Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
ICINDEKILER<br />
Bilkent Kimya Bolumu Yaz Okulu Karsilama Yazisi.............................3<br />
Bilkent Universitesi............................................................................4<br />
Bilkent Universitesi Kimya Bolumu....................................................5<br />
Kampus Haritasi.................................................................................6<br />
Yaz Okulu Programi............................................................................7<br />
Deneyler ve Demolar<br />
Polymerleşme Tepkimesi ve Naylon 6,10 Sentezi...........................8<br />
Orange II Sentezi...........................................................................12<br />
Kimyasal Salinim Reaksiyonlari......................................................14<br />
Hidrojen Peroksit Bozunması ve Homojen Katalizör Etkisi............19<br />
Sıvi Azot Deneyleri........................................................................20<br />
2
Sevgili Katilimci,<br />
Uzun bir senenin ardindan, Bilkent Universitesi Kimya Bolumu'nun duzenlemis oldugu Kimya Yaz<br />
Okulu'nda hosgeldin.<br />
Turkiye'nin en prestijli kimya bolumu olan Bilkent Kimya Bolumu'nun, temel bilimler arasinda<br />
merkez bir konumda bulunan kimya bilimini lise kitaplarindan farkli ve daha ileri boyutlarda<br />
tartisacagi, icerigini teorik dersler ve temel konulari iceren deneylerin olusturacagi Bilkent Kimya<br />
2012 Yaz Okulu ile ilgili tum bilgileri bu klasorde bulabilirsin.<br />
Dilegimiz, uc gun surecek olan okulda farkli bir bakis acisi edinmen ve kimya biliminin hem<br />
uygulamali hem de teorik altyapisini olusturan konulara dair fikir sahibi olmandir. Kitaplarin disina<br />
cikilaraktan hazirlanan bu okulda kimya bilimine olan farkindaligin ve ilginin artacagini ummaktayiz.<br />
Unutma ki, bilimin sorularinin cozulmesi ve ilerlemesi icin, yetenekli ve ilgili genclerin bilime gonul<br />
vermesi ve onun icin yorulmadan calismasi gerekmektedir. Bu gorevi yerine getirmek icin de,<br />
Bilkent Kimya Bolumu, universiteye adimini atacak olan kimyaya ilgili butun ogrencileri buyuk bir<br />
hevesle beklemektedir.<br />
Umariz keyifli ve tatmin edici bir <strong>yaz</strong> <strong>okulu</strong> gecirirsiniz.<br />
Prof. Dr. Sefik Suzer Yard. Doc. Dr. Emrah Ozensoy<br />
Bilkent Universitesi Kimya Bolumu Baskani Bilkent Universitesi Kimya Bolumu<br />
3
BILKENT UNIVERSITESI<br />
Bilkent Üniversitesi; İhsan Doğramacı Eğitim Vakfı, İhsan Doğramacı Sağlık Vakfı ve İhsan Doğramacı<br />
Bilim ve Araştırma Vakfı kararıyla, 20 Ekim 1984'te kurulmuştur. Türkiye'nin ilk vakıf üniversitesi<br />
olan üniversitemizin hedefi, eğitim kalitesi, bilimsel araştırma ve yayınları ile kültür ve sanat<br />
faaliyetleri açısından dünyanın önde gelen üniversiteleri arasında yer almaktır. “Bilim Kenti”nin<br />
kısaltılmışı olan BİLKENT adı, bu amacı yansıtmak üzere üniversitemize verilmiştir.<br />
1967'de Ankara'nın batısında geniş bir arazinin alınmasıyla başlayan Bilkent Üniversitesi'nin kuruluş<br />
hazırlıkları, 1970'lerin sonları ve 1980'lerin başlarında söz konusu vakıfların bina inşaatlarıyla<br />
devam etmiştir. Kampüsün ilk yapıları, bugün içlerinde Mühendislik Fakültesi ve Kütüphane'yi<br />
barındıran binalardır. Üniversite büyüdükçe ve öğrenci sayısı arttıkça bu yapıları kafeteryalar,<br />
yurtlar, konser salonu, spor salonları, yeni fakülte ve yüksekokul binaları izlemiş; zaman içinde ana<br />
<strong>okulu</strong>, ilköğretim ve lise düzeyinde okullarımız, iki sağlık merkezi, bilgisayar merkezi binası ve<br />
bilimsel araştırma merkezleri inşa edilmiştir.<br />
Bilkent Universitesi mezunlari, her türlü iş çevresinde ve dünyanın köklü eğitim kurumlarında<br />
Bilkent Üniversitesi'ni başarıyla temsil etmektedir. Mezuniyet sonrası planlarında öğrencilerine yol<br />
göstermek için 1988'de Kariyer Merkezi'ni kuran üniversitemiz, öğrencileri ve mezunları ile iş<br />
dünyası arasında çok güçlü bir bağlantı oluşturmuştur. Kariyer Merkezi, Türkiye'de bu amaçla bir<br />
