yaz okulu programı

1
ICINDEKILER
Bilkent Kimya Bolumu Yaz Okulu Karsilama Yazisi.............................3
Bilkent Universitesi............................................................................4
Bilkent Universitesi Kimya Bolumu....................................................5
Kampus Haritasi.................................................................................6
Yaz Okulu Programi............................................................................7
Deneyler ve Demolar
Polymerleşme Tepkimesi ve Naylon 6,10 Sentezi...........................8
Orange II Sentezi...........................................................................12
Kimyasal Salinim Reaksiyonlari......................................................14
Hidrojen Peroksit Bozunması ve Homojen Katalizör Etkisi............19
Sıvi Azot Deneyleri........................................................................20
2
Sevgili Katilimci,
Uzun bir senenin ardindan, Bilkent Universitesi Kimya Bolumu'nun duzenlemis oldugu Kimya Yaz
Okulu'nda hosgeldin.
Turkiye'nin en prestijli kimya bolumu olan Bilkent Kimya Bolumu'nun, temel bilimler arasinda
merkez bir konumda bulunan kimya bilimini lise kitaplarindan farkli ve daha ileri boyutlarda
tartisacagi, icerigini teorik dersler ve temel konulari iceren deneylerin olusturacagi Bilkent Kimya
2012 Yaz Okulu ile ilgili tum bilgileri bu klasorde bulabilirsin.
Dilegimiz, uc gun surecek olan okulda farkli bir bakis acisi edinmen ve kimya biliminin hem
uygulamali hem de teorik altyapisini olusturan konulara dair fikir sahibi olmandir. Kitaplarin disina
cikilaraktan hazirlanan bu okulda kimya bilimine olan farkindaligin ve ilginin artacagini ummaktayiz.
Unutma ki, bilimin sorularinin cozulmesi ve ilerlemesi icin, yetenekli ve ilgili genclerin bilime gonul
vermesi ve onun icin yorulmadan calismasi gerekmektedir. Bu gorevi yerine getirmek icin de,
Bilkent Kimya Bolumu, universiteye adimini atacak olan kimyaya ilgili butun ogrencileri buyuk bir
hevesle beklemektedir.
Umariz keyifli ve tatmin edici bir yaz okulu gecirirsiniz.
Prof. Dr. Sefik Suzer
Bilkent Universitesi Kimya Bolumu Baskani
Yard. Doc. Dr. Emrah Ozensoy
Bilkent Universitesi Kimya Bolumu
3
BILKENT UNIVERSITESI
Bilkent Üniversitesi; İhsan Doğramacı Eğitim Vakfı, İhsan Doğramacı Sağlık Vakfı ve İhsan Doğramacı
Bilim ve Araştırma Vakfı kararıyla, 20 Ekim 1984'te kurulmuştur. Türkiye'nin ilk vakıf üniversitesi
olan üniversitemizin hedefi, eğitim kalitesi, bilimsel araştırma ve yayınları ile kültür ve sanat
faaliyetleri açısından dünyanın önde gelen üniversiteleri arasında yer almaktır. “Bilim Kenti”nin
kısaltılmışı olan BİLKENT adı, bu amacı yansıtmak üzere üniversitemize verilmiştir.
1967'de Ankara'nın batısında geniş bir arazinin alınmasıyla başlayan Bilkent Üniversitesi'nin kuruluş
hazırlıkları, 1970'lerin sonları ve 1980'lerin başlarında söz konusu vakıfların bina inşaatlarıyla
devam etmiştir. Kampüsün ilk yapıları, bugün içlerinde Mühendislik Fakültesi ve Kütüphane'yi
barındıran binalardır. Üniversite büyüdükçe ve öğrenci sayısı arttıkça bu yapıları kafeteryalar,
yurtlar, konser salonu, spor salonları, yeni fakülte ve yüksekokul binaları izlemiş; zaman içinde ana
okulu, ilköğretim ve lise düzeyinde okullarımız, iki sağlık merkezi, bilgisayar merkezi binası ve
bilimsel araştırma merkezleri inşa edilmiştir.
Bilkent Universitesi mezunlari, her türlü iş çevresinde ve dünyanın köklü eğitim kurumlarında
Bilkent Üniversitesi'ni başarıyla temsil etmektedir. Mezuniyet sonrası planlarında öğrencilerine yol
göstermek için 1988'de Kariyer Merkezi'ni kuran üniversitemiz, öğrencileri ve mezunları ile iş
dünyası arasında çok güçlü bir bağlantı oluşturmuştur. Kariyer Merkezi, Türkiye'de bu amaçla bir
üniversite bünyesinde açılan ilk birimdir.
Bilkent Üniversitesi, kurulduğundan beri hemen her yıl öğretim üyesi başına düşen uluslararası
bilimsel yayın sayısı bakımından Türkiye'nin en önde gelen üniversiteleri arasında yer almakta ve
yükseköğretimdeki öncü rolünü sürdürmektedir.
