AAS Nedir? Atomik Absorpsiyon Spektrofotometresi Rehberi

Icme suyundaki kursun miktarini olcmek, bir gida numunesinde kadmiyum aramak ya da bir cevher orneginde altin tayini yapmak -- bu islerin hepsinin ortak noktasi, eser duzeydelki metalleri hassas sekilde olcme ihtiyacidir. Atomik Absorpsiyon Spektrofotometresi (AAS), tam da bu amac icin gelistirilmis ve onlarca yildir dunyanin dort bir yanindaki laboratuvarlarda guvenle kullanilan bir analitik tekniktir.

AAS, elementlerin serbest atom halinde belirli dalga boylarindaki isigi absorbe etmesi prensibine dayanir. Teknik olarak basit, sonuclari guvenilir ve pek cok element icin hassas olcum imkani sunar. Bu rehberde AAS'nin calisma prensibinden farkli atomlastirma tekniklerine, girisim turlerinden guncel uygulama alanlarina kadar kapsamli bir inceleme yapacagiz.

AAS'nin Kisa Tarihcesi

Atomik absorpsiyonun temel prensibi 19. yuzyila kadar uzanir. 1802 yilinda gunes spektrumundaki karanlik cizgilerin (Fraunhofer cizgileri) kesfedilmesi, atomlarin belirli dalga boylarinda isigi absorbe ettiginin ilk kaniti oldu.

Ancak AAS'nin analitik bir teknik olarak gelistirilmesi 1950'lerin ortasina denk gelir. Alan Walsh, atomik absorpsiyonun kantitatif element analizi icin kullanilabilecegini gostererek teknigin temelini atti. 1960'lardan itibaren ticari AAS cihazlari uretilmeye baslandi ve teknik hizla yayginlasti.

Bugvn AAS, ozellikle tek element analizinde hala yaygin kullanilmakta, ancak cok elementli analizlerde ICP-OES ve ICP-MS gibi tekniklerle rekabet etmektedir.

Temel Prensip: Beer-Lambert Yasasi

AAS'nin calisma prensibi, spektrofotometre tekniklerinin tamaminda gecerli olan Beer-Lambert yasasina dayanir.

A = log(I0 / I) = k * C * l

Burada:

A: Absorbans (boyutsuz)
I0: Baslangic isik siddeti (numune olmadan)
I: Numuneden gecen isik siddeti
k: Absorpsiyon katsayisi (elemente ve dalga boyuna ozgu)
C: Analit konsantrasyonu
l: Isik yolu uzunlugu (atomlastirici boyunca)

Ilke basittir: Numunedeki hedef elementin konsantrasyonu arttikca, absorbe edilen isik miktari da artar. Bu iliski belirli bir konsantrasyon araliginda dogrusaldir.

UV-Vis spektrofotometresinden temel fark sudur: UV-Vis'te molekuller cozeltide isik absorbe eder; AAS'te ise serbest atomlar gaz fazinda isik absorbe eder. Bu nedenle AAS'te numuneginin once atomlastirilmasi -- yani serbest atomlara donusturulmesi -- gerekir.

AAS'nin Temel Bilesenleri

Bir AAS sistemi dort ana bilesenden olusur:

1. Isik Kaynagi: Ici Bos Katot Lambasi (HCL)

Her element icin ayri bir lamba kullanilir. Lamba, analiz edilecek elementin kendisinden yapilmis bir katot icerir. Elektrik desarji ile katot yuzeyindeki atomlar uyarilir ve o elemente ozgu dalga boylarinda isik yayar.

Neden ozel lamba? Cunku AAS'te absorpsiyon cizgileri son derece dardir (0,002-0,005 nm). Normal bir sureklim isik kaynagi bu kadar dar bir cizgiyi yeterli siddetle saglayamaz. Ici bos katot lambasi ise tam olarak o elementin absorpsiyon dalga boyunda isik uretir.

Bazi cihazlarda birden fazla elementi iceren cok-element lambalari veya elektrotsuz desarj lambalari (EDL) da kullanilir. EDL'ler, ozellikle As, Se, Bi gibi elementlerde daha yuksek isik siddeti saglar.

