ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ BAZI ORGANOKİLLERİN HAZIRLANMASI VE KARAKTERİZASYONU SİBEL UZUN KİMYA ANABİLİM DALI

Ebat: px
Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ BAZI ORGANOKİLLERİN HAZIRLANMASI VE KARAKTERİZASYONU SİBEL UZUN KİMYA ANABİLİM DALI"

Transkript

1 ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ BAZI ORGANOKİLLERİN HAZIRLANMASI VE KARAKTERİZASYONU SİBEL UZUN KİMYA ANABİLİM DALI ANKARA 2008 Her hakkı saklıdır 1

2 2

3 ÖZET Doktora Tezi BAZI ORGANOKİLLERİN HAZIRLANMASI VE KARAKTERİZASYONU Sibel UZUN Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Yüksel SARIKAYA Ordu yöresinden alınan bir kalsiyum simektit (CaS) kullanılarak, Anilinyum klorür (ACl), p-fenilendiamonyum diklorür (FDACl 2 ), Fenilhidrazinyum klorür (FHCl), 2,4- Diaminofenol dihidroklorür (DAFCl 2 ) ve N,N-dietil-p-fenilendiamin monohidroklorür (DEFACl) den, sırayla AOK, FDAOK, FHOK, DAFOK ve DEFAOK şeklinde simgelenen farklı renklerde aromatik organokiller hazırlanmıştır. Doğal CaS ve elde edilen aromatik organokiller, X-ışınları difraksiyonu (XRD), termal analiz (TGA-DTA) ve element analizi (EA) yöntemleri ile incelenmiştir. XRD ve EA verileri kullanılarak arilamonyum katyonlarının simektitin 2:1 tabakaları arasındaki yönlenme olasılıkları tartışılmıştır. Termal analiz verileri, ilgili katyonların simektit tabakaları arasına girmesinin, CaS nin hidrofobik karakterini arttığını göstermiştir. Çeşitli sıcaklıklarda kurutulan organokillerin Fourier Transform Infrared (FTIR) spektrumları ve sulu süspansiyonlarıdaki UV-VIS spektrumları belirlenerek elde edilen sonuçlar tartışılmıştır. Doğal CaS ve çeşitli sıcaklıklarda vakumda kurutulan organokiller üzerinde azotun 77K deki adsorpsiyon ve desorpsiyon izotermleri belirlenmiştir. Adsorpsiyon verileri kullanılarak Brunauer, Emmett ve Teller (BET) yöntemi uyarınca özgül yüzey alanları (A) belirlenmiştir. Desorpsiyon verileri kullanılarak özgül mikromezogözenek hacimleri (V) hesaplanmıştır. A ve V değerlerinin tepkime verimi ve kurutma sıcaklığına bağlılığı tartışılmıştır. Organokillerin A ve V değerlerinin doğal CaS e göre düşmesine karşın, aromatik katyonların yüzeylere yerleşmesi ile simektitin moleküler elek özeliği kazandığı belirlenmiştir. Kasım 2008, 124 sayfa Anahtar Kelimeler : FTIR, gözeneklilik, organokil, organosimektit, organik katyon düzenlenmesi, organik katyon yönlenmesi, termal analiz, X-ışını difraksiyonu, yüzey alanı i

4 ABSTRACT Ph.D. Thesis THE PREPERATION AND CHARACTERISATION OF SOME ORGANOCLAYS Sibel UZUN Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemistry Supervisor: Prof. Dr. Yüksel SARIKAYA By using a calcium smectite (CaS), taken from Ordu region in Turkey, aromatic organoclays which have different colors, abbrevited as AOK, FDAOK, FHOK, DAFOK, and DEFAOK, respectively are preperad from anilinium chloride (ACl), p- phenylenediammonium dichloride (FDACl 2 ), phenylhydrazinium chloride (FHCl), 2,4- diaminophenol dihydrochloride (DAFCl 2 ), and N,N-diethyl-p-phenylenediamin monohydrochloride (DEFACl). Natural CaS and the obtained aromatic organoclays were investigated by X-ray diffraction (XRD), thermal analysis (TGA-DTA), and element analaysis (EA) techniques. By using XRD and EA data the orientation probability of arylammonium cations in smectitie s 2:1 layers was discussed. Thermal analysis data showed that intercalation of the related cations into the smectite layers increased the hydrofobic properties of the CaS. The Fourier Transform Infrared (FTIR) spectrum of the organoclays dried at different temperatures as well as their UV-VIS spectrums in suspension were determined and the obtained results were discussed. Adsorption and desorption isoterms of nitrogen at 77 K on the natural CaS and organoclays dried at various temperatures in vacuum were identifined. By using adsorption data with the help of Brunauer, Emmett and Teller (BET) technique specific surface area (A) was calculated. By using desorption values specific micro-mesoporous volume (V) was calculated. Dependence of the area (A) and volume (V) values on the reaction yield and drying temperature was discussed. Although A and V values of organoclays decrease as opposed to the natural CaS it was determined that organoclays have moleculer sieve property with the intercalation of the aromatic cations on the surface. October 2008, 124 pages Key Words: FTIR, porosity, organoclay, organosmectite, the arrangement of organic cations, organic cations orientation, thermal analysis, X-ray diffraction, surface area ii

5 TEŞEKKÜR Akademik yolculuğumun sona erdiğini düşündüğüm anda Prof. Dr. Yüksel SARIKAYA bana yeni bir yol çizdi. Var olan bilgilerime en uygun doktora tezini önerip, bilimsel, maddi ve manevi her alanda çalışmalarımı destekledi. Her zaman yapıcı karakterini örnek alacağım sevgili hocam, öğrenciniz olmak bana ayrıcalık veriyor. Her şey için teşekkürler. Doktora tezimin çalışmaları sırasında desteğini esirgemeyen ve tecrübelerinden yararlanma fırsatı veren değerli hocam Prof. Dr. Müşerref ÖNAL a sonsuz teşekkürler. Akademik hayatımın süresince hiçbir yardım isteğimi geri çevirmeyen, bilimsel tecrübelerine sıkça başvurduğum ve öğrencisi olmaktan onur duyduğum sevgili hocam Prof. Dr. Orhan ATAKOL a içtenlikle teşekkür ederim. Bilgi ve destekleriyle yanımda olan, sevgili arkadaşlarım Yrd. Doç. Dr. Hüseyin SARI, Dr. Hülya NOYAN, Dr. Sibel ATBAŞ, Dr. Serap DURKUT, Dr. Aysel KOÇ, Bil Uzm. Ebru DEMİR ve diğer tüm arkadaşlarıma teşekkür ederim. Sevgili annem Remziye UZUN, babam Semir UZUN ve kardeşlerim Emel, Orhan, İbrahim, Serkan, Meltem ve Gürsel e manevi desteklerinden dolayı teşekkür ederim. Biricik yeğenlerim Ada ve Barış a varlıkları ile destek oldukları için teşekkürler. Sibel UZUN Ankara, Kasım 2008 iii

6 İÇİNDEKİLER ÖZET i ABSTRACT... ii TEŞEKKÜR...iii SİMGELER DİZİNİ... vi ŞEKİLLER DİZİNİ...viii ÇİZELGELER DİZİNİ...xiii 1.GİRİŞ...Hata! Yer işareti tanımlanmamış. 2. KURAMSAL TEMELLER VE KAYNAK ARAŞTIRMASIHata! Yer işareti tanımlanmamış. 2.1 Killer...Hata! Yer işareti tanımlanmamış. 2.2 Simektitler...Hata! Yer işareti tanımlanmamış Simektitlerin kimyasal özelikleri...hata! Yer işareti tanımlanmamış Simektitlerin yüzey özelikleri üzerindeki araştırmalarhata! Yer işareti tanımlanmamış Simektitlerin ve işlenmiş simektitlerin karakterizasyonuhata! Yer işareti tanımlanmamış Simektitlerin kullanım alanları...hata! Yer işareti tanımlanmamış. 2.3 Simektitlerden Organokil Hazırlanması...Hata! Yer işareti tanımlanmamış Simektit-organik madde etkileşimleri...hata! Yer işareti tanımlanmamış Organokillerin kullanım alanları...hata! Yer işareti tanımlanmamış. 3. MATERYAL METOT...Hata! Yer işareti tanımlanmamış. 3.1 Kullanılan Kimyasallar ve Malzemeler...Hata! Yer işareti tanımlanmamış. 3.2 Organokillerin Hazırlanması...Hata! Yer işareti tanımlanmamış. 3.3 Kullanılan Cihazlar ve Yöntemler... Hata! Yer işareti tanımlanmamış Kurutma...Hata! Yer işareti tanımlanmamış ph ölçümü...hata! Yer işareti tanımlanmamış Kimyasal analiz...hata! Yer işareti tanımlanmamış XRD Analizi...Hata! Yer işareti tanımlanmamış Termal analiz...hata! Yer işareti tanımlanmamış Azot adsorpsiyonu...hata! Yer işareti tanımlanmamış Yüzey alanı belirlenmesi...hata! Yer işareti tanımlanmamış Özgül gözenek hacimlerinin belirlenmesi...hata! Yer işareti tanımlanmamış FTIR spektrumları...hata! Yer işareti tanımlanmamış UV-VIS spektrumları...hata! Yer işareti tanımlanmamış Metilen mavisi yöntemi ile KDK tayini...hata! Yer işareti tanımlanmamış. 4 SONUÇLAR VE TARTIŞMA...Hata! Yer işareti tanımlanmamış. 4.1 Doğal CaS nin Özelikler...Hata! Yer işareti tanımlanmamış. 4.2 Anilinyum Organokilinin Karakterizasyonu...Hata! Yer işareti tanımlanmamış Anilinyum organokilinin XRD deseni değerlendirmesihata! Yer işareti tanımlanmamış Anilinyum organokilinin termal analiz değerlendirmesihata! Yer işareti tanımlanmamış Anilinyum organokilinin FTIR-spektrumu değerlendirmesihata! Yer işareti tanımlanmamı Anilinyum organokilinin UV-VIS spektrumu değerlendirmesihata! Yer işareti tanımlanma Anilinyum organokilinin element analizi...hata! Yer işareti tanımlanmamış Anilinyum organokili üzerine azot adsorpsiyonuhata! Yer işareti tanımlanmamış. 4.3 p-fenilendiamonyum Organokilinin KarakterizasyonuHata! Yer işareti tanımlanmamış p-fenilendiamonyum organokilinin XRD deseni değerlendirmesihata! Yer işareti tanımlan p-fenilendiamonyum organokilinin termal analiz değerlendirmesihata! Yer işareti tanımla p-fenilendiamonyum organokilinin FTIR-spektrumu değerlendirmesihata! Yer işareti tan iv

7 4.3.4 p-fenilendiamonyum organokilinin UV-VIS- spektrumu değerlendirmesihata! Yer işareti p-fenilendiamonyum organokilinin element analizihata! Yer işareti tanımlanmamış p-fenilendiamonyum organokili üzerine azot adsorpsiyonuhata! Yer işareti tanımlanmamı 4.4 Fenilhidrazinyum Organokilinin KarakterizasyonuHata! Yer işareti tanımlanmamış Fenilhidrazinyum organokilinin XRD deseni değerlendirmesihata! Yer işareti tanımlanmam Fenilhidrazinyum organokilinin termal analiz değerlendirmesihata! Yer işareti tanımlanm Fenilhidrazinyum organokilinin FTIR-spektrumu değerlendirmesihata! Yer işareti tanıml Fenilhidrazinyum organokilinin UV-VIS spektrumu değerlendirmesihata! Yer işareti tanım Fenilhidrazinyum organokilinin element analizihata! Yer işareti tanımlanmamış Fenilhidrazinyum organokili üzerine azot adsorpsiyonuhata! Yer işareti tanımlanmamış ,4-Diamonyumfenol Organokilinin KarakterizasyonuHata! Yer işareti tanımlanmamış ,4-Diamonyumfenol organokilinin XRD deseni değerlendirmesihata! Yer işareti tanımlan ,4-Diamonyumfenol organokilinin termal analiz değerlendirmesihata! Yer işareti tanımla ,4-Diamonyumfenol organokilinin FTIR-spektrumu değerlendirmesihata! Yer işareti tan ,4-Diamonyumfenol organokilinin UV-VIS spektrumu değerlendirmesihata! Yer işareti t ,4-Diamonyumfenol organokilinin element analizihata! Yer işareti tanımlanmamış ,4-Diamonyumfenol organokili üzerine azot adsorpsiyonuhata! Yer işareti tanımlanmamış 4.6 N,N-dietil-p-fenilendiamin Monoamonyum Organokilinin KarakterizasyonuHata! Yer işare N,N-dietil-p-fenilendiamin monoamonyum organokilinin XRD deseni değerlendirmesi...hata! Yer işareti tanımlanmamış N,N-dietil-p-fenilendiamin monoamonyum organokilinin termal analiz değerlendirmesi... Hata! Yer işareti tanımlanmamış N,N-dietil-p-fenilendiamin monoamonyum organokilinin FTIR-spektrumu değerlendirmesi...hata! Yer işareti tanımlanmamış N,N-dietil-p-fenilendiamin monoamonyum organokilinin UV-VIS-spektrumu değerlendirmesi...hata! Yer işareti tanımlanmamış N,N-Dietil-p-fenilendiamin monoamonyum organokilinin element analizihata! Yer işareti N,N-Dietil-p-fenilendiamin monoamonyum organokili üzerine azot adsorpsiyonu...hata! Yer işareti tanımlanmamış. 5 BULGULAR...Hata! Yer işareti tanımlanmamış. KAYNAKLAR...Hata! Yer işareti tanımlanmamış. v

8 SİMGELER DİZİNİ A AOK BET c CaS d(001) DTA DAFOK DEFAOK DeH 2 O DeOH DX FTIR FDAOK FHOK GK m + M + KA KDK n n m p p O p /p O r TG TKK V Özgül yüzey alanı Anilinyum organokili Brunauer-Emmet-Teller BET denkleminde bir sabit Kalsiyum Simektit Tabaka kalınlığı Diferansiyel termal analiz 2,4-Diaminofenol dihidroklorür organokili N,N-Dietil p-fenilen daimin monoklorür organokil Dehidratasyon Dehidroksilasyon Organik madde kaybı ve dehidroksilasyon olayları sonucu meydana gelen toplam kütle kaybı Fourier transform infrared p-fenilendiamonyum organokili Fenilhidrazinyum organokili Geride kalan kütle miktarı Aromatik katyon miktarı Aromatik katyonun molar miktarı Kimyasal analiz Katyon değiştirme kapasitesi Adsorpsiyon kapasitesi Monomoleküler adsorpsiyon kapasitesi Denge basıncı Doygun buhar basıncı Değeri sıfır ile bir arasıda değişen bağıl denge basıncı Ortalama mezogözenek yarıçapı Termogravimetri Toplam kütle kaybı Özgül mikro-mezogözenek hacmi vi

9 V s V mik V mez x XRD z Δ Azotun molar hacmi Özgül mikrogözenek hacmi Özgül mezogözenek hacmi Bağıl denge basıncı X-ışını difraksiyonu Katyon değerliği CaS ile organokil arsındaki tabaka kalınlığı değişimi vii

10 ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 2.1 Birbirine koordine olmuş silika tetrahedralleri ve alumina oktahedraller ininoluşturduğu bir fillosilikat yapısı... 3 Şekil 2.2 Fillosilikatların sınıflanması... 4 Şekil 2.3 Simektit mineralinin yapısı... 7 Şekil 2.4 Aminlerin simektit katmanlarına bağlanma türleri Şekil 2.5 Piridin molekülünün suda protonlanarak piridinyum katyonuna dönüşmesi Şekil 2.6 Organik bileşiklerin tabakalar arasındaki yönlenmeleri Şekil 3.1 Organokil hazırlanmasında kullanılan aromatik amonyum tuzlarının açık kimyasal formülleri Şekil 4.1 Doğal CaS nin XRD-deseni Şekil 4.2 Doğal CaS nin termal analizi Şekil 4.3 AOK ve CaS nin XDR deseni Şekil 4.4 AOK düşey düzenlenme, katyonlar birbirine zıt yönde fakat tabakalara paralel Şekil 4.5 AOK düşey düzenlenme, katyonlar birbirine zıt yönde Şekil 4.6 AOK düşey düzenlenme, katyonlar aynı yönde Şekil 4.7 AOK yatay düzenlenme, katyonlar birbirine zıt yönde Şekil 4.8 AOK yatay düzenlenme, katyonlar birbirine doğru Şekil 4.9 CaS ve AOK nın TGA ve DTA eğrileri Şekil 4.10 CaS, ACl ve AOK nın 50 ve 150ºC de ısıtıldıktan sonra alınan FTIR spektrumları Şekil 4.11 CaS, ACl ve AOK den elde edilen sulu çözeltilerin UV-spektrumları Şekil 4.12 CaS in 105 C ve AOK nin vakumda 50, 100, 150 C ye ısıtıldıktan sonra belirlenen N 2 adsorpsiyon izotermleri viii

11 Şekil 4.13 CaS in 105 C ve AOK nin vakumda 50, 100, 150 C ye ısıtıldıktan sonra BET doğruları Şekil 4.14 CaS in 105 C ve AOK nin vakumda 50, 100, 150 C de ısıtıldıktan sonra çizilen özgül gözenek boyut dağılımları Şekil 4.15 CaS in 105 C ve AOK nin vakumda 50, 100, 150 C ye ısıtıldıktan sonra belirlenen özgül gözenek boyut dağılımları Şekil 4.16 CaS ve FDAOK nın XRD desenleri Şekil 4.17 FDAOK nın simektit tabakaları arasına yatay-paralel düzenlenmesi Şekil 4.18 FDAOK nın simektit tabakaları arasına düşey - paralel düzenlenmesi Şekil 4.19 FDAOK nın simektit tabakaları arasına dikey düzenlenmesi Şekil 4.20 CaS ve FDAOK nın TGA ve DTA eğrileri Şekil 4.21 CaS, FDACl 2 tuzu ve FDAOK nın 50ºC de ısıtıldıktan sonra alınan FTIR spektrumları Şekil 4.22 CaS, FDACl 2 ve FDAOK den elde edilen sulu çözeltilerin UVspektrumları Şekil 4.23 CaS in ve FDA-organokilinin 77K deki N 2 adsorpsiyon izotermleri Şekil 4.24 CaS in ve FDAOK nin vakumda 50 C ye ısıtıldıktan sonra belirlenen BET doğruları Şekil 4.25 CaS in 105 C ve FDAOK nin vakumda 50 C de ısıtıldıktan sonra belirlenen özgül gözenek boyut dağılımları Şekil 4.26 CaS in ve FDAOK nin vakumda 50 C ye ısıtıldıktan sonra çizilen özgül gözenek boyut dağılımları Şekil 4.27 CaS ve FHOK nın XRD deseni Şekil 4.28 FHOK nın TOT tabakaları arasında düşey-paralel düzenlenmesi; katyonlar zıt yönde ve NH-grupları TOT tabakalarıyla H-bağı yapabilir Şekil 4.29 FHOK nın TOT tabakaları arasında düşey-paralel düzenlenmesi; katyonlar aynı yönde, fakat, NH-grupları TOT tabakalarıyla H-bağı yapabilir Şekil 4.30 FHOK nın TOT tabakaları arasında yatay düzenlenmesi; katyonlar zıt yönde ix

12 Şekil 4.31 FHOK nın TOT tabakaları arasında düşey düzenlenmesi; katyonlar zıt yönde Şekil 4.32 FHOK nın TOT tabakaları arasında düşey düzenlenmesi; katyonlar aynı yönde Şekil 4.33 CaS ve FHOK nın termal analiz eğrileri Şekil 4.34 CaS, FHCl ve FHOK nın 50 ve 150ºC de ısıtıldıktan sonra alınan FTIR spektrumları Şekil 4.35 CaS, FHCl ve FHOK den elde edilen sulu çözeltilerin UV-spektrumları Şekil 4.36 CaS in ve FH-organokilinin vakumda 50 ve 150 de kurutulduktan sonra belirlenen 77K deki N 2 adsorpsiyon izotermleri Şekil 4.37 CaS in ve FHOK nin vakumda 50, 150 C ye ısıtıldıktan sonra belirlenen BET doğruları Şekil 4.38 CaS in ve FHOK nin vakumda 50, 150 C ye ısıtıldıktan sonra çizilen özgül gözenek boyut dağılımları Şekil 4.39 CaS in ve FHOK nin vakumda 50, 150 C ye ısıtıldıktan sonra belirlenen özgül gözenek boyut dağılımları Şekil 4.40 DAFOK ve CaS nin XDR deseni Şekil 4.41 DAFOK nın TOT tabakaları arasında düşey düzenlenmesi; NH 3 + grupları aynı yönde, OH grupları kendi aralarında H-bağı oluşturamaz Şekil 4.42 DAFOK nın TOT tabakaları arasında düşey düzenlenmesi; NH 3 + katyonları ve OH grupları farklı yönde Şekil 4.43 DAFOK nın TOT tabakaları arasında düşey düzenlenmesi; NH 3 + katyonları ve OH grupları aynı yönde ve kendi aralarında H-bağı oluşturabilir Şekil 4.44 DAFOK nın TOT tabakaları arasında yatay düzenlenmesi; OH grupları birbirine zıt yönde Şekil 4.45 DAFOK nın TOT tabakaları arasında yatay düzenlenmesi; OH grupları birbirine doğru ve kendi aralarında hidrojen bağı oluşturabilir Şekil 4.46 DAFOK nın TOT tabakaları arasında düşey düzenlenmesi; NH 3 + katyonları negatif yüklü simektit tabakalarına çok yakın ve OH grupları hidrojen bağı oluşturabilir Şekil 4.47 CaS ve DAFOK nın termal analiz eğrileri x

13 Şekil 4.48 CaS, DAFCl 2 ve DAFOK nın 50 ve 150ºC de ısıtıldıktan sonra alınan FTIR spektrumları Şekil 4.49 CaS, DAFCl 2 ve DAFOK den elde edilen sulu çözeltilerin UVspektrumları Şekil 4.50 CaS in 100 C vakumda ve DAFOK nin vakumda 50, 100 ve 150 de kurutulduktan sonra belirlenen 77K deki N 2 adsorpsiyon izotermleri Şekil 4.51 CaS in 100 C vakumda ve DAFOK nin vakumda 50, 100, 150 C ye ısıtıldıktan sonra belirlenen BET doğruları Şekil 4.52 CaS in 100 C vakumda ve DAFOK nin vakumda 50, 100, 150 C ye ısıtıldıktan sonra belirlenen özgül gözenek boyut dağılımları Şekil 4.53 CaS in ve DAFOK nin vakumda 50,100,150 C ye ısıtıldıktan sonra belirlenen özgül gözenek boyut dağılımları Şekil 4.54 CaS ve DEFAOK nın XRD deseni Şekil 4.55 DEFA-OK düşey düzenlenme, katyonlar aynı yönde, büyük gruplar birbirine yakın Şekil 4.56 DEFA-OK düşey düzenlenme, katyonlar ve büyük gruplar birbirine zıt yönde Şekil 4.57 DEFA-OK yatay düzenlenme, katyonlar ve büyük gruplar birbirine zıt yönde Şekil 4.58 DEFA-OK yatay düzenlenme, katyonlar ve büyük gruplar aynı yönde Şekil 4.59 DEFA-OK dikey düzenlenme, katyonlar ve büyük gruplar zıt yönde Şekil 4.60 DEFA-OK dikey düzenlenme, katyonlar ve büyük gruplar aynı yönde Şekil 4.61 CaS ve DEFAOK nın termal analiz eğrileri Şekil 4.62 CaS, DEFACl ve DEFAOK nın 50 ve 150ºC de ısıtıldıktan sonra alınan FTIR Spektrumları Şekil 4.63 CaS, DEFACl ve DEFAOK den elde edilen sulu çözeltilerin UV- Spektrumları Şekil 4.64 CaS in 100 C, DEFAOK nın vakumda 50, 100 ve 150 de kurutulduktan sonra belirlenen 77K deki N 2 adsorpsiyon izotermleri xi

14 Şekil 4.65 CaS in 100 C ve DEFAOK nın vakumda 50, 100, 150 C ye ısıtıldıktan sonra belirlenen BET doğruları Şekil 4.66 CaS in 100 C vakumda ve DEFAOK nın vakumda 50,100,150 C ye ısıtıldıktan sonra belirlenen özgül gözenek boyut dağılımları Şekil 4.67 CaS in ve DEFAOK nın vakumda 50, 100, 150 C ye ısıtıldıktan sonra belirlenen özgül gözenek boyut dağılımları Şekil 5.1 Doğal CaS ve hazırlanan organokillerin XRD desenleri xii

15 ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge 2.1 TOT (2:1) tipi kil minerallerinin sınıflandırılması 6 Çizelge 2.2 Simektitlerin kimyasal formülleri..8 Çizelge 2.3 Simektit tabakaları ile organik madde arasındaki olası etkileşim türleri 13 Çizelge 3.1 Organokil hazırlanmasında kullanılan aromatik katyonlar ve bazı özelikleri Çizelge 3.2 Denel yoldan belirlenen bağıl denge basıncının azot yarıçapı ile değişim Çizelge 4.1 CaS nin kimyasal analiz sonuçları...31 Çizelge 4.2 AOK nın kimyasal analiz sonuçları ve reaksiyon verimi...44 Çizelge 4.3 CaS nin 105 C ve AOK nin vakumda 50, 100, 150 C de ısıtıldıktan sonra gerçekleştirilen N2 adsorpsiyon sonuçları Çizelge 4.4 FDAOK nın element anilizi sonuçları Çizelge 4.5 FDAOK nın N 2 adsorpsiyon izotermlerinden belirlenen yüzey alanı ve gözenek hacimleri Çizelge 4.6 FHOK nın element anilizi sonuçları.. 73 Çizelge 4.7 FHOK nın N 2 adsorpsiyon izotermlerinden çeşitli sıcaklıklarda belirlenen yüzey alanı ve gözenek hacimleri Çizelge 4.8 DAFOK nın element anilizi sonuçları Çizelge 4.9 CaS ve DAFOK nin 50,100 ve 150ºC daki yüzey alanları ve özgül gözenek hacimleri Çizelge 4.10 DEFAOK nın element anilizi sonuçları Çizelge 4.11 CaS nin (100ºC) ve DEFAOK nin 50,100 ve 150ºC daki yüzey alanları ve özgül gözenek hacimleri Çizelge 5.1 Kullanılan simektit minerali ve hazırlanan organokillerin bazı özellikleri Çizelge 5.2 CaS ve hazırlanan organokillere ait N 2 -ads sonuçları 114 xiii

16 Çizelge 5.3 CaS ve hazırlanan organokillerin termal analiz sonuçlarından belirlenen dehidratasyon olayları sırasındaki kütle kayıpları xiv

17 1. GİRİŞ Düşünen tek canlı olarak, insanoğlu, varoluşundan bu yana hep gözlemci olmuş ve karşılaştığı problemlere çözüm üretmek için çevresinde en fazla bulunan malzemeleri kullanmıştır. Bu nedenle, kil minerallerinin kullanılması neredeyse insanlık tarihi kadar eskidir. Volkanik tüflerin aşınması ile oluşan killer, hidrofilik yüzeylere sahip olan gözenekli minerallerdir (Loughan 1969). Killerin tabakaları arasına organik veya inorganik moleküllerin sokulması yanında, iyon değişimi ile kullanım amacına uygun farklı fizikokimyasal özeliklere sahip teknolojik ürünler elde edilmektedir. Özellikle montmorillonit, nontronit, saponit, bidellit ve hektorit gibi simektit grubu kil mineralleri yük yoğunlukları ve yüksek adsorpsiyon kapasiteleri nedeniyle inorganik ve organik her türden katyon ile yer değiştirmektedir. (Murray 1991). Gözenekli yapılarından dolayı killer atık suların temizlenmesinde, petrol aramalarında, yemeklik yağların ağartılmasında ve çeşitli içeceklerin berraklaştırılmasında adsorplayıcı olarak kullanılmaktadır. Boya, kozmetik, ilaç, seramik, kağıt, katalizör ve benzeri 100 ü aşkın alanda kullanılmakta olan killere ilişkin ayrıntılı çalışmalar sürdürülmektedir (Murray 1991). Asit aktivasyonu, termal işlem, hidrotermal işlem ve iyon değişimi ile killerin minerolojik, kimyasal, reolojik ve adsorplama özelikleri istenilen yönde değiştirilerek daha da gelişmiş ileri teknoloji malzemeleri üretilmektedir (Murray 1999, 2000). Kil kayaçları, kil minerallerini ve kil dışı mineralleri birlikte içermektedir. Ana kil minerali simektit olan kayaçlara bentonit denilmektedir. Bentonitler içinde simektit yanında illit, kaolin, vermikulit, klorit gibi diğer kil mineralleri de bulunabilir. Feldspat, biotit, ambifol, silika polimorfları (kuars ve opaller) ve karbonatlar bentonitler içinde rastlanan kil dışı minerallerinin başında gelmektedir (Grim 1968, Moore and Reynolds 1997, Kahraman 2008). Endüstriyel ve teknolojik önemi gün geçtikçe artan bentonitin % 40 ı ABD tarafından üretilmektedir. Türkiye de %2 civarında olan bentonit rezervleri daha çok Kuzey Anadolu bölgesinde bulunmaktadır. Ancak bu rezervlerin henüz yeterince 1

