Analitik Kimya Derişim
Bir çözeltinin bilinen bir hacmindeki çözünen madde miktarı derişim (konsantrasyon) olarak tanımlanır. Derişim, yüzde derişim, molarite, normalite, ppt, ppm ve ppb cinsinden ifade edilebilir. Bunlardan başka mol kesri, mol yüzdesi ve molalite gibi derişim tanımları da kullanılabilir.
Yüzde derişim
Bir çözeltinin konsantrasyonu yüzde olarak birkaç şekilde ifade edilir. Karışıklıkları önlemek için kullanılan çözeltinin yüzde konsantrasyonu mutlaka açık olarak belirtilmelidir. Eğer bu bilgi olarak belirtilmemiş ise çözeltinin türünden çıkartılmaya çalışılır. Bu ifadelerin belirtilmesinin ne denli önemli olduğunu en iyi anlatacak örnek; ağırlıkça (w/w) % 50’lik NaOH çözeltisi, 1 litresinde g NaOH içeriyor demektir. Bu da hacimde ağırlıkça yüzde (w/v) olarak % demektir.
Ağırlıkça Yüzde (w/w)
Ağırlıkça yüz birim çözeltide bulunan çözünenin ağırlıkça kesridir. Genellikle ticari sulu reaktifler için kullanılır. Örneğin hidroklorik asit % 37’lik (w/w) çözelti halinde satılır.
% (w/w) = çözünen maddenin ağırlığı (g) / [çözünen madde (g) + çözücünün ağırlığı (g)] x
Örnek:
mL % 50’lik (w/w) NaOH çözeltisi nasıl hazırlanır?
% 50 = [X / (X +( –X)] x X = g çözünen O halde bu çözeltinin hazırlanmasında g NaOH alınır ve üzerine mL saf su eklenir.
Hacimce Yüzde (v/v)
Hacimce birim çözeltide bulunan çözünenin hacimce kesridir. Saf bir sıvının başka bir sıvı ile seyreltilmesi ile hazırlanan çözeltiler için kullanılır.
% (v/v) = [(çözünen sıvının hacmi (mL) / çözeltinin hacmi (mL)] x
Örnek:
mL % 28’lik (v/v) sulu etil alkol çözeltisi nasıl hazırlanır?
% 28 = (X / mL) x X = 42 mL
42 mL etil alkol alınır ve son hacim saf su ile mL’ye tamamlanır.
Hacimde Ağırlıkça Yüzde (w/v)
Hacimce birim çözeltide bulunan çözünenin ağırlıkça kesridir. Katı maddelerin seyreltik sulu çözeltilerinin hazırlanması için kullanılır.
% (w/v) = [çözünen maddenin ağırlığı (g) / çözeltinin hacmi (mL)] x
Örnek:
mL % 20’lik (w/v) NaCl çözeltisi hazırlamak için kaç gram NaCl gerekir?
% (w/v) = ( w1 / v) x % 20 = (w1 / ) x w1 = 50 g
Bu durumda 50 g NaCl tartılır, suda çözülerek son hacim saf su ile mL’ye tamamlanır.
Molarite
Molarite, bir litre çözeltide çözünen maddenin mol sayısını gösterir. M harfi ile gösterilir.
M= n (mol) / V (L)
Örnek:
mL M NaOH çözeltisi hazırlamak için kaç gram NaOH tartılmalıdır?
MA (Molekül ağırlığı NaOH)= 23 + 16 + 1 = 40 g/mol
M= n / V mol/L= n / (L) n= mol
n= m/MA mol= m /40 (g/mol) m= 2 g
2 g NaOH tartılarak son hacim dikkatlice mL‘ye tamamlanır.
Normalite
Çözeltinin 1 mL‘sinde bulunan çözünen maddenin milieşdeğer gram sayısıdır. Aynı ifade litresindeki eşdeğer gram sayısı olarak da belirtilebilir.