üniversite bünyesinde açılan ilk birimdir.<br />
Bilkent Üniversitesi, kurulduğundan beri hemen her yıl öğretim üyesi başına düşen uluslararası<br />
bilimsel yayın sayısı bakımından Türkiye'nin en önde gelen üniversiteleri arasında yer almakta ve<br />
yükseköğretimdeki öncü rolünü sürdürmektedir.<br />
Bilkent Üniversitesi’nin kuruluş misyonu, tüm bilimler, teknoloji ve sanatı kapsayan bir öğrenme ve<br />
ilerleme ortamı oluşturarak, insanlığa hizmet etmek ve dünya barışını geliştirmektir. Bilkent’te<br />
eğitim sadece bir meslek edindirme amacının ötesine geçip, öğrencilere düşünmeyi ve öğrenmeyi<br />
öğretmeyi hedeflemektedir.<br />
Geniş yelpazede yer alan eğitim programları, bilimsel ve akademik girişimleri, kültür ve sanat<br />
etkinlikleri ile öğrencilerinin kendilerini bağımsız, çözümleyici ve eleştirel düşünebilen bireyler<br />
olarak geliştirmelerini, hayat boyu öğrenmeyi sürdürebilmelerini ve bu yolla geleceğin yetkin,<br />
yaratıcı, geniş görüşlü, etik ve sosyal sorumluluk sahibi liderleri olarak insanlığın ilerlemesine<br />
katkıda bulunmalarını hedeflemektedir.<br />
Üniversitenin eğitim felsefesi, yeni bilgiler üretenlerin bu bilgileri en iyi aktarma potansiyeline sahip<br />
kişiler olduğu inancına dayanmaktadır.<br />
4
BILKENT UNIVERSITESI KIMYA BOLUMU<br />
Kimya, geleceğin teknolojilerinin biçimlenmesinde rol oynayan temel bilimlerdendir. Kimyanın<br />
araştırma alanları arasında maddenin kuvantum kuramı, ileri malzemeler, moleküler elektronik,<br />
kendi kendini düzenleyen moleküller, manyetik görüntüleme yöntemleri, süperiletkenler, egzotik<br />
moleküler yapılar, kaotik sistemler, lazerler, fotosentez ve yeni spektroskopik yöntemler bulunur.<br />
Kimya Bölümü'nde öğrenciler, ilk iki yıldaki temel fizik ve matematik derslerinden sonra kuvantum<br />
mekaniği gibi ileri derslerle güçlü bir pozitif bilimler temeli oluşturur. İkinci sınıfta başlayan analitik,<br />
organik ve üçüncü sınıfın inorganik kimya ile fizikokimya dersleri, geniş laboratuvar olanaklarıyla<br />
desteklenmiştir. Üçüncü yıl sonundaki <strong>yaz</strong> stajında uygulama deneyimi kazanan öğrenciler, son<br />
sınıfta gerçekleştirdikleri bitirme projesi ile bilimsel araştırma ortamlarına hazırlanırlar. Bazı<br />
öğrenciler bitirme projelerini yayımlama fırsatı bularak bilim literatüründe erkenden yerlerini<br />
alırlar. Öğrenciler; supramoleküler kimya, polimer kimyası, nükleer kimya, çevre kimyası ve endüstri<br />
kimyası gibi güncel alan derslerinin yanı sıra farklı bölümlerden fen bilimleri ve mühendislik dersleri<br />
de seçebilmektedir.<br />
Bölümün akademik kadrosu rehberliğinde sürdürülen deneysel ve kuramsal çalışmalar yüzey<br />
kimyası, gerçekçi ve model katalizörler, katıhal kimyası, yakıt pilleri, kendi kendini düzenleyen<br />
moleküller, nanokristaller, nanogözenekli malzemeler, sıvı kristaller, nükleer füzyon, radyoaktif<br />
atıkların yayılma özelliklerinin incelenmesi ve modellenmesi, polimer kimyası, supramoleküler<br />
kimya, moleküler anahtarlar, sensörler, moleküler ve mantık devreleri, moleküller arası enerji<br />
transfer süreçleri, sert kaplamalar ve malzemeler, ışık-molekül etkileşimlerinin kuvantum modelleri<br />
ve iletken polimerler gibi alanlardadır. Turkiye icerisinde verilen en prestijli bilim odulu olan<br />
TUBITAK Bilim Odulu'nu kazanmis olan uc ogretim uyesiyle Turkiye'de bu odulu en cok kazanan<br />
bolum olma unvanini da tasimaktadir.<br />
Bilkent Üniversitesi Kimya Bölümü mezunları, modern kimyaya yön veren bilim insanlarıdır. Çoğu<br />
yurtdışında yüksek lisans ve doktora eğitimlerine devam etmektedir. Brandeis, Cornell, Maryland,<br />
Northwestern, Princeton ve Texas A&M üniversiteleri, mezunların tam burslu olarak lisansüstü<br />
öğrenim gördükleri kurumlardandır.<br />
Bilkent Kimya Bolumu, 20'si tam burslu olmak uzere toplamda 35 ogrenciyi kabul etmektedir.<br />
5
KAMPUS HARITASI<br />
6
08.40-09-<br />
08<br />
09.30-09-<br />
09<br />
09.40-<br />
09.40<br />
10.30-<br />
10.30<br />
10.40-<br />
10.40<br />
11.30-<br />
11.30<br />
11.40-<br />
11.40<br />
12.30-<br />
12.30<br />
