TÜBİTAK BİDEB ÖĞRETMENLERİ-FİZİK, KİMYA, BİYOLOJİ, MATEMATİK- PROJE DANIŞMANLIĞI EĞİTİMİ ÇALIŞTAYI (LİSE-4 [ÇALIŞTAY 2014]) GRUP ADI: MARMARA

Transkript

1 TÜBİTAK BİDEB ÖĞRETMENLERİ-FİZİK, KİMYA, BİYOLOJİ, MATEMATİK- PROJE DANIŞMANLIĞI EĞİTİMİ ÇALIŞTAYI (LİSE-4 [ÇALIŞTAY 2014]) GRUP ADI: MARMARA PROJE ADI Kolonyada Metanol Tespiti Proje Ekibi Cansu BATTAL Ufuk Mutlu Doç. Dr. Fatih ALGI PROJE DANIŞMANLARI Doç. Dr. Murat KAHVECİ TEKNİSYEN FERAH CÖMERT ÖNDER ÇANAKKALE 24 OCAK 2 ŞUBAT 2014

2 PROJENİN AMACI Bu projenin amacı; 1) Günlük hayatta kullanılan alkol içerikli maddelerin içerisinde bulunan metil alkolün tespiti. 2) Tespit edilen metil alkolün bulunma yüzdesine göre oluşan renk değişim aralığının oluşturulması. 3) Oluşturulan aralıktan yararlanılarak etil alkol içindeki metil alkolün belirlenmesini sağlayacak bir test kiti hazırlamak Giriş İçerisinde alkol bulunan ve günlük hayatta kullandığımız esans, kolonya, tentürdiyot ve alkollü içecekler yasadışı üreticiler tarafından merdiven altı üretim tesislerinde de üretilmektedir. Bu üreticiler maliyeti düşürmek için metil alkol kullanabilmektedirler. Bunun sonucunda vücuda solunum, ağız ve deri yoluyla giren bu maddeler beyni ciğerleri ve deriyi etkilemektedir. Kolonya yapımında etil alkol yerine metil alkol kullanıldığında tat ve koku duyularında, hatta beyinde hasarlar meydana gelmektedir [1]. Zehirlenmelerin ve zararın önüne geçebilmek adına ciddi denetimler yapılmaktadır. Ancak denetimler tüm yasadışı satışları engelleyememektedir. Özellikle bayramlarda ve tatil günlerinde kaçak kolonya ve alkollü içecek satışları artmakta ve buna bağlı olumsuz sonuçlar gözlenmektedir. Üreticilerin ve bireylerin bu tür zararlı ürünleri hızlı bir şekilde tespit edebilmeleri ortaya çıkabilecek olumsuz sonuçları engelleyecektir. Bunun için alkol numunelerine bazik ortamda potasyum permanganat çözeltisi ekleyerek oluşturulan reaksiyonunu kullanılarak elde edilen renk değişimi sonucunda bir test yöntemi geliştirilecek ve ürünlerin içerisinde bulunan metil alkol miktarı hızlı bir şekilde tespit edilecektir. Bu projede bu konuyla ilgili bizim seçtiğimiz reaksiyonlar sonucunda izlediğimiz yöntemle ilgili herhangi bir çalışma bulunmamaktadır. Farklı miktardaki alkol numunelerindeki metil alkol oranını tespit etmeyi sağlamak için test kiti hazırlayabilirmiyiz düşüncesiyle çalışmaya başlanmıştır. Materyal ve Yöntem: Alkol içerikli ürünlerin içerisindeki metanol bulunması ciddi sağlık sorunlarına yol açmaktadır. Etanol ile metanolün yükseltgenme ürünleri ve yükseltgenme reaksiyon hızları farklıdır. Bu özelliklerin yardımıyla alkollerin KMnO 4 ile bazik ortamda yükseltgenmesi sonucu meydana gelen değişimler incelenmiştir. Böylelikle tepkimeler sonucunda kolonya