2. Atomlastirici

Numuneyi serbest atomlara donusturen birimdir. AAS'in en kritik bilesenidir. Uc temel atomlastirma teknigi vardir: alev, grafit firin ve ozel teknikler (soguk buhar, hidrit). Bunlari asagida ayri ayri ele alacagiz.

3. Monokromator

Isik kaynagindan gelen isigin icinden yalnizca hedef dalga boyunu secen optik birimdir. Diger dalga boylarini (ve alevin kendi isinimini) filtreleyerek detektore yalnizca analitik acidan anlamli sinyalin ulasimasini saglar.

Kircaglar (diffraction grating) veya prizmalar kullanilir. Modern cihazlarda Czerny-Turner veya Ebert monokromatoru yaygindir.

4. Detektor

Genellikle bir foton carpan tupu (PMT) kullanilir. Monokromatordan gecen isigin siddetini olcer ve elektrik sinyaline donusturur. Modern cihazlarda CCD (Charge-Coupled Device) detektorler de kullanilmaya baslanmistir.

Bilesen Ozet Tablosu

Bilesen	Islev	Tipik Tur
Isik kaynagi	Elemente ozgu dar cizgili isik	Ici bos katot lambasi (HCL), EDL
Atomlastirici	Numuneyi serbest atomlara donusturme	Alev, grafit firin, soguk buhar
Monokromator	Dalga boyu secimi	Kiricag (grating)
Detektor	Isik siddeti olcumu	PMT, CCD

Alevli AAS (FAAS)

Alevli AAS, en yaygin ve en basit atomlastirma teknigidir.

Calisma Sekli

Sivi numune, bir nebulizer (puskurtme) ile ince damlaciklara cevrilir
Buyuk damlaciklar bir sis odasinda ayrilir (yalnizca ince damlaciklar aleve ulasir)
Ince damlaciklar aleve tasiniir
Alevde cozucu buharlaasir, tuzlar ayrisir ve serbest atomlar olusur
Isik kaynagindan gelen isin, alev icindeki atomlardan gecer
Atomlar, elemente ozgu dalga boyundaki isigi absorbe eder
Absorbe edilen isik miktari olculerek konsantrasyon hesaplanir

Alev Turleri

Alev	Sicaklik	Kullanim
Hava-asetilen	~2300 derece C	Cogu element (Cu, Zn, Pb, Fe, Mn vb.)
Diazot oksit (N2O)-asetilen	~2700 derece C	Refraktere elementler (Al, Si, Ti, V, Mo)

Hava-asetilen alevi rutin analizlerin buyuk coCgunlugu icin yeterlidir. Ancak oksitlerinin kararliligi yuksek olan elementler (refraktere elementler) icin daha sicak N2O-asetilen alevi gereklidir.

FAAS Performans Ozellikleri

Hassasiyet: ppm (mg/L) duzeyinde
Tayin siniri: Genellikle 1-100 mikrogram/L araliginda (elemente gore degisir)
Olcum hizi: Hizli (numune basina birkaac saniye)
Numune tuketimi: Yuksek (3-6 mL/dk)
Avantaj: Basit, hizli, dusuk maliyet, guvenilir
Dezavantaj: ICP-OES ve GFAAS'a gore dusuk hassasiyet

Grafit Firin AAS (GFAAS / ETAAS)

Grafit Firin AAS, cok daha yuksek hassasiyet gerektiren analizler icin kullanilir. ETAAS (Electrothermal Atomic Absorption Spectrometry) olarak da adlandirilir.

Calisma Sekli

Kucuk bir numune hacmi (5-50 mikrolitre) grafit tupun icine pipetlenir
Grafit tup, kontrolllu bir sicaklik programi ile isitiilir
Program su asamalarda ilerler:

Asama	Sicaklik	Amac
Kurutma	80-120 derece C	Cozucunun buharlasmasi
Kullestirme	400-1400 derece C	Matriks bilesenlerinin uzaklastirilmasi
Atomlastirma	1800-2700 derece C	Serbest atom olusumu (olcum)
Temizleme	2700-2800 derece C	Kalinti uzaklastirma

Atomlastirma asamasinda isik kaynagindan gelen isin grafit tupten gecer ve absorpsiyon olculur.