13.40-<br />
13.40<br />
YAZ OKULU PROGRAMI<br />
26 Haziran Salı 27 Haziran Çarşamba 28 Haziran Perşembe<br />
Nükleer Kimyanin Çevre ve<br />
Arkeolojiye Uygulamaları<br />
Nükleer Kimyanin Çevre ve Arkeol<br />
1. Ders: Sıvı Kristallerin Kimyası<br />
1. Ders:<br />
Ara Ara Ara<br />
Nükleer Kimyanin Çevre ve<br />
Arkeolojiye Uygulamaları<br />
Nükleer Kimyanin Çevre ve NüN A<br />
2. Ders: Sıvı Kristallerin Kimyası<br />
2. Ders:<br />
Ara Ara Ara<br />
3.Ders: Işık-Madde Etkileşimi ve Işıkla<br />
Aktifleşen ilaçlar<br />
3.Ders: Işık-Madd<br />
Ara Ara Ara<br />
4.Ders: Işık-Madde Etkileşimi ve Işıkla<br />
Aktifleşen ilaçlar<br />
4.Ders: Işık-Madd<br />
3. Ders: Ultra Sert ve Sürtünmesiz<br />
Malzemeler<br />
3. Ders: Ultra Sert ve Sür<br />
Öğle Yemeği Öğle Yemeği Öğle Yemeği<br />
Guvenlik Toplantisi Emrah Ozensoy<br />
Sıvı Azot Demoları &<br />
Guvenlik Toplantisi Emrah Ozensoy<br />
Bilkent Kimya Bölümü Araştırma<br />
Bilkent Kimya Bölümü A<br />
4. Ders: Ultra Sert ve Sürtünmesiz<br />
Malzemeler<br />
4. Ders: Ultra Sert ve Sürt<br />
Öğrencilerin Gerçekleştireceği<br />
Boya Sentezi Deneyi ve<br />
Öğrencilerin Gerçekleştireceği<br />
Sosyal Aktivite: Ultimate Freezbee Sosyal Aktivite: Voleybol, Basketbol, Masa Tenisi Sosyal Aktivite : Piknik ve Mangal<br />
7<br />
1. Katalitik Nanoparçacıkların<br />
Gizemli Dünyası<br />
1. Katalitik Nanoparçacıkların Gizemli<br />
1<br />
2. Katalitik Nanoparçacıkların<br />
Gizemli Dünyası<br />
2. Katalitik Nanoparçacıkların Gizemli<br />
2. Ka<br />
3. Ders: Yüzey Kimyası<br />
Şefik Süzer<br />
3. Ders: Yüzey Kimya<br />
4. Ders: Yüzey Kimyası<br />
Şefik Süzer<br />
4. Ders: Yüzey Kimyası<br />
Kimyasal Kaos ve Döngüsel<br />
Tepkime Demosu<br />
Kimyasal Kaos ve Döngüsel Tepki<br />
Kimyasal Kaos ve Döngüsel Tepkime D<br />
K
POLIMERLESME TEPKIMESI VE NAYLON 6,10 SENTEZI<br />
Polymer: Monomer adı verilen görece küçük moleküllerin birbirlerine tekrarlar halinde<br />
eklenmesiyle oluşan çok uzun zincirli moleküllerdir. (poly =çok, meros=parça) Teflon, plastik,<br />
protein, nylon vb...<br />
Polymerik Olarak Adlandırdığımız Malzemelerin Günlük Hayatımızdaki Yeri<br />
• Üzerimize giydiğimiz eşyalardan pekçoğu yün, pamuklu (selüloz) doğal polimerik<br />
maddelerden veya suni yollarla elde edilmiş olan polyester, poliakrilonitril (yapay ipek) gibi<br />
pekçok polimerik ürün kullanırız.<br />
• Paketlemede kullanılan malzemelerin hemen hepsi polimerik malzemelerden<br />
hazırlanmışlardır. Evlerimizde de benzeri pek çok malzeme kullanırız. Bu malzemelerin<br />
bazıları naylon olduğu gibi bazıları polipropilenden, polyesterden veya polietilenden<br />
yapılmıştır.<br />
• Gözlük camlarının yerini ise daha hafif ve kırma indisi camdan daha fazla olan polikarbonat<br />
gözlük camları almaktadır. Kontak lenslerde ise polimetilmetakrilat kullanılmaktadır.<br />
8
Kimyasal Ayıraçlar<br />
Kimyada kullanılan ayıraç belli bir bileşik ile karakteristik bir reaksiyona girebilen, ve bu sayede o<br />
bileşiğin varlığını hatta miktarını belirlemeye yarayan ve reaksiyondan ürün üretmeye yarayan bir<br />
bileşiktir<br />
• Methyl Orange, asidik ortamda kırmızı bazik ortamda sarı renk verir.<br />
(http://en.wikipedia.org/wiki/Methyl_orange)<br />
pH 3.1 den düşükken Kırmızı<br />
pH 4.4’den büyükken Sarı<br />
• Methyl Red, Methyl Orange gibi asidik ortamda kırmızı bazik ortamda sarı renk verir fakat<br />
pH aralığı farklıdır. (http://en.wikipedia.org/wiki/Methyl_red)<br />
pH 4.4’den düşükken Kırmızı<br />
pH 6.2’den büyükken Sarı<br />
• Bromocresol Green asidik ortamda sarı bazik ortamda mavi renk verir<br />
pH 3.8 den düşükken Sarı<br />
pH 5.4’den büyükken Mavi<br />
• Phenol Phthalein çok asidik ortamda turuncu, normal ortamda renksiz, bazik ortamda<br />
pembe venr verir.<br />
ph 8.2 den düşükken renksiz<br />
ph 8.2 den büyükken Pembe<br />
9
Güvenlik:<br />
NAYLON 6,10 SENTEZI<br />
• 1,6-diaminohexane ve Sebacoyl Chloride ciltle temas ettiğin tahriş edibilir buyüzden<br />
deney boyunca eldiven giyilmelidir.<br />
• Hexane yanıcıdır, alevden uzak tutulmalıdır<br />