Bilkent Üniversitesi’nin kuruluş misyonu, tüm bilimler, teknoloji ve sanatı kapsayan bir öğrenme ve
ilerleme ortamı oluşturarak, insanlığa hizmet etmek ve dünya barışını geliştirmektir. Bilkent’te
eğitim sadece bir meslek edindirme amacının ötesine geçip, öğrencilere düşünmeyi ve öğrenmeyi
öğretmeyi hedeflemektedir.
Geniş yelpazede yer alan eğitim programları, bilimsel ve akademik girişimleri, kültür ve sanat
etkinlikleri ile öğrencilerinin kendilerini bağımsız, çözümleyici ve eleştirel düşünebilen bireyler
olarak geliştirmelerini, hayat boyu öğrenmeyi sürdürebilmelerini ve bu yolla geleceğin yetkin,
yaratıcı, geniş görüşlü, etik ve sosyal sorumluluk sahibi liderleri olarak insanlığın ilerlemesine
katkıda bulunmalarını hedeflemektedir.
Üniversitenin eğitim felsefesi, yeni bilgiler üretenlerin bu bilgileri en iyi aktarma potansiyeline sahip
kişiler olduğu inancına dayanmaktadır.
4
BILKENT UNIVERSITESI KIMYA BOLUMU
Kimya, geleceğin teknolojilerinin biçimlenmesinde rol oynayan temel bilimlerdendir. Kimyanın
araştırma alanları arasında maddenin kuvantum kuramı, ileri malzemeler, moleküler elektronik,
kendi kendini düzenleyen moleküller, manyetik görüntüleme yöntemleri, süperiletkenler, egzotik
moleküler yapılar, kaotik sistemler, lazerler, fotosentez ve yeni spektroskopik yöntemler bulunur.
Kimya Bölümü'nde öğrenciler, ilk iki yıldaki temel fizik ve matematik derslerinden sonra kuvantum
mekaniği gibi ileri derslerle güçlü bir pozitif bilimler temeli oluşturur. İkinci sınıfta başlayan analitik,
organik ve üçüncü sınıfın inorganik kimya ile fizikokimya dersleri, geniş laboratuvar olanaklarıyla
desteklenmiştir. Üçüncü yıl sonundaki yaz stajında uygulama deneyimi kazanan öğrenciler, son
sınıfta gerçekleştirdikleri bitirme projesi ile bilimsel araştırma ortamlarına hazırlanırlar. Bazı
öğrenciler bitirme projelerini yayımlama fırsatı bularak bilim literatüründe erkenden yerlerini
alırlar. Öğrenciler; supramoleküler kimya, polimer kimyası, nükleer kimya, çevre kimyası ve endüstri
kimyası gibi güncel alan derslerinin yanı sıra farklı bölümlerden fen bilimleri ve mühendislik dersleri
de seçebilmektedir.
Bölümün akademik kadrosu rehberliğinde sürdürülen deneysel ve kuramsal çalışmalar yüzey
kimyası, gerçekçi ve model katalizörler, katıhal kimyası, yakıt pilleri, kendi kendini düzenleyen
moleküller, nanokristaller, nanogözenekli malzemeler, sıvı kristaller, nükleer füzyon, radyoaktif
atıkların yayılma özelliklerinin incelenmesi ve modellenmesi, polimer kimyası, supramoleküler
kimya, moleküler anahtarlar, sensörler, moleküler ve mantık devreleri, moleküller arası enerji
transfer süreçleri, sert kaplamalar ve malzemeler, ışık-molekül etkileşimlerinin kuvantum modelleri
ve iletken polimerler gibi alanlardadır. Turkiye icerisinde verilen en prestijli bilim odulu olan
TUBITAK Bilim Odulu'nu kazanmis olan uc ogretim uyesiyle Turkiye'de bu odulu en cok kazanan
bolum olma unvanini da tasimaktadir.
Bilkent Üniversitesi Kimya Bölümü mezunları, modern kimyaya yön veren bilim insanlarıdır. Çoğu
yurtdışında yüksek lisans ve doktora eğitimlerine devam etmektedir. Brandeis, Cornell, Maryland,
Northwestern, Princeton ve Texas A&M üniversiteleri, mezunların tam burslu olarak lisansüstü
öğrenim gördükleri kurumlardandır.
Bilkent Kimya Bolumu, 20'si tam burslu olmak uzere toplamda 35 ogrenciyi kabul etmektedir.