18 değerlendirilemediği bilinmektedir. Ülkemizin daha çok ham olarak ihraç edilen bentonitleri son zamanlarda önem kazanmaya başlamıştır. Bentonit rezervlerinin daha ayrıntılı araştırılması ve doğal bentonitlerden istenilen özeliklere sahip işlenmiş ürünler üzerinde yapılan araştırmalar hızlanmıştır. Literatürde işlenmiş killerin üretimine ilişkin çok sayıda çalışma bulunmaktadır (Occelli 1983, Komadel 2003, Önal and Çelik 2006, Önal and Sarıkaya 2008). Uzun zincirli alkilamonyum ve kuaterner amonyum katyonlarından sentezlenen organokillere ilişkin pek çok araştırma yapılırken, aromatik amonyum katyonları ile yapılan çalışmaların çok az olduğu görülmüştür. Bu nedenle, yüksek saflıkta bir simektit mineralinin tabakaları arasına iyon değişimi ile bazı aromatik amonyum katyonlarının sokulması ile aromatik organokillerin sentezlenmesi ve elde edilen ürünlerin karakterizasyonu bu çalışmanın amacı olarak öngörülmüştür. 2

19 2. KURAMSAL TEMELLER VE KAYNAK ARAŞTIRMASI 2.1 Killer Kil minerallerinin ağırlıkta olduğu kayaçlara kil adı verilir. Suda uzun süre tutulduklarında kendiliğinden 2μm nin altına dağılabilen kil mineralleri tabakalı veya lifli yapıda olabilirler. Killer mineralojileri yanında kimyasal bileşimlerine bağlı olarak doğada beyaz, kahverengi, sarı, mavi, yeşil gibi pek çok renkte bulunabilirler. Kil minerallerinin kristal yapıları XRD kullanılarak aydınlatılmış ve hidratlaşmış alüminyum ve/veya magnezyum silikatlar oldukları belirlenmiştir (Brindley and Brown 1980). Şekil 2.1 de verildiği gibi birbirine koordine olmuş silika tetrahedronlarının (T) ve koordine olmuş metal (Al 3+, Fe 2+, Fe 3+, Mg 2+ ) oktahedrallerinin (O) farklı şekilde düzenlenmesiyle oluşan tabakalı yapılara fillosilikatlar denir (Vaccari 1998). Bu grubun bir üyesi olan kil mineralleri, tabakalarının düzenlenmesine bağlı olarak Şekil 2.2 de verildiği gibi sınıflandırılmıştır (Bailey 1980, Noyan 2007a). Killer, kil mineralleri yanı sıra kuars, α-kristobalit, feldispat, amfibol, kalsit, magnezit, dolomit, jips, alunit, korendum gibi kil dışı mineraller ve organik maddeler de içerebilirler (Önal 1997). OH Al O Si O OH O Si OH Al OH O OH Şekil 2.1 Birbirine koordine olmuş silika tetrahedralleri ve alumina oktahedrallerinin oluşturduğu bir fillosilikat yapısı (Vaccari 1998) Al O Si 3

20 Fillosilikatlar 1:1 Fillosilikatlar 2:1 Fillosilikatlar Kaolin 2:1 Lifli Fillosilikatlar Sepiyolit Serpentin Paligorskit Talk-Profilit Simektit Vermikulit Klorit Mika Dioktahedral Simektit Montmorillonit Bidellit Nontronit Trioktahedral Simektit Trioktahedral Mika Dioktahedral Mika Saponit Biotit Muskovit Hektorit İllit Saukonit Şekil 2.2 Fillosilikatların sınıflanması (Bailey 1980, Noyan 2007a) Kil minerallerini oluşturan iki yapı taşından tetrahedron (T) şeklindeki birinci yapıtaşının merkezinde Si +4 iyonları köşelerinde ise oksijen atomları bulunmaktadır. Tabanları aynı düzlemde olmak üzere köşelerinden altılı halkalar vererek birleşen tetrahedronların oluşturduğu yapıya tetrahedron katmanı [T : SiO 4-4 ] denir. Oktahedron (O) şeklindeki ikinci yapı taşının merkezinde Al +3 iyonu köşelerinde ise oksijen ve hidroksiller bulunmaktadır. Bu yapıtaşlarının köşelerinden oksijen köprüleriyle bağlanarak oluşturduğu düzleme oktahedron katmanı [O : AlO 3 (OH) 6-3 ] denir. İki tetrahedron tabakası arasına bir oktahedron tabakasının girmesiyle tabaka kalınlığı 1nm olan TOT ya da 2:1 fillosilikatlar oluşmaktadır. Simektit grubu mineraleri ve onun bir üyesi olan montmorillonit bu gruptandır. T ve O katmanlarının birbirine doğrudan bağlanmasıyla tabaka kalınlığı 0,72nm olan TO ya da 1:1 fillosilikatlar oluşmaktadır. Kaolin grubu kil mineraleri bu gruptandır. 2:1 fillosilikatlar birim hücrenin tabaka yüküne ve tabakalar arasındaki katyonun türüne bağlı olarak beş gruba ayrılır. Tabakalar arasında Na +, Ca +2 gibi hidratlaşmış katyonlar bulunan kil mineralleri simektitler olarak adlandırılır. TOT katmanları arasına bir oktahedron girmesiyle kloritler oluşur. Klorit ve simektit arası yapıya verrmikulit denir. 4

21 Talk ve profillit yüksüz, mika ise tabakaları arasında K + katyonu bulunduran ve suda şişmeyen bir mineraldir. Kil mineralinin tetrahedral ve oktahedral katmanları birbirine oksijen köprüleri ile bağlıdır. Oktahedral merkezlerdeki metal katyonuna bağlı olarak kil mineralleri dioktahedral (do) ve trioktahedral (to) olarak gruplanırlar (Çizelge 2.1). Al 3+ oktahedronlarından oluşan bir kil minerali için, tetrahedral merkezler tamamen Si 4+ ile dolu iken yük denkliğini sağlamak üzere oktahedral merkezlerin 2/3 ü Al +3 atomları ile doludur. Böylece dioktahedral (do) yapı oluşur. Simektit mineralinin bir üyesi olan montmorillonit do yapısındadır. Mg 2+ oktahedronlarından oluşan bir kil minerali için, tetrahedral merkezler Si 4+ ile dolu iken yük denkliğini sağlamak üzere oktahedral merkezlerin tamamı Mg +2 atomları ile doludur. Bu durumda brusit olarak da tanımlanan trioktahedral (to) yapı oluşur (Vaccari 1998, Noyan 2007a). Simektit mineralinin bir üyesi olan hektorit bu gruba girmektedir. İdeal durumda kil mineralleri nötral ve düzgün bir kristal yapıya sahiptir. Bu nedenle Si-O bağlarından oluşan kil yüzeylerinin hidrofobik olması beklenir (Theng 1974, Bergaya et al. 2006). Ancak, genellikle O ve T katmanlarındaki metal katyonları yerine daha düşük yüklü katyonların geçmesiyle tabakalar negatif yüklenir ve böylece kil minerali hidrofilik özelik kazanır. Kristal yapı değişmeden meydana gelen bu iyon değişimine izomorfik iyon değişimi denir. İzomorfik iyon değişimi daha çok oktahedral katmanda oluşur. Tetrahedral katmanda izomorfik iyon sübstitüsyonu daha az rastlanmaktadır. Dioktahedral simektitlerde oktahedral katmanda bulunan Al 3+ yerine Mg 2+ ve Fe 2+, trioktahedral katmanda ise Mg 2+ yerine Li + geçebilmektedir. Tetrahedral katmandaki iyon sübstitüsyonunda ise Si 4+ yerine Al 3+ ve Fe 3+ gibi daha düşük değerlikli iyonlar geçer. Böylece negatif yüklenen tabakalar birbirini iter ve belli bir uzaklığa (d) açılır. Bunların arasına yük denkliğini sağlamak üzere Ca, 2+, Na + gibi iyonlar geçer. İnorganik ya da organik her türden katyon ile yer değiştirebildiklerinden dolayı bunlara değişebilen katyonlar adı verilir. 5

22 Çizelge 2.1 TOT (2:1) tipi kil minerallerinin sınıflandırılması (Vaccari 1998) Birim hücrenin tabaka yükü 0,0 Grup adı Oktahedral durum Türler Profilit Talk 0,5-1,2 Simektit 1,2-1,8 Vermikulit 2,0 Mika 4,0 Saydam Mika Değişir Değişir Klorit Sepiolit Paligorskit do to do to do to do to do to do to do to Profilit Talk Montmorillonit, bidellit Hektorit, saponit do Vermikulit to Vermikulit Muskovit, illit Filogopit, biotit Margarit Klintonit Donbassit Klonoklor Sepiolit Paligorskit Tabaka yapısına ve yüküne bağlı olarak her kil mineralindeki değişebilen katyonun miktarı farklıdır. Kil mineralinin bir kilogramı içerisindeki değişebilen katyonların eşdeğer miktarı katyon değiştirme kapasitesi (KDK) olarak tanımlanır. Değişebilen katyonların türü yanında KDK sının büyüklüğü, kil minerallerinin kolloidal, reolojik, iyon değişimi ve adsorpsiyon gibi fizikokimyasal özelliklerini büyük ölçüde etkilemektedir (Luckheim and Rossi 1999). Değişebilen katyonlar tabakalar arasına su molekülleri ile hidratize halde yerleşirler. Hidratasyon suyu değişebilen katyon tarafından çok polarizlenir ve hareketi sınırlanarak zor uzaklaştırabilen tabaka suyunu oluşturur. Katyonu tarafından polarizlenen tabaka suyu asidik özellik kazananarak partiküller arası suya göre kimyasal ve termal işlemler sırasında farklılık gösterir. Protonlanmış siloksan yüzeyleri ve metal katyonlarındaki okted boşlukları kil mineraline sırasıyla Bronsted ve Lewis asitliği kazandırır. Asitlik derecesi yapıdaki katyonun türüne, polarlama gücüne ve içerdiği tabaka suyu miktarına bağlı olarak her kil minerali için farklılık gösterir (Bergaya et al. 2006). 6

23 2.2 Simektitler Simektitlerin kimyasal özelikleri Çok sayıda kullanılma alanı bulunan bentonitlerin ana kil mineralleri simektitlerdir (Grim 1962, 1968, Grim and Güven 1978). Şekil 2.3 de mineral yapısı verilen ve TOT (2:1) yapısında olan simektitlerin oktahedral katmanındaki merkez iyonunun üç (Fe 3+, Al 3+ ) veya iki (Mg 2+ ) değerlikli olmasına bağlı olarak sırasıyla dioktahedral (do) ve trioktahedral olarak iki gruba ayrılmaktadır. Montmorillonit ve ondan izomorfik iyon değişimi ile türeyen nontronit, bidellit do grubu ve saponit, hektorit ise to grubu simektitlerdir. Simektit grubu minerallerin kimyasal formülleri Çizelge 2.2 de verilmiştir (Moore and Reynolds 1997 ). Bu kimyasal formüllerdeki M + ; Na +, K + ve Ca 2+ gibi değişebilen katyonları, R + ise Al 3+, Fe 3+ ve Cr 3+ gibi izomorfik iyon değişimi ile gelen üç değerlikli katyonları temsil etmektedir. M n+ (Değişebilen katyonlar) Şekil 2.3 Simektit mineralinin yapısı (Grim 1968) 7

24 Çizelge 2.2 Simektitlerin kimyasal formülleri (Moore and Reynolds 1997 ) Simektit Montmorillonit Bidellit Nontronit Hektorit Saponit Kimyasal Formülü M + 0,33(Al 1,67 Mg 0,33 )Si 4 O 10 (OH) 2 nh 2 O M + 0,33 Al 2 (Si 3,67 Al 0,33) O 10 (OH) 2 nh 2 O M + 0,33 Fe 3+ 2 (Si 3,67 Al 0,33) O 10 (OH) 2 nh 2 O M + 0,33(Mg 2,67 Li 0,33 )Si 4 O 10 (OH) 2 nh 2 O M + 0,33(Mg 2,67 R 3+ 0,33) (Si 3,34 Al 0,66) O 10 (OH) 2 nh 2 O Değişebilen katyon olarak Na + ya da Ca 2+ içeren simektitler sırasıyla sodyum simektit (NaS) ve kalsiyum simektitler (CaS) olarak adlandırılırlar. Bir simektit mineralinin CaS ya da NaS olduğuna pek çok yöntemle karakterize edilerek karar verilse de, bu ayırım sulu süspansiyonlarındaki davranışlardan yararlanılarak da yapılabilir. Denel gözlemler sonucu CaS ın sulu süspansiyonunda bir süre sonra çökerek ayrıldığı, buna karşılık NaS nın sulu süspansiyonunun sonsuz ömürlü olduğu belirlenmiştir (Önal 1997, Murray 2000) Simektitlerin yüzey özelikleri üzerindeki araştırmalar Simektitler, en elektronegatif ve buna bağlı olarak en reaktif yüzeylere sahip kil mineralleridir. Yüzey kusurları, tabaka yükleri ve değişebilen katyonun türü yapısındaki oksijenlerin farklı özelik kazanmasına neden olduğundan, simektitlerin yüzeyleri bazal yüzey ve kenar yüzeylerden oluşan, fiziksel ve kimyasal bakımdan birbirinden farklı olan heterojen bölgeler içerirler (Bergaya et al. 2006). Bazal yüzeyler siloksan yüzeyleri, kenar yüzeyler ise hidroksil yüzeyleri olarak adlandırılır. Bozuk merkezler ve ph ya bağlı yükler daha çok kenar yüzeylerde bulunurlar. Siloksan yüzeyler ideal koşullarda yüksüz ve hidrofobik karaktere sahiptir. Siloksan yüzeylerindeki oksijenler izomorfik sübstitüsyon sonucu kalıcı yüklere sahip, zayıf Lewis bazı özeliği gösterirler. Bu yüzeyler su ile az etkileşirken, hidroksil yüzeyleri su ile daha fazla etkileşirler. Literatürde, organik maddelerin simektit yüzeylerine adsorpsiyonuna ilişkin pek çok çalışma yapılmıştır (Xu et al. 2000, Bergaya et al. 2006). Bu çalışmalara göre polar 8

25 organik maddeler ve enzimler, eğer ulaşabilirlerse, siloksan yüzeyleri ile sudan daha fazla etkileşirler. Bu ulaşılabilirlik yük yoğunluğu ile sınırlanır ve kontrol edilir. Yük yoğunluğu fazla ise değişebilen katyon miktarı daha fazla olacağından kilin hidrofobik özeliği azalacak, hidrofilik karakteri baskın olacaktır. Başka bir deyişle tabaka yükünün artması kilin hidrofilik özelik kazanmasına neden olacaktır (Jaynes and Boyd 1991, Boyd and Jaynes 1994). Her simektit mineralinin yapısına ve oluşumuna bağlı olarak adsorpsiyon kapasitesi farklıdır. Lairad (1992), onüç farklı CaS kullanarak, atrazinlerin sulu çözeltisinden sorpsiyonu üzerinde çalışmış ve bunların hepsinin de CaS olmasına rağmen farklı miktarda atrazin adsorbe ettiğini göstermiştir. Araştırmacı bunun, kullanılan simektitlerin farklı yük yoğunluluklarına sahip olmalarından kaynaklandığını ve düşük yük yoğunluklu olan CaS lerin daha çok organik madde adsorbe ettiğini ortaya koymuştur. Tabaka yükü düşük olan bir simektitte su molekülleri siloksan yüzeyleri tarafından itileceğinden ve organik madenin bu yüzeylere ulaşabilirliği artacağından, adsorpsiyon kapasitesi de artacaktır Simektitlerin ve işlenmiş simektitlerin karakterizasyonu Diğer kil ve kil minerallerinde olduğu gibi doğal ve modifiye simektitlerin fiziksel ve kimyasal özeliklerine ilişkin pek çok çalışma mevcuttur. Bu yöntemlerden en önemlileri X-ışınları difraksiyonu (XRD), kimyasal analiz (KA), Fourier transform infrared (FTIR), termogravimetri (TG), diferansiyel termal analiz (DTA), taramalı elektron mikroskopi (SEM), geçirimli elektron mikroskopi (TEM), partikül boyut analizi (PBA), metilen mavisi ve benzeri boya adsorpsiyonu, n-bütilamin adsorpsiyonu ve 77K deki azot adsorpsiyon/desorpsiyon metodu şeklinde sıralanabilir (Bergaya et al. 2006). XRD yöntemi kil mineralinin türünün, saflığının ve kristal yapısının belirlenmesinde kullanılan en önemli yöntemlerden biridir. Genellikle bakırın (λ= 1,5418Å) ya da kobaltın (λ= 1,7903Å) kullanıldığı bir X-ışını jeneratötünden gönderilen ışımanın kristal yüzeyine çarpması ve belli bir açı ile saçılması sonucu oluşan difraksiyonun açısı ve şiddeti dedekte edilerek X-ışınları desenleri belirlenir. Difraksiyon açısından 9

26 yararlanılarak Bragg Denklemi (2dsinθ=nλ) yardımıyla tabakalar arası uzaklık hesaplanır. Piklerin yeri; kil mineralinin birim hücresindeki atomların düzenlenmesi, şiddeti ise kristalitesi hakkında bilgi verir (Brindley and Brown 1980). Tekrarlanan tabaka düzenlenmesi sonucu birbirinin tam katları olan farklı açılı yansımalar olsa da d(001) düzleminden kaynaklanan yansımalar kil mineralleri için en karakteristik piklerdir (Çelik 2006). Suyu uzaklaştırılmış CaS ve NaS için tabakalar arası uzaklık X- ışınları difraksiyonu ile 1nm olarak belirlenmiştir. Ancak tabaka suyu içermeleri durumunda d(001) tabakalar arası uzaklık NaS için 1,2 nm ve CaS için 1,5 nm olarak ölçülmüştür. NaS ve CaS ler etilen glikol ile şişirildiğinde tabakalar arası uzaklıklar 1,80 nm ye kadar yükselmektedir. Simektitlerin ve modifiye simektitlerin adsorplama, ağartma, katalitik ve fizikokimyasal özelikleri gözenek yapısına ve yüzey alanına bağlıdır. Gözenek yapılarının belirlenmesi için N 2 -adsorpsiyonu, Hg-porozimetresi ve termoporozimetre gibi pek çok yöntem kullanılır. Ancak, simektitlerin mikro- ve mezogözenek yapıları, genellikle 77K deki N 2 adsorpsiyon ve desorpsiyon izotermelerinden elde edilen verilerle incelenir (Gregg and Sing 1982, Önal et al. 2003). Bir gram kilde bulunan mikro- ve mezogözeneklerin iç ve dış duvarlarının alanına özgül yüzey alanı denir. Makrogözeneklerin yüzey alanına etkisi ihmal edilecek kadar azdır. Gözenekli katıların yüzey alanlarının belirlenmesinde Brunauer, Emmett ve Teller (BET) yöntemi yanında Langmuir, de Boer ve Lippens-t (BL-t), Sing-α s (Sα s ), Harkins- Jura (HJ) gibi pek çok yöntem kullanılmaktadır. (Brunauer et al. 1938, Brunauer et al. 1940, Lippens and de Boer 1965, Sarıkaya 1981, Gregg and Sing 1982, Harkins and Jura 1994 a,b, Llewellyn et al. 2000). Adsorbant ve adsorbe eden katıya bağlı olarak adsorpsiyon bu denklemlerden birine veya birkaçına uyabilir (Sarıkaya 1997). Kimyasal analiz yöntemi ile simektitleri oluşturan atomların türleri ve miktarları belirlenerek tabaka yükleri bulunup kimyasal formülleri hesaplanmaktadır. Tabaka yükünün belirlenmesinde alkilamonyum yöntemi (Lagaly 1984) nötron aktivasyon analizi (Newman 1987) gibi yöntemler mevcuttur. Simektitlerin kimyasal analizi, ICP- MS (İnductively Coupled Plasma Spectraflame) (Kogel and Lewis 2001) ya da atomik 10

27 absorpsiyon spektrometresi (AAS) yöntemlerinden biri kullanılarak yapılır (Ewing 1975, Mermut and Lagaly 2001). Genellikle ön işlemler yapıldıktan ve mineralin adsorpladığı su uzaklaştırıldıktan sonra eritiş ile oksitlerine dönüştürülen katyonlar AAS ya da ICP spektrometresi ile kalitatif ve kantitatif olarak tayin edilir. Bu veriler ve ideal formülleri göz önüne alınarak simektitlerin kimyasal formülleri hesaplanır (Cicel and Komadel 1994, Moore and Reynolds 1997). Yüksek tabaka yüküne sahip simektit yüzeyleri yapılarındaki metal katyonlarında bulunan okted boşluğuna bağlı olarak Lewis asidi özeliği gösterirken, polarlanmış silanol yüzeyleri nedeniyle de Bronsted asidi gibi davranırlar. Simektitlerin yüzey asitliklerinin belirlenmesi için piridin yöntemi, amonyok yöntemi, n-butilamin yöntemi gibi asit-baz nötralleşmesine dayanan pek çok yöntemin yanı sıra, FTIR, UV-VIS, Raman, NMR gibi spektroskopik yöntemler de uygulanmaktadır (Noyan 2007a, Brown and Rhodes 1997a, Ruiz 2002, Madejova and Komadel 2001). Isıl işlem sonucu simektitlerin mikro-yapılarında meydana gelen fiziksel ve kimyasal değişimler termal analiz (TA), termogravimetrik analiz (TGA) yöntemleriyle, bu sırada meydana gelen enerji dönüşümleri ise diferansiyel termal analiz (DTA) ve diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) yöntemleri ile incelenmektedir. Böylece simektitlerin tabaka yapıları, yapısal su içerikleri ve fizikokimyasal özelikleri hakkında bilgi edinilir. (Guggenheim 2001, Bergaya et al. 2006) Simektitlerin kullanım alanları Simektitler, yüksek yük yoğunlukları, partikül büyüklükleri, adsorpsiyon yetenekleri, katyon değiştirme kapasiteleri ve büyük yüzey alanına sahip olmaları nedeniyle pek çok uygulama alanına sahiptirler. Bunlardan bazılarını atık suların temizlenmesinde adsorplayıcı, ağartma toprağı, katalizör, iyon değiştirici, membran, plastikleştirci, bağlayıcı olarak sıralamak mümkündür (Barrer 1978, Pinnavia 1983, Murray 1991, Gamiz et al. 1992, Gonzalez-Paradas et al. 2005, Bolger 1995, Breen et al. 1997, Kooli and Jones 1997, Luckham and Rossi 1999, Pusino et al. 2000, Önal et al. 2002, Varma 2002). Fizikokimyasal özelikleri bu uygulama alanlarında önemli rol oynadığından termal ve kimyasal işlemler ile etkinlikleri arttırılmış modifiye simektitlerin 11

28 üretilmesine yönelik çok sayıda çalışma yapılmaktadır. Bu amaçla, nitrik asit, sülfürik asit gibi güçlü asitler ile muamele edilerek asit aktive simektitler elde edilmektedir (Grim 1962, Morgan et al. 1985, Rupert et al. 1987, Komadel 1990, Mokaya et al. 1993, Rhodes and Brown 1994, Madejova et al. 1998, Komadel 2003, Önal and Sarıkaya 2007a). Tabakaları arasına organik ya da inorganik polikatyonlar yerleştirilip, kalsine edildikten sonra TOT tabakaları sabit bir uzaklığı açılmış sütunlanmış simektitler sentezlenmektedir (Brindley et al.1977, Vaughan et al. 1980, Ocelli 1983, Canizares et al.1999). Organik molekül ve iyonlar sokularak organofilik özeliğe sahip organosimektitler üretilmektedir (Theng 1974, 1979; Barrer 1978, 1989; Mitchell 1989, Önal and Sarıkaya 2007b, 2008 ). 2.3 Simektitlerden Organokil Hazırlanması Organokiller, ilk kez Barrer tarafından (1955), simektit tabakalarının arasını açarak gaz ve sıvıların daha çok sorbe olmasını sağlamak amacıyla küçük organik katyonlardan hazırlanmıştır. Bu amaçla küçük mono-, di-, tri- ve kuarternetalkilamonyum katyonlarından organokiller hazırlanıp, bunlar üzerinde organik / inorganik gaz ve sıvıların sorpsiyonları gerçekleştirilmiştir. Daha sonra yapılan çalışmalarda organik maddenin simektite moleküler elek özeliği kazandırdığı belirlendiğinden, organokillerle ilgili çalışmalar önem kazanmaya başlamıştır. Sorpsiyonda seçimlilik gösterdiği belirlen organokiller hidrokarbonlarda oluşan karışımların birbirinden ayrılmasında kullanılmaya başlanmıştır (Barrer 1961). Daha sonra yapılan çalışmalarda yağ asitleri, alifatik aminler, aromatik ve heteroaromatik aminler, organilamonyum katyonları, alkoller, fenoller ve organik boyar maddeler gibi pek çok organik madde simektit katmanları arasına sokulmuş ve bunların sorptif özelikleri incelenmiştir (Norris et al.1992, Önal 1997, Jaynes and Vance 1999, Yun - Hwei 2004, Wiles et al. 2005, He et al. 2006, Bergaya et al. 2006) Simektit-organik madde etkileşimleri Simektit katmanları arasına nötral veya iyonik organik moleküllerin sokulması ile organokiller elde edilir. Daha önce bahsedilen fizikokimyasal özelikleri nedeniyle 12

29 organokillerin sentezinde en çok kullanılan kil mineralleri simektitlerdir. Organokil oluşumu koşullara ve organik yapıya bağlı olarak yerdeğiştirme, araya girme (interkelatlaşma) ve katyon değiştirme gibi farklı adsorpsiyon mekanizmalarıyla gerçekleşebilir (Çizelge 2.3). Simektit ile organik madde arasında asit-baz reaksiyonları, yük transfer reaksiyonları, koordinasyon bağı oluşması gibi güçlü etkileşimlerin yanı sıra H-bağı kurulması, iyon-dipol etkileşimleri, Van der Waals kuvvetleri gibi zayıf etkileşimler de meydana gelebilir (Theng 1974, Lagaly 1981, 1984, Yariv and Cross 2002). Bu etkileşimlerin gücü organokilin kristal yapısı, kararlılığı gibi fizikokimyasal özelikleri üzerinde önemli rol oynar. Dipol ve Van der Waals etkileşmeleri yeterince güçlü olmadığından sadece bu etkileşmelere sahip organokiller genellikle kararsız ve düzensiz bir kristal yapıya sahiptirler. Ancak organik maddenin silikat oksijenleri ile hidrojen bağı yapabildiği durumlarda elde edilen malzemenin kararlığı artar. Organik maddenin çözeltiden adsorpsiyonuna genellikle çözücü adsorpsiyonu da eşlik eder (Lagaly 1984). Adsorpsiyon, kullanılan simektit mineralinin tabaka yüküne, organik maddenin konsantrasyonuna bağlı olarak değişir. Organik bileşikler simektit mineraline fiziksel ve ya kimyasal olarak adsorbe olabilir. Organik maddenin simektit yüzeyine zayıf moleküller arası etkileşimlerle tutunmasına fiziksel adsorpsiyon, kovalent olarak bağlanmasına ise kimyasal adsorpsiyon (kemisorpsiyon) denir. Fiziksel adsorpsiyon genellikle tersinirken, kemisorpsiyon tersinmezdir (Bergaya et al. 2006). Çizelge 2.3 Simektit tabakaları ile organik madde arasındaki olası etkileşim türleri (Bergaya 2006) Organik madde Polar organik madde Nötral organik ligand İyonik organik madde TOT ile etkileşim türü Tabakalar arası su ile yer değiştirir 1.Metal katyonuna koordine olabilir (interkelatlaşma) 2.Reaktif simektit yüzeyine kovalent olarak bağlanabilir (Kemisorpsiyon) Değişebilen katyonla yer değiştirir 13