• Güvenlik Gözlukleri deney boyunca çıkarılmamalıdır !<br />
Cam Malzemeler Kimyasallar<br />
1,6-<br />
Miktar<br />
2xBeher 250 ml<br />
Magnetik<br />
diaminohexane 5 gr<br />
Karıştırıcı Na CO 2 3<br />
Sebacoyl<br />
0,5 gr<br />
Pastur Pipet Chloride 1ml<br />
2xbalık n-hexane 100 ml<br />
Dereceli Silindir Ayıraç 2-3 damla<br />
Prosedür<br />
• 5 gram 1,6 diaminohexane’i tartın.<br />
Tartıyı kullanırken,<br />
• Önce tartıya uygun büyüklükte, kağıt kesin.<br />
• Kağıdı tartının üzerine yerleştirdikten sonra ‘Tare’ tuşuna basarak, kağıdın darasını<br />
alın.<br />
• Tartı 0,00 g da sabitlendiğinde maddenizi ölçün.<br />
• 250 ml beher’in içine, dereceli silindirle ölçtüğünüz 50ml saf suyu ekleyin.<br />
• Ölçütüğünüz 1,6-diaminohexane tamamen suyun içinde çözünene kadar, balık ve Magnetik<br />
karıştırıcı yardımıyla karıştırın.<br />
• Karışımın üzerine 0,5 gr Soduim Karbonat (Na 2 CO 3 ) ekleyin.<br />
• Elde etmek istediğiniz renge göre asistanınızdan kullanmak istediğiniz Ayıraçı isteyin.<br />
• Diğer beherin içine 100 ml hexane ekleyin.<br />
10
• Hexane’ın içerisinde 1 ml sebacoyl cloride’ı , balık ve Magnetik karıştırıcı yardımıyla 2<br />
dakika karıştırın.<br />
• Pasteur pippet yardımıyla, Sebacoyl cloride solusyonunnu yavaşça, 1,6-diaminohexane<br />
karışımının üstüne ekleyin.<br />
• Birbirine karışmayan iki sıvının yüzeyinde nylon oluşmayabaşlayınca Pasteur pipetinin<br />
etrafına sararak nylonu toplayın.<br />
Reaksiyon:<br />
Mekanizma:<br />
11
Malzemeler:<br />
ORANGE II SENTEZI<br />
Kimyasal Miktar<br />
Sulfonilik Asit 2.4 g<br />
2.5% Sodyum Karbonat Cozeltisi 25 mL<br />
Sodyum Nitrit 1 g<br />
Buz 12 g<br />
Konsantre HCl 2.5 mL<br />
2-Naftol 1.8 g<br />
10% Sodyum Hidroksit Cozeltisi 10 mL<br />
Sodyum Klorur 5 g<br />
Doymus Sodyum Klorur Cozeltisi 10 mL<br />
Arac-Gerec:<br />
Erlenmayer 5 adet<br />
Beher 1 adet<br />
Manyetik karistirici 1 adet<br />
Dereceli Silindir 1 adet<br />
Guvenlik:<br />
Sulfonilik asit cildi, gozu ve mukozayi tahris eder. Maruz kalindiginda cilde temas eden bolgenin bol<br />
suyla yikanmasi gerekir. Deney boyunca eldiven giyilmesi gereklidir.<br />
Sodyum hidroksit tum dokular icin yakici ve asindiricidir. Maruz kalindiginda cilde temas eden<br />
bolgenin bol suyla yikanmasi gerekir. Konsantre Hidroklorik asit de yakici ve asindiricidir. Deney<br />
boyunca eldiven giyilmesi tavsiye edilir.<br />
Sodyum nitrit cok miktarda kullanildiginda toksiktir, cildi ve mukozayi tahris eder. Eldiven giyilmesi<br />
ellerin korunmasini saglar.<br />
2-Naftol oldukca toksiktir ve cilt tarafindan kolaylikla emilir. Ciltle temasi cildin soyulmasina ve cilt<br />
lekesine neden olur. Deney boyunca eldiven giyilmelidir.<br />
Sentezlenen Orange II tehlikeli bir madde degildir. Ancak ciltle temasinda cildi turuncuya boyar.<br />
Turuncuya boyanmamak icin eldiven giymeye deger.<br />
12
Prosedur:<br />
• Sulfonilik Asitin Diazotize Edilmesi<br />
• 2.4 g sulfonilik asit tartip 125 mL’lik erlenmayere koyun. Uzerine 2.5% 25 mL sodyum<br />
karbonat cozeltisi ekleyin. Karisimi kaynayana kadar isitarak karistirin. Sulfonilik asitin iyice<br />
cozundugunu gorun. Erlenmayerdeki karisimi daha sonra musluk suyu altinda sogutun.<br />
• Erlenmayerdeki soguk cozeltiye 1 g sodyum nitrit ekleyin. Cozunene kadar karistirin.<br />
• 250 mL’lik beherde soguk asit cozeltisi hazirlayin. 12 g buzu behere koyun. Uzerine yavas<br />
yavas 2.5 mL konsantre HCl ilave edin.<br />
• Erlenmayerdeki soguk cozeltiyi beherdeki soguk asit cozeltisine dokun. 1-2 dakika icerisinde<br />
olusan diazonyum tuzu be<strong>yaz</strong> cokeltiler halinde coker.<br />
• Orange II Sentezi<br />
• 10 mL 10% NaOH cozeltisini bir beherin icinde sogutun. 1.8 g 2-naftol’u hazirladiginiz bazik<br />
cozeltinin icine dokun ve cozunene kadar karistirin.<br />
• 1. Partta sentezlenen diazonyum tuzu cozeltisine, sodyum hidroksit cozeltisi icindeki 2naftol’u<br />
ekleyin ve 5-10 dakika karistirin.<br />
• Karisimi isitin ve icine 5 g sodyum klorur ilave ederek 5 dakika daha karistirin.<br />
• Karisimi buz banyosunda sogutun. Beherde dibe coken madde sentezlediginiz orange II.<br />
