Hidrojen Peroksit Bozunumu ve Homojen Katalizör Etkisi

Yeryüzünde fark etsek de etmesek de sayamayacağımız kadar reaksiyon gerçekleşmektedir. Örneğin, vücudumuzda glikoz yıkıma uğrar ve karbon dioksit ile su oluşturur, bitki hücreleri tam tersini gerçekleştirip oksijen ve glikoz üretirken, dünyanın herhangi bir yerinde bir fabrikada azot ve hidrojen birleştirilerek amonyak üretimi yapılmaktadır vb. Tüm bu reaksiyonlar belirli kurallar çerçevesinde gerçekleşmektedir. Bu kurallardan ilki reaksiyonun istemliliğidir. İstemlilikten kasıt reaksiyon gerçekleştiğinde enerji açısından daha kararlı bir duruma geçiliyorsa eğer reaksiyon istemlidir. Ancak bir reaksiyonun gerçekleşmesi onun sadece enerji açısından istemliliğine bağlı değildir. Bir reaksiyon ne kadar istemli olursa olsun eğer yeterince hızlı değilse reaksiyonun istenilen miktarlarda gerçekleşmesi günler, aylar hatta yüzyıllar gerektirmektedir. Bugün hız açısından çok yavaş bir reaksiyonun nasıl katalizör aracılığı ile gerçekleştirilebileceğini inceleyeceğiz.

Bu incelemeye başlamadan önce reaksiyonların nasıl gerçekleştiğinin incelenmesi faydalı olacaktır. Örneğin A+B -> AB reaksiyonunu ele alalım. Bu reaksiyonun gerçekleşmesi için A ve B atom veya moleküllerinin çarpışmasının ve bu çarpışma anında yeni bağ oluşumu veya bağ değişimi ile ürünü yani AB’yi oluşturması gerekmektedir. Ancak her A ve B çarpıştığında reaksiyon gerçekleşmiş olsaydı reaksiyonlar çok kısa süreler içerisinde biter ve bazı istemli ve hızlı reaksiyonlar için saatlerce beklememize gerek kalmazdı. Saatlerce beklemek zorunda olduğumuza göre her çarpışma istenilen sonucu vermemekte veya AB’yi oluşturmamaktadır. Bunun nedeni ise A ve B’nin nasıl ve hangi enerji ile çarpıştıkları ile alakalıdır. Eğer A ve B doğru geometri ile birbirine yaklaşmaz ise çarpışma ürün vermeyecektir çünkü ancak doğru geometri ile bağ oluşumu, parçalanması gerçekleşebilir. Eğer A ve B doğru geometri ile yaklaşsa bile reaksiyon yine gerçekleşmeyebilir. Aslında bugün inceleyeceğimiz nokta tam burası çünkü reaksiyonun gerçekleşmesi için A ve B çarpıştığında belirli bir enerjinin üzerinde iseler reaksiyon gerçekleşmektedir. Bunu şu örnek ile ele alabiliriz. Bir zirveye doğru topu fırlattığınızda eğer gerekli enerjiyi vermediyseniz zirveye ulaşamaz ve geri döner ancak eğer gerekli enerjiyi verdiyseniz tepeye çıkacak ve duruma göre ya ileri gidecek ya da geri dönecektir. İşte bunun gibi reaksiyonların da gerçekleşmesi için ürünler bir enerji tepesine uygun geometri ile tırmanmak zorundadırlar. Bu şekilde (reaksiyonu gerçekleştirebilecek) yeterli enerji ve uygun geometri ile gerçekleşen çarpışmalar aktif çarpışma olarak adlandırılmaktadır. Ürünlerin enerji olarak ulaşması gereken bu tepe de aktivasyon enerjisi olarak adlandırılmaktadır. Aşağıdaki grafikte de görüldüğü gibi girenler (initial state olarak belirtilen) aktivasyon enerjisi veya onu geçecek kadar enerji ile çarpışırlar ise aktif kompleks (activated complex) dediğimiz kararsız geçiş formuna ulaşmış olurlar ve bu ara form da yeni bağ oluşumu, bağ kopması gibi düzenlenmeler ile ürünü oluşturmaktadır. Reaksiyonun hızını etkileyen nokta da bu aktivasyon enerjisidir çünkü aşılması gereken engel bu enerji bariyeridir. Eğer aktivasyon enerjisi çok büyük ise aktif çarpışma sayısı o kadar azalmaktadır ki reaksiyon istemli bile olsa istenilen veya beklenen ölçütlerde gerçekleşememektedir. Bu nedenden ötürü de reaksiyon yavaş olarak sınıflandırılmaktadır tıpkı hidrojen peroksidin bozunması gibi;

2 H2O2 (aq) -> 2 H2O(s) + O 2(g)

çünkü bu reaksiyonun aktivasyon enerjisi 76 kj/mol dür ve normal şartlarda hidrojen peroksidin bu bozunması çok yavaş bir reaksiyondur. Eğer çok yavaş bir reaksiyon olmamış olsa idi bugün hidrojen peroksit çözeltisi gibi bir kimyasaldan bahsedemezdik.

Ancak reaksiyonların yavaşlılığı aşılamaz bir engel değildir. Örneğin deneyde de yapacağımız gibi ortama iyodür iyonu koyduğumuzda reaksiyon hızlı bir şekilde gerçekleşmektedir çünkü çok az iyodür eklenmesi ile birlikte aktivasyon enerjisi 57 kj/mol e düşmektedir. Neden reaksiyon hızlanıyor sorusu bu enerji düşüşünde gizlidir. Aktivasyon enerjisi düşer ise aktivasyon enerjisini geçen çarpışma sayısı artmış olacak, kısaca aktif çarpışma sayısı artacaktır ve deneyde de göreceğimiz gibi reaksiyon hızı yaklaşık olarak 2000 kat artacaktır.

Peki, iyodür ne görev yapmaktadır?

Öncelik ile deneyde ne yapacağımıza göz atalım. Boya, deterjan ve hidrojen peroksidi karıştıracağız ve ortamda herhangi bir köpük varlığını gözlemleyemeyeceğiz. Daha sonra bu karışımın üzerine potasyum iyodür çözeltisi eklediğimizde ani bir köpük çıkışı ile karşı karşıya kalacağız. Kısacası hidrojen peroksidin bozunmasını hızlandırıp, çıkan oksijen ile köpük oluştururken, boya bu köpüğü boyayacaktır. Bilinmesi gereken bir nokta ise deney sonunda iyodür miktarında bir değişim olmayacaktır.

Reaksiyon iyodür eklendiğinde hızlanmıştır ve iyodür olduğu gibi kalmıştır veya herhangi bir değişime uğramamıştır. Yani, iyodür reaksiyonu katalizlemiştir çünkü katalizörler reaksiyonları hızlandırırken, reaksiyon sonunda kendilerinde bir değişim görülmez tıpkı iyodür örneğinde olduğu gibi.

Burada kullanılan iyodür homojen katalizör çünkü hidrojen peroksit ve iyodür suda çözünmüş olduklarından ikisi de “aqueous” (suda çözünmüş) fazındadırlar.

Katalizörler hakkında yanlış pek çok kanı bulunmaktadır. Bunlardan ilki katalizörlerin gerçekleşmeyecek reaksiyonları yani istemsiz reaksiyonları oldurabileceklerine dairdir. Katalizörler reaksiyonları olduramaz ancak reaksiyon hızını artırabilirler. Katalizörler reaksiyonları hızlandırırken, bunu reaksiyonun aktivasyon enerjisini azaltarak yaparlar. Bunu gerçekleştirmek için ise reaksiyon mekanizmasını değiştirirler ancak ana reaksiyon asla değişmez. İyodür bu reaksiyonun mekanizmasını aşağıdaki gibi değiştirmektedir;

H2O2 (aq) + I-(aq) -> OI-(aq) + H2O(l)      Basamak 1

H2O2 (aq) + OI-(aq) -> I-(aq) + H2O(l) + O 2(g)      Basamak 2

2 H2O2 (aq) -> 2 H2O(l) + O 2(g)      Toplam

ve bu şekilde reaksiyonun aktivasyon enerjisi düşmektedir.

Bir diğer yanılgı ise “substrate” eklenmeye devam edildikçe katalizörlerin reaksiyon hızını sürekli artıracağına dairdir. Bu yargı yanlıştır çünkü katalizörler “substrate” miktarı arttıkça doygunluğa ulaşacak ve maksimum hız gibi bir limitle daima karşılaşılacaktır. Bunu yandaki grafikte gösterebiliriz. Görüldüğü üzere katalizörler de ancak belirli bir limite sahiptir.

Peki, katalizörler ne kadar hayatımızın içinde?

Daha önce de belirttiğimiz gibi katalizörler reaksiyonları hızlandırmak için gereklidirler. Kısacası hızlanması istenilen bir reaksiyon var ise katalizörün varlığı da kesindir. Eğer canlıları göz önüne alırsak, karşımıza reaksiyonlar ile yaşayan mekanizmalar çıkacaktır. Kısacası reaksiyonları gerçekleştiremez ise ölecek mekanizmalar var demektir. Balı örnek olarak aldığımızda da bu gerçek desteklenecektir çünkü bal üzerinde tek bir bakteri veya bir hücreli canlı grubu yaşayamamaktadır. Nedeni ise enzimatik aktivite eksikliği olarak açıklanmaktadır. Peki, enzimler nedir ve neden bu kadar önemlidirler?

Enzimler biyolojik katalizörlerdir. Hayatın devam ettirilebilmesi için olmazsa olmazlardır çünkü onların çalışmadığı zamanlarda vücut içerisinde herhangi bir reaksiyonun aksaması ile yaşam sona dahi erebilir tıpkı balın içerisinde hiçbir enzimin çalışmayıp, sonuç olarak herhangi bir bakteri veya bir hücreli canlının yaşayamaması gibi. Buradan çıkartacağımız sonuç ise katalizörler bizim vazgeçilmez parçalarımızdır çünkü yapım, yıkım olaylarının tamamında aktif rol almaktadırlar. Örneğin, vücudumuzda bulunan katalizörlerden birisi katalaz enzimidir. Katalaz, vücut içerisinde hidrojen peroksit bozunumunu için kullanılan bir enzimdir ve hatta katalizörler içerisinde en aktif olanlarındandır çünkü bir katalaz molekülü bir saniyede milyonlarca hidrojen peroksit molekülünü su ve oksijene çevirebilir. Potasyum iyodür ile denediğimiz reaksiyonu ezilmiş karaciğer parçası ile de denersek aynı sonucu verecektir çünkü karaciğer toksik moleküllerin parçalandığı kısacası katalazın en çok bulunduğu yerdir. Sonuç olarak şu soru sorulabilir; neden yapay katalizörlere ihtiyaç duyuyoruz eğer vücudumuzda var iseler?

İnsanoğlu yeryüzünde bulunmayan yani doğal olmayan pek çok molekülü sentezlemeye çalışmıştır veya bazı reaksiyonları gerçekleştirmek istemiştir. Bu reaksiyonlar ilk anda yeterince hızlı olmadığından dolayı da yapay katalizörler çok önem kazanmıştır çünkü ekonomik olarak yarar sağlaması bekleniyorsa veya fabrikasyona geçiş yapılacak ise reaksiyonun hızlı olması gerekmektedir. Bu nedenlerden ötürü yapay katalizörler türemiştir. Örneğin, etilen ve propilen kullanılarak gerçekleştirilen polimerler sentezleri Ziegler-Natta katalizörü ile katalizlenmektedir. Etilenden elde etilen polietilen polimeri ise her gün hayatımızın her aşamasında kullandığımız plastikten başka bir şey değildir. Bir diğer örnek ise doymamış yağların doyurulmasını sağlayarak, margarin üretimini mümkün kılan nikeldir. Nikel sayesinde yağlar hidrojen ile doyurulur ve margarin elde edilir. Sonuç olarak denilebilir ki katalizörler doğal veya yapay fark etmeksizin hayatımızın her parçasındadırlar.

İki Atom Kalınlığındaki Cam Guinness Rekorlar Kitabına Girdi

Cornell ve UIm Üniversitesi’nden bilim adamları sadece iki atom kalınlığında dünyanın en ince camını üreterek Guinness Rekorlar Kitabı’ na girmeyi kazandı.İnanılmaz incelikteki cam plakası tekil silikon ve oksijen atomlarından oluşuyor ve Fizik Mühendisliği Bölümü Direktörü Prof. David A. Muller elektron mikroskopunda tarafından belirlendi.

Araştırmanın 2012 Ocak ayında Nano Letters’ da yayınlanarak, ultra  ince camın doğrudan görüntülemesinin tanımlamasından sonra Guinness görevlileri tarafında not alındı. Tescillenen rekor ise  2014 Guinness Rekorlar Kitabı’ nda yayınlanacak. Muller sadece iki atom kalınlığındaki camın kazayla keşfedildiğini belirtti. Normalde bilim adamları iki boyutlu düzlemde karbon atomlarından grafen üretmeye çalışırken, grafende bazı çepeller gözledi. Sonrasında yapılan detaylı inceleme sonucunda bunun silikon ve oksijenden oluşan cam olduğu anlaşıldı.

Grafendeki bu değişimin,  hava sızıntısı nedeniyle kuartz’ ın bakırla reaksiyona girmesi sonucu saf grafen üzerinde cam oluşmuş oldu.

Ayrıca Muller bu keşif sayesinde  camın temel yapısına ilişkin 80 yıllık sorunun cevaplandığını belirtti. Bilim adamları camı doğrudan gözleyemediğinden, katı gibi davranıp, nasıl sıvı gibi göründüğünü anlayamıyordu. İşte Cornell’ li bilim adamları tek tek atomlardan cam oluşturduğunda, 1932’ deki W.H. Zachariasen’ in diyagramıyla örtüştüğünü gözlemledi.  Bu diyagram uzun süredir atomların nasıl sıralanarak camı oluşturduğuna dair teorik bir tanımlama olmuştu.

“ Bu çalışma tüm kariyerim boyunca en gurur duyduğum çalışma oldu. Böylece  kimsenin şimdiye kadar göremediği atomların sıralanmasını ilk kez görmüş oldum. “

Dahası iki boyutlu camın bir gün transistörlerde kullanılma yolu bulunursa, hasar almayan, yüksek performanslı bilgisayar ve telefonlar üretilebilir.

Kaynak : http://www.sciencedaily.com/releases/2013/09/130912095241.htm

Araştırma Referansı :

1. Pinshane Y. Huang, Simon Kurasch, Anchal Srivastava, Viera Skakalova, Jani Kotakoski, Arkady V. Krasheninnikov, Robert Hovden, Qingyun Mao, Jannik C. Meyer, Jurgen Smet, David A. Muller, Ute Kaiser. Direct Imaging of a Two-Dimensional Silica Glass on Graphene. Nano Letters, 2012; 12 (2): 1081 DOI: 10.1021/nl204423x

Süper Hidrofobik Nano Kaplama Sayesinde Damlalar Yüzeyde Zıplıyor

Nano ölçekteki malzemelerden yapılan yeni kaplama, sıvıların % 95’ ine kadar yüzey iticiliği sağlıyor. Michigan Üniversitesi’ nden araştırmacılar yeni nano yüzey sayesinde yüzeye çarpan sıvı damlalarının zıpladığını belirtiyor. Sanki bir mucize gibi gözüken olay tümüyle bilimsel.

Yeni geliştirilen nano malzeme sayesinde bilim adamları ya da askerler gibi tehlikeli işlerde çalışan meslek grupları,  su geçirmez kaplamalı ve nefes alabilen elbiseler sayesinde pek çok tehlikeden korunabilir. Ayrıca bu tarz malzemeler sayesinde gemilerin dış yüzeyindeki sürtünme katsayısı düşürülerek, yakıttan tasarrufta sağlanabiliyor.

“Böylece çok düşük yüzey gerilimine sahip yağlar, alkoller, organik bazlar, organik asitler ve çözeltiler yüzeye yapışmayacak ve elbiselere işleyip tehlike ihtiva etmeyecek,” diyor Michigan Üniversitesi malzeme biliminden profesör Anish Tuteja.

Tuteja ve meslektaşları 100’ den fazla sıvıyı nano kaplamada denedi. Hidroklorik asit, sülfürik asit , soya sosu ve bitkisel yağlar gibi  pek çok sıvı yüzeyde denendi. Yüzeyi sadece iki florokarbon madde yenebildi. Florokarbonlar buzdolaplarında ve klimalarda kullanılıyor.

Kaplamaya elektrospinleme tekniği ile ufak damlalar yaratılarak uygulanıyor. Kaplama polimetilsiloksan plastik parçacıklar ve hava kuvvetleri tarafından geliştirilen sıvı geçirmeyen nano boyutta küplerden oluşuyor. Bu nano küpler karbon, flor, silikon ve oksijenden oluşuyor. Ayrıca yüzeyde % 95 ila % 99 arası hava kabarcığı olduğundan, herhangi bir sıvı katı yüzeye nadiren değiyor .

Ayrıca yüzeydeki sıvıların üzerinde yüklere bağlı olarak değişen Van Der Waals bağları da oldukça zayıf tutuluyor.  Böylece sıvılar akıp gidiyor. Bununla beraber,  Non-Newtonyen viskoziteye (akmazlık) sahip olan sıvılar şampuan, boya, kan gibi maddeler bile yüzeyden kolayca kayarak akıyor.

http://www.geek.com/articles/geek-pick/superomniphobic-nanoscale-coating-stops-any-surface-getting-wet-20130116/

Su Buharından Elektrik Üreten Polimer Film Yapıldı

MIT ‘ den (Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Massachusetts Institute of Technology ) mühendisler su buharından elektrik üreten bir polimer film ürettiler.

Yeni üretilen materyal su buharını emerek , tekrar tekrar eğilip, bükülebiliyor. Böylece robotik eklemlere ve mikro ya da nanoelektronik aletlere güç sağlanabilecek. Ayrıcasu buharından elde edilen nem sıcaklık sensörleri ya da psikotik sensörlerde (terden elektrik elde edilerek) sürekli elektrik elde edilebilecek.

Yeni yapılan araştırma Science dergisinde yayınlandı. Yeni bulunan materyalle oldukça yüksek verimle mekanik enerjiden elektrik enerjisi elde edebileceği belirtiliyor.  Böylece su kabarcığı enerjisiyle çalışan aktüatörler ya da giyilebilir elektronik aktüatörler üretilebilir. MIT’ den Birleşmiş Kanser Araştırmaları Enstitüsü’ nden  araştırmanın baş yazarı David H. Koch , böylece çevreden enerji elde ederek,sürekli pil değiştirmek zorunda kalmayacağımızı belirtiyor.

Enerji Elde Etmek

Yeni filmde birbirine kenetlenmiş iki farklı polimer  kullanılıyor.  Bunlardan polipirol esneyebilen bir matrikse sahip, diğeri ise yumuşak bir madde olan poliol borat, suyu emerek şişiyor. Önceki denemelerde poliolün dayanıksız olduğu görüldü. Bu nedenle polipirolle malzeme birleştirildi.

Film su bakımından zengin ve kuru bölgelerin arasındaki değişim noktasında bulunarak, enerji elde ediyor.  Bu film az bir nem bile elde etse hareket etmeye başlıyor.

Bu film aktüatör(motor) gibi çalışabiliyor. Bu madde şaşırtıcı biçimde güçlü aslında. 25 mg film kendi ağırlığının 380 katı ağırlığı kaldırabiliyor. Polimer filmin havayla temas etmesi yeterli. Havadan nem kapan film anında hareket etmeye başlıyor.

Elektrik Üretme

Elde edilen mekanik enerji ise polimer filma piezoelektrik materyal eklenmesiyle elektrik enerjisine dönüştürülüyor.  Bu sistemin ortalama elektrik üretimi ise 5,6 nanowatt civarında. Bu enerji ise kondansatörlerde toplanarak çok düşük enerji tüketen mikro elektronik cihazlarda örneğin, termometre veya nem ölçerlerde kullanılabilir.

Ayrıca doğadan enerji kazanmak için kullanılmak istenirse, göllerde veya nehirlere yerleştirilerek kullanılabilir. Ayrıca terle çalışan vücuda giyilebilen cihazlarda da kullanılabilir.

Bakalım gelecek bize daha ne gibi şaşırtıcı teknolojiler gösterecek.

Kaynak : http://web.mit.edu/newsoffice/2013/new-material-harvests-energy-from-water-vapor-0110.html

Araştırma Referansı :

Mingming Ma, Liang Guo, Daniel G. Anderson, Robert Langer. Bio-Inspired Polymer Composite Actuator and Generator Driven by Water Gradients. Science, 11 January 2013: Vol. 339 no. 6116 pp. 186-189 DOI:10.1126/science.1230262

İLK KEZ BASINCA DUYARLI KENDİNİ ONARABİLEN NANO MALZEME ÜRETİLDİ

Vücudumuzu kaplayan en kayda değer organ derimizdir. Derimiz  sadece basınca duyarlı olmamakla beraber, kendi kendini iyileştirebilme özelliğiyle vücudumuzla dış dünya arasında bir bariyer oluşturmaktadır. İşte kendi kendini onarma ve basınca duyarlılık özelliklerini birleştirdiğimizde ortaya yapılması oldukça zor olan bir sentetik materyal çıkıyor. Bugünse, Stanford Üniversitesi’nden araştırmacılar kesildiğinde veya yırtıldığında kendi kendini onaran plastik sentetik bir materyal geliştirdi. Böylece, gelecek nesil protezlerde ve elektronik cihazlarda kendi kendini iyileştirme potansiyeli doğuyor.

Kendi kendini onaran bir malzeme geliştirmek için bir metalin elektrik iletkenliğine sahip bir plastik polimer kullanan Prof. Zhenan Bao, uzun moleküllü bir polimere hidrojen bağları ekleyerek malzemeye başladı. Bu moleküllerde bağıl olarak zayıf etkileşimler kullanarak, bir atomu pozitif yükleyerken, diğer atomu da negatif yüklediler. Ekip üyesi Chao Wang bunun molekülleri kolayca ayırmayı sağladığını belirtiyor.

Buna rağmen, bu bağlar kendi kendini onardıklarından malzemenin yapısına tekrar bağlanarak, malzeme hasar aldıktan hemen sonra onarmaya başlıyor. Bu malzeme ayrıca oda sıcaklığında bükülebiliyor, Wang bunun biraz buzdolabında bırakılmış tuzlu sulu bonbonlara benzediğini belirtiyor.

Gerekli iletkenliği sağlayarak malzemeyi basınca duyarlı hale getirmek için, araştırmacılar nano nikel malzemeler eklediler. Böylece hem malzemenin dayanıklılığı artarken, hem de pürüzlü nano ölçekli yüzeyler sayesinde bir parçacıktan diğerine elektrik akımı kolaylıkla aktarılabiliyor.  Sonuç olarak, plastiğe mükemmel bir iletkenlik kazandırılmış oldu.

Böylece araştırmacılar hasardan sonra tekrar mekanik dayanım sağlayarak, tekrardan kurulan elektrik iletkenlik ölçülüyor.

Malzemeden ince bir tabaka kesildikten sonra parçalar hafifçe bastırılarak birleştirildiğinde birkaç saniye içinde eski halinin % 75’ ine ulaşıyor ve elektrik iletkenliği düzeliyor. Yarım saat içinde ise neredeyse % 100 düzeliyor. Ayrıca aynı materyal tekrar tekrar aynı yerden kesildiğinde, 50 kesimden sonra bile numune kendini onarabiliyor ve tekrar eski esnekliğini kazanıyordu.

Malzemenin tekrar birleşmesi ne kadar etkileyici olsa da araştırmacılar bunun geliştirilebileceğini belirtiyorlar. Gecikmenin nikel parçacıklarının hidrojen bağlarının tekrar bağlanması engellemesiyle alakalı olduğu belirtiliyor. Prof. Bao nikel nano parçacıkların boyutu ve şeklinle oynanarak veya polimerin kimyasal özelliklerini değiştirerek, malzemenin onarma özelliğinin geliştirilebileceğini belirtiyor.

Malzemeye basınç uygulayarak, nikel parçacıkların arasındaki uzaklığın değişimine bağlı olarak, elektriksel direncin  değiştirdiğinden, ekip bunu basınç ve gerilimdeki değişim hakkında bilgi edinmek için kullanabiliyor.

Araştırmacı Benjamin Chee-Keong Tee bu şekilde el sıkışmanın basıncının tespit edilebileceğini belirtiyor. Ayrıca esneme de ölçülebiliyor. Bu nedenle dokunmaya duyarlı protezlerin yapımında ve belki de protez eklemlerinin bükülme açılarını ayarlamada kullanılabilir.

Ayrıca bu şekilde elektrikli aletler ve kablolar kaplanarak, elektrik kabloları kendini onararak, elektrik akımı kesilmeden maliyetten kazanılabilir. İlerde elektronik cihazlar ve ekranların etrafı bu şekilde koruyucularla kaplanarak ömürleri arttırılabilir.

Gelecekte araştırmacılar bu malzemeyi genişleyebilen ve şeffaf yaparak özelliklerini daha da geliştirmek istiyorlar.

Araştırma Nature Nanotechnology dergisinde yayınlandı.

Kaynak: http://www.gizmag.com/self-healing-pressure-sensitive-material/24969/

Kendi Kendini Onaran Polimerik Malzemeler Hayatımızda !!!

Bilim insanları, gerçeği gibi kendi kendini onaran yapay deri geliştirilmesi adına önemli bir adım attı. Neşterle kesilen polimer metal kendi kendini onarmayı başardı. Elde edilen polimer metal, kendi kendini onaran protezden dokunmatik ekrana kadar yeni gelişmelere kapı aralayabilir.

ABD’li araştırmacılar, gerçeğiyle aynı özellikleri gösterecek yapay deri araştırmalarında önemli sonuçlar elde etti. Araştırmacılar, sinir uçlarının fonksiyonunu görecek yüksek elektriksel iletkenlik ve kendi kendini onarma özelliği kazandırdıkları yapay derinin, gelecekte nakil alanında çığır açabileceğini düşünüyor.

Stanford Üniversitesi’nde yürütülen araştırmada, sinir uçlarını taklit edecek iletkenliği gösteren metal başarılı olsa da, metalin kendi kendini onarması aşamasında istenilen sonuç alınamadı. Plastik tabanlı daha yumuşak metallerin ise açık bir yaranın kapanması gibi kendisini onarabildiği ancak bu sefer elektriği iyi iletemediği ifade edildi.

Stamford’da kimya mühendisi olan profesör Zhenan Bao, iletkenlik ve kendi kendini onarma konularında yaşanan soruna çözüm bulduğuna inanıyor. Bao, bir gün bu alanda yapılacak atılımların, yeni nesil protezler sağlayabileceği gibi, mobil cihaz teknolojilerin de de kullanılabileceğini belirtti. Örneğin, esnek ve kendi kendini onaran bir dokunmatik ekran, akıllı telefonunuzu yere düşürdüğünüzde kırılırsa, kendi kendini onaracak.

İki özellik bir arada

Bao ve ekibinin geçtiğimiz yıl başlattığı çalışmalarda, araştırmacılar basıncı algılayabilen deri benzeri esnek sensör geliştirmek için karbon nanotüpler kullandı. Bao ve ekibi bu yıl devam eden deneylerinde ise karbon nano tüplerle metal atomlarını bir araya getirecek yeni bir yöntem geliştirdi.

Bilim insanları, moleküllerin birbirlerine hidrojen atomlarıyla bağlı olduğu, spesifik moleküler yapıya sahip bir polimer metal kullandı. Hidrojen bağları, genelde az bir kuvvet uygulandığında dağılıyor. Ancak diğer bağlara kıyasla, hidrojen bağları tekrar bir araya gelerek, dağılmadan önce sundukları moleküler yapıyı tekrar oluşturabiliyor. Bao ve ekibi, hidrojen bağlarının yeniden bir araya gelme özelliğini, kendi kendini iyileştiren materyallerinde önemli bir girdi olarak kullandı.

Bu aşamanın ardından, elektrik iletkenliğinin optimize edilmesi aşamasına gelindi. Bunu sağlamak için, bilim insanları geliştirdikleri materyale nano parçacık boyutunda nikel ekledi. Nikel, materyalin elektrik iletkenliğini artırdı. Dahası, ne kadar nikel parçası eklenirse, iletkenlik de o kadar artış gösterdi.

Deneyler başarılı

Bao ve ekibi, yaptıkları çalışmalar sonucunda ilk çalışmalarına kıyasla çok daha iyi bir yapay deri elde etti. Yapay deriyi temsil eden materyal, neşter ile ortadan ikiye bölündükten bir dakika sonra kendini kendini onarmaya başladı. 30 dakika sonra, materyal dayanıklılığını ve iletkenliğini yüzde 100 geri kazandı. Normal insan derisinin kendi kendini tamamen onarması günler alıyor.

Bilim insanları, geliştirilen materyalin aynı zamanda bir sensör olarak da kullanılabileceğini çünkü büküldüğünde veya gerildiğinde elektrik direncinin değiştiğini ifade etti. Değişim ölçümlerinin, bilgisayar veya hatta beyne aktarılabileceği belirtilse de, günümüzde kusursuz işlev gören beyin-bilgisayar ara yüzü bulunmuyor.

Çevre Kirliliğinin Açtığı Olumsuz Sonuçlar

Çevre Kirliliği Ve Çevre Kirliliğine Neden Olan Etmenler

Çevre Kirliliği

Çevrenin doğal yapısını ve bileşiminin bozulmasını, değişmesini ve böylece insanların olumsuz yönde etkilenmesini çevre kirlenmesi olarak tanımlayabiliriz. Artık hepimizin bildiği gibi çevreden, içindeki varlıklara göre en çok yararlanan bizleriz. Çevreyi en çok kirleten yine bizleriz. Bu nedenle “Çevreyi kirletmek kendi varlığımızı yok etmeye çalışmaktır” denilebilir.

Bilinçsiz kullanılan her şey gibi temiz ve sağlıklı tutulmayan çevre de bizlere zarar verir. Bu nedenle çevre denince aklımıza önce yaşama hakkı gelmelidir. İnsanın en temel hakkı olan yaşama hakkı, canlı ya da cansız tüm varlıkları sağlıklı, temiz ve güzel tutarak dünyanın ömrünü uzatmak, gelecek kuşaklara bırakılacak en değerli mirastır.
1970′li yıllardan sonra bilincine vardığımız çevre kirliliği dayanılmaz boyutlara ulaştı. Çünkü artık temiz hava soluyamaz olduk. Ruhsal rahatlamamızı sağlayacak yeşil alanlara hasret kalmaya başladık. Yüzmek için deniz kıyısında bile yüzme havuzlarına girmek zorunda kaldık. Gürültüsüz ve sakin bir uyku uyuyamaz, midemiz bulanmadan bir akarsuya bakamaz olduk. Kısaca artık kirleteceğimiz çevre tükenmek üzeredir. 2000–3000 yıl önce bir doğa cenneti ve büyük bir kısmı otlaklarla kaplı olan Anadolu’yu günümüzde bu durumlara düşürdük.
Çevre Kirliliğine Neden Olan Etmenler
Doğada kirlenmeye neden olan etmenleri, doğal etmenler ve insan faaliyetleri ile oluşan etmenler olmak üzere iki grupta inceleyebiliriz.
Doğal Etmenler:
Depremler, volkanik patlamalar, seller gibi doğadan kaynaklanan etmenlerdir.
İnsan Faaliyetlerinden Kaynaklanan Etmenler:
•Evler, iş yerleri ve taşıt araçlarında; petrol, kalitesiz kömür gibi fosil yakıtların aşırı ve bilinçsiz tüketilmesi
•Sanayi atıkları ve evsel atıkların çevreye gelişigüzel bırakılması
•Kimyasal ve biyolojik silahların kullanılması
•Orman yangınları, ağaçların kesilmesi, bilinçsiz ve zamansız avlanmalar
•Bilinçsiz ve gereksiz tarım ilaçları, böcek öldürücüler, soğutucu ve spreylerde zararlı gazlar üretilip kullanılması
•Nükleer silahlar, nükleer reaktörler ve nükleer denemeler gibi etmenlerle radyasyon yayılması

Kirlenme Tipleri
Çevre bilimcilere göre genelde, aşağıda verilen iki çeşit kirlenme vardır:
Birinci Tip Kirlenme
Biyolojik olarak ya da kendi kendine zararsız hale dönüşebilen maddelerin oluşturduğu kirliliktir. Hayvanların besin artıkları, dışkıları, ölüleri, bitki kalıntıları gibi maddeler birinci tip kirlenmeye neden olur. Kolayca ve kısa zamanda yok olan maddelerin meydana getirdiği kirliliğe geçici kirlilik de denir.
İkinci Tip Kirlenme
Biyolojik olarak veya kendi kendisine yok olmayan ya da çok uzun yıllarda yok olan maddelerin oluşturduğu kirliliktir. Plastik, deterjan, tarım ilaçları, böcek öldürücüler (DDT gibi), radyasyon vb. maddeler ikinci tip kirlenmeye neden olur.
Kalıcı kirlenme de denilen ikinci tip kirlenmeye neden olan maddeler bitki ve hayvanların vücutlarına katılır. Sonra besin zincirinin son halkasını oluşturan insana geçerek insanın yaşamını tehlikeye sokar. Örneğin; Marmara denizine sanayi atıkları ile cıva ve kadmiyum iyonları bırakılmaktadır. Zararlı atıklar besin zincirinde alglere, balıklara ve sonunda insana geçerek önemli hastalıklara ve ani ölümlere neden olmaktadır.
Köy gibi kırsal yaşama birliklerindeki insanlar genellikle büyük kentlerde yaşayan insanlardan daha sağlıklı ve daha uzun ömürlüdür. Çünkü kırsal ekosistemler, çevre kirliliği yönünden kentsel ekosistemlerden daha iyi durumdadır. Bunu bilen kent insanı fırsat buldukça, çevre kirliliği en az olan kırlara, köylere koşmaktadır.
Günümüzde en yaygın olan kirlilik su, hava, toprak, ses ve radyasyon kirliliğidir.

Su Kirliliği
Yeryüzündeki içme ve kullanma suyunun miktarı sınırlıdır. Zamanla su kaynaklarının azalması, insan nüfusunun artması ve daha önemlisi, suların kirlenmesi yaşamı giderek zorlaştırmaktadır.
Su kirliliğini oluşturan etmenlerin başında lağım sularıyla sanayi atık suları gelmektedir. Bunun yanında petrol atıkları, nükleer atıklar, katı sanayi ve ev atıkları da önemli kirleticilerdir. Bunlar deniz kenarındaki bitki ve alg gibi kaynakları yok etmektedir. Kirlenme sonucu denizlerde hayvan soyu tükenmeye başlamıştır. Örneğin; Marmara denizi, kirlilik nedeniyle balıkların yaşamasına uygun ortam olmaktan çıkmıştır. Karadeniz’deki kirlenme nedeniyle hamsi ve diğer balık türleri giderek azalmaktadır. Istakozların larva halindeyken temiz su bulamamaları nedeniyle nesilleri tükenmektedir. Nehir ve göllerimizde kirlilik nedeniyle canlılar tükenmek üzeredir.
Yeni yeni kurulmaya başlanan arıtma tesisleri, lağım ve sanayi atık sularını hem kimyasal hem de biyolojik olarak temizlemektedir. Böylece hem sulama suyu gibi yeniden kullanılabilir su kazanılmakta hem de denizlerin kirlenmesi önlenmektedir. Bu nedenle sanayileşme mutlaka iş yerleri planlanırken arıtma tesisleri ile birlikte düşünülmelidir.

Hava Kirliliği
Hava, içinde yaşadığımız gaz ortamı oluşturmanın yanında yaşam için temel bir gaz olan oksijeni tutar. Oksijen yanma olaylarını da sağlayan temel bir maddedir.
Temiz hava olarak nitelendirilen atmosferin alt katmanı; azot, oksijen, karbondioksit ve çok az miktarda diğer gazlardan oluşur. Ayrıca atmosferin üst katmanında bir de ozon gazının (O3) oluşturduğu tabaka vardır. Ozon, güneşten gelen zararlı ışınların çoğunu yansıtıp bir kısmını tutarak yeryüzüne ulaşmasını engeller.
Evler, iş yerleri, sanayi kuruluşları ve otomobillerin çevreye verdikleri gaz atıklar havanın bileşimini değiştirir. Havaya karışan zararlı maddelerin başlıcaları kükürt dioksit (SO3), karbon monoksit (CO), karbon dioksit (CO2), kurşun bileşikleri, karbon partikülleri (duman), toz vb. kirleticilerdir. Ayrıca deodorant, saç spreyleri ve böcek öldürücülerde kullanılan azot oksitleri, freon gazları ile süpersonik uçaklardan çıkan atıklar da havayı kirletir.
Zararlı gazların (özellikle kükürt bileşikleri); yağmur, bulut, kar gibi ıslak ya da yarı ıslak maddelerle karışmaları sonucunda asit yağmurları oluşur. Asit yağmurları da bir yandan orman alanları vb. yeşil alanları yok etmekte bir yandan da suları kirletmektedir.
Aşırı artan CO2, atmosferin üst katmanlarında birikerek ısının, atmosfer dışına çıkmasını engeller. Böylece yeryüzü giderek daha fazla ısınır. Bu da buzulların eriyerek denizlerin yükselmesine kıyıların sularla kaplanmasına neden olabilecektir. “Sera etkisi” denilen bu olay sonucu denizlerin 16 metre kadar yükselebileceği tahmin edilmektedir.
Freon, kloroflorokarbon (CFC) gibi gazların etkisiyle ozon tabakası incelmektedir. Bunun sonunda güneşin zararlı ışınları yeryüzüne ulaşarak cilt kanseri gibi hastalıklara ve ölümlere neden olmaktadır. Sonuçta, biyosferin canlı kitlesini yok etme tehlikesi vardır.
Büyük yangınlar da önemli ölçüde hava kirliliği yaratır. Örneğin; orman yangınları, körfez savaşında olduğu gibi petrol yangınları vb.

Hava kirliliği aşağıda verilen uygulamalarla önlenebilir:
•Hava kirliliğinin en önemli nedenlerinden olan fosil yakıtlar olabildiğince az kullanılmalı. Bunun yerine doğalgaz, güneş enerjisi, jeotermal enerji vb. enerjilerin kullanımı yaygınlaştırılmalıdır.
•Karayolu taşımacılığı yerine demiryolu ve deniz taşımacılığına ağırlık verilmelidir. Büyük kentlerde toplu taşıma hizmetleri yaygınlaştırılmalıdır. Böylece, otomobil egzozlarının neden olduğu kirlilik azaltılabilir.
•Sanayi kuruluşlarının atıklarını havaya vermeleri önlenmelidir.
•Yeşil alanlar artırılmalı, orman yangınları önlenmelidir.
•Ozon tabakasına zarar veren maddeler kullanılmamalıdır.

Ses Kirliliği
Sanayileşme ve modern teknolojinin gelişmesiyle ortaya çıkan çevre sorunlarından biri de ses kirliliğidir. Gürültü de denilen ses kirliliği, istenmeyen ve dinleyene bir anlam ifade etmeyen sesler ya da insanı rahatsız eden düzensiz ve yüksek seslerdir.
Ses kirliliğini yaratan önemli etmenler:
•Sanayileşme
•Plansız kentleşme
•Hızlı nüfus artışı
•Ekonomik yetersizlikler
•İnsanlara, gürültü ve gürültünün yaratacağı sonuçları konusunda yeterli ve etkili eğitimin verilmemiş olması
Ses kirliliği, insan üzerinde çok önemli olumsuz etkiler yaratır. Bu etkiler:

İşitme sistemine etkileri:
Ses kirliliği işitme sistemi üzerinde, geçici ve kalıcı etkiler olmak üzere iki çeşit etki yapar. Ses kirliliğinin geçici etkisi, duyma yorulması olarak da bilinen işitme duyarlılığındaki geçici kayıplar şeklinde olur. Duyma yorulması düzelmeden tekrar gürültüden etkilenilmesi ve etkileşmenin çok fazla olması durumunda işitme kaybı kalıcı olur.

Fizyolojik etkileri:
İnsanlarda görülen stresin önemli bir kaynağı ses kirliliğidir. Ani olarak oluşan gürültü insanın kalp atışlarında (nabzında), kan basıncında (tansiyonunda), solunum hızında, metabolizmasında, görme olayında bozulmalar yaratır. Bunların sonucunda uykusuzluk, migren, ülser, kalp krizi gibi olumsuz durumlar ortaya çıkar. Ancak en önemli olumsuzluk kulakta yaptığı tahribattır.
Psikolojik etkileri:
Belirli bir sınırı aşan gürültünün etkisinde kalan kişiler, sinirli, rahatsız ve tedirgin olmaktadır. Bu olumsuzluklar, gürültünün etkisi ortadan kalktıktan sonra da sürebilmektedir.

İş yapabilme yeteneğine etkileri:
Özellikle beklenmeyen zamanlarda ortaya çıkan ses kirliliği, iş veriminin düşmesi, kendini işine verememe ve hareketlerin engellenmesi şeklinde performansı düşürücü etkiler yapar. Gürültünün öğrenmeyi ve sağlıklı düşünmeyi de engellediği deneylerle saptanmıştır.
Ülkemizde, insanları gürültünün zararlı etkilerinden korumak için gerekli önlemleri içeren ve çevre yasasına göre hazırlanmış olan “Gürültü kontrol yönetmeliği” uygulanmaktadır. Ancak yönetmeliğin hedeflerine ulaşabilmesi için insanların bu konuda eğitilmeleri ve bilinçlendirilmeleri gerekir.
Ses kirliliğinin saptanmasında ses şiddetini ölçmek için birim olarak desibel (dB) kullanılır. İnsan için 35–65 dB sesler normaldir. 65–90 dB sesler, sürekli işitildiğinde zarar verebilecek kadar risklidir. 90 dB’in üzerindeki sesler tehlikelidir.
Ses kirliliği aşağıdaki uygulamalarla önlenebilir:
•Otomobil kullanımını azaltacak önlemler alınmalıdır.
•Ev ve iş yerlerinde ses geçirmeyen camlar (ısıcam gibi) kullanılmalıdır.
•Eğlence yerleri vb. ortamlarda yüksek sesle müzik çalınması engellenmelidir.
•Gürültü yapan kuruluşlar, şehirlerin dışında kurulmalıdır.

Toprak Kirliliği
Canlılığın kaynağı sayılabilecek toprağın yapısına katılan ve doğal olmayan maddeler toprak kirliliğine neden olur. Böyle topraklarda bitkiler yetişmez ve toprağı havalandırarak yarar sağlayan solucan vb. hayvanlar yaşayamaz duruma gelir. Topraktan bitkilere geçen kirletici maddeler, besin zinciri yoluyla insana kadar ulaşır. Hastane atıkları gibi mikroplu atıklar, hastalıkların yayılmasına neden olur.
Toprak kirliliğine neden olan başlıca etmenler:
•Ev, iş yeri, hastane ve sanayi atıkları
•Radyoaktif atıklar
•Hava kirliliği sonucu oluşan asit yağmurları
•Gereksiz yere ve aşırı miktarda yapay gübre, tarım ilacı vb. kullanılması
•Tarımda gereksiz ya da aşırı hormon kullanımı
•Suların kirlenmesi. Su kirliliği toprak kirliliğine neden olurken, toprak kirliliği de özellikle yer altı sularının kirlenmesine neden olur.
Toprak kirliliğinin önlenmesi için aşağıdaki uygulamalar yapılmalıdır:
•Verimli tarım topraklarında yerleşim ve sanayi alanları kurulmamalı, yeşil alanlar artırılmalıdır.
•Ev ve sanayi atıkları, toprağa zarar vermeyecek şekilde toplanıp depolanmalı ve toplanmalıdır.
•Yapay gübre ve tarım ilaçlarının kullanılmasında yanlış uygulamalar önlenmelidir.
•Nükleer enerji kullanımı bilinçli şekilde yapılmalıdır.
Çevre Kirliliği Ve Sonuçlari

ÇEVRE KİRLİLİĞİ VE SONUÇLARI
Giriş
1. Çevrenin Tanımı
2. Çevre Sorunlarının Sebepleri
Hızlı Nüfus Artışı
Şehirleşme
Sanayileşme, Tehlikeli ve Katı Atıklar
Turizm
Zihniyet
Kamuya Açık Yer ve Kuruluşlar
3. Çevre Sorunları ve Sonuçları
Hava Kirliliği
Su Kirliliği
Toprak Kirliliği
Radon Kirliliği
Gürültü
Kapalı Ortam Hava Kirlenmesi
Toprak Erozyonu
Bitki Örtüsünün Tahribi
Silahlanma ve Savaşlar
Giriş
20 inci yüzyılın ikinci yarısından itibaren insanlığı tehdit eden problemlerden birisi haline gelen çevre sorunları ve kirliliği, kökü çok eskilere uzanmasına rağmen kendisini sanayileşmenin sonucunda hissedilir hale getirmiştir.
Önceleri sadece kirlenme olarak algılanan ve uluslar arası boyut kazanmadan yöresellik özelliği taşıyan çevre sorunları, gün geçtikçe hızla çoğalmış, yöresellikten kurtulup tüm dünyanın sorunu olmuştur. Bir ülke sınırları içindeki kirletici unsurun ortaya çıkardığı zararlı duman ve gazlar, rüzgarın da etkisiyle başka ülkelere taşınarak, o ülke için de kirletici faktör olabilmiştir. Çevre sorunları ve kirliliği toplumsal hayatın bütün alanlarını kapsamış ve etkilemiştir.
1. Çevrenin Tanımı
Çevrenin bilinen pek çok tanımı vardır. Toplum bilimcilerine göre çevre çok genel anlamıyla, insanların bir arada yaşamasının sonucu olarak oluşan insan kümesini yani toplumu dolaylı veya dolaysız olarak etkileyen şartlar bütünüdür.
Sonuçta çevreyi; canlıların tüm sosyal, fiziksel, kimyasal ve biyolojik işlevlerini sürdürdükleri ortam olarak tanımlayabiliriz. Canlıların birbirleriyle olan bu ilişkilerini uyum içinde devam ettirmelerine de ‘’eko sistem’’ denir. Bu uyumun bozulması durumunda da ‘’çevre sorunları’’ ile karşı karşıya kalırız.
2. Çevre Sorunlarının Sebepleri
Hızlı Nüfus Artışı
Çevre sorunlarının ortaya çıkışında etkili olan en önemli faktörlerden birisi de nüfus artışıdır. Bu artış konutta, sağlık hizmetlerinde, besin ve enerji arzında iyileşme ve gelişme beklentilerini olanaksız kılmaktadır.
Hızlı nüfus artışının neden olduğu sonuçlar nüfus ve doğal kaynaklar planlamasının uzun vadeli olarak düşünülmesi gerektiğini ortaya koymaktadır. Bu planlamanın sonucu olarak, nüfus ve aile planlaması, sağlık ve sosyal hizmetlerin bir dalı olarak gelişir. Doğum oranını düşürmek için planlama açısından yapılabilecek bazı şeyler vardır. Bunlar; bir miktar ekonomik kalkınma, gençlerin ve özellikle kadınların eğitimi, yaşlılara sosyal güvence sağlanması, sağlık hizmetleri ülkenin her noktasına ulaşan ve halkın kabul edebileceği cinsten doğum kontrolü hizmetleri olarak sıralanabilir.
Şehirleşme-Kentleşme
Kentlerin büyümesini üç faktör belirlemektedir. Göçler, doğal nüfus artışı, kırsal bölgenin (şehirleşme olmayan ) kentsel hale getirilmesi.
Nüfusun büyük bir bölümünün köy ve kasabalardan ayrılarak şehirlerde yoğunlaşması, sanayileşme ile de bu gelişmenin hız kazanması, şehirlerin problem yumağı haline gelmesine neden olmuştur. Aşırı nüfus yoğunluğuna maruz kalan şehirlerin; suyu, havası kirlenmekte yetersiz duruma düşmektedir. Aşırı nüfus yoğunluğunun gecekondu bölgelerinin çoğalmasına, bütün bunların neticesinde sağlıksız çevre ortamının oluşmasına yol açtığı söylenebilir.
Sanayileşme, Tehlikeli ve Katı Atıklar
Sanayileşme, şehirleşme ve buna bağlı sorunlarında kaynağını oluşturmaktadır. İnsan sanayileşmenin getirdiği teknolojik imkan ve yetenekler ile mevcut olan çevrede değişiklikler yaparken, yapay çevre yaratma çalışmalarına da hız vermiştir. Sanayileşme tarım topraklarının hızla yok olmasına neden olmaktadır. Peşinden sanayi ürünlerinin atıkları, bu ürünlerin tüketimi, üretimi su ve hava kirliliğini ortaya çıkarmıştır. Daha da kötüsü bu doğal kaynaklar yok olma tehlikesi ile karşı karşıya kalmıştır.
Tehlikeli atıklar, son yıllarda ortaya çıkan bazı büyük olaylarla yer altı ve yüzeysel su kaynaklarının kirlenmesine neden olmuştur. Atık maddeler zaman zaman gizlice akarsulara ve denizlere atılmış, kanalizasyon sistemimize verilmiştir. Tarımsal zararlarla mücadele ilaçları genellikle dikkatsizce ve ölçüsüzce kullanılmakta, tamamen boşalmamış kaplar ortada bırakılmaktadır. Diğer taraftan, kullanılmış yağ ve evlerde kullanılan piller, ilaçlar ve diğer kimyasal maddeler gibi zararlı tüketim mallarının toplanması ve emniyetli biçimde ortadan kaldırılması için tesis yoktur.
Katı atıklar evsel, ticari veya endüstriyel alanlardan oluşan; madencilik, tarımsal işlemler ve su arıtım ünitelerinin de dahil olduğu gruplardan kaynaklanan yarı-katı çamurları da içeren, hem ayrışabilen hem de ayrışma özelliği olmayan maddelerdir. Bunlar çöpler, her türlü pil ve batarya, ampuller, pas gidericiler, yağlar, her türlü ilaç, deodorant, sprey, tarım ve haşare ilaçları, metal parçaları, elektrik ve sıhhî tesisat malzemeleridir.
Katı atıkların yok edilmesi hem sağlık hem de estetik nedenlerle zorunludur. Katı atıklar sinekleri, kemiricileri, hamam böceklerini ayrıca başıboş kedi, köpek gibi hayvanları çeker ve ayrışma sırasında pis koku oluşur.
Turizm
Turizmin temel öğesi olan insan; hayatı boyunca doğal ve fiziksel çevre ile zorunlu ve sürekli bir ilişki içindedir. Bu ilişki insanoğlunun daha iyi ve sağlıklı yaşamasının ön koşuludur. Turizmin en önemli kaynak kullanım alanı doğal varlıklardır. Turizmin sağladığı ekonomik değerlere karşılık, turistik kentleşme, nüfus yoğunluğu, doğal çevrenin tahribi, çevre kirlenmesi gibi yarattığı sorunlarla ön plana çıkmaktadır.
Turizmin hızlı ve plansız gelişmesi sonucu ortaya çıkan otel, motel bunlarla ilgili turistik binalar ve alanlar yörelerin betonlaşmasına çöplerin en az para karşılığıyla yok edilmesi kapsamında da doğal çevrenin kirletilmesine yol açmıştır.
Turizmin çevreye olan olumsuz etkilerinden biri de, turistik gelişmenin belirli bölgelerde nüfus yoğunluğuna sebep olması; bölgenin arazi, su ve bitki örtüsü gibi ekolojik unsurlarının aşırı kullanılarak yörenin tahrip edilmesidir. Bu durum özellikle gelişmekte olan ülkelerde görülmekte, telafisi olmayan doğal, fiziksel ve kültürel çevre sorunları yaratmaktadır.
Zihniyet
Doğada bulunan her şeyi öğrenmeye çalışmak, keşfetmek, bunlardan faydalı olanları kendi istek ve arzuları dahilinde kullanmak insanın zihniyeti olmuştur. Böyle bir zihniyeti taşıyan insanoğlu alabildiğince sınırsız bir şekilde doğal çevreyi olumsuz olarak etkilemiştir. Bu etkilenme sanayileşmenin getirdiği kolaylıklar ve teknolojik yenilikler ile iyice yoğunlaşmıştır. Kendine yeni tarım alanları açarak daha çok üretmek, daha büyük toprağa sahip olmak isteyen insanoğlu ormanı yok etmek için önceleri balta sallamış, daha sonraları testere kullanarak biraz daha hızlanmış, teknolojinin ürünü ağaç kesme motorlarının ortaya çıkmasıyla sanki bir yok edici olmuştur.
Bitmez, tükenmez olarak bilinen ve de parasız olarak kullanılan hava, toprak, su gibi unsurları üretimlerinde kullanan üretim süreci zihniyeti devam ettiği sürece, yarınların bitmesine az kalmıştır.
Çevre sorunlarının ve kirliliğin özellikle insan kaynaklı sorunların temelinde zihniyet vardır. Bu noktada ÇEVRE EĞİTİMİ gündeme gelmektedir. Zihniyetin, çevre koruması olarak olumlu yöne kanalize edilmesi (yönlendirilmesi), eğitimle olabilecektir. Bu eğitim aynı zamanda da çevre psikolojisi de desteklenmelidir. Çevreyi fiziksel çevre ile sınırlandırmaktansa çevredeki sosyal, kurumsal ve kültürel faktörleri göz ardı etmemek gerekir.
Kamuya Açık Yer ve Kuruluşlar
Umumi Yerler: Toplumun yiyip, içmesine, yatıp kalkmasına, taranıp temizlenmesine, eğlenmesine, dinlenmesine mahsus (lokanta, gazino, kahvehane, han, otel, hamam, sinema, bar, dansing, tiyatro vb gibi) yerler ile açık ve kapalı eğlence yerleridir.
Toplum bireylerinin çoğunluğunun yaralandığı bu yerler ve araçlar yeterli sağlık koşullarına sahip değilse oradan yararlanan kişilerin sağlıklarını tehlikeye düşürür. Bir takım bulaşıcı hastalık etkenlerinin toplumun diğer bireylerine taşınmasına yol açar.
Yasalar buraların denetimini yerel yönetimler dahil ilgili kuruluşlara vermekle birlikte toplumun tüm bireyleri buraların sağlık düzeyinin denetlenmesi ve niteliğinin sürdürülmesi için katkıda bulunmak zorundadır.
Otobüslerin içinin havalandırılması temizliğinin sağlanması, sigara içilmesi ile ilgili önlemler bu açıdan çok önemlidir. Ayrıca otogarlar, istasyonlar, sinemalar, Pazar yerleri, parklar,kamplar, festival ve fuarlar hava limanı milyonlarca kişinin yararlandığı birimler olarak çok büyük önem taşımaktadır.
3. Çevre Sorunları ve Sonuçları
Hava Kirliliği
Hava kirlenmesi havanın yapısında bulunan esas maddelerin yüzde miktarının değişimi veya bu yapıya is, duman, aerosol halinde kimyasal maddelerin girmesidir. Bu kirleticilerle hava insan sağlığını bozacak, hayvan, bitki ve eşyaya zarar verecek derecede kirlenir.
Hava, yanardağ patlaması, yeraltında sıkışmış gazların bir yol bularak çevreye yayılması, rüzgarla toprak ve kumların sürüklenmesi, bataklık gazları ve yangınlar gibi tabii yollardan yabancı maddelerin atmosfere geçişiyle de kirlenir. Motorlu taşıtların hızla artması, sanayileşme ve endüstriyel gelişmeye paralel olarak kentlerin büyümesi; toplum refahını arttırırken bunların sebep olduğu kirlenme, doğal kirlenmenin çok üzerinde olmaktadır. Yakıt vb maddelerin yakılması, birçok kimyasal maddenin üretimi, ayrışması, buharlaşması gibi işlemler sonucu başta kükürt di oksit gibi toksik gazlar ve bunların içinde küçük parçacıklar halinde bulunan kanserojen elementler çevreye ve atmosfere geçerek havayı kirletir.
Su Kirliliği
Yer yüzündeki sular güneşin sağladığı enerji ile sürekli bir döngü içinde bulunurlar. İnsanlar, genel olarak da canlılar yaşamlarını sürdürmek için suyu bu döngüden alır ve kullandıktan sonra aynı döngüye tekrar verirler. Bu süreç içinde suya karışan maddeler suların fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerini değiştirerek su kirliliğini ortaya çıkarır. Bu değişim sırasında, sularda yaşayan canlılar da olumsuz yönde etkilenir. Su kirliliği; ev ve sanayi atıklarının su ortamına arıtılmaksızın boşaltılmaları, tarımda verimliliği arttırma amacıyla doğal ve yapay maddelerin su ortamlarına taşınmaları gibi sebeplerden ortaya çıkar.
Dünyanın büyük kesiminde su kaynakları fazlasıyla yıpratılmaktadır. Sanayi atıkları, kanalizasyon suları, tarımsal amaçlı kullanılan sular, nehirleri gölleri, kimyasal maddelerle ve atıklarla doldurmakta su kaynaklarını zehirlemektedir. Toprak kayması sebebiyle de barajlar ve nehirler dolmaktadır.
Denizler için en büyük kirletici tehlike özelliğini petrol taşımaktadır. Dünya petrollerinin bir çoğunun deniz üzerinden dev tankerlerle taşınıldığı düşünülürse bu tehlikenin önemi daha da anlaşılır. Ayrıca tankerlerin petrol tanklarını açık denizlerde yıkayıp boşaltması da büyük tehlikedir.
Gölleri kirleten en önemli kirletici kaynaklar ev ve sanayi atıkları, mandıralar, tavuk çiftlikleri, tarım arazileri, modern kuyular vb leridir.
Toprak Kirliliği
Toprak yer yüzünün dışını kaplayan, kayaların ve organik maddelerin türlü ayrışma ürünlerinin karışımından meydana gelen, içerisinde ve üzerinde geniş bir canlılar alemi barındıran, bitkilere durak yeri ve besin kaynağı olan, belirli oranlarda su ve hava içeren bir maddedir.
Toprakların katı, sıvı, radyoaktif artık ve kirleticiler tarafından fiziksel ve kimyasal özelliklerinin bozulması, toprak kirliliği olarak belirlenir. Bu kirleticiler, yer altı ve yer üstü sularına karışarak insan sağlığını etkilediği gibi bitkilerin gelişmelerine de olumsuz etkileri olmaktadır.
Çevreye gelişi güzel bırakılan evsel ve küçük işletme atıkları ile, tarımsal teknolojinin gelişmesi sonucu kullanılan tarımsal ilaç ve gübrelerin kullanımı, sanayi atıklarının toprağa sızması, toprağı kirletmektedir.
Toprak kirliliğinin önlenmesi için; endüstriyel atıkların toprağa gömülmesi kesinlikle önlenmelidir. Toprak kirlenmesi, diğer çevre sorunlarının olduğu gibi doğanın yanlış ve hor kullanılması sonucu ortaya çıkmakta, doğal dengenin bozulması ile birlikte giderek hız kazanmaktadır.
Kentleşme ve sanayileşme sonucu ortaya çıkan her türlü atık ve toprağa karışması, toprak kirliliğini oluşturmakta, ayrıca tarım alanlarının kentsel ve sanayi kullanımlarına açılması verimli toprakların kaybına neden olmaktadır. Aynı zamanda verimli tarım topraklarından tuğla, kiremit gibi yapı malzemelerinin üretimi toprak kayıplarını çoğaltmaktadır. Diğer taraftan daha çok ürün almak için geliştirilen yeni tarım teknikleri bazı hallerde; erozyon, tuzluluk ve yaşlık toprak kirlenmesine yol açabilmektedir.
Radon Kirlenmesi
Radon doğal olarak oluşan radyoaktif bir gazdır. Yer küre üzerinde herhangi bir yerde bulunabilir. Coğrafi bölgenin jeolojik yapısıyla yakından ilişkili olarak çevreye yayılma göstermektedir. Toprakta büyük oranda doğal radyoaktif radon bulunmaktadır. Çatlaklardan sızabilmekte, çözünme özelliği nedeniyle suyla taşınabilmektedir. Evlerde bulunan radonun büyük çoğunluğu evin yapıldığı yerdeki topraktan gelmektedir. Eğer zemin topraksa, radon kolayca geçiş yapmaktadır. Eğer zemin çimento ise radon zamanla oluşan çatlaklardan sızmaktadır.
Gürültü
Gürültü insanların işitme sağlığı ve algılamasını olumsuz yönde etkileyen, fizyolojik ve psikolojik dengeleri bozabilen, işverimliliğini azaltan, çevrenin hoşluğunu ve sakinliğini yok eden niteliğini değiştiren önemli bir çevre kirliliğidir.
Günümüzde diğer çevre kirlilikleri gibi çevrenin doğal özelliklerini bozarak geniş anlamda çevre kirliliğine katkıda bulunan ve özellikle nüfusun yoğun olduğu bölgelerde halk sağlığına olumsuz etkileriyle önem kazanan gürültü kirliliği; trafik, sanayi, ev ve toplum kökenli gürültüler olarak sınıflandırılabilir.
Gürültü:
- Kişileri huzursuz eder.
- Sözel iletişimi engeller.
- Çalışma etkinliğini azaltır, düşünmeyi engeller. Bellekle ilgili çalışmalar, sözcük
öğrenme amacıyla yapılan çalışmalar gürültüden etkilenmektedir.
- Uykuda rahatsız eder, uykuya dalmayı güçleştirir.
- İşitme duyusu ve yollarında zararlara yol açar.
- Davranış bozukluklarına neden olur.(Sinirlenme, heyecanlanma gibi.)
- Karakter değişikliklerine neden olabilir.
- Öğrenme yaşantılarının olumsuz etkilenmesi özellikle okullarda belirgindir.
Gürültülü bölgelere yakın olan okullarda öğrenme etkinliğini azaltıcı etki yapmaktadır.
- Seslerin arasındaki nitelik farklarının belirlenebilmesi güçleşir.
- Problem çözme yeteneğinde azalma olur.
Kapalı Ortam Hava Kirlenmesi
Değişik iklim koşulları kişilerin rahat çalışabilmesini ve yaşayabilmesini engelleyebilir. Havadaki nem oranının yüksek olması, aşırı soğuk ve sıcak etkisi yapay atmosfer koşullarını gerekli kılmaktadır. Yapay atmosfer koşullarının sağlandığı en önemli çevre öğelerinden birisi barınaklar ve işyerleridir. Yapılan çalışmalar insan yaşamının % 70’sinin kapalı ortamda geçtiğini göstermektedir. Burada kapalı ortam terimi konutları, okulları, resmi binaları, taşıtları kapsamaktadır. Eğer işyeri de eklenecek olursa insan hayatının hemen hemen % 90 ı kapalı ortamda geçmektedir. Bunlardan özellikle barınakların sağlıklı koşulları yetersiz olduğunda insan sağlığını olumsuz etkilemektedir. Konutlar, işyerleri, resmi binalar, okullar içerisindeki hava genel olarak kapalı ortam havası olarak adlandırılmaktadır. Barınaklar insanların fizik, psikolojik ve temel sağlık gereksinimlerini yerine getirmek zorundadır. Fiziki koşullar arasında içinde yaşayanlar aşırı soğuk ve sıcak etkisinden koruması, havasının temiz kalması, nemin önlenmesi, yeterli güneş ışığı alması, uygun aydınlatılması, günlük hayatın gereksinimlerini sağlayacak büyüklükte olması, kolay temizlenebilmesi sayılabilir.
Psikolojik nitelikleri ise içinde yaşayanlara sağladığı güven, yabancı gözlerden uzak olması, aile içi ve aileler arası sosyal bağı sağlayacak olanakların olması, toplumun ev standartlarına uygun olması gibi nitelikler oluşturmaktadır.
Toprak Erozyonu
Toprak erozyonu toprakların su, rüzgar, buz ve dalga gibi dış etkenlerle aşınması ve taşınmasıdır. Toprak erozyonunun yoğun bir şekilde görülmesi beraberinde çölleşmeyi getirmektedir. Aslında bağımsız iki olay olan toprak erozyonu ve çölleşme genellikle birisi diğerinin sonucu olarak ortaya çıkmaktadır.
Erozyonun temel sebepleri arasında yanlış arazi kullanımı, aşırı hayvan otlatma, orman yangınları, topografya, jeolojik yapı ve iklim faktörü ile birlikte bitki örtisi kaybı sayılabilir.
Bitki Örtüsünün Tahribi
Bitki örtüsünün tahribine hava, toprak ve su kirliliği, bilinçsiz şehirleşme, orman yangınları, ormandan bilinçsiz faydalanma, aşırı otlatma gibi durumlar sebep olmaktadır. Bunların içinde süreklilik arz eden en önemlisi sanayileşmeden kaynaklanan toprak hava ve su kirliliğidir.
Silahlanma ve Savaşlar
Ekolojik dengenin bozulmasında tarih boyunca etkili olmuş faktörlerden birisi de savaşlardır. Sanayileşme ve teknolojik gelişme ile birlikte savaş metot ve tekniklerinde ortaya çıkan gelişmeler insanlığa büyük zararlar vermeye başlamıştır. Nükleer silahların kullanılması bilindiği gibi sadece insanların ölümüyle sonuçlanmamakta, aynı zamanda ekonomik kaynakların ve diğer bazı maddelerin yok olmasını beraberinde getirmektedir

SABUN NEDİR, NASIL YAPILIR?

SABUN NEDİR?

Basit bir anlatımla sabun, bir asit ile (yağ asidi) bir bazın (alkali) reaksiyonu sonucunda oluşan tuza verilen addır. Her yağın içerdiği yağ asitleri değişik olup cilde yarar ve zararları da değişiktir. Yine her yağı sabunlaştırmak için gerekli alkali oranı da değişiktir. Bu oran çok dikkatli hesaplanmadığı takdirde ya sabunlaşma tam olarak gerçekleşmez, ya da sabunda kalan sabunlaşmamış alkali (serbest alkali), cildin tahriş olmasına yol açar. Eski çağlarda alkali olarak kullanılan sabun bazı(kostik) bulunmadığından, bazı ağaçların odunlarının külleri içersinden su geçirilerek alkali elde edilirdi. Bu şekilde elde edilen alkalinin derecesi hiçbir zaman aynı olmadığı için üretilen sabunların evsafları da birbirini tutmuyordu. Günümüzde bile pek çok sabun imalathanesinde sabun bazı,"ustaların" göz kararı ile kullanılmaktadır.

SABUN ÇEŞİTLERİ

Piyasalarda pek çok sabun çeşidi bulunmaktadır. Bunlardan en fazla bilinenleri, fabrikasyon sabunlardır. Değişik marka, şekil, renk, koku ve ambalaj çeşitleri ile piyasaya sürülen bu sabunlar, içerdikleri kimyasallar, boya ve suni maddeler nedeniyle batılı ülkelerde "deterjan" olarak da adlandırılmaktadırlar. Sadece temizlik