30 Tabakalar arası su nötral organik moleküllerle yer değiştirebilir. Tabakalar arasına giren organik moleküllerin bir kısmı tabakalar arası katyonu güçlü veya zayıf solvatize ederken bir kısmı da solvatasyon tabakaları arasına yerleşerek bu tabakaları birleştirir (Bergaya et al. 2006). Polar organik maddenin tabakalar arası su ile yer değiştirmesi sert ve yumuşak asit-baz oluşuna bağlıdır. Değişebilen katyon Na +, Ca 2+ ve Mg 2+ olduğu durumda bunlar tarafından çok polarlanan tabaka suyu sert asit özeliği kazanacağından ancak yine sert asit karakterinde olan polar organik madde ile yer değiştirebilir (Bergaya et al. 2006). Bu nedenle, yapısında hidroksil ve karbonil grubu bulunan organik bileşikler organik aminlere göre su ile daha kolay yer değiştirir. Alifatik ve aromatik aminler organokil sentezinde en çok kullanılan organik bileşiklerdir Bu bileşikler metal katyonuna ya doğrudan ya da su köprüleri oluşturarak bağlanırlar (Yariv and Heler 1970; Bergaya et al. 2006). Bağlanma türü yine katyonun ve organik maddenin asitlik güçlerine bağlıdır. Zayıf baz olan aminler, Zn 2+, Ag +, Cu 2+ ve Cd 2+ gibi yumuşak katyonlara doğrudan koordine olurken (Şekil 2.4 a), Na +, Ca 2+, Mg 2+ ve Al 3+ gibi sert asit özeliği gösteren katyonlara su köprüleri oluşturarak bağlanırlar (Şekil 2.4 b). Sulu ortamda ve özellikle ortam ph sı düşürüldüğünde aminin bir kısmı amonyum katyonuna dönüşeceğinden amin-metal katyonu koordinasyonuna, katyon değişimi ile iyonik bağlanma da eşlik eder (Şekil 2.4 c). NR 3 M +n NR 3 M +n H O R 3 N + H 2 O R 3 NH + + HO H (a) (b) (c) Şekil 2.4 Aminlerin simektit katmanlarına bağlanma türleri(yariv and Heler 1970) a) Metal katyonuna doğrudan koordine olması, b) Su köprüleri oluşturması c) Su ile protonlanarak iyonik bağ oluşturabilen türüne dönüşmesi Aromatik organik grupların kullanılmasıyla hazırlanan organokillerde π- elektronlarının merkez katyonlara aktarımı sonucu simektit yüzeyi ile yük-aktarım kompleksleri oluşur. Bu etkileşimler sonucu elde edilen organokiller genellikle renkli ürünlerdir. Aromatik organokillerin oluşma mekanizmalarını açıklamak için çok sayıda çalışma yapılmıştır. Pinnavaia ve arkadaşları (1974) tarafından yapılan bir çalışmada Cu +2 -montmorillonit ile arenler etkileştirilmiş, tabakalar arası su ile kısmen yerdeğiştiren aromatik yapı, π- 14

31 elektronları ile Cu +2 ye koordine olarak sarı renkli bir kompleks oluşturmuştur. Fakat suyun tamamen uzaklaştırılması sonucu aromatiklik kaybolmuş, bunun yanı sıra kompleksin rengi kırmızıya dönmüştür. Bu sonuç, arenin bir tane π-elektronunu Cu +2 ye transfer ederek aren radikali oluşturduğu ve yeni oluşan Cu +1 kompleksinin renk değişimine neden olduğu şeklinde yorumlanmıştır. Adams ve Breen (1982), NaS ve heteroaromatik özeliğe sahip piridini kullanarak hazırladıkları orgaonkili karakterize etmişlerdir. Çalışmaları sonucu piridinin tabakalar arasına dikey yerleştiğini, piridin halkasına ait azotların Na + katyonuna doğru yönlendiğini ve hazırladıkları organokilin su varlığında 1,48 nm, 1,94 nm, 2,33 nm olmak üzere üç farklı bazal yüzeye sahip olduğunu belirlemişlerdir. Bunun aksine Van Olphen (1968) piridinyum katyonu kullanarak hazırladığı organokilde bu katyonun TOT katmanları arasına yatay girdiğini ve tek bir bazal yüzeye sahip olduğunu belirlemiştir. Bu iki çalışma sonucunda üç farklı bazal yüzey gözlenmesinin sulu ortamda piridin kullanılarak organokil hazırlanması sırasında piridin molekülünün bir kısmının suda protonlanarak piridinyum katyonuna dönüşmesinden kaynaklandığı ortaya konulmuştur (Şekil 2.5). N + H 2 O N + H + OH Şekil 2.5 Piridin molekülünün suda protonlanarak piridinyum katyonuna dönüşmesi (Van Olphen 1968) Organik yapılar, TOT katmanları arasında, birbirleri ve silikat yüzeyleri ile olan itme ve çekme kuvvetlerine bağlı olarak, tek tabaka (monolayer), iki tabaka (bilayer) ve parafin yapısında yönlenebilirler (Şekil 2.6). Organik polar gruplar TOT katmanları arasına en uygun H-bağını oluşturacak şekilde bu yönlenmelerden birini tercih ederek yerleşirler. Organik bileşikler katmanlar arasına yerleşirken etkileşime bağlı olarak tabakalar arası uzaklığı (d) değiştirirler. Yapılan çalışmalar, alkil amonyum katyonları kullanıldığında, tabakalar arası uzaklığın 1,4 nm ye kadar açılması sonucu organik katyonun tek tabaka halinde, 1,4-1,8 nm ve 1,8-2,2 nm kadar açılması sonucu sırasıyla, iki tabaka halinde ve parafin yapısında düzenlendiğini göstermiştir. Küçük organik moleküller (C<10), simektit yüzeyine katı, sıvı, gaz veya çözelti fazında adsorbe olarak, tabakalar arasını 1,7 nm ye kadar açabilirler. Ancak büyük alkil grupları (C>9) arasındaki Van der Waals 15

32 enerjileri arttacağından zincir uzunluğu artıkça parafin tipi düzenlenme (Şekil 2.6 c ve d) tercih edilir (Brindley and Moll 1965). a b c d Şekil 2.6 Organik bileşiklerin tabakalar arasındaki yönlenmeleri (Pinnavaia et al. 1983) a) tek tabaka (monolayer), b) iki tabaka (bilayer), c) ve d) parafin tipi yönlenme Organik bileşiklerin TOT katmanları arasındaki yönlenmesini incelemek üzere pek çok çalışma yapılmıştır. Bu amaçla, Brindley ve Moll (1965), homolog alkol ve aminlerden oluşan bir seri orgonokil hazırlamışlardır. Araştırmacılar, denel yoldan belirledikleri d(001) uzaklıklarını, organik bileşiklerin olası pozisyonlarını, silikat tabakaları ile olan Van der Waals etkileşimlerini ve alkil gruplarının birbirlerinden uzaklıkların göz önüne alarak hesapladıkları d(001) uzaklıkları ile kıyaslamışlardır. Araştırmacılar, çalışmalarından elde ettikleri denel sonuçların, teorik hesaplamalarıyla uyumlu olduğunu göstermiş ve organik maddenin TOT tabakaları arasında yönlenmesinde alkil gruplarının büyüklüğünün, simektit katmanları ve kendi molekülleri ile olan Van der Waals etkileşimlerinin ve H-bağı oluşumlarının etkili olduğu belirtmişlerdir. Metil, etil ve fenil gibi küçük gruplardan oluşan organokiller adsorptif organokiller, büyük alkil gruplarından oluşanları ise sorptif organokiller olarak adlandırılır (Lee et al. 16

33 1990, Chun et al. 2003). Sütunlanmış kil özeliğine sahip adsorptif organokillerde d sabit bir uzaklığa açılır ve malzeme moleküler elek özeliği gösterir. Buna karşılık sorptif organokillerde organik madde, özelikle uzun zincirli alkilamonyum katyonları durumunda, nanofaz oluşturur. Nanofaz polar organik bileşiklerin dağılabildiği bir çözücü ortamı oluşturur. Nanofazın kalınlığı (z) literatür verileri ve XRD desenleri yardımıyla hesaplanabilir (Önal and Sarıkaya 2007b). Katmanlar arasına giren organik madde miktarı arttıkça hem TOT tabakalarının hem de organik maddenin normal koşullardaki fiziksel ve kimyasal özelikleri tamamen değişir. Organik madde miktarıyla simektitin içerdiği su miktarı azalır. Benzer şekilde katmanlar arasına yerleşen organik maddede, erime yerine bozunma, faz dönüşümleri, hatta konformasyon değişimleri gibi olaylar gerçekleşebilir (He et al. 2005, Bergaya et al. 2006, Önal and Sarıkaya 2007a,b). Bu değişimler termal analiz yöntemleri ile incenelir. Isıl işlem sonucu elde edilen TGA eğrilerinden organokillin içerdiği su ve organik madde miktarı hesaplanırken, DTA eğrilerinden ısıtma sırasında meydana gelen fiziksel ve kimyasal olaylar belirlenir. Önal ve Sarıkaya (2008), NaS ve alkilamonyum katyonlarından hazırladıkları bir seri organokilin termal davranışlarını incelemişlerdir. Araştırmacılar çalışmalarında tabaka suyundaki azalmanın yanı sıra organik maddelerin ºC arasında karbonlaşma ve ºC arasında CO 2 ye dönüşmek üzere kademeli olarak bozunduğunu belirlemişlerdir. Organokil oluşumu sonucunda hem simektit mineralinin hem de organik maddenin polarlıkları değiştiğinden UV, IR gibi spektroskopik yöntemlerle adsorpsiyonun gücü incelenebilir. Yamanaka vd. (1974) ve Serratosa (1968) sırasıyla akrilonitril ve benzonitrilden hazırladıkları organokillerdeki simektit-organik madde etkileşimlerini Infrared spektroskopisi (IR) ile izlemiş ve organokil oluşumu sonucu nitril gruplarına ait titreşimlerin uzun dalga boyuna kaydığını belirlemişlerdir. 17

34 2.3.2 Organokillerin kullanım alanları Pek çok organik materyal iyon değişimi ile simektit yapısına sokulabilir. Ancak organilamonyum tuzlarından elde edilen organokiller geniş uygulama alanlarının bulunmasından dolayı, en çok ilgi çekenleridir. (Theng 1974, 1979; Barrer 1978, 1989; Mitchell 1989). Simektit yapısına organik grupların sokulması ile kilin yüzey özellikleri hidrofilik özellikten hidrofobik, daha doğrusu organofilik özelliğe doğru değiştirilmektedir. Böylece organik maddeleri adsorplama yeteneği kazanan organokiller, adsorplamada seçimli olmaları nedeniyle çevre uygulamalarında kullanılmaktadır. Özellikle pestisitlerin (Pal and Vanjara 2001), herbisitlerin (Carrizosa et al. 2000, 2001) ve çevre kirliliğine neden olan tekstil boyalarının adsorpsiyonla uzaklaştırılmasında (Ceyhan and Baybaş 2001), gazolin depolarının sızıntı yaparak yeraltı kirliliğine neden olmalarını önlemek üzere kaplama amaçlı olarak organokillerin kullanıldığı bilinmektedir (Smith et al. 2003). Yapılan çalışmalarda hem uzun ve kısa zincirli alkil grupları hem de aromatik gruplar içeren amonyum tuzlarının adsorpsiyona etkisi incelenmiş, bunun yanında bu tuzların farklı konsantrasyonlarında hazırlanan organokillerle optimizasyon çalışmaları yapılmıştır (Sora et al. 2005, Wiles et al. 2005). Ayrıca farklı NaCl konsantrasyonlarında yapılan desorpsiyon çalışmaları ile organokil komplekslerinin kararlılıkları değerlendirilmiştir (Yasser 2004). Özellikle alifatik uzun ve kısa zincirli alkil amonyum tuzlarıyla ve benziltrimetil amonyum veya feniltrietil amonyum gibi aromatik gruplar da içeren amonyum tuzlarıyla hazırlanan organokillerin çeşitli fonksiyonlu gruplar içeren organik bileşikleri adsorplama yetenekleri incelenmiş ve sonuçları kıyaslanmıştır (Bartelt-Hunt 2003). Atık suların temizlenmesinde organokillerin kullanılması oldukça ilgi gören çalışmalardan biridir. Su içerisindeki organik atığın, su ve organokil ile etkileşmesi çözünürlük farkına benzer bir etkileşme ile açıklanmış ve organokil-organik safsızlık arasındaki etkileşmenin gücünün artmasının bu safsızlığın organokil tabakaları arasına girmesine, böylece sudan uzaklaştırılmasına neden olduğu belirlenmiştir (Beall 2003, Groisman et al. 2004). Sulardan organik atıkların uzaklaştırılması için Lee vd. (2004) tarafından yapılan çalışmada naftalin, fenantren gibi tosik, hidrofobik ve aromatik özelikli organik bileşiklerin farklı organokiller üzerinde adsorpsiyonları 18

35 değerlendirilmiştir. Araştırmada, hekzadesiltrimetilamonyum kullanılarak hazırlanan organokilde, simektit yapısına sokulan uzun zincirli amonyum tuzunun miktarının artması ile adsorpsiyonun arttığı gözlemlenmiştir. Oysa tetrametilamonyum ve dodesiltrimetil amonyum tuzlarıyla hazırlanan organokillerle yapılan adsorpsiyon çalışmalarında belirli bir amonyum konsantrasyonundan sonra hazırlanan organokilin adsorpsiyon kapasitesinin azaldığı gözlenmiş ve adsorpsiyonda kullanılan amonyum tuzlarındaki alkil gruplarının uzunluğu yanında bu tuzların konsantrasyonlarının da etkili olduğu belirlenmiştir. Shen (2004) tarafından yapılan bir çalışmada, kullanılan alkil zincirinin uzunluğunun fenol adsorpsiyonu üzerindeki etkisi incelenmiş ve hidrofobik özeliğin artmasının fenol adsorpsiyonunu arttırdığı buna karşılık büyük aromatik gruplar içeren amonyum tuzlarının belirli bir konsantrasyondan sonra yine organokilin adsorpsiyon yeteneğini azalttığı rapor edilmiştir. Benzer bir çalışma Witthuhn vd. (2005) tarafından yapılmış, fenol türevlerinin adsorpsiyonu yanında biyobozunmaları üzerine organokillerin etkisi incelenmiştir. Sheng vd. (1997), CaS ve farklı konsantrasyonlarda trimetilfenilamonyum katyonu kullanarak hazırladığı organokillerin benzen, etilbenzen, toluen ve p-ksilen karışımından oluşan organik atikları adsorplama yeteneklerini incelemiş ve yarışmalı adsorpsiyon sırasında benzenin daha çok adsorbe olduğunu belirlemiştir. Araştırmacı, ayrıca, simektit tabakaları arasına giren trimetilfenil amonyum katyonunun miktarı arttıkça organokilin adsorplama kapasitesinin önce doğrusal olarak arttığını fakat daha sonra sabit kaldığını gözlemiştir. Organokillerin pek çok organik reaksiyonu katalizlediği bilinmektedir (Kloproge 1998, Bergaya et al. 2006). Ekonomik olmaları, kolay hazırlanmaları, rejenere edilerek tekrar kullanılabilmeleri ve en önemlisi klasik katalizörlere göre daha az zararlı olmaları nedeniyle oldukça ilgi çekmektedirler Özellikle petrokimya ve ilaç etken maddesi üretimi gibi pek çok alanda endüstiyel öneme sahip Friedel-Craft reaksiyonlarından, kraking proseslerine, polimerleşme reaksiyonlarından, Diels-Alder reaksiyonlarına, heterohalkalaşma reaksiyonlarından kondenzasyon reaksiyonlarına kadar pek çok organik reaksiyonda katalizör veya katı destek maddesi olarak kullanılmıştır (Ravichandran et al. 1996, Moronta et al. 2002, Varma 2002). Bu reaksiyonlarda organokilin katalitik etkisinde Lewis ve Bronsted asitliği, adsorpsiyon seçimliliği ve kapasitesi gibi fizikokimyasal özelikleri rol oynamaktadır. 19

36 3. MATERYAL METOT 3.1 Kullanılan Kimyasallar ve Malzemeler H 2 SO 4 : Merck, Kat. No:713 Metilen mavisi: Merck, Kat. No:6040 Kullanılan aromatik amonyum tuzları Bu çalışmada kullanılan aromatik amonyum tuzlarının adları, molekül kütleleri ve erime sıcaklıkları Çizelge 3.1 de sıralanmış, kimyasal yapıları ise Şekil 3.1 de verilmiştir. Çizelge 3.1 Organokil hazırlanmasında kullanılan aromatik tuzlar ve bazı özelikleri Kullanılan aromatik tuz Simgesi M/gmol -1 t e / C Anilinyum hidroklorür ACl 129, p-fenilendiamonyum diklorür FDACl 181 Bozunma Fenilhidrazinyum klorür FHCl 144, ,4-Diaminofenol dihidroklorür DAFCl N,N-dietil p-fenilendiamin monohidroklorür DEFACl 200, NH 3 Cl ClNH 3 NH 3 Cl NHNH 3 Cl ACl FDACl FHCl HO NH 3 Cl (CH 3 CH 2 ) 2 N NH 3 Cl ClNH 3 DAFCl DEFACl Şekil 3.1 Organokil hazırlanmasında kullanılan aromatik amonyum tuzlarının açık kimyasal formülleri 20

37 Organokil hazırlanmasında kullanılan doğal kil Bu çalışmada Ordu/Türkiye yöresinden alınan ve yapılan analizler sonucu yüksek saflıkta olduğu belirlenen bir kalsiyum simektit (CaS) kullanılmıştır. 3.2 Organokillerin Hazırlanması Sabit tartıma gelene dek 105 C da kurutulan yüksek saflıktaki CaS mineralinden 20 g lık örnekler alınarak damıtık su ile çamur haline getirilerek bir gün süreyle bekletilmiştir. Bu çamurlar üzerine damıtık su eklenerek hazırlanan 600ml hacmindeki süspansiyonlar oda sıcaklığında 24 saat karıştırılmıştır. Tartılan simektit örneğinin katyon değiştirme kapasitesine (KDK) eşdeğer miktarda aromatik amonyum tuzları tartılarak damıtık suda çözülüp hazırlanan süspansiyona damla damla eklenmiştir. Bu sırada renk değişimi ve çökelme gözlenmiştir. Heterojen karışım oda sıcaklığında 24 saat süreyle karıştırılmıştır. Oluşan organokil santrifüjlenerek klorür anyonları içermeyene dek (AgNO 3 ile beyaz çökelek veya bulanıklık vermez) damıtık su ile yıkanmıştır. Havada kurutulan organokil toz haline getirilerek kilitli plastik poşetlerde saklanmıştır. 3.3 Kullanılan Cihazlar ve Yöntemler Kurutma Hazırlanan her bir organokil üç kısma ayrılarak bir etüvde (DIJITAL WTB-BINDER ED115) sırayla 50, 100, 150 C sıcaklıklarda sabit tartıma gelene dek ısıtılmıştır ph ölçümü Doğal CaS ve hazırlanan organokiller yanında kullanılan aromatik amonyum tuzlarından tartılan 0,1000 g lık örnekler üzerine 10ml damıtık su eklenerek süspansiyonlar hazırlanmıştır. Oda sıcaklığında bir gece tutulan karışımların ph değerleri bir ph-metre (ORION720ApH/ISEmeter) ile ölçülmüştür. 21

38 3.3.3 Kimyasal analiz Doğal CaS nin kimyasal analizi silikatlara uygulanmakta olan standart yönteme göre yapılmıştır (Ewing 1975, Mermut 2001). 0,149 nm gözenekli elekten geçecek şekilde öğütülen örnekler sıcaklığı 105 º C ye ayarlanmış etüvde sabit tartıma gelene kadar ısıtılmıştır. Örneklerden belli miktarlarda alınıp, 1000 º C de iki saat tutulduktan sonra tartılarak her biri için kütle kaybı (KK) belirlenmiştir. Her birinden yaklaşık 0,25g alınarak platin krozeye konularak, 3g LiB 4 O 7 ile karıştırılarak 1000 º C de 1 saat tutularak eritiş yapılmıştır. Daha sonra örnek oda sıcaklığına kadar soğutulmuştur. Kroze %10 luk hidroklorik asit (HCl) içeren beherin içine konulmuştur. Sistem krozede çöken madde çözünene kadar karıştırılarak 90 º C ye kadar ısıtılmıştır. Çöken madde çözündükten sonra örnek balon jojeye aktarılarak 250 ml ye seyreltilmiştir. Örnek içinde geride kalan SiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3, TiO 2, CaO, MgO, Na 2 O ve K 2 O in kütlece yüzdeleri Hitachi Z-8200 atomik absorpsiyon spektrofotometresi ile belirlenmiştir. Hazırlanan organokillerin kimyasal analizleri de aynı yöntem kullanılarak yapılmıştır XRD Analizi Doğal CaS ve hazırlanan organokiller havada kurulutup öğütüldükten sonra XRDdifraktometresi (Rikagu 2200 D-Max) ile dalga boyu 0,15418 nm olan CuK α X-ışınları kullanılarak XRD-desenleri belirlenmiştir. XRD desenlerinden 001 düzlemlerinden saçılan θ açıları alınarak tabakalar arası uzaklığı da içine alan TOT (2:1) tabakalarının d(001) kalınlığı, nλ=2dsinθ bağıntısı ile ifade edilen Bragg denkleminden n=1 alınarak bulunmuştur Termal analiz Bir termal analiz aygıtı (DTG-60H SHIMADZU, Simultaneous DTA-TG Apparatus) kullanılarak 10 C dk -1 ısıtma hızıyla C sıcaklık aralığında, 100mL/dk akış hızında O 2 gazı geçirilerek tüm örneklerin DTA ve TGA eğrileri belirlenmiştir. Çalışmalarda inert malzeme olarak α-alumina kullanılmış ve analizler platin hücrelerde gerçekleştirilmiştir. 22

39 3.3.6 Azot adsorpsiyonu Hazırlanan organokillere ait adsorpsiyon ve desorpsiyon izotermleri yüksek vakum sistemine bağlı bir hacimsel N 2 -adsorpsiyon aygıtı kullanılarak belirlenmiştir (Sarıkaya ve Aybar 1978). Yüksek vakum altında doğal CaS 105 C da, organokiller ise 50, 100, 150 C da 2 saat ısıtılarak daha önce adsorplamış oldukları su ve diğer gazlar uzaklaştırılmıştır. Killerden belirli miktarda tartımlar (1,0-1,5g) özel numune kaplarına alınarak adsorpsiyon sistemine bağlanmıştır. Sıvı azot sıcaklığındaki (77K) sisteme başlangıç basıncı p 1 olan azot gazı gönderilmiş, kalan azot gazı basıncı (p 2 ) ise sabit hacme getirilen gaz büretine bağlı manometreden okunmuştur. Gaz büretinin hacmi ve oda sıcaklığı yanında (p 1 -p 2 ) basınç farkı kullanılarak ideal gaz denkleminden sisteme gönderilen gazın molar miktarı hesaplanmıştır. Adsorpsiyon dengesinin kurulduğu, sistemin üzerindeki manometredeki basıncın sabit kalmasıyla anlaşılmıştır. Bu basınç (p), ölü hacim ve oda sıcaklığı kullanılarak ideal gaz denkleminden sisteme gönderilen gazın adsorplanmadan geriye kalan kısmının molar miktarı hesaplanmıştır. Gönderilen ve adsorplanmadan geriye kalan gazların molar miktarları arasındaki fark adsorplanan azotun molar miktarı olarak alınmıştır. Bir gram örnek başına adsorplanan azotun miktarı hesaplanarak adsorpsiyon kapasitesine (n) geçilmiştir. Desorpsiyon işlemi ise aynı koşullarda, numune üzerindeki gaz kademeli olarak kaldırılarak ve yine manometre yardımıyla denge basıncı belirlenerek gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon denge basıncı p ve sıvı azotun 77K deki doygun buhar basıncı p o olmak üzere bağıl denge basınçları x = p/ p o eşitliğinden hesaplanmıştır. Adsorpsiyon ve desorpsiyon için her gaz yollama ve gaz alma işlemi sonrasında örnek üzerinde adsorplanan azotun molar miktarı n i, 3.1 de verilen mol denklemi ile hesaplanmıştır. n i = n i-1 +a Δp-b(p i -p i-1 ) (3.1) Bu bağıntıdaki a ve b değerleri ortam sıcaklığına bağlı katsayılardır. Δp= p 1 -p 2 her basamak için sabit hacimdeki bürette bulunan azot gazının ilk ve son basınçları 23

40 arasındaki farkı göstermektedir. p i ve p i-1 sırasıyla i ve i-1 basamağındaki denge basınçlarını, n i -1 ise bir önceki basamakta belirlenen adsorplanmış gazın molar miktarını göstermektedir. Adsorpsiyon ve desorpsiyon verilerinden hesaplanan adsorpsiyon kapasitesi (n/molg -1 ) yani örneklerin 1gramında adsorplanmış azotun molar miktarı bağıl denge basıncına (p/p o ) karşı grafiğe geçirilerek adsorpsiyon ve desorpsiyon izotermleri çizilmiştir Yüzey alanı belirlenmesi Hazırlanan organokillerin yüzey alanları azot adsorpsiyon izotermlerinden elde edilen verilerden yararlanılarak, Brunauer, Emmett ve Teller (BET) yöntemi ile belirlenmiştir. (Brunauer et al. 1938, McClellan and Hornsberger 1967, Everett et al. 1974, Sarıkaya 1981, Gregg ve Sing 1982, Noyan et al. 2007). Çok tabakalı fiziksel adsorpsiyon için kinetik yoldan türetilen (3.2) de verilen BET denklemi 0,05<x<0,35 aralığında bir doğru vermek üzere bağıntı 3.2 deki gibi yazılabilir. x 1 c 1 = + x n(1 x) nmc nmc (3.2) Burada x =p/p 0 bağıl denge basıncını, n, bu bağıl denge basıncındaki adsorplama kapasitesini, n m (mol g -1 ) tek tabaka kapasitesini yani bir gram adsorplayıcı yüzeyinin monomoleküler olarak kaplanması için gerekli madde miktarını, c ise birinci tabakanın oluşması sırasında ısı alışverişine bağlı bir sabiti göstermektedir. Adsorplama gücünün bir ölçüsü olan c sabiti (3.3) de verilmiştir. c e p[q 1 -q L )/RT] (3.3) 24

41 Bu bağıntıda q 1 birinci tabakanın adsorpsiyon ısısını, q L adsorplanan maddenin yoğunlaşma ısısını göstermektedir. q L ve q belli olduğundan net adsorpsiyon ısısı 3.4 de verilen bağıntı ile hesaplanabilir. q 1 -q L =q (3.4) Buna göre, adsorplama gücü yüksek olan, yani birinci tabaka adsorpsiyon ısısı azotun yoğunlaşma ısısından çok büyük olan yüzeyler için c sabiti de büyük bir değer bulunacaktır. Çalışmada, her organokil için denel yoldan belirlenen 0,05<x<0,35 aralığındaki adsorpsiyon verileri yardımıyla x bağıl denge basınçlarına karşı [x/n(1-x)] değerleri grafiğe geçirilerek BET doğruları çizilmiştir. BET doğrularının eğimleri (c-1)/n m c ve kaymaları 1/n m c değerlerine eşitlenerek bulunan denklemlerin ortak çözümünden n m ve c sabiti hesaplanmıştır (Sarıkaya et al. 2000). BET doğrularının merkezden geçmesi c sabiti çok büyük bir değer olduğunu gösterir. Bu durumda BET doğrusunda (c-1) / n m c ifadesinde 1 ihmal edilerek, BET doğrusunun eğimi 1/n m şeklinde kısaltılabilir. Denel verilerden bulunan BET doğrusunun eğimi 1/n m değerine eşitlenerek tek tabaka kapasitesi (n m ) hesaplanır. Tek tabakanın alanı, 1g adsorplayıcının kapladığı alana yani tek tabaka kapasitesine eşittir. Bir azot molekülünün kapladığı alan a m =16, m 2 olduğuna göre organokillerin özgül yüzey alanları (A/m 2 g -1 ) aşağıda verilen 3.5 bağıntısı ile hesaplanmıştır. A/m 2 g -1 =n m L a m = n m (6, ) (16, )=97, n m (3.5) Özgül gözenek hacimlerinin belirlenmesi Hazırlanan organokillerin özgül mikro- mezo-gözenek hacimleri (V/cm 3 g -1 ) ve gözenek boyut dağılımları (V-r, dv/dr-r) desorpsiyon izotermlerinden yararlanılarak belirlenmiştir (Gregg and Sing 1982, Sarıkaya vd. 1989). Sıvı azotun molar hacmi V S =34,65 cm 3 mol -1 ve herhangi bir p/p bağıl desorpsiyon denge basıncında 25

