1
1. GİRİŞ
Elektroanalitik Kimya, çözeltilerin elektrokimyasal bir hücrede elektriksel özelliklerinin
ölçülmesi ve ölçülen bu özelliklerinden yararlanılarak maddelerin kalitatif ve kantitatif
analizine dayanan teknikleri içeren Analitik Kimya biliminin önemli bir dalıdır. Bir
başka ifadeyle maddenin elektrik enerjisi ile etkileşmesi sonucu oluşan kimyasal ve
fiziksel değişimler ile kimyasal enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülmesini inceleyen
bilim dalıdır.
Elektroanalitik kimyada yaygın olarak uygulanan teknikler (voltametri, potansiyometri,
kulometri ve kondüktometri); duyarlılık, hızlılık, numune hazırlama, seçicilik, düşük
tayin sınırı ve ekonomiklik gibi önemli avantajları nedeniyle, spektroskopik ve
kromatografik gibi diğer tekniklere göre son yıllarda daha hızlı gelişmekte ve uygulama
alanı bulmaktadır. Ayrıca günümüzde bu teknikler, spektroskopik ve kromatografik
tekniklere iyi bir alternatif olup hatta tercih edilmektedir.
Elektrokimyasal
tepkimeler,
yükseltgenme-indirgenme
türü
tepkimelerdir.
Elektrokimyasal işlemler elektrokimyasal hücrede gerçekleştirilir. Elektrokimyasal
hücre, analiz edilecek maddeyi (analiti) içeren bir çözelti, bu maddenin kimyasal
dönüşüme uğradığı elektrotlar ve bu elektrotları birbirine bağlayan bir dış devreden
oluşur. Hücrede bulunan iyon veya molekül halindeki madde katot adı verilen elektrotta
elektron alarak indirgenir. Bu indirgenme ile birlikte yürüyen Anot adı verilen elektrotta
ise iyon veya molekül halindeki madde ya da elektrot malzemesinin kendisi elektron
vererek yükseltgenir. Böylece elektrotlarda tepkimeye giren her bir tür, dış devrede belli
sayıda elektronun iletilmesine neden olur.
Elektrik akımı elektrik yükünün akışı
nedeniyle oluşur. Elektrotları birbirine bağlayan devredeki metalik kısımlarda elektrik
yükü elektronlar tarafından taşınır. Metallerde bulunan değerlik elektronları, bir örgü
düzeni içinde bulunan ve belli bir frekans ile titreşen metal iyonları arasında serbestçe
hareket ederek yükü taşırlar. Çözeltide ise elektrik yükünün taşınması bu ortamlarda
bulunan iyonlar tarafından gerçekleştirilir.
Elektroanalitik teknikler (Şekil 1.1 ve Şekil 1.2) çok sayıda inorganik ve organik
maddenin kalitatif ve kantitatif tayinine imkân verir. Bu teknikler diğer analitik
2
tekniklerden bazı üstünlükleri nedeni ile son yıllarda yaygın olarak kullanılmaya
başlamıştır. Bu üstünlükler başlıca şöyledir:
1. Diğer tekniklerle analiz edilecek maddenin sadece toplam miktarı
bulunabilirken; elektroanalitik tekniklerle bir maddenin veya iyonun
toplam miktarının yanında istenilen yükseltgenme basamağı da tayin
edilir. Örneğin, analiz edilecek madde, krom(III), krom(VI) da
olduğu gibi farklı yükseltgenme basamağında ise toplam krom
yanında bunların her biri ayrı ayrı da analiz edilebilir. Bu analiz
tekniğine türlendirme (spesiasyon) denir.
2. Elektroanalitik
kimya
alanında
kullanılan
cihazlar
özellikle
kromatografik ve spektroskopik cihazlara göre basit ve ekonomiktir.
3. Elektroanalitik tekniklerle genellikle bir iyonun konsantrasyonu
değil, aktivitesi ölçülür. Örneğin, fizyolojik amaçlarla kalsiyum,
sodyum ve potasyum analiz edilirken, bunların vücuttaki aktiflikleri
ölçülür. Bu durum konsantrasyon ölçülmesinden daha anlamlıdır.
4. Elektroanalitik tekniklerde numune hazırlama işlemi çok kolaydır.
Ekstraksiyon gibi zaman alıcı işlemlere gerek duyulmadan analiz
yapılabilir.
5. Az miktarda numune ile çalışılabilir.
6. Yüksek doğruluk, kesinlik, hızlılık, duyarlılık, hassaslık ve seçiciliğe
sahiptirler.
7. Alt tayin sınırı (LOD) ve kantitatif tayin sınırı (LOQ) daha düşüktür.
Şekil1.1’ de elektroanalitik tekniklerin genel bir sınıflandırılması şematik olarak
verilmiştir.
3
ELEKTROANALİTİK TEKNİKLER
Voltametri
Potansiyometri
Kulometri
Kondüktometri
Şekil 1.1. Elektroanalitik tekniklerin şematik olarak genel bir sınıflandırılması
(Yılmaz, 2012).
Elektroanalitik tekniklerin daha detaylı bir sınıflandırması ise şematik olarak
Şekil1.2’de verilmiştir.
Şekil 1.2. Elektroanalitik tekniklerin detaylı bir sınıflandırması (Yılmaz, 2012).
4
Bu proje kapsamında elekroanalitik tekniklerin önemli bir çalışma alanı olan
voltametrik
teknikler
kullanılmıştır.
Voltametri;
yükseltgenebilen
ve/veya
indirgenebilen elektroaktif (elektrot tepkimesine giren) inorganik ve organik maddelerin
çeşitli ortamdaki çözeltilerinden uygun deney şartlarında elde edilen akım şiddetipotansiyel eğrilerinin (voltamogramların) özelliklerini inceleyen ve değerlendiren analiz
tekniğidir. Genel olarak, voltametride kullanılan çalışma elektrotları, polarizasyonu
artırmak için, yüzey alanları çoğunlukla birkaç milimetrekare, birkaç mikrometrekare
veya daha küçük olan mikroelektrotlardır. Çalışma elektrodu olarak cıva elektrot
kullanılırsa voltametri, polarografi adını alır.
Bu projede yapılan deneysel çalışmalarda çalışma elektrodu olarak camsı karbon
elektrotlar ve modifiye edilmiş camsı karbon elektrotlar kullanılmıştır. Modifiye
elektrotlar, kantitatif tayinlerde alt tayin sınırlarını geliştirmek ve seçiciliği sağlamak
maksadıyla kullanılmaktadır. Camsı karbon (GC) elektrodun çeşitli şekillerde
modifikasyonu mümkündür. Bunlar, bir katalizörün yüzeye fiziksel adsorpsiyonu ve
belirli kimyasal grubun yüzeye bağlandığı kimyasal modifikasyondur (Huai-Shang ve
ark., 2004). Kimyasal modifikasyon ile daha kararlı ve dayanıklı yüzeyler elde
edilmektedir. Karbon elektrotların modifikasyonunda bir molekülün yüzey üzerinde
polimerleşmesi ile polimerik bir yüzey elde edilebilir (Huang ve ark. 2008, Yang ve ark.
2006). Bundan başka, diazonyum tuzunun bir çözücü ortamında indirgenmesiyle
çözeltide bir aril radikali oluşturulması ve bu radikallerin karbon elektrot yüzeyine
kovalent bağlarla bağlanmasıyla modifiye elektrot hazırlanabilir (Allongue ve ark.,
1997). Diazonyum tuzlarının elektrokimyasal olarak camsı karbon yüzeyine
aşılanmasına ait reaksiyonlar aşağıda görüldüğü gibidir:
GC
GC
+
N2
+
R
+
e
_
.
R
+
N2
R
Şekil 1.3. Diazonyum tuzunun indirgenmesi ile oluşan aril grupları ile camsı karbon
elektrodun modifikasyonu
Bu çalışmada, askorbik asit, ürik asit ve hidrazin tayinlerinde alt tayin sınırlarının
geliştirilebilmesi
için
4-aminoacetanilide,
4-aminobenzoikasit,
4-aminofenol,
4-nitroanilin, 3,4-dimetoksianilin, 4-metoxianiline, 2-aminoantrakinon moleküllerinin
5
diazonyum tuzları camsı karbon elektrodun modifikasyonunda kullanılmıştır. GC
elektrot yüzeyinin modifiye edildiği, dopamin ve ferrosen testleri gibi elektrokimyasal
tekniklerle birlikte, antrakinon ve p-nitrofenil moleküllerinin bulunduğu modifiye
elektrotlarda alınan yüzey voltamogramları ile de anlaşılmıştır. Ayrıca, 4-amino benzen
sülfonik asit moleküllerinin GCE yüzeyi üzerine elektrokimyasal polimerizasyon
tekniği ile bağlanmış ve poli(p-aminobenzen sülfonik asit) (p-ABSA) film esaslı kararlı
bir modifiye edilmiş camsı karbon elektrot elde edilmiştir. Hazırlanan bütün modifiye
yüzeylerde askorbik asit, ürik asit ve hidrazinin yükseltgenme davranışları incelenmiş
ve yüzeylerin söz konusu maddelerin tayinlerinde kullanılabilirliği değerlendirilmiştir.
2. KAYNAK ÖZETLERİ
Camsı karbon elektrotların elektrokimyadaki kullanımı ve yüzey modifikasyonu son
yıllarda artan bir ilgiyle önem kazanmakta ve bu konuda farklı maksatlarla bir çok
çalışma yapılmaktadır (Sarapuu ve ark., 2003; Morita ve ark., 2004; Golabi ve ark.,
2001; Solak ve ark., 2003; Guo ve ark., 1999; Downard ve ark., 1995; Selvaraju ve ark,
2007). Camsı karbon elektrotlar, aromatik diazonyum tuzlarının elektrokimyasal
indirgenmesi tekniği ile yaygın olarak modifiye edilmektedir (Allongue ve ark., 1997;
Liu ve ark., 2005; Kullapere ve Tammeveski, 2007; Delamar ve ark., 1997; Saby ve
ark., 1997; Tammeveski ve ark., 2001). Bu yöntemle hazırlanan modifiye elektrotlar
uzun süre dayanıklı olup, bazı inorganik ve organik maddelerin tayinlerinde
kullanılmaktadır (Morita ve ark., 2004; Tammeveski ve ark. 2001; Nassef ve ark., 2007;
Nassef ve ark., 2006). Ayrıca, bazı moleküllerin camsı karbon yüzeyi üzerinde
polimerleşmesi ile de elektrot yüzeyi elektrokimyasal olarak modifiye edilebilmektedir
(Huang ve ark. 2008, Zhang ve ark. 2008, Yang ve ark. 2008). Camsı karbon elektrodun
antrakinon ve kinon türevleri ile modifiye edildiği ve oksijenin indirgenmesinde
elektrokatalitik etki gösterdiği birçok modifiye elektrot geliştirilmiştir (Sarapuu ve ark.,
2003; Kullapere ve Tammeveski, 2007; Jürrman ve ark., 2007; Manisankar ve Gomathi,
2005; Vaik ve ark. 2004). Antrakinon ile modifiye edilmiş camsı karbon elektrotlar
4-nitrofenolün, kadmiyum(II) ve kurşun(II) katyonlarının eş zamanlı tayinleri için de
kullanılmıştır (Hu ve ark., 2001; Yuan ve ark., 2004). Aromatik diazonyum tuzlarının
elektrokimyasal indirgenmesi ile elde edilen bazı modifiye elektrotlarda (o-aminofenol
ara yüzeyli camsı karbon elektrot) ise askorbat ve ürik asitin eş zamanlı tayini, hidrazin
6
ve NADH’nin elektrokatalitik tayini yapılabilmiştir (Nassef ve ark., 2007; Nassef ve
ark., 2006; Nassef ve ark., 2006). Benzo-15-crown-5 ile modifiye edilmiş camsı karbon
elektrotta alkali metal katyonlarının adsorbsiyon davranışları incelenmiş ve bu yüzeyde
K+ iyonlarının adsorbsiyon sabitinin diğerlerinden daha büyük olduğu tespit edilmiştir
(Morita ve ark. 2004). Metal katyonları ile modifiye edilmiş camsı karbon elektrotlar,
askorbik asit, hidrazin, dopamin ve ürik asitin tayininde kullanılmış ve bu yüzeyler söz
konusu tayinlerde elektrokatalitik etki göstermiştir (Selvaraju ve Ramaraj, 2007; Cai ve
ark., 2000; Pournaghi-Azar ve Sabzi, 2003; Xun ve ark., 2003; Cui ve ark., 2002;
Shakkthivel ve Chen 2007; Ardakani ve ark., 2006). Bazı modifiye elektrotlar da ağır
metallerin tayininde kullanılmaktadır (Zanganeh ve Amini, 2007; Sun ve ark. 2007; Lu
ve ark. 2003; Lu, ve ark., 2001; Yang ve ark., 1999; Ye ve ark. 1998). Poli(paminobenzen sülfonik asit) modifiye edilmiş camsı karbon elektrot phenylephrine ve
chlorprothixene’in hassasiyetle tayinleri için kullanılmıştır (Huang ve ark., 2008).
