YİBO ÖĞRETMENLERİ(FEN ve TEKNOLOJİ-FİZİK,KİMYA,BİYOLOJİ-ve MATEMATİK)PROJE DANIŞMANLIĞI EĞİTİMİ ÇALIŞTAYI KİMYA GRUP PROJE RAPORU Renk Veren Doğal İndikatörlerin Asit ve Baz Belirlenmesinde Kullanımı GRUP İNDİKATÖR Aysun ÇELEBİ (ADANA /KARAİSALI 1 NİSAN YİBO) Arzu BULUT ADIYAMAN/GÖLBAŞI 75.YIL İ.M.K.B. YİBO) Mustafa ORDUERİ (ÇANKIRI KURŞUNLU YİBO) DANISMANLAR Prof. Dr.Veysel Turan YILMAZ Prof. Dr.Hasan SEÇEN
Renk Veren Doğal İndikatörlerin Asit ve Baz Belirlenmesinde Kullanımı GRUP İNDİKATÖR Aysun ÇELEBİ (ADANA /KARAİSALI 1 NİSAN YİBO) Arzu BULUT ADIYAMAN/GÖLBAŞI 75.YIL İ.M.K.B. YİBO) Mustafa ORDUERİ (ÇANKIRI KURŞUNLU YİBO) 1. GİRİŞ 1.1. ASİT Suyla hidrojen iyonları üreten hidrojen bileşimleridir. Hidrojen iyonları çözeltiyi asidik yapar. Asitler turnusol kağıdına kırmızı renk verir. Eski Türkçe'de hamız, ve bazı kaynaklarda da ekşit denir. Gıdaların çoğu asit içerir. Limonda sitrik asit, sirkede ise asetik asit bulunur. Farklı asitler, limona, sirkeye, ekşi elmaya ve şerbete keskin tadını verir. Aküler, sülfürik asit; midedeki sindirim sıvıları, hidroklorik asit içerir. Asitler, suda eridiğinde hidrojen iyonları (H + ) üreten madde çözeltileridir. Asit maddelerin çoğu, saf katılar, sıvılar ya da gazlar olarak bulunsa da, sadece suda çözündüğünde asit gibi tepki verir [1]. Asitler aşağıdaki özelliklere sahiptir [2]; a. Suda çözündüklerinde iyon oluştururlar. Bu nedenle asitlerin sulu çözeltileri az ya da çok elektrik akımını iletir.
b. Tatları ekşidir. Limonun ekşiliği içindeki sitrik asitten, sirkenin ekşiliği içindeki asetik asitten ileri gelir. c. Boya maddelerine etki ederler. Örneğin; turnusol boyasının rengini kırmızıya dönüştürürken, fenolftalein(sentetik indikatör) boyasını renksizleştirirler. d. Aktif metallerle tepkimeye girerek hidrojen gazı oluştururlar. Bu tepkimeyi alkali ve toprak alkali metallerin tümü ile Fe, Zn ve Al gibi soy olmayan metaller verir. Cu, Hg ve Ag gibi yarı soy metallere yapısında oksijen bulunmayan HCl, HBr gibi asitler etki etmez. Bu metallere HNO 3 ve H 2 SO 4 gibi kuvvetli asitler etki eder. Ancak bu tepkimelerde asitler asit olarak değil yükseltgen olarak etki eder. Yani bu tepkimelerde H 2 gazı değil H 2 O oluşur. Au ve Pt gibi soy metallere asitlerin hiçbiri yalnız başına etki edemez. e.karbonat ve bikarbonatlarla tepkimeye girerek CO 2 gazı oluştururlar. g.asit oksitlerin su ile tepkimeleriyle elde edilirler. SO 3(g)+ H 2 O (s) H 2 SO 4(suda) 1.1. Tarihsel Gelişimi Asitlerin gerçekten doğru kabul edilebilecek ilk tanımını 1838 de Alman kimyacı Justus von Liebig yapmıştır. Liebig in tanımına göre asit, yerini bir metal atomuna bırakabilecek biçimde hidrojen içeren bir bileşiktir. Elli yıl kadar sonra bir başka Alman kimyacısı Wilhelm Ostwald ve İsveçli kimyacı Svante Arrhenius, asitlerini bazların, tuzların su içinde çözündüklerinde, bölüm bölüm ya da bütünüyle, iyon adını verdikleri parçacıklara ayrıldıklarını belirlediler. Bu parçacıklardan pozitif yüklü olanlara katyon, negatif yüklü olanlara anyon adı verildi. İyon çözeltilerine de elektriği iyi ilettikleri için elektrolit adı verildi. Baz kavramı, her zaman, asit kavramına bağlı kalmıştır. Baz, asidin karşıtıdır; ama baz olmadan hiçbir asit tepkimesi gerçekleşemez. Bazların asitlerle tepkimeye girmesiyle, gene önemli bir bileşik sınıfı olan tuzlar ve su oluşur. Bu bir nötrleşme (yansızlaşma) tepkimesidir; çünkü tepkime
