TÜBİTAK-BİDEB KİMYA LİSANS ÖĞRENCİLERİ KİMYAGERLİK, KİMYA ÖĞRETMENLİĞİ, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ, BİYOMÜHENDİSLİK ARAŞTIRMA PROJESİ EĞİTİMİ ÇALIŞTAYI KİMYA-3 ( Çalıştay 2012 ) GRUP ADI: SÜRPRİZ YUMURTA PROJE ADI YUMURTA KABUĞUNDAN YARARLANARAK PASTEL BOYA ELDESİ PROJE EKİBİ Fatoş YILDIZ Aysun DEĞİRMENCİ PROJE DANIŞMANI Prof. Dr. MEHMET AY TEKNİSYEN G. DENİZ TURHAN GÖKSU MALATYA 29 HAZİRAN-8 TEMMUZ 2012
PROJENİN AMACI Yumurta kabuklarının kullanıma (tebeşir ve pastel boya olarak) kazandırılması. 1.GİRİŞ 1.1.Yumurta Şekil-1: Yumurta Yumurta dıştan içe doğru başlıca üç bölüme ayrılır; -Yumurta kabuğu -Yumurta akı -Yumurta sarısı Yumurtanın büyüklüğüne göre % 7,8-13,6 sını yumurta kabuğu oluşturur. Yumurta kabuğunun rengi ait olduğu hayvana göre farklılık gösterir( tavuk: beyaz-sarı, ördek: yeşilimsi-kahverengi-sarımsı beyaz, kaz: beyaz, hindi: kırmızımsı sarı, martı: zeytin yeşili ). Yumurtanın kabuk rengi ile bileşimi arasında bir ilgi yoktur. Kabuk mineral ve organik 1
maddeler ile sudan ibaret olup %3-4 oranında bir protein ağı ve % 95-96 oranında birikerek yerleşmiş anorganik tuzlardan oluşmuştur [1]. Yumurta kabuğunun kimyasal bileşimi; Kalsiyum Karbonat % 93,7 Magnezyum Karbonat % 1,0 Kalsiyum Fosfat % 1,0 Organik Maddeler % 3,3 Su % 0,1 1.2.Tebeşir Şekil-2: Tebeşir Tebeşir toz halindeki kireçtaşının birbirine gevşek olarak bağlanması ile meydana gelir. Tebeşir okullarda tahtaya yazı yazmanın dışında birçok farklı formda sanayinin birçok alanında kullanılmaktadır. Tebeşir, temizlenip saflaştırıldıktan sonra çimento yapımında ve dezenfektan olarak kullanılır. Tebeşirin işlenerek pudra haline getirilmesiyle kullanma sahası daha da artmıştır. Pudra tebeşir, seramik, cam macunu, muhtelif kozmetik, lastik, kâğıt, marley, diş macunu gibi birçok yerde dolgu maddesi olarak kullanılır [2]. 2
1.3.Pastel Boya Şekil-3: Pastel Boya Pastel kelimesi dilimize Fransızcadan geçmiş olup aslı ise İtalyanca hamur manasına gelen pasta kelimesinden gelmektedir ve yumuşaklığı anlatır. Tebeşire benzeyen fakat daha yumuşak maddelerdir. Her çeşit konu ve çalışma için çok elverişli, diğer teknikler gibi koku yapmayan bir tekniktir. Kolay netice veren ve çabuk resim yapma gibi özellikleri olan bir boyama tekniği malzemesidir. Pastel boya ya da pastel kalem, toz boyar maddelerin katı bir hamur olana kadar tebeşir ve suyla karıştırılmasıyla oluşturulan çizim aracıdır. Kapatıcı özelliği bulunmaktadır. Yani, kâğıtta alttaki renk üstüne ondan daha koyu olmak şartıyla bir renk sürülebilir. Bu, sadece rengi birazcık soluk hale getirecektir. Renk karışımlarında kullanılabilir bir boya türüdür. Bir diğer özelliği de sürüldükten sonra temiz bir şekilde kazınabilir olmasıdır. Eğer renk koyu değilse kazındığında hiç iz kalmayacaktır. Koyu renklerde de üstüne tekrar bir boya sürüldüğü takdir de kazınan renk belli olmayacaktır. Neredeyse her rengi bulunan bir boyadır. Bazı markalar mum boya gibi renklerin yüksek derecede belli olduğu pastel boyalar üretseler de normal pastel boyalar genellikle mum boyadan çok daha hafif renkleri kâğıda yansıtırlar [3]. 3