Benzer şekilde aynı elektrot catechol ve resorcinol’ün varlığında hidrokinonun seçici
olarak tayini için kullanılmıştır.
Gout, hyperuricaemia and Lesch-Nyhan syndrome gibi bazı hastalıkların teşhisi için
ürik asitin tayini oldukça önemlidir. Bu güne kadar kromatografi (Pekic ve ark., 1989),
spektrofotometrik (Rocha ve ark., 2010) ve elektroanalitik yöntemlerle (Safavi ve ark.,
2006) ürik asit tayinleri yapılmıştır. Elektroanalitik yöntemler; basit, hassas, güvenilir,
tekrarlanabilir ve düşük maliyetli olduğundan diğer yöntemlere göre daha fazla
uygundur. Ürik asitin tayini için kimyasal olarak modifiye edilmiş elektrotların
kullanıldığı bir çok çalışma yapılmıştır (Qiao ve ark. 2008; Tehrani ve ark. 2010; Ensafi
ve ark., 2009; Lin ve ark., 2006; Lin ve ark. 2005). Ancak, ürik asitin tayini için poli(paminobenzen sülfonik asit) modifiye elektrodun kullanıldığı bir çalışma henüz rapor
edilmemiştir.
Askorbik asit (Vitamin C) suda çözünen bir vitamindir. Eczacılık, kozmetik ve yiyecek
endüstrisinde antioksidan özelliği nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu
nedenle, askorbik asitin doğru, güvenilir, hızlı ve kolay uygulanabilir bir yöntemle bir
numunedeki miktarının ölçülmesine ihtiyaç vardır. Askorbik asitin, ilaç tabletleri,
meyve suları, idrar, plazma gibi örneklerde kantitatif tayini için titrasyon (Lenghor ve
ark. 2002), HPLC (Rajantie ve ark., 2001), UV (Zeng ve ark., 2005), florimetri (Arya ve
ark., 2000), akış analiz (Paim ve ark., 2002), turbidimetri (Spickenreither ve ark. 2006),
7
potansiyometri (Amini ve ark., 2001) ve elektrokimyasal (Yılmaz ve ark., 2008) gibi
çeşitli yöntemler uygulanmıştır.
Askorbik asitin elektrokimyasal davranışı ayrıntılı
olarak incelenmiştir.
Hydrazine (N2O4), kan değerlerinde anormallikler ortaya çıkaran, sinir sistemine telafisi
mümkün olmayan zararlar veren bir nörotoksin, kanserojen ve mutajenik bir bileşiktir
(Garrod ve ark., 2005). DNA hasarına sebep olduğu da bilinmektedir (Mo ve ark.,
2000). Çevre Koruma Ajansı’na (EPA) göre, hidrazin konsantrasyonu 1.00 ppm’in
üzerine çıktığında çevresel kirliliğe sebep olmaktadır. Hidrazin ve türevlerinin endüstri
ve tarımda geniş uygulamaları vardır. Patlayıcı madde, antioksidan, fotografik
geliştirici,
oksijen
tutucu,
ilaçlamada,
bitki
büyüme
düzenleyicisi
olarak
kullanılmaktadır. Hidrazin ve türevleri roket yakıtı ve kazanlarda oksijen tutucu olarak
ta kullanılmaktadır. Spektrofotometri (Safavi ve ark., 2007), amperometri (Jayasri ve
ark., 2007), titrimetri (Budkuley ve ark., 2002), akış enjeksiyon analizi (Wang ve ark.,
1989), iyon kromatografi (Gilbert ve ark. 1984) gibi tekniklerle hidrazin tayini
yapılmıştır.
Yukarıda belirtilen tekniklerin birçok dezavantajı olmasına karşın, elektrokimyasal
teknikler ekonomik, hassas, seçici, hızlı, tekrarlanabilir ve etkili bir yöntem olarak öne
çıkmaktadır. Bugüne kadar katı elektrotların ve modifiye edilmiş katı elektrotların
hidrazin tayini için kullanıldığı çok sayıda elektrokimyasal çalışma yapılmıştır (Kim ve
ark, 2011; Kamyabi ve ark.2010; Maleki ve ark., 2008; Majidi ve ark., 2007; Zare ve
ark., 2007; Li ve ark., 2007; Pingarron ve ark., 2001; Raoof ve ark., 2010; Salimi ve
ark., 2008). Çeşitli tekniklerle hazırlanan modifiye elektrotlar hidrazinin alt tayin
sınırlarını geliştirebilmek için kullanılmış ve alt tayin sınırları geliştirilebilmiştir (Salimi
ve ark., 2008; Kamyabi ve ark., 2010).
3. MATERYAL VE YÖNTEM
Elektrokimyasal Ölçme Sistemi
Elektrokimyasal
çalışmalarda
AMETEK
PAR
marka
VersaSTAT3
Model
Elektrokimyasal Analiz Ünitesi kullanılmıştır. Elektrokimyasal hücre üçlü elektrot
sisteminden oluşup, camsı karbon çalışma elektrodu, sulu ortam çalışmaları için
8
Ag/AgCl referans elektrodu, susuz ortam çalışmaları için Ag/Ag+ referans elektrodu ve
platin tel yardımcı elektrodundan oluşan üçlü elektrot sistemidir. Elektrokimyasal
hücredeki oksijenin uzaklaştırılması işlemi için argon gazı kullanılmıştır.
Bu çalışmada Dönüşümlü Voltametri (CV), Diferansiyel Puls Voltametri (DPV) ve
Kronoamperometri (CA) teknikleri kullanılmıştır. Bu teknikler ana üniteye bağlı
bilgisayar
sistemi
ile
VersaSTAT3
yazılımı
kullanılarak
otomatik
olarak
gerçekleştirilmiştir.
Hücredeki çözeltinin karıştırılması, kullanılan argon gazının geçirilmesi otomatik olarak
yapılabilmektedir. Deney verileri grafik şeklinde görülebildiği gibi, Windows tabanlı
VersaSTAT3
yazılımı
ile
üst
üste
çakıştırılarak
karşılaştırmalı
çalışmalar
yapılabilmektedir.
BAS Model MF-2012 Glassy Carbon voltametri elektrodu (GC), Pt tel (Pt) yardımcı
elektrot ve susuz ortam için içerisinde asetonitrilde 0.010 M AgNO3 ve 0,1 M tetrabutil
amonyumtetrafloroborat (0,1 M TBATFB) olacak şekilde hazırlanmış dolgu çözeltisiyle
doldurulmuş Ag/Ag+ elektrodu referans elektrot olarak kullanılmıştır. Sulu ortam
çalışmalarında ise BAS Model Ag/AgCl referans elektrot kullanılmıştır.
Kimyasal Maddeler ve Çözeltiler
Elektrokimyasal olarak kantitatif tayinleri incelenen askorbik asit, ürik asit ve hidrazinin
(Sigma-Aldrich) 1x10-1 M ve 1x10-2 M stok çözeltileri seyreltik çözeltilerin
hazırlanması için kullanılmıştır.
2-aminoantrakinon ve p-nitroanilin bileşiklerinin diazonyum tuzlarının 1x10-3 M
çözeltisi, 0,1 M TBATFB’ın asetonitrildeki çözeltisinde hazırlanmıştır. Elektrokimyasal
modifikasyonda kullanılan diğer diazonyum tuzlarının 1x10-3 M çözeltileri ise 0,2 M
HCl çözeltisinde hazırlanmıştır.
4-aminoacetanilide,
4-aminobenzoikasit,
4-aminofenol,
4-nitroanilin,
3,4-dimetoksianilin, 4-metoxianiline, 2-aminoantrakinon ve 4-amino benzen sülfonik
asit (Sigma-Aldrich) molekülleri GC elektrot
yüzeyinin modifikasyonu için
kullanılmıştır. Kullanılan diğer bütün kimyasallar da Sigma-Aldrich markadır.
9
2-Aminoantrakinon ve p-nitroanilin Bileşiklerinin Diazonyum Tuzlarının Sentezi
Yaklaşık 0,5 g 2-aminoantrakinon veya p-nitroanilin 50 mL’lik üç boyunlu bir balona
alındı. Üzerine % 50’ lik HBF4’ den 15 mL ilâve edildi ve bir manyetik karıştırıcıda 15
dakika süre ile karıştırıldı. Bu bileşiklerin HBF4’ deki çözünürlüğünü artırmak
maksadıyla oda sıcaklığında yapıldı. Sonra balon ve muhtevası bir buz banyosu içine
yerleştirildi ve banyo sıcaklığını düşürmek maksadıyla buz üzerine tuz döküldü ve bir
termometre kullanılarak sıcaklığın 0 ºC veya daha altında olmasına dikkat edildi. Söz
konusu aminin mol sayısının üç katı NaNO2, başka bir kapta yeterli miktarda suda
çözüldü ve buz banyosunda 0 ºC’ a kadar soğutuldu. Soğutulan NaNO2 çözeltisi balona
damla damla ilâve edilirken, oluşan reaksiyon sebebiyle sıcaklık yükselmesi söz konusu
olduğundan, sıcaklık sürekli olarak termometreden takip edildi ve çözelti sıcaklığı 0 ºC
veya daha altında olacak şekilde NaNO2’ in ilâvesi yaklaşık olarak 30 dakika sürede
tamamlandı. Balonun muhtevası bu işlem tamamlandıktan sonra 30 dakika karıştırıldı.
Oluşan diazonyum tuzu 0 ºC’ a kadar soğutulmuş asetonitrilde çözüldü. Çözünmeyen
kısım adi süzgeç kâğıdında süzülerek ayrıldı. Çözeltiye 0 ºC’ a kadar soğutulmuş
mutlak eter, çökelme tamamlanıncaya kadar ilâve edildi. Çöken diazonyum tuzu
süzüldü ve mutlak eter ile yıkanarak diazonyum tuzu içinde olması muhtemel su ve
diğer kirlilikler uzaklaştırıldı. Süzme işlemine bir süre daha devam edilerek kuruması
sağlandı.
4-Aminoacetanilide,
4-aminobenzoikasit,
4-aminofenol,
3,4-dimetoksianilin,
4-metoxianiline, 2-aminofloren Bileşiklerinin Diazonyum Tuzlarının Sentezi
Yaklaşık 0,5 g diazonyum tuzu sentezlenecek olan bileşikten 50 mL’ lik üç boyunlu
balona alındı. Üzerine 0,2 M HCl’ in sudaki çözeltisinden 40 mL ilâve edildi ve bir
manyetik karıştırıcıda 15 dakika süre ile karıştırıldı. Daha sonra, balon ve muhtevası bir
buz banyosuna yerleştirildi. Banyo sıcaklığını düşürmek maksadıyla buz üzerine tuz
döküldü ve bir termometre kullanılarak sıcaklığın 0°C veya daha altında olması
sağlandı. Söz konusu aminin mol sayısının üç katı NaNO2, başka bir kapta yeterli
miktarda suda çözüldü ve buz banyosunda 0 ºC’ a kadar soğutuldu. Soğutulan NaNO2
çözeltisi balona damla damla ilâve edilirken, oluşan reaksiyon sebebiyle sıcaklık
yükselmesi söz konusu olduğundan, sıcaklık sürekli olarak termometreden takip edildi.