N= (m /eşdeğer gram sayısı) /V
Eşdeğer gram sayısı: Molekül ağırlığı / Tesir değerliği
Tesir Değerliği (TD) :Asitlerin ortama verdiği H+ iyonu sayısı, bazların ortama verdiği OH-iyonu sayısı, tuzların ise ortama verdiği veya aldığı elektron sayısına tesir değerliği denir. Örneğin H2SO4 için bu değer 2’dir. Çünkü sülfürik asit 2 tane H+ iyonunu sulu çözeltisine verebilir. NaOH, HNO3, HCl için bu değer 1’dir. Aşağıda bazı bileşiklerin tesir değerliği verilmiştir. Fakat tesir değerliği hesaplanırken, tesir değerliği bulunacak maddenin reaksiyona girdiği madde ile verdiği tepkimeye göre tesir değerliğinin değişebileceği unutulmamalıdır. Bu nedenle son dönemlerde normalite kavramı yerine maddenin reaksiyonu yazılarak stokiyometrik oran üzerinden hesaplama yapılmaktadır.
Molarite ve normalite arasında N = M x TD bağlantısı vardır.
ppt (binde bir), ppm (milyonda bir) ve ppb (milyarda bir) Hesaplamaları
Eser miktardaki çözeltilerin derişimini belirtmek amacıyla kullanılır.
ppt = (g çözünen / kg veya litre çözelti)
ppm = (mg çözünen / kg veya litre çözelti)
ppb = (µg çözünen / kg veya litre çözelti) şeklinde ifade edilir.
Not: Bazen ppt ifadesi part per thousand (binde bir) olarak kullanıldığı gibi bazende part per trillion (trilyonda bir) olarak da ifade edilebilir. Bu nedenle hangi ifade için kullanıldığına dikkat edilmelidir.
Örnek:
Bir su örneğinin analizi sonucunda bulunan Na+ derişimi ppm olarak bulunmuştur. Sudaki sodyum kaynağının NaCl olduğu düşünülmektedir. NaCl’ ün derişimi hesaplayız.
Çözelti seyreltik olduğundan yoğunluk l g/mL alınabilir. Bu durumda çözeltinin litresinde mg Na+ var demektir.
n (mol) = m (g) / Ma (g/mol) formülünden önce mol sayısı bulunur.
nNa+ = ( x g) / (23 g/mol) = 8,70 x mol
V = 1 lt olduğu için n = M
[Na+] = 8,70 x M
Bu aynı zamanda NaCl nin molaritesidir.
Mol Kesri ve Mol Yüzdesi
Mol kesri, çözeltideki bileşenlerden birinin mol sayısının toplam mol sayısına oranıdır. Genel olarak X ile gösterilir. Bazen X, ile çarpımı olarak da ifade edilir, bu durumda mol yüzdesinden söz edilir.
X çözünen = n çözünen / n toplam
Xçözücü = n çözücü / n toplam
X çözünen + X çözücü = 1 dir.
Örnek : 1,5 mol metanol 50 g suda çözülüyor. Elde edilen çözeltinin metanol ve su yönünden mol kesri ve mol yüzdeleri nedir?
CH3OH (32 g/mol); H2O (18g/mol) .
n (mol) = m (g) / Ma (g/mol) formülünden suyun mol sayısını bulalım.
n (mol) = 50 / 18 = 2,78 mol
X etil alkol = (1,5 / (1,5+2,78)) =
% X etil alkol = x = 35,0
X çözünen + X çözücü = 1
X çözücü = 1 - X çözünen
X çözücü = 1 - = 0,
% X su = x = 65,0
Molalite
g çözücüde çözünen maddenin mol sayısını gösterir. m ile gösterilir.
m = (n / w) x
Bağımsız örneklem t testi, iki bağımsız grup arasında ortalamalara bakarak istatistiksel olarak anlamlı bir fark olup olmadığını test etmek için kullanılır. Bu test parametrik bir testtir ve testin sonuçlarının raporlanabilmesi için bazı varsayımların (ön-şartların) yerine getirilmesi gerekir. Bu durum gözünüzü korkutmasın testin varsayımlarıyla birlikte SPSS'de uygulanması ve yorumlanması oldukça kolaydır.
Şimdi gelin bu varsayımlara bakalım ve sonra detaylıca bir örnek üzerinde her bir varsayımı açıklamaya çalışalım. Bu arada bazı ingilizce terimleri özellikle kullanıdığımı belirtmek isterim, böylece internette bu terimler üzerine de arama yapabilirsiniz.
