PROJE RAPORU GRUP ADI ÇAYLAAAARRRR PROJE ADI SİYAH ÇAYIN KUMAŞ BOYAMADA KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ PROJE EKİBİ PROJE DANIŞMANLARI

Transkript

1 TÜBİTAK-BİDEB KİMYAGERLİK, KİMYA ÖĞRETMENLİĞİ VE KİMYA MÜHENDİSLİĞİ KİMYA LİSANS ÖĞRENCİLERİ ARAŞTIRMA PROJESİ EĞİTİMİ ÇALIŞTAYI (KİMYA-2 ÇALIŞTAY 2011) PROJE RAPORU GRUP ADI ÇAYLAAAARRRR PROJE ADI SİYAH ÇAYIN KUMAŞ BOYAMADA KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ ŞİLA TEMİZEL PROJE EKİBİ NİHAL KÖSE PROF. DR. MEHMET KANDAZ PROJE DANIŞMANLARI DOÇ. DR. MUSTAFA SÖZBİLİR KEPEZ/ÇANAKKALE TEMMUZ

2 İÇİNDEKİLER ŞEKİL TABLOSU...3 ÖZET...4 GİRİŞ...5 MATERYAL VE YÖNTEM...7 DENEYDE KULLANILAN KİMYASALLAR:...7 DENEYDE KULLANILAN ALETLER; DENEYSEL ÇALIŞMA: DENEY: Çözücüsü Su Olanlar DENEY: Çözücüsü Metanol Olanlar DENEY: Çözücüsü Toluen Olanlar DENEY: Kompleks Oluşturulan Çözeltiler DENEY: Baz ile Oluşturulan Çözelti BULGULAR VE TARTIŞMA BULGULAR TARTIŞMA SONUÇ KATKIDA BULUNANLAR KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞLER NİHAL KÖSE ŞİLA TEMİZEL

3 ŞEKİL TABLOSU Şekil 1: Tannik Asidin Yapısı...6 Şekil 2: Çay ve Su Çözeltisi Şekil 3: Farklı Miktarlarda Şeker Çözeltisi İçeren Çay Süzüntüsü Şekil 4: Farklı Miktarda Asetik Asit Çözeltisi Eklenirken Şekil 5: Farklı Miktarda Formik Asit Çözeltisi Eklenen Çözeltiler Şekil 6: Metil Alkol ile Oluşturulan Çözeltiler Şekil 7: Toluen ile Oluşturulan Çözeltiler Şekil 8: Komplekslerin Kumaşa Emdirilmesi Şekil 9: Baz ile Oluşturulan Çözelti Şekil 10: Farklı Şeker Miktarları ile Oluşan Renkler Şekil 11: Farklı Asetik Asit Miktarları ile Oluşan Renkler Şekil 12: Farklı Formik Asit Miktarları ile Oluşan Renkler Şekil 13: Farklı Metalik Kompleksler ile Oluşan Renkler Şekil 14: Baz Eklendiğindeki Yorum Şekil 15: Çözücü Olarak Metanol Kullanılması Durumunda Oluşan Renkler Şekil 16: Çözücü Olarak Toluen Kullanılması Durumunda Oluşan Renkler Şekil 17: Farklı Miktarlarda Şeker ile Oluşan Durum Şekil 18: Farklı Miktarda Asetik Asit ile Oluşan Durum Şekil 19: Farklı Miktarda Formik Asit ile Oluşan Durum Şekil 20: Metanol ile Oluşan Renkler ve Deterjanla Yıkanan Kumaşlar Şekil 21: Toluen ile Oluşan Renkler ve Deterjanla Yıkanan Kumaşlar Şekil 22: Metal Kompleksleri ile Boyanan Kumaşların Yıkanmış Hali Şekil 23: Deney Sonucunda Elde Edilen Renkler