10
Çözelti sıcaklığı 0 ºC veya daha altında olacak şekilde NaNO2’ in ilâvesi yaklaşık
olarak 30 dakika sürede tamamlandı. Balon muhtevası bu işlem tamamlandıktan sonra
30 dakika karıştırıldı ve oluşan diazonyum tuzu çözeltisi elektrot yüzeyinin modifiye
edilmesi işleminde kullanıldı.
4. BULGULAR VE TARTIŞMA
Antrakinon İle Camsı Karbon Elektrot Yüzeyinin Modifikasyonu
Antrakinonun tetrafloroborat diazonyum tuzu (AQ DAS) ile elektrot yüzeyinin
modifiye edilmesi için, AQ DAS’ ın 1 mM’ lık çözeltisi 0,1 M TBATFB içeren
asetonitrilde hazırlanmıştır. 400 mV ile –500 mV potansiyel aralığında 200 mV/s
tarama hızında art arda alınan iki CV voltamogram ile GC elektrot yüzeyi modifiye
edilmiştir. Sekil 4.1’ de GC elektrot yüzeyinin AQ DAS ile modifikasyonuna ait CV
voltamogramı görülmektedir.
Şekil 4.1. 1x10-3 M AQ DAS’ın 0,1 M TBATFB içeren asetonitrildeki çözeltisinde GC
yüzeyinde indirgenmesi ve GC yüzeyinin derivatizasyonu. Tarama hızı = 0,2 V/s.
GC elektrot yüzeyinin modifiye edilmesinden sonra yüzeyin modifiye edilip
edilmediğinin anlaşılması maksadıyla, her derivatizasyon işleminden sonra modifiye
yüzey dopamin ve ferrosen testleri ile kontrol edilmiştir. Şekil 4.2 ve Şekil 4.3’ de
antrakinon molekülleri ile modifiye edilmiş GC yüzeyinin dopamin ve ferrosen testleri
görülmektedir.
11
a
b
Şekil 4.2. 1x10-3 M dopaminin 0,1 M H2SO4 destek elektrolitinin sudaki çözeltisinde a)
GC elektrotta b) GC-AQ elektrotta alınan CV voltamogramları. v = 200 mV/s
(Ag/AgCl elektroduna karşı).
a
b
Şekil 4.3. 1x10-3 M ferrosenin 0,1 M TBATFB içeren asetonitrildeki çözeltisinde a) GC
elektrotta b) GC-AQ eelktrotta alınan CV voltamogramları. v = 200 mV/s, (Ag/Ag+
elektroduna karşı).
Şekil 4.2 ve Şekil 4.3’ de görüldüğü gibi GC elektrot yüzeyinin tamamen modifiye
edilmesi durumunda dopamin ve ferrosenin modifiye yüzeyde yükseltgenmediği ve
12
dopamin ve ferrosenden elektron aktarımının bloke edildiği görülmektedir. Bu da
yüzeyin tamamen modifiye edildiği anlamına gelmektedir.
AQ DAS’ın elektrokimyasal indirgenmesi ile yapılan derivatizasyon işleminden sonra,
antrakinon molekülleri ile yüzeyin modifiye edildiğini kanıtlamak için dopamin ve
ferrosen testleri dışında, 0,1 M TBATFB destek elektrolitin asetonitrildeki çözeltisinde
antrakinon ile modifiye edilmiş GC elektrodun (GC-AQ) yüzey voltamogramı
alınmıştır. Yüzeydeki antrakinon molekülünde bulunan karbonil gruplarının tersinir
indirgenmesi ile de yüzeyin modifiye edildiği anlaşılmıştır. Bu çalışmada alınan CV
voltamogramı Şekil 4.4’ de görülmektedir.
Şekil 4.4. GC-AQ elektrodun, 0,1 M TBATFB destek elektrolitin asetonitrildeki
çözeltisinde alınan yüzey CV voltamogramı. v = 1000 mV/s, (Ag/Ag+ elektroduna
karşı).
Modifiye yüzeyin test edilmesi işlemlerinden sonra antrakinon radikalleri ile modifiye
edilmiş GC elektrodun (GC-AQ) askorbik asit, ürik asit ve hidrazinin tayinlerinde
kullanılabilirliği incelenmiştir.
13
4-Aminoasetanilit Diazonyum Tuzu ile Camsı Karbon Elektrot Yüzeyinin
Modifikasyonu
4-aminoasetanilit diazonyum tuzu (AAA DAS), GC elektrot yüzeyinin modifiye
edilmesi için Bölüm 3’ de açıklandığı gibi sentezlenmiştir. Modifikasyon diazonyum
tuzunun sentezlendiği 0,2 M HCl ortamında gerçekleştirilmiştir. 0 mV ile -1000 mV
potansiyel aralığında 200 mV/s tarama hızında alınan dört döngülü CV ile GC yüzeyi
modifiye edilmiştir. Şekil 4.5’ de GC elektrot yüzeyinin AAA DAS ile
modifikasyonuna ait CV voltamogramı görülmektedir.
Şekil 4.5. 4-aminoasetanilit diazonyum tuzunun 0,2 M HCl içeren çözeltisinde GC
yüzeyinde indirgenmesi ve GC yüzeyinin derivatizasyonu. v = 200 mV/s (Ag/AgCl
elektroduna karşı).
Modifiye yüzeyin dopamin ve ferrosen ile test edilmesi işlemlerinden sonra
4-aminoasetanilit radikalleri ile modifiye edilmiş GC elektrodun askorbik asit, ürik asit
ve hidrazinin tayinlerinde kullanılabilirliği incelenmiştir.
14
4-Metoksianilin Diazonyum Tuzu ile Camsı Karbon Elektrot Yüzeyinin
Modifikasyonu
4-metoksianilin diazonyum tuzu (MA DAS), GC elektrot yüzeyinin modifiye edilmesi
için Bölüm 3’ de açıklandığı gibi sentezlenmiştir. Modifikasyon, diazonyum tuzunun
sentezlendiği 0,2 M HCl ortamında gerçekleştirilmiştir. 400 mV ile -800 mV potansiyel
aralığında 200 mV/s tarama hızında alınan iki döngülü CV ile GC yüzeyi modifiye
edilmiştir. Şekil 4.6’ da GC elektrot yüzeyinin MA DAS ile modifikasyonuna ait CV
voltamogramı görülmektedir.
Şekil 4.6. 4-metoksianilin diazonyum tuzunun 0,2 M HCl içeren çözeltisinde GC
yüzeyinde indirgenmesi ve GC yüzeyinin derivatizasyonu. v = 200 mV/s (Ag/AgCl
elektroduna karşı).
Modifiye yüzeyin dopamin ve ferrosen ile test edilmesi işlemlerinden sonra
4-metoksianilin radikalleri ile modifiye edilmiş GC elektrodun askorbik asit, ürik asit ve
hidrazinin tayinlerinde kullanılabilirliği incelenmiştir.
15
3,4-Dimetoksianilin Diazonyum Tuzu ile Camsı Karbon Elektrot Yüzeyinin
Modifikasyonu
3,4-dimetoksianilin diazonyum tuzu (DMA DAS), GC elektrot yüzeyinin modifiye
edilmesi için Bölüm 3’ de açıklandığı gibi sentezlenmiştir. Modifikasyon, diazonyum
tuzunun sentezlendiği 0,2 M HCl ortamında gerçekleştirilmiştir. 300 mV ile -600 mV
potansiyel aralığında 200 mV/s tarama hızında alınan dört döngülü CV ile GC yüzeyi
modifiye edilmiştir. Şekil 4.7’ da GC elektrot yüzeyinin DMA DAS ile
modifikasyonuna ait CV voltamogramı görülmektedir.
Şekil 4.7. 3,4-dimetoksianilin diazonyum tuzunun 0,2 M HCl içeren çözeltisinde GC
yüzeyinde indirgenmesi ve GC yüzeyinin derivatizasyonu. v = 200 mV/s (Ag/AgCl
elektroduna karşı).
Modifiye yüzeyin dopamin ve ferrosen ile test edilmesi işlemlerinden sonra
3,4-dimetoksianilin radikalleri ile modifiye edilmiş GC elektrodun askorbik asit, ürik
asit ve hidrazinin tayinlerinde kullanılabilirliği incelenmiştir.
16
2-Aminofloren
Diazonyum Tuzu
ile
Camsı
Karbon
Elektrot
Yüzeyinin
Modifikasyonu
2-Aminofloren diazonyum tuzu (AF DAS), GC elektrot yüzeyinin modifiye edilmesi
için Bölüm 3’ de açıklandığı gibi sentezlenmiştir. Modifikasyon, diazonyum tuzunun
sentezlendiği 0,2 M HCl ortamında gerçekleştirilmiştir. 300 mV ile -600 mV potansiyel
aralığında 200 mV/s tarama hızında alınan dört döngülü CV ile GC yüzeyi modifiye
edilmiştir. Şekil 4.8’ de GC elektrot yüzeyinin AF DAS ile modifikasyonuna ait CV
voltamogramı görülmektedir.
Şekil 4.8. 2-aminofloren diazonyum tuzunun 0,2 M HCl içeren çözeltisinde GC
yüzeyinde indirgenmesi ve GC yüzeyinin derivatizasyonu. v = 200 mV/s (Ag/AgCl
elektroduna karşı).
Modifiye yüzeyin dopamin ve ferrosen ile test edilmesi işlemlerinden sonra
2-aminofloren radikalleri ile modifiye edilmiş GC elektrodun askorbik asit, ürik asit ve
hidrazinin tayinlerinde kullanılabilirliği incelenmiştir.
17
4-Aminobenzoik Asit Diazonyum Tuzu ile Camsı Karbon Elektrot Yüzeyinin
Modifikasyonu
4-Aminobenzoikasit diazonyum tuzu (ABA DAS), GC elektrot yüzeyinin modifiye
edilmesi için Bölüm 3’ de açıklandığı gibi sentezlenmiştir. Modifikasyon, diazonyum
tuzunun sentezlendiği 0,2 M HCl ortamında gerçekleştirilmiştir. 300 mV ile -600 mV
potansiyel aralığında, 200 mV/s tarama hızında alınan dört döngülü CV ile GC yüzeyi
modifiye edilmiştir. Şekil 4.9’ da GC elektrot yüzeyinin ABA DAS ile
modifikasyonuna ait CV voltamogramı görülmektedir.
Şekil 4.9. 4-aminobenzoik asit diazonyum tuzunun 0,2 M HCl içeren çözeltisinde GC
yüzeyinde indirgenmesi ve GC yüzeyinin derivatizasyonu. v = 200 mV/s (Ag/AgCl
elektroduna karşı).
Modifiye yüzeyin dopamin ve ferrosen ile test edilmesi işlemlerinden sonra
4-aminobenzoik asit radikalleri ile modifiye edilmiş GC elektrodun askorbik asit, ürik
asit ve hidrazinin tayinlerinde kullanılabilirliği incelenmiştir.
18
4-Aminofenol
Diazonyum
Tuzu
ile
Camsı
Karbon
Elektrot
Yüzeyinin
Modifikasyonu
4-Aminofenol diazonyum tuzu (4AF DAS), GC elektrot yüzeyinin modifiye edilmesi
için Bölüm 3’ de açıklandığı gibi sentezlenmiştir. Modifikasyon, diazonyum tuzunun
sentezlendiği 0,2 M HCl ortamında gerçekleştirilmiştir. 300 mV ile -600 mV potansiyel
aralığında, 200 mV/s tarama hızında alınan dört döngülü CV ile GC yüzeyi modifiye
edilmiştir. Şekil 4.9’ da GC elektrot yüzeyinin ABA DAS ile modifikasyonuna ait CV
voltamogramı görülmektedir.
Şekil 4.10. 4-aminofenol diazonyum tuzunun 0,2 M HCl içeren çözeltisinde GC
yüzeyinde indirgenmesi ve GC yüzeyinin derivatizasyonu. v = 200 mV/s (Ag/AgCl
elektroduna karşı).