Temizlik:<br />
Sentezlenen boyanin kullanilmayacak kisminin pH’i kontrol edilir. Notr degilse notralize edilir. Bol<br />
suyla calkalanarak lavaboya d<strong>okulu</strong>r.<br />
13
KIMYASAL SALINIM REAKSIYONLARI<br />
Salınım reaksiyonları kimyasal reaksiyonların en dikkat çekici reaksiyonları arasındadır. Reaksiyon<br />
türlerinden biri, kimyasal karışımların periyodik bir biçimde belli bir süre renk değiştirmesiyle olur.<br />
Örneğin, bir başka çalışmada, karışım periyodik olarak köpük, gaz patlaması yayar. Bu ilginç<br />
özellikleri sayesinde kolayca hatırlanabilir reaksiyonlardır. Belki de osilatör reaksiyonlarını ilgi cekici<br />
kılan onların beklenmedik renk değişikliği gibi tezatlıkları. Belli şartlar altında reaksiyon sadece bir<br />
yönde ilerler. Biz nadiren kendi kendine ters yönde ilerleyebilen çok az sayıda reaksiyonlar da<br />
bulabiliriz.<br />
Biz bu tür reaksiyonları kıyaslarsak, fiziksel osilatöre olan benzerliği dikkatimizi çekicektir mesela<br />
sarkaç buna güzel bir örnek olabilir. Sarkaç denge konumu boyunca bir uçtan diğer uca salınım<br />
yapar. Ve bu salınım boyunca kinetik enerji ve potansiyel enerji toplamı birbine eşit , sürekli olarak<br />
birbirne dönüşmeye eğilimlidirler.Bu fiziksel olaya benzer şekilde, kimyasal reaksiyonlarda da<br />
reaksiyonun denge konumundan sürekli olaraj iki farklı yöne kaydığı düşünülebilir. Fakat bu olay<br />
termodinamiğin ikinci kuralıyla çelişir. İkinci kural bize denge konumuna gelen kimyasal bir<br />
sistemin gelişigüzel sapamayacağını söylemektedir.Bu yüzden kimyasal reaksiyonlardaki osilasyon<br />
bir sarkacın osilasyonu ile aynı değildir. Çünkü kimyasal reaksiyonlar denge konumu boyunca<br />
salınım yapmazlar.<br />
Osilasyon yapan kimyasal reaksiyondaki salınımlar serbest enerjinin azalmasıyla sürdürülür. Bu<br />
azalma, tüm kimyasal reaksiyonlar yönlendiren şeydir, ancak tüm kimyasal reaksiyonlar osilasyon<br />
yapmaz.Osilasyon reaksiyonlarının kendilerine özgü bazı özellikleri olmalıdır onların bu<br />
beklenmedik salınımlarını sağlayabilecek. Bu özellik ise onların onların mekanizmasıyla alakalıdır.<br />
Onların mekanizmaları reaksiyon ilerledikçe bileşenlerin konsantrasyonunun ne kadar değiştiğini<br />
belirler.Ne kadar karışık bir mekanizmadan söz edersek o kadar kompleks bir değişim den<br />
bahsetmiş oluruz.<br />
Tepkimede salınım nasıl olur?<br />
Bilinen bütün kimyasal osilasyon mekanizmaları üç ortak özelliğe sahipler.<br />
• Osilasyon olduğu zaman, kimyasal karışım denge konumundan daha uzaktadır ve enerjin<br />
açığa çıktığı bu reaksiyon sürdürülür küçük bir enerji salınımıyla.<br />
• Enerjinin açığa çıktığı reaksiyonlar en az iki yolu takip edebilirler ve reaksiyon değişir<br />
14
periyodik bir şekilde birinden digerine doğru değişir.<br />
• Bu yollardan biri ara ürün oluşturken diğeri bu ara ürünü tüketir.<br />
• Ara ürünün konsantrasyonu küçükken, reaksiyon onu üretecek yönde ilerler ve yüksek<br />
konsantrasyonda ara ürün oluşmasını sağlar.<br />
• Ara ürünün konsantrasyonu fazlayken, reaksiyon bunu tüketecek yönde ilerler ve ara<br />
ürünün konsatrasyonu azalır.<br />
Sonuç olarak reaksyion üretimin olduğu yolu seçer bir yoldan diğerine geçerek.<br />
Mavi Sivinin Kimyasal Gosterimi<br />
Deneyin Konusu: Mavi renkli çözelti önce saydam bir hale getirilecek sonrasında tekrar maviye<br />
dönecek.<br />
Deney amacı: Bu kimya deneyinde, mavi renkli bir çözelti kademeli olarak saf hale getirilecek.<br />
Deneyi gerçekleştirmek için gerekli talimatlar aşağıda verilmiştir. Deneyin kimyası ve kırmızı-<br />
saydam- kırmızı ve yeşil ile kırmızı/yeşil, yeşil renk değişimleri açıklanacaktır. Mavi şişe reaksiyonu,<br />
uygun materyaller kullanılarak kolaylıkla yapılabilir.<br />
Araç- gereçler:<br />
Musluk suyu<br />
1 adet 250 ml erlanmeyer şişesi, tıkaçları ile birlikte<br />
2.5 gram glikoz<br />
2.5 sodyum hidroksit<br />
%0.1 lik metil mavisi çözeltisi (3 ml)<br />
Prosedür:<br />
2.5 gram glikoz erlanmeyerin içine konulacak.<br />
Erlanmeyer yarısına kadar musluk suyu ile doldurulacaktır.<br />