4 TÜBİTAK-BİDEB Kimyagerlik, Kimya Öğretmenliği ve Kimya Mühendisliği Kimya Lisans Öğrencileri Araştırma Projesi Eğitimi Çalıştayı (Kimya-2 Çalıştay 2011) Grup: Çaylaaaarrrr PROJE DANIŞMANLARI : Prof. Dr. Mehmet KANDAZ Doç. Dr. Mustafa SÖZBİLİR PROJE ÜYELERİ : Şila TEMİZEL Nihal KÖSE ÖZET Siyah çaydan kumaş boyası elde etmek amacı ile farklı solventler ve bileşenler yardımıyla boyanın kumaşa bağlanılabilirliğinin ve çay ile metalik kompleksler oluşturularak renk değişimi incelenmiştir. Hedefler; siyah çayda bulunan ve renk veren madde olan tannik asitten yola çıkarak kumaşların boyanabilirliğinin araştırılması, geçiş metalleri varlığında oluşturulan değişik renkte tannik asit komplekslerinin kumaş boyamada kullanılması ve boyanın kumaşa tutunmasının sağlanması için ilave edilen maddelerin farklı konsantrasyonlarındaki renk tonlarının incelendi. Bunlar doğrultusunda çalışmalar yapılmış ve istenilen sonuçlara ulaşılmıştır. 4

5 GİRİŞ Çay, işlenmiş yapraklarının kaynatılmasıyla veya haşlanmasıyla içecek elde edilen bir bitki türüdür. İçeriğinde tein, kafein, tannik asit (tanen), teofilin ve antioksidanlar bulunmaktadır. Çaya kızılımsı rengi kazandıran madde tannik asittir. (1) Eski çağlardan bu yana bilinen türlü kumaş boyama teknikleri vardır. İlk çağda Anadolu ve Mısır uygarlıklarında çeşitli boyaların kullanılarak kumaşların renklendirildiği, Orta Çağ da ise Batı Avrupa ülkelerinde kullanıldığı bilinmektedir. İnsanların tanıdığı ve ilk kez Uzak Doğu ülkelerinde kullanılan boya çivittir. (2) Sonraki dönemlerde özellikle yünlü pamuklu dokumaların boyanmasında önemli gelişmeler görülmüştür. Yünlü ve pamuklu kumaşlar suyu çok iyi emdiklerinden, çaydan üretilecek olan boyanın bu tip kumaşlara çok iyi tutunacağı düşünülmüştür. Pamuklu kumaşlar hava alarak ve nemi emerek vücudu rahat tutar. Emicilik, yaş dayanımı, yumuşaklık, dayanıklılık gibi özellikleri pamuğu diğer liflerden ayırır. Pamuk yüne oranla daha fazla nem çeker. Bununla ilgili bir genelleme yapılacak olursa, pamuk kendi ağırlığının 27 katı kadar su absorplar denilebilir. Literatürde yapılan çalışmalarda, çaya çeşitli kompleksler katılarak ve koordinasyon bileşikleri oluşturularak kumaşın boyanması sağlanmıştır. (3) Bu bilgiden yola çıkarak farklı koordinasyon kompleksleri oluşturarak farklı renkler oluşturulmaya çalışıldı. Ayrıca literatürde laboratuar dışında da, yani ev ortamında çay ile tekstil ürünlerinin boyandığı görüldü (4). Çay demlendikten sonra elde edilen süzüntüye bir miktar sirke katılarak boyaların kalıcılığı sağlanmaktadır. Bu bilgiden yola çıkarak, sirkenin aslında asetik asit olduğunu düşünerek, aynı kalıcılığı sağlayıp sağlamayacağını tespit etmek amacıyla asetik asit ile birlikte formik asit ve şeker kullanılarak da üç ayrı kategoride deney yapıldı. Bunlara ek olarak literatür taramalarında mordan adı verilen yapılarla karşılaşıldı. Bunlar yardımcı maddeler olarak tanımlanmakta, boyanın dış etkilere karşı daha iyi dayanmasını, boyanın 5

6 daha iyi tutunmasını, farklı renk ve renk tonları elde edilmesini sağlamaktadır. Deneyde mordan olarak, CuSO 4.5H 2 O, FeSO 4.7H 2 O, KAl(SO 4 ) 2 ve MgSO 4.7H 2 O kullanıldı. (5) Hepimizin bildiği gibi çay tek başına kumaşa temas ettiğinde, normal bir yıkama ile kolayca kumaştan uzaklaşabilir. Fakat şekerli çay için bu geçerli değildir. Bu sonuçtan yola çıkarak çaydaki renk kaynağı olan madde, tannik asidin kumaş boyamadaki kullanılabilirliğinin incelenmesi projenin konusunu oluşturmaktadır. Yukarıda bahsedildiği üzere, çayın renk kaynağı tannik asittir. Bu madde ile ilgili kısa bir bilgi verecek olursak; Şekil 1: Tannik Asidin Yapısı bir çok OH grubu içerdiğinden hidrojen bağı yapmaya çok yatkındır. Kimyasalla yaptığı hidrojen bağı sayesinde kumaşa sıkıca tutunmaktadır. Bu düşünceden yola çıkarak tannik asitteki OH grubunun hidrojen bağı yapmasını sağlayacak kimyasallar ile kumaş boyaması işlemi gerçekleştirilecektir. 6

