Sislenme noktası ekstraksiyonunun, fiber-optik spektrofotometrisi ile birleştirilerek vanadyumun tayini
Cloud point extraction combined with fiber-optic spectrophotometry for the determination of vanadium
Yazar: DUYGU AKSU
Danışman: PROF. DR. HAYATİ FİLİK
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Fiber optik = Fiber optics ; Vanadyum = Vanadium

Özet:
Belirli miktarlardaki vanadyum hücre büyümesi için gerekli bir elementtir. Yine de vanadyum ve bileşikleri yüksek konsantrasyonlarda insanlar ve hayvanlar için yüksek ölçüde zehirli olabilir. Doğal sularda en fazla bulunan vanadyum türleri V(IV) ve V(V)' dir. Her iki türün gerekliliği ve toksik özellikleri farklı olup, bu örneklerdeki konsantrasyonları ng ml-1 seviyesindedir. Vanadyumun toksisitesi oksidasyon basamağına bağlıdır. V(V), V(IV)' den daha toksiktir. Bu nedenle çevre örneklerinde ve özellikle doğal sularda vanadyumun analizi büyük ölçüde önemlidir.Örneklerde bulunan düşük konsantrasyondaki birçok analiti direkt olarak tayin etmek mümkün değildir. Bu yüzden az miktardaki örnekleri tayin etmek için analiz yöntemleri ayırma ve önderiştirme teknikleri ile birlikte uygulanmalıdır. Ayırma ve önderiştirme temeline dayanan sislenme noktası ekstraksiyonu (CPE), kullanılan yüzey aktif maddeler sebebiyle analitik kimyada önemli ve pratik bir uygulama haline gelmektedir. Sislenme noktası olgusu sulu çözeltide noniyonik yüzey aktif maddelerin kritik misel konsantrasyonlarının üzerinde, uygun katkı maddelerinin eklenmesi veya sıcaklığın değiştirilmesi üzerine bulanıklık meydana gelmesi olayıdır. Yüzey aktif maddece zengin fazın santrifüj ile ayrılmasıyla hidrofobik türler sulu çözeltiden uzaklaştırılır. Bu işlem eser miktardaki metallerin başlıca spektroskopik analizlerinde uygun hidrofobik kompleks yapıcı maddelerle (kompleksan) reaksiyon sonrası analitin önderişimi için kullanılır.Önerilen bu yeni birleştirilmiş metot, sislenme noktası ekstraksiyonu (CPE) sonrası fiber optik reflektans spektrofotometre (FORS) kullanılarak az miktardaki vanadyumun önderiştirilmesi ve analizi için geliştirilmiştir. Sislenme noktası ekstraksiyonunun fiber optik reflektans spektrofotometresi (CPE-FORS) ile birleşme ve ölçüm parametreleri araştırılmıştır. CP-Ekstraksiyonu yöntemine dayanarak gerçekleştirilen reaksiyonda, asetat tamponlu ortamda askorbik asit varlığında 2-(2-Thiazolylazo)-p-Cresol(TAC) ile reaksiyonu sonrası kırmızı renkli vanadyum kompleksi oluşur. Sulu çözeltiden vanadyumun ekstraksiyonu için noniyonik yüzey aktif madde olan Triton X-100 kullanıldı. Yüzey aktif maddece zengin olan faz organik çözücüler ile seyreltme yapılmadan 545.6nm'de portatif fiber optik reflektans spektrofotometresi ile ölçüldü. Uygun reaksiyon ve ekstraksiyon koşulları (yüzey aktif madde konsantrasyonu, ligand konsantrasyonu, zaman etkisi vb.) üzerinde çalışıldı. Uygun koşullarda,vanadyum için çizilen kalibrasyon grafiği lineer çalışma aralığı 0.03-0.51 mg L-1 arasında ve limit tayin değeri 0.02 mg L-1 'dir. Bağıl standart sapma (R.S.D.) değeri % 3' den küçüktür. Elde edilen önderiştirme faktörü 20' dir. Önerilen bu metot gerçek örneklere, direkt ve katkı yapılarak örneklerdeki eser miktardaki vanadyum analizi için uygulandı.

Abstract:
At trace amounts vanadium represents an essential element for normal cell growth. However, vanadium its compounds at high concentrations can be highly toxic to man and animals. The vanadium species most frequently found in natural water are mainly V(V) and V(IV). Both species have different nutritional and toxic properties and their concentrations in these samples have been estimated at the ng ml-1 level. The toxicity of V is dependent on its oxidation state, with V(V) being more toxic than V(IV). Therefore, a considerable interest exists in its determination in environmental sample, particularly in natural waters.The low concentration of many analytes in samples makes direct measurement difficult. Therefore, the application of determination technique coupled with a separation/ preconcentration technique is necessary for trace analysis. Separation and preconcentration based on cloud point extraction (CPE) are becoming important and practical applications of the using surfactants in analytical chemistry. Cloud point phenomenon occurs when aqueous solutions of non-ionic surfactants above the critical micelle concentration become turbid upon modification of temperature or introduction of a suitable additive. A surfactant-rich phase can then be separated by centrifugation, removing the hydrophobic species from the aqueous solution. This process has been used in trace metal determination by spectroscopic techniques mainly for analyte pre-concentration after reaction with a suitable hydrophobic complexing agent.A new combination method, employing fiber optic reflectance spectrometry (FORS) after cloud point extraction (CPE), was developed for the preconcentration and determination of trace levels vanadium. The preconcentration and combination parameters of cloud point extraction-fiber optic reflectance spectrometry (CPE-FORS) were investigated. Cloud point extraction method was based on the color reaction of the red complex of vanadium with 2-(2-Thiazolylazo)-p-Cresol(TAC) in the presence of ascorbic acid in acetate buffer media. A non-ionic surfactant Triton X-100 to extract vanadium from aqueous solutions was investigated. The extracted surfactant rich phase was measured at 545.6nm by a portable fiber optic reflectance spectrophotometer (FORS) without the need of organic diluent. The optimal extraction and reaction conditions (e.g. surfactant concentration, reagent concentration, effect of time) were studied. Under optimum conditions, calibration curve was linear in the range of 0.03?0.51 with detection limit of 0.02 mg L?1 for vanadium. The relative standard deviations (R.S.D.s) were lower than 3 %. The obtained preconcentration factor was 20. The proposed method was applied to the analysis of several real and spiked samples.