LABORATUVARDA TEMEL KAVRAMLAR

Suda çözünmüş halde bulunan Kalsiyum (Ca) ve Magnezyum (Mg) bileşiklerinin toplamı suyun sertliğini gösterir. Genelde Fransız sertliği (Fr) birimi kullanılır (1 Fr = 10 mg/L CaCO₃). Buna göre >  0 Fr = çok sert; 20-30 Fr = sert; 10-20 Fr = orta sert; 5-10 Fr = yumuşak; 0-5 Fr = çok yumuşak su olarak tanımlanır.

Ca²⁺, Mg²⁺,CO₃^2-, NH_⁴⁺, Fe³⁺ sularda en yoğun rastlanan iyonlardır.

Sabun ile kolayca köpürmeyen ve lezzeti hoş olmayan, Mg ve Ca tuzlarını ihtiva eden sular sert su olarak bilinir. Sert sularda, daha çok Mg ve Ca karbonatlar, klorürler ve sülfatları dikkate alınır. Bu gibi sular, buharlaştırıldıklarında kabın dibinde fazla miktarda artık bırakır ve bilhassa her laboratuvarda var olan damıtık su cihazlarının sık sık temizlenmesini gerektirir. Su buharlaşarak içinde bulunan tuzları cihazın su kaynatma haznesinin dibine veya boruların kenarlarına bırakır. Bileşim itibariyle CaSO₄, MgSO₄, CaSiO₃, (CaO, SiO₂) gibi tuzlardan ibaret olan bu maddelerin miktarı çabuk artar ve su ile cihazın tabanı ve çeperi arasında bir tabaka (taş) oluşturur. Bu tabakalar bir yandan cihazın verimini düşürürken diğer yandan fazla enerji kaybına sebep olur. Bu nedenle, teknikte kullanılan sert suların yumşatıldıktan sonra kullanılmaları ya da sık sık damıtık su cihazının tortularının
çözdürülmesi ve temizlenmesi önerilir.

Saf su, yapısında su molekülleri dışında katı madde ve mineralleri çözünmemiş sudur. Saf suyun elektrik iletkenliği zayıftır. Normal su (şebeke suyu, çeşme suyu) çözünmüş iyonik katılar içerdiği için elektriği iletir. Distile su “dH20” olarak kısaltılır. Bir de “ddH20” (çift distile su - double distilled water) vardır. O da genelde deiyonize suyun distile edilmesi ile elde edilir.

Şebeke suyunun iyonlarından arındırılması işlemine deiyonizasyon, iyonlarından arındırılmış suya da deiyonize su denir. Deiyonizasyon laboratuvarlarda demineralizasyon veya iyon değiştirme olarak da bilinir. Bu sentetik reçineler tarafından içme suyundan iyonların ayırılmasıdır. Organik maddeler su içinde kaldığından dolayı steril değildir. İçinde bakteri olacağından dolayı bazı enzim analizlerini de olumsuz etkileyebilir. Bakterilerin uzaklaştırılması istendiğinde su aktif kömürden geçirilir. Deiyonize suyun kalitesi, suyun direnciyle ölçülür. Direnci yüksek ise suyun iyon miktarı düşük demektir. Böyle bir suyun kalitesi yüksektir. Ancak, elde edilen deiyonize su bekletilmeden kullanılmalıdır.

Tip I su, en az karışıklık ve en üst düzeyde dikkat ve doğruluk gerektiren test yöntemlerinde (iz element saptanması, enzim ölçümleri, yüksek verimli kromatografi, elektrolit tayinleri, tampon ve standart hazırlama vb.) kullanılır.

Tip II su, kalitatif kimya yöntemleri için kullanılır, ayrıca hematoloji, immunoloji ve mikrobiyolojide yürütülen yöntemlerin çoğunda kullanılabilir. Tip II kalitesinde saf su, tamponların hazırlanması ya da cam eşyaların son yıkanması gibi laboratuvardaki düzenli uygulamalar için önerilir.

Tip III su, Tip I ve II suyun üretilmesinde su kaynağı olarak, ayrıca cam eşyaların yıkanması ve çalkalanmasında kullanılabilir. Ancak cam malzemenin kullanım amacına uygun olarak Tip I veya Tip II su ile son çalkalanması yapılmalıdır. Tip III kalitesinde saf su, otoklavların beslenmesi ya da ısıtma banyolarının doldurulması gibi kritik olmayan uygulamalar için uygundur. Tip III su mahrumiyet hallerinde idrar tahlili gibi bazı kalitatif analizlerde de kullanılabilir. 