2.MATERYAL VE YÖNTEM 2.1.Kullanılan Materyaller Projede kullanılan materyal ve kimyasallar aşağıda verilmiştir. Mor lahana Havuç Kına Hint kınası Türk kahvesi Erik suyu Kiraz suyu Limon suyu Yumurta Yumurta kabuğu Sabun Eldiven Beher Baget Elek Rende Tebeşir Spatül Bıçak Pastör pipeti Porselen kapsül Havan Isıtıcı Öğütücü Petri kabı 4
2.2.Yumurta Kabuğundan Tebeşir Elde Edilişi 50 adet yumurta haşlanıp soyuldu (Şekil-4). 1 adet yumurtanın akı yapıştırıcı olarak kullanılmak üzere sarısından ayrıldı. Yumurta kabukları Retsch RM 100 isimli öğütücüde ve havanda öğütüldü(şekil-5). Öğütülmüş yumurta kabukları petri kabına koyularak 110 o C de 1 saat etüvde kurutuldu (Şekil-6). 1 saatin sonunda içinde yumurta kabuğu tozlarının bulunduğu petri kabı etüvden çıkarıldı ve oda sıcaklığına gelinceye kadar soğuduktan sonra yeniden öğütüldü (Şekil-7). Yumurta kabuğu tozu = 100,161 g olarak tartıldı. 2.2.1.Yumurta Kabuğu Tozundan Tebeşir Hamuru Elde Edilişi 100,161 g tebeşir tozu tartılarak 32,5 ml yumurta akı ilave edilip yoğrulduktan sonra hamur kıvamına gelince 90 o C de 1,5 saat etüvde kurutuldu (Şekil-8). 2.3.Kullanılan Doğal Boyar Maddeler ve Hazırlanışları 1 adet havuç rendelendi. Rendelenen havuç 37,597 g olarak tartıldı. 100 ml saf su ilave edilip 10 dakika kaynatıldı. Oda sıcaklığına soğuyunca süzülüp 62 ml havuç suyu elde edildi. 1 adet mor lahananın bir kısmı rendelendi. Rendelenen mor lahana 41,447 g olarak tartıldı. 80 ml saf su ilave edilip 10 dakika kaynatıldı. Oda sıcaklığına soğuyunca süzülüp 45 ml lahana suyu elde edildi. 17,344 g kuru erik tartıldı. 40 ml saf su ilave edilip 18 dakika kaynatıldı. Oda sıcaklığına soğuyunca süzülüp 10 ml erik suyu elde edildi. Mor lahananın suyunun bir kısmının içine 1-2 damla limon suyu eklenerek pembe renk elde edildi. Kına, Hint kınası ve kahve boyarmadde olarak kullanıldı. Mor lahana- limon suyu karışımı, lahana suyu, havuç suyu, kiraz suyu, limon suyu ve erik suyu karışımı kullanıldı (Şekil-9-Boyarmaddeler). 5
Şekil-4: Yumurta Kabukları Şekil-5: Öğütücü ve Havan Şekil-6: Etüv Şekil-7: Yumurta- Yumurta kabukları-öğütülmüş Yumurta Kabukları-Yumurta Kabuklarıyla Elde Edilen Tebeşirin Tozu 6
Şekil-8: Elde Edilen Kurumuş Tebeşir Tortusu Şekil-9: Boyarmaddeler 2.4. Hazırlanan Boyarmaddeleri Kullanarak Pastel Boya Elde Edilişi 2.4.1. Yumurta kabuklarından hazırlanan tebeşir tozu kullanımıyla; 3,001 g tebeşir tozu, 0,430 g sabun rendesi tartıldı. Porselen krozeye alınan tebeşir tozu ve sabun rendesi üzerine 1 ml mor lahana suyu eklendi ve katı hamur elde edilene kadar yoğruldu (Şekil-10: öğütülmüş- 2.kez öğütülmüş). 