7 MATERYAL VE YÖNTEM Deneyde Kullanılan Kimyasallar: Siyah Çay Çay, işlenmiş yapraklarının kaynatılmasıyla veya haşlanmasıyla içecek elde edilen bir bitki türüdür. Çay, çalının yapraklarının fermantasyonu, ısıtılması, kurutulması ve bazen diğer meyve veya bitkilerle karıştırılması sonucu elde edilir. (6) Metil Alkol (CH 3 OH) Saf metanol 1 atm'de 64,6 derecede kaynayan akışkan bir sıvıdır. Polardır ve bütün organik çözücülerde her oranda çözünür. (7) Toluen (C 6 H 5 CH 3 ) Pek polar olmasa da, birçok organik madde için çok iyi bir çözücüdür. Ama tepkime sonrası ortamdan uzaklaştırılması biraz zor olmaktadır. Kaynama noktası 110,6-111,6 C civarındadır. (8) 7

8 Asetik Asit (CH 3 COOH) Asetik asit, bir organik asittir, sirkeye ekşi tadını ve keskin kokusunu vermesiyle bilinir. Doğada karbonhidratların yükseltgenmesiyle oluşur. Sirke genelde %4-8 oranında asetik asit içerir. Kaynama noktası C dir. (9) Formik Asit (HCOOH) Formik asit tek karbonlu karboksilik asittir. Formik asit, karbonil karbonuna bağlı alkil grubu içermemesiyle en basit karboksilli asit özelliği taşır. Su, metanol, etanol, aseton, eter gibi çözücülerde çok iyi çözünür. Asitlik (pk a ): 3,75 (10) Amonyak (NH 3 ) Amonyak molekülleri kendi aralarında olduğu gibi su molekülleri ile de zayıf hidrojen bağı oluşturur. Bu nedenle suda çok çözünür. Bağ yapmamış bir çift elektronu olduğundan molekül şekli üçgen piramittir, bu yüzden polar bir moleküldür. OH - iyonu içermediği halde zayıf baz özelliği gösterir. (11) Demir (II) Sülfat (FeSO 4.7H 2 O) Genelde 7 sülfatlı olarak bulunurlar. Suda çözünürler ve [Fe(H 2 O) 6 ] 2+ kompleksini verirler. Oktahedral bir yapıya sahiptirler ve paramanyetiktirler. (12) 8

9 Bakır (II) Sülfat (CuSO 4.5H 2 O) Susuz formu gri renkte olmasına rağmen 5 hidratlı formu açık mavidir. Suda çözünürler ve [Cu(H 2 O) 6 ] 2+ kompleksini verirler. Oktahedral bir yapıya sahiptirler ve paramanyetiktirler. (13) Magnezyum Sülfat (MgSO 4.7H 2 O) Susuz MgSO 4 kurutma ajanı olarak kullanabilir. Bu bileşik koordinasyon kompleksi oluşturmaya pek yatkın değildir. (14) Potasyum Alünimyum Sülfat (KAl(SO 4 ) 2 ) Bu moleküle alüm de denebilmektedir. Kabartma tozu, suyun saflaştırılması, yanmaya karşı dirençli tekstil oluşturmada kullanılır. (15) 9

10 Şeker Şeker veya sakkaroz çoğu bitkinin bünyesinde bulunur. Yapısı gereği Hidrojen bağı yapmaya çok yatkın olduğu bilinmektedir. Deneyde Kullanılan Aletler; Beher (50 ml, 100 ml, 600 ml), termometre, ısıtıcı, pens, spatül, süzgeç, makas, baget, beyaz pamuklu kumaş, hassas tartı, pipet (5 ml), puar, mezur ve sabun. Deneysel Çalışma: 1. DENEY: Çözücüsü Su Olanlar a. Siyah Çay + Su Çözeltisi Bu işlemde 600 ml su için 28 gram çay alındı. Kaynamak üzere ısıtıcıya konuldu. Bu işlemin amacı, çaydaki tannik asidin sulu faza geçmesini sağlamaktır. Çayın homojen bir şekilde çözücümüz olan su içerisinde dağılmasını sağlamak amacıyla, baget yardımı ara ara karıştırıldı. Bu işlem evde gerçekleştirilen çay demleme işlemi ile aynı olduğundan, gerekli rengi aldığında çözelti ısıtıcıdan alındı. Yaklaşık 25 ml kadarı ayrı bir behere alınarak içine beyaz pamuklu kumaş atıldı. Beklemeye bırakıldı. Şekil 2: Çay ve Su Çözeltisi 10