5
KAMPUS HARITASI
6
YAZ OKULU PROGRAMI
26 Haziran Salı
27 Haziran Çarşamba
Nükle e r Kimyanin Çevre ve
08.40-09Arke olojiye Uygulamaları
08
Nükleer Kimyanin Çevre ve Arkeol
09.30-0909
09.4009.40
Ara
Nükle e r Kimyanin Çe vre ve
Arke olojiye Uygulamaları
Nükleer Kimyanin Çevre ve
Ara
Nü
NA
10.3010.30
Ara
10.4010.40
3.De rs: Işık-Madde Etkile şimi ve Işıkla
Aktifle şe n ilaçlar
3.Ders: Işık-Madd
11.3011.30
Ara
11.4011.40
4.De rs: Işık-Madde Etkile şimi ve Işıkla
Aktifle şe n ilaçlar
4.Ders: Işık-Madd
12.3012.30
Öğle Ye me ği
13.4013.40
1. De rs: Sıvı Kristalle rin Kimyası
1. Ders:
Guve nlik Toplantisi Emrah Oze nsoy
Sıvı Azot De moları &
Guvenlik Toplantisi Emrah Ozensoy
2. De rs: Sıvı Kristalle rin Kimyası
2. Ders:
Ara
3. De rs: Ultra Se rt ve Sürtünme siz
Malze me le r
3. Ders: Ultra Sert ve Sür
Ara
4. De rs: Ultra Se rt ve Sürtünme siz
Malze me le r
4. Ders: Ultra Sert ve Sürt
Öğle Ye me ği
28 Haziran Pe rşe mbe
1. Katalitik Nanoparçacıkların
Gize mli Dünyası
1. Katalitik Nanoparçacıkların Gizemli
1
Ara
2. Katalitik Nanoparçacıkların
Gize mli Dünyası
2. Katalitik Nanoparçacıkların Gizemli
2. Ka
Ara
3. De rs: Yüze y Kimyası
Şe fik Süze r
3. Ders: Yüzey Kimya
Ara
4. De rs: Yüze y Kimyası
Şefik Süze r
4. Ders: Yüzey Kimyası
Öğle Ye me ği
Öğre ncile rin Ge rçe kle ştire ce ği
Boya Se nte zi De ne yi ve
Öğrencilerin Gerçekleştireceği
Kimyasal Kaos ve Döngüse l
Te pkime De mosu
Kimyasal Kaos ve Döngüsel Tepki
Kimyasal Kaos ve Döngüsel Tepkime D
K
Sosyal Aktivite: Voleybol, Basketbol, Masa Tenisi
Sosyal Aktivite : Piknik ve Mangal
Bilke nt Kimya Bölümü Araştırma
Bilkent Kimya Bölümü A
Sosyal Aktivite: Ultimate Fre e zbe e
7
POLIMERLESME TEPKIMESI VE NAYLON 6,10 SENTEZI
Polymer: Monomer adı verilen görece küçük moleküllerin birbirlerine tekrarlar halinde
eklenmesiyle oluşan çok uzun zincirli moleküllerdir. (poly =çok, meros=parça) Teflon, plastik,
protein, nylon vb...
Polymerik Olarak Adlandırdığımız Malzemelerin Günlük Hayatımızdaki Yeri
•
Üzerimize giydiğimiz eşyalardan pekçoğu yün, pamuklu (selüloz) doğal polimerik
maddelerden veya suni yollarla elde edilmiş olan polyester, poliakrilonitril (yapay ipek) gibi
pekçok polimerik ürün kullanırız.
•
Paketlemede kullanılan malzemelerin hemen hepsi polimerik malzemelerden
hazırlanmışlardır. Evlerimizde de benzeri pek çok malzeme kullanırız. Bu malzemelerin
bazıları naylon olduğu gibi bazıları polipropilenden, polyesterden veya polietilenden
yapılmıştır.
•
Gözlük camlarının yerini ise daha hafif ve kırma indisi camdan daha fazla olan polikarbonat
gözlük camları almaktadır. Kontak lenslerde ise polimetilmetakrilat kullanılmaktadır.
8
Kimyasal Ayıraçlar
Kimyada kullanılan ayıraç belli bir bileşik ile karakteristik bir reaksiyona girebilen, ve bu sayede o
bileşiğin varlığını hatta miktarını belirlemeye yarayan ve reaksiyondan ürün üretmeye yarayan bir
bileşiktir
•
Methyl Orange, asidik ortamda kırmızı bazik ortamda sarı renk verir.
(http://en.wikipedia.org/wiki/Methyl_orange)
pH 3.1 den düşükken Kırmızı
pH 4.4’den büyükken Sarı
•
Methyl Red, Methyl Orange gibi asidik ortamda kırmızı bazik ortamda sarı renk verir fakat
pH aralığı farklıdır. (http://en.wikipedia.org/wiki/Methyl_red)
pH 4.4’den düşükken Kırmızı
pH 6.2’den büyükken Sarı
•
Bromocresol Green asidik ortamda sarı bazik ortamda mavi renk verir
pH 3.8 den düşükken Sarı
pH 5.4’den büyükken Mavi
•
Phenol Phthalein çok asidik ortamda turuncu, normal ortamda renksiz, bazik ortamda
pembe venr verir.
ph 8.2 den düşükken renksiz
ph 8.2 den büyükken Pembe
9
NAYLON 6,10 SENTEZI
Güvenlik:
•
1,6-diaminohexane ve Sebacoyl Chloride ciltle temas ettiğin tahriş edibilir buyüzden
deney boyunca eldiven giyilmelidir.
•
Hexane yanıcıdır, alevden uzak tutulmalıdır
•
Güvenlik Gözlukleri deney boyunca çıkarılmamalıdır !
Cam Malzemeler Kimyasallar
1,62xBeher 250 ml diaminohexane
Magnetik
Na2CO3
Karıştırıcı
Sebacoyl
Pastur Pipet
Chloride
2xbalık
n-hexane
Dereceli Silindir Ayıraç
Miktar
5 gr
0,5 gr
1ml
100 ml
2-3 damla
Prosedür
•
5 gram 1,6 diaminohexane’i tartın.