GFAAS Performans Ozellikleri

Hassasiyet: ppb (mikrogram/L) duzeyinde, FAAS'dan 100-1000 kat daha hassas
Numune hacmi: Cok az (5-50 mikrolitre)
Olcum hizi: Yavas (numune basina 2-3 dakika)
Avantaj: Cok yuksek hassasiyet, az numune yeterli, kati numune analizi mumkun
Dezavantaj: Yavas, matriks girisimleri daha belirgin

Matriks Duzenleyici (Modifier) Kullanimi

GFAAS'ta matriks girisimleri onemli bir sorun olabilir. Matriks duzenleyiciler, kullestirme sicakligini artirarak matriksin daha etkin uzaklastirilmasini saglar veya analitin erken kaybini onler.

Yaygin matriks duzenleyiciler:

Paladyum (Pd) + Magnezyum nitrat: Genel amacli, pek cok element icin
Nikel nitrat: Arsenik ve selenyum icin
Amonyum dihidrojen fosfat: Bazi elementler icin

Soguk Buhar Teknigi: Civa Analizi

Civa (Hg), oda sicakliginda buharlasmasi nedeniyle diger metallerden farkli bir yaklasim gerektirir. Soguk buhar teknigi, civaya ozgu bir AAS yontemidir.

Calisma Prensibi

Numunedeki civa iyonlari, bir indirgeyici madde (genellikle kalay(II) klorur veya sodyum borhidrur) ile metalik civaya indirgenir
Metalik civa, oda sicakliginda buharlasiir
Civa buharlari bir tasiiyci gaz ile absorpsiyon hucresiine tasiniir
253,7 nm dalga boyundaki absorpsiyon olculur

Ozellikleri

Alev veya firin gerektirmez
Cok yuksek hassasiyet (ppt duzeyi mumkun)
Yalnizca civa icin uygulanir
Cevre, gida ve klinik laboratuvarlarda yaygin kullanim

Hidrit Olusturma Teknigi

Arsenik (As), selenyum (Se), antimon (Sb), bizmut (Bi), kalay (Sn) ve tellur (Te) gibi elementler, hidrit ollusturma teknigi ile analiz edilir.

Calisma Prensibi

Numunedeki analit, sodyum borhidrur (NaBH4) ile reaksiyona sokulur
Gaz fazinda ucucu hidritler olusur (ornegin AsH3, SeH2)
Hidritler, isitilmis bir kuvars hucresi veya grafit firina tasiniir
Atomlastirma ve absorpsiyon olcumu yapilir

Avantajlari

Analiti matriksten ayirarak girisimleri azaltir
FAAS'a gore 10-100 kat daha yuksek hassasiyet
Arsenik ve selenyum icin standart yontem olarak kabul gorur

Size Uygun Eğitimi Bulun

Bireysel mi yoksa kurumsal mı eğitim arıyorsunuz?

Uygulamam Alanlari

AAS, eser ve iz metal analizi gerektiren hemen her sektorde kullanilir.

Cevre Analizi

Icme suyu ve atiksu analizi (kursun, kadmiyum, krom, bakir, cinko)
Toprak ve sediment orneklerinde agir metal tayini
Hava kalitesi izleme (partikul maddedeki metaller)
Cevre mevzuati kapsaminda limit degerlerin kontrolu

Gida Guvenligi

Gida maddelerinde agir metal kontaminasyonu (kursun, kadmiyum, arsenik, civa)
Bebek mamalari ve iceceklerde eser element analizi
Gida ambalaj materyallerinden migrasyon testleri
Gida takviyelerindeki mineral icerigi

Klinik ve Biyomedikal

Kan ve idrarda agir metal duzeyi (kursun zehirlenmesi takibi)
Eser element eksikligi tespiti (cinko, bakir, demir)
Diyaliz sularinin saflk kontrolu
Sac ve tirnak orneklerinde uzun donemli metal maruziyeti

Madencilik ve Metalurji

Cevher orneklerinde degerli metal tayini (altin, gumus, platin)
Alasim kompozisyon kontrolu
Maden sulari ve atik sularda metal izleme
Hammadde kalite kontrolu

Petrokimya

Ham petrol ve petrol urunlerinde metal tayini (Ni, V, Fe)
Yagliama yaglarinda asinma metali analizi
Yakit kalite kontrolu

Girisimler ve Duzeltme Yontemleri

AAS olcumlerinde cesitli girisim turleri karsimiza cikar. Bu girisimleri tanimak ve duzeltmek, dogru sonuc elde etmenin on kosulludur.