Damıtık su elde etme yöntemleri şu şekildedir:

1. Filtrasyon
2. Distilasyon
3. Deiyonizasyon
4. Ters ozmoz
5. Adsorbsiyon
6. Diğer yöntemler

Normal su çeşitli filtrelerden geçirilerek damıtık su elde edilebilir. Bu amaçla 3 tip filtre kullanılmaktadır:

Ön filtreler: Partiküllü maddelerin % 98 veya daha fazlasını tutan cam veya pamuk elyaflardan ibarettir. Bu filtreler genellikle birkaç kez temizlenebilir ve yeniden kullanılabilir.

İkinci tip filtreler: Aktive olmuş karbon yataklardır. Organik  materyallerin ve klorun uzaklaştırılmasında aktiftir. Önfiltrasyon ve karbon-yatak filtrasyonunun bir kombinasyonu, daha sonraki saflaştırma yöntemlerinde kullanılan iyon değiştirici reçinenin beklenen etkisini arttırmakta kullanılabilir.

Üçüncü tip filtreler: Çok küçük gözenekli (mikronaltı) filtrelerdir. Bu filtreler suyun niteli¤ini değiştiren bulaştırıcıları salmaksızın tüm partikülleri ve zarın gözenek çapından (genellikle 0.2 _m) daha büyük olan mikroorganizmaları uzaklaştırır. Mikronaltı filtre genellikle sistemin son safhası olarak dağıtım noktasına yakın
bir şekilde kullanılır.

Damıtma dünyadaki tüm laboratuvarlarda en yaygın su arıtma teknolojisidir. İşlem sırasında su molekülleri sıvı - buhar ve tekrar sıvı olmak üzere faz değişikliklerine uğrar. Bu faz değişimi suda çözünmüş bazı kirlilikleri ve bileşenleri ayırır. Distilasyon su arıtma işlemleri içerisinde geniş yeteneklere sahip tek formdur. Distilasyon ile elde edilen damıtık su, distile su adını alır. Suyun distilasyonu uçucu olmayan organik, inorganik kirlilikleri ve mikroboyolojik organizmaları uzaklaştırır. Amonyak (NH₃), CO₂, Cl ve kaynama noktası düşük inorganik maddeler (Na, K, Mn, karbonat ve sülfat) distile edilmiş suda vardır. Sadece distilasyon işleminden geçirilen bir su örneği Tip I suyun gereklerini karşılamaz. Tip 2 veya Tip 3 suyun özelliklerini taşır.

Deiyonizasyon, çözünmeyen reçine polimerleri içinden normal suyun geçirilmesi işlemidir. Reçine normal suda bulunan iyonlaşmış kirlilikleri H⁺ ve OH^- iyonları ile değiştirir. İyon değiştirme işlemi ile iyonları uzaklaştırılmış suya deiyonize su denir. Reçine polimerleri, katyon veya anyon değişiklikliği yapan asit veya amino grupları ile hazırlanır. Deiyonizasyon laboratuvarlarda demineralizasyon veya iyon değiştirme olarak da bilinir. Bu, sentetik reçineler tarafından sudan iyonların ayırılmasıdır. Bu reçineler çözünmüş inorganiklere olan ilgileri dikkate alınarak katyon değiştirici reçineler ve anyon değiştirici reçineler olmak üzere iki sınıfa ayrılır: Deiyonizasyon Tip I damıtık su için direnç üreten tek teknolojidir.

Suyun; basınç altında selüloz asetat, aromatik poliamin, selüloz asetobütirat veya diğer materyallerden yapılmış bir yarı geçirgen zardan geçirilmesi ile yapılır. Bu tip saflaştırma yöntemi ile Tip III su üretilebilir. Uygulama öncü saflaştırma yöntemi olarak kullanılır. Ters ozmoz bir yarı geçirgen zar aracılığıyla dış basınç kullanarak suyun itilmesiyle oluşur. Zar 300 Dalton ağırlıkta molekülleri ayırabilir. Çoğu kirli sular zardan geçemez. Bunlar zar yüzeyinde birikir ve süzülerek atılırlar. Ters ozmoz, distilasyon veya deiyonizasyon sistemlerine uygulama öncesi, cam ve plastik malzemenin yıkanması gibi genel uygulamalar için popüler bir su arıtma yöntemidir.

Aktive edilmiş karbon, kil, silikon veya metal oksitlerinin adsorbsiyonu ile organik kirlilikler sudan uzaklaştırılabilir. Deiyonizasyon, adsorbsiyon ve filtrasyon birlikte uygulanarak Tip I su üretilebilir. Adsorbsiyon; suyu organiklerden ve klordan arındırmak için aktive olmuş karbon yüzey alanı kullanır. Çoğu su arıtma sistemlerinde bir ilk veya ikinci adım olarak kullanılmaktadır. Organik maddeler ve klor aktive olmuş karbon yüzeyine yapışır ve orada tutulur.