42 organokiller üzerinde desorplanmadan kalan madde miktarı n olmak üzere özgül mikro- ve mezogözenek hacmi (V) her örnek için 3.6 daki bağıntı ile hesaplanmıştır. V=V S n (3.6) Herhangi bir p/p bağıl denge basıncında mezogözenek yarıçapı (r), düzeltilmiş Kelvin denklemi ile hesaplanmıştır (3.7). Bu eşitlikte, r K kılcal yoğunlaşmanın olduğu boşluğun yarıçapını, t tabaka kalınlığını, σ ve θ ise sırasıyla sıvı azotun 77K deki yüzey gerilimi ve değme açısını göstermektedir. r = r K +t = [-2σVcosθ / RT In (p/p )]+ t (3.7) Azotun normal kaynama sıcaklığı 77K deki yüzey gerilimi σ = 8,85 dyn cm -1 dir. Sıvı azotun yüzeyi tam olarak ıslattığı varsayılarak değme açısı için θ 0 ve cosθ = cos0 = 1 olarak yazılabilir. Adsorpsiyon verileri kullanılarak tabaka kalınlığı (t) eşitlik 3.8 ile hesaplanır. t/nm= 0,43[-5/ ln (p/p )] 1/3 = 0,735/ [ln (p/p )] 1/3 (3.8) 3.8 bağıntısından hesaplanan t değerleri eşitlik 3.7 de yerine yazılarak düzeltilmiş Kelvin denklemi (3.9) elde edilir. Bu denklemden yararlanılarak organokillerin mezogözenek yarıçapları hesaplanmıştır. Bu hesaplamalarda gözeneklerin silindirik olduğu varsayılmıştır. r/nm = 0,952/ ln(p /p) + 0,735/ [ln(p /p)] 1/3 (3.9) Yarıçapı 1nm den küçük gözenekler mikrogözenek, 1-25 nm arasında olan gözenekler mezogözenek, 25 nm den büyük olan gözenekler makrogözenek olarak tanımlanmaktadır. Buna göre, gözenek yarıçapı 25 nm olduğunda mikro- ve mezogözeneklerin tam olarak dolduğu kabul edilmektedir. Düzeltilmiş Kelvin denkleminde r=25 nm değeri yerine yazılarak mikro- ve mezogözeneklerin dolduğu bağıl denge basıncı 0,96 olarak hesaplanmıştır. Gözenekleri dolduran azotun sıvı halde 26

43 olduğu varsayılarak örneklerin desorpsiyon izotermlerinden p/p =0,96 değerinde karşılık gelen madde miktarı, n 0,96 okunarak özgül mikro- mezogözenek hacimleri aşağıda verilen (3.10) bağıntısı ile hesaplanmıştır. V/cm 3 g -1 =34,65 n 0,96 (3.10) Azotun farklı p/p O bağıl denge basıncı değerlerinde bir standart adsorplayıcı için denel yoldan belirlenen r mezogözenek yarıçapı değerleri Çizelge 3.2 de verilmiştir (Gregg and Sing 1982). Çizelge 3.2 Denel yoldan belirlenen bağıl denge basıncının azot yarıçapı ile değişimi (Gregg and Sing 1982) p/p r /nm p/p r/nm 0,05 0,42 0,55 2,19 0,10 0,54 0,60 2,49 0,15 0,66 0,65 2,87 0,20 0,78 0,70 3,37 0,25 0,90 0,75 4,05 0,30 1,04 0,80 5,07 0,35 1,19 0,85 6,75 0,40 1,56 0,90 10,19 0,45 1,74 0,95 24,37 0,50 1,95 0,96 30,62 Bu bağıl denge basınçlarına karşılık gelen n değerleri desorpsiyon izotermlerinden okunup eşitlik 3.6 da yerine yazılarak toplam gözenek hacimleri (V) hesaplanmıştır. Böylece belirlenen V değerleri ve bunlara karşılık gelen r değerleri kullanılarak V-r ve (dv/dr)-r mezogözenek boyut dağılımı eğrileri çizilmiştir. V-r mezogözenek boyut dağılımı eğrilerinden r=1 nm ye karşılık gelen değerden özgül mikrogözenek hacimleri (V mikro ) ve r=25 nm ye karşılık gelen değerden mikro- ve mezogözeneklerin toplam hacimleri (V) belirlenmiştir. Toplam gözenek hacimleri ile mikrogözenek hacimlerinin farkları alınarak mezogözenek hacmi (V mezo ) 3.11 bağıntısından hesaplanmıştır. V-r 27

44 eğrilerinin türevi alınarak çizilen (dv/dr)-r mezogözenek boyut dağılımı eğrilerinin maksimum noktasından ortalama mezogözenek yarıçapları <r> okunmuştur. V mezo =V-V mikro (3.11) FTIR spektrumları KBr disk metodu ile hazırlanan pelletler bir FTIR spektrometresi (Mattson 1000) ile cm -1 dalga sayısı aralığında analiz edilmiştir. Sıcaklığın kil-organik madde etkileşimine ve hazırlanan organokillerin kararlılığına etkisini değerlendirmek üzere organokiller 50,100 ve 150ºC sıcaklıklarda iki saat ısıtıldıktan sonra FTIR spektrumları alınmıştır UV-VIS spektrumları Hazırlanan organokillerin sulu çözeltilerdeki kararlığını belirlemek üzere 0,1g lık tartımlar alınmış ve saf su ile 10mL ye tamamlanarak santrifüjlendikten sonra bir UV- Spektrofotometresi (Carry 50) yardımıyla UV spektrumları alınmıştır. Aynı koşullarda doğal CaS nin ve kullanılan amonyum tuzlarının da sulu çözeltileri hazırlanarak UV spektrumları alınmıştır. İlgili tuzların ve bunlardan hazırlanan organokillerin sulu çözeltilerinin UV-spektrumları kıyaslanarak organokillerin yapılarındaki amonyum iyonlarının suda çözünüp çözünmediği kontrol edilmiştir Metilen mavisi yöntemi ile KDK tayini CaS nin katyon değiştirme kapasitesi (KDK) metilen mavisi yöntemi kullanılarak belirlenmiştir (Hang 1970). Bunun için 2g CaS üzerine 300 ml su ilave edilip, süspansiyon haline getirilerek 12 saat bekletilmiş ve 0,1N H 2 SO 4 ile ph=2,5-3,8 arasında olacak şekilde ayarlanmıştır. Süspansiyon 0,01N metilen mavisi ile iyon değişimi tamamlanana kadar sürekli karıştırılarak titre edilmiştir. İyon değişiminin tamamlandığı süspansiyondaki suyun mavi renk almasıyla kontrol edilmiştir. 28

45 4 SONUÇLAR VE TARTIŞMA 4.1 Doğal CaS nin Özelikler Çalışmada kullanılan CaS nin XRD deseni Şekil 4.1 de verilmiştir. Bu desende sadece simektit piklerinin gözlenmesi kilin yüksek saflıkta olduğunu göstermektedir. Pik şiddetleri göz önüne alındığında bu kilin düzgün bir kristal yapısına sahip olduğu sonucu ortaya çıkmaktadır. CaS nin XRD deseninden bulunan 2θº = 5,759º ve θº=2,880º açısı ve kullanılan CuK α X-ışınları için n=1, dalga boyu 0,154 nm alınıp Bragg denkleminde yerine konularak tabakalar arası uzaklığı d(001) = 1,542 nm olarak bulunmuştur. Doğal CaS nin katyon değiştirme kapasitesi (KDK) Bölüm da verildiği gibi metilen mavisi yöntemi ile yapılmıştır. Harcanan metilen mavisinin hacmi 4.1 de yerine konularak CaS nin KDK değeri 127meg/100g simektit olarak bulunmuştur. Bu bağıntıda N, metilen mavisinin normalitesini, V, titrasyonda harcanan metilen mavisinin hacmini, m ise sabit tartıma getirilmiş simektit miktarını göstermektedir. KDK (meg/100g) = (NV/m simektit )100 (4.1) 29

46 S Doğal CaS Şiddet d (001) = 1,542nm S 2θº (CuK α ) Şekil 4.1 Doğal CaS nin XRD-deseni 30

47 CaS nin azot adsorpsiyon izotermi ve BET denklemi yardımıyla yüzey alanı 82,4 m 2 g -1 olarak, desorpsiyon izoterminden yararlanılarak da mikrogözenek hacmi ve toplam gözenek hacmi sırayla V mi = 39,5 cm 3 g -1 ve V = 147,3 cm 3 g -1 olarak bulunmuştur. Bunların farkından yararlanılarak mezogözenek boyut dağılımı V me = 107,8 cm 3 g -1 olarak belirlenmiştir. Bu simektite ait ortalama gözenek yarıçapı ise r ort = 1,82 olarak bulunmuştur. Doğal CaS nin yapısındaki elementler kimyasal analiz yöntemi ile belirlenerek elde edilen sonuçlar Çizelge 4.1 de verilmiştir. Bu sonuçlardan yararlanılarak doğal simektitin birim hücresinin kimyasal formülü belirlenmiştir (Moore 1997, Kahraman 2008). Çizelge 4.1 CaS nin kimyasal analiz sonuçları Oksit %Kütle M Yük E=M / Σz + (m) (gmol -1 ) (z + ) (gmol -1 q + Q + = q + /f =m/e (F) ) (F) x + =Q + /z + SiO 2 59,5 60, ,021 3,961 15,990 3,998 TiO 2 0,24 79, ,987 0,012 0,048 0,012 Al 2 O 3 17,55 101,959 3x2 16,993 1,033 4,165 1,388 Fe 2 O 3 3,30 159,691 3x2 26,615 0,124 0,500 0,167 FeO 0 71, , MgO 4,69 40, ,152 0,233 0,940 0,470 CaO 2,26 56, ,040 0,081 0,327 0,163 Na 2 O 0,10 61,979 1x2 30,990 0,003 0,013 0,013 K 2 O 0,16 94,195 1x2 47,098 0,003 0,014 0,014 Simektit tabakalarının arasında ve içinde bulunan su miktarı kimyasal analiz ile belirlenen KK (kızdırma kaybı) na eşit olup simektit mineralinin birim hücresinin kimyasal formülü bulunurken dikkate alınmaz. Bu suyun miktarı smektit grubu elemanının çeşidine, havanın nem miktarına ve sıcaklığa bağlıdır. İncelenen simektit mineralinin kızdırma kaybı %12,2 olarak belirlenmiştir. Buna göre TOT (2:1) tabakasının ideal formülü Al 2 Si 4 O 10 (OH) 2 şeklinde yazılabilir. Her bir simektit grubu elemanının birim hücresinin kimyasal formülünde bulunan O 10 (OH) 2 grubu negatif elektrik yüklüdür. 1 mol su ısıtma ile yapıdan ayrılarak 11 mol oksijen (O 11 ) 31

48 kalmaktadır. Simektit mineralinin 2:1 tabakasının birim hücresinde 8 i tetrahedral ve 3 ü oktahedral katmandan gelmek üzere 11 tane oksijen bulundurmaktadır (Moore and Reynolds 1997). Bir birim hücrenin kimyasal formülünde 11 mol oksijenin negatif elektrik yükü Q - =-22F dır. Burada F= C mol -1 Faraday sabitini göstermektedir. F, 1 mol elektronun elektrik yüküne eşittir. Coulomb (C) elektrik yükü birimidir. Bir elektronun yükü e = 1, C tur. 1 mol elektron, atom veya molekül Avagadro sabiti (N A ) ile gösterilir, N A = 6, mol -1 dir. Nötr bir kimyasal bileşiğin negatif ve pozitif elektrik yükü birbirine eşittir. Bu yüzden her birim kimyasal formüldeki pozitif elektrik yükü Q + =+22F olmalıdır. Simektit mineralinin birim kimyasal formülünün bulmasında bu kuraldan yararlanılmıştır. Çizelge 4.1 de simektit mineralinin kimyasal analiz sonuçlarından yararlanılarak birim hücrenin kimyasal formülünün nasıl bulunduğu özetlenmiştir. Simektit mineralinin içinde bulunan metal oksitler birinci sütunda yer almaktadır. Si 4+ tamamı ve Al 3+ katyonlarının bir kısmı tetrahedron katmanda, Al 3+ ün geri kalan kısmı ile Ti 3+, Fe 3+, Fe 2+ ve Mg 2+ katyonları oktahedral katmanda yer alır. Na +, K +, ve Ca 2+ gibi değişebilen katyonlar 2:1 tabakaları arasında bulunur. Na + ve Ca 2+ katyonları inorganik ve organik katyonlar ile kolayca yer değiştirebildiği halde K + yer değiştiremez. Metal oksitlerin kimyasal analiz ile belirlenen kütlece yüzdeleri ikinci sütunda yer almaktadır. Kütlece yüzde, 100 g simektitte bulunan metal oksidin miktarını (m/g) göstermektedir. Üçüncü sütunda metal oksitlerin molar kütleleri yer almaktadır. Molar kütle (M/g mol -1 ) elementlerin molar kütleleri toplanarak bulunur. Dördüncü sütundaki sayısal veriler her metal oksitteki katyonun yükünü göstermektedir. Beşinci sütunda her metal oksidin molar kütlesi metal oksitteki katyonun yüküne bölünerek belirlenen ekivalent kütlesi (E/eqv -1 ) verilmiştir. Örneğin Fe 2 O 3 te 2Fe 3+ bulunduğu için 159,691 g mol -1 değeri 6 a bölünerek Fe 2 O 3 ün ekivalent kütlesi 26,615 eqv -1 olarak bulunmuştur. 100g simektitte bulunan her metal oksidin pozitif elektrik yükü (q + /F), 1. sütunda yer alan m değerinin 5. sütunda yer alan ekivalent kütleye bölünerek hesaplanır (q + =m/e). Örneğin Fe 2 O 3 için q + = 3,30/26,615g eqv -1 = 0,124 dür ve q + = 0,124F olarak ifade edilir. 100 g simektitte bulunan metal oksitlerin toplam pozitif yükü q + = 5,450F olarak hesaplanmıştır. Bu değer simektitin birim kimyasal formülündeki negatif yükünden düşüktür. Elektronötralliğe göre birim kimyasal formülde toplam pozitif 32

49 elektrik yükü Q + = +22F olmalıdır. Bu değerler arasındaki çevirme faktörü f = q + / Q + = 5,450/22 = 0,248 olarak belirlenir. Birim hücre başına katyon yük miktarı (Q + /F), q + /0,248 oranı ile bulunarak yedinci sütunda verilmiştir. Örneğin Fe 2 O 3 için q + =0,124 değeri 0,248 e bölünerek birim kimyasal formülde pozitif elektrik yükü Q + = 0,500F olarak hesaplanmıştır. Sekizinci sütunda birim kimyasal formülde yer alan her bir katyonun molar miktarı (x + ) hesaplanmıştır. x + ı, Q + ı değerinin katyonun pozitif elektrik yüküne (z + ) bölünerek hesaplanmıştır. Örneğin Fe 2 O 3 için 0,500 değeri z + = 3F a bölünerek ve x + =0,167 olarak hesaplanmıştır. Birim hücrenin kimyasal formülü bulunurken katyonlar önce tetrahedral katmana sonra oktahedral katmana en son tabakalar arası bölgeye yerleştirilir. Birim hücrede en fazla 4mol Si 4+ bulunmalıdır. Eğer silisyum miktarı 4 ten fazla ise bentonitte simektit minerali yanında silisyum kaynağı olarak kil dışı minerallerden yarı kristal yapıda opal- C ve opal-ct ile amorf opal-a veya kristal yapıda kuars olabileceği düşünülür. Fe 3+, Al 3+, Ti 3+ ve Mg 2+ katyonları oktahedral katmana yerleşmektedir. Na +, Ca 2+ ve K + katyonları ise tabakalar arası bölgede yerini almaktadır. Buna göre tabakalar arasındaki toplam pozitif yük miktarı 0, , ,014 1=+0,35 olarak hesaplanmıştır. Elektronötralliğin sağlanması için bu pozitif yük miktarının tabakanın negatif yüküne eşit olmalıdır. Tetrahedron katmanda 8 tane oksijen atomu bulunduğuna göre tetrahedron katmandaki negatif yük miktarı -16 olup tetrahedron tabakadaki toplam yük [16-(3,998 4)]= 0,008 olarak hesaplanmıştır. Oktahedron katmanda 3 tane oksijen atomu ve oktahedron katmanda bulunan Al 3+, Mg 2+, Fe 3+ ve Ti 4+ katyonlarının pozitif elektrik yükü 5,657 olarak hesaplandığına göre oktahedron katmanın yükü 5,657-6,0= - 0,343 olarak hesaplanmıştır. Buna göre oktahedron ve tetrahedron katmanın toplam yükü -0,343-0,008= 0,351 olarak bulunmuştur. Böylece TOT tabakaları arasında bulunan değişebilen katyonların pozitif yükü ile tabakanın negatif yükü eşitlenerek yük denkliği sağlanmıştır. Buna göre doğal bentonitin birim hücresinin kimyasal formülü aşağıda verilmiştir. (Ca +2 0,163,Na + 0,013,K + 0,014) (Al +3 1,388,Fe +3 0,167,Mg +2 0,470,Ti +4 0,012) (Si 4+ 3,998) O 10 (OH) 2 nh 2 O 33

50 SiO 2 in birim hücre başına molar miktarı 4 e yakın veya 4 ten küçük olması, içinde silisyum kaynağı diğer kil dışı minerallerinin bulunmadığını, yani doğal bentonitin saf olduğunu kanıtlanmıştır. CaS nin TGA ve DTA eğrileri Şekil 4.2 de verilmiştir. CaS nin DTA eğrisi incelendiğinde sıcaklık 200 O C a yükselirken gözlenen ardışık iki endotermik pikin sırasıyla partiküller arası ve tabakalar arası suyun uzaklaşmasından (DeH 2 O) kaynaklandığı ve burada %14,7 lik kütle kaybının meydana geldiği görülmüştür. Sıcaklık O C aralığında ilerlediğinde CaS in endotermik dehidroksilasyonu (DeOH) sonucu %10,34 lik bir kütle azalması gözlenmiştir. TGA % CaS TGA --- CaS DTA DTA uv Temp [C] Şekil 4.2 Doğal CaS nin termal analizi 34

51 Termal analiz sırasındaki toplam kütle kaybı (%TKK) ise %25,04 dür. Buna göre termal işlem sonunda geride kalan madde miktarı GK = 100 T KK = %74,96 olur. Saf bir kilde dehidroksilasyon sırasında meydana gelen kütle kaybının (DeOH) geride kalan miktara (GK) oranı, R, yaklaşık olarak sabittir. CaS için bu oran 4.2 deki bağıntı ile hesaplanmıştır (Önal ve Sarıkaya 2008). R= DeOH/GK (4.2) R= 10,34/74,96 R=% Anilinyum Organokilinin Karakterizasyonu Anilinyum organokilinin XRD deseni değerlendirmesi Anilinyum organokilinin (AOK) XRD deseni CaS ile birlikte Şekil 4.3 de verilmiştir. Bu desenden AOK için 2θ = 5,196º ve θ= 2,598º olarak bulunmuş ve Bragg Denkleminde yerine konularak tabakalar arası uzaklık 1,699nm olarak hesaplanmıştır. Bulunan değer CaS ile kıyaslandığında (1,542nm) bu katyonun tabakalar arasına girmesinin d(001) uzaklığının arttığı görülür. Fakat pik şiddeti CaS ye göre oldukça azaldığından organik katyonun tabakalar arasına girmesiyle simektitin kristal yapısının zayıfladığı sonucu ortaya çıkmaktadır. Organik katyonun tabakalar arasına yerleşme düzenleri CaS nin susuz formuna göre değerlendirilmiştir. Δ tabaka kalınlığındaki değişme olmak üzere, susuz CaS nin tabaka kalınlığı (1,000 nm) göz önüne alınarak hesaplama yapıldığında, anilinyum katyonunun (A + ) katmanlar arasına girmesiyle tabakalar arası uzaklık Δ = d(001) AOK -1,000 = 0,699 nm kadar artmıştır. A + katyonu yapısında ortaklanmamış elektronları bulunmayan, katyonları arasında H- bağı yapamayan bir katyondur. Yük yoğunluğu düşük (+1) olduğundan, simektit tabakalarını yüksek yük yoğunluklu katyonlara göre elektrostatik olarak daha az çekecek, buna karşılık π-elektronları ile negatif yüklü simektit tabakalarını fazla 35

52 itecektir. Bu itme kuvvetleri, çekme kuvvetlerine baskın geldiğinden beklenildiği gibi d(001) uzaklığı atmıştır. Şekil de anilinyum katyonunun (A + ) simektit tabakaları arasındaki olası düzenlenmeleri, yerleşme şekline bağlı olarak değişen katyon kalınlıkları yanlarında belirtilerek verilmiştir. S 1000 cps Şiddet d(001) 1,542nm S CaS S d(001) 1,699nm S AOK Şekil 4.3 AOK ve CaS nin XRD deseni 2θº(CuK α ) 36

53 0,43nm Şekil 4.4 AOK düşey düzenlenme, katyonlar birbirine zıt yönde fakat tabakalara paralel 0,53nm Şekil 4.5 AOK düşey düzenlenme, katyonlar birbirine zıt yönde 0,53nm Şekil 4.6 AOK düşey düzenlenme, katyonlar aynı yönde 37

54 0,17nm Şekil 4.7 AOK yatay düzenlenme, katyonlar birbirine zıt yönde 0,17nm Şekil 4.8 AOK yatay düzenlenme, katyonlar birbirine doğru Bu katyonun tabakalar arasına en olası yerleşme şekli ise yapısındaki NH + 4 gruplarının birbirine en uzak olduğu baş-kuyruk (aromatik halka)-baş düzenlenmesi olmalıdır. Bu duruma en uygun yapının Şekil 4.5 veya Şekil 4.7 de verilen düzenlenmeler olduğu düşünülmüştür. Bu iki olası düzenlenme arasında da, elektrostatik çekim kuvvetleri nedeniyle, NH + 4 gruplarının simektit tabakalarına en yakın olduğu Şekil 4.5 de verilen düzenlenme daha olasıdır. Katyon kalınlığı 0,530 nm olan bu düzenlenmenin, hesaplanan Δ değerine (0,699 nm) yakın bir değer olması, yukarıda verilen açıklamalara uyumlu olarak, Şekil.4.5 deki gibi yerleştiğini göstermektedir Anilinyum organokilinin termal analiz değerlendirmesi CaS ve AOK nın termal analiz eğrileri Şekil 4.9 te verilmiştir. CaS nin DTA eğrisi incelendiğinde sıcaklık 200 O C a yükselirken gözlenen ardışık iki endotermik pikin sırasıyla partiküller arası ve tabakalar arası suyun uzaklaşmasından (DeH 2 O) kaynaklandığı ve burada %14,7 lik kütle azalmasının olduğu görülmüştür. Sıcaklık

55 950ºC aralığında ilerlediğinde CaS in endotermik dehidroksilasyonu (DeOH) sonucu %10,34 lik bir kütle azalması gözlenmiştir. AOK nın termal analiz eğrileri incelendiğinde, DTA eğrisi üzerindeki dehidratasyon pikindeki omuzun ortadan kalkmasından hidrofobik organik katyonun 2:1 tabakaları arasındaki suyu iterek uzaklaştırdığı anlaşılmaktadır. Organokil içinde kalan partiküller arası suyun uzaklaşmasına ilişkin büyük dehidratasyon piki yerini korumaktadır. Su uzaklaşması 190 ºC ye kadar toplam %6,9 kütle kaybı ile devam etmiştir. Dehidratasyon olayları sırasında CaS ve AOK de gerçekleşen kütle kayıpları dikkate alındığında organik grubun yapıya girmesiyle simektitin su adsorplama kapasitesinin azaldığı, yani CaS nin hidrofobik özeliğinin arttığı belirlenmiştir. Sıcaklık ºC arasında iken gözlenen ekzotermik DTA piki fazla kütle kaybı olmadan gerçekleşen organik katyonların termal bozunmasını göstermektedir. Sıcaklık 600ºC iken gözlenen endotermik DTA piki simektitin dehidroksilasyonuna aittir. Sıcaklık 700ºC iken gözlenen ekzotermik pik organik katyonun termal parçalanması sonucu geride kalan karbonun yanarak uzaklaşmasına ilişkindir. Birbiri ile çakışan organik maddenin uzaklaşması ve dehidroksilasyon sırasında toplam kütle azalması % 25,4 kadardır. DTA eğrileri karşılaştırıldığında, A + nın tabakalar arasına girmesi CaS nin dehidroksilasyonu üzerinde önemli bir etkiye neden olmadığı görülmüştür. 39

56 TGA % CaS - AOK DTA uv Temp [C] Şekil 4.9 CaS ve AOK nın TGA ve DTA eğrileri Anilinyum organokilinin FTIR-spektrumu değerlendirmesi Doğal CaS, ACl ve AOK nın 50 ve 150ºC de ısıtıldıktan sonra alınan FTIR spektrumları Şekil 4.10 da verilmiştir. CaS nin FTIR spektrumunda 3633 cm -1 Al-OH gerilme, 3416 cm -1 H-OH gerilme, 1641 cm -1 H-OH eğilme, 1043 cm -1 Si-O gerilme, 914cm -1 Al-OH eğilme, 762 kuvars Si-O gerilme, 627 cm -1 Si-O ve Al-O düzlem dışı eşleşme, 519 cm -1 Al-O-Si eğilme, 467 cm -1 Si-O-Si eğilme titreşimlerine ait piklerdir. 40

57 ACl tuzunun FTIR spektrumunda 2903 cm -1 deki geniş band N + -H gerilme titreşimlerinden kaynaklanmaktadır. Yaklaşık cm -1 de beklenen aromatik C- H gerilme pikleri bu bandın altında kalmıştır ve cm -1 de N + -H gerilme titreşimlerinin katlı tonları, cm -1 de ise aromatik C-H gerilme titreşimlerinin katlı tonları gözlenmektedir cm -1 de N-H eğilme pikleri ve aromatik C=C gerilme pikleri muhtemelen üst üste çakışmış ve böylece bu pik biraz genişlemiştir. Yine 1492 cm -1 C=C gerilme titreşimlerine ait pik gözlenmektedir cm -1 ve 1107 cm -1 deki zayıf iki pik sırasıyla simetrik ve asimetrik C AR -N gerilme titreşimlerine ait piklerdir. 744 cm -1 de monosübstütüe benzene ait spesifik pik gözlenmektedir. Hazırlanan AOK nin 50ºC ye ısıtıldıktan sonra alınan FTIR spektrumunda CaS ye ait yukarıda belirtilen tipik simektit piklerinin yanı sıra, anilinyum katyonuna ait 2938 bandı ve 2585, 1560, 1496, 743 cm -1 piklerinin de gözlenmesi bu katyonun Ca +2 iyonları ile yer değiştirdiğini, yani hedeflenen organokilin oluştuğunu göstermektedir. AOK 150ºC ye ısıtıldıktan sonra alınan FTIR spektrumunda ise yine anilinyum katyonuna ait pikler (2926, 2589,1533 ve 743 cm -1 ) gözlenmektedir. 50ºC de alınan piklerle kıyaslandığında bu piklerde önemli bir değişmenin olmaması sıcaklık artşının organokilin yapısını bozmadığını sonucunu ortaya çıkarmaktadır. Bir başka deyişle hazırlanan organokil bu sıcaklıklarda kararlıdır. 41

58 CaS AOK AOK AOK Tuzu Wavenumber (cm-1) Şekil 4.10 CaS, ACl ve AOK nın 50 ve 150ºC de ısıtıldıktan sonra alınan FTIR spektrumları 42

59 4.2.4 Anilinyum organokilinin UV-VIS spektrumu değerlendirmesi Anilinyum organokilinin sulu çözeltideki kararlılığını değerlendirmek amacıyla CaS ve AOK nin sulu süspansiyonlarının süzüntüsü ve ACl nin sulu çözeltisi Bölüm de belirtildiği gibi hazırlanarak UV-spektrumları alınmıştır. Elde edilen spektrumlar Şekil 4.11 de verilmiştir ACl - CaS - AOK 8 A λ Şekil 4.11 CaS, ACl ve AOK den elde edilen sulu çözeltilerin UV-Spektrumları CaS nin spektrumunda beklenildiği gibi belirgin bir pik gözlenmemektedir. ACl tuzunun UV-spektrumunda 195, 205 ve 230 nm de gözlenen üç band, anilinyum katyonundaki fenil yapısına ait tipik π-π* geçişlerine ait soğurma bandlarıdır. 43

