Magnezyum Tayini

Magnezyum Tayini Nasıl Yapılır? konusuna geçmeden önce Magnezyumu tanıyalım. Magnezyum doğal sularda bulunan ana elementlerden birisi olup doğada bol bulunma sıralamasında 8. sırada yer alır. Magnezyum tuzları ısıtıldıklarında parçalanmaya uğrarlar ve kazanlarda tabaka oluşumuna yol açarlar. 125 mg/L ‘den büyük magnezyum konsantrasyonları katartik ve diüretik etki gösterirler.

 

Magnezyum sularda sertliğin en önemli bileşenlerinden biridir. Kimyasal yumuşatma, ters ozmoz, elektrodiyaliz veya iyon değişimi sulardaki magnezyum konsantrasyonunu düşürerek, magnezyumun neden olduğu sertliği kabul edilebilir seviyelere indirmeye yarayan arıtma yöntemleridir. Sertlik giderme (yumuşatma) işlemleri sonucunda sulardaki magnezyum konsantrasyonu 0.0 mg/L’den yüzlerce mg/L’ye kadar değişen seviyelerde bulunabilir. Magnezyum; kalsiyum tuzları sudan uzaklaştırıldıktan sonra gravimetrik metot ile tayin edilebilir.

 

Sularda Magnezyum Tayini için 3 metot uygulanmaktadır:

• Atomik Absorpsiyon Spektrofotometrik (AAS) metodu
• Gravimetrik metot
• Hesaplama metodu

Magnezyum Tayini Metotları

 

Atomik Absorpsiyon Spektrofotometrik Metodu ile Magnezyum Analizi

Su numunelerinde doğrudan magnezyum tayini atomik absorpsiyon spektrofotometresi yardımı ile tayin edilir. Hava-asetilen alevine doğrudan aspirasyon suretiyle magnezyum tayinini atomik absorbsiyon spektrofotometrik yöntemi ile yapmak mümkündür. Magnezyum hollow katod lambası atomik absorbsiyon cihazına yerleştirilir. Dalga boyu Mg elementinin dalga boyuna ayarlanır. Katod lambasına aletin üretici firması tarafından tavsiye edilen akım verilir. Alet ısınıp, enerji kaynağı stabil hale gelinceye kadar (10-20 dakika) beklenir. Optimum enerji elde edilinceye kadar dalga boyu ayar düğmesi ile dalga boyu optimize edilir, alete uygun alev başlığı takılır ve yakma pozisyonuna getirilir. Daha sonra hava vanası açılır ve akış hızı ölçülmesi istenen metal için maksimum hassasiyeti vermek üzere ayarlanır. Asetilen tüpünün vanası açılır önceden belirlenmiş akış hızı ayarlanarak alev yakılır. Standart çözelti aspire ettirilir ve maksimum hassasiyeti elde etmek üzere nebulizer’in aspirasyon hızı ayarlanır. Standart çözelti atomize edilir ve göstergede maksimum değere ulaşıncaya kadar aşağı-yukarı ve yana doğru ayarlanır. Taze olarak hazırlanmış standardın absorbansı okunur ve kaydedilir. Alet çalışmaya hazır hale gelmiş durumdadır. Magnezyum elementi için en az üç standart çözelti konsantrasyonu seçilir ve hazırlanır. Her birisi alevin içine aspire edilir ve absorbansı kaydedilir.

 

Kalsiyum ve magnezyum kalibrasyonu için 100 ml standart, 10 ml lantanyum çözeltisi ile karıştırılır ve aspire edilir. Lineer grafik kağıdında absorbans ve konsantrasyon değerleri konularak kalibrasyon eğrisi hazırlanır. Doğrudan konsantrasyon okumak üzere ayarlı olan aletlerde kalibrasyon eğrisi gerekli değildir. Kalsiyum ve magnezyum tayini için, lantanyum çözeltisi ile seyreltilmeden önce orijinal standart konsantrasyonları ile kalibrasyon eğrisi hazırlanmalıdır.

 

Her grup numune için analiz tamamlandığında en az bir standart ile aletin yeniden kalibrasyonu yapılarak, konsantrasyon eğrisi kontrol edilmelidir. Numunelerin analizi için önce nebulizer 1.5 ml derişik HNO₃/l içeren su aspire edilmek suretiyle çalkalanır. Şahit numune atomize edilir ve sıfır ayarı yapılır. Numune atomize edilerek absorbansı belirlenir. Kalsiyum ve magnezyum tayini için 100 ml numune ile 10 ml lantanyum çözeltisi atomizasyondan önce karıştırılır. Her bir numune veya standart arasında şahit veya solvent ile deneme yapılarak stabilite kontrolü sağlanır. Metal iyonunun konsantrasyonu μg/L cinsinden kalibrasyon eğrisinden bulunur.

 

Gravimetrik Metot İle Magnezyum Analizi

Metodun Prensibi: Magnezyum, diamonyum hidrojen fosfat ile amonyaklı çözeltide magnezyum amonyum fosfat halinde çöktürülür. Çökelek yakılır ve magnezyum pirofosfat olarak tartılır. Bu metotta iki seçenek arasında tercih yapılmalıdır:

• Amonyum tuzlarının ve okzalatm bozunmasını takiben magnezyum amonyum fosfatın tekil çökeltimi
• Ön arıtma yapılmadan ikili çöktürme

Deneyde zaman önemli bir faktör teşkil etmiyorsa ikili çöktürme metodu tercih edilir. İlk metod çok hızlı bir metot olmasına rağmen, mekanik kayıplardan sakınmak üzere çok dikkatli bir şekilde uygulanması gerekir.