Damıtık su uzun süre beklemekle havadaki karbondioksiti emer. Karbondioksit varlığını göstermek için temiz bir deney tüpüne 8 ml damıtık su üzerine 2 damla metil oranj metil mavisi indikatörü damlatılır. Kirli yeşil bir renk oluşması damıtık suda karbondioksit varlığını gösterir. Damıtık suda oluşan karbondioksit, suyun ateşe dayanıklı cam balonda 15-20 dakika kaynatılması ve bulunduğu kabın ağzı kapalı olarak soğumaya bırakılmasıyla uzaklaştırılabilir.

Bir reaksiyonda tepkimeye giren moleküllere genel olarak reaktif ya da ayıraç denir. Ayıraçlar, cisimleri birleşime veya ayrışıma  uğratarak niteliklerini belirtmede kullanılan maddelerdir. Bunlar, günümüz laboratuvarlarında uygulanan testlerin çalışması için gereklidir. Kimyada ayıraç (reaktif), belirli bir bileşik ile karakteristik bir reaksiyona girebilen ve bu sayede o bileşiğin varlığını, hatta miktarını belirlemeye yarayan bir çözeltidir. Analitik ayıraçların örnekleri arasında Fehling ayıracı ve Esbach ayıracı en iyi bilinenleridir.

Az miktarda asit veya baz ilavesine karşılık H⁺ derişimi sabit kalan sistemlere tampon sistemler denir. Tampon sistemler zayıf asit ve tuzu ya da zayıf baz ve tuzundan meydana gelen çözeltilerdir.  Genellikle bazlarının adıyla anılır. Asetat tamponu, fosfat tamponu gibi.

Belirli koşullar altında doğruluğu bilinen bir referans ölçüm standardı veya ölçüm sistemini kullanarak doğruluğu aranan diğer bir standart veya test/ölçü aleti ya da sistemin doğruluğunun ölçülmesi, sapmalarının belirlenmesi ve rapor edilmesi işlemine kalibrasyon denir. Laboratuvarlarda kullanılan ölçme aletleri zamanla sıcaklık, basınç, nem vb. dış etkenler sebebiyle hatalı ölçümler yapmaya başlarlar. Ya da kromatografik tekniklerde kullanılan kolonlar ilk hazırlandığında veya belirli bir süre kullanıldığında rejenerasyon işlemini takiben kalibre edilmeleri gerekir. Bu nedenle, laboratuvarlarda kullanılan bu aletler ve kolonlar zaman zaman kalibre edilmelidir. 

Kalibrasyon analiz materyalinin türüne göre çeşitlendirilebilir:

1. Teknik alet ve cihazların kalibrasyonu: Laboratuvarda kullanılan ölçüm cihazlarının zaman zaman kalibre edilmesi gerekir.
2. Cam malzemelerin kalibrasyonu: Laboratuvarda günlük olarak kullanılan cam malzemelerin de (pipet, mezür, balon vb) zaman zaman kalibre edilmeleri önemlidir.
3. Otomatik pipetlerin kalibrasyonu: değişik derecelerde kalibre edilmiş otomatik pipetler sık sık kontrolleri yapılarak laboratuvarın hatalı sonuç vermesi önlenmelidir.
4. Test kalibrasyonu: Testin laboratuvara adaptasyonu ve uygulama sırasında yaşanacak hataları önceden ortadan kaldırmak için test kalibrasyonu yapılır. Bu amaçla, test baştan sona laboratuvarda uygulanır ve laboratuvar koşullarına adapte edilir.

Ölçüm standardı (etalon) belirli bir büyüklük değeri ve ilgili ölçüm belirsizliği ile bir büyüklüğün referans olarak kullanılmak üzere tanımının gerçekleştirilmesidir. Referans ölçüm standardı (referans standart), belirli bir kurum ya da mekanda bulunan belirli tür büyüklüklere ilişkin diğer ölçüm standartlarının kalibrasyonu için belirlenmiş ölçüm standardıdır. Çalışma ölçüm standardı (çalışma standardı) ölçüm cihazları veya ölçüm sistemlerinin kalibrasyonu ya da doğrulanmasında rutin olarak kullanılan ölçüm standardı çalışma standardı olarak tanımlanır.

Referans bireylerden elde edilen değerlere referans değerler, referans bireylerden oluşan gruplara referans gruplar, bu gruplardan elde edilen referans değerlerin sınırları arasında kalan aralık değerlere referans aralığı denir.

Uluslararası Birim Sistemi 7 temel büyüklüğe (uzunluk, kütle, zaman, elektrik akımı, termodinamik sıcaklık, madde miktarı ve ışık şiddeti) dayanan bir sistemdir. Bunlar 7 temel fiziksel büyüklüğü ifade eder.