Tartıyı kullanırken,
•
Önce tartıya uygun büyüklükte, kağıt kesin.
•
Kağıdı tartının üzerine yerleştirdikten sonra ‘Tare’ tuşuna basarak, kağıdın darasını
alın.
•
Tartı 0,00 g da sabitlendiğinde maddenizi ölçün.
•
250 ml beher’in içine, dereceli silindirle ölçtüğünüz 50ml saf suyu ekleyin.
•
Ölçütüğünüz 1,6-diaminohexane tamamen suyun içinde çözünene kadar, balık ve Magnetik
karıştırıcı yardımıyla karıştırın.
•
Karışımın üzerine 0,5 gr Soduim Karbonat (Na2CO3) ekleyin.
•
Elde etmek istediğiniz renge göre asistanınızdan kullanmak istediğiniz Ayıraçı isteyin.
•
Diğer beherin içine 100 ml hexane ekleyin.
10
•
Hexane’ın içerisinde 1 ml sebacoyl cloride’ı , balık ve Magnetik karıştırıcı yardımıyla 2
dakika karıştırın.
•
Pasteur pippet yardımıyla, Sebacoyl cloride solusyonunnu yavaşça, 1,6-diaminohexane
karışımının üstüne ekleyin.
•
Birbirine karışmayan iki sıvının yüzeyinde nylon oluşmayabaşlayınca Pasteur pipetinin
etrafına sararak nylonu toplayın.
Reaksiyon:
Mekanizma:
11
ORANGE II SENTEZI
Malzemeler:
Kimyasal
Sulfonilik Asit
2.5% Sodyum Karbonat Cozeltisi
Sodyum Nitrit
Buz
Konsantre HCl
2-Naftol
10% Sodyum Hidroksit Cozeltisi
Sodyum Klorur
Doymus Sodyum Klorur Cozeltisi
Miktar
2.4 g
25 mL
1g
12 g
2.5 mL
1.8 g
10 mL
5g
10 mL
Arac-Gerec:
Erlenmayer
Beher
Manyetik karistirici
Dereceli Silindir
5 adet
1 adet
1 adet
1 adet
Guvenlik:
Sulfonilik asit cildi, gozu ve mukozayi tahris eder. Maruz kalindiginda cilde temas eden bolgenin bol
suyla yikanmasi gerekir. Deney boyunca eldiven giyilmesi gereklidir.
Sodyum hidroksit tum dokular icin yakici ve asindiricidir. Maruz kalindiginda cilde temas eden
bolgenin bol suyla yikanmasi gerekir. Konsantre Hidroklorik asit de yakici ve asindiricidir. Deney
boyunca eldiven giyilmesi tavsiye edilir.
Sodyum nitrit cok miktarda kullanildiginda toksiktir, cildi ve mukozayi tahris eder. Eldiven giyilmesi
ellerin korunmasini saglar.
2-Naftol oldukca toksiktir ve cilt tarafindan kolaylikla emilir. Ciltle temasi cildin soyulmasina ve cilt
lekesine neden olur. Deney boyunca eldiven giyilmelidir.
Sentezlenen Orange II tehlikeli bir madde degildir. Ancak ciltle temasinda cildi turuncuya boyar.
Turuncuya boyanmamak icin eldiven giymeye deger.
12
Prosedur:
•
Sulfonilik Asitin Diazotize Edilmesi
•
2.4 g sulfonilik asit tartip 125 mL’lik erlenmayere koyun. Uzerine 2.5% 25 mL sodyum
karbonat cozeltisi ekleyin. Karisimi kaynayana kadar isitarak karistirin. Sulfonilik asitin iyice
cozundugunu gorun. Erlenmayerdeki karisimi daha sonra musluk suyu altinda sogutun.
•
Erlenmayerdeki soguk cozeltiye 1 g sodyum nitrit ekleyin. Cozunene kadar karistirin.
•
250 mL’lik beherde soguk asit cozeltisi hazirlayin. 12 g buzu behere koyun. Uzerine yavas
yavas 2.5 mL konsantre HCl ilave edin.
•
Erlenmayerdeki soguk cozeltiyi beherdeki soguk asit cozeltisine dokun. 1-2 dakika icerisinde
olusan diazonyum tuzu beyaz cokeltiler halinde coker.
•
Orange II Sentezi
•
10 mL 10% NaOH cozeltisini bir beherin icinde sogutun. 1.8 g 2-naftol’u hazirladiginiz bazik
cozeltinin icine dokun ve cozunene kadar karistirin.
•
1. Partta sentezlenen diazonyum tuzu cozeltisine, sodyum hidroksit cozeltisi icindeki 2naftol’u ekleyin ve 5-10 dakika karistirin.
•
Karisimi isitin ve icine 5 g sodyum klorur ilave ederek 5 dakika daha karistirin.
•
Karisimi buz banyosunda sogutun. Beherde dibe coken madde sentezlediginiz orange II.
Temizlik:
Sentezlenen boyanin kullanilmayacak kisminin pH’i kontrol edilir. Notr degilse notralize edilir. Bol
suyla calkalanarak lavaboya dokulur.