Modifiye yüzeyin dopamin ve ferrosen ile test edilmesi işlemlerinden sonra
4-aminofenol radikalleri ile modifiye edilmiş GC elektrodun askorbik asit, ürik asit ve
hidrazinin tayinlerinde kullanılabilirliği incelenmiştir.
19
Poli(p-Aminobenzen Sülfonik Asit) İle Camsı Karbon Elektrot Yüzeyinin
Modifikasyonu
GC Elektrot 2,0x10-3 M 4-aminobenzen sülfonik asit içeren 0,1 M NaH2PO4-Na2PO4
(pH = 7) tamponunda elektropolimerizasyon tekniği ile -1,5 V ve +2,5 V potansiyel
aralığında 100 mV s-1 tarama hızında 5 döngü alınarak kaplandı. Son olarak fosfat
tamponunda (pH=7) -1,0 V ve +1,0 V aralığında 20 döngü alınarak dönüşümlü
voltametri ile aktive edildi (Huang ve ark., 2008; Yang ve ark., 2006).
Şekil 4.11’de görüldüğü gibi farklı ponasiyellerde üç pik görülmektedir. Birinci pik
+1,62 V, ikinci pik-0,667 V ve üçüncü pik +0,07 V civarındadır. İlk döngüde -1,5 V ve
+2,5 V potansiyel aralığında bir anodik yükseltgenme piki (pik 1) ve bir katodik pik
(pik 2) gözlenmiştir. Devam eden döngülerde gittikçe büyüyen 3 nolu pik ortaya
çıkmıştır.
Döngü sayısı arttıkça pik akımları artmış ve mavi renkli polimer GC
elektrodun yüzeyinde oluşmuştur. Bu da GC elektrodun yüzeyinde 4-aminobenzen
sülfonik asitin elektroplimerizasyonunu göstermektedir.
Şekil 4.11. 4-aminobenzen sülfonik asitin camsı karbon elektrot yüzeyindeki
elektropolimerizasyonunun dönüşümlü voltamogramı. v = 100 mV/s (Ag/AgCl
elektroduna karşı).
20
Modifikasyon işlemi tamamlandıktan sonra, poli(4-aminobenzen sülfonik asit)
(p-ABSA) modifiye elektrodun askorbik asit, ürik asit ve hidrazinin tayinlerinde
kullanılabilirliği incelenmiştir.
Diazonyum Tuzlarının Elektrokimyasal İndirgenmesi İle Modifiye Edilmiş Camsı
Karbon Elektrotların Ömürlerinin Belirlenmesi
Diazonyum tuzları ile modifiye edilmiş camsı karbon elektrotların ömürlerinin
belirlenmesi için dopamin testlerinden yararlanılmıştır. GC elektrot yüzeyi modifiye
edildikten hemen sonra modifiye elektrot ile dopaminin yükseltgenmesine ait CV
voltamogramı alındığında yükseltgenmenin bloke edildiği görülmüştür. Elektrodun bu
davranışı, yüzey tamamen bir monolayer olarak kaplı olması durumunda devam
etmektedir. GC elektrot yüzeyinde boşlukların oluşması durumunda dopamin
molekülleri ile camsı karbon yüzeyi doğrudan temas edebilecektir. Bu da dopaminin
tersinir olarak yükseltgenmesine neden olacaktır. Bu durumdan faydalanarak modifiye
edilmiş camsı karbon elektrotların ömürleri belirlenebilir. Modifiye edilmiş camsı
karbon elektrotların ömürlerini tayin edebilmek için her 30 dakikada bir modifiye
edilmiş camsı karbon elektrot ile dopaminin CV voltamogramı alınmıştır. Şekil 4.12’de
3,4-dimetoksianilin radikalleri ile modifiye edilmiş GC elektrotta dopaminin
modifikasyondan hemen sonra ve dört saat sonra alınan CV voltamogramları örnek
olarak görülmektedir.
b
a
Şekil 4.12. 1x10-3 M dopaminin 0,1 M H2SO4 destek elektrolitinin sudaki çözeltisinde
3,4-dimetoksianilin molekülleri ile modifiye edilmiş GC elektrotta a) modifikasyondan
hemen sonra b) modifikasyondan dört saat sonra alınan CV voltamogramları. v = 200
mV/s (Ag/AgCl elektroduna karşı).
21
Şekil 4.12’ de görüldüğü dört saat sonra alınan CV voltamogramında dopaminin tersinir
olarak yükseltgenmesine ait olan pikler dalga biçiminde ortaya çıkmaktadır. Bu durum
GC elektrot yüzeyi üzerinde boşlukların oluşmaya başladığını ve yüzeyi kaplayan
moleküllerin desorbe olduklarının bir işaretidir. Zaman ilerledikçe dopaminin
voltamogramı tekrar alındığında, dopaminin tersinir yükseltgenmesine ait dalganın daha
da büyüdüğü görülmüştür. Dolayısıyla, hazırlanan modifiye elektrotların ömürlerinin
altı saat civarında olduğu tespit edilmiştir.
Askorbik Asitin Voltametrik Tekniklerle Kantitatif Tayini
Askorbik asitin voltametrik tekniklerle tayini için camsı karbon ve Bölüm 4’ de
belirtilen modifiye edilmiş camsı karbon elektrotlar kullanılmıştır. Yaptığımız
çalışmalarımızda projenin amacına uygun alt tayin sınırlarını geliştirebilecek, askorbik
asitin elektrokatalitik olarak yükseltgenmesini sağlayacak bir yüzeyin askorbik asitin
tayininde kullanılabilirliği araştırılmıştır. Askorbik asitin elektrokatalitik olarak
yükseltgenmesinin
mümkün
olduğu
yüzey,
4-aminobenzen
sülfonik
asitin
elektropolimerizasyonu ile elde edilen poli(p-amino benzen sülfonik asit) yüzeyidir.
Poli(p-amino benzen sülfonik asit) modifiye edilmiş camsı karbon elektrotta elektronik
sinyal artışı sağlanmıştır. Askorbik asitin kantitatif tayini için, dönüşümlü voltametri
(CV) ve diferansiyel puls voltametri (DPV) tekniklerinin uygulanabilirliği araştırılmış
ve bu tekniklerle kantitatif tayin çalışmaları yapılmıştır.
Askorbik asitin tayini için daha önceden yaptığımız çalışmalar (Yılmaz ve ark., 2008)
ve literatür bilgileri doğrultusunda destek elektrolit olarak asetat tamponu kullanılmıştır.
Askorbik asitin tayini için asetat tamponunda optimum pH’nın 3.5 olduğu bilinmektedir
(Yılmaz ve ark., 2008). Bu yüzden, 0,2 mol L-1’ lik asetat tamponunda (pH 3.5)
askorbik asitin difüzyon kontrollü yükseltgenme pikinin çok iyi gözlemlendiği tespit
edilmiştir. Dolayısıyla, destek elektrolit olarak 0,2 mol L-1 asetat tamponu (pH 3.5)
kullanıldığı şartlar askorbik asit tayininde optimum şartlar olarak belirlendi.
Askorbik asitin 1x10-2 mol L-1 stok çözeltisi yüksek saflıktaki suda uygun miktarı
çözünerek hazırlandı. Stok çözelti daha seyreltik askorbik asit çözeltilerinin
hazırlanması için kullanıldı. Seyreltme işleminde de yüksek saflıktaki su kullanıldı.
Parlatılmış temizlenmiş GC elektrot kullanılarak, farklı konsantrasyonlarda hazırlanan
22
her bir askorbik asit çözeltisinin sırasıyla CV voltamogramları alındı. Alınan
voltamogramlarda konsantrasyonun artması ile birlikte pik akımının arttığı ve pik
potansiyeli değerinin daha fazla pozitif değerlere kaydığı gözlendi. Ayrıca, askorbik
asitin yükseltgenmesine ait CV voltamogramın farklı tarama hızlarındaki davranışı da
incelendi. Şekil 4.13’ de GC elektrotta 0,2 M asetat tamponu içeren (pH 3.5) 5x10-4
M’ lık askorbik asit çözeltisinin farklı tarama hızlarında alınmış CV voltamogramları
görülmektedir.
Şekil 4.13. 0,2 M asetat tamponu içeren (pH:3.5) 5x10-4 M’ lık askorbik asit
çözeltisinin parlatılmış temizlenmiş GC elektrot kullanılarak farklı tarama hızlarında
alınan CV voltamogramları (Ag/AgCl referans elektrot).
Voltamogramlarda da görüldüğü üzere tarama hızının artması ile birlikte askorbik asitin
yükseltgenmesine ait pik potansiyeli daha pozitif bölgeye kaymakta ve pik akımları da
artmaktadır.
Askorbik asitin, GC çalışma elektrodu, Ag/AgCl referans elektrodu ve platin tel
yardımcı elektrodunun kullanıldığı üçlü elektrot sistemindeki tayini için DPV deneyleri
de yapılmış ve sonuçları kaydedilmiştir. Askorbik asitin farklı konsantrasyonlarda
alınan DPV voltamogramları Şekil 4.14’ de görülmektedir.
23
Şekil 4.14. GC elektrotta 0,2 mol L-1 asetat tamponunda (pH 3.5) 1x10-5, 2x10-5, 4x10-5,
6x10-5, 8x10-5, 1x10-4, 2x10-4, 4x10-4, 6x10-4, 8x10-4 mol L-1’ lik askorbik asit
çözeltilerinden elde edilen DPV voltamogramları (Ag/AgCl referans elektrot).
Parlatılmış ve temizlenmiş camsı karbon elektrodun çalışma elektrodu olarak
kullanılarak alınan DPV voltamogramlarından elde edilen sonuçlara bağlı olarak
kalibrasyon grafiği çizilmiş Tayin Alt Sınırı (LOD) ve Kantitatif Tayin Sınırı (LOQ)
hesaplanmıştır.
Tayin
alt
sınırının
hesaplanmasında
aşağıda
verilen
eşitlik
kullanılmıştır.
LOD = 3S/m
Burada S, standart sapma ve m ise eğimdir. Askorbik asitin yükseltgenmesine ait pik
akımının DPV voltamogramında gözlenebildiği en küçük konsantrasyonda (2x10-5 M)
yapılan beş tekrar deneyinden elde edilen pik akımlarının standart sapması hesaplanmış
ve yukarıda verilen formül ile LOD değeri bulunmuştur. Eğim değeri ise çizilen
kalibrasyon grafiğinden elde edilmiştir.
LOQ değerinin hesaplanmasında ise aşağıda verilen eşitlik kullanılmıştır.
LOQ = 10S/m
Askorbik asitin kantitatif tayini için GC elektrodun kullanıldığı beş tekrar deneyi ile
elde edilen DPV voltamogramlarının ortalama pik akımı ve ortalama pik potansiyeli
değerleri Çizelge 4.1’ de verilmiştir.
24
Konsantrasyon (M)
IP ± S.S. (µ F-R)
EP ± S.S. (mV)
-4
6x10
6,599 ± 0,882
395,353 ± 7,911
-4
4x10
5,079 ± 0,749
406,088 ± 7,976
-4
2x10
3,156 ± 0,364
408,112 ± 7,609
-4
1x10
1,894 ± 0,050
417,006 ± 9,940
-5
8x10
2,023 ± 0,316
425,778 ± 7,480
-5
6x10
0,921 ± 0,035
451,235 ± 8,251
-5
4x10
0,706 ± 0,064
445,770 ± 8,809
-5
2x10
0,315 ± 0,047
463,626 ± 7,754
-5
1x10
0,242 ± 0,058
467,741 ± 8,203
Çizelge 4.1. Askorbik asitin GC elektrot kullanılarak farklı konsatrasyonlarda alınan
DPV voltamogramlarının ortalama pik akımları ve ortalama pik potansiyelleri değerleri
(Ag/AgCl referans elektrot).
Askorbik asitin tayini için GC elektrot kullanıldığında yapılan hesaplamalara göre LOD
değerinin 8,079x10-6 M ve LOQ değerinin de 1,088x10-5 M olduğu anlaşılmıştır.