ürünü olan tuz artık ne asit, ne de baz özelliği taşıyan nötr ya da yansız bir bileşiktir. 1.2. Bilinen ilk Asit Asetik asit, arı halde, kemirme gücü yüksektir ve boğucu bir kokusu vardır. Renksizdir, 118 C ta kaynar: 16,5 C ta ve olağan atmosfer basıncı altında katılaşır. Asitler bütün kimyasal maddelerin hem en yararlılarından, hem de en tehlikelilerinden sayılır. Sözgelimi derişik hidroklorik asit öldürücü bir zehirdir; ama mide özsuyunda bir miktar seyreltik hidroklorik asit bulunmasaydı besinler yeterince sindirilemezdi. Asit terimi ekşi anlamındaki Latince bir sözcükten türetilmiştir, çünkü bu bileşiklerden çoğunun tadı ekşidir. Bu yüzden eskiçağlarda insanlar asitleri tadına bakarak ayırt eder, örneğin sirkenin tipik bir asit olduğunu bilirlerdi. Kimyacılar ise tanımadıkları bir sıvının asit olup olmadığını anlamak için turnusol denen boyar maddelerden yararlanırlar. Liken türü bitkilerden elde edilen bu boyarmaddeler, asit ve baz yapısındaki maddeleri tanıyıp ayırt etmeye yarayan birer belirteç ya da ayıraçtır. Asitleri tanımanın bir yolu da bu maddelerin içine element halinde magnezyum ya da sodyum karbonat (çamaşır sodası) karıştırmaktır. Çünkü bu maddelerin ikisi de asitlerde çözünürken tıpkı bir gazoz gibi köpürür.[3] 1.2. BAZLAR Suda iyonlaştıklarında ortama OH - (hidroksit) iyonu ve elektron çifti verebilen maddelere verilen isimdir. (NH 3 )hariç. Sulu çözeltilerinde OH - iyonu verirler [1]. Bazlar aşağıdaki özelliklere sahiptir [2]; a. Suda iyon oluşturarak çözünürler. Çözeltileri elektrik akımını iletir. b. Tatları acıdır. Sabun köpüğünün acılığı yapısındaki sodyum hidroksitten, karabiberin acılığı yapısındaki piperidin bazından ileri gelir.
c. Boya maddelerine etki ederler. Kırmızı turnusolu mavi, renksiz fenolftalein i pembe yaparlar. d. Amfoter metallerle (Zn, Al, Pb, Sn...) tepkimeye girerek hidrojen gazı oluştururlar. Al, Pb ve Sn da Amfoter özellik gösterir. Bu elementlerin hem kendileri hem de oksitleri ve hidroksitleri Amfoter özellik gösterir. e. Elle tutulduklarında kayganlık hissi verirler. Sabunun, yumurta akının ve deniz suyunun kayganlıkları yapılarındaki bazlardan kaynaklanır. f. Asitleri nötrleştirirler. Yani asitlerle veya asit oksitlerle tuzları oluştururlar. g. Metal oksitlerin su ile tepkimesinden elde edilirler. 