3 örneklerindeki metanol oranları meydana gelen renk değişimleri kullanılarak kolorimetrik yöntem ile tespit edilmiştir. Öncelikle etanolün KI ile yükseltgenerek CHI 3 oluşturması reaksiyonu incelenmiş ve sarı CHI 3 sarı çökeleği gözlenmiştir. Daha sonra aynı reaksiyon metanol ile yapılmış ve iki alkol ile yapılan deneylerin sonuçları karşılaştırılmıştır. Son olarak yalnızca etanol ve iki alkolü de içeren karışımları ile aynı deney gerçekleştirilmiş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır.[2] İkinci bir yükseltgen olarak bazik ortamda KMnO 4 çözeltisi kullanılmıştır. Metanol ve etanol ile yükseltgenme tepkimeleri ayrı ayrı yapılmış, sonuçlar karşılaştırılmıştır. Daha sonra farklı oranlarda metanol içeren kolonya örnekleri ile yükseltgenme tepkimeleri gerçekleştirilmiş ve tepkime sonuçları karşılaştırılmıştır. Buna göre farklı oranlarda metanol içeren kolonyaların yükseltgenme hızlarının ve tepkime sonucu oluşan karışımlarının farklı olduğu gözlenmiştir. Önceden metanol oranı bilinmeyen karışım ile aynı tepkime gerçekleştirilmiş ve metanol oranı bilinen karışımların tepkime sonuçlarıyla karşılaştırılarak metanol oranı tespit edilmiştir. Kullanılan Materyaller: Proje süresince kullanılan kimyasallar ve materyaller aşağıda verilmiştir. 1. Etil alkol 2. Metil alkol 3. İyot çözeltisi 4. Potasyum Permanganat çözeltisi 5. Çamaşır suyu 6. Beher 7. Pipet 8. Cam baget 9. Puar 10. Mezür 11. Sodyum hidroksit çözeltisi 12. Çamaşır suyu 13. Tartı

4 14. Spatül 15. Isıtıcı 16. Su trop 17. Süzgeç Kâğıdı 18. Kolonya Deneyin Yapılışı: 1. Deney: I 2 ve NaOCl kullanarak etanolden CHI 3 çökeltisi elde etme [4] 4 ml etanole 2 ml iyot çözeltisi eklenir. Daha sonra iyot rengi kayboluncaya kadar NaOCl eklenir. Bulanıklaşan çözeltinin rengi berraklaşıncaya kadar beklenir ve sarı iyodoform katısı gözlenir. Etanolden İodoform Oluşturma 1. Tüp 2. Tüp 3. Tüp 4. Tüp Etanol Miktarı(ml) İyot Çözeltisi(ml) NaOCl(ml) 1,6 1,9 2,5 3,6 30 dakika sonunda görünüm. İyot Çözeltisinin Hazırlanışı: 1,3 g kadar iyot, bir beherde 3 g potasyum iyodür ve 4 ml su ile karıştırılarak çözülür ve su ile 100 ml'ye tamamlanır[3]. 2. Deney: I 2 ve NaOCl yönteminin metanol üzerindeki etkisini gözlemleme:

5 4 ml metanole 2 ml iyot çözeltisi eklenir ve üzerine renk kayboluncaya kadar NaOCl ilave edilir. Çözeltinin rengi berraklaşıncaya kadar beklenir ve sonuçlar kaydedilir. Testin Metanol Üzerindeki Etkisi 1. Tüp 2. Tüp 3. Tüp 4. Tüp Etanol Miktarı(ml) İyot Çözeltisi(ml) NaOCl(ml) 0,4 1,6 2,0 3,5 30 dakika sonunda görünüm. 3. Deney: Aynı anda başlatılan etanol-iyot ve etanol-metanol-iyot testleri(kolorimetrik denemeler):farklı miktarlardaki etanol-iyot ve etanol-metanol-iyotkarışımların aynı miktardaki NaOCl ile zaman içerisindeki renk değişimlerinin tespit edilmesi. İlk olarak sırasıyla 1ml, 2ml, 3ml ve 4ml etanol içeren tüplere 2 şer ml iyot çözeltisi eklenir. Aynı çözeltiler tekrar hazırlanır ve bu tüplerin herbirine 0,2 şer ml metanol eklenir. Etanol-iyot çözeltisi içeren dört tüp ile etanol-metanol-iyot çözeltisi içeren dört tüp yan yana yerleştirilir. Her tüp üzerine sırasıyla 1ml, 2 ml, 3ml, 4ml NaOCl sırayla eklenir. Belirli zaman aralıklarındaki renk değişimleri gözlenir. Etanol-İyot Etanol-Metanol-İyot 1.Tüp 2.Tüp 3.Tüp 4.Tüp 1.Tüp 2.Tüp 3.Tüp 4.Tüp Etanol(ml) İyot Ç.(ml) Metanol(ml) ,2 0,2 0,2 0,2