Spektral Girisimler

Hedef elementin absorpsiyon cizgisine yakin dalga boylarinda baska turlerin de absorpsiyon yapmasi durumudur.

Duzeltme yontemleri:

Deuterium (D2) lambasi ile arka plan duzeltme: Surekli spektrum kaynagi ile atomik olmayan absorpsiyon olculur ve cikariilir. Basit ve yaygin yontemdir.
Zeeman etkisi ile arka plan duzeltme: Manyetik alan uygulayarak atomik absorpsiyon cizgisini katar ve boler. Atomik ve atomik olmayan absorpsiyonu ayiirt eder. Daha hassas ve geniis aralikta etkili.
Smith-Hieftje yontemi: Lamba akimini degistirerek duzeltme yapar.

Kimyasal Girisimler

Analit atomlarinin matriks bilesenleri ile kararlii bileisikler olusturarak tam atomlasmamasii durumudur.

Ornekler:

Kalsiyum tayininde fosfat girisiimi (kalsiyum fosfat olusumu)
Aluminiyum tayininde silikon girisiimi

Cozumler:

Serbest birakici ajan ekleme (lantan, stronsiyum)
Daha sicak alev kullanma (N2O-asetilen)
Standart ekleme yontemi

Matriks Girisimleri

Numune cozeltisinin fiziksel ozellikleri (viskozite, yuzey gerilimi) standart cozeltilerden farkli oldugunda nebulizasyon ve atomlastirma verimlliligi degisir.

Cozumler:

Standart ekleme yontemi
Matriks eslestirme
GFAAS'ta matriks duzenleyici kullanimi
Izotermal platformu (L'vov platformu)

Iyonizasyon Girisimleri

Ozellikle alkali ve toprak alkali metallerin analizinde, yuksek alev sicakliginda atomlarin iyonize olmasi sonucu serbest atom sayisinin azalmasi.

Cozum: Iyonizasyon bastirici ekleme (ornegin kalsiyum tayininde potasyum ekleme)

AAS, ICP-OES ve ICP-MS Karsilastirmasi

Modern laboratuvarlarda eser element analizi icin uc temel teknik mevcuttur. Her birinin guclu ve zayif yanlari vardir.

Ozellik	AAS (FAAS/GFAAS)	ICP-OES	ICP-MS
Calisma prensibi	Atomik absorpsiyon	Atomik emisyon	Kutle spektrometresi
Element sayisi/olcum	Tek element	Cok element (es zamanli)	Cok element (es zamanli)
Hassasiyet (FAAS)	ppm	ppb	ppt
Hassasiyet (GFAAS)	ppb	-	-
Dinamik aralik	Dar (2-3 mertebe)	Genis (5-6 mertebe)	Cok genis (8-9 mertebe)
Numune tuketimi	Orta-yuksek	Yuksek	Orta
Izotop analizi	Hayir	Hayir	Evet
Isletme maliyeti	Dusuk	Orta	Yuksek
Operasyon kolayligi	Kolay	Orta	Ileri duzey
Tipik kullanim	Tek element rutin analiz	Cok elementli tarama	Ultra-eser analiz, izotop

AAS ne zaman tercih edilir?

Az sayida element analiz edilecekse
Laboratuvar butcesi sinirli ise
Rutin ve tekrarlanan analizler yapilacaksa
Basit operasyon isteniyorsa

ICP-OES ne zaman tercih edilir?

Ayni numunede cok sayida element olculecekse
Genis konsantrasyon araliginda calismak gerekiyorsa
Yuksek numune hacmi isleme kapasitesi gerekiyorsa

ICP-MS ne zaman tercih edilir?