1.3.ASİT-BAZ TEPKİMESİ Asitler, bazlarla birleşerek tuz ve su oluştururlar. Bir asidin hidrojeni yerine metal veya amonyum iyonunun geçmesiyle oluşan bileşiğe tuz denir. Bir asit bazla birleştiğinde hem asit hem de baz özelliklerini kaybeder. Bu nedenle asitlerle bazlar arasındaki tepkimelere nötrleşme tepkimesi denir. HCl + NaOH ---------->NaCl + H 2 O Nötrleşme, gerçekte H + ve OH - iyonlarının birleşerek H 2 O oluşturmaları olayıdır. Bu nedenle nötrleşme tepkimesi aşağıdaki şekildedir. H + (suda) +OH - (suda) H 2 O(s) Asitler, yalnız bazlarla değil, bazik oksitlerlerle (metal oksitlerle) de tuzları oluşturur. 1.4. İNDİKATÖRLER Çözeltinin ph sına bağlı olarak renk değiştiren kompleks yapıdaki organik bileşiklere indikatör denir. Bu tür çözeltiler titrasyonun bitiş noktasını saptamak amacıyla kullanılır. [4]
İndikatör bir tepkimenin sonlanıp sonlanmadığını anlamak için kullanılan maddelerdir. Tepkimenin türüne göre değişik indikatör türleri vardır. Asit - baz indikatörleri gibi. Asit Baz indikatörleri zayıf asit veya zayıf bazdırlar. Genelde indikatörle HIn sembolü ile gösterilirler. Bu indikatörlerin ayrışma tepkimeleri yazılacak olursa [5] ; 1.4.1.Doğal İndikatörler Gözümüzle görebildiğimiz asit-baz indikatörleri, zayıf asit ve konjuge baz yapısındadırlar. Çiçek ve yaprak pigmentleri çoğunlukla bu tanıma uyarlar. Örneğin gül yapraklarını ezip alkol ile dövünce, asit-baz indikatör çözeltisi elde etmiş oluruz. Ya da kırmızı lahanayı biraz ısıtarak suyunu salmasını sağlar ve bu suyu da indikatör olarak kullanabiliriz. Fenol kırmızısı, metil turuncusu gibi sentetik indikatörlerin yanı sıra, bitkilerden elde ettiğimiz birçok doğal indikatör vardır.[6] 2. PROJENİN AMACI İlköğretimde doğal belirteçler kullanarak asit ve bazların öğretilmesi 3. KULLANILAN MATERYALLER VE YÖNTEM 3.1.KULLANILACAK MATERYALLER 3.1.1.Kullanılacak Bitkisel Materyaller Kırmızı lahana, kuşburnu, gül yaprağı, çay, çilek, kırmızı soğan kabuğu, lavanta yaprağı, maydanoz, kiraz.
3.1.2.Kullanılacak Materyaller NaOH, HCl, süzgeç kağıdı, 25 adet deney tüpü, damlalık,50 ml lık 10 adet beher, tüplük, saat camı, havan, saf su, etil alkol,huni,500 ml lik 2 adet beher. 3.2.YÖNTEM 3.2.1Renk veren doğal indikatörlerin hazırlanması 15 gr kırmızı lahana alınarak havanda bulamaç haline getirildi, sıcak suda çözüldüğünde patlıcan moru renginde bir çözelti elde edildi. Gül yaprağı toplandı, havanda dövüldü, etil alkolde çözülerek açık kahve tonlarında bir çözelti elde edildi. Bir miktar kuşburnu alınarak kaynamakta olan suyla koyu kırmızı tonlarında bir çözelti elde edildi. Birkaç tane kırmızı soğan kabuğu soyularak havanda dövüldü, suda çözülerek kiremit kırmızısı tonlarında bir çözelti elde edildi. Maydanoz doğrandı, havanda dövüldü,saf suda çözüldü,süzülerek yeşil tonlarında bir çözelti elde edildi. Kirazlar çekirdeklerinden ayrıldı, havanda dövüldü, saf suda çözülerek süzgeç kâğıdından süzüldü ve pembe renkte çözelti elde edildi. Çilek ayıklandı havanda dövüldü saf suda çözüldü süzgeç kâğıdından süzülerek pembe renkli çözelti elde edildi. Lavanta toplandı, saplarından ayıklandı, havanda etil alkol ve saf su eklenerek dövüldü. Mor lavanta önce yeşile sonra koyulaşarak kahverengine dönüştü, süzgeç kâğıdından süzülerek kahverengi renkte çözelti elde edildi.