Askorbik
asitin
yükseltgenmesinde
elektrokatalitik
etki
gösteren
4-aminobenzensülfonikasidin elektropolimerizasyonu ile elde edilen modifiye edilmiş
camsı karbon elektrot (poli(4-ABSA)/GC), askorbik asitin tayininde kullanılmış ve
askorbik asitin söz konusu elektrotta farklı konsantrasyonlarda CV ve DPV
voltamogramları
alınmıştır.
poli(4-ABSA)/GC
elektrotta,
özellikle
yüksek
konsantrasyonlarda askorbik asitin pik akımında yaklaşık olarak 2,5 kat bir artış
olmuştur. Ancak, askorbik asitin düşün konsantrasyonlarında elektrodun performansı
azalmaktadır. poli(4-ABSA)/GC elektrotta pik akımının görülebildiği en düşük
konsanstrasyon 4x10-5 M’ dır. Oysa, GC elektrotta 1x10-5 M askorbik asit
konsantrasyonunda pik akımı görülebilmektedir. Yani modifiye elektrotta çalışılabilir
konsantrasyon aralığı daralmaktadır. Diğer taraftan,
poli(4-ABSA)/GC elektrotta
özellikle yüksek konsantrasyonlarda önemli bir elektronik sinyal artışı belirlenmiştir.
Askorbik asitin, poli(4-ABSA)/GC elektrot, Ag/AgCl referans elektrot ve platin tel
yardımcı elektrodun kullanıldığı üçlü elektrot sistemindeki tayini için farklı
konsantrasyonlarda alınan DPV voltamogramları Şekil 4.15’ de verilmiştir.
25
Şekil 4.15. 0,2 mol L-1 asetat tamponunda (pH 3.5) 4x10-5, 6x10-5, 8x10-5, 1x10-4,
2x10-4, 4x10-4, 6x10-4, 8x10-5 mol L-1 lik askorbik asit çözeltilerinin poli(4-ABSA)/GC
elektrotta elde edilen DPV voltamogramları (Ag/AgCl referans elektrot).
Askorbik asitin poli(4-ABSA)/GC elektrot beş tekrar deneyi ile elde edilen DPV
voltamogramlarının ortalama pik akımı ve ortalama pik potansiyeli değerleri Çizelge
4.2’ de verilmiştir.
Konsantrasyon (M)
IP ± S.S. (µ F-R)
EP ± S.S. (mV)
6x10-4
11,980 ± 0,560
287,822 ± 4,961
4x10-4
10,619 ± 0,248
320,148 ± 6,398
-4
2x10
9,547 ± 0,390
307,389 ± 5,070
1x10-4
7,731 ± 0,516
309,046 ± 11,469
8x10-5
3,821 ± 0,145
323,583 ± 18,756
6x10-5
2,929 ± 0,097
366,952 ± 19,637
-5
4x10
2,439 ± 0,275
397,500 ± 21,867
Çizelge 4.2. Askorbik asitin poli(4-ABSA)/GC elektrotta, 0,2 mol L-1 asetat
tamponunda (pH 3.5) farklı konsantrasyonlarda alınan DPV voltamogramlarının
ortalama pik akımları ve ortalama pik potansiyelleri değerleri (Ag/AgCl referans
elektrot).
poli(4-ABSA)/GC elektrot kullanılarak alınan DPV voltamogramlarından elde edilen
sonuçlara bağlı olarak kalibrasyon grafiği çizilmiş Tayin Alt Sınırı (LOD) ve Kantitatif
Tayin Sınırı (LOQ) hesaplanmıştır. Yapılan hesaplamalarda LOD değerinin 6,054x10-6
M ve LOQ değerinin de 0,984x10-5 M olduğu bulunmuştur. Dolayısıyla,
poli(4-ABSA)/GC
geliştirilebilmiştir.
elektrot
kullanılarak
askorbik
asitin
alt
tayin
sınırları
26
Ürik Asitin Voltametrik Tekniklerle Kantitatif Tayini
Ürik asitin voltametrik tekniklerle tayini için camsı karbon ve Bölüm 4’ de belirtilen
modifiye edilmiş camsı karbon elektrotlar kullanılmıştır. Yaptığımız çalışmalarımızda
projenin amacına uygun alt tayin sınırlarını geliştirebilecek, ürik asitin elektrokatalitik
olarak yükseltgenmesini sağlayacak bir yüzeyin ürik asitin tayininde kullanılabilirliği
araştırılmıştır. Ürik asitin elektrokatalitik olarak yükseltgenmesinin mümkün olduğu
yüzey, 4-aminobenzen sülfonik asitin elektropolimerizasyonu ile elde edilen poli(pamino benzen sülfonik asit) yüzeyidir. Poli(p-amino benzen sülfonik asit) modifiye
edilmiş camsı karbon elektrotta elektronik sinyal artışı sağlanmıştır. Ürik asitin
kantitatif tayini için, dönüşümlü voltametri (CV) ve diferansiyel puls voltametri (DPV)
tekniklerinin uygulanabilirliği araştırılmış ve bu tekniklerle kantitatif tayin çalışmaları
yapılmıştır.
Ürik asitin kantitatif tayini ile ilgili çalışmalarımızda öncelikle poli(4-ABSA)/GC
elektrotta ürik asitin elektrokimyasal davranışı dönüşümlü voltametri tekniğiyle (CV)
incelenmiştir. Bu maksatla ürik asitin yokluğunda, GC ve poli(4-ABSA)/GC
elektrotlarda sırasıyla 0,2 M fosfat tamponunda (pH 7.0) CV voltamogramlar alınmış ve
elektrotların performansları karşılaştırılmıştır. Şekil 4.16’ da fosfat tamponunda (pH
7.0) GC ve
poli(4-ABSA)/GC elektrotlarda alınan tamponun CV voltamogramları
görülmektedir.
b
a
Şekil 4.16. 0,2 M Fosfat tamponunun (pH 7.0) dönüşümlü voltamogramları a) GC
b) poli(4-ABSA)/GC elektrotlarda (Ag/AgCl referans elektrot).
27
Ürik asitin GC ve poli(4-ABSA)/GC elektrotlarda CV voltamogramları alındığında
modifiye elektrotta ürik asitin yükseltgenme pik akımının arttığı ve pik potansiyelinin
daha küçük potansiyel değerlere kaydığı gözlenmiştir. Dolayısıyla, modifiye elektrot
UA’in elektrokatalitik olarak yükseltgenmesini sağlamıştır. Şekil 4.17’de 5x10-4 M UA’
in GC ve poli(4-ABSA)/GC elektrotlarda alınan CV voltamogramları görülmektedir.
GC ve poli(4-ABSA)/GC elektrotlarda UA’in anodik pik potansiyeli değerleri sırasıyla
580 mV ve 350 mV’ dur. CV voltamogramlar karşılaştırıldığında, modifiye elektrotta
mükemmel bir elektrokatalitik etkinin olduğu anlaşılmaktadır.
b
a
Şekil 4.17. 0.2 M Fosfat tamponunda (pH: 7.0) 5x10-4 M UA’ in dönüşümlü
voltamogramları a) GC ve b) poli(4-ABSA)/GC elektrotlarda (Ag/AgCl referans
elektrot).
Şekil 4.18’ de 100 ile 1000 mV s-1 tarama hızları aralığında, UA’in poli(4-ABSA)/GC
elektrotta alınan dönüşümlü voltamogramları görülmektedir. UA’in anodik pik akımı
üzerine tarama hızının etkisi incelendiğinde, tarama hızının artmasıyla pik akımının da
arttığı görülmektedir. Ayrıca, tarama hızının artmasıyla anodik pik potansiyeli, Epa,
daha fazla pozitif değerlere kaymıştır. Buna ilaveten,
katodik yönde tarama
yapıldığında yükseltgenmeye karşılık gelen indirgenme pikinin ortaya çıktığı
gözlenmiştir. Bu pik, tarama hızının artmasıyla artmaktadır. Tersinirlik Ipc/Ipa oranının
bir ölçüsüdür. Bu oran tarama hızının artması ile arttığından, tarama hızının artmasıyla
tersinirliğinde arttığı ifade edilebilir. Bu yüzden, poli(4-ABSA)/GC elektrotta UA’in
oksidasyon prosesi tersinir bir özelliğe sahiptir.
28
Şekil 4.18. poli(4-ABSA)/GC elektrotta 0,2 M fosfat tamponunda (pH = 7.0) 1x10-4 M
UA’ in dönüşümlü voltamogramları. Tarama hızı: 100, 300, 500, 700, 900 ve
1000 mV s-1. (Ag/AgCl referans elektrot).
poli(4-ABSA)/GC elektrotta ürik asitin elektrokatalitik oksidasyonu konsantrasyonun
değişmesi ile de incelendi. Şekil 4.19’ da 1x10-5 ile 7x10-4 M aralığında
konsanrasyonun artmasıyla elekrokimyasal anodik pik akımının da arttığı ve pik
potansiyeli değerlerinin daha fazla pozitif değerlere kaydığı görülmektedir. Ayrıca,
yükseltgenme pikinin biçimi sabit kalmıştır.
Şekil 4.19. poli(4-ABSA)/GC elektrotta 0.2 M fosfat tamponunda (pH:7.0) 1x10-5 M,
5x10-5 M, 9x10-5 M, 3x10-4 M ve 7x10-4 M UA’in dönüşümlü voltamogramları . Tarama
hızı: 50 mVs-1. (Ag/AgCl referans elektrot).
29
Diferansiyel puls voltametri (DPV) tekniği ile voltamogramlar alındığında, dönüşümlü
voltametriden daha iyi akım hassasiyenin ve daha fazla çözünürlüğün olduğu
gözlenmiştir. Bu nedenle, kalibrasyon eğrisi diferansiyel puls voltametri tekniği ile
alınan voltamoglardan elde edilen verilerle çizilmiştir. Şekil 4.20’de poli(4-ABSA)/GC
elektrotta UA’in farklı konsantrasyonlarında elde edilen DPV voltamogramları ve
kalibrasyon eğrisi görülmektedir.
(A)
(B)
Şekil 4.20. (A) poli(4-ABSA)/GC elektrotta 0.2 M fosfat tamponunda (pH:7.0) 1x10-5
M, 3x10-5 M, 5x10-5 M, 7x10-5 M, 9x10-4 M, 1x10-4 M konsantrasyon aralığında alınan
DPV voltamogramları (B) Karşılık gelen kalibrasyon eğrisi.
Ürik asitin 1x10-5 M ile 1x10-4 M konsantrasyon aralığında oksidasyon pik akımı,
konsantrasyon artışı ile orantılı olarak artmaktadır. Ürik asitin pik akımının
konsatrasyona bağlılığı Şekil 4.20 (B)’ de gösterilmiştir. 1x10-5’ ile 1x10-4 M
konsantrasyon aralığında doğrusal bir eğri elde edilmiştir. DPV tekniğinin analitik
uygulamasında aşağıda verilen parametreler kullanışmıştır:
Puls height: 50 mV
Pulse Width: 0.08 s
Step height: 10 mV
Step Width: 0.1 s
30
LOD=3S/m ve LOQ=10S/m eşitlikleri kullanılarak ürik asitin elektrooksidasyon pik
akımından kantitatif tayin sınırları hesaplanmıştır.
LOD= 3s/m= 3x0.12/3.20x104 = 1,125x10-6 M
LOQ= 10s/m= 10x0.12/3.20x104 = 3.750x10-6 M
poli(4-ABSA)/GC elektrodun biyolojik numunelerdeki ürik asitin tayini için
kullanılabilirliğide araştırılmıştır. Bu maksatla bir gönüllüden idrar numunesi alınmıştır.
İdrar, deiyonise su ile 1:9 oranında seyreltilmiştir. Öncelikle, volumetrik hücreye 0.2 M
fosfat tamponundan (pH=7) 8 mL bırakılmış ve tamponun CV voltamogramı alınmıştır.