Ultra dusuk konsantrasyonlarda olcum gerekiyorsa
Izotop orani analizi yapilacaksa
Cok elementli ultra-eser analiz gerekiyorsa

Numune Hazirlama

AAS analizinde dogru numune hazirlama, sonuclarin guvenilirliginin temelidir.

Sivi Numuneler

Asidik cozeltiler halinde analiz edilir (genellikle %1-5 HNO3 ortaminda)
Standartlar ve numuneler ayni asit ortaminda hazirlanmalidir
Kontaminasyon riskini minimizle etmek icin yuksek saflikta asitler ve deiyonize su kullanilmalidir

Kati Numuneler

Yakmam cozundurme (wet digestion): Numune, konsantre asitler (HNO3, HCl, HF, HClO4) ile isitilarak cozundurulur
Mikrodalga cozundurme: Kapali kaplarda mikrodalga enerjisi ile daha hizli ve daha guvenli cozundurme
Kuru kullestirme: Numune yuksek sicaklikta (450-550 derece C) yakiliir, kul asitle cozulur

Dikkat Edilmesi Gerekenler

Temiz laboratuvar ortami (eser analiz icin)
Kontaminasyonsuz kaplar (PTFE veya yuksek saflikta PE)
Blank (kor) numunelerin hazirlanmasi
Sertifikali referans materyaller (CRM) ile dogrulama

Sikca Sorulan Sorular

AAS ile kac element analiz edilebilir?

AAS ile periyodik tablodaki 70'ten fazla element analiz edilebilir. Ancak pratikte en yaygin kullanim, agir metaller (Pb, Cd, Hg, As, Cr, Cu, Zn, Fe, Mn, Ni) ve alkali/toprak alkali metaller (Na, K, Ca, Mg) icin olur. Her element icin ayri bir ici bos katot lambasi gereklidir.

FAAS ile GFAAS arasindaki temel fark nedir?

FAAS'ta atomlastirma alev ile, GFAAS'ta ise elektrikle isitilan grafit tup ile yapilir. GFAAS, FAAS'dan 100-1000 kat daha hassastir cunku numune daha uzun sure isik yolunda kalir ve atomlastirma verimi daha yuksektir. Ancak GFAAS daha yavas calisir ve matriks girisimlere daha duyarlidir.

Civa analizi icin neden soguk buhar teknigi kullanilir?

Civa, oda sicakliginda sivi halde bulunan tek metaldir ve kolaylikla buharlasmaktadir. Soguk buhar tekniginde civa iyonlari kimyasal olarak metalik civaya indirgenir ve oda sicakliginda buhar fazina gecer. Alev veya firin gerektirmeden dogrudan absorpsiyon olcumu yapilir. Bu yontem, civaya ozgu olup ppt duzeyinde hassasiyet saglar.

AAS olcumlerinde kalibrasyon nasil yapilir?

Temel olarak iki kalibrasyon yontemi kullanilir. Dis standart yonteminde bilinen konsantrasyonlarda standart cozeltiler hazirlanir, absorbanslari olculur ve bir kalibrasyon egrisi olusturulur. Standart ekleme yonteminde ise numune cozeltisine bilinen miktarlarda standart eklenir. Standart ekleme, matriks etkisinin onemli oldugu durumlarda tercih edilir.

AAS cihazinin bakim gereksinimi nedir?

Duzlenli bakim, dogru sonuclar icin kritiktir. Nebulizer ve sis odasinin temizligi, brulor yariginin kontrolu, lamba performansinin izlenmesi ve gaz basinc/akis kontrolu temel bakim islemleridir. Ayrica cihazin duzlenli kalibrasyonu ve ISO 17025 kapsaminda performans dogrulamasi yapilmalidir.

AAS egitimi icin hangi on bilgiler gerekir?

Temel kimya ve analitik kimya kavramlarina asinalik faydali olsa da zorunlu degildir. Acadezone AAS egitim programlari, teknigin temellerinden baslayarak uygulama duzeyine kadar kapsamli bir icerik sunar. Laboratuvar ortaminda calisan veya calismayii planlayan herkes bu egitimden faydalanabilir.