60 AOK nın sulu çözeltisinin UV spektrumunda 200nm bandının gözlenmesi simektit yapısına giren organik maddenin bir kısmının suya geçtiğini gösterir. Ancak ACl deki keskin ve şiddetli 195 nm bandının kaybolması ve 230 nm bandının daha düşük dalga boyuna (200 nm) kayması anilinyumun serbest aniline dönüştüğünü, yani protonunu simektit yüzeyine aktararak uzaklaştığını göstermektedir. Buradan, AOK nın sulu ortamdaki kararlılığının nispeten düşük olduğu ve düşük yük yoğunluğuna sahip (+1) anilinyum katyonunun, su molekülleri ile olan hidratasyonunun, simektit tabakaları ile olan elektrostatik etkileşiminden daha fazla olduğu sonucu ortaya çıkmaktadır Anilinyum organokilinin element analizi AOK nın içerdiği organik madde miktarı element analizi yapılarak belirlenmiştir. Elde edilen aniliz sonuçları Çizelge 4.1 de verilmiştir. Bu verilerden yararlanılarak organokilin sentezine ait reaksiyon verimi (%y AOK ) bağıntısı ile hesaplanmıştır. %y AOK = (m +z z / M +z KDK)100 (4.2.1) Burada, m +z element analizi sonucu belirlenen simektit tabakaları arasına giren anilinyum katyonunun miktarını, KDK CaS nin katyon değiştirme kapasitesini; M +z anilinyum katyonunun mol kütlesini ve z organik katyonun değerliğini göstermektedir. Çizelge 4.2 AOK nın kimyasal analiz sonuçları ve reaksiyon verimi Kil %C M +z %m +z z %y AOK AOK 5, , ,9 CaS nin KDK değerine eşdeğer miktarda tuz kullanılarak yapılan reaksiyon veriminin 100 den düşük olması, anilinyum katyonunun Ca 2+ ile kısmen yer değiştirdiğini ve TOT katmanları arasına tek tabaka halinde girdiğini göstermektedir. 44

61 4.2.6 Anilinyum organokili üzerine azot adsorpsiyonu Sıcaklığı 105 C a ayarlanmış bir etüvde 2 saat kurutulan CaS yanında, yüksek vakum altında (10-3 mmhg) 50, 100 ve 150 C sıcaklıklarda 2 saat kurutulan Anilinyum organokili (AOK) üzerinde azotun 77K deki adsorpsiyon izotermleri Şekil 4.12 de verilmiştir. Adsorpsiyon izotermleri incelendiğinde 0<x<0,05 bağıl denge basıncı aralığında mikrogözeneklerdeki adsorpsiyonlar değişmemiş, neredeyse CaS ile aynı kalmıştır. Bağıl denge basıncı 0,05<x<0,45 aralığında ilerlerken mezo gözeneklerde meydana gelen adsorpsiyonun p/p o =0,45 değerinde hızlı bir kılcal yoğunlaşma ile y-eksenine paralel yükselmesi AOK da mezo gözeneklerinin eşboyutlu hale geldiğini, yani organokilin bir moleküler elek niteliği kazandığı görülmektedir. Bağıl denge basıncı 0,45<x<0,96 aralığında azotun kılcal yoğunlaşması büyük ölçüde azalmış ve x=1 de yığın halde sıvı azot yoğunlaşmıştır. Anilinyum katyonun tabakalar arasına girmesi, CaS ye göre adsorpsiyon ve desorpsiyon arasındaki histeresisin alanın küçülmesine neden olmuştur. Kurutma sıcaklığının 50ºC dan 100ºC a yükseltilmesi sırasında önemli ölçüde değişmeyen adsorpsiyon kapasitesi 150ºC a yükseltilmesiyle belirgin ölçüde artmıştır. Bu durum, partiküller arası suyun 150ºC da daha çok uzaklaşmasına bağlanmıştır. Adsorpsiyon izoterminin 0,05<x<0,35 bağıl denge basıncı aralığında çizilen BET doğrusu Şekil 4.13 de verilmiştir. Bu doğrunun eğimi ve kaymasından, BET denklemi (3.2) yardımıyla bulunan tek tabaka kapasitesi, A=n m La m bağıntısında yerine konularak 50, 100 ve 150ºC a kurutulan AOK nın yüzey alanları bulunmuştur. Desorpsiyon izotermlerinden elde edilen verilerden yararlanılarak her bağıl denge basıncına karsılık gelen V değerleri belirlenerek V-r (Şekil 4.14) ve dv/dr-r (Şekil 4.15) eğrileri elde edilmiştir. V-r eğrisinden r=1 nm ve r=25 nm deki V değerleri okunarak sırayla mikrove toplam özgül gözenek hacimleri belirlenmiştir. Toplam özgül gözenek hacminden mikro gözenek hacmi çıkarılarak mezo gözenek hacimleri hesaplanmıştır. dv/dr-r eğrisinin maksimum noktasından ortalama mezo-gözenek yarıçapları okunmuştur. Bu çalışmalardan elde edilen sonuçlar Çizelge 4.2 de sunulmuştur. 45

62 n/10-3 mol g ,8 4,6 4,4 4,2 4 3,8 3,6 3,4 3,2 3 2,8 2,6 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 AOK-A-150ºC CaS- 105ºC AOK-D-150ºC AOK- 50ºC AOK-A-100ºC AOK- 100ºC AOK-D-100ºC AOK- 150ºC AOK-A-50ºC AOK-D-50ºC CaS ADS CaS DES 0 0,2 0,4 x=p/p 0 0,6 0,8 1 Şekil 4.12 CaS in 105 C ve AOK nin vakumda 50, 100, 150 C ye ısıtıldıktan sonra belirlenen N 2 adsorpsiyon izotermleri 46

63 CaS-105ºC: y = 1181,4x + 2,3309 R 2 = 0,9996 AOK-50ºC: y = 1495,1x R 2 = 0,9971 AOK-100ºC: y = 1430,3x R 2 = 0,9928 AOK-150ºC: y = 1252,4x R 2 = 0,9986 [x/n(1-x)]/g mol ,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 x=p/p 0 Şekil 4.13 CaS in 105 C ve AOK nin vakumda 50, 100, 150 C ye ısıtıldıktan sonra BET doğruları 47

64 140 CaS CaS ºC AOK A-OK ºC AOK A-OK ºC AOK ºC A-OK V/10 v/10-3cm3g-1 3 g , r/nm Şekil 4.14 CaS in 105 C ve AOK nin vakumda 50, 100, 150 C de ısıtıldıktan sonra çizilen özgül gözenek boyut dağılımları 48

65 CaS CaS - 105ºC AOK - 50ºC AOK A-OK - 100ºC 50 AOK A-OK - 150ºC 100 A-OK (dv/dr)/10-3 cm3g-1nm- 3 g dv/dr 10-3 cm dv/dr 10-3 cm 3 g -1 nm r/nm r/nm Şekil 4.15 CaS in 105 C ve AOK nin vakumda 50, 100, 150 C ye ısıtıldıktan sonra belirlenen özgül gözenek boyut dağılımları 49

66 Çizelge 4.3 CaS nin 105 C ve AOK nin vakumda 50, 100, 150 C de ısıtıldıktan sonra gerçekleştirilen N 2 -adsorpsiyon sonuçları Kil - C n m /molg -1 A/m 2 g -1 V/cm 3 g -1 V mi /cm 3 g - V me /cm 3 g -1 <r>/nm CaS-105 8, ,4 147,3 39,5 107,8 1,84 AOK-50 6, ,2 92,5 33,0 59,5 1,74 AOK , ,2 82,1 39,5 42,6 1,74 AOK , ,9 108,8 40,9 68,0 1,74 Çizelge incelendiğinde anilinyum katyonunun TOT tabakaları arasına girmesinin simektitin yüzey alanı, gözenek hacmi ve yarıçapında azalmaya neden olduğu belirlenmiştir. Ancak özgül gözenek boyut dağılımları dikkate alındığında aynı yarıçapa sahip gözenek sayısı artmıştır. AOK ya ait BET doğrularının merkezden geçmesi adsorpsiyon kapasitesinin bir ölçüsü olan c değerinin büyük olduğunu göstemiştir. Bu organokile sıcaklığın etkisi dikkate alındığında 100 C ye kadar yapılan sıcaklık artışının yüzey alanının ve özgül gözenek hacminin üzerinde pek etkili olmadığı, 50 C deki değerler ile neredeyse aynı olduğu belirlenmiştir. Ancak 150 C ye çıkıldığında partiküller arası suyun yapıdan uzaklaşması sonucu organokilin yüzey alanında 50 ve 100 C a göre daha belirgin bir artma meydana gelmiştir. Sıcaklık değişiminin mikro ve gözenek hacminde önemli bir etkiye neden olmadığı gözlenmiştir. 4.3 p-fenilendiamonyum Organokilinin Karakterizasyonu p-fenilendiamonyum organokilinin XRD deseni değerlendirmesi p-fenilendiamonyum organokilinin (FDAOK) XDR deseni CaS ile birlikte Şekil 4.16 de verilmiştir. FDAOK için 2θ = 6,182º ve θ= 3,091º olarak bulunmuş ve Bragg Denkleminde yerine konularak tabakalar arası uzaklık nm olarak hesaplanmıştır. FDA 2+, ortaklanmamış elektronları bulunmayan, katyonları arasında H-bağı yapamayan, hazırlanan diğer aromatik katyonlara göre π-elektron yoğunluğu en az olan katyondur. Fakat aynı zamanda yük yoğunluğu (+2) en fazla olan katyondur. Bu yük yoğunluğu nedeniyle, FDA 2+ katyonu CaS tabakalarının birbirine yaklaşmasına neden olmuş, ancak bu sırada simektitin kristal yapısı bozulmuştur. 50

67 S 1000 cps d(001) = 1,542nm S Şiddet CaS S d(001) =1,428nm S FDA-OK 2θº(CuKα) Şekil 4.16 CaS ve FDAOK nın XRD desenleri FDA +2 nin simektit tabakaları arasındaki olası düzenlenmeleri, katyonun kalınlıkları yanlarında belirtilerek Şekil da verilmiştir. Teorik olarak bu katyonun simektit tabakası ile oluşturacağı en baskın etkileşim elektrostatik çekim kuvvetleri olmalı ve bu sırada katyonlar kendi aralarında itme kuvvetleri en az olacak şekilde düzenlenmelidir. Bu durumda FDA + için en olası düzenlenme, katyon kalınlığının 0,560nm olduğu ve tabakalar arasına dikey olarak yerleştiği Şekil 4.19 olmalıdır. 51

68 FDA + nın tabakalar arasına yerleşme düzenlerini belirlemek üzere, FDAOK nın tabaka kalınlığı (1,428nm), susuz CaS nin d(001) değeri (1,000nm) ile karşılaştırıldığında bu katyonunun katmanlar arasına girmesiyle tabaka kalınlığı Δ= d(001) FDAOK -1,000 =0,428 nm kadar artmıştır. Verilen yerleşme şekilleri arasında, teorik olarak önerilen düzenlenmedeki (Şekil 4.19) katyon kalınlığı (0,560nm), belirlenen Δ değerine (0,428nm) en yakın değer olduğundan FDA katyonunun Şekil 4.19 de verildiği gibi yerleştiği sonucuna varılmıştır. Belirlenen ve hesaplanan kalınlıklar arasındaki farkın, TOT katmanları arasına giren organik katyondaki NH + 3 gruplarının deformasyonundan kaynaklandığı düşünülmüştür. 0,17nm Şekil 4.17 FDAOK nın simektit tabakaları arasında yatay-paralel düzenlenmesi 0,24nm Şekil 4.18 FDAOK nın simektit tabakaları arasında düşey-paralel düzenlenmesi 52

69 0,56nm Şekil 4.19 FDAOK nın simektit tabakaları arasında dikey düzenlenmesi p-fenilendiamonyum organokilinin termal analiz değerlendirmesi CaS ve p-fenilendiamonyum organokilinin (FDAOK) termal analiz eğrileri Şekil 4.20 de verilmiştir. CaS nin DTA eğrisi incelendiğinde ºC aralığında gözlenen ardışık iki endotermik pikin sırasıyla partiküller arası ve tabakalar arası suyun uzaklaşmasından (DeH 2 O) kaynaklandığı ve burada %14,7 lik kütle azalması olduğu görülmüştür. Sıcaklık ºC aralığında ilerlediğinde CaS in endotermik dehidroksilasyonu (DeOH) sonucu %10,34 lik bir kütle azalması gözlenmiştir. FDAOK nın DTA eğrisi incelendiğinde, ºC aralığında DeH 2 O olayı sonucu %8,3 lük bir kütle kaybı meydana gelmiştir. Organokilin dehidratasyonu sırasındaki kütle azalması, CaS ye göre kıyaslandığında, organik katyonun Ca +2 iyonlarıyla yer değiştirirken tabakalar arasındaki suyu iterek, simektite hidrofobik özelik kazandırdığı sonucuna varılmıştır. FDAOK da, ºC aralığında gerçekleşen organik yapının termal bozunmasına ilişkin karbonlaşma piki, geniş dehidroksilasyon bandının altında kalmıştır. Yaklaşık 800ºC civarinda termal parçalanma sonucu geride kalan karbon yanarak uzaklaşmıştır. Birbiri ile çakışan organik maddenin uzaklaşması ve dehidroksilasyon sırasındaki toplam kütle azalması %15,9 olarak belirlenmiştir. Sıcaklık ºC arasında ilerlerken simektitin kristal yapısı bozulmuştur. Termal analiz boyunca FDAOK de toplam kütle azalması %24,2 olarak belirlenmiştir. 53

70 TGA % CaS - FDAOK DTA uv Temp [C] Şekil 4.20 CaS ve FDAOK nın TGA ve DTA eğrileri 54

71 4.3.3 p-fenilendiamonyum organokilinin FTIR-spektrumu değerlendirmesi CaS, FDACl 2 ve FDAOK nın 50ºC de ısıtıldıktan sonra alınan FTIR spektrumları Şekil 4.21 de verilmiştir. CaS nin FTIR spektrumunda 3633 cm -1 Al-OH gerilme, 3416 cm -1 H-OH gerilme, 1641 cm -1 H-OH eğilme, 1043 cm -1 Si-O gerilme, 914cm -1 Al-OH eğilme, 762 kuvars Si-O gerilme, 627 cm -1 Si-O ve Al-O düzlem dışı eşleşme, 519 cm -1 Al-O-Si eğilme, 467 cm -1 Si-O-Si eğilme titreşimlerine ait piklerdir. FDACl 2 tuzunun FTIR spektrumunda, yaklaşık 2853 cm -1 deki geniş band N + -H gerilme titreşimlerinden kaynaklanmaktadır. Yaklaşık cm -1 de beklenen aromatikliğe ait C-H gerilme pikleri bu bandın altında kalmıştır cm -1 bölgesinde N + -H gerilme titreşimlerinin katlı tonları gözlenmektedir cm -1 ve 1498 cm -1 pikleri sırasıyla aromatik C=C gerilme ve N-H eğilme titreşiminden kaynaklanmaktadır cm -1 de C-N + gerilme ve 827cm -1 de p-disübstitüe benzen titreşimlerine ait pikler gözlenmektedir. Hazırlanan FDAOK nin FTIR spektrumunda CaS ye ait yukarıda belirtilen tipik simektit piklerinin yanı sıra, FDA katyonuna ait cm -1 aralığındaki N + -H gerilme bandı, 1560 aromatik C=C gerilme ve 1496cm -1 N-H eğilme titreşimleri ve 837cm -1 p-disübstitüe benzen hidrojenlerine ait titreşim piklerinin de gözlenmesi bu katyonun Ca +2 iyonları ile yer değiştirdiğini, yani hedeflenen organokilin oluştuğunu göstermektedir. 55

72 CaS FDA OK FDA Tuzu Şekil 4.21 CaS, FDACl 2 tuzu ve FDAOK nın 50ºC de ısıtıldıktan sonra alınan FTIR spektrumları 56

73 4.3.4 p-fenilendiamonyum organokilinin UV-VIS- spektrumu değerlendirmesi CaS, FDACl 2 ve FDAOK nin sulu çözeltilerinin UV-spektrumları Bölüm de belirtildiği gibi alınarak FDAOK nın sulu çözeltideki kararlılığı değerlendirilmiştir (Şekil 4.22). CaS nin spetrumunda beklenildiği gibi belirgin bir pik gözlenmemektedir. FDAOK nın UV spektrumu incelendiğinde, hazırlandıkları FDACl 2 tuzuna ait 200, 235 ve 285 nm bandların gözlenmediği görülür. O halde FDAOK nın sulu ortamda kararlı olduğu söylenebilir. Sulu ortamda karalılığı yüksek olan bu organokilde kullanılan FDA katyonu +2 değerliklidir. O halde katyon yükü arttıkça simektit-organik katyon etkileşimi, su-organik katyon etkileşiminden daha baskındır. Sulu çözeltide kararlılığı yüksek olan FDAOK için UV spektrumundan elde edilen bu sonuçlar, aynı organokil için Bölüm de açıklanan tabakalar arası uzaklıkların değişimi ile uyum göstermektedir. FDAOK nın XRD deseninden, FDA 2+ ve simektit yüzeyi arasındaki kuvvetli etkileşim tabakaları birbirine yaklaştırarak d(001) uzaklıklarında azalmaya neden olmuştur FDACl 2 - CaS - FDAOK 6 A λ Şekil 4.22 CaS, FDACl 2 ve FDAOK den elde edilen sulu çözeltilerin UV-Spektrumları 57

74 4.3.5 p-fenilendiamonyum organokilinin element analizi FDAOK nın element analizi yapılarak, içerdiği organik katyon miktarı belirlenmiştir. FDA 2+ nin Ca 2+ ile yerdeğiştirme reaksiyonunun verimi (%y FDAOK ) elde edilen element anilizi sonuçlarından yararlanılarak, bağıntısından hesaplanmıştır. Bulunan sonuçlar Çizelge 4.3 de verilmiştir. %y FDAOK = (m +z z / M +z KDK).100 (4.3.1) Burada, m +z element analizi sonucu belirlenen simektit tabakaları arasına giren FDA 2+ katyonunun miktarını, KDK CaS nin katyon değiştirme kapasitesini, M +z aromatik katyonun mol kütlesini, z ise değerliğini simgelemektedir. Çizelge 4.4 FDAOK nın element anilizi sonuçları Kil %C M +z %m +z Z %y KA FDAOK 2, , ,8 CaS nin KDK değerine eşdeğer miktarda tuz kullanılarak yapılan reaksiyon veriminin %59,8 olarak belirlenmesi, FDA katyonunun Ca 2+ ile kısmen yer değiştirdiğini ve TOT katmanları arasına tek tabaka halinde girdiğini göstermiştir p-fenilendiamonyum organokili üzerine azot adsorpsiyonu p-fenilendiamonyum organokili (FDAOK), daha yüksek sıcaklıklarda bozunduğundan, vakumda sadece 50 C de 2 saat ısıtıldıktan sonra 77K de azot adsorpsiyon-desorpsiyon izotermi belirlenmiştir. Şekil 4.23 de CaS ve FDAOK nın adsorpsiyon izotermleri verilmiştir. 58

75 n/10-3 mol g ,8 4,6 4,4 4,2 4 3,8 3,6 3,4 3,2 3 2,8 2,6 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 CaS 105ºC FDA-OK-50ºC 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 x=p/p 0 Şekil 4.23 CaS in ve FDA-organokilinin 77K deki N 2 adsorpsiyon izotermleri 59

76 Adsorpsiyon izotermleri incelendiğinde, 0<x<0,05 aralığında mikrogözeneklerdeki adsorpsiyonun organokil oluşumu ile üç kat azaldığı görülmüştür. Denge basıncının 0,05<x<0,45 aralığında adsorpsiyonun x-eksenine neredeyse paralel gitmesi ve desorpsiyon eğrisinin p/p o =0,45 değerinde y-eksenine paralel ilerlemesi, sırayla FDAOK da mezogözeneklerin çoğunlukta olduğunu ve bunların eşboyutlu olduğunu göstermiştir. Bağıl denge basıncının 0,45<x<0,96 aralığında azotun kılcal yoğunlaşması meydana gelmiş ve x=1 değerinde adsorpsiyon tamamlanmıştır. FDA +2 katyonun tabakalar arasına girmesi, CaS ye göre adsorpsiyon ve desorpsiyon arasındaki histeresisi neredeyse üç kat azaltmıştır. FDAOK için adsorpsiyon izotermi verilerinden 0,05<x<0,35 bağıl denge basıncı aralığında çizilen BET doğrusu Şekil 4.24 de verilmiştir. Bu doğrunun eğimi ve kaymasından, BET denklemi (3.2) yardımıyla bulunan tek tabaka kapasitesi, A=n m La m bağıntısında yerine konularak 50ºC a kurutulan FDAOK nın yüzey alanı bulunmuştur. Desorpsiyon izotermlerinden elde edilen verilerden yararlanılarak her bağıl denge basıncına karsılık gelen V değerleri belirlenerek V-r (Şekil 4.25) ve dv/dr-r (Şekil 4.26) eğrileri elde edilmiştir. V-r eğrisinden r=1 nm ve r=25 nm deki V değerleri okunarak sırayla mikro- ve toplam özgül gözenek hacimleri belirlenmiştir. Toplam özgül gözenek hacminden mikro gözenek hacmi çıkarılarak mezo gözenek hacimleri hesaplanmıştır. dv/dr-r eğrisinin maksimum noktasından ortalama mezo-gözenek yarıçapları okunmuştur. Bu çalışmalardan elde edilen sonuçlar Çizelge 4.4 de sunulmuştur. 60

77 CaS: y = 1181,4x + 2,3309 R 2 0,9996 = FDA50ºC: y = 2411,3x R 2 = 0, [x/n(1-x)]/g mol ,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 x=p/p 0 Şekil 4.24 CaS in ve FDAOK nin vakumda 50 C ye ısıtıldıktan sonra belirlenen BET doğruları 61

78 CaS-105ºC FDAOK-50ºC CaS FDA v/10-3 cm3g-1 g -1 V/10-3 cm , r/nm Şekil 4.25 CaS in 105 C ve FDAOK nin vakumda 50 C de ısıtıldıktan sonra belirlenen özgül gözenek boyut dağılımları 62

79 CaS-105ºC FDA-OK -50ºC 120 v/dr)/10-3 dv/dr cm cm3g-1nm-1 3 g (d r/nm Şekil 4.26 CaS in ve FDAOK nin vakumda 50 C ye ısıtıldıktan sonra çizilen özgül gözenek boyut dağılımları 63

80 Çizelge 4.5 FDAOK nın N 2 adsorpsiyon izotermlerinden belirlenen yüzey alanı ve gözenek hacimleri Kil - C n m /molg -1 A/m 2 g -1 V/cm 3 g -1 V mi /cm 3 g - V me /cm 3 g - <r>/nm CaS 8, ,4 147,3 39,5 107,8 1,84 FDAOK 50 4, ,4 66,2 20,7 45,5 1,74 Bu çizelgeden kolayca görüleceği gibi organik katyonun TOT tabakaları arasına girmesi kilin yüzey alanında ve özgül gözenek hacminde belirgin bir azalmaya neden olmuştur. Bu azalmanın düzlemsel, simetrik ve yük yoğunluğu fazla (z=2) olan p- fenilendiamonyum katyonunun gözeneklere daha düzgün yerleşmesi ve kil tabakası ile olan kuvvetli elektrostatik etkileşiminden kaynaklandığı düşünülmüştür Ancak özgül gözenek boyut dağılım eğrileri incelendiğinde aynı yarıçapa sahip mezogözenek sayısında bir artma meydana geldiği görülmüştür. BET doğrusunun merkezden geçmesi p-fenilendiamonyum katyonunun girmesinin kilin adsorpsiyon kapasitesini arttırdığı sonucunu ortaya çıkarmıştır. 4.4 Fenilhidrazinyum Organokilinin Karakterizasyonu Fenilhidrazinyum organokilinin XRD deseni değerlendirmesi Fenilhidrazinyum organokilinin (FHOK) XDR deseni, CaS ile birlikte Şekil 4.27 de verilmiştir. Bu desenden FHOK için 2θ = 5,456º ve θ= 2,728º olarak bulunmuş ve Bragg Denkleminde yerine konularak tabakalar arası uzaklık 1,618nm olarak hesaplanmıştır. Bulunan bu değer CaS ile karşılaştırıldığında fenilhidrazinyum katyonun (FH + ) tabakalar arasına girmesinin, simektitin d001 değerini fazla değiştirmediği görülmüştür. Pik şiddeti hemen hemen aynı kaldığından, organik katyonun tabakalar arasına simektitin kristal yapısını bozmadan ve homojen olarak yerleştiği sonucu ortaya çıkmaktadır. 64

81 S 1000 cps d(001) = 1,542nm S Şiddet CaS S S d(001) = 1,618nm FHOK 2θº(CuKα) Şekil 4.27 CaS ve FHOK nın XRD deseni 65

82 FH + katyonu, gerek elektrostatik olarak, gerekse yapısındaki azot atomu üzerindeki ortaklanmamış elektronlarını simektitin Lewis asit merkezlerine koordine ederek TOT tabakalarının birbirine yaklaşmasını sağlar. Benzer şekilde kendi aralarında ve simektit tabakaları ile H-bağı yaparak d(001) uzaklığını azaltır. Buna karşılık bu katyonun yapısındaki serbest NH-grubu aromatik halkanın elektron yoğunluğunu arttırdığından, yoğun π elektron bulutu negatif yüklü TOT tabakalarını iter. Denel verilerden hesaplanan tabaka kalınlığı fazla değişmediğinden, bu itme-çekme kuvvetlerinin birbirini neredeyse dengelediği sonucu ortaya çıkar. Diğer katyonlar için yapılan simektit-organik katyon etkileşimleri FH + nin tabakalar içindeki yerleşmesini değerlendirmek için de geçerlidir. FH + katyonunun yapısında birbirine bağlı ancak farklı kimyasal çevreye sahip iki farklı azot bulunduğundan pek çok olası durum söz konusudur. Beklenen teorik etkileşimlere bağlı olarak, FH + nın simektit katmanları arasıdaki en olası düzenlenme şekilleri, katyon kalınlıkları yanlarında belirtilerek Şekil de verilmiştir. 0,54nm Şekil 4.28 FHOK nın TOT tabakaları arasında düşey-paralel düzenlenmesi; katyonlar zıt yönde ve NH-grupları TOT tabakalarıyla H-bağı yapabilir 0,54 nm Şekil 4.29 FHOK nın TOT tabakaları arasında düşey-paralel düzenlenmesi; katyonlar aynı yönde, fakat, NH-grupları TOT tabakalarıyla H-bağı yapabilir 66

83 0,18nm Şekil 4.30 FHOK nın TOT tabakaları arasında yatay düzenlenmesi; katyonlar zıt yönde - 0,66nm Şekil 4.31 FHOK nın TOT tabakaları arasında düşey düzenlenmesi; katyonlar zıt yönde 0,66nm Şekil 4.32 FHOK nın TOT tabakaları arasında düşey düzenlenmesi; katyonlar aynı yönde 67

84 Sterik engelliliğin en az, pozitif grupların birbirinden en uzak olduğu, buna karşılık simektit tabakaları ile elektrostatik etkileşiminin ve H-bağlarının en fazla olduğu düzenlenmelerin daha olası olduğu göz önünde bulundurulduğunda, bu katyonun Şekil 4.31 de verildiği gibi yerleşmesi beklenir. CaS nin su içermediği durumdaki d(001) uzaklığının 1,00nm olduğu göz önüne alındığında, Fenilhidrazinyum katyonunun katmanlar arasına girmesiyle tabaka kalınlığı Δ= d(001) FHOK -1,00 =0,62 nm kadar artmıştır. Bulunan Δ değeri, Şekil de her bir olası düzenlenme için verilen katyonun kalınlıkları ile karşılaştırıldığında, FH + nın, katyon kalınlığının 0,66 nm olduğu yerleşme düzeninde olduğu (Şekil 4.31) sonucuna varılmıştır Fenilhidrazinyum organokilinin termal analiz değerlendirmesi CaS ve FHOK nın termal analiz eğrileri Şekil 4.33 de verilmiştir. CaS nin DTA eğrisi incelendiğinde sıcaklık 200ºC a yükselirken gözlenen ardışık iki endotermik pik sırayla partiküller arası ve tabakalar arası suyun uzaklaşmasından (DeH 2 O) kaynaklanmış ve bu sırada %14,7 lik kütle kaybı olmuştur. Sıcaklık ºC aralığında ilerlerken CaS in endotermik dehidroksilasyonu (DeOH) sonucu %10,34 lik bir kütle azalması meydana gelmiştir. FHOK nın DTA eğrisinde ºC arasında gözlenen dehidratasyon olayı %8,5 kütle kaybına neden olmuştur. Diğer organokillerin aksine burada partiküller arası suyun yanı sıra, tabaka suyunun uzaklaşmasına ait pik de gözlenmektedir. Ancak dehidratasyon sırasındaki kütle kaybı CaS ye göre yine de düşük olduğundan, aromatik katyonun interkelatlaşmasıyla simektitin su adsorplama kapasitesi azalmıştır. TGA eğrisinde, 200ºC de amonyum tuzunun faz dönüşümü ve bozunması gerçekleşmiş ve bu olaya dehidroksilasyon eşlik etmiştir. Dehidroksilasyon olayı yaklaşık 1000ºC ye kadar devam etmiştir. DTA eğrisinde, FH + nın ºC ve ºC de beklenen, sırayla karbonlaşma ve karbondioksite dönüşüşerek uzaklaşmasına ait pikler geniş dehidroksilasyon bandının altında kaldığından net olarak gözlenememiştir. Peş peşe gerçekleşen organik madde bozunması ve dehidroksilasyon olayları sonucunda toplam % 15 kütle kaybı meydana gelmiştir. 68

