Öncelikle Emisyon Değerleri (E.D.) y ekseninde, derişim değerleri x ekseninde olacak şekilde
bir (Emisyon Değeri - Derişim) kalibrasyon eğrisi çizilir. Örnek için okunan değer E.D. (y)
ekseninde belirlenerek bu noktadan çizilen eğriye bir doğru çizilir. Bu doğrunun eğriyi kestiği
noktadan ise mg/L (x) eksenine dik bir doğru çizilerek okunan değere karşılık gelen mg/L
değeri belirlenir.
52