11 b. Siyah Çay + Su + Şeker Çözeltisi Bu işlemde yukarıdaki adımda hazırlanan çözeltiden 75 ml alındı. Bu çözelti de 25 er ml olmak üzere üçe ayrıldı. Bu üç behere ayrı konsantrasyonlarda şeker çözeltileri eklendi. Buradaki amaç, şeker miktarı değişince boyanın kumaşa tutunma gücünün incelenmesidir. Bunun için molarite hesaplamaları yapıldı ve birinci behere 0.5 M, ikinci behere 1.0 M ve üçüncü behere 1.5 M şeker çözeltisi ilave edildi. Her bir beherin içine beyaz pamuklu kumaş atıldı ve beklemeye bırakıldı. Hesaplamalar; C 6 H 12 O 6 = 180 g/mol 0.5 M için 1 lt suda 90 gram şeker bulunmalı. 10 ml 0.5 M çözelti hazırlanacak. Buna göre 0.9 gram şeker, 10 ml suda çözüldü. 1.0 M için 1 lt suda 180 gram şeker bulunmalı. 10 ml 1.0 M çözelti hazırlanacak. Buna göre 1.8 gram şeker, 10 ml suda çözüldü. 1.5 M için 1 lt suda 270 gram şeker bulunmalı. 10 ml 1.5 M çözelti hazırlanacak. Buna göre 2.7 gram şeker, 10 ml suda çözüldü. Şekil 3: Farklı Miktarlarda Şeker Çözeltisi İçeren Çay Süzüntüsü c. Siyah Çay + Su + Asetik Asit Çözeltisi Bu işlemde ilk adımda hazırlanan çözeltiden 75 ml alındı. Bu çözelti de 25 er ml olmak üzere üçe ayrıldı. Bu üç behere ayrı miktarlarda hazırlanan asetik asit çözeltileri eklendi. Buradaki amaç, asetik asit miktarı değişince boyanın kumaşa tutunma gücünün incelenmesidir. Bunun için hesaplamalar yapıldı ve birinci behere hacimce %5 lik, ikinci behere %10 luk ve üçüncü behere %15 lik asetik 11

12 asit çözeltisi ilave edildi. Her bir beherin içine beyaz pamuklu kumaş atıldı ve beklemeye bırakıldı. Şekil 4: Farklı Miktarda Asetik Asit Çözeltisi Eklenirken d. Siyah Çay + Su + Formik Asit Çözeltisi Bu işlemde ilk adımda hazırlanan çözeltiden 75 ml alındı. Bu çözelti de 25 er ml olmak üzere üçe ayrıldı. Bu üç behere ayrı miktarlarda hazırlanan formik asit çözeltileri eklendi. Buradaki amaç, formik asit miktarı değişince boyanın kumaşa tutunma gücünün incelenmesidir. Bunun için hesaplamalar yapıldı ve birinci behere hacimce %5 lik, ikinci behere %10 luk ve üçüncü behere %15 lik formik asit çözeltisi ilave edildi. Her bir beherin içine beyaz pamuklu kumaş atıldı ve beklemeye bırakıldı. Şekil 5: Farklı Miktarda Formik Asit Çözeltisi Eklenen Çözeltiler 12