85 TGA % CaS - FHOK DTA uv Temp [C] Şekil 4.33 CaS ve FHOK nın termal analiz eğrileri 69

86 4.4.3 Fenilhidrazinyum organokilinin FTIR-spektrumu değerlendirmesi CaS, FHCl ve FHOK nın 50 ve 150ºC de ısıtıldıktan sonra alınan FTIR spektrumları Şekil 4.34 de verilmiştir. CaS nin FTIR spektrumunda 3633 cm -1 Al-OH gerilme, 3416 cm -1 H-OH gerilme, 1641 cm -1 H-OH eğilme, 1043 cm -1 Si-O gerilme, 914cm -1 Al-OH eğilme, 762 kuvars Si-O gerilme, 627 cm -1 Si-O ve Al-O düzlem dışı eşleşme, 519 cm -1 Al-O-Si eğilme, 467 cm -1 Si-O-Si eğilme titreşimlerine ait piklerdir. FHCl tuzunun FTIR spektrumunda, 3206 cm -1 de gözlenen pik serbest amine ait N-H gerime titreşiminden ve yaklaşık 3001cm -1 de gözlenen nispeten geniş band N + -H gerilme titreşimlerinden kaynaklanmaktadır. Yaklaşık cm -1 de beklenen aromatik C-H gerilme pikleri bu bandın altında kalmıştır. 1608cm -1 de aromatik C=C gerilme gözlenmektedir cm -1 ve 1496 cm -1 pikleri sırasıyla N-H asimetrik ve simetrik eğilme titreşimine ait piklerdir cm -1 pik ise fenilhidrazinyum katyonundaki serbest azotun aromatik halka karbonu ile yapmış olduğu C-N gerilme pikidir. Hazırlanan FHOK nin 50ºC e ısıtıldıktan sonra alınan FTIR spektrumunda FH katyonuna ait piklerin pek çoğunun CaS ye ait simektit piklerinin altında kaldığı gözlenmiştir. Ancak, FH + katyonuna ait 1567 ve 1498 cm -1 N-H eğilme titreşimine ait piklerinin gözlenmesi bu katyonun Ca +2 iyonları ile yer değiştirdiğini göstermektedir. Bu organokilin 150ºC e ısıtıldıktan sonra alınan FTIR spektrumu 50ºC ısıtıldıktan sonra alınan FTIR spektrumu ile neredeyse aynıdır. Bu da FHOK nın bu sıcaklıklara kadar ısıtıldığında yapısını, yani kararlılığını koruduğunu göstermektedir. 1043cm -1 de gözlenen Si-O ya ait pik organokil oluşumu ile biraz değişerek, FHOK-50 ºC de 1034cm -1 e ve FHOK-150 ºC de 1024 nm ye kaymıştır. 70

87 CaS FH-OK FH-OK FH-Tuzu Şekil 4.34 CaS, FHCl ve FHOK nın 50 ve 150ºC de ısıtıldıktan sonra alınan FTIR spektrumları 71

88 4.4.4 Fenilhidrazinyum organokilinin UV-VIS spektrumu değerlendirmesi CaS, FHCl ve FHOK nın sulu çözeltilerinin UV-spektrumları Bölüm de belirtildiği gibi alınarak hazırlanan organokilin sudaki kararlılığı tartışılmıştır. UV- Spektrumları Şekil 4.35 de verilmiştir CaS - FHOK - FHCl 8 6 A λ Şekil 4.35 CaS, FHCl ve FHOK den elde edilen sulu çözeltilerin UV-Spektrumları CaS nin spetrumunda herhangi bir absorpsiyon gözlenmemektedir. FHCl tuzunun UVspektrumlarında gözlenen 195, 205 ve 225 nm bandları fenil yapısına ait tipik π-π* geçişlerine ait soğurma bandlarıdır. Serbest NH-grubundan kaynaklanan ve daha düşük absorbans değerine sahip n- σ* ( nm) ve n-π* ( nm) bandları muhtemelen bu bandların altında kalmıştır. FHOK nın sulu çözeltisinin UV spektrumunda, 190 ve 230nm de (zayıf) absorpsiyon bandlarının gözlenmesi bu organokilin yapısındaki katyonun bir kısmının suya geçtiğini 72

89 göstermiştir. Bu durum +1 değerlikli fenilhidrazinyumun organokilinin sulu ortamda kararlığının kısmen azaldığını ortaya çıkarmıştır Fenilhidrazinyum organokilinin element analizi FHOK nın element analizi sonuçları Çizelge 4.5 de verilmiştir. Bu analizden içerdiği katyon miktarı belirlendikten sonra yerdeğiştirme reaksiyonunun verimi (%y FHOK ) bağıntısından hesaplanmıştır. %y FHOK = (m +z z / M +z KDK).100 (4.4.1) Burada m +z, element analizi sonucu kil tabakaları arasına giren aromatik katyon miktarını, KDK saf CaS nin katyon değiştirme kapasitesini, M +z ve z ise sırasıyla aromatik FH + katyonunun molar kütlesini ve değerliğini simgelemektedir. Çizelge 4.6 FHOK nın element anilizi sonuçları Kil %C M +z %m +z z %y KA FHOK 2, , ,0 CaS nin KDK değerine eşdeğer miktarda tuz kullanılarak yapılan reaksiyon veriminin %27,0 olarak belirlenmesi, FH katyonunun Ca 2+ ile kısmen yer değiştirdiğini ve TOT katmanları arasına tek tabaka halinde girdiğini göstermiştir. Elde edilen reaksiyon veriminin düşük olmasından, hacimli FH + katyonlarının TOT tabakaları arasına girerken birbirine sterik etki yarattığı ve organokillerin sulu çözeltide hazırlandığı göz önüne alındığında, ilgili katyonun su ile olan etkileşiminin büyüklüğünün neden olduğu sonucuna varılmıştır. Bu sonuç, organokilin sulu ortamdaki kararlığını değerlendirmek üzere yapılan UV-spektrumu sonuçlarıyla da uyum göstermiştir. 73

90 4.4.6 Fenilhidrazinyum organokili üzerine azot adsorpsiyonu Sıcaklığı 105 C a ayarlanmış bir etüvde 2 saat kurutulan CaS yanında, yüksek vakum altında (10-3 mmhg) 50 ve 150 C sıcaklıklarda 2 saat kurutulan fenilhidrazinyum organokili (FHOK) üzerinde azotun 77K deki adsorpsiyon izotermleri Şekil 4.36 da verilmiştir. Bu izotermler yardımıyla yüzey alanları ve özgül gözenek hacimleri hesaplanarak kurutma sıcaklığının bu değerlere etkisi değerlendirilmiştir. Adsorpsiyon izotermleri incelendiğinde CaS de 0<x<0,05 bağıl denge basıncı aralığında gerçekleşen mikrogözeneklerdeki adsorpsiyon, organokil oluşumu ile azalmıştır. FHOK nın 50ºC deki mikrogözenek adsorpsiyonu aynı organokilin 150ºC a kurutulması ile biraz artmıştır. Denge basıncının 0,05<x<0,45 aralığında mezo gözeneklerde meydana gelen adsorpsiyonun p/p o =0,45 değerinde y-eksenine paralel ilerlemesi, Fenilhidrazinyum katyonun (FH + ) simektit katmanları arasına girmesiyle aynı yarıçapa sahip mezo gözenek sayısının arttığını göstermiştir. 0,45<x<0,96 aralığında azotun kılcal yoğunlaşması, x=1 de ise yığın ayrılma meydana gelmiştir. FH + nın tabakalar arasına girmesi, CaS ye göre adsorpsiyon ve desorpsiyon arasındaki histeresisi azaltmıştır. Kurutma sıcaklığının 50 ve 150ºC a arttırılması izotermin şeklini değiştirmemiş, ancak mezogözeneklerdeki adsorpsiyonun artmasına neden olmuştur. Adsorpsiyon izotermi verilerinden 0,05<x<0,35 bağıl denge basıncı aralığında çizilen BET doğrusu Şekil 4.37 de verilmiştir. Bu doğrunun eğimi ve kaymasından, BET denklemi (Bağıntı 3.2) yardımıyla bulunan tek tabaka kapasitesi, A=n m La m bağıntısında yerine konularak 50 ve 150ºC a kurutulan FHOK nın yüzey alanları bulunmuştur. Desorpsiyon izotermlerinden elde edilen verilerden yararlanılarak her bağıl denge basıncına karsılık gelen V değerleri belirlenerek V-r (Şekil 4.38) ve dv/dr-r (Şekil 4.39) eğrileri elde edilmiştir. V-r eğrisinden r=1 nm ve r=25 nm deki V değerleri okunarak sırayla mikro- ve toplam özgül gözenek hacimleri belirlenmiştir. Toplam özgül gözenek hacminden mikro gözenek hacmi çıkarılarak mezo gözenek hacimleri hesaplanmıştır. dv/dr-r eğrisinin maksimum noktasından ortalama mezo-gözenek yarıçapları okunmuştur. Bu çalışmalardan elde edilen sonuçlar Çizelge 4.6 da sunulmuştur. 74

91 n/10-3 mol g ,8 4,6 4,4 4,2 4 3,8 3,6 3,4 3,2 3 2,8 2,6 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Ca CaS S 105ºC ADS FH CaS -OK DES 50ºC FH-OK 150ºC FH-OK ADS 50 FH-OK DES 50 FH-OK ADS 150 FH-OK DES ,2 0,4 0,6 0,8 1 x=p/p 0 Şekil 4.36 CaS in ve FH-organokilinin vakumda 50 ve 150 de kurutulduktan sonra belirlenen 77K deki N 2 adsorpsiyon izotermleri 75

92 [x/n(1-x)]/g mol CaS 105ºC: y=1181,4x + 2,3309 R 2 0,9996= FH-OK 50ºC: y = 2464,1x R 2 = 0,9983 FH-OK 150ºC: y = 1854,2x + 3,1478 R 2 = 0, ,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 x=p/p 0 Şekil 4.37 CaS in ve FHOK nin vakumda 50, 150 C ye ısıtıldıktan sonra belirlenen BET doğruları 76

93 CaS 105ºC FH-OK 50ºC FH-OK 150ºC v/10-3 cm3g-1 V/10-3 cm 3 g ,1 1 r/nm Şekil CaS in ve FHOK nin vakumda 50, 150 C ye ısıtıldıktan sonra çizilen özgül gözenek boyut dağılımları 77

94 CaS FH-50 FH (dv/dr)/10-3 dv/dr cm g 3g-1nm r/nm Şekil 4.39 CaS in ve FHOK nin vakumda 50, 150 C ye ısıtıldıktan sonra belirlenen özgül gözenek boyut dağılımları 78

95 Çizelge 4.7 FHOK nın N 2 adsorpsiyon izotermlerinden çeşitli sıcaklıklarda belirlenen yüzey alanı ve gözenek hacimleri Kil - C n m /molg -1 A/m 2 g -1 V/cm 3 g -1 V mi /cm 3 g - V me /cm 3 g - <r>/nm CaS 8, ,4 147,3 39,5 107,8 1,84 FHOK 50 4, ,6 79,7 19,5 60,2 1,56 FHOK 150 5, ,5 109,8 28,7 81,1 1,74 Adsorpsiyon izotermlerinin incelenmesi sonucu organik katyonun TOT tabakaları arasına girmesinin CaS ye göre kıyaslandığında yüzey alanında ve özgül gözenek hacminde azalmaya neden olduğu buna karşılık aynı yarıçapa sahip gözeneklerin sayısının arttığı görülmüştür. FHOK nin vakumda 50 ve 150 C de kurutulduktan sonra belirlenen adsorpsiyon izotermlerinden sıcaklığın artması ile yüzey alanın 12,9 m 2 g -1 ve özgül gözenek hacminde 30,1 cm 3 g -1 artma meydana geldiği belirlenmiştir. Özgül gözenek boyut dağılımları değerlendirildiğinde, sıcaklıkla, aynı yarıçapa sahip gözeneklerin sayısının da arttığı gözlenmiştir ,4-Diamonyumfenol Organokilinin Karakterizasyonu ,4-Diamonyumfenol organokilinin XRD deseni değerlendirmesi 2,4-Diamonyumfenol organokilinin (DAFOK) ve CaS nin XRD desenleri Şekil 4.40 da verilmiştir. Bu desenden DAFOK için 2θ = 5,960º ve θ= 2,980º olarak bulunmuş ve Bragg Denkleminde yerine konularak tabakalar arası uzaklık 1.481nm olarak hesaplanmıştır. Bulunan değer CaS nin d(001) değeri (1,543 nm) ile karşılaştırıldığında tabakalar arası uzaklığın fazla değiştirmediği görülmüştür. DAFOK da simektit pikinin şiddeti azaldığından bu katyonun tabakalar arasına yerleşirken CaS nin kristal yapısını bozduğu sonucu ortaya çıkmıştır. 79

96 S 1000 cps d(001) 1,542nm Şiddet S CaS S d(001) 1,481nm S DAF-OK 2θº(CuKα) Şekil 4.40 DAFOK ve CaS nin XDR deseni 80

97 DAF 2+, yapısında oksijen atomu üzerindeki ortaklanmamış elektronları bulunan bir katyondur. Dolayısıyla, bu elektronlarını simektit tabakalarındaki oktet boşluğu bulunan metal katyonlarına koordine edebilir. Böyle bir etkileşim TOT tabakalarının birbirine yaklaşmasını sağlar. Benzer şekilde, kendi aralarında ve silanol yüzeyleri ile hidrojen bağı yaparak ve yüksek yük yoğunluğu (+2) nedeniyle güçlü elektrostatik çekim kuvvetleri oluşturarak da tabakaları birbirine yaklaştırabilir. Ancak bunun aksine katyondaki sübstitüe hidroksil grubu aromatik yapının elektron yoğunluğunu arttıracağından, π elektronları negatif yüklü TOT tabakalarını iterek d(001) uzaklığını arttıracaktır. DAFOK oluşumunda zıt yönlü bu iki etkileşim birbirini dengelediğinden d(001) uzaklığı hemen hemen aynı kalmıştır. DAF 2+ katyonu TOT tabakaları içinde teorik olarak pek çok şekilde düzenlenebilir. Olasılığı en yüksek olanları düzenlenmeleri, katyon kalınlıkları belirtilerek, Şekil de verilmiştir. 0,65nm Şekil 4.41 DAFOK nın TOT tabakaları arasında düşey düzenlenmesi; NH 3 + grupları aynı yönde, OH grupları kendi aralarında H-bağı oluşturamaz 0,65nm Şekil 4.42 DAFOK nın TOT tabakaları arasında düşey düzenlenmesi; NH 3 + katyonları ve OH grupları farklı yönde 81

98 0,65nm Şekil 4.43 DAFOK nın TOT tabakaları arasında düşey düzenlenmesi; NH 3 + katyonları ve OH grupları aynı yönde ve kendi aralarında H-bağı oluşturabilir 0,17nm Şekil 4.44 DAFOK nın TOT tabakaları arasında yatay düzenlenmesi; OH grupları birbirine zıt yönde 0,17nm Şekil 4.45 DAFOK nın TOT tabakaları arasında yatay düzenlenmesi; OH grupları birbirine doğru ve kendi aralarında hidrojen bağı oluşturabilir 82

99 0,48nm Şekil 4.46 DAFOK nın TOT tabakaları arasında düşey düzenlenmesi NH 3 + katyonları negatif yüklü simektit tabakalarına çok yakın ve OH grupları hidrojen bağı oluşturabilir Diğer organokillerde olduğu gibi, burada da pozitif grupların birbirinden en uzak olduğu, buna karşılık kil tabakaları elektrostatik etkileşiminin ve H-bağlarının en fazla olduğu düzenlenmenin tercih edilmelidir. Şekil 4.43, Şekil 4.44 ve Şekil 4.45 de pozitif yüklü gruplar birbirine çok yakın olduğundan tercih edilmezler. CaS nin su içermediği durumdaki d(001) uzaklığına göre değerlendirildiğinde, DAFOK oluşması sonucu tabaka kalınlığı Δ= d(001) DAFOK -1,000 =0,481nm kadar artmıştır. Bulunan Δ değeri, Şekil 4.41, Şekil 4.42 ve Şekil 4.46 da verilen yerleşme düzenlerindeki katyon kalınlıkları ile kıyaslandığında DAF ın TOT tabakaları arasına katyon kalınlığı 0,480 nm olan Şekil 4.46 daki gibi girdiği sonucu ortaya çıkmaktadır ,4-Diamonyumfenol organokilinin termal analiz değerlendirmesi CaS ve DAFOK nın DTA ve TGA eğrileri Şekil 4.47 de verilmiştir. CaS nin TGA eğrisinden, sıcaklık 200ºC a yükselirken partiküller arası ve tabakalar arası suyun uzaklaşması (DeH 2 O) sonucu %14,7 lik kütle kaybının meydana geldiği görülmüştür. Sıcaklık ºC aralığında ilerlediğinde CaS in endotermik dehidroksilasyonu (DeOH) sonucu %10,34 lik bir kütle azalması gözlenmiştir. DAFOK nın DTA eğrisi incelendiğinde hidrofobik organik katyonun simektit yapısındaki değişebilen katyonlarla yer değiştirmesinin tabakalar arasındaki suyu iterek yapıdan uzaklaştırdığı ve böylece DTA da sadece partiküller arası suyun uzaklaşmasına ait tek bir pikin gözlenmesine neden olduğu sonucuna varılmıştır. Bu olay yaklaşık 200ºC ye kadar devam etmiş ve bu aralıkta %11,6 kütle kaybı meydana gelmiştir. Sıcaklık ºC 83

100 arasında ilerlerken organik amonyum tuzunun uzaklaşmasının ve dehidroksilasyon olayının peş peşe gerçekleştiği ve bu sırada % 18,2 kütle kaybı olduğu belirlenmiştir. Organik katyonun karbonlaşma ve oksitlenme pikleri dehidroksilasyon bandının altında kalmıştır. Termal analiz boyunca DAFOK da %29,8 kütle kaybı gerçekleşmiştir. TGA % CaS - DAFOK DTA uv Temp [C] Şekil 4.47 CaS ve DAFOK nın termal analiz eğrileri 84

101 ,4-Diamonyumfenol organokilinin FTIR-spektrumu değerlendirmesi CaS, DAFCl 2 ve DAFOK nın 50 ve 150ºC de ısıtıldıktan sonra alınan FTIR spektrumları Şekil 4.48 de verilmiştir. CaS nin FTIR spektrumunda 3633 cm -1 Al-OH gerilme, 3416 cm -1 H-OH gerilme, 1641 cm -1 H-OH eğilme, 1043 cm -1 Si-O gerilme, 914cm -1 Al-OH eğilme, 762 kuvars Si-O gerilme, 627 cm -1 Si-O ve Al-O düzlem dışı eşleşme, 519 cm -1 Al-O-Si eğilme, 467 cm -1 Si-O-Si eğilme titreşimlerine ait piklerdir. DAFCl 2 tuzunun FTIR spektrumunda cm -1 arasındaki zayıf, geniş band fenolik OH gerilmesine aittir cm -1 aralığındaki geniş şiddetli band N + -H gerilme titreşimlerinden kaynaklanmaktadır. Yaklaşık cm -1 de beklenen aromatik C-H gerilme pikleri bu bandın altında kalmıştır cm -1 ve cm -1 de N + -H gerilme titreşimlerinin katlı tonlarına ait pikler gözlenmektedir cm -1 bölgesi oldukça karışıktır çünkü fenil çekirdeğine ait titreşimler ile NH + 3 eğilme titreşimleri aynı bölgede pik verirler cm -1 de fenolik OH eğilme titreşimi ve 1203 cm -1 de yine fenolik C-O gerilme titreşimlerine ait pikler gözlenmektedir cm -1 de gözlenen orta şiddetli pik aromatik C-N + gerilmesinden kaynaklanmaktadır. 833 cm -1 deki şiddetli pik 1,2,4-trisübstitüe benzene ait karakteristik piklerdir. DAFOK nin 50ºC e ısıtıldıktan sonra alınan FTIR spektrumunda, DAF katyonundaki cm-1 de beklenen OH zayıf gerilme bandı CaS ye ait pikler ile çakışmıştır. Ancak amonyum katyonuna ait cm -1 N-H gerilme bandının, cm -1 bölgesinde fenil çekirdeğine ait piklerin ve 1375 cm -1 de N-H eğilmesine ait piklerin gözlenmesi organokilin oluştuğunu göstermektedir. DAFOK nin 150ºC e ısıtıldıktan sonra alınan FTIR spektrumu ise 50ºC e ısıtıldıktan sonra alınan FTIR spektrumundan farklıdır. Amonyum katyonuna ait cm -1 N- H gerilme bandı kaybolmuş ve parmak izi bölgesi değişmiştir. Bu farklılıktan 150ºC e çıkıldığında DAF organokilinin yapısındaki organik maddenin bozunduğunu göstermektedir. 85

102 CaS DAF-OK DAFOK DAF Tuzu Şekil 4.48 CaS, DAFCl 2 ve DAFOK nın 50 ve 150ºC de ısıtıldıktan sonra alınan FTIR spektrumları 86

103 ,4-Diamonyumfenol organokilinin UV-VIS spektrumu değerlendirmesi CaS, DAFCl 2 ve DAFOK nın sulu çözeltilerinin UV-spektrumları Bölüm de belirtildiği gibi alınarak hazırlanan organokilin sudaki kararlılığı tartışılmıştır. UV- Spektrumları Şekil 4.49 de verilmiştir DAFCl 2 - CaS - DAFOK 6 A λ Şekil 4.49 CaS, DAFCl 2 ve DAFOK den elde edilen sulu çözeltilerin UV-Spektrumları CaS nin spetrumunda herhangi bir absorpsiyon gözlenmemektedir. DAFCl 2 nin UVspektrumunda 195, 225 ve 285nm de gözlenen bandlar fenolik π- π*geçişlerine aittir. Spektrumda 215nm de fenolik OH-grubundan kaynaklanan ve daha düşük absorbans değerine sahip n-π* bandı diğer bandların altında kalmıştır. DAFOK nın UV spektrumunda herhangi bir band gözlenmediğinden DAFOK nın sulu ortamda kararlı olduğu sonucu ortaya çıkmaktadır. Bu karalılığın, DAF 2+ katyonun yüksek yük yoğunluğuna sahip olmasından ve katyon yükü arttıkça simektit-organik katyon etkileşiminin, su-organik katyon etkileşiminden daha fazla olmasından kaynaklandığı düşünülmüştür. 87

104 ,4-Diamonyumfenol organokilinin element analizi Element analizi yöntemi ile içerdiği katyon miktarı belirlenen DAFOK nın reaksiyon verimi (%y FDAOK ) bağıntısından hesaplanmış ve elde edilen sonuçlar Çizelge 4.7 de verilmiştir. %y DAFOK = (m +z z / M +z KDK).100 (4.5.1) Bağıntıda, m +z, element analizi sonucu kil tabakaları arasına giren aromatik katyon miktarını, KDK saf CaS nin katyon değiştirme kapasitesini, M +z ve z ise sırasıyla aromatik katyonun molar kütlesini ve değerliğini simgelemektedir. Çizelge 4.8 DAFOK nın element anilizi sonuçları Kil %C M +z %m +z Z %y KA DAFOK 2, , ,5 CaS nin KDK değerine eşdeğer miktarda tuz kullanılarak yapılan reaksiyon veriminin %53,5 olarak belirlenmesinden DAF katyonunun Ca 2+ ile kısmen yer değiştirdiği sonucu ortaya çıkmıştır ,4-Diamonyumfenol organokili üzerine azot adsorpsiyonu Sıcaklığı 105 C a ayarlanmış bir etüvde 2 saat kurutulan CaS yanında, yüksek vakum altında (10-3 mmhg) 50, 100 ve 150 C sıcaklıklarda 2 saat kurutulan 2,4- Diamonyumfenol organokili (DAFOK) üzerinde azotun 77K deki adsorpsiyon izotermleri Şekil 4.50 de verilmiştir. Elde edilen izotermlerden yararlanılarak yüzey alanı ve özgül gözenek hacimleri belirlenmiş ve bunlara kurutma sıcaklığının etkisi değerlendirilmiştir. 88

105 n/10-3 mol g ,8 4,6 4,4 4,2 4 3,8 3,6 3,4 3,2 3 2,8 2,6 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 CaS 105ºC DCaS AF-OK ADS-50ºC DACaS F-OK- DES100ºC DADAF-OK F-OK-150ºC ADS DAF-OK DES 50 DAF-OK ADS 100 DAF-OK DES 100 DAF-OK ADS 150 DAF-OK DES ,2 0,4 0,6 0,8 1 x=p/p 0 Şekil 4.50 CaS in 100 C vakumda ve DAFOK nin vakumda 50, 100 ve 150 de kurutulduktan sonra belirlenen 77K deki N 2 adsorpsiyon izotermleri 89

106 DAFOK nın adsorpsiyon izotermleri CaS ile karşılaştırıldığında 0<x<0,05 bağıl denge basıncı aralığında mikrogözeneklerdeki adsorpsiyon oldukça azalmış, mikrogözenekeler neredeyse tamamen kapanmıştır. DAFOK nın izoterminde, denge basıncının 0,05<x<0,45 aralığında adsorpsiyonun x-eksenine paralel gitmesi ve desorpsiyon eğrisinin yaklaşık p/p o =0,45 değerinde düşey ilerlemesi aynı yarıçaplı mezogözeneklerin çoğunlukta olduğunu göstermiştir. Bağıl denge basıncının 0,45<x<0,96 aralığında azotun kılcal yoğunlaşması meydana gelmiş ve x=1 değerinde adsorpsiyon tamamlanmıştır. CaS ye göre kıyaslandığında 50ºC a kurutulan DAFOK da histerisis fazla değişmemiş ancak sıcaklığın arttırılmasıyla oldukça azalmıştır. Adsorpsiyon izotermi verilerinden 0,05<x<0,35 bağıl denge basıncı aralığında çizilen BET doğrusu Şekil 4.51 de verilmiştir. Bu doğrunun eğimi ve kaymasından, BET denklemi (Bağıntı 3.2) yardımıyla bulunan tek tabaka kapasitesi, A=n m La m bağıntısında yerine konularak 50, 100 ve 150ºC a kurutulan DAFOK nın yüzey alanları bulunmuştur. Desorpsiyon izotermlerinden elde edilen verilerden yararlanılarak her bağıl denge basıncına karsılık gelen V değerleri belirlenerek V-r (Şekil 4.52) ve dv/dr-r (Şekil 4.53) eğrileri elde edilmiştir. V-r eğrisinden r=1 nm ve r=25 nm deki V değerleri okunarak sırayla mikro- ve toplam özgül gözenek hacimleri belirlenmiştir. Toplam özgül gözenek hacminden mikro gözenek hacmi çıkarılarak mezo gözenek hacimleri hesaplanmıştır. dv/dr-r eğrisinin maksimum noktasından ortalama mezo-gözenek yarıçapları okunmuştur. Bu çalışmalardan elde edilen sonuçlar Çizelge 4.8 de sunulmuştur. 90

107 CaS 105ºCy = 1181,4x + 2,3309 R 2 0,9996 = DAF-OK 50ºC y = 4633,2x + 60,43 R 2 = 0,9909 DAFOK 100ºC y= 4109,3x + 15,01 R 2 = 0,999 DAF-OK 150ºC y = 3378,5x + 48,355 R 2 = 0, [x/n(1-x)]/g mol ,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 x=p/p 0 Şekil 4.51 CaS in 100 C vakumda ve DAFOK nin vakumda 50, 100, 150 C ye ısıtıldıktan sonra belirlenen BET doğruları 91

108 CaS105ºC DAF-50ºC DAF100ºC DAF 150ºC v/10-3 cm3g-1 V/10-3 cm 3 g , r/nm Şekil 4.52 CaS in 100 C vakumda ve DAFOK nin vakumda 50,100,150 C ye ısıtıldıktan sonra belirlenen özgül gözenek boyut dağılımları 92

109 200 CaS-105ºC DAF-OK 50ºC DAF-OK 100ºC DAF-OK 150ºC (dv/dr)/10-3 dv/dr 10 cm3g-1nm g r/nm 10 Şekil 4.53 CaS ve DAFOK nin vakumda 50,100,150 C ye ısıtıldıktan sonra belirlenen özgül gözenek boyut dağılımları 93