Daha sonra bu çözeltinin üzerine seyreltilmiş idrar numunesinden 2 mL ilave edilmiş ve
CV voltamogram tekrar alınmıştır. Şekil 4.21’de 0.2 M fosfat tamponu çözeltisinde
(pH:7.0) ürik asitin yokluğunda ve idrar numunesinin varlığında 500 mV s-1 tarama
hızında alınan CV voltamogramlar görülmektedir.
b
a
Şekil 4.21. (a) poli(4-ABSA)/GC elektrotta UA’in yokluğunda 0.2 M fosfat tamponu
çözeltisinin (pH= 7.0) ve (b) idrar numunesinin 500 mVs-1 tarama hızında alınan
dönüşümlü voltamogramları. (Ag/AgCl referans elektrot).
İdrar numunesindeki ürik asitin miktarının tayin edilmesi maksadıyla Şekil 4.22 verilen
DPV voltamogram alınmıştır. Ürik asit miktarı, elde edilen sonuçların kullanılmasıyla
çizilen kalibrasyon eğrisinden tayin edilmiştir. Numunedeki UA miktarı 9.32x10-4 M
olarak hesaplanmıştır. Sonuçlar poli(4-ABSA)/GC modifiye elektrodun biyolojik
numunelerdeki UA’in tayini için uygun olduğunu göstermiştir.
31
Şekil 4.22. İdrar numunesinin DPV voltamogramı. (Ag/AgCl elektroda karşı).
Bu çalışmamız, 10th International Symposium on Pharmaceutical Sciences (ISOPS-10)’
da poster bildiri olarak sunulmuş ve SCI indeksinde yer alan ve Impact Factor: 3.729
olan International Journal of Electrochemical Science dergisinde “Voltammetric
Determination of UricAcid on Poly(p-Aminobenzene Sulfonic Acid)-Modified Glassy
Carbon Electrode” başlıklı makalede yayınlanmıştır.
Hidrazinin Voltametrik Tekniklerle Kantitatif Tayini
Hidrazinin (HZ) voltametrik tekniklerle tayini için camsı karbon ve Bölüm 4’ de
belirtilen modifiye edilmiş camsı karbon elektrotlar kullanılmıştır. Yaptığımız
çalışmalarımızda projenin amacına uygun alt tayin sınırlarını geliştirebilecek, hidrazinin
elektrokatalitik olarak yükseltgenmesini sağlayacak bir yüzeyin hidrazinin tayininde
kullanılabilirliği araştırılmıştır. Hidrazinin elektrokatalitik olarak yükseltgenmesinin
mümkün olduğu yüzey, 4-aminobenzen sülfonik asitin elektropolimerizasyonu ile elde
edilen poli(p-amino benzen sülfonik asit) yüzeyidir. Poli(p-amino benzen sülfonik asit)
modifiye edilmiş camsı karbon (poli(4-ABSA)/GC) elektrotta elektronik sinyal artışı
sağlanmıştır. Hidrazinin kantitatif tayini için, dönüşümlü voltametri (CV) ve
diferansiyel puls voltametri (DPV) ve kronoamperometri (CA) tekniklerinin
32
uygulanabilirliği araştırılmış, CV ve CA teknikleri ile kantitatif tayin çalışmaları
yapılmıştır.
Hidrazinin kantitatif tayini ile ilgili çalışmalarımızda, öncelikle poli(4-ABSA)/GC
elektrotta hidrazinin elektrokimyasal davranışı dönüşümlü voltametri tekniğiyle
incelenmiştir.
Parlatılmış temizlenmiş GC elektrotta hidrazinin CV voltamogramları alındığında
hidrazinin yükseltgenme piki oldukça zayıf görülmektedir. Hidrazinin yükseltgenme
pikinin yeteri kadar gözlenemediği ve ticari elektrodun bu maddenin tayininde yetersiz
kaldığını gösteren 50 mV s-1 tarama hızında, farklı konsatrasyonlarda alınan CV
voltamogramları Şekil 4.23’ de görülmektedir.
Şekil 4.23. GC elektrotta 0,1 M fosfat tamponunda (pH: 7.0) 1x10-5 M, 3x10-5 M,
5x10-5 M, 7x10-5 M, 9x10-5 M, 1x10-4 M hidrazinin CV voltamogramları (Ag/AgCl
referans elektrot).
poli(4-ABSA)/GC elektrotta hidrazinin CV voltamogramları alındığında, bu elektrodun
hidrazinin elektrooksidasyonu için çok yüksek bir katalitik yeteneğe sahip olduğu
görülmüştür. Şekil 4.24’ de poli(4-ABSA)/GC elektrotta farklı konsantrasyonlarda 50
mVs-1 tarama hızında alınan CV voltamogramlar görülmektedir.
33
(A)
(B)
Şekil 4.24. poli(4-ABSA)/GC elektrotta 0,1 M fosfat tamponunda (pH: 7.0) (A) 5x10-6
M, 1x10-5 M, 3x10-5 M, 5x10-5 M, 7x10-5 M, 9x10-5 M, 1x10-4 M (B) 3x10-4 M, 5x10-4
M, 7x10-4 M, 9x10-4 M ve 1x10-4 M HZ’ nin 50 mVs-1 tarama hızında alınan dönüşümlü
voltamogramları (Ag/AgCl referans elektrot).
Şekil 4.24’ de görüldüğü gibi poli(4-ABSA)/GC elektrotta HZ’nin CV voltamogramları
alındığında pik akımları artan konsantrasyonla birlikte düzenli olarak artmış ve pik
potansiyelleri de daha fazla pozitif değerlere kaymıştır.
HZ’ nin poli(4-ABSA)/GC elektrotta elektrokimyasal davranışını değerlendirmek
maksadıyla, farklı tarama hızlarında da CV voltamogramlar alınmış ve tarama hızına
bağlı olarak pik akımı değişimi incelenmiştir. Şekil 4.25’ de poli(4-ABSA)/GC
elektrotta ve 0,1 M
fosfat tamponunda (pH: 7.0) 3x10-4 M HZ’nin farklı tarama
hızlarında alınan CV voltamogramları görülmektedir.
34
Şekil 4.25. 3x10-4 M HZ’nin poli(4-ABSA)/GC elektrotta 0,1 M fosfat tamponunda
(pH: 7.0) 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 ve 100 mV s-1 tarama hızında alınan CV
voltamogramları (Ag/AgCl referans elektrot).
Şekil 4.25’ de görüldüğü gibi tarama hızının artmasıyla birlikte pik akımı da artmış ve
pik potansiyeli daha fazla pozitif değerlere kaymıştır. Bu veriler HZ’nin modifiye
elektrot yüzeyinde elektrooksidasyonunun nasıl gerçekleştiğini değerlendirmek için
kullanılmıştır.
Tarama hızının kareköküne karşı katalitik akımın değişimi Şekil 4.26’ da
görülmektedir.
Şekil 4.26. 3x10-4 M HZ’nin poli(4-ABSA)/GC elektrotta 0,1 M fosfat tamponunda
(pH: 7.0) 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 ve 100 mV s-1 tarama hızları için tarama
hızının kareköküne karşı katalitik akımın değişimi.
35
HZ’nin Tarama hızının logaritmasına karşı akımın logaritması değişimi Şekil 4.27’ de
görülmektedir.
Şekil 4.27. 3x10-4 M HZ’nin poli(4-ABSA)/GC elektrotta 0,1 M fosfat tamponunda
(pH: 7.0) 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 ve 100 mV s-1 tarama hızları için
yükseltgenme pik akımının logaritması – tarama hızının logaritması değişimi.
Şekil 4.26’ verilen v1/2-ip grafiğinin korelasyon katsayısının (r) 0.9983 olması (1’e
yakın) ve Şekil 4.27’ de verile Log v-LogI grafiğinin eğiminin 0.4765 (0.5 civarında)
olması modifiye elektrotta HZ’ nin yükseltgenmesinin difüzyon kontrollü olduğunu
göstermektedir.
HZ’ nin poli(4-ABSA)/GC elektrotta geniş bir pH aralığında (pH: 5-9) elektrokatalitik
olarak yükseltgendiği anlaşılmıştır. Ancak, kantitatif tayin için en uygun pH değerini
belirlemek maksadıyla pH taraması yapılmış ve 0.1 M fosfat tamponunda (pH:7.0)
hidrazinin yükseltgenme pik akımının en fazla olduğu görülmüştür. Şekil 4.28’ de
7x10-4 M hidrazinin 50 mV s-1 tarama hızında farklı pH değerlerinde alınan CV
voltamogramlarının pik akımının pH’a karşı değişimi görülmektedir.
36
Şekil 4.28. 0.1 M fosfat tamponunda 7x10-4 M hidrazinin 50 mV s-1 tarama hızında
farklı pH değerlerinde kaydedilen pik akımının pH ile değişimi.
Şekil 4.28’ de görüldüğü gibi 0.1 fosfat tamponunda (pH:7.0) HZ’nin elektrooksidasyon
pik akımı değeri en fazladır. Bu yüzden, HZ’ nin tayininde optimum pH:7.0’ dir. Şekil
4.29’ da 3x10-4 M HZ’nin 50 mV s-1 tarama hızında GC elektrotta ve poli(4-ABSA)/GC
elektrotta alınan CV voltamogramları ile 0.1 M fosfat tamponunun poli(4-ABSA)/GC’
da alınan CV voltamogramı görülmektedir.
b
a
c
Şekil 4.29. 3x10-4 M HZ’nin 0.1 M fosfat tamponunda (pH:7) a) GC elektrotta b)
poli(4-ABSA)/GC elektrotta 50 mV s-1 tarama hızında alınan CV voltamogramları c)
0.1 M fosfat tamponunun (pH:7.0) poli(4-ABSA)/GC elektrotta 50 mV s-1 tarama
hızında alınan CV voltamogramı. (Ag/AgCl elektroda karşı).
37
poli(4-ABSA)/GC elektrotta CV tekniği ile farklı konsantrasyonlarda alınan
voltamogramlardan yararlanılarak kalibrasyon eğrisi çizilmiş ve LOD ve LOQ değerleri
hesaplanmıştır. Şekil 4.30’ da 50 mV s-1 tarama hızında 5x10-6 M ile 1x10-4 M
konsantrasyon aralığında HZ’nin kantitatif tayini için doğrusal bir kalibrasyon eğrisi
çizilmiştir.
Şekil 4.30. 5x10-6, 1x10-5 , 3x10-5, 5x10-5, 7x10-5, 9x10-5 ve 1x10-4 M Hidrazin
konsantrasyonunda 50 mV s-1 tarama hızında alınan CV voltamogramlardan elde edilen
kalibrasyon eğrisi.
LOD = 3S/m = 3x7.4x10-4/1.7x104 = 1.305x10-7 M
LOQ = 10S/m = 10x7.4x10-4/1.7x104 = 4.35x10-7 M
LOD ve LOQ değerleri CV tekniğinden elde edilen bulgulara göre hesaplandığında
yukarıdaki sonuçlar elde edilmiştir. Hidrazinin DPV voltamogramları alındığında
hidrazinin yükseltgenmesine ait pik görülmemiştir. Bu sonuçlar literatür ile de
uyumludur. Hidrazinin kantitatif tayini ile ilgili yapılan çalışmalarda kronoamperometri
tekniğinin de kullanıldığı anlaşılmıştır (Zare ve ark., 2007; Pournagi-Azar ve ark., 2003;
Raoof ve ark., 2010; Majidi ve ark., 2007).
HZ’nin
poli(4-ABSA)/GC
elektrotta
gerçekleşen
elektrokatalitik
oksidasyonu
kronoamperometri tekniği ile farklı konsantrasyonlarda incelenmiştir. Şekil 4.31’de
38
değişik konsantrasyonlardaki bir seri HZ çözeltisinden elde edilen kronoamperogramlar
görülmektedir.
Şekil 4.31. 0.1 M fosfat tamponunda (pH:7) poli(4-ABSA)/GC elektrotta 5x10-6, 1x10-5
3x10-5, 5x10-5, 7x10-5, 9x10-5 ve 1x10-4 M hidrazin konsantrasyonlarında 380 mV
potansiyel basamağı için kronoamperometrik cevaplar. Farklı hidrazin
konsantrasyonlarında t=40 s sürede kronoamperometrik akımların değişimi.(Ag/AgCl
referans elektrot).