İhtiyacınız olan veri setini indirmek için tıklayın. Lütfen dikkat bu veri seti SPSS 25 programında oluşturulmuştur ve gerçek verilere dayanmamaktadır. Etik olarak çalışmalar için toplanan veri setlerini burda paylaşmamız doğru olmayacağından verileri kendim oluşturdum.
Bir öğretmen, programlama dersine yönelik geliştirdiği tutum anketini öğrencilerine uygulamış ve elde ettiği verilere göre kız ve erkek öğrenciler arasında derse yönelik tutum açısından bir farklılık olup olmadığını test etmek istemektedir. Buna göre verilerini bir ölçek ya da anket yardımıyla toplamış ve excel programına yüklemiştir.
Araştırma Sorusu: "Kız ve erkek öğrencilerin programlama tutum puanları arasında anlamlı bir fark var mı?"
Neye ihtiyacım var: İki Değişken: Bir kategorik, bağımsız değişken (cinsiyet); bir sürekli, bağımlı değişken (tutum puanları)
Non-Parametrik Karşılığı: Mann-Whitney U Test
Verileri doğru bir şekilde SPSS programına yüklediğinizi varsayarak devam ediyorum (ki bu yazı içerisinde ihtiyacınız olan veri seti size hazır olarak verildi, böylece sonuçları kontrol etme şansınız olabilir). Eğer verileriniz Not defterinde, Exdel'de ya da Google Formlar'da ise ve bunlardan SPSS'e veri yükleme konusunda bir tecrübeniz olmadıysa, buradan konu hakkında bilgi alabilirsiniz. Bu örnek için indirdiğiniz veri setini SPSS'de açtığınızda görüntü aşağıdaki gibi olmalıdır. Şimdi bu örnek için varsayımları tek tek kontrol edelim.
Bağımlı değişken sürekli?: Tutum değerleri sıfırdan altıya aralıklı değerler olduğu için bu değişken süreklidir yani ihlal yok :)
Bağımsız değişken kategorik mi?: Kız ve erkek grubu olduğu için bağımsız değişkenimiz kategoriktir yani ihlal yok :)
Bağımlı değişkenin gruplarda normal dağılım gösterip göstermediğini test etmek için birden fazla yöntem olmasına rağmen ben burada en sık kullanılanı ve işinize en çok yarayanı anlatmaya çalışacağım. Bu testi yapabilmek için SPSS'de Analyze menüsünden Descriptive Statistics seçeneğini seçin, Dependent List kısmına bağımlı değişkenimizi Factor List bölümüne ise bağımsız değişkenimizi atıyoruz. Daha sonra Plots butonuna tıklayıp açılan pencereden Normality plots with tests seçeneğini seçiyoruz. Bütün bu aşamaları aşağıdaki resimde görebilirsiniz.
! isterseniz Explore Plots penceresinden Histogram seçeneğini seçerek sonuç ekranından grafikleri de yorumlayarak normality hakkında yorum yapabilirsiniz.
Daha sonra sırasıyla Continue ve OK butonlarına basın ve sonuçları yorumlayalım. Eğer aynı veri seti üserinde çalışıyorsanız aşağıdaki gibi bir sonuç elde etmelisiniz.
Bu sonuca göre, Shapiro-Wilk testinin (Sig.) değeri yani Significance/Anlamlılık değeri in altında olduğu için gruplar normal dağılım göstermemektedir diyoruz yani bu varsayımı ihlal ediyoruz :(. Bu sonuca rağmen SPSS'de analizime devam etmek istiyorum böylece diğer basamaklarıda görebilirsiniz. Ancak eğer sizin gerçek verilerinizde böyle bir sonuca ulaşırsanız daha önce de belirttiğim gibi analize devam etmeden non-parametrik karşılığı olan Mann-Whitney U testini kullanabilirsiniz. ! Burade neden Shapiro-Wilk testini seçtik diye soranlar için cevabı şöyle açıklamaya çalışayım: genel geçer bir kural olarak örneklem sayısı her bir grupta 30'den büyük olduğunda Kolmogrov-Simigrov testi, küçükse Shapiro-Wilk testi tercih edilir, buna gerekçe olarak Shapiro ve Wilk tarafından yapılan analizlerin tamamında örneklem sayısı 30'den hep küçük tercih edilmesi gösterilebilir (Shapiro & Wilk, ). Bazı kaynaklarda 30 yerine 50 sayısını da görebilirsiniz.