13
KIMYASAL SALINIM REAKSIYONLARI
Salınım reaksiyonları kimyasal reaksiyonların en dikkat çekici reaksiyonları arasındadır. Reaksiyon
türlerinden biri, kimyasal karışımların periyodik bir biçimde belli bir süre renk değiştirmesiyle olur.
Örneğin, bir başka çalışmada, karışım periyodik olarak köpük, gaz patlaması yayar. Bu ilginç
özellikleri sayesinde kolayca hatırlanabilir reaksiyonlardır. Belki de osilatör reaksiyonlarını ilgi cekici
kılan onların beklenmedik renk değişikliği gibi tezatlıkları. Belli şartlar altında reaksiyon sadece bir
yönde ilerler. Biz nadiren kendi kendine ters yönde ilerleyebilen çok az sayıda reaksiyonlar da
bulabiliriz.
Biz bu tür reaksiyonları kıyaslarsak, fiziksel osilatöre olan benzerliği dikkatimizi çekicektir mesela
sarkaç buna güzel bir örnek olabilir. Sarkaç denge konumu boyunca bir uçtan diğer uca salınım
yapar. Ve bu salınım boyunca kinetik enerji ve potansiyel enerji toplamı birbine eşit , sürekli olarak
birbirne dönüşmeye eğilimlidirler.Bu fiziksel olaya benzer şekilde, kimyasal reaksiyonlarda da
reaksiyonun denge konumundan sürekli olaraj iki farklı yöne kaydığı düşünülebilir. Fakat bu olay
termodinamiğin
ikinci kuralıyla çelişir. İkinci kural bize denge konumuna gelen kimyasal bir
sistemin gelişigüzel sapamayacağını söylemektedir.Bu yüzden kimyasal reaksiyonlardaki osilasyon
bir sarkacın osilasyonu ile aynı değildir. Çünkü kimyasal reaksiyonlar denge konumu boyunca
salınım yapmazlar.
Osilasyon yapan kimyasal reaksiyondaki salınımlar serbest enerjinin azalmasıyla sürdürülür. Bu
azalma, tüm kimyasal reaksiyonlar yönlendiren şeydir, ancak tüm kimyasal reaksiyonlar osilasyon
yapmaz.Osilasyon reaksiyonlarının kendilerine özgü bazı özellikleri olmalıdır onların bu
beklenmedik salınımlarını sağlayabilecek. Bu özellik ise onların onların mekanizmasıyla alakalıdır.
Onların mekanizmaları reaksiyon ilerledikçe bileşenlerin konsantrasyonunun ne kadar değiştiğini
belirler.Ne kadar karışık bir mekanizmadan söz edersek o kadar kompleks bir değişim den
bahsetmiş oluruz.
Tepkimede salınım nasıl olur?
Bilinen bütün kimyasal osilasyon mekanizmaları üç ortak özelliğe sahipler.
•
Osilasyon olduğu zaman, kimyasal karışım denge konumundan daha uzaktadır ve enerjin
açığa çıktığı bu reaksiyon sürdürülür küçük bir enerji salınımıyla.
•
Enerjinin açığa çıktığı reaksiyonlar en az iki yolu takip edebilirler ve reaksiyon değişir
14
periyodik bir şekilde birinden digerine doğru değişir.
•
Bu yollardan biri ara ürün oluşturken diğeri bu ara ürünü tüketir.
•
Ara ürünün konsantrasyonu küçükken, reaksiyon onu üretecek yönde ilerler ve yüksek
konsantrasyonda ara ürün oluşmasını sağlar.
•
Ara ürünün konsantrasyonu fazlayken, reaksiyon bunu tüketecek yönde ilerler ve ara
ürünün konsatrasyonu azalır.
Sonuç olarak reaksyion üretimin olduğu yolu seçer bir yoldan diğerine geçerek.
Mavi Sivinin Kimyasal Gosterimi
Deneyin Konusu: Mavi renkli çözelti önce saydam bir hale getirilecek sonrasında tekrar maviye
dönecek.
Deney amacı: Bu kimya deneyinde, mavi renkli bir çözelti kademeli olarak saf hale getirilecek.
Deneyi gerçekleştirmek için gerekli talimatlar aşağıda verilmiştir. Deneyin kimyası ve kırmızısaydam- kırmızı ve yeşil ile kırmızı/yeşil, yeşil renk değişimleri açıklanacaktır. Mavi şişe reaksiyonu,
uygun materyaller kullanılarak kolaylıkla yapılabilir.
Araç- gereçler:
Musluk suyu
1 adet 250 ml erlanmeyer şişesi, tıkaçları ile birlikte
2.5 gram glikoz
2.5 sodyum hidroksit
%0.1 lik metil mavisi çözeltisi (3 ml)
Prosedür:
2.5 gram glikoz erlanmeyerin içine konulacak.
Erlanmeyer yarısına kadar musluk suyu ile doldurulacaktır.
2.5 gram sodyum hidroksit (NaOH) çözdürülecektir.
3 mililitrelik metil mavisi ilave edilecektir.