13 2. DENEY: Çözücüsü Metanol Olanlar e. Çay + Metil Alkol Çözeltisi Bu işlemde 150 ml metil alkol için 7 gram çay alındı. Kaynamak üzere ısıtıcıya konuldu. Bu işlemin amacı, çaydaki tannik asidin sulu faza geçmesini sağlamaktır. Çayın homojen bir şekilde çözücümüz olan metil alkol içerisinde dağılmasını sağlamak amacıyla, baget yardımı ara ara karıştırıldı. Her 10 dakikada bir sıcaklık kontrolü yapıldı. Isıtma işlemi, çözeltinin sıcaklığı metil alkolün kaynama noktası sıcaklığına yaklaşınca durduruldu. Yaklaşık 25 ml kadarı ayrı bir behere alınarak içine beyaz pamuklu kumaş atıldı. Beklemeye bırakıldı. f. Çay + Metil Alkol + Şeker Çözeltisi Bu işlemde yukarıdaki adımda hazırlanan çözeltiden 25 ml alındı. Üstüne 1.0 M 10 ml şeker çözeltisi eklendi. Buradaki amaç şekerin, metil alkolde hazırlanan çay çözeltisinde, boyanın kumaşa tutunma gücünün incelenmesi idi. Beherin içine beyaz pamuklu kumaş atıldı ve beklemeye bırakıldı. g. Çay + Metil Alkol + Asetik Asit Çözeltisi Bu işlemde ilk adımda hazırlanan çözeltiden 25 ml alındı. Bu behere %10 luk asetik asit çözeltisi eklendi. Buradaki amaç asetik asidin, metil alkolde hazırlanan çay çözeltisinde, boyanın kumaşa tutunma gücünün incelenmesidir. Beherin içine beyaz pamuklu kumaş atıldı ve beklemeye bırakıldı. h. Çay + Metil Alkol + Formik Asit Çözeltisi Bu işlemde ilk adımda hazırlanan çözeltiden 25 ml alındı. Bu behere %10 luk formik asit çözeltisi eklendi. Buradaki amaç formik asidin, metil alkolde hazırlanan çay çözeltisinde, boyanın kumaşa tutunma gücünün incelenmesidir. Beherin içine beyaz pamuklu kumaş atıldı ve beklemeye bırakıldı. 13

14 Şekil 6: Metil Alkol ile Oluşturulan Çözeltiler 3. DENEY: Çözücüsü Toluen Olanlar i. Çay + Toluen Çözeltisi Bu işlemde 150 ml toluen için 7 gram çay alındı. Kaynamak üzere ısıtıcıya konuldu. Bu işlemin amacı, çaydaki tannik asidin sulu faza geçmesini sağlamaktır. Çayın homojen bir şekilde çözücümüz olan toluen içerisinde dağılmasını sağlamak amacıyla, baget yardımı ile ara ara karıştırıldı. Isıtma işlemi, çözeltinin sıcaklığı toluenin kaynama noktası sıcaklığına yaklaşınca durduruldu. Yaklaşık 25 ml kadarı ayrı bir behere alınarak içine beyaz pamuklu kumaş atıldı ve beklemeye bırakıldı. j. Çay + Toluen + Şeker Çözeltisi Bu işlemde yukarıdaki adımda hazırlanan çözeltiden 25 ml alındı. Üzerine 1.0 M 10 ml şeker çözeltisi eklendi. Buradaki şekerin, toluende hazırlanan çay çözeltisinde, boyanın kumaşa tutunma gücünün incelenmesidir. Beherin içine beyaz pamuklu kumaş atıldı ve beklemeye bırakıldı. k. Çay + Toluen + Asetik Asit Çözeltisi Bu işlemde ilk adımda hazırlanan çözeltiden 25 ml alındı. Bu behere %10 luk asetik asit çözeltisi eklendi. Buradaki amaç asetik asidin, toluende hazırlanan çay 14

15 çözeltisinde, boyanın kumaşa tutunma gücünün incelenmesi idi. Beherin içine beyaz pamuklu kumaş atıldı ve beklemeye bırakıldı. l. Çay + Toluen + Formik Asit Çözeltisi Bu işlemde ilk adımda hazırlanan çözeltiden 25 ml alındı. Bu behere %10 luk formik asit çözeltisi eklendi. Buradaki amaç formik asidin, toluende hazırlanan çay çözeltisinde, boyanın kumaşa tutunma gücünün incelenmesidir. Beherin içine beyaz pamuklu kumaş atıldı ve beklemeye bırakıldı. Şekil 7: Toluen ile Oluşturulan Çözeltiler 4. DENEY: Kompleks Oluşturulan Çözeltiler m. Çay + Su + FeSO 4.7H 2 O Çözeltisi Birinci deneyin ilk aşamasında hazırlanan çözeltiden (sadece çay ve su ile) 25 ml alındı. İçine kompleks oluşturacak madde eklenmeden önce beyaz pamuklu kumaş eklendi. Üzerine 0.2 M olacak şekilde FeSO 4.7H 2 O çözeltisi eklendi. Koordinasyon kompleksinin oluşumunun güçlendirilmesi amacıyla karışıma bir miktar NH 3 ilave edildi ve bir süre ısıtıcının üzerinde ısıtıldı. Hesaplamada 0.2 M çözelti için 0.22 gram FeSO 4.7H 2 O alınıp 10 ml ye tamamlandı. 15