2,795 g tebeşir tozu, 0,431 g sabun rendesi tartıldı. Porselen krozeye alınan tebeşir tozu ve sabun rendesi üzerine 1 ml lahana-limon suyu karışımı ( pembe boyarmadde) eklendi ve katı hamur elde edilinceye kadar yoğruldu (Şekil-11: öğütülmüş ve 2.kez öğütülmüş). 3,008 g tebeşir tozu, 0,427 g sabun rendesi tartıldı. Porselen krozeye alınan tebeşir tozu ve sabun rendesi üzerine 1 ml havuç suyu eklendi ve katı hamur elde edilinceye kadar yoğruldu (Şekil-12: öğütülmüş - 2. kez öğütülmüş). 2,917 g tebeşir tozu, 0,442 g sabun rendesi tartıldı. Porselen krozeye alınan tebeşir tozu ve sabun rendesi üzerine 1 ml kiraz suyu eklendi ve katı hamur elde edilinceye kadar yoğruldu (Şekil-13: öğütülmüş-2.kez öğütülmüş). 3,002 g tebeşir tozu, 0,447 g sabun rendesi, 0,493 g kahve tartıldı. Porselen krozeye alınan tebeşir tozu, sabun rendesi ve kahve üzerine 2 ml su eklendi ve katı hamur elde edilinceye kadar yoğruldu (Şekil-14: 2 kez öğütülmüş). 3,065 g tebeşir tozu, 0,437 g sabun rendesi 2 g Hint kınası tartıldı. Porselen krozeye alınan tebeşir tozu ve sabun rendesi üzerine 1 ml su eklendi ve katı hamur elde edilinceye kadar yoğruldu (Şekil-15: öğütülmüş-2.kez öğütülmüş). 7
3,089 g tebeşir tozu, 0,432 g sabun rendesi tartıldı. Porselen krozeye alınan tebeşir tozu ve sabun rendesi üzerine 1 ml kuru erik suyu eklendi ve katı hamur elde edilinceye kadar yoğruldu (Şekil-16: öğütülmüş-2.kez öğütülmüş). 3,090 g tebeşir tozu, 0,432 g sabun rendesi, 0,5 g kuru kına tartıldı. Porselen krozeye alınan tebeşir tozu, sabun rendesi ve kına üzerine 1,5 ml su ile katı hamur elde edilinceye kadar yoğruldu (Şekil-17: öğütülmüş- 2.kez öğütülmüş). 3,167 g tebeşir tozu, 0,449 g sabun rendesi tartıldı. Porselen krozeye alınan tebeşir tozu ve sabun rendesi üzerine lahana-limon suyu, havuç suyu, kiraz suyu, limon suyu, erik suyu karışımından 1,5 ml ilave edildi ve katı hamur elde edilinceye kadar yoğruldu (Şekil-18: 2 kez öğütülmüş). 3,160 g tebeşir tozu, 0,45 g sabun rendesi, 3 g kuru kına, 3 g kuru kahve tartıldı. Porselen krozeye alınan malzemeler üzerine 2 ml su ilave edildi ve sert hamur elde edilinceye kadar yoğruldu (Şekil-19: 2 kez öğütülmüş). Yoğurulan hamurlar kurumaya bırakıldı. 2.4.2. Hazır Tebeşir Tozundan Pastel Boya Elde Edilişi Tebeşir pastel boya yapımı için öğütüldü (Şekil-20). Öğütülen tebeşir tozu 96,050 g olarak tartıldı. 6.094 g tebeşir tozu, 0.94 g sabun rendesi ve 1,5 ml lahana-limon suyu (pembe boyarmadde) karıştırılıp, katı hamur elde edilinceye kadar yoğruldu. Ayrıca 6,135 g tebeşir tozu ve 1,5 ml lahana-limon suyu (pembe boyarmadde) karıştırıldı. Sabun katılmadan yoğrulan karışım katı hamur haline getirildi (Şekil-21). 6,180 g tebeşir tozu,0.356 g sabun rendesi ve 1 ml lahana suyu (mor boyarmadde) karıştırılıp, katı hamur elde edilinceye kadar yoğruldu. Ayrıca 6,065 g tebeşir tozuna 1 ml lahana suyu (mor boyarmadde) eklendi. Sabun katılmaksızın katı hamur kıvamına getirildi (Şekil-22). 6,618 g tebeşir tozu 0,313 g sabun rendesi ve 1 ml kiraz suyu (kırmızı kahverengimsi boyarmadde) karıştırılıp, katı hamur elde edilinceye kadar yoğruldu. Ayrıca 6,601 g tebeşir tozu ve 0,5 ml kiraz suyu karıştırılıp, sabun eklenmeksizin yoğrulup, katı hamur kıvamına getirildi (Şekil-23). 6,617 g tebeşir tozu, 0,32 g sabun rendesi ve 0,2 g kına karıştırılıp, karışım katı hamur kıvamına gelene dek yoğruldu (Şekil-24). 8