2.5 gram sodyum hidroksit (NaOH) çözdürülecektir.<br />
3 mililitrelik metil mavisi ilave edilecektir.<br />
15
Deneyin Yapılışı<br />
Erlanmeyerin içine maddelerin hepsini koyduktabn sonra çalkalanır. Glikoz, çözünmüş dioksit<br />
tarafından oksitlendikten sonra, sıvı yavaşça renksiz bir hal alacaktır. Eğer bu deneyi farklı<br />
yogunlukta iki karışım için yapmış olsaydık, yoğunluk farkının kimyasal tepkime üzerindeki etkisi<br />
açık bir şekilde görülecektir. İki kat daha fazla madde içeren şişede, çözünmüş oksijen diğer şişeye<br />
göre yarı zamanda kullanılır.<br />
Şişeyi döndürdüğümüzde ya da çalkaladığımızda mavi renk tekrar ortaya çıkacaktır.<br />
Tepkime birkaç kez tekrarlanabilir.<br />
Güvenlik ve Temizlik<br />
Yakıcı kimyasallar içeren çözeltilerle direk temastan kaçınınız.<br />
Mavi Şişe Reaksiyonunun Çalışma Prensibi<br />
CH 2 OH–CHOH–CHOH–CHOH–CHOH–CHO + 1/2O 2 --> CH 2 OH–CHOH–CHOH–CHOH–CHOH–COOH<br />
Bu tepkimede glikoz ve aldehit oksijen tarafından yavaşça glukanik aside oksitlenecektir.<br />
Glukonik asit sodyum hidroksit varlığında sodyum glukonata dönüşecektir.<br />
Metil mavisi, oksijenin yer değiştirmesini sağlayan taraf olarak tepkimeyi hızlandırır. Glikozu<br />
oksitleyerek, metil mavisi kendini indirger ve renksiz bir hal alır.<br />
Eğer ortamda yeteri kadar havadan gelen oksijen varsa, metil mavisi tekrar oksitlenir ve eski<br />
mavi rengine geri döner.<br />
Zaman geçtikçe, glikoz, metil mavisine indirgenir ve çözeltinin rengi kaybolur. Seyreltik<br />
çözeltilerde, bu tepkimeler 40 ile 60 derece arasında gerçekleşirken, derişik çözeltilerde bu<br />
tepkimeler oda sıcaklığında gözlenebilir.<br />
Briggs-Rauscher Tepkimesi<br />
Kimyasal Malzemeler:<br />
Kimyasal Miktar<br />
30% Hidrojen Peroksit (H 2 O 2 ) 40,00 mL<br />
Malonik Asit (CCH 2 (COOH) 2 ) 1.56 g<br />
Mangan(II) Sülfat Monohidrat (MnSO 4 . H 2 O) 0,34 g<br />
Nişasta 0,40 g<br />
Potasyum İyodat (KIO 3 ) 4.30 g<br />
16
Sülfürik Asit (konsantre) (H 2 SO 4 ) 0,50 mL<br />
Araç - Gereç:<br />
Güvenlik:<br />
Malzeme Adet<br />
Beher (500 mL) 1<br />
Erlen (250 mL) 3<br />
Dereceli Silindir (100 mL) 1<br />
Isıtıcı 1<br />
Manyetik Balık 1<br />
Hidrojen Peroksit kuvvetli oksitleyici bir kimyasal maddedir. Dekomposizyonu sonucu açığa<br />
çıkan oksijen organik maddelerin yanmasına ve aşırı basınca sebep olabilir. Gözler, cilt, burun,<br />
boğaz, ve ciğerler için tahriş edici özelliğe sahiptir. Bu kimyasalla çalışma esnasında ürünün, yün,<br />
odun kağıt kömür ve benzeri yanabilen organik malzemelerle temasından kaçınılmalıdır.<br />
Sülfürik asit renksiz, kuvvetli bir mineral asittir. Su ile karışması esnasında yüksek bir ısı açığa<br />
çıkar bu sebeple asit seyreltileceği zaman suyu aside değil, asidi suya ilave etmek gerekmektedir.<br />
İnsan sağlığı açısından çok tehlikeli bir madde olup, gözler, cilt, burun, boğaz, ve ciğerler için tahriş<br />
edici özelliğe sahiptir. Vücudun bir yerine temas ettiği zaman yüzey hemen kurulanmalıdır ve daha<br />
sonra suyla yıkanmalıdır.<br />
Prosedür:<br />
• Solüsyon A:<br />
1. Erlende 4,30 gram potasyum iyodat 100 mL distile su içinde çözdürülür, daha 0,50 mL konsantre<br />
sülfürik asit eklenip karıştırılır.<br />
• Solüsyon B:<br />
2. Erlene 1,56 gram malonik asit ve 0,34 gram mangan(II) sülfat monohidrat eklenir ve üzerine 100<br />
mL distile su eklenir ve karıştırılır. Çözeltiye 0,4 gram nişasta eklenir ve çözünmesi için manyetik<br />
balık kullanarak ve ısıtarak karıştırılır.<br />
• Solüsyon C:<br />
3. Erlende 40 mL hidrojen peroksit (%30 luk) 100 mL’ye seyreltilir.<br />
• Solüsyon A ve Solüsyon B beherin içinde manyetik balık kullanılarak karıştırılır. Karıştırma<br />
17
Temizlik:<br />
işlemi devam ederken Solüsyon C eklenir.<br />
Karışım ağır metal atık kutusuna dökülmeli, araç gereçler bol su ile yıkanmalıdır.<br />
18
HIDROJEN PEROKSIT BOZUNMASI VE HOMOJEN KATALIZOR<br />
ETKISI<br />
Kimyasal Malzemeler:<br />
Kimyasal Miktar<br />
Hidrojen Peroksit (30%) 30 mL<br />
Doymuş Potasyum İyodür Çözeltisi 10 mL<br />
Deterjan 3-5 mL<br />
Boya (Orange II vb.) 2 g<br />