6 NaOCl(ml) (5 dakikadaki değişim) (10 dakikadaki değişim) 4. Deney: KMnO 4 çözeltisinin yükseltgen olarak kullanılması ve son çözelti görünümüne göre kolorimetrik yöntem ile metanol miktarının tespit edilmesi: Beş tüp içerisine sırasıyla 4ml etanol, 3ml etanol-1ml metanol, 2ml etanol-2ml metanol, 1ml etanol-3ml metanol, 4ml metanol karışımları koyulur. Her tüpe 4 er damla KMnO 4 çözeltisi ilave edilir. Sırasıyla her tüpe 2 ml 1M NaOH çözeltisi eklenir ve zamana göre çözeltilerdeki çökelti ve renk değişimleri gözlemlenir. KMnO 4 ile Etanol ve Metanolün Yükseltgenmesi 1.Tüp 2.Tüp 3.Tüp 4.Tüp 5.Tüp Etanol(ml) Metanol(ml) KMnO4(damla) NaOH(ml)

7 15. dakikada görünüm KMnO 4 Çözeltisinin Hazırlanışı: 0,32 g KMnO 4 100ml ölçütü balona alınır. Kaynatılmış ve soğutulmuş bir miktar suda çözülür. Kaynama sıcaklığına kadar ısıtılarak en az 20 dakika bu sıcaklıkta bekletilir. Kaynatılmış ve soğutulmuş saf su ile 100 mililitreye tamamlanır. Üzeri bir saat camı ile kapatılarak 1 gece kendi haline bırakılır. İndirgenme sonucu oluşan MnO 2, temiz olduğundan emin olunan ve permanganat çözeltisi ile yıkanmış cam krozeden süzülür. Süzülmüş permanganat çözeltisi karanlıkta saklanır.[5] Sodyum Hidroksit Çözeltisinin Hazırlanışı: 4 gram sodyum hidroksit 100ml ölçütü balona alınır. Kaynatılmış ve soğutulmuş bir miktar suda çözülür 100 mililitreye tamamlanır. 5. Deney: Farklı miktarlarda metanol içeren kolonyalarda, KMnO 4 çözeltisi kullanılarak, son çözelti görünümüne göre kolorimetrik yöntem ile metanol miktarının tespit edilmesi: Beş tüp içerisine sırasıyla 4ml kolonya, 3ml kolonya-1ml metanol, 2ml kolonya-2ml metanol, 1ml kolonya-3ml metanol, 4ml metanol karışımları koyulur. Her tüpe 4 er damla KMnO 4 çözeltisi ilave edilir. Sırasıyla her tüpe 2 ml 1M NaOH çözeltisi eklenir ve zamana göre çözeltilerdeki çökelti ve renk değişimleri gözlemlenir.

8 KMnO 4 ile Etanol ve Metanolün Yükseltgenmesi 1.Tüp 2.Tüp 3.Tüp 4.Tüp 5.Tüp Kolonya(ml) Metanol(ml) KMnO4(damla) NaOH(ml) dakika sonunda 5. dakika sonunda

9 10.dakika sonunda 6. Deney: Metanol miktarı bilinmeyen kolonyanın belirlenen yöntem ile metanol miktarının tespit edilmesi: Metanol miktarı bilinmeyen bir kolonya hazırlatılır. Karışımın miktarları not edilir. Farklı beş tüp hazırlanarak içerilerine sırasıyla 4ml kolonya, 3ml kolonya-1ml metanol, 2ml kolonya-2ml metanol, 1ml kolonya-3ml metanol, 4ml metanol karışımları koyulur. Bilinmeyen karışım dâhil her tüpe 4 er damla KMnO 4 çözeltisi ilave edilir. Sırasıyla her tüpe 2 ml 1M NaOH çözeltisi eklenir ve zamana göre çözeltilerdeki çökelti ve renk değişimleri gözlemlenir. 2. dakikadan itibaren bilinmeyen çözeltideki ve test grubundaki renk ve çökelti değişimleri gözlemlenir. 10. dakika sonunda test grubunun ve metanol oranı bilinmeyen çözeltinin durumları karşılaştırılır. Oranları bilinen karışımlara göre oranı bilinmeyen karışımın metanol miktarı tespit edilir.