16 n. Çay + Su + CuSO 4.5H 2 O Çözeltisi Birinci deneyin ilk aşamasında hazırlanan çözeltiden (sadece çay ve su ile) 25 ml alındı. İçine kompleks oluşturacak madde eklenmeden önce beyaz pamuklu kumaş eklendi. Üzerine 0.2 M olacak şekilde CuSO 4.5H 2 O çözeltisi eklendi. Koordinasyon kompleksinin oluşumunun güçlendirilmesi amacıyla karışıma bir miktar NH 3 ilave edildi ve bir süre ısıtıcının üzerinde ısıtıldı. Hesaplamada 0.2 M çözelti için 0.32 gram CuSO 4.5H 2 O alınıp 10 ml ye tamamlandı. o. Çay + Su + MgSO 4.7H 2 O Çözeltisi Birinci deneyin ilk aşamasında hazırlanan çözeltiden (sadece çay ve su ile) 25 ml alındı. İçine kompleks oluşturacak madde eklenmeden önce beyaz pamuklu kumaş eklendi. Üzerine 0.2 M olacak şekilde MgSO 4.7H 2 O çözeltisi eklendi. Koordinasyon kompleksinin oluşumunun güçlendirilmesi amacıyla karışıma bir miktar NH 3 ilave edildi ve bir süre ısıtıcının üzerinde ısıtıldı. Hesaplamada 0.2 M çözelti için 0.24 gram MgSO 4.7H 2 O alınıp 10 ml ye tamamlandı. p. Çay + Su + KAl(SO 4 ) 2 Çözeltisi Birinci deneyin ilk aşamasında hazırlanan çözeltiden (sadece çay ve su ile) 25 ml alındı. İçine kompleks oluşturacak madde eklenmeden önce beyaz pamuklu kumaş eklendi. Üzerine 0.2 M olacak şekilde KAl(SO 4 ) 2 çözeltisi eklendi. Koordinasyon kompleksinin oluşumunun güçlendirilmesi amacıyla karışıma bir miktar NH 3 ilave edildi ve bir süre ısıtıcının üzerinde ısıtıldı. Hesaplamada 0.2 M çözelti için 0.51 gram KAl(SO 4 ) 2 alınıp 10 ml ye tamamlandı. Şekil 8: Komplekslerin Kumaşa Emdirilmesi 16

17 5. DENEY: Baz ile Oluşturulan Çözelti q. Çay + Su + NH 3 Birinci deneyin ilk aşamasında hazırlanan çözeltiden (sadece çay ve su ile) 25 ml alındı. İçine yaklaşık 2 ml kadar NH 3 (baz) eklendi. Daha sonra beyaz pamuklu kumaş behere atıldı ve beklemeye bırakıldı. Şekil 9: Baz ile Oluşturulan Çözelti BULGULAR VE TARTIŞMA Bulgular Çözücüsü su olan çözeltilerde çayı kaynatırken amaç, boyamadaki etken madde tannik asidin sulu faza geçmesini sağlamaktır, çünkü su polar bir çözücüdür. Sadece çay çözeltisi ile beyaz pamuklu kumaş tannik asit ile pembemsi bir renge boyandı. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin çıkması bekleniyor. Çay ve şeker çözeltisi ile beyaz pamuklu kumaş tannik asit ile sadece çay ile elde edilen renkten daha koyu pembe bir renge boyandı. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin çıkmaması, farklı miktarda şeker çözeltileri ile farklı tutunma miktarlarının olması bekleniyor. 17

18 Şekil 10: Farklı Şeker Miktarları ile Oluşan Renkler Çay ve asetik asit çözeltisi ile beyaz pamuklu kumaş, çay ve şeker çözeltisi ile boyanan ile yaklaşık aynı rengi aldı. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin çıkmaması, farklı miktarda asit çözeltileri ile farklı tutunma miktarlarının olması bekleniyor. Şekil 11: Farklı Asetik Asit Miktarları ile Oluşan Renkler Çay ve formik asit çözeltisi ile beyaz pamuklu kumaş, diğerleri ile aynı rengi aldı. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin çıkmaması, farklı miktarda asit çözeltileri ile farklı tutunma miktarlarının olması bekleniyor. Şekil 12: Farklı Formik Asit Miktarları ile Oluşan Renkler 18