15
Deneyin Yapılışı
Erlanmeyerin içine maddelerin hepsini koyduktabn sonra çalkalanır. Glikoz, çözünmüş dioksit
tarafından oksitlendikten sonra, sıvı yavaşça renksiz bir hal alacaktır. Eğer bu deneyi farklı
yogunlukta iki karışım için yapmış olsaydık, yoğunluk farkının kimyasal tepkime üzerindeki etkisi
açık bir şekilde görülecektir. İki kat daha fazla madde içeren şişede, çözünmüş oksijen diğer şişeye
göre yarı zamanda kullanılır.
Şişeyi döndürdüğümüzde ya da çalkaladığımızda mavi renk tekrar ortaya çıkacaktır.
Tepkime birkaç kez tekrarlanabilir.
Güvenlik ve Temizlik
Yakıcı kimyasallar içeren çözeltilerle direk temastan kaçınınız.
Mavi Şişe Reaksiyonunun Çalışma Prensibi
CH2OH–CHOH–CHOH–CHOH–CHOH–CHO + 1/2O2 --> CH2OH–CHOH–CHOH–CHOH–CHOH–COOH
Bu tepkimede glikoz ve aldehit oksijen tarafından yavaşça glukanik aside oksitlenecektir.
Glukonik asit sodyum hidroksit varlığında sodyum glukonata dönüşecektir.
Metil mavisi, oksijenin yer değiştirmesini sağlayan taraf olarak tepkimeyi hızlandırır. Glikozu
oksitleyerek, metil mavisi kendini indirger ve renksiz bir hal alır.
Eğer ortamda yeteri kadar havadan gelen oksijen varsa, metil mavisi tekrar oksitlenir ve eski
mavi rengine geri döner.
Zaman geçtikçe, glikoz, metil mavisine indirgenir ve çözeltinin rengi kaybolur. Seyreltik
çözeltilerde, bu tepkimeler 40 ile 60 derece arasında gerçekleşirken, derişik çözeltilerde bu
tepkimeler oda sıcaklığında gözlenebilir.
Briggs-Rauscher Tepkimesi
Kimyasal Malzemeler:
Kimyasal
30% Hidrojen Peroksit (H2O2)
Malonik Asit (CCH2(COOH)2)
Mangan(II) Sülfat Monohidrat (MnSO4 . H2O)
Nişasta
Potasyum İyodat (KIO3)
16
Miktar
40,00 mL
1.56 g
0,34 g
0,40 g
4.30 g
Sülfürik Asit (konsantre) (H2SO4)
Araç - Gereç:
0,50 mL
Malzeme
Beher (500 mL)
Erlen (250 mL)
Dereceli Silindir (100 mL)
Isıtıcı
Manyetik Balık
Adet
1
3
1
1
1
Güvenlik:
Hidrojen Peroksit kuvvetli oksitleyici bir kimyasal maddedir. Dekomposizyonu sonucu açığa
çıkan oksijen organik maddelerin yanmasına ve aşırı basınca sebep olabilir. Gözler, cilt, burun,
boğaz, ve ciğerler için tahriş edici özelliğe sahiptir. Bu kimyasalla çalışma esnasında ürünün, yün,
odun kağıt kömür ve benzeri yanabilen organik malzemelerle temasından kaçınılmalıdır.
Sülfürik asit renksiz, kuvvetli bir mineral asittir. Su ile karışması esnasında yüksek bir ısı açığa
çıkar bu sebeple asit seyreltileceği zaman suyu aside değil, asidi suya ilave etmek gerekmektedir.
İnsan sağlığı açısından çok tehlikeli bir madde olup, gözler, cilt, burun, boğaz, ve ciğerler için tahriş
edici özelliğe sahiptir. Vücudun bir yerine temas ettiği zaman yüzey hemen kurulanmalıdır ve daha
sonra suyla yıkanmalıdır.
Prosedür:
•
Solüsyon A:
1. Erlende 4,30 gram potasyum iyodat 100 mL distile su içinde çözdürülür, daha 0,50 mL konsantre
sülfürik asit eklenip karıştırılır.
•
Solüsyon B:
2. Erlene 1,56 gram malonik asit ve 0,34 gram mangan(II) sülfat monohidrat eklenir ve üzerine 100
mL distile su eklenir ve karıştırılır. Çözeltiye 0,4 gram nişasta eklenir ve çözünmesi için manyetik
balık kullanarak ve ısıtarak karıştırılır.
•
Solüsyon C:
3. Erlende 40 mL hidrojen peroksit (%30 luk) 100 mL’ye seyreltilir.
•
Solüsyon A ve Solüsyon B beherin içinde manyetik balık kullanılarak karıştırılır. Karıştırma
17
işlemi devam ederken Solüsyon C eklenir.
Temizlik:
Karışım ağır metal atık kutusuna dökülmeli, araç gereçler bol su ile yıkanmalıdır.
18
HIDROJEN PEROKSIT BOZUNMASI VE HOMOJEN KATALIZOR
ETKISI
Kimyasal Malzemeler:
Kimyasal
Hidrojen Peroksit (30%)
Doymuş Potasyum İyodür Çözeltisi
Deterjan
Boya (Orange II vb.)