6,437 g tebeşir tozu, 0.322 g sabun rendesi ve 0,2 g Hint kınası karıştırılıp, karışım katı hamur kıvamına gelinceye dek yoğruldu (Şekil-25). 6,023 g tebeşir tozu, 0.305 g sabun rendesi ve 0,2 g kahve karıştırılıp, karışım katı hamur kıvamına gelinceye dek yoğruldu (Şekil-26). 6,601 g tebeşir tozu, 0,351 g sabun rendesi ve 0,5 ml kuru erik suyu karıştırılıp katı hamur kıvamına gelinceye dek yoğruldu (Şekil-27). 6,514 g tebeşir tozu, 0,327 g sabun rendesi ve 0,5 ml havuç suyu karıştırılıp katı hamur kıvamına gelinceye dek yoğruldu (Şekil-28). 6,231 g tebeşir tozu ve 0,345 g sabun rendesi üzerine lahana suyu (mor), havuç suyu (turuncu), kiraz suyu (kırmızı-kahverengi), erik suyu (kahverengi), limon suyu (sarı) ve lahana-limon suyu (pembe) karışımlarından oluşan boyarmadde (koyu pembe) eklenip katı hamur kıvamına gelinceye dek yoğruldu (Şekil-29). Elde edilen hamurlar kurumaya bırakıldı. 3.BULGULAR 3.1.Yumurta Kabuklarından Elde Edilen Pastel Boyalar Şekil-10 da görüldüğü gibi yumurta kabuklarından elde edilen tebeşir tozunun sabun rendesinin ve mor lahana suyunun karıştırılmasıyla FISTIK YEŞİLİ boya elde edildi. 9
Şekil-11 de görüldüğü gibi tebeşir tozunun sabun rendesinin ve limon suyu/lahana suyunun karıştırılmasıyla MAVİ-YEŞİL renkte boya elde edildi. Şekil-12 de görüldüğü gibi tebeşir tozunun sabun rendesinin ve havuç suyunun karıştırılmasıyla KREM RENGİ renkte boya elde edildi. Şekil-13 de görüldüğü gibi tebeşir tozunun, sabun rendesinin ve kiraz suyunun karıştırılmasıyla GRİ renkli boya elde edildi. Şekil-14 de görüldüğü gibi tebeşir tozu sabun rendesi kahvenin su ile karıştırılmasıyla KAHVERENGİ boya elde edildi. 10
Şekil-15 de görüldüğü gibi tebeşir tozu sabun rendesi ve Hint kınasının su ile karıştırılmasıyla KAHVERENGİ boya elde edildi. Şekil-16 da görüldüğü gibi tebeşir tozu sabun rendesi ile erik suyunun karıştırılmasıyla BEJ rengi boya elde edildi. Şekil-17 de görüldüğü gibi tebeşir tozu sabun rendesi ve kuru kınanın su ile karıştırılmasıyla YEŞİL renkli boya elde edildi. Kuruduktan sonra YEŞİL rengin KAHVERENGİ ye dönüştüğü gözlenmiştir. Şekil-18 de görüldüğü gibi tebeşir tozunun sabun rendesinin mor lahana-limon suyu, mor lahana suyu, havuç suyu, kiraz suyu, limon suyu, erik suyunun karışımı eklendikten sonra BUZ MAVİSİ renk elde edildi. 11