110 Çizelge 4.9 CaS ve DAFOK nin 50,100 ve 150ºC daki yüzey alanları ve özgül gözenek hacimleri Kil - C n m /molg - A/m 2 g -1 V/cm 3 g - V mi /cm 3 g - V me /cm 3 g - <r>/ nm CaS-105 8, ,4 147,3 39,5 107,8 1,84 DAFOK-50 2, ,8 54,1 11,4 42, DAFOK-100 2, ,6 69,3 14,6 54, DAFOK-150 2, ,5 79,7 15,6 64, Organik katyonun TOT tabakaları arasına girmesi, CaS nin yüzey alanında, özgül gözenek hacminde belirgin bir azalmaya neden olmuş, ancak mezogözenek yarıçapını fazla değiştirmemiştir. Buna karşılık, özgül gözenek boyut dağılımları dikkate alındığında aynı yarıçapa sahip gözenek sayısında bir artma olduğu gözlenmiştir. Ayrıca yük yoğunluğu fazla olan ve aynı zamanda H-bağı yapabilen DAF 2+ katyonu gözeneklere yerleşerek, azot moleküllerinin girmesini engellemiş ve simektitin adsorpsiyon kapasitesi oldukça azaltmıştır. DAFOK nın farklı sıcaklıklarda belirlenen izotermleri birbirlerine göre değerlendirildiğinde 100 ve 150 C ye kadar ısıtılmasının yüzey alanını fazla değiştirmezken, özgül gözenek hacmini biraz arttırmıştır. Organokil oluşumu ve kurutma sıcaklığının arttırılması mezogözenek yarıçapını değiştirmemiştir. 4.6 N,N-dietil-p-fenilendiamin Monoamonyum Organokilinin Karakterizasyonu N,N-dietil-p-fenilendiamin monoamonyum organokilinin XRD deseni değerlendirmesi N,N-dietil-p-fenilendiamin monoamonyum organokilinin (DEFAOK) XDR deseni CaS ile birlikte Şekil 4.54 de verilmiştir. Bu desenden DEFAOK için 2θ = 5,260º ve θ= 2,630º olarak bulunmuş ve Bragg Denkleminde yerine konularak tabakalar arası uzaklık nm olarak hesaplanmıştır. Bulunan değer CaS nin d(001) değeri (1,543 nm) ile karşılaştırıldığında tabakalar arası uzaklık artmıştır. Ancak CaS ye göre pik şiddeti fazla değişmediğinden bu katyon TOT tabakaları arasına simektitin kristal yapısını bozmadan yerleşmiştir. 94

111 S 1000 cps d(001) = 1,542nm S Şiddet CaS S d(001) = 1,678nm S DEFA-OK 2θº(CuKα) Şekil 4.54 CaS ve DEFAOK nın XRD deseni 95

112 DEFA +, yapısındaki azot atomu üzerindeki ortaklanmamış elektronlarını simektitin Lewis asidik bölgelerine koordine edebilir. Böyle bir etkileşim TOT tabakalarının birbirine yaklaşmasını sağlar. Silanol hidroksileri ile H-bağı yapabildiği için yine tabakaları birbirine yaklaştıracaktır. Yük yoğunluğu +1 olan bu katyonun simektit ile olan elektrostatik çekim kuvvetleri tabakalar arası uzaklığı azaltacaktır. Ancak bunun aksine katyona bağlı serbest dietilamino grubu aromatik yapının elektron yoğunluğunu arttıracağından, π elektronları negatif yüklü TOT tabakalarını iterek uzaklığı arttıracaktır. Denel sonuçlardan DEFAOK oluşumunda d(001) uzaklığı arttığına göre, bu itme kuvvetleri çekme kuvvetlerinden daha baskındır. DEFA + katyonunun simektit tabakaları içindeki olası yerleşme düzenleri ve katyon kalınlıkları Şekil da verilmiştir. 0,79nm Şekil 4.55 DEFA-OK düşey düzenlenme, katyonlar aynı yönde, büyük gruplar birbirine yakın 96

113 0,79nm Şekil 4.56 DEFA-OK düşey düzenlenme, katyonlar ve büyük gruplar birbirine zıt yönde 0,25nm Şekil 4.57 DEFA-OK yatay düzenlenme, katyonlar ve büyük gruplar birbirine zıt yönde 0,25nm Şekil 4.58 DEFA-OK yatay düzenlenme, katyonlar ve büyük gruplar aynı yönde 97

114 0,55nm Şekil 4.59 DEFA-OK dikey düzenlenme, katyonlar ve büyük gruplar zıt yönde 0,55nm Şekil 4.60 DEFA-OK dikey düzenlenme, katyonlar ve büyük gruplar aynı yönde Burada da pozitif grupların birbirinden en uzak, buna karşılık simektit tabakaları elektrostatik etkileşiminin ve H-bağlarının en fazla olduğu düzenlenme tercih edilmelidir. Bunların yanı sıra katyon yapısındaki büyük ve dallanmış bir sübstitüent olan dietilamino grupları da birbirlerini iteceğinden, bu grupların da birbirinden uzak düzenlenmesi gerekmektedir. DEFAOK için bu koşulları sağlayan en olası yapılar ise Şekil 4.56, Şekil 4.57 ve Şekil 4.59 dur. Bu düzenlenmelerde DEFA + katyonunun kalınlığı sırasıyla 0,79 nm, 0,25 nm ve 0,55 nm dir. CaS nin susuz formunun tabakalar arası uzaklığı 1,00nm olduğuna göre DEFA + katyonunun simektit tabakaları arasına yerleşmesiyle d(001) değerinin 0,68 nm kadar artmıştır. Bu değer katyon kalınlıkları ile karşılaştırıldığında Şekil 4.56 ve Şekil 4.59 düzenlenmelerinin daha uygun olduğu 98

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ BİR SİMEKTİT MİNERALİNİN KRİSTALLİĞİ, YÜZEY ALANI VE GÖZENEKLİLİĞİ ÜZERİNE ASİT AKTİVASYONUNUN ETKİSİ SİBEL KAHRAMAN KİMYA ANABİLİM DALI ANKARA

Detaylı

Toprağın Katı ve Sıvı Fazı Arasındaki Etkileşimler

Toprağın Katı ve Sıvı Fazı Arasındaki Etkileşimler Toprağın Katı ve Sıvı Fazı Arasındaki Etkileşimler Toprakta bulunan katı (mineral ve organik madde), sıvı (toprak çözeltisi ve bileşenleri) ve gaz fazları sürekli olarak etkileşim içerisindedir. Bunlar

Detaylı

ÖZET Yüksek Lisans Tezi BENTONİTİK KİLLER ÜZERİNDE ETİLEN GLİKOL MONOETİL ETER ADSORPSİYONU Esra YALÇIN Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Ki

ÖZET Yüksek Lisans Tezi BENTONİTİK KİLLER ÜZERİNDE ETİLEN GLİKOL MONOETİL ETER ADSORPSİYONU Esra YALÇIN Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Ki ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ BENTONİTİK KİLLER ÜZERİNDE ETİLEN GLİKOL MONOETİL ETER ADSORPSİYONU Esra YALÇIN KİMYA ANABİLİM DALI ANKARA 2010 Her hakkı saklıdır ÖZET Yüksek

Detaylı

Kil Nedir? Kristal yapıları birbirinden farklı birkaç mineralin oluşturduğu bir karışımın genel ismidir

Kil Nedir? Kristal yapıları birbirinden farklı birkaç mineralin oluşturduğu bir karışımın genel ismidir Nanokompozitlerin sentezi Kil Nedir? Kristal yapıları birbirinden farklı birkaç mineralin oluşturduğu bir karışımın genel ismidir KİL=Ana kil minerali + Diğer kil mineralleri + Eser organik maddeler Yapısında

Detaylı

Atomlar ve Moleküller

Atomlar ve Moleküller Atomlar ve Moleküller Madde, uzayda yer işgal eden ve kütlesi olan herşeydir. Element, kimyasal tepkimelerle başka bileşiklere parçalanamayan maddedir. -Doğada 92 tane element bulunmaktadır. Bileşik, belli

Detaylı

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ ISIL İŞLEMİN BİR BENTONİTİN KATYON DEĞİŞTİRME KAPASİTESİ, ADSORPSİYON, GÖZENEKLİLİĞİ, YÜZEY ALANI VE YÜZEY ASİTLİĞİ GİBİ BAZI FİZİKOKİMYASAL ÖZELİKLERİNE

Detaylı

Paylaşılan elektron ya da elektronlar, her iki çekirdek etrafında dolanacaklar, iki çekirdek arasındaki bölgede daha uzun süre bulundukları için bu

Paylaşılan elektron ya da elektronlar, her iki çekirdek etrafında dolanacaklar, iki çekirdek arasındaki bölgede daha uzun süre bulundukları için bu 4.Kimyasal Bağlar Kimyasal Bağlar Aynı ya da farklı cins atomları bir arada tutan kuvvetlere kimyasal bağlar denir. Pek çok madde farklı element atomlarının birleşmesiyle meydana gelmiştir. İyonik bağ

Detaylı

Aşağıda verilen özet bilginin ayrıntısını, ders kitabı. olarak önerilen, Erdik ve Sarıkaya nın Temel. Üniversitesi Kimyası" Kitabı ndan okuyunuz.

Aşağıda verilen özet bilginin ayrıntısını, ders kitabı. olarak önerilen, Erdik ve Sarıkaya nın Temel. Üniversitesi Kimyası Kitabı ndan okuyunuz. KİMYASAL BAĞLAR Aşağıda verilen özet bilginin ayrıntısını, ders kitabı olarak önerilen, Erdik ve Sarıkaya nın Temel Üniversitesi Kimyası" Kitabı ndan okuyunuz. KİMYASAL BAĞLAR İki atom veya atom grubu

Detaylı

BİLEŞİKLER VE FORMÜLLERİ

BİLEŞİKLER VE FORMÜLLERİ BİLEŞİKLER VE FORMÜLLERİ Bileşikler : Günümüzde bilinen 117 element olmasına rağmen (92 tanesi doğada bulunur). Bu elementler farklı sayıda ve şekilde birleşerek ve etkileşerek farklı kimyasal özelliklere

Detaylı

1. Amaç Kristallerin üç boyutlu yapısı incelenecektir. Ön bilgi için İnorganik Kimya, Miessler ve Tarr, Bölüm 7 okunmalıdır.

1. Amaç Kristallerin üç boyutlu yapısı incelenecektir. Ön bilgi için İnorganik Kimya, Miessler ve Tarr, Bölüm 7 okunmalıdır. 14 DENEY KATI HAL 1. Amaç Kristallerin üç boyutlu yapısı incelenecektir. Ön bilgi için İnorganik Kimya, Miessler ve Tarr, Bölüm 7 okunmalıdır. 2. Giriş Atomlar arası (veya moleküller arası) çekim kuvvetleri

Detaylı

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş FZM 220 Yapı Karakterizasyon Özellikler İşleme Performans Prof. Dr. İlker DİNÇER Fakültesi, Fizik Mühendisliği Bölümü 1 Atomsal Yapı ve Atomlararası Bağ1 Ders Hakkında FZM 220 Dersinin Amacı Bu dersin

Detaylı

Örnek : 3- Bileşiklerin Özellikleri :

Örnek : 3- Bileşiklerin Özellikleri : Bileşikler : Günümüzde bilinen 117 element olmasına rağmen (92 tanesi doğada bulunur) bu elementler farklı sayıda ve şekilde birleşerek ve etkileşerek farklı kimyasal özelliklere sahip milyonlarca yani

Detaylı

TOPRAKLARIN KİMYASAL ÖZELLİKLERİ

TOPRAKLARIN KİMYASAL ÖZELLİKLERİ TOPRAKLARIN KİMYASAL ÖZELLİKLERİ Toprakların kimyasal özellikleri denince, genel olarak toprak reaksiyonu = toprak asitliği ve toprağın besin maddeleri bakımından karakteristikleri anlaşılmaktadır. İyon

Detaylı

Günümüzde bilinen 117 element olmasına rağmen (92 tanesi doğada bulunur) bu elementler farklı sayıda ve şekilde birleşerek ve etkileşerek farklı

Günümüzde bilinen 117 element olmasına rağmen (92 tanesi doğada bulunur) bu elementler farklı sayıda ve şekilde birleşerek ve etkileşerek farklı Günümüzde bilinen 117 element olmasına rağmen (92 tanesi doğada bulunur) bu elementler farklı sayıda ve şekilde birleşerek ve etkileşerek farklı kimyasal özelliklere sahip milyonlarca yani madde yani bileşik

Detaylı

PERİYODİK SİSTEM VE ELEKTRON DİZİLİMLERİ#6

PERİYODİK SİSTEM VE ELEKTRON DİZİLİMLERİ#6 PERİYODİK SİSTEM VE ELEKTRON DİZİLİMLERİ#6 Periyodik sistemde yatay sıralara Düşey sütunlara.. adı verilir. 1.periyotta element, 2 ve 3. periyotlarda..element, 4 ve 5.periyotlarda.element 6 ve 7. periyotlarda

Detaylı

KİMYA-IV. Yrd. Doç. Dr. Yakup Güneş

KİMYA-IV. Yrd. Doç. Dr. Yakup Güneş KİMYA-IV Yrd. Doç. Dr. Yakup Güneş Organik Kimyaya Giriş Kimyasal bileşikler, eski zamanlarda, elde edildikleri kaynaklara bağlı olarak Anorganik ve Organik olmak üzere, iki sınıf altında toplanmışlardır.

Detaylı

Adsorpsiyon. Kimyasal Temel İşlemler

Adsorpsiyon. Kimyasal Temel İşlemler Adsorpsiyon Kimyasal Temel İşlemler Adsorpsiyon Adsorbsiyon, malzeme(lerin) derişiminin ara yüzeyde (katı yüzeyinde) yığın derişimine göre artışı şeklinde tanımlanabilir. Adsorpsiyon yüzeyde tutunma olarak

Detaylı

BÖLÜM 2 ATOMİK YAPI İÇERİK. Atom yapısı. Bağ tipleri. Chapter 2-1

BÖLÜM 2 ATOMİK YAPI İÇERİK. Atom yapısı. Bağ tipleri. Chapter 2-1 BÖLÜM 2 ATOMİK YAPI İÇERİK Atom yapısı Bağ tipleri 1 Atomların Yapıları Atomlar başlıca üç temel atom altı parçacıktan oluşur; Protonlar (+ yüklü) Nötronlar (yüksüz) Elektronlar (-yüklü) Basit bir atom

Detaylı

Elementlerin büyük bir kısmı tabiatta saf hâlde bulunmaz. Çoğunlukla başka elementlerle bileşikler oluşturmuş şekilde bulunurlar.

Elementlerin büyük bir kısmı tabiatta saf hâlde bulunmaz. Çoğunlukla başka elementlerle bileşikler oluşturmuş şekilde bulunurlar. Elementlerin büyük bir kısmı tabiatta saf hâlde bulunmaz. Çoğunlukla başka elementlerle bileşikler oluşturmuş şekilde bulunurlar. Elementlerin bileşik oluşturma istekleri onların kararlı yapıya ulaşma

Detaylı

Serüveni 3. ÜNİTE KİMYASAL TÜRLER ARASI ETKİLEŞİM GÜÇLÜ ETKİLEŞİM. o İYONİK BAĞ o KOVALENT BAĞ o METALİK BAĞ

Serüveni 3. ÜNİTE KİMYASAL TÜRLER ARASI ETKİLEŞİM GÜÇLÜ ETKİLEŞİM. o İYONİK BAĞ o KOVALENT BAĞ o METALİK BAĞ Serüveni 3. ÜNİTE KİMYASAL TÜRLER ARASI ETKİLEŞİM GÜÇLÜ ETKİLEŞİM o İYONİK BAĞ o KOVALENT BAĞ o METALİK BAĞ KİMYASAL TÜR 1. İYONİK BAĞ - - Ametal.- Kök Kök Kök (+) ve (-) yüklü iyonların çekim kuvvetidir..halde

Detaylı

Her madde atomlardan oluşur

Her madde atomlardan oluşur 2 Yaşamın kimyası Figure 2.1 Helyum Atomu Çekirdek Her madde atomlardan oluşur 2.1 Atom yapısı - madde özelliği Elektron göz ardı edilebilir kütle; eksi yük Çekirdek: Protonlar kütlesi var; artı yük Nötronlar

Detaylı

GENEL KİMYA. 4. Konu: Kimyasal türler, Kimyasal türler arasındaki etkileşimler, Kimyasal Bağlar

GENEL KİMYA. 4. Konu: Kimyasal türler, Kimyasal türler arasındaki etkileşimler, Kimyasal Bağlar GENEL KİMYA 4. Konu: Kimyasal türler, Kimyasal türler arasındaki etkileşimler, Kimyasal Bağlar Kimyasal Türler Doğada bulunan bütün maddeler tanecikli yapıdadır. Maddenin özelliğini gösteren küçük yapı

Detaylı

AROMATİK BİLEŞİKLER

AROMATİK BİLEŞİKLER AROMATİK BİLEŞİKLER AROMATİK HİDROKARBONLAR BENZEN: (C 6 H 6 ) Aromatik moleküllerin temel üyesi benzendir. August Kekule (Ogüst Kekule) benzen için altıgen formülü önermiştir. Bileşik sınıfına sistematik

Detaylı

MAKRO-MEZO-MİKRO. Deney Yöntemleri. MİKRO Deneyler Zeta Potansiyel Partikül Boyutu. MEZO Deneyler Reolojik Ölçümler Reometre (dinamik) Roww Hücresi

MAKRO-MEZO-MİKRO. Deney Yöntemleri. MİKRO Deneyler Zeta Potansiyel Partikül Boyutu. MEZO Deneyler Reolojik Ölçümler Reometre (dinamik) Roww Hücresi Kolloidler Bir maddenin kendisi için çözücü olmayan bir ortamda 10-5 -10-7 cm boyutlarında dağılmasıyla oluşan çözeltiye kolloidal çözelti denir. Çimento, su, agrega ve bu sistemin dispersiyonuna etki

Detaylı

İÇİNDEKİLER TEMEL KAVRAMLAR - 2. 1. Atomlar, Moleküller, İyonlar...36. 1.2. Atomlar...36. 1.2. Moleküller...37. 1.3. İyonlar...37

İÇİNDEKİLER TEMEL KAVRAMLAR - 2. 1. Atomlar, Moleküller, İyonlar...36. 1.2. Atomlar...36. 1.2. Moleküller...37. 1.3. İyonlar...37 vi TEMEL KAVRAMLAR - 2 1. Atomlar, Moleküller, İyonlar...36 1.2. Atomlar...36 1.2. Moleküller...37 1.3. İyonlar...37 2. Kimyasal Türlerin Adlandırılması...38 2.1. İyonların Adlandırılması...38 2.2. İyonik

Detaylı

GENEL KİMYA. 4. Konu: Kimyasal türler, Kimyasal türler arasındaki etkileşimler, Kimyasal Bağlar

GENEL KİMYA. 4. Konu: Kimyasal türler, Kimyasal türler arasındaki etkileşimler, Kimyasal Bağlar GENEL KİMYA 4. Konu: Kimyasal türler, Kimyasal türler arasındaki etkileşimler, Kimyasal Bağlar Kimyasal Türler Doğada bulunan bütün maddeler tanecikli yapıdadır. Maddenin özelliğini gösteren küçük yapı

Detaylı

PERİYODİK CETVEL Mendeleev Henry Moseley Glenn Seaborg

PERİYODİK CETVEL Mendeleev Henry Moseley Glenn Seaborg PERİYODİK CETVEL Periyodik cetvel elementleri sınıflandırmak için hazırlanmıştır. İlkperiyodik cetvel Mendeleev tarafından yapılmıştır. Mendeleev elementleri artan kütle numaralarına göre sıralamış ve

Detaylı

Katılar & Kristal Yapı

Katılar & Kristal Yapı Katılar & Kristal Yapı Katılar Kristal katılar Amorf katılar Belli bir geometrik şekle sahip olan katılardır, tanecikleri belli bir düzene göre istiflenir. Belli bir geometrik şekli olmayan katılardır,

Detaylı

ÖĞRENME ALANI : MADDE VE DEĞİŞİM ÜNİTE 4 : MADDENİN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ

ÖĞRENME ALANI : MADDE VE DEĞİŞİM ÜNİTE 4 : MADDENİN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ ÖĞRENME ALANI : MADDE VE DEĞİŞİM ÜNİTE 4 : MADDENİN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ E BİLEŞİKLER VE FRMÜLLERİ (4 SAAT) 1 Bileşikler 2 Bileşiklerin luşması 3 Bileşiklerin Özellikleri 4 Bileşik Çeşitleri 5 Bileşik

Detaylı

Soygazların bileşik oluşturamamasının sebebi bütün orbitallerinin dolu olmasındandır.

Soygazların bileşik oluşturamamasının sebebi bütün orbitallerinin dolu olmasındandır. KİMYASAL BAĞLAR Kimyasal bağ, moleküllerde atomları birarada tutan kuvvettir. Bir bağın oluşabilmesi için atomlar tek başına bulundukları zamankinden daha kararlı (az enerjiye sahip) olmalıdırlar. Genelleme

Detaylı

ANADOLU ÜNİVERSİTESİ ECZACILIK FAKÜLTESİ FARMASÖTİK KİMYA ANABİLİMDALI GENEL KİMYA II DERS NOTLARI (ORGANİK KİMYAYA GİRİŞ)

ANADOLU ÜNİVERSİTESİ ECZACILIK FAKÜLTESİ FARMASÖTİK KİMYA ANABİLİMDALI GENEL KİMYA II DERS NOTLARI (ORGANİK KİMYAYA GİRİŞ) ANADOLU ÜNİVERSİTESİ ECZACILIK FAKÜLTESİ FARMASÖTİK KİMYA ANABİLİMDALI GENEL KİMYA II DERS NOTLARI (ORGANİK KİMYAYA GİRİŞ) Hazırlayan: Doç. Dr. Yusuf ÖZKAY 1. Organik bileşik kavramının tarihsel gelişimi

Detaylı

MADDENİN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ ATOM

MADDENİN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ ATOM MADDENİN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ ATOM ATOMUN YAPISI Elementlerin tüm özelliğini gösteren en küçük parçasına atom denir. Atomu oluşturan parçacıklar farklı yüklere sa-hiptir. Atomda bulunan yükler; negatif

Detaylı

Yrd. Doç. Dr. H. Hasan YOLCU. hasanyolcu.wordpress.com

Yrd. Doç. Dr. H. Hasan YOLCU. hasanyolcu.wordpress.com Yrd. Doç. Dr. H. Hasan YOLCU hasanyolcu.wordpress.com En az iki atomun belli bir düzenlemeyle kimyasal bağ oluşturmak suretiyle bir araya gelmesidir. Aynı atomda olabilir farklı atomlarda olabilir. H 2,

Detaylı

5.111 Ders Özeti #12. Konular: I. Oktet kuralından sapmalar

5.111 Ders Özeti #12. Konular: I. Oktet kuralından sapmalar 5.111 Ders Özeti #12 Bugün için okuma: Bölüm 2.9 (3. Baskıda 2.10), Bölüm 2.10 (3. Baskıda 2.11), Bölüm 2.11 (3. Baskıda 2.12), Bölüm 2.3 (3. Baskıda 2.1), Bölüm 2.12 (3. Baskıda 2.13). Ders #13 için okuma:

Detaylı

Biochemistry Chapter 4: Biomolecules. Hikmet Geçkil, Professor Department of Molecular Biology and Genetics Inonu University

Biochemistry Chapter 4: Biomolecules. Hikmet Geçkil, Professor Department of Molecular Biology and Genetics Inonu University Biochemistry Chapter 4: Biomolecules, Professor Department of Molecular Biology and Genetics Inonu University Biochemistry/Hikmet Geckil Chapter 4: Biomolecules 2 BİYOMOLEKÜLLER Bilim adamları hücreyi

Detaylı

ATOM ve YAPISI Maddelerin gözle görülmeyen (bölünmeyen) en parçasına atom denir. Atom kendinden başka hiçbir fiziksel ya da kimyasal metotlarla

ATOM ve YAPISI Maddelerin gözle görülmeyen (bölünmeyen) en parçasına atom denir. Atom kendinden başka hiçbir fiziksel ya da kimyasal metotlarla ATOM ve YAPISI Maddelerin gözle görülmeyen (bölünmeyen) en parçasına atom denir. Atom kendinden başka hiçbir fiziksel ya da kimyasal metotlarla kendinden farklı atomlara dönüşemezler. Atomda (+) yüklü

Detaylı

ATOMİK YAPI. Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0

ATOMİK YAPI. Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0 ATOMİK YAPI Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0 Elektron Kütlesi 9,11x10-31 kg Proton Kütlesi Nötron Kütlesi 1,67x10-27 kg Bir kimyasal elementin atom numarası (Z) çekirdeğindeki

Detaylı

4 Deney. Yrd. Doç. Dr. Ayşe KALEMTAŞ Araş. Gör. Taha Yasin EKEN

4 Deney. Yrd. Doç. Dr. Ayşe KALEMTAŞ Araş. Gör. Taha Yasin EKEN BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MMM303METALURJİ VE MALZEME LABORATUARI I FÖYÜ Çamur dökümle seramiklerin şekillendirilmesi Yrd. Doç. Dr. Ayşe KALEMTAŞ Araş. Gör. Taha

Detaylı

Atomlar birleştiği zaman elektron dağılımındaki değişmelerin bir sonucu olarak kimyasal bağlar meydana gelir. Üç çeşit temel bağ vardır:

Atomlar birleştiği zaman elektron dağılımındaki değişmelerin bir sonucu olarak kimyasal bağlar meydana gelir. Üç çeşit temel bağ vardır: Atomlar birleştiği zaman elektron dağılımındaki değişmelerin bir sonucu olarak kimyasal bağlar meydana gelir. Üç çeşit temel bağ vardır: İyonik bağlar, elektronlar bir atomdan diğerine aktarıldığı zaman

Detaylı

KİLİN YAPISI. Şekil 1) (a) Tetrahedral yapı, (b) silikat tabakası

KİLİN YAPISI. Şekil 1) (a) Tetrahedral yapı, (b) silikat tabakası KİLİN YAPISI Kil; kayaçların ve maden kütlelerinin yavaş aşınmasıyla oluşan, su ihtiva eden aliminyum silikatlardır. Kil mineralleri tetrahedron (düzgün dört yüzlü) ve oktahedron (düzgün sekiz yüzlü) olarak

Detaylı

ATOMİK YAPI. Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0

ATOMİK YAPI. Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0 ATOMİK YAPI Atom, birkaç türü birleştiğinde çeşitli molekülleri, bir tek türü ise bir kimyasal öğeyi oluşturan parçacıktır. Atom, elementlerin özelliklerini taşıyan en küçük yapı birimi olup çekirdekteki

Detaylı

KİLTAŞLARI (Claystone)

KİLTAŞLARI (Claystone) KİLTAŞLARI (Claystone) I) Giriş ve Tanımlar: Kil, endüstriyel bir hammaddedir. Sanayide çeşitli alanlarda kullanılır. Kaolinitce zenginlik gösteren killer seramik sanayinde ve ateşe dayanıklı tuğla yapımında

Detaylı

1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ İyon Yükleri ve Yükseltgenme Basamakları

1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ İyon Yükleri ve Yükseltgenme Basamakları 1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ 1.7. İyon Yükleri ve Yükseltgenme Basamakları Yüksüz bir atomun yapısındaki pozitif (+) yüklü protonlarla negatif () yüklü elektronların sayıları birbirine eşittir. Yüksüz

Detaylı

KARBON ve CANLILARDAKİ MOLEKÜL ÇEŞİTLİLİĞİ

KARBON ve CANLILARDAKİ MOLEKÜL ÇEŞİTLİLİĞİ KARBON ve CANLILARDAKİ MOLEKÜL ÇEŞİTLİLİĞİ Karbonun önemi Hücrenin % 70-95ʼ i sudan ibaret olup, geri kalan kısmın çoğu karbon içeren bileşiklerdir. Canlılığı oluşturan organik bileşiklerde karbon atomuna

Detaylı

BİYOKİMYAYA GİRİŞ: ATOM, MOLEKÜL, ORGANİK BİLEŞİKLER

BİYOKİMYAYA GİRİŞ: ATOM, MOLEKÜL, ORGANİK BİLEŞİKLER BİYOKİMYAYA GİRİŞ: ATOM, MOLEKÜL, ORGANİK BİLEŞİKLER Biyokimyanın tanımı yaşamın temel kimyası ile ilgilenen bilim dalı (Bios, Yunancada yaşam demektir.) canlı sistemin yapısını ve fonksiyonlarını kimyasal

Detaylı

ÖLÇME, DEĞERLENDİRME VE SINAV HİZMETLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ

ÖLÇME, DEĞERLENDİRME VE SINAV HİZMETLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ AY EKİM 06-07 EĞİTİM - ÖĞRETİM YILI. SINIF VE MEZUN GRUP KİMYA HAFTA DERS SAATİ. Kimya nedir?. Kimya ne işe yarar?. Kimyanın sembolik dili Element-sembol Bileşik-formül. Güvenliğimiz ve Kimya KONU ADI

Detaylı

MMM291 MALZEME BİLİMİ

MMM291 MALZEME BİLİMİ MMM291 MALZEME BİLİMİ Ofis Saatleri: Perşembe 14:00 16:00 ayse.kalemtas@btu.edu.tr, akalemtas@gmail.com Bursa Teknik Üniversitesi, Doğa Bilimleri, Mimarlık ve Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme

Detaylı

BÖLÜM 2 ATOMİK YAPI İÇERİK. Atom yapısı. Bağ tipleri. Chapter 2-1

BÖLÜM 2 ATOMİK YAPI İÇERİK. Atom yapısı. Bağ tipleri. Chapter 2-1 BÖLÜM 2 ATOMİK YAPI İÇERİK Atom yapısı Bağ tipleri 1 Atomların Yapıları Atomlar başlıca üç temel atom altı parçacıktan oluşur; Protonlar (+ yüklü) Nötronlar (yüksüz) Elektronlar (-yüklü) Basit bir atom

Detaylı

ATOMLAR ARASI BAĞLAR Doç. Dr. Ramazan YILMAZ

ATOMLAR ARASI BAĞLAR Doç. Dr. Ramazan YILMAZ ATOMLAR ARASI BAĞLAR Doç. Dr. Ramazan YILMAZ Sakarya Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü Esentepe Kampüsü, 54187, SAKARYA Atomlar Arası Bağlar 1 İyonik Bağ 2 Kovalent

Detaylı

TOPRAK OLUŞUMUNDA AŞINMA, AYRIŞMA VE BİRLEŞME OLAYLARI

TOPRAK OLUŞUMUNDA AŞINMA, AYRIŞMA VE BİRLEŞME OLAYLARI TOPRAK OLUŞUMUNDA AŞINMA, AYRIŞMA VE BİRLEŞME OLAYLARI Toprak Bilgisi Dersi Prof. Dr. Günay Erpul erpul@ankara.edu.tr Toprak Oluşumunda Kimyasal Ayrıştırma Etmenleri Ana kayanın kimyasal bileşimini değiştirmek

Detaylı

BİYOLOJİK MOLEKÜLLERDEKİ

BİYOLOJİK MOLEKÜLLERDEKİ BİYOLOJİK MOLEKÜLLERDEKİ KİMYASALBAĞLAR BAĞLAR KİMYASAL VE HÜCRESEL REAKSİYONLAR Yrd. Doç.Dr. Funda BULMUŞ Atomun Yapısı Maddenin en küçük yapı taşı olan atom elektron, proton ve nötrondan oluşmuştur.