Şekil 4.31’ de görüldüğü gibi HZ konsantrasyonundaki artışla birlikte 380 mV
potansiyel basamağı için elde edilen anodik akımlarda da düzenli bir artış
gözlenmektedir. Şekil 4.32’ de kronoamperometrik veriler kullanılarak kalibrasyon
eğrisi çizilmiş ve LOD ve LOQ değerleri hesaplanmıştır.
39
Şekil 4.32. Kronoamperometrik verilerden elde edilen kalibrasyon eğrisi
LOD = 3S/m = 3x7.37x10-4/2.8x104 = 7.89x10-8 M
LOQ = 10S/m = 10x7.37x10-4/2.8x104 = 2.63x10-7 M
Kronoamperometrik teknikle elde edilen kalibrasyon eğrisinden yararlanılarak LOD ve
LOQ değerleri sırasıyla 7.89x10-8 M ve 2.63x10-7 M olarak bulunmuştur. Dolayısıyla,
kronoamperometrik teknik kullanıldığında, daha küçük alt tayin sınırları değerlerine
ulaşılmaktadır. Bu çalışmamızın da yayınlanması için çalışmalarımız sürmektedir.
5. SONUÇ
Bu projede askorbik asit, ürik asit ve hidrazinin alt tayin sınırlarının geliştirilmesi
amaçlanmıştır. Bu maksatla camsı karbon elektrot yüzeyi, 4-Aminoasetanilide,
4-aminobenzoikasit,
4-aminofenol,
3,4-dimetoksianilin,
4-metoksianilin,
2-aminofloren, 2-aminoantrakinon ve p-nitroanilin bileşiklerinin diazonyum tuzlarının
elektrokimyasal
indirgenmesiyle
ve
sülfonik
4-aminobenzen
asitin
elektropolimerizasyon tekniğiyle modifiye edilmiştir. Hazırlanan modifiye elektrotların
askorbik asit, ürik asit ve hidrazinin kantitatif tayinlerinde kullanılabilirliği
incelenmiştir. Askorbik asit, ürik asit ve hidrazinin yükseltgenmelerinde elektrokatalitik
etki gösteren ve alt tayin sınırlarının geliştirilmesini sağlayan modifiye elektrot, Bölüm
4’ te açıklandığı gibi hazırlanan poli(p-aminobenzen sülfonik asit) ile modifiye edilmiş
camsı
karbon
elektrottur.
Poli(4-ABSA)/GC
elektrot
her
üç
maddenin
40
yükseltgenmesinde elektrokatalitik etki göstermiş ve elektonik sinyali artırmıştır.
Dolayısıyla, çalışma elektrodu olarak poli(4-ABSA)/GC elektrot kullanıldığında
maddelerin alt tayin sınırları geliştirilebilmiştir. Poli(4-ABSA)/GC elektrotta ürik asitin
tayini ile ilgili çalışmamız
“10th International Symposium on Pharmaceutical
Sciences (ISOPS-10), Ankara, June 26-29, 2012” de poster bildiri olarak sunulmuştur.
Ayrıca bu çalışmamız,
SCI indeksinde yer alan ve Impact Factor: 3.729 olan
International Journal of Electrochemical Science dergisinde yayınlanmıştır.
Poli(4-ABSA)/GC elektrotta askorbik asitin Tayin Alt Sınırı (LOD) ve Kantitatif Tayin
Sınırı (LOQ) değerleri sırasıyla 6,054x10-6 M ve 0,984x10-5 M’ dır. Ürik asitin LOD ve
LOQ değerleri sırasıyla 1,125x10-6 M ve 3.750x10-6 M olarak belirlenmiştir. Hidrazinin
LOD ve LOQ değerlerinin ise, 7.89x10-8 M ve 2.63x10-7 M olduğu anlaşılmıştır.
Ayrıca, poli(4-ABSA)/GC elektrodun askorbik asit, ürik asit ve hidrazinin eşzamanlı
tayinleri için kullanılabilirliği de incelenmiş, ancak söz konusu maddelerin
yükseltgenmesine ait pikler ayrı ayrı gözlenmemiştir. Dolayısıyla, poli(4-ABSA)/GC
elektrodun eşzamanlı tayin için uygun olmadığı anlaşılmıştır. International Journal of
Electrochemical Science dergisinde yayınlanan “Voltammetric Determination of Uric
Acid on Poly(p-Aminobenzene Sulfonic Acid)-Modified Glassy Carbon Electrode”
başlıklı makalemizde projenin deneysel çalışmalarında görev alan araştırmacıların
isimleri bulunmaktadır. Hidrazin tayini için elde ettiğimiz sonuçların yayınlanacağı
makalemizde ise projede isimleri yer alan araştırmacıların olduğu bir makale
hazırlanmaktadır. Dolayısıyla, projede emeği geçen bütün araştırmacıların yayınlanacak
olan makalelerde isimleri yer alacaktır.
Her üç tayinde de camsı karbon elektrotta bu kadar hassasiyetle tayinleri mümkün
olmayan, alt sınır değerlerine ulaşılmıştır. Dolayısıyla, proje kapsamında yürütülen
çalışmalarımızdan hedeflenen sonuçlar elde edilebilmiş ve bilimsel literatüre katkıda
bulunulmuştur. Poli(4-ABSA)/GC elektrotta hidrazin ve askorbik asitin tayini ile ilgili
sonuçların yayınlanması için çalışmalarımız devam etmektedir.
Bu güne kadar kromatografi (Pekic ve ark., 1989), spektrofotometrik (Rocha ve ark.,
2010) ve elektroanalitik yöntemlerle (Safavi ve ark., 2006) ürik asit tayinleri
yapılmıştır. Ürik asitin tayini için kimyasal olarak modifiye edilmiş elektrotların
kullanıldığı bir çok çalışma yapılmıştır (Qiao ve ark. 2008; Tehrani ve ark. 2010; Ensafi
ve ark., 2009; Lin ve ark., 2006; Lin ve ark. 2005). Ancak, ürik asitin tayini için poli(p-
41
aminobenzen sülfonik asit) modifiye elektrodun kullanıldığı bir çalışma ilk kez bu
araştırma projesi kapsamında rapor edilmiştir.
Askorbik asitin, ilaç tabletleri, meyve suları, idrar, plazma gibi örneklerde kantitatif
tayini için titrasyon (Lenghor ve ark. 2002), HPLC (Rajantie ve ark., 2001), UV (Zeng
ve ark., 2005), florimetri (Arya ve ark., 2000), akış analiz (Paim ve ark., 2002),
turbidimetri (Spickenreither ve ark. 2006), potansiyometri (Amini ve ark., 2001) ve
elektrokimyasal (Yılmaz ve ark., 2008) gibi çeşitli yöntemler uygulanmıştır. Askorbik
asitin elektrokimyasal davranışı ayrıntılı olarak incelenmiştir. Poli(4-ABSA)/GC
elektrotta askorbik asit tayini ilk kez bu araştırma projesi çalışmalarında rapor
edilmiştir.
Hidrazin, spektrofotometri (Safavi ve ark., 2007), amperometri (Jayasri ve ark., 2007),
titrimetri (Budkuley ve ark., 2002), akış enjeksiyon analizi (Wang ve ark., 1989), iyon
kromatografi (Gilbert ve ark. 1984) gibi tekniklerle tayin edilmiştir. Hidrazin tayininde
poli(4-ABSA)/GC elektrot geniş bir pH aralığında mükemmel bir elektrokatalitik etki
göstermiş ve alt tayin sınırları geliştirilmiştir.
Yukarıda askorbik asit, ürik asit ve hidranin tayinleri için kullanılan tekniklerin birçok
dezavantajı olmasına karşın, elektrokimyasal teknikler ekonomik, hassas, seçici, hızlı,
tekrarlanabilir ve etkili bir yöntem olarak öne çıkmaktadır. Uygun yöntem
geliştirilebildiği
takdirde
elektrokimyasal
teknikler
daha
da
avantajlı
hale
gelebilmektedir. Özellikle, alt tayin sınırı (LOD) ve kantitatif tayin sınırı (LOQ)
değerleri düşüktür.
6. KAYNAKLAR
1. Sarapuu, A. Vaik, K. Schiffrin, D. J. Tammeveski K., 2003. Electrochemical
reduction of oxygen on anthraquinone-modified glassy carbon electrodes in alkaline
solution. Journal of Electroanalytical Chemistry, 541, 23-29.
2. Morita, K. Yamaguchi, A. Teramae, N., 2004. Electrochemical modification of
benzo-15-crown-5 ether on a glassy carbon electrode for alkali metal cation recognition.
Journal of Electroanalytical Chemistry, 563, 249-255.
3. Golabi, S.M. Zare, H.R. Hamzehloo, M., 2001. Electrocatalytic oxidation of
hydrazine at a pyrocatechol violet (PCV) chemically modified electrode. Microchemical
Journal, 69, 111-121.
4. Solak, A.O., Eichorst, L. R., Clark, W.J., McCreery R. L., 2003. Modified carbon
surfaces as organic electrodes that exhibit conductance switching. Analytical
Chemistry, 75, 296-305.
42
5. Guo, S.X. Khoo, S.B. 1999. Highly selective and sensitive determination of silver (I)
at a poly(8-mercaptoquinoline) film modified glassy carbon electrode. Electroanalysis,
11, 891-898.
6. Downard, A.J. Roddick, A.D. Bond, A.M., 1995. Covalent modification of carbon
electrodes for voltammetric differentiation of dopamine and ascorbic acid. Analytica
Chimica Acta, 317, 303-310.
7. Selvaraju, T. Ramaraj R., 2007. Simultaneous detection of ascorbic acid uric acid
and homovanillic acid at copper modified electrode, Journal of Electroanalytical
Chemistry, 52, 2998-3005.
8. Allongue, P., Delamar, M., Desbat, B., Fagebaume, O., Hitmi, R. Pinson, Savéant
J.J.M., 1997. Covalent modification of carbon surfaces by aryl radicals generated from
the electrochemical reduction of diazonium salts. Journal of American Chemical
Society, 119, 201-207.
9. Liu, G. Liu, J. Böcking, T. Eggers, P.K. Gooding, J.J. 2005. The modification of
glassy carbon and gold electrodes with aryl diazonium salt: The impact of the electrode
materials on the rate of heterogeneous electron transfer Chemical Physics, 319,
136-146.
10. Kullapere, M. Tammeveski, K. 2007. Oxygen electroreduction on anthraquinonemodified nickel electrodes in alkaline solution. Electrochem. Commun. 9, 1196-1201.
11. Delamar, M. Désarmot, G. Fagebaume, O. Hitmi, R. Pinson, J. Savéant, J.-M.
1997. Modification of carbon fiber surfaces by electrochemical reduction of aryl
diazonium salts: Application to carbon epoxy composites Carbon, 35, 801-807.
12. Saby, C. Ortiz, B. Champagne, G.Y. Bélanger, D. 1997. Electrochemical
modification of glassy carbon electrode using aromatic diazonium salts. 1. Blocking
effect of 4-nitrophenyl and 4-carboxyphenyl groups Langmuir, 13, 6805-6813.
13. Tammeveski K., Kontturi K., Nichols R.J., Potter R.J., Schiffrin D.J. 2001. Surface
redox catalysis for O2 reduction on quinone-modified glassy carbon electrodes.
J. Electroanal. Chem., 515, 101-112.
14. Nassef, H.M. Radi, A.-E., O'Sullivan, C.K. 2007. Simultaneous detection of
ascorbate and uric acid using a selectively catalytic surface. Anal. Chim. Acta, 583,182189.
15. Nassef, H.M. Radi, A.-E., O'Sullivan, C.K. 2006. Electrocatalytic sensing of NADH
on a glassy carbon electrode modified with electrografted o-aminophenol film.
Electrochem. Commun., 8, 1719-1725.
16. Jürrman, G. Schiffrin D.J., Tammeveski, K., 2007. The pH-dependence of oxygen
reduction on quinone-modified glassy carbon electrodes. Electrochimica Acta, 53, 390399.
17. Manisankar, P. Gomathi, A., 2005. Mediated oxygen reduction at a glassy carbon
electrode modified with riboflavin and 9,10-anthraquinones  J. Power Sources, 150
240-246.