Şekil-19 da görüldüğü gibi yumurta tozu sabun rendesi kuru kına ve kuru kahvenin karıştırılıp su ilavesiyle YEŞİL boya elde edildi. Kuruduktan sonra YEŞİL rengin KAHVERENGİ ye dönüştüğü gözlendi. 3.2.Tebeşir Tozundan Elde Edilen Pastel Boya Şekil-20: Tebeşir Tozu Şekil-21 de görüldüğü gibi tebeşir tozu sabun rendesi lahana limon suyu karışımı eklenip yoğrulması ile SU YEŞİLİ renk elde edildi (sol). İşlem sabunsuz yapıldığında GRİ renk elde edildi (sağ). Şekil-22 de görüldüğü gibi tebeşir tozu sabun rendesi ve mor lahana suyu eklenip yoğrulması ile BEJ renkli boya elde edildi (sağ). İşlem sabunsuz yapıldığında KREM RENGİ elde edildi (sol). 12
Şekil-23 de görüldüğü gibi tebeşir tozu, sabun rendesi ve kiraz suyunun eklenmesiyle KREM RENGİ renkte boya elde edildi (sağ). İşlem sabunsuz yapıldığında AÇIK GRİ renk elde edildi (sol). Şekil-24 de görüldüğü gibi tebeşir tozu, sabun rendesi ve kuru kına karışımının su ile yoğrulması sonucunda YEŞİL renkli boya elde edildi. Kuruduktan sonra rengin YEŞİL den KAHVERENGİ ye dönüştüğü gözlendi. Şekil-25 de görüldüğü gibi tebeşir tozu, sabun rendesi, Hint kınasının su ile yoğrulmasıyla KIRMIZIMSI KAHVERENGİ boya elde edildi. Şekil-26 de görüldüğü gibi tebeşir tozu, sabun rendesi, kına ve suyun yoğrulmasıyla KAHVERENGİ boya elde edildi. 13
Şekil-27 de görüldüğü gibi tebeşir tozu, sabun rendesi ve erik suyunun yoğrulmasıyla BEJ renkli boya elde edildi. Şekil-28 de görüldüğü gibi tebeşir tozu, sabun rendesi ve havuç suyunun yoğrulmasıyla KREM RENGİ boya elde edildi. Şekil-29 da görüldüğü gibi tebeşir tozu, sabun rendesi, mor lahana-limon suyu, mor lahana suyu, kiraz suyu, havuç suyu ve erik suyunun karışımıyla yoğruldu ve GRİ renkli boya elde edildi. 14
Şekil-30: Kuruyan Pastel Boyalar 4. SONUÇLAR VE TARTIŞMA Deney sonucunda elde edilen pastel boyaların renklerinin, kullanılan boyarmaddelerin renklerinden farklı olduğu gözlenmiştir. Bu renk farklılığın nedenleri; Havuç suyunun ph ı 6,4 tür (zayıf asidik) [5]. Yapıştırıcı olarak kullanılan yumurta akının ph ı ise 8 dir (zayıf bazik özellik) [5-6]. Hamurumuzun içinde yumurta kabuğu tozundan dolayı kalsiyum karbonatta ( CaCO 3 ) bulunur ve kalsiyum karbonat (CaCO 3 ) bazik özellik taşır [7]. Asit-baz reaksiyonundan dolayı, elde edilen boyanın rengi turuncu yerine bejdir. Kiraz suyu, suda iyi çözünebilen antosiyanin adlı pigmenti içerir. Antosiyanin düşük ph değerinde mor-kırmızı, yüksek ph değerinde ise yeşil-mavi renk gösterir [8]. Yumurta akı ve tebeşir tozu bazik özellik taşıdığından dolayı ortama kiraz suyu ilave edildikçe yeşil-mavi renk elde edilir. Deneysel sonuçta bunu göstermektedir. 15
Mor lahana suyu mor renklidir ve antosiyanin adlı pigmenti içerir. Mor lahana suyu içerisine asidik bir madde eklenirse karışımın rengi kırmızıya, bazik bir madde eklenirse karışımın rengi yeşile döner [9]. Kısaca mor lahana suyu ph değişimine karşı farklı dalga boylarında ışığı yansıtır. Bu nedenle deney sırasında mor renk yerine yeşil renkli boya elde edilmiştir. Kuru eriğin ph aralığı 3.1-5.4 tür (asidik özellik) [5]. Yumurta kabuğu ve yumurta akının neden olduğu bazik ortam boyanın renginin