 

Analiz İçin Gerekli Reaktifler

• Nitrik asit, HNO₃ derişik
• Hidroklorik asit (HCl), derişik veya (1+1)’lik, (1+9)’luk ve (1+99)’luk olarak kullanılır.
• Metil kırmızısı indikatör çözeltisi: 100 mg metil kırmızısı sodyum tuzu destile suda çözülür ve 100 ml’ye seyreltilir.
• Diamonyum hidrojen fosfat çözeltisi: 30 g (NH₄)₂HPO₄ destile suda çözülür ve 100 ml’ye tamamlanır.
• Amonyum hidroksit, NH₄OH, derişik, aynı zamanda (1+19)’luk

Deneyin Yapılışı

• Okzalat ve amonyum tuzlarının uzaklaştırılması tekniği

60 mg Mg’dan daha fazla magnezyum içermeyen kalsiyum tayininden arta kalan filtrat ve yıkamalar 600 veya 800 ml’lik beherlerde toplanır ve üzerine 50 ml derişik HNO₃, ilave edilerek elektrikli ısıtıcı üzerinde kuruluğa kadar buharlaştırılır. Kalıntı 2-3 ml derişik HCl ile nemlendirilir, 20 ml destile su ilavesi ile soğutulur, daha sonra filtrelenir ve yıkanır. Filtrata 3 ml derişik HCl katılır, 2-3 damla metil kırmızısı çözeltisi ve 10 ml (NH₄)₂HPO₄ çözeltisi katılır. Çözelti soğutulur ve damla damla derişik NH₄OH katılarak yavaş yavaş sabit bir hızda karıştırılır ve rengin sarıya dönüşümü izlenerek 5 dakika süre ile karıştırılır, 5 ml derişik NH₄OH katılır ve 10 dakika süre ile şiddetli bir şekilde bir kez daha karıştırılır. Bir gece bekletilir ve filtre kağıdından süzülür.

 

(1+19)’luk NH₄OH çözeltisi ile yıkanır, krozeye aktarılır, yakılır, soğutulur ve tartılır. Kuru çökelek ve filtre kağıdı kroze içinde önce hafifçe yakılır. 500 °C’de kalıntı tamamen beyaz renk alana kadar ısıtılır. 30 dakikalık periyotlarla 1100 °C’de fırında yakılır.
 

• Çifte Çökelme

Kalsiyum tayininden arta kalan filtrat ve yıkamaların tümüne veya bir kısmına 2-3 damla metil kırmızısı çözeltisi katılır, hacmi 150 ml’ye ayarlanır ve (1+1)’lik HCl ile asitlendirilir. Daha sonra üzerine 10 ml (NH₄)₂HP0₄ çözeltisi ilave edilerek soğutulur.

 

Su numunesi üzerine sabit karıştırma ile damla damla NH₄OH çözeltisi ilave edilir. Bu işleme renk sarıya dönene kadar devam edilir. 5 dakika karıştırıldıktan sonra 5 ml derişik NH₄OH ilave edilir ve 10 dakika kadar şiddetli bir şekilde karıştırılır, 1 gece bekletilir ve filtre kağıdından süzülür. Çökelek (1+19)’luk NH₄OH ile yıkanır, filtrat ve yıkamalar atılır. Çökelek 50 ml ılık (1+9)’luk HCl ile çözülür ve 50 ml (1+99)’luk HCl ile iyice yıkanır. 2-3 damla metil kırmızısı ilave edilerek hacim 100-150 ml’ye ayarlanır. Daha sonra 1-2 ml (NH₄)₂HPO₄ çözeltisi katılır ve çöktürülür. Soğuk bir yerde en az 4 saat süre ile, tercihen 1 gece süre ile çöktürülür. Filtre kağıdından süzülür, (1+19)’luk NH₄OH ile yıkanır, krozeye aktarılır ve alevde döndürmek suretiyle kroze içindeki filtre kağıdı hafifçe yakılır. Daha sonra kalıntı beyaz renge gelene kadar 500 °C’de fırında yakılır. 1100 °C’de sabit tartıma gelene kadar 30 dakikalık sürelerle yakılır.

 

Sonucun Hesabı

Su numunesindeki magnezyum konsantrasyonu aşağıdaki formülden hesaplanır:

mg Mg⁺²/l = (mg Mg₂P₂O₇ x 218.5)/(ml numune)

 

Hesaplama ile Magnezyum Analizi

Magnezyum, sertlik ve kalsiyum iyonu konsantrasyonu (CaCO₃/L cinsinden) arasındaki farktan hesap yolu ile bulunabilir. Bunun için sertlik titrasyonunda uygun inhibitörlerin kullanılması ve kalsiyum tayininde girişimlerin önlenmiş olması gereklidir. Sulardaki magnezyum konsantrasyonu hesap yolu ile aşağıdaki şekilde bulunur:

mg Mg⁺²/l = [TS (mg CaC0₃/l) – Ca⁺² sertliği (mg/L CaCO₃)] x 0.244

TS: Toplam Sertlik