10

11 7. Deney: Belirlenen test metodu ile daha fazla oranın bilinen çözelti kullanılarak bilinmeyen çözeltideki metanol oranının hassas bir şekilde tespit edilmesi: Altıncı deneyde hazırlanan çözeltilere ara oranlarda çözeltiler eklenerek bilinmeyen çözelti daha hassas bir şekilde tespit edilir. Sonuçlar ve Tartışma: Etanol ve metanolün farklı yükseltgenme ürünleri vererek yükseltgendiğini belirledikten sonra, KI ve KMnO 4 kullanılacak yükseltgen maddeler olarak belirlenmiştir. Öncelikle KI ve NaOCl bulunan ortamda yükseltgenme reaksiyonları gerçekleştirilmiştir. Bu reaksiyonların sonucunda metanol ve etanol içeren kolonyaların yalnızca etanol içeren kolonyalardan daha farklı renklerde ve hızlarda yükseltgenme ürünleri vermeleri beklenmiştir. Ancak yapılan deneylerde iki farklı kolonya örneğinin belirgin şekilde fark edilebilir yükseltgenme ürünleri vermediği gözlenmiştir. KMnO 4 ile yapılan çalışmalarda metanol ve etanol içeren kolonyaların yalnızca etanol içeren kolonyalardan farklı hızlarda yükseltgenme tepkimesi verdikleri ve tepkime sonucunda oluşan çökeltilerin farklı özelliklerde oldukları görülmüştür. Böylece değişik oranlarda metanol içeren kolonyaların metanol oranı bilinmeyen bir kolonya ile aynı anda başlatılan tepkimelerinin zaman içerisinde gözlenmesi ile oranı bilinmeyen kolonyanın iki farklı alkolünün miktarlarının tespit edilebildiği görülmüştür. Basit bir reaksiyon kiti hazırlanarak evlerde kullanılan kolonyaların metil alkol içerip içermediği bu yöntem ile tespit edilebilir, böylelikle metanolden kaynaklanan zehirlenmelerin önüne geçilebilir. Kullanılan yöntemin metanolden kaynaklanan zehirlenmelerin önüne geçmede başarılı olduğu görülmüştür.

12 TEŞEKKÜR Çalıştay koordinatörü ve proje danışmanımız Prof. Dr Mehmet AY a, danışmanlarımız Doç. Dr. Fatih ALGI, Doç. Dr. Murat KAHVECİ, kimya teknisyeni Ferah CÖMERT ÖNDER e, tüm çalıştay ekibine ve Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi ne çalışmamıza yaptıkları katkı ve desteklerinden dolayı teşekkür ederiz. KAYNAKÇA [1] [2] Kimya Teknolojisi, Alkoller ve Eterler, 2012, T.C. Milli Eğitim Bakanlığı, Ankara, [3] Analitik Kimya Laboratuar Föyü 2. Kantitatif Analiz, Yayın No 80, 1999, Üniversitesi Eczacılık Fakültesi, Ankara [4] [5] GRUP ÜYELERİNİN ÖZGEÇMİŞLERİ Cansu BATTAL (BURSA ÖZEL EMİNE ÖRNEK ANADOLU LİSESİ ) 1979 da Bursa da doğdu te Dörtçelik İlkokulu nu bitirdi da Bursa Kız Lisesi nden mezun oldu de Uludağ Üniversitesi Kimya bölümünü tamamladı. Eş zamanlı olarak formasyon derslerini alarak Kimya öğretmenliği yapma hakkını kazanmıştır. 14 yıldır öğretmenlik döneminin 10 yılını Özel Emine Örnek Anadolu Lisesinde çalışmıştır yılında Deniz Kabuğuyla Su Kirliliğinin Azaltılması projesiyle TÜBİTAK tan teşvik ödülü kazanmıştır. Hacettepe-Ankara Üniversitesini Kimya olimpiyatlarına öğrenci hazırlama programlarından KEP1, KEP2, KEP 3 programlarını tamamlamıştır. UFUK MUTLU (ADAPAZARI ÖZEL ENKA ANADOLU LİSESİ) 1983 yılında İstanbul da doğdu. İlkokulunu Yenibosna İlköğretim Okulu nda tamamladı. Liseyi Gökçeada Atatürk Anadolu Öğretmen Lisesinde tamamladı de Boğaziçi Üniversitesi Fen Alanları Öğretmenliği Birleştirilmiş Tezsiz Yüksek Lisans Programını tamamladı.