Demlenmiş bir bardak çay alınarak süzgeç kâğıdından süzüldü tavşan kanı renginde çözelti elde edildi. Bu hazırlanan numuneleri kontrol etmek üzere: 2gr katı NaOH alınarak 500 ml lik behere konuldu saf su eklenerek 500 ml ye tamamlandı (0,1 M lık kuvvetli baz çözeltisi hazırlandı). 4,23 ml HCl alınarak 500 ml lık behere konuldu saf suyla 500 ml ye tamamlandı (0,1 M lık kuvvetli asit çözeltisi hazırlandı). Boş deney tüpleri asit baz etiketleri ile etiketlendi. Asit yazan 9 adet deney tüpüne 0,1 M lık asit çözeltisi konuldu. Benzer şekilde baz yazan 9 adet deney tüpüne baz çözeltisi konuldu. Yukarıda hazırlamış olduğumuz 9 adet doğal renk veren madde çözeltilerinden, sırasıyla asit baz çiftlerine pipet yardımıyla damlatıldı renk değişimi ve çökelme olup olmadığı gözlendi. 4. BULGULAR ve TARTIŞMA Asit ve bazların belirlenmesinde sentetik belirteçlerden başka doğada kolayca erişebileceğimiz ayıraçlarında var olabileceğini belirlemek için yaptığımız deneyde aşağıdaki verileri elde ettik.renk değişimleri şekil 1-4 de karşılaştırmalı olarak görülmektedir.
Şekil 1 Şekil 2
Şekil 3 Şekil 4 Tablo 1. Deneylerde kullanılan bitki özütlerinin asit-baz indikatör renkleri
Bitki Özütleri Asit Rengi Baz Rengi Kırmızı lahana Pembe-Kırmızı Sarı-Yeşil Gül yaprağı Açık Pembe Sarı Kuşburnu Kırmızı Koyu Yeşil Kırmızı soğan kabuğu Açık Kırmızı Açık Kahverengi Maydanoz Açık Yeşil Yeşil Kiraz Açık Pembe Açık Sarı Çilek Turuncu-Sarı Sarı-Yeşil Lavanta Renksiz Kahverengi Çay Açık Kahverengi Kahverengi Bitki özütlerinden elde edilen çözeltilere mavi bantlı süzgeç kâğıdından kesilen şeritler daldırılarak kurutuldu.
Bitki özütleri emdirilerek kurutulan süzgeç kağıtlarına ayrı ayrı 0,1M lık HCl ve 0,1M lık NaOH çözeltileri damlatılarak tablo-1 deki veriler bir kez daha teyit edildi.elde edilen sonuçlar Şekil 5 ve Şekil 6 da görülmektedir. Şekiller ve tablolarda verilen sonuçlar açıkça gösterdi ki kırmızı lahana, gül yaprağı, kuşburnu, kırmızı soğan kabuğu, kiraz, çilek, çay gibi bitki ekstraklarının asit ve baz renkleri oldukçe farklıdır ve doğal indikatör olarak kullanımları olasıdır.diğer taraftan maydanoz, lavanta dan elde edilen sıvılar asit bazlara ilave edildiğinde ayırt edici renk değişimi göstermemişlerdir.bu nedenle doğal indikatör olarak kullanımları uygun değildir. Şekil 5
Ş ekil 6 5. SONUÇ Sonuç olarak ; kırmızı lahana, çay, gül yaprağı,kırmızı soğan kabuğu, çilek, kuşburnu, kiraz ın doğal indikatör özelliğine sahip olduğu anlaşıldı.bu nun yanında maydonoz ve lavantanın indikatör olarak kullanılamayacağı tespit edilmiştir. İlköğretim düzeyinde asit ve bazların ayırt edilmesinde doğal bitki özütlerinin kolay hazırlanabilir olması nedeniyle indikatör olarak kullanılabileceği anlaşılmıştır.asit ve baz renklerinin birbirinden çok farklı olması ve deneylerin görsel olması nedeniyle öğrencilerin dikkatini çekeceği ve öğrenmeyi daha zevkli kılacağı düşünülmektedir. Burada yapılan deneyler çevremizde bulunan diğer bitkilerden elde edilecek özütler için de test edilebilir.böylece daha yeni doğal indikatörlere ulaşılabilir. TEŞEKKURLER Bu çalışmamızda bize yardımcı olan Prof. Dr.Veysel Turan YILMAZ, Prof. Dr.Hasan SEÇEN,Mümin Tansu DÖNMEZ e ve tüm teknik personele teşekkür ederiz.
YARARLANILAN KAYNAKLAR [1]www.kimyaevi.org [2]www.internetlandmark.edu [3]www.forumpaylas.net [4]www.onlinebilgi.com. [5]www.turkcebilgi.com/analitikkimya [6]www.tubitak.com