Araç - Gereç:<br />
Malzeme Adet<br />
Dereceli Silindir 4<br />
Beher 1<br />
Güvenlik:<br />
Hidrojen peroksit (düşük konsantrasyonlarda örneğin 3%) kolay ulaşılabilir bir materyal<br />
olmak ile birlikte medikal amaçlar için kullanılmaktadır. Ancak düşük konsantrasyonlarda olsa bile<br />
yutulması tehlikelidir. Yüksek konsantrasyonlu hidrojen peroksit agresif oksitleyici özellik gösterir ve<br />
insan cildi de dahil olmak üzere pek çok maddeyi aşındırabilmektedir. İndirgen maddeler varlığında<br />
şiddetli reaksiyon vermektedir. Mümkün olduğu kadar deri ve kıyafetler ile teması engellenmelidir.<br />
Yüksek oranlarda hidrojen peroksit ve potasyum iyodür kullanılırsa, reaksiyon şiddetli bir<br />
şekilde gerçekleşebilir. Bunun için oranların normal oranlarda tutulması ve çevreye zarar vermemek<br />
için kontrollü bir şekilde gerçekleştirilmesi gerekmektedir.<br />
Prosedür:<br />
Temizlik:<br />
• Behere öncelikle 5 mL deterjan ve 2 g boyadan elde edilen çözelti eklenir,<br />
• 30 mL 30% hidrojen peroksit bu karışımın üzerine eklenir ve boyanın deterjan ile<br />
birlikte hidrojen peroksit içinde dağılması sağlanır,<br />
• Daha sonra 10 mL doymuş potasyum iyodür çözeltisi eklenir. Eklenme işlemi hızlı<br />
yapılmalıdır.<br />
Reaksiyon sonucu çıkan köpükler çöpe atılabilir ve reaksiyon sonunda beherde kalan<br />
maddeler bol su ile yıkanarak lavaboya boca edilebilir.<br />
19
• Sıvı Azot Nedir? Nerelerde Kullanılabilir?<br />
SIVI AZOT DENEYLERI<br />
Azot 5A grubunun ilk elementidir ve 2. Periyotta yer alır. Doğada gaz halinde bulunur<br />
ve atmosferin %78 ini oluşturur. Sıvı Azot ise yoğunlaştırma işlemiyle elde edilir ve çok<br />
düşük kaynama noktasına sahip olduğu için (≈ -196 o C) oda sıcaklığında sıvı halini<br />
koruyamaz ve doğada bulunduğu formuna yani gaz formuna dönüşür. Bu kadar özel bir sıvı<br />
insanların faydası için kullanılır ve elektronikten sağlık sektörüne, yiyecek sektöründen<br />
temel bilimlere kadar bir sürü alanda yer alır. Elektronikte; çeşitli bilgisayarların soğutma<br />
sistemlerinde, sağlık sektöründe; siğil gibi hastalıkları tedavide, yiyecek sektöründe;<br />
yiyeceklerin dondurulup saklanmasında ve temel bilimlerde ise; üreme hücreleri gibi soğuk<br />
ortamlarda saklanması gereken hücrelerin korunmasında kullanılmaktadır.<br />
Şimdi de sıvı azotun fiziksel özelliklerini ve çeşitli maddelere etkisini anlayabilmek<br />
için bir kaç basit deneyi inceleyelim.<br />
• Birinci Deney Balonu Sıvı Azotun İçine Daldırmak<br />
Bu deneyde bir adet balonu sıvı azot içine daldıracağız. Bu deneydeki amaç sıvı azota<br />
maruz kaldıktan sonra balona ve balon içindeki gaza ne olduğunu gözlemlemek.<br />
Bilindiği gibi maddenin üç halide (katı, sıvı ve gaz) sıcaklık değişimine tepki verir.<br />
Örneğin gazlar soğuyunca yoğunlaşabilirler çünkü soğuk ortamda gaz moleküllerinin sahip<br />
oldukları kinetik enerji azalır ve haliyle hızlarıda azalır. Bizim bu deneyde gözlemleyeceğimiz<br />
olay ise yoğunlaşmadır çünkü sıvı azot bize soğuk ortamı sağlamaktadır ve balon içindeki<br />
havada soğukla birlikte yoğunlaşacaktır. Soğukla birlikte yoğunlaşan havanın balonun<br />
çeperlerine yaptığı basınç azalacaktır ve azaldıkça balon inmeye ve büzüşmeye<br />
başlayacaktır. Buradaki önemli nokta ise, gaz kaçağı olmayacağı için balonu çıkarttığımızda<br />
ısınmaya başlayan hava yine balonun şişmesini sağlayacaktır.<br />
• İkinci Deney Çiçeği Sıvı Azotun İçine Daldırmak<br />
Bu deneyde, öncekinde balonu daldırdığımız gibi bir adet çiçek daldıracağız. Bunun<br />
20
amacı ise daldırma işleminden sonra çiçeğe ne olduğunu gözlemlemek.<br />
Su hayatın kaynağıdır ve her canlı tabiatları gereği suya belirli ölçülerde ihtiyaç<br />
duyarlar. Çiçeklerde suya en çok ihtiyaç duyan varlıklardandır çünkü yaşamsal faaliyetler<br />
örneğin fotosentez gibi faaliyetler için su gerekmektedir. Bu deneyde ise bir önceki deneyde<br />
bahsettiğimiz maddelerin sıcaklık değişimine verdiği tepkilerden bir başkasını<br />
gözlemleyeceğiz. Her hücrede belirli oranlarda su bulunmaktadır ve çiçeğin yapraklarında<br />