Miktar
30 mL
10 mL
3-5 mL
2g
Araç - Gereç:
Malzeme
Dereceli Silindir
Beher
Adet
4
1
Güvenlik:
Hidrojen peroksit (düşük konsantrasyonlarda örneğin 3%) kolay ulaşılabilir bir materyal
olmak ile birlikte medikal amaçlar için kullanılmaktadır. Ancak düşük konsantrasyonlarda olsa bile
yutulması tehlikelidir. Yüksek konsantrasyonlu hidrojen peroksit agresif oksitleyici özellik gösterir ve
insan cildi de dahil olmak üzere pek çok maddeyi aşındırabilmektedir. İndirgen maddeler varlığında
şiddetli reaksiyon vermektedir. Mümkün olduğu kadar deri ve kıyafetler ile teması engellenmelidir.
Yüksek oranlarda hidrojen peroksit ve potasyum iyodür kullanılırsa, reaksiyon şiddetli bir
şekilde gerçekleşebilir. Bunun için oranların normal oranlarda tutulması ve çevreye zarar vermemek
için kontrollü bir şekilde gerçekleştirilmesi gerekmektedir.
Prosedür:
•
Behere öncelikle 5 mL deterjan ve 2 g boyadan elde edilen çözelti eklenir,
•
30 mL 30% hidrojen peroksit bu karışımın üzerine eklenir ve boyanın deterjan ile
birlikte hidrojen peroksit içinde dağılması sağlanır,
•
Daha sonra 10 mL doymuş potasyum iyodür çözeltisi eklenir. Eklenme işlemi hızlı
yapılmalıdır.
Temizlik:
Reaksiyon sonucu çıkan köpükler çöpe atılabilir ve reaksiyon sonunda beherde kalan
maddeler bol su ile yıkanarak lavaboya boca edilebilir.
19
SIVI AZOT DENEYLERI
•
Sıvı Azot Nedir? Nerelerde Kullanılabilir?
Azot 5A grubunun ilk elementidir ve 2. Periyotta yer alır. Doğada gaz halinde bulunur
ve atmosferin %78 ini oluşturur. Sıvı Azot ise yoğunlaştırma işlemiyle elde edilir ve çok
düşük kaynama noktasına sahip olduğu için (≈ -196 oC) oda sıcaklığında sıvı halini
koruyamaz ve doğada bulunduğu formuna yani gaz formuna dönüşür. Bu kadar özel bir sıvı
insanların faydası için kullanılır ve elektronikten sağlık sektörüne, yiyecek sektöründen
temel bilimlere kadar bir sürü alanda yer alır. Elektronikte; çeşitli bilgisayarların soğutma
sistemlerinde, sağlık sektöründe; siğil gibi hastalıkları tedavide, yiyecek sektöründe;
yiyeceklerin dondurulup saklanmasında ve temel bilimlerde ise; üreme hücreleri gibi soğuk
ortamlarda saklanması gereken hücrelerin korunmasında kullanılmaktadır.
Şimdi de sıvı azotun fiziksel özelliklerini ve çeşitli maddelere etkisini anlayabilmek
için bir kaç basit deneyi inceleyelim.
•
Birinci Deney Balonu Sıvı Azotun İçine Daldırmak
Bu deneyde bir adet balonu sıvı azot içine daldıracağız. Bu deneydeki amaç sıvı azota
maruz kaldıktan sonra balona ve balon içindeki gaza ne olduğunu gözlemlemek.
Bilindiği gibi maddenin üç halide (katı, sıvı ve gaz) sıcaklık değişimine tepki verir.
Örneğin gazlar soğuyunca yoğunlaşabilirler çünkü soğuk ortamda gaz moleküllerinin sahip
oldukları kinetik enerji azalır ve haliyle hızlarıda azalır. Bizim bu deneyde gözlemleyeceğimiz
olay ise yoğunlaşmadır çünkü sıvı azot bize soğuk ortamı sağlamaktadır ve balon içindeki
havada soğukla birlikte yoğunlaşacaktır. Soğukla birlikte yoğunlaşan havanın balonun
çeperlerine yaptığı basınç azalacaktır ve azaldıkça balon inmeye ve büzüşmeye
başlayacaktır. Buradaki önemli nokta ise, gaz kaçağı olmayacağı için balonu çıkarttığımızda
ısınmaya başlayan hava yine balonun şişmesini sağlayacaktır.
•
İkinci Deney Çiçeği Sıvı Azotun İçine Daldırmak
Bu deneyde, öncekinde balonu daldırdığımız gibi bir adet çiçek daldıracağız. Bunun
20
amacı ise daldırma işleminden sonra çiçeğe ne olduğunu gözlemlemek.