Detaylı

Bileşiğin basit formülünün bulunması (moleküldeki C, H, O, X atomlarının oranından, veya molekül ağırlığından)

Bileşiğin basit formülünün bulunması (moleküldeki C, H, O, X atomlarının oranından, veya molekül ağırlığından) 1 SPEKTROSKOPİ PROBLEMLERİ Ref. e_makaleleri, Enstrümantal Analiz, Kütle Spektrometre Uygulamaları Molekül yapısı bilinmeyen bir organik molekülün yapısal formülünün tayin edilmesi istendiğinde, başlangıç

Detaylı

ÇEV416 ENDÜSTRİYEL ATIKSULARIN ARITILMASI

ÇEV416 ENDÜSTRİYEL ATIKSULARIN ARITILMASI ÇEV416 ENDÜSTRİYEL ATIKSULARIN ARITILMASI 8.Kolloid Giderimi Yrd. Doç. Dr. Kadir GEDİK Çapları 10-6 mm 10-3 mm ( 0.001-1μm) arasındadır. Kil, kum, Fe(OH) 3, virusler (0.03-0.3μm) Bir maddenin kendisi için

Detaylı

Element ve Bileşikler

Element ve Bileşikler Element ve Bileşikler Aynı cins atomlardan oluşan, fiziksel ya da kimyasal yollarla kendinden daha basit ve farklı maddelere ayrılamayan saf maddelere element denir. Bir elementi oluşturan bütün atomların

Detaylı

ÖĞRENME ALANI : MADDE VE DEĞĐŞĐM ÜNĐTE 3 : MADDENĐN YAPISI VE ÖZELLĐKLERĐ

ÖĞRENME ALANI : MADDE VE DEĞĐŞĐM ÜNĐTE 3 : MADDENĐN YAPISI VE ÖZELLĐKLERĐ ÖĞRENME ALANI : MADDE VE DEĞĐŞĐM ÜNĐTE 3 : MADDENĐN YAPISI VE ÖZELLĐKLERĐ C- BĐLEŞĐKLER VE BĐLEŞĐK FORMÜLLERĐ (4 SAAT) 1- Bileşikler 2- Đyonik Yapılı Bileşik Formüllerinin Yazılması 3- Đyonlar ve Değerlikleri

Detaylı

Bileşikteki atomların cinsini ve oranını belirten formüldür. Kaba formül ile bileşiğin molekül ağırlığı hesaplanamaz.

Bileşikteki atomların cinsini ve oranını belirten formüldür. Kaba formül ile bileşiğin molekül ağırlığı hesaplanamaz. BİLEŞİKLER Birden fazla elementin belirli oranlarda kimyasal yollarla bir araya gelerek, kendi özelligini kaybedip oluşturdukları yeni saf maddeye bileşik denir. Bileşikteki atomların cins ve sayısını

Detaylı

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ KAOLİN VE BENTONİT TÜRÜ KİLLERDE BULUNAN SİLİKALARIN BELİRLENMESİ.

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ KAOLİN VE BENTONİT TÜRÜ KİLLERDE BULUNAN SİLİKALARIN BELİRLENMESİ. ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ KAOLİN VE BENTONİT TÜRÜ KİLLERDE BULUNAN SİLİKALARIN BELİRLENMESİ Çağrı HANCIOĞLU KİMYA ANABİLİM DALI ANKARA 2015 Her hakkı saklıdır TEZ ONAYI

Detaylı

1,3-bis-(p-iminobenzoik asit)indan Langmuir-Blodgett filmlerinin karakterizasyonu ve organik buhar duyarlılığı

1,3-bis-(p-iminobenzoik asit)indan Langmuir-Blodgett filmlerinin karakterizasyonu ve organik buhar duyarlılığı 1,3-bis-(p-iminobenzoik asit)indan Langmuir-Blodgett filmlerinin karakterizasyonu ve organik buhar duyarlılığı MURAT EVYAPAN *, RİFAT ÇAPAN *, HİLMİ NAMLI **, ONUR TURHAN **,GEORGE STANCİU *** * Balıkesir

Detaylı

ASĐTLER ve BAZLAR. Yrd.Doç.Dr. İbrahim İsmet ÖZTÜRK

ASĐTLER ve BAZLAR. Yrd.Doç.Dr. İbrahim İsmet ÖZTÜRK ASĐTLER ve BAZLAR Yrd.Doç.Dr. İbrahim İsmet ÖZTÜRK Asit-Baz Kimyası Asit-baz kavramı, farklı tanımlarla sürekli kapsamı genişletilen ender kavramlardan biridir. Đlk zamanlarda, tadı ekşi olan maddeler

Detaylı

ATOMİK YAPI VE ATOMLAR ARASI BAĞLAR. Aytekin Hitit

ATOMİK YAPI VE ATOMLAR ARASI BAĞLAR. Aytekin Hitit ATOMİK YAPI VE ATOMLAR ARASI BAĞLAR Aytekin Hitit Malzemeler neden farklı özellikler gösterirler? Özellikler Fiziksel Kimyasal Bahsi geçen yapısal etkenlerden elektron düzeni değiştirilemez. Ancak diğer

Detaylı

İnorganik Kimya Atomun Yapısı ve Kimyasal Bağlanma

İnorganik Kimya Atomun Yapısı ve Kimyasal Bağlanma İnorganik Kimya Atomun Yapısı ve Kimyasal Bağlanma Prof. Dr. Arif ALTINTAŞ Atom nedir? Atomlar tüm maddeler için yapıyı oluşturan çok küçük partiküllerdir. Atom; bir elementin kimyasal özelliklerini gösteren

Detaylı

Suyun Fizikokimyasal Özellikleri

Suyun Fizikokimyasal Özellikleri Suyun Fizikokimyasal Özellikleri Su bitkinin yaşamında yaşamsal bir rol oynar. Bitki tarafından yapılan her gram başına organik madde için kökler tarafından 500 gr su alınır. Bu su, bitkinin bir ucundan

Detaylı

SU VE HÜCRE İLİŞKİSİ

SU VE HÜCRE İLİŞKİSİ SU VE HÜCRE İLİŞKİSİ Oluşturacağı her 1 g organik madde için bitkinin 500 g kadar suyu kökleriyle alması ve tepe (uç) noktasına kadar taşıyarak atmosfere aktarması gerekir. Normal su düzeyinde hayvan hücrelerinin

Detaylı

ATOMLAR ARASI BAĞLAR

ATOMLAR ARASI BAĞLAR MALZEME 2. HAFTA 1 ATOMSAL BAĞ ATOMLAR ARASI BAĞLAR Atomlar, atomlar arası bağ kuvvetleri ile bir araya gelirler. Malzemenin en küçük yapı taşı olan atomları bağ kuvvetleri bir arada tutar. Atomsal bağların

Detaylı

GENEL KİMYA. Yrd.Doç.Dr. Tuba YETİM

GENEL KİMYA. Yrd.Doç.Dr. Tuba YETİM GENEL KİMYA MOLEKÜLLER ARASI KUVVETLER Moleküller Arası Kuvvetler Yüksek basınç ve düşük sıcaklıklarda moleküller arası kuvvetler gazları ideallikten saptırır. Moleküller arası kuvvetler molekülde kalıcı

Detaylı

I. FOTOELEKTRON SPEKTROSKOPĠSĠ (PES) PES orbital enerjilerini doğrudan tayin edebilir. (Fotoelektrik etkisine benzer!)

I. FOTOELEKTRON SPEKTROSKOPĠSĠ (PES) PES orbital enerjilerini doğrudan tayin edebilir. (Fotoelektrik etkisine benzer!) 5.111 Ders Özeti #9 Bugün için okuma: Bölüm 1.14 (3.Baskıda, 1.13) Elektronik Yapı ve Periyodik Çizelge, Bölüm 1.15, 1.16, 1.17, 1.18, ve 1.20 (3.Baskıda, 1.14, 1.15, 1.16, 1.17, ve 1.19) Atom Özelliklerinde

Detaylı

Yrd.Doç.Dr. Emre YALAMAÇ. Yrd.Doç.Dr. Emre YALAMAÇ İÇERİK

Yrd.Doç.Dr. Emre YALAMAÇ. Yrd.Doç.Dr. Emre YALAMAÇ İÇERİK İÇERİK Elementlere, Bileşiklere ve Karışımlara atomik boyutta bakış Dalton Atom Modeli Atom Fiziğinde Buluşlar - Elektronların Keşfi - Atom Çekirdeği Keşfi Günümüz Atom Modeli Kimyasal Elementler Periyodik

Detaylı

Fatih TÖRNÜK Hasan YETİM. Erciyes Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Gıda Mühendisliği Bölümü

Fatih TÖRNÜK Hasan YETİM. Erciyes Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Gıda Mühendisliği Bölümü NANOKİL KOMPOZİTLERİNİN GIDA AMBALAJLAMADA KULLANIMI Fatih TÖRNÜK Hasan YETİM Erciyes Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Gıda Mühendisliği Bölümü Sunum Özeti Nanokiller, yapıları, çeşitleri ve özellikleri

Detaylı

Seramik malzemelerin kristal yapıları

Seramik malzemelerin kristal yapıları Seramik malzemelerin kristal yapıları Kararlı ve kararsız anyon-katyon görünümü. Kırmızı daireler anyonları, mavi daireler katyonları temsil eder. Bazı seramik malzemelerin atomlararası bağlarının iyonik

Detaylı

Moleküllerarası Etkileşimler, Sıvılar ve Katılar - 11

Moleküllerarası Etkileşimler, Sıvılar ve Katılar - 11 Moleküllerarası Etkileşimler, Chemistry, The Central Science, 10th edition Theodore L. Brown; H. Eugene LeMay, Jr.; and Bruce E. Bursten Sıvılar ve Katılar - 11 Maddenin Halleri Maddenin halleri arasındaki

Detaylı

TOPRAK TOPRAK TEKSTÜRÜ (BÜNYESİ)

TOPRAK TOPRAK TEKSTÜRÜ (BÜNYESİ) TOPRAK Toprak esas itibarı ile uzun yılların ürünü olan, kayaların ve organik maddelerin türlü çaptaki ayrışma ürünlerinden meydana gelen, içinde geniş bir canlılar âlemini barındırarak bitkilere durak

Detaylı

BURADA ÖZET BİLGİ VERİLMİŞTİR. DAHA AYRINTILI BİLGİ İÇİN VERİLEN KAYNAK KİTAPLARA BAKINIZ. KAYNAKLAR

BURADA ÖZET BİLGİ VERİLMİŞTİR. DAHA AYRINTILI BİLGİ İÇİN VERİLEN KAYNAK KİTAPLARA BAKINIZ. KAYNAKLAR BURADA ÖZET BİLGİ VERİLMİŞTİR. DAHA AYRINTILI BİLGİ İÇİN VERİLEN KAYNAK KİTAPLARA BAKINIZ. KAYNAKLAR 1) P. Volhardt, N. Schore; Organic Chemistry-Structure and Function, Sixth Edition. 2) H. Hart, L. E.

Detaylı

Hidroklorik asit ve sodyum hidroksitin reaksiyonundan yemek tuzu ve su meydana gelir. Bu kimyasal olayın denklemi

Hidroklorik asit ve sodyum hidroksitin reaksiyonundan yemek tuzu ve su meydana gelir. Bu kimyasal olayın denklemi KİMYASAL DENKLEMLER İki ya da daha fazla maddenin birbirleri ile etkileşerek kendi özelliklerini kaybedip yeni özelliklerde bir takım ürünler meydana getirmesine kimyasal olay, bunların formüllerle gösterilmesine

Detaylı

Elektronların Dağılımı ve Kimyasal Özellikleri

Elektronların Dağılımı ve Kimyasal Özellikleri Elektronların Dağılımı ve Kimyasal Özellikleri Helyum (2), neon (10), argon (18)in elektron dağılımları incelendiğinde Eğer bu üç elementin birer elektronu daha olsaydı, her birinde yeni bir katman oluşacaktı.

Detaylı

Chemistry, The Central Science, 10th edition Theodore L. Brown; H. Eugene LeMay, Jr.; and Bruce E. Bursten. Kimyasal Bağlar.

Chemistry, The Central Science, 10th edition Theodore L. Brown; H. Eugene LeMay, Jr.; and Bruce E. Bursten. Kimyasal Bağlar. Chemistry, The Central Science, 10th edition Theodore L. Brown; H. Eugene LeMay, Jr.; and Bruce E. Bursten Kimyasal Bağlar Kimyasal Bağlar 3 temel tip bağ vardır: İyonik İyonlar arası elektrostatik etkileşim

Detaylı

3.1 ATOM KÜTLELERİ... 75 3.2 MOL VE MOLEKÜL KAVRAMLARI... 77 3.2.1 Mol Hesapları... 79 SORULAR 3... 84

3.1 ATOM KÜTLELERİ... 75 3.2 MOL VE MOLEKÜL KAVRAMLARI... 77 3.2.1 Mol Hesapları... 79 SORULAR 3... 84 v İçindekiler KİMYA VE MADDE... 1 1.1 KİMYA... 1 1.2 BİRİM SİSTEMİ... 2 1.2.1 SI Uluslararası Birim Sistemi... 2 1.2.2 SI Birimleri Dışında Kalan Birimlerin Kullanılması... 3 1.2.3 Doğal Birimler... 4

Detaylı

ORGANİK KİMYA. Prof.Dr. Özlen Güzel Akdemir. Farmasötik Kimya Anabilim Dalı

ORGANİK KİMYA. Prof.Dr. Özlen Güzel Akdemir. Farmasötik Kimya Anabilim Dalı ORGANİK KİMYA Prof.Dr. Özlen Güzel Akdemir Farmasötik Kimya Anabilim Dalı Ders sunumlarına erişim için : http://aves.istanbul.edu.tr/oguzel/dokumanlar 2018-2019 EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI ORGANİK KİMYA DERS PLANI

Detaylı

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ BİR BENTONİTİK KİL İÇİNDEKİ SİMEKTİT MİNERALİNİN NİCEL OLARAK BELİRLENMESİ

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ BİR BENTONİTİK KİL İÇİNDEKİ SİMEKTİT MİNERALİNİN NİCEL OLARAK BELİRLENMESİ ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ BİR BENTONİTİK KİL İÇİNDEKİ SİMEKTİT MİNERALİNİN NİCEL OLARAK BELİRLENMESİ Fatma Eda ÖZGÜVEN KİMYA ANABİLİM DALI ANKARA 2011 Her hakkı saklıdır

Detaylı

CANLILARIN KİMYASAL İÇERİĞİ

CANLILARIN KİMYASAL İÇERİĞİ CANLILARIN KİMYASAL İÇERİĞİ Prof. Dr. Bektaş TEPE Canlıların Savunma Amaçlı Kimyasal Üretimi 2 Bu ünite ile; Canlılık öğretisinde kullanılan kimyasal kavramlar Hiyerarşi düzeyi Hiyerarşiden sorumlu atom

Detaylı

İKİ YADA DAHA FAZLA MADDENİN ÖZELLİKLERİNİ KAYBETMEDEN ÇEŞİTLİ ORANLARDA KARIŞMASI İLE OLUŞAN TOPLULUĞA KARIŞIM DENİR KARIŞIMLAR İKİ SINIFTA

İKİ YADA DAHA FAZLA MADDENİN ÖZELLİKLERİNİ KAYBETMEDEN ÇEŞİTLİ ORANLARDA KARIŞMASI İLE OLUŞAN TOPLULUĞA KARIŞIM DENİR KARIŞIMLAR İKİ SINIFTA İKİ YADA DAHA FAZLA MADDENİN ÖZELLİKLERİNİ KAYBETMEDEN ÇEŞİTLİ ORANLARDA KARIŞMASI İLE OLUŞAN TOPLULUĞA KARIŞIM DENİR KARIŞIMLAR İKİ SINIFTA İNCELENİR Her tarafında aynı özelliği gösteren, tek bir madde

Detaylı

İKİ YADA DAHA FAZLA MADDENİN ÖZELLİKLERİNİ KAYBETMEDEN ÇEŞİTLİ ORANLARDA KARIŞMASI İLE OLUŞAN TOPLULUĞA KARIŞIM DENİR KARIŞIMLAR İKİ SINIFTA İNCELENİR

İKİ YADA DAHA FAZLA MADDENİN ÖZELLİKLERİNİ KAYBETMEDEN ÇEŞİTLİ ORANLARDA KARIŞMASI İLE OLUŞAN TOPLULUĞA KARIŞIM DENİR KARIŞIMLAR İKİ SINIFTA İNCELENİR KARIŞIMLAR İKİ YADA DAHA FAZLA MADDENİN ÖZELLİKLERİNİ KAYBETMEDEN ÇEŞİTLİ ORANLARDA KARIŞMASI İLE OLUŞAN TOPLULUĞA KARIŞIM DENİR KARIŞIMLAR İKİ SINIFTA İNCELENİR Her tarafında aynı özelliği gösteren, tek

Detaylı

KİMYASAL BAĞLAR İYONİK BAĞ KOVALANT BAĞ POLAR KOVALENT BAĞ APOLAR KOVALENT BAĞ

KİMYASAL BAĞLAR İYONİK BAĞ KOVALANT BAĞ POLAR KOVALENT BAĞ APOLAR KOVALENT BAĞ KİMYASAL BAĞLAR İYONİK BAĞ KOVALANT BAĞ POLAR KOVALENT BAĞ APOLAR KOVALENT BAĞ Atomlar bağ yaparken, elektron dizilişlerini soy gazlara benzetmeye çalışırlar. Bir atomun yapabileceği bağ sayısı, sahip

Detaylı

HISTOLOJIDE BOYAMA YÖNTEMLERI. Dr. Yasemin Sezgin. yasemin sezgin

HISTOLOJIDE BOYAMA YÖNTEMLERI. Dr. Yasemin Sezgin. yasemin sezgin HISTOLOJIDE BOYAMA YÖNTEMLERI Dr. Yasemin Sezgin yasemin sezgin HÜRESEL BOYAMANIN TEMEL PRENSİPLERİ Hem fiziksel hem kimyasal faktörler hücresel boyamayı etkilemektedir BOYAMA MEKANIZMASı Temelde boyanın

Detaylı

METAL OKSALAT HİDRATLARI

METAL OKSALAT HİDRATLARI 5 DENEY METAL OKSALAT HİDRATLARI 1. Giriş Grup IIA elementleri nötral veya zayıf asidik çözeltide çözünmeyen oksalat tuzlarını oluştururlar. Bu oksalatlar beyaz kristal yapıda hidratlaşmış bileşikler şeklinde

Detaylı

Katılar. MÜHENDİSLİK KİMYASI DERS NOTLARI Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN. Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2006

Katılar. MÜHENDİSLİK KİMYASI DERS NOTLARI Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN. Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2006 Katılar Tüm maddeler, yeteri kadar soğutulduğunda katıları oluştururlar. MÜHENDİSLİK KİMYASI DERS NOTLARI Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Oluşan katıların doğası atom, iyon veya molekülleri birarada tutan kuvvetlere

Detaylı

MOL KAVRAMI I. ÖRNEK 2

MOL KAVRAMI I.  ÖRNEK 2 MOL KAVRAMI I Maddelerin taneciklerden oluştuğunu biliyoruz. Bu taneciklere atom, molekül ya da iyon denir. Atom : Kimyasal yöntemlerle daha basit taneciklere ayrılmayan ve elementlerin yapıtaşı olan taneciklere

Detaylı

Cr/Al-TABAKALI KİL KATALİZÖRLERİN YÜZEY ÖZELLİKLERİ

Cr/Al-TABAKALI KİL KATALİZÖRLERİN YÜZEY ÖZELLİKLERİ Cr/Al-TABAKALI KİL KATALİZÖRLERİN YÜZEY ÖZELLİKLERİ F. TOMUL *, S. BALCI ** * Süleyman Demirel Üniversitesi, Burdur Eğitim Fakültesi-Burdur Phone: +90 248 234 60 00/242; Fax: (90) 248 234 60 05; e-mail:

Detaylı

Nötr (yüksüz) bir için, çekirdekte kaç proton varsa çekirdeğin etrafındaki yörüngelerde de o kadar elektron dolaşır.

Nötr (yüksüz) bir için, çekirdekte kaç proton varsa çekirdeğin etrafındaki yörüngelerde de o kadar elektron dolaşır. ATOM ve YAPISI Elementin özelliğini taşıyan en küçük parçasına denir. Atom Numarası Bir elementin unda bulunan proton sayısıdır. Protonlar (+) yüklü olduklarından pozitif yük sayısı ya da çekirdek yükü

Detaylı

JEO 358 Toprak Mekaniği Ders Notları. Bu derste...

JEO 358 Toprak Mekaniği Ders Notları. Bu derste... JEO 358 Toprak Mekaniği Ders Notları Bu derste... Toprak zeminlerin fiziksel ve mekanik özelliklerinin anlaşılması Toprak zeminlerin gerilim-deformasyon davranışlarının tanımlanması Toprak zeminlerde konsolidasyon

Detaylı

HİDROKARBONLAR ve ALKİNLER. Kimya Ders Notu

HİDROKARBONLAR ve ALKİNLER. Kimya Ders Notu HİDROKARBONLAR ve ALKİNLER Kimya Ders Notu HİDROKARBONLAR ve ALKiNLER Karbon atomları arasında en az bir üçlü bağ içerdiklerinden doymamış hidrokarbonlardır. Üçlü bağdan biri sigma, diğerleri pi bağıdır.

Detaylı

Sıvılardan ekstraksiyon:

Sıvılardan ekstraksiyon: Sıvılardan ekstraksiyon: Sıvı haldeki bir karışımdan bir maddenin, bu maddenin içinde bulunduğu çözücü ile karışmayan ve bu maddeyi çözen bir başka çözücü ile çalkalanarak ilgili maddenin ikinci çözücüye

Detaylı

GÜLEN MUHARREM PAKOĞLU ORTAOKULU FEN BİLİMLERİ 8 SORU BANKASI

GÜLEN MUHARREM PAKOĞLU ORTAOKULU FEN BİLİMLERİ 8 SORU BANKASI 1- John Newlands: Bilinen elementleri artan atom ağırlıklarına göre sıralamıştır. Alexandre Beguyer de Chancourtois: İlk periyodik çizelgeyi oluşturmuştur. Elementler dışında bazı iyon ve bileşiklere de

Detaylı

KONYA ve SELÇUK ÜNÜVERSİTESİ KİMYA-1 (Çalıştay 2010) 03-1 1 Temmuz 201 0 (Çanakkale)

KONYA ve SELÇUK ÜNÜVERSİTESİ KİMYA-1 (Çalıştay 2010) 03-1 1 Temmuz 201 0 (Çanakkale) KONYA ve SELÇUK ÜNÜVERSİTESİ KİMYA-1 (Çalıştay 2010) 03-1 1 Temmuz 201 0 (Çanakkale) TABİİ ADSORBANLAR İLE AĞIR METALLERİN SULU ÇÖZELTİLERDEN SORPSİYONU Prof. Dr. Erol PEHLİVAN KİMYA-1 (Çalıştay 2010)

Detaylı

BENZENİN NİTROLANMASINDA GRAFİTİN KATALİZÖR OLARAK ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

BENZENİN NİTROLANMASINDA GRAFİTİN KATALİZÖR OLARAK ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI BENZENİN NİTROLANMASINDA GRAFİTİN KATALİZÖR OLARAK ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI AMACIMIZ: Günümüz kimya endüstrisinde ideal katalizörler ekonomik olan, bol bulunan, geri kazanılan ve tepkime mekanizmasında

Detaylı

kitabı olarak önerilen, Erdik ve Sarıkaya nın

kitabı olarak önerilen, Erdik ve Sarıkaya nın PERİYODİK CETVEL Aşağıda verilen özet bilginin ayrıntısını, ders kitabı olarak önerilen, Erdik ve Sarıkaya nın Temel Üniversitesi Kimyası" Kitabı ndan okuyunuz. Modern periyotlu dizge, elementleri artan

Detaylı

Adsorpsiyon. Selçuk Üniversitesi. Mühendislik Fakültesi. Kimya Mühendisliği Bölümü. Kimya Mühendisliği Laboratuvarı II DENEYİN AMACI

Adsorpsiyon. Selçuk Üniversitesi. Mühendislik Fakültesi. Kimya Mühendisliği Bölümü. Kimya Mühendisliği Laboratuvarı II DENEYİN AMACI Selçuk Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği Bölümü Kimya Mühendisliği Laboratuvarı II Adsorpsiyon DENEYİN AMACI Çalışmanın amacı katı adsorbent ile çözeltiden adsorbsiyonun denge ve hız

Detaylı

HAM KİL VE KALSİNE KİL KULLANILARAK ATIK SULARDAKİ ORGANİK MADDE VE İYONLARIN GİDERİMİ DANIŞMANLAR

HAM KİL VE KALSİNE KİL KULLANILARAK ATIK SULARDAKİ ORGANİK MADDE VE İYONLARIN GİDERİMİ DANIŞMANLAR GRUP KİL TÜBİTAK-BİDEB Kimya Lisans Öğrencileri Kimyagerlik,kimya öğretmenliği, kimya mühendisliği Araştırma Projesi Eğitimi Çalıştayı KİMYA-1 ÇALIŞTAY 2010 HAM KİL VE KALSİNE KİL KULLANILARAK ATIK SULARDAKİ

Detaylı

ELEMENT VE BİLEŞİKLER

ELEMENT VE BİLEŞİKLER ELEMENT VE BİLEŞİKLER 1- Elementler ve Elementlerin Özellikleri: a) Elementler: Aynı cins atomlardan oluşan, fiziksel ya da kimyasal yollarla kendinden daha basit ve farklı maddelere ayrılamayan saf maddelere

Detaylı

MALZEMENİN İÇ YAPISI: Katılarda Atomsal Bağ

MALZEMENİN İÇ YAPISI: Katılarda Atomsal Bağ MALZEMENİN İÇ YAPISI: Katılarda Atomsal Bağ Bölüm İçeriği Bağ Enerjisi ve Kuvveti Atomlar arası mesafe, Kuvvet ve Enerji İlişkisi Atomlar arası Mesafeyi Etkileyen Faktörler. Sıcaklık, Iyonsallik derecesi,

Detaylı

ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ

ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ Spektroskopiye Giriş Yrd. Doç. Dr. Gökçe MEREY SPEKTROSKOPİ Işın-madde etkileşmesini inceleyen bilim dalına spektroskopi denir. Spektroskopi, Bir örnekteki atom, molekül veya iyonların

Detaylı