da su vardır. Suyun donma noktası 0 o C’dur ve doğal olarak sıvı azotun içine çiçeği<br />
daldırdığımızda ortam 0 o C’un altındadır ve neticesinde su donmaya başlar. Donan su, bitki<br />
hücrelerinin de donmasını sağlar ve hücreler deforme olurlar. Adeta bütün hücreler küçük<br />
birer buz tanesi gibi olurlar ve çiçeğin yapraklarını ezdiğimizde veya bir yere vurduğumuzda<br />
kolayca paramparça olur.<br />
• Üçüncü Deney Sıvı Azot İçinde Kauçuk Tıpa<br />
Bu deneyde kauçuk tıpanın sıvı azot içerisindeki davranışını gözlemleyeceğiz.<br />
Bilindiği gibi kauçuk iyi bir ısı iletkeni değildir. Oda sıcaklığında bulunan kauçuk çok<br />
soğuk olan sıvı azot içerisinde bırakıldığında, adeta çok sıcak bir demir bilyenin suyun içine<br />
atılması gibi etki yapar. Yani sıvı azot hemen kaynamaya başlar. Bu olaya ısı transferi neden<br />
olmaktadır. Sıvı azota göre sıcak olan kauçuk tıpa sıvı azota ısısını aktarır ve azotun sıcaklığını<br />
yükseltir. Kauçuk tıpa bu durumda çok hızlı bir şekilde ısısını kaybeder ve dış yüzeyi hızlı bir<br />
şekilde soğur. Fakat iyi bir ısı iletkeni olmadığı için iç kısmı dışa göre sıcak kalır ve yaklaşık 5<br />
dakika sonra tıpa çatlar.<br />
• Dördüncü Deney Sıvı Azot İçinde Bozuk Paralar<br />
Bu deneyde sıvı azot içerisine iki farklı madeni para türü atacağız. Birisinin içeriğini<br />
daha çok bakır, diğerininkini ise daha çok çinko oluşturmaktadır. Amacımız, bu iki farklı<br />
elementten oluşan malzemelerin çok düşük bir sıcaklıkta kırılganlığını anlamak ve<br />
kıyaslamaktır.<br />
21
Superiletkenlik<br />
Bazi kimyasal elementler (civa), alasimlar (niobium-titanium), seramikler ve organik<br />
iletkenler, belli bir sicakligin altina dusuruldugu zaman, materyeldeki butun elektrik direncinin sifira<br />
inmesi olayina superiletkenlik denir. 1911 yilinda Isvec'te Heike Kamerlingh Onnes tarafindan<br />
kesfedilen bu davranis, klasik fizik yasalari ile aciklanamayan ve kuantum mekaniksel Meissner<br />
Efekti ile karakterize edilen bir olaydir.<br />
Bilindigi uzere, elektrik akimini elektrik yuklu parcaciklar iletir. Katilarda bu iletim, dis enerji<br />
yorungelerinde bulunan elektronlarin hareketi ile saglanir. Bundan dolayi, bir cismin elektriksel<br />
iletkenligi, elektronlarinin ne kadar rahat ve duzgun hareket edebildigiyle orantilidir. Belli bir<br />
sicakliga sahip olan tum parcaciklarda oldugu gibi, dis yorungelerdeki elektronlar da termal<br />
salinimlara maruz kalir ve akima karsi bir direnc meydana gelir. Klasik fizikte bildigimiz direnc<br />
kavraminin idealize olmus sekli olan 'ideal iletken' kavrami, gunluk hayatta karsilastigimiz direnci<br />
aciklayabilse de, superiletkenlik konusunda yetersiz kalmaktadir.<br />
Klasik anlamda direncin idealize edilmesi demek, sifir elektrik iletkenligi demektir. Ote<br />
yandan, klasik direnc teorisi, elektromanyetik induksiyon ile birlikte, bir direncin icerisindeki toplam<br />
manyetik akinin zamana bagli olaraktan sabit kalacagini soyler. Halbuki, superiletkenler uzerinde<br />
yapilan deneyler, onlarin manyetik alani tamamen disarladigini ve iclerindeki manyetik akinin sifir<br />
oldugunu gostermistir. Her ne kadar tamamen aydinlatilamamis bir durum olsa da, bu etki, yani<br />
manyetik alanin bir superiletken tarafindan dislanmasi olayi fizikte Meissner efekti olarak gecer.<br />
Superiletken halindaki bir materyele disaridan manyetik alan uygulandigi zaman, materyel,<br />
teorik olarak, uzerine dusen butun manyetik alani disarlar. Bundan dolayi, uzerine yaklastirilan bir<br />
miknatis, kendi urettigi manyetik alan dislandigi icin belli bir yukseklikte dengeye gelecek ve havada<br />
asili kalacaktir. Basit miknatislarin olusturdugu manyetik alanin zamana gore sabit olmasi, onun her<br />
seferinde ayni yukseklikte denge konumuna ulasmasina sebep olacaktir. Ote yandan, miknatis,<br />
'manyetik igneleme' adi verilen bir olay sayesinde de superiletkenin uzerinde kalmaya devam<br />
edecek, uzerinden kayip gitmeyecektir. Superiletken deneyinde de gozlemlenecek olay, Meissner<br />
efekti ile bir mikntasinin superiletken uzerinde havada asili kalmasidir.<br />
22