Su hayatın kaynağıdır ve her canlı tabiatları gereği suya belirli ölçülerde ihtiyaç
duyarlar. Çiçeklerde suya en çok ihtiyaç duyan varlıklardandır çünkü yaşamsal faaliyetler
örneğin fotosentez gibi faaliyetler için su gerekmektedir. Bu deneyde ise bir önceki deneyde
bahsettiğimiz
maddelerin
sıcaklık
değişimine
verdiği
tepkilerden
bir
başkasını
gözlemleyeceğiz. Her hücrede belirli oranlarda su bulunmaktadır ve çiçeğin yapraklarında
da su vardır. Suyun donma noktası 0oC’dur ve doğal olarak sıvı azotun içine çiçeği
daldırdığımızda ortam 0oC’un altındadır ve neticesinde su donmaya başlar. Donan su, bitki
hücrelerinin de donmasını sağlar ve hücreler deforme olurlar. Adeta bütün hücreler küçük
birer buz tanesi gibi olurlar ve çiçeğin yapraklarını ezdiğimizde veya bir yere vurduğumuzda
kolayca paramparça olur.
•
Üçüncü Deney Sıvı Azot İçinde Kauçuk Tıpa
Bu deneyde kauçuk tıpanın sıvı azot içerisindeki davranışını gözlemleyeceğiz.
Bilindiği gibi kauçuk iyi bir ısı iletkeni değildir. Oda sıcaklığında bulunan kauçuk çok
soğuk olan sıvı azot içerisinde bırakıldığında, adeta çok sıcak bir demir bilyenin suyun içine
atılması gibi etki yapar. Yani sıvı azot hemen kaynamaya başlar. Bu olaya ısı transferi neden
olmaktadır. Sıvı azota göre sıcak olan kauçuk tıpa sıvı azota ısısını aktarır ve azotun sıcaklığını
yükseltir. Kauçuk tıpa bu durumda çok hızlı bir şekilde ısısını kaybeder ve dış yüzeyi hızlı bir
şekilde soğur. Fakat iyi bir ısı iletkeni olmadığı için iç kısmı dışa göre sıcak kalır ve yaklaşık 5
dakika sonra tıpa çatlar.
•
Dördüncü Deney Sıvı Azot İçinde Bozuk Paralar
Bu deneyde sıvı azot içerisine iki farklı madeni para türü atacağız. Birisinin içeriğini
daha çok bakır, diğerininkini ise daha çok çinko oluşturmaktadır. Amacımız, bu iki farklı
elementten oluşan malzemelerin çok düşük bir sıcaklıkta kırılganlığını anlamak ve
kıyaslamaktır.
21
Superiletkenlik
Bazi kimyasal elementler (civa), alasimlar (niobium-titanium), seramikler ve organik
iletkenler, belli bir sicakligin altina dusuruldugu zaman, materyeldeki butun elektrik direncinin sifira
inmesi olayina superiletkenlik denir. 1911 yilinda Isvec'te Heike Kamerlingh Onnes tarafindan
kesfedilen bu davranis, klasik fizik yasalari ile aciklanamayan ve kuantum mekaniksel Meissner
Efekti ile karakterize edilen bir olaydir.
Bilindigi uzere, elektrik akimini elektrik yuklu parcaciklar iletir. Katilarda bu iletim, dis enerji
yorungelerinde bulunan elektronlarin hareketi ile saglanir. Bundan dolayi, bir cismin elektriksel
iletkenligi, elektronlarinin ne kadar rahat ve duzgun hareket edebildigiyle orantilidir. Belli bir
sicakliga sahip olan tum parcaciklarda oldugu gibi, dis yorungelerdeki elektronlar da termal
salinimlara maruz kalir ve akima karsi bir direnc meydana gelir. Klasik fizikte bildigimiz direnc
kavraminin idealize olmus sekli olan 'ideal iletken' kavrami, gunluk hayatta karsilastigimiz direnci
aciklayabilse de, superiletkenlik konusunda yetersiz kalmaktadir.
Klasik anlamda direncin idealize edilmesi demek, sifir elektrik iletkenligi demektir. Ote
yandan, klasik direnc teorisi, elektromanyetik induksiyon ile birlikte, bir direncin icerisindeki toplam
manyetik akinin zamana bagli olaraktan sabit kalacagini soyler. Halbuki, superiletkenler uzerinde
yapilan deneyler, onlarin manyetik alani tamamen disarladigini ve iclerindeki manyetik akinin sifir
oldugunu gostermistir. Her ne kadar tamamen aydinlatilamamis bir durum olsa da, bu etki, yani
manyetik alanin bir superiletken tarafindan dislanmasi olayi fizikte Meissner efekti olarak gecer.
Superiletken halindaki bir materyele disaridan manyetik alan uygulandigi zaman, materyel,
teorik olarak, uzerine dusen butun manyetik alani disarlar. Bundan dolayi, uzerine yaklastirilan bir
miknatis, kendi urettigi manyetik alan dislandigi icin belli bir yukseklikte dengeye gelecek ve havada
asili kalacaktir. Basit miknatislarin olusturdugu manyetik alanin zamana gore sabit olmasi, onun her
seferinde ayni yukseklikte denge konumuna ulasmasina sebep olacaktir. Ote yandan, miknatis,
'manyetik igneleme' adi verilen bir olay sayesinde de superiletkenin uzerinde kalmaya devam
edecek, uzerinden kayip gitmeyecektir. Superiletken deneyinde de gozlemlenecek olay, Meissner
efekti ile bir mikntasinin superiletken uzerinde havada asili kalmasidir.
22
23