18. Vaik, K., Sarapuu A., Tammeveski K., Mirkhalaf F., Schiffrin D.J., 2004. “Oxygen
reduction on phenanthrenequinone-modified glassy carbon electrodes in 0.1 M KOH”
J. Electroanal. Chem., 564,159-166.
19. Hu, S. Xu C., Wang G., Cui D. 2001. “Voltammetric determination of 4-nitrophenol
at a sodium montmorillonite-anthraquinone chemically modified glassy carbon
electrode”, Talanta, 54,115-123.
43
20. Yuan, S. Chen, W., Hu, S. 2004. “Simultaneous determination of cadmium(II) and
lead(II) with clay nanoparticles and anthraquinone complexly modified glassy carbon
electrode”, Talanta, 64, 922-928.
21. Nassef, H.M., Radi, A.-E., O'Sullivan, C.K. 2006. “Electrocatalytic oxidation of
hydrazine at o-aminophenol grafted modified glassy carbon electrode: Reusable
hydrazine amperometric sensor”, J. Electroanal. Chem., 592,139-146.
22. Cai, C.-X., Xue, K.-H., Xu, S.-M. 2000. “Electrocatalytic activity of a cobalt
hexacyanoferrate modified glassy carbon electrode toward ascorbic acid oxidation”
J. Electroanal. Chem., 486, 111-118.
23. Pournaghi-Azar, M. H. Sabzi, R. 2003. “Electrochemical characteristics of a cobalt
pentacyanonitrosylferrate film on a modified glassy carbon electrode and its catalytic
effect on the electrooxidation of hydrazine” J. Electroanal. Chem., 543,115-125.
24. Xun Z., Cai C., Xing W., Lu T. 2003. “Electrocatalytic oxidation of dopamine at a
cobalt hexacyanoferrate modified glassy carbon electrode prepared by a new method”
J. Electroanal. Chem., 545, 19-27.
25. Cui X., Hong L., Lin X. 2002. “Electrochemical preparation, characterization and
application of electrodes modified with hybrid hexacyanoferrates of copper and cobalt”,
J. Electroanal. Chem., 526, 115-124.
26. Shakkthivel, P., Chen, S.-M. 2007. “Simultaneous determination of ascorbic acid
and dopamine in the presence of uric acid on ruthenium oxide modified electrode”,
J. Electroanal. Chem., 22, 1680-1687.
27. Ardakani M.M., Akrami Z., Kazemian H., Zare, H.R. 2006. “Electrocatalytic
characteristics of uric acid oxidation at graphite–zeolite-modified electrode doped with
iron (III)” J. Electroanal. Chem., 586, 31-38.
28. Zanganeh A.R., Amini, M.K. 2007 “A potentiometric and voltammetric sensor
based on polypyrrole film with electrochemically induced recognition sites for detection
of silver ion” Electrochimica Acta, 52, 3822-3830.
29. Sun D., Xie X., Cai Y., Zhang, H., Wu, K. 2007. “Voltammetric determination of
Cd2+ based on the bifunctionality of single-walled carbon nanotubes–Nafion film”,
Analytica Chimica Acta, 581, 27-31.
30. Lu J., He X., Zeng X., Wan Q., Zhang, Z. 2003. “Voltammetric determination of
mercury (II) in aqueous media using glassy carbon electrodes modified with novel
calix[4]arene”, Talanta, 59, 553-560.
31. Lu G., Yao X., Wu X., Zhan, T. 2001. Determination of the total iron by chitosanmodified glassy carbon electrode, Microchemical Journal, 69, 81-87.
32. Yang, H.-Y., Chen, W.-Y., Sun, I.-W. 1999. “Anodic stripping voltammetric
determination of bismuth(III) using a Tosflex-coated mercury film electrode”
Talanta, 50, 977-984.
33. Ye X., Yang Q., Wang Y., Li N. 1998. “Electrochemical behaviour of gold, silver,
platinum and palladium on the glassy carbon electrode modified by chitosan and its
application”, Talanta, 47, 1099-1106.
34. Huang, F. Guiying, J. Yang, L. Kong, J. 2008. “Sensitive determination of
phenylephrine and chlorprothixene at poly(4-aminobenzene sulfonic acid) modified
glassy carbon electrode” , Talanta, 74, 1435-1441.
44
35. Pekic, B. Slavica, B. Zekovic, Z. 1989. “High-performance liquid cromatographic
determination of uric acid in feces of egg-laying hens”, Chromatographia, 27, 467-468.
36. Rocha, D.L. Rocha R.P. 2010. “A flow-based procedure with solenoid micro-pumps
for the spectrophotometric determination of uric acid in urine” Microchemical Journal
94, 53–59.
37. Safavi, A. Maleki, N. Moradlou, O.
Tajabadi, F. 2006. “Simultaneous
determination of dopamine, ascorbic acid and uric acid using carbon ionic liquid
electrode” , Analytical Biochemistry, 359, 224–229.
38. Qiao, J.X. Luo, H.Q. Li, N.B. 2008. “Electrochemical behavior of uric acid and
epinephrine at an electrochemically activated glassy carbon electrode” Colloids and
Surfaces B, 62, 31-35.
39. Lin, X. Li Y. 2006. “Monolayer covalent modification of 5-hydroxytryptophan on
glassy carbon electrodes for simultaneous determination of uric acid and ascorbic acid”
Electrochimica Acta, 51, 5794-5801.
40. Lin, X.-Q. Jin, G.P. 2005. “Monolayer modification of glassy carbon eelctrode by
using propionylcholine for selective detection of uric acid” 50, 3210-3216.
41. Ensafi, A.A. Taei, M. Khayamian T., 2009. “A differential pulse voltammetric
method for simultaneous determination of ascorbic acid, dopamine and uric acid using
poly (3-(5-chloro-2-hydroxyphenylazo)-4,5dihydroxynaphthaline-2,7-disulfonic acid)
fim modified glassy carbon electrode” Journal of Electroanalytical Chemistry, 633,
212-220.
42. Tehrani, R.M.A. Ghani, S.A. 2010. “voltammetric analysis of uric acid by zinc –
nickel nanoalloy coated composite graphite” 145, 20-24.
43. Lenghor, N. Jakmunee, J. Vilen, M. Sara, R. Christian, G.D. Grudpan, K., 2002.
“Sequential injection redox or acid-/base titration for determination of ascorbic acid or
acetic acid” 58, 1139-1144.
44. Rajantie, H., Strutwolf, J., Williams, D. E., Journal of Electroanal. Chem. 2001.
“Theory and practice of electrochemical titrations with dual microband electrodes” 500,
108-120.
45. Arya, S.P. Mahajan, M. Jain P., 2000. “Non-spectrophotometric methods for the
determination of Vitamin C” Analytica Chimica Acta, 417, 1-14.
46. Zeng, W. Martinuzzi, F. MacGregor, A., 2005. “Development and application of a
novel UV method for the analysis of ascorbic acid” Journal of Pharmaceutical and
Biomedical Analysis, 36, 1107-1111.
47. Paim, A.P.S. Almeida, C.M.N.V.Reis, B.F. Lapa, R.A.S. Zagatto, E.A.G. Lima
J.L.F.C. 2002. “Automatic potentiometric flow titration procedure for ascorbic acid
determination in pharmaceutical formulations” 28, 1221-1225.
48. Spickenreither, M. Braun, S. Bernhardt, G. Dove S. Buschauer A.2006. “Novel 6O-acylated vitamin C derivatives as hyaluronidase inhibitors with selectivity for
bacterial lyases” Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 16, 5313–5316.
49. Amini, M. K. Shahrokhian, S. Tangestaninejad, S. Mirkhani, V., 2001. “Iron(II)
Phthalocyanine-Modified Carbon-Paste Electrode for Potentiometric Detection of
Ascorbic Acid” Analytical Biochemistry, 290, 277–282.
50. Yilmaz, S. Sadikoglu, M. Saglikoglu, G. Yagmur, S. Askin, G., 2008.
“Determination of Ascorbic Acid in Tablet Dosage Forms and Some Fruit Juices by
DPV” International Journal of Electrochemical Science, 3, 1534-1542.
45
51.Garrod, S. Bollard, M.E. Nichols, A.W., Connor, S. C. Connelly, J. Nicholson, J.K.
Holmes, E. 2005. “Integrated metabonomic analusis of the multiorgan effects of
hydrazine toxicity in the rat”, Chem. Res. Toxicol., 18, 115.
52. Mo, J.W. Ogorevc, B. Zhang, X. Pihlar, B. 2000. “Cobalt and copper
hexacyanoferrate modified carbon fiber microelectrode as an all-solid potentiometric
microsensor for hydrazine” Electroanalysis, 12, 48.
53. Jayasri, D. Narayanan S.S. 2007. “Amperometric determination of hydrazine at
manganese hexacyanoferrate modified graphite-wax composite electrode”, J. Hazard
Mater, 144, 348.
54. Safavi, A. Karimi, M.A. 2002. “Flow injection chemiluminescence determination of
hydrazine by oxidation with chlorinated isocyanurates” Talanta, 58, 785.
55. Wang, J. Lu, Z. 1989. “Electrocatalysis and determination of hydrazine compounds
at glassy carbon electrodes coated with mixed-valent ruthenium (III, II) cyanide films”
Electroanalysis, 1, 517.
56. Gilbert, R. Rioux, R., 1984 “Ion chromatographic determination of morpholine and
cyclohexylamine in aqueous solutions containing ammonia and hydrazine” Analytical
Chemistry, 56, 106.
57. Kim, S.K. Jeong, Y.N. Ahmed, M.S. You, J.-M. 2011. “Electrocatalytic
determination of hydrazine by a glassy carbon electrode modified with
PEDOP/MWCNTs–Pd nanoparticles” Sensors and Actuators B, 153, 246-251.
58. Majidi M.R. Jouyban, A. Zeynali, K.A. 2007. “Electrocatalytic oxidation of
hydrazine at overoxidized polypyrrole film modified glassy carbon electrode”
Electrochimica Acta, 52, 6248–6253.
59. Zare, H.R. Nasirizadeh, N. 2007. “Hematoxylin multi-wall carbon nanotubes
modified glassy carbon electrode for electrocatalytic oxidation of hydrazine”
Electrochimica Acta 52, 4153–4160.
60. Pingarrón, J.M. Hernández, I.O. Cortés, A.G., Sedeño, P.Y. 2001. “Carbon fibre
microelectrodes modified with rhodium for the electrocatalytic determination of
hydrazine” Analytica Chimica Acta, 439, 281–290.
61. Salimi, A. Miranzadeh, L. Hallaj, R., 2008. “Amperometric and voltammetric
detection of hydrazine using glassy carbon electrodes modified with carbon nanotubes
and catechol derivatives” Talanta, 75, 147–156.
62. Raoof, J.B. Ojani, R. Mohammadpour, Z., 2010. “Electrocatalytic Oxidation and
Voltammetric Determination of Hydrazine by 1,1-Ferrocenedicarboxylic Acid at Glassy
Carbon Electrode” 5, 177-188.
63. Kamyabi, M.A. Narimani, O. Monfared, H.H., 2010. “Electrocatalytic oxidation of
hydrazine using glassy carbon electrode modified with carbon nanotube and terpyridine
manganese(II) complex” Journal of Electroanalytical Chemistry 644, 67–73.
64. Maleki, N. Safavi, A. Farjamia, E. Tajabadia, F., 2008. “Palladium nanoparticle
decorated carbon ionic liquid electrode for highly efficient electrocatalytic oxidation
and determination of hydrazine” Analytica Chimica Acta 611, 151-155.
65. Li, J. Lin, X., 2007. “Electrocatalytic oxidation of hydrazine and hydroxylamine at
gold Nanoparticle polypyrrole nanowire modified glassy carbon electrode” Sensors and
Actuators B 126, 527–535.
66. Yılmaz, S., 2012. Uygulama Örnekleriyle Elektroanalitik Kimya. Kriter Yayınevi,
286, İstanbul.
Download

1. GİRİŞ Elektroanalitik Kimya, çözeltilerin elektrokimyasal bir