kahverengi yerine krem rengi olmasına neden olmuş olabilir. Ayrıca yumurta kabuğundan elde edilen pastel boya, gerçek pastel boyaya oranla daha sert elde edilmiştir. Yumurta kabuğundan elde edilen tebeşirle yapılan pastel boya, satın alınan tebeşirden elde edilen pastel boyaya göre daha soluk ve serttir. Bunun nedenini şöyle açıklayabiliriz: tebeşir tozunda yüksek oranda kalsiyum karbonat bulunur ve tebeşir tozundan elde edilen pastel boyalar genellikle sert ve soluk renklidir. Yumurtanın kabuğunda ise % 90 oranında kalsiyum karbonat kristal formda bulunur. Kristal formda bulunması elde edilen tebeşirin ve pastel boyanın daha sert olmasına neden olur. Pastel boyadaki rengin gücünü, boya maddeleri ile karıştırılan tebeşir oranı belirler. Yüksek oranda tebeşir karıştırılması açık ton, düşük oranda tebeşir ise koyu ton elde etmeye yarar ve böylece her rengin çok sayıda tonu elde edilebilir. Laboratuvar çalışmalarının son günü bu bilgi göz önüne alınarak yaklaşık 1 g tebeşir tozu kullanarak daha yumuşak ve bir ton daha belirgin renkler gözlenmiştir. Elde edilen pastel boyalar sert ve soluk renklidir. Boyama özellikleri incelendiğinde koyu renklerin boyadığı, açık renklerin ise belirgin olmadığı gözlenmiştir (Şekil-31). 16
Şekil-31. Elde Edilen Boyalarla Yapılan Boyama Yapılan bu çalışmada bitkilerden elde edilen doğal boyalarla istenilen tonda pastel boya elde edilemeyeceği ve yumurta kabuğundan dolayı sert pastel boya elde edilebileceği anlaşılmıştır. 17
TEŞEKKÜR Bilgileri ve deneyimleriyle bizi aydınlatan danışmanımız Prof. Dr. Mehmet AY a, yardımlarıyla her daim yanımızda olan Teknisyen G. Deniz TURHAN GÖKSU ya, tüm Çalıştay ekibine ve İnönü Üniversitesi ne teşekkür ederiz. KAYNAKLAR 1-http://homepage.uludag.edu.tr/~mtayar/yumurtahijyeni.htm 2-http://www.turkcebilgi.com/ansiklopedi/tebe%C5%9Fir 3-http://www.cerezforum.com/bilgibank/53921-pastel-boya-nedir.html 4-http://tr.wikipedia.org/wiki/Pastel_boya 5-http://www.gidahatti.com/hijyenhatti/pdf/mikrobiyelgelismelerietkileyen 6- http://homepage.uludag.edu.tr/~mtayar/yumurtahijyeni.htm#yumurtanın bileşimi 7-http://tr.wikipedia.org/wiki/Kalsiyum_karbonat 8-http://www.nantekimya.com/E%20163.pdf 9-http://www.nantekimya.com/E%20163.pdfhttp://80.251.40.59/veterinary.ankara.edu.tr/ GRUP ÜYELERİNİN ÖZGEÇMİŞİ Fatoş YILDIZ (Anadolu Üniversitesi-ESKİŞEHİR) 1989 yılında Ankara da doğdu. Ortaöğretim ve liseyi Ankara da tamamladı. 2008 yılında Anadolu Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümünü kazandı. Lisans eğitimine devam etmekte olup Eskişehir de yaşamını sürdürmektedir. Aysun DEĞİRMENCİ (Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi-ÇANAKKALE) 1991 yılında İstanbul da doğdu. Ortaöğretim ve liseyi İstanbul da tamamladı. 2009 yılında Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümünü kazandı. Lisans eğitimine devam etmekte olup Çanakkale de yaşamını sürdürmektedir. 18