19 Çay ve FeSO 4.7H 2 O çözeltisi ile petrol yeşili kompleks oluşumu gözlendi. Beyaz pamuklu kumaş füme rengini aldı. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin kumaştan çıkmaması bekleniyor. Çay ve CuSO 4.5H 2 O çözeltisi ile koyu yeşil kompleks oluşumu gözlendi. Beyaz pamuklu kumaş kahverengi oldu. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin kumaştan çıkmaması bekleniyor. Çay ve MgSO 4.7H 2 O çözeltisi ile kahverengi kompleks oluşumu gözlendi. Beyaz pamuklu kumaş açık kahverengi oldu. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin kumaştan çıkmaması bekleniyor. Çay ve KAl(SO 4 ) 2 çözeltisi ile koyu kahverengi kompleks oluşumu gözlendi. Beyaz pamuklu kumaş bej rengi oldu. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin kumaştan çıkmaması bekleniyor. Şekil 13: Farklı Metalik Kompleksler ile Oluşan Renkler Çay ve NH 3 çözeltisi ile beyaz pamuklu kumaş çaydan çok az renk aldı. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin kumaştan ayrılması bekleniyor. Şekil 14: Baz Eklendiğindeki Yorum 19

20 Çözücüsü metanol olan çözeltilerde çayı kaynatırken amaç, boyamadaki etken madde tannik asidin sulu faza geçmesini sağlamaktır, çünkü metanol polar bir çözücüdür. Sadece çay çözeltisi ile beyaz pamuklu kumaş tannik asit ile yeşilimsi bir renge boyandı. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin çıkması bekleniyor. Çay ve şeker çözeltisi ile beyaz pamuklu kumaş tannik asit ile sadece çay ile elde edilen renkten daha koyu yeşil bir renge boyandı. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin çıkmaması bekleniyor. Çay ve asetik asit çözeltisi ile beyaz pamuklu kumaş, çay ve formik asit çözeltisi ile boyanandan daha koyu bir renk aldı. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin çıkmaması bekleniyor. Çay ve formik asit çözeltisi ile beyaz pamuklu kumaş açık yeşil rengini aldı. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin çıkmaması bekleniyor. Şekil 15: Çözücü Olarak Metanol Kullanılması Durumunda Oluşan Renkler Çözücü olarak apolar bir madde olan tolueni kullanmamızdaki amaç çaydaki tannik asidin sulu faza geçip geçmediğini incelemektir. Polar maddeler apolar maddelerde çözünmediğinden geçiş beklenmemektedir. Bulgularda çift faz oluşumu gözlenmiş, dolayısıyla kumaş boyanamamıştır. Şekil 16: Çözücü Olarak Toluen Kullanılması Durumunda Oluşan Renkler 20

21 Tartışma Deneyde ilk olarak su ile çalışıldı. Burada amaç suya farklı maddeler katarak boyanın kumaşa bağlanmasını sağlamaktır. Çaydaki tannik asitte bulunan OH grubu çok kuvvetli hidrojen bağı yapacağından, bununla bağ oluşturacak maddeler seçildi. Bunlar şeker, asetik asit ve formik asittir. Asetik asit formik asitten daha güçlü olduğundan renk yoğunluğu da formik aside göre daha fazla olmalıdır. Deterjan ile yıkandığında gözlenen sonuç da bu yönde idi. Ayrıca şeker çözeltilerinin üç ayrı miktarları ile çalışıldı ve onlar arasında beklenen sonuç alındı. Fazla miktarda şeker içeren çözeltide renk daha kalıcı oldu. Aynı sonuçlar formik asit ve asetik asidin kendi arasında oluşturduğu örnekler için de geçerli oldu. Şekil 17: Farklı Miktarlarda Şeker ile Oluşan Durum Şekil 18: Farklı Miktarda Asetik Asit ile Oluşan Durum Şekil 19: Farklı Miktarda Formik Asit ile Oluşan Durum 21

22 Deneyde su ile benzer etki yaratabilecek farklı bir polar çözücüde aynı işlemler yapıldı ve bundan dolayı oluşabilecek farklar incelendi. Kullanılan çözücü metanol olmakla birlikte, renk tonu deterjan ile yıkanınca hafifledi; fakat tamamen kumaştan ayrılmadı. Şeker, formik asit ve asetik asit kullanılarak rengin kumaşa bağlandığı kanıtlandı. Şekil 20: Metanol ile Oluşan Renkler ve Deterjanla Yıkanan Kumaşlar Toluen ile hazırlanan çözeltide faz ayırımı beklenmektedir. Toluen apolar, su ve tannik asit ise polardır. Bundan dolayı birbirleri içerisinde çözünmeleri mümkün olmayacaktır. Tannik asit ise çözücü fazına alınamadığı için kumaş boyamada bu yöntem başarılı olmayacaktır. Yapılan deneyde, iki faz oluştuğundan ve tannik asidin çözücü faza geçmemesinden dolayı boyama işlemi gerçekleşemedi. Şekil 21: Toluen ile Oluşan Renkler ve Deterjanla Yıkanan Kumaşlar Demir ve Bakır çok iyi koordinasyon kompleksi oluşturur. Koordinasyon sayıları 6 ve 4 olduğundan renk kaynağı ile iyi birer kompleks yapmaları beklenir. Yapılan deneyde, deterjan ile yıkandıktan sonra renklerin kumaştan ayrılmadığı gözlendi. 22

23 Alüminyum zayıf koordinasyon kompleksi oluşturur ama kuvvetli bağ oluşturmaya yatkındır. Bu komplekslerin tek sorunu tekstil ile kuvvetli bağ oluşturamamalarıdır. Yapılan deneyde, alüminyum kompleksi ile boyanmış kumaştaki rengin deterjan ile yıkandıktan sonra birkaç ton açıldığı fakat yine de tamamen çıkmadığı görüldü. Magnezyum koordinasyon kompleksi oluşturmaya pek yatkın değildir. Tannik asit ile sadece iyonik bağ oluşturur. Bu yapıların ışığa ve yıkanmaya karşı dayanımı çok zayıftır, bunun nedeni ise boya molekülü ile kumaş arasında çok zayıf bir bağ oluşmasıdır. Yapılan deneyde, magnezyum kompleksi ile boyanmış kumaştaki rengin deterjan ile yıkandıktan sonra büyük ölçüde kaybolduğu gözlendi. Şekil 22: Metal Kompleksleri ile Boyanan Kumaşların Yıkanmış Hali 23

24 SONUÇ Yapılan deneyde çaydaki tannik asidin farklı çözücülerde çözülerek ve farklı bileşikler yardımıyla pamuklu kumaşa tutunması sağlandı. Çay ile kahve, taba, füme, bej, uçuk pembe gibi renkler elde edildi. Boyanan kumaşlar deterjan ile yıkanarak boyanın çıkmadığı test edildi. Böylece çay ile kumaş boyama yapılabileceği sonucuna varıldı. Bu projeyi geliştirmek isteyenler için öneri; siyah çay dışında, yeşil çay vb. kullanılarak farklı renkler elde edilebilir. Şekil 23: Deney Sonucunda Elde Edilen Renkler 24

25 KATKIDA BULUNANLAR Çalıştay süresince projelendirmemize yardımcı olan tüm proje ekibine, arkadaşlarımıza ve danışman hocalarımız Prof. Dr. Mehmet KANDAZ a ve Doç. Dr. Mustafa SÖZBİLİR e teşekkür ederiz. Ayrıca; deney süresince yardımlarını bizden eksik etmeyen Emre SEFER e teşekkürlerimizi bir borç biliriz. KAYNAKLAR (1) (2) (3) Arsheen Moiz *, M. Aleem Ahmed, Naheed Kausar, Kamran Ahmed, Munnaza Sohail, Study the effect of metal ion on wool fabric dyeing with tea as natural dye, Journal of Saudi Chemical Society (2010) 14, (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) 25

26 (19) The Huntington Library, Art Collections, and Botanical Gardens, Experiments in Tea Dyeing ( (20) ÖZGEÇMİŞLER Nihal Köse 1990 ylında Rize de doğdu. İlköğretimini Prof. Dr. Erol Güngör İlköğretim Okulu nda(2004), lise eğitimini Gülizar Zeki Obdan Lisesi nde tamamladı(2007) yılında Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümünü kazandı. Şu anda belirtilen kurumda 3. sınıf öğrencisidir. Şila Temizel 1989 yılında İstanbul da doğdu. İlköğretimini Özel Pangaltı İlköğretim Okulu nda (2003), lise eğitimini Özel Getronagan Lisesi nde tamamladı (2006) yılında Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümünü kazandı yılında Yıldız Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü ile çift ana dala başladı yılında Erasmus Programı kapsamında 1 yıl boyunca Portekiz de eğitim gördü. Şu anda Yıldız Teknik Üniversitesinde öğrenciliğini sürdürmektedir. 26