Bağımsız örneklem t testinde varsyan analizi sonuçlarını görmek için independent sample t test'i gerçekleştirmemiz gerekiyoz. Bunun için menüden sırasıyla analyze, compare means sonra independent sample t-test' i seçiyoruz. Daha sonra tutum_puanlari Test Variables kısmına, cinsiyet ise grouping variable kısmına atıyoruz. bu aşamalardan sonra, define groups butonuna tıklayın. Sonuç olarak aşağıdaki gibi bir ekrana ulaşmalısınız:
Define Groups ekranında group 1 için 0 (burada 0 kızları yada erkekleri temsilen yazılıyor ve sayı olması gerekmiyor, veri setinde direkt erkek yada kızda yazabilirsiniz), group 2 için ise 1 yazmalısınız. Sırasıyla continue ve OK butonlarına basarak sonuçları görelim. aşağıdaki gibi bir sonuç eldemelisniz. Bu sonuca göre Levene's test sonuçların anlamlılık değeri 'den büyük olduğu için bu varsayım için ihlal yok :)
Şimdi öncelikle Groups Statistics kısmına bakmalıyız, bu bölüm bize sonuçlar hakkında ipucu verecektir. Ayrıca çıkan sonuçların kimin lehine kimin alehine olduğunu buradan ortalamalara(mean) bakarak rahatlıkla söyleyebiliriz. Tabloya göre, tutum puanlarının erkekler lehine kızlara göre daha yüksek olduğu sonucu ortaya çıkıyor.
numaralı bölümde gördüğünüz gibi sonuçları yorumlamak için iki farklı bölüm bulunmaktadır. Bunlardan birincisi, gruplar arasında eşit varyansların olduğu, ikincisi ise eşit varyanların olmadığı bölüm. bu durumda hangi sonucu raporlayacağımız Levene's Test sonuçlarına bağlıdır. Eğer umaralı bölümden elde edilen sig. yani anlamlılık değeri 'ten yüksekse, daha öncede söylediğim gibi varyanslar eşit olduğu kabül edilir (Yani varysayım ihlal edilmez) ve birinci bölümdeki sonuçlar rapor edilir. Bizim örneğimizde de olduğu için equal variances assumed satırını rapor ediyoruz.
numaralı bölüm şimdiye kadar yaptığıımız analizlerin sonucunu aldığımız noktadır. Buarada eğer Sig. (2-tailed)> ise örneklem gruplarından elde edilen ortalamların eşit olduğu kabül edilir. Yani istatistiksel olarak gruplar arasında anlamlı bir fark yoktur. ve numaralı bölümler bizim yorumlamadığımız ancak raporladığımız noktalardır.
SPSS'de effect size'ı hesaplamak için eta squared ve Cohen's d istatistikleri kullanılabilir. Ancak SPSS, t-test'ler için bu istatistikleri otomatik olarak vermez. Diğer taraftan, SPSS'in bize sağladığı çıktılara bakarak, eta squared değeri hesaplanabilir. Bunun hesaplama şekli ve yorumlanmasına buradan bakılabilir.
Hepsi bu kadar, gördüğünüz gibi yapılan bütün analizler şu son bir kaç cümleyi yazmak içindi. Umarım sizin için faydalı olur. Eğer konuyla ilgili yorum yada önerileriniz varsa aşağıda yorum bırakmayı unutmayın. Analizler konusunda yardım gerekirse benimle iletişime geçebilirsiniz. Bir grup öğrencimle birlikte her türlü istatistiksel analizde size yardımcı olabiliriz.
Shapiro, S. S., & Wilk, M. B. (). An analysis of variance test for normality (complete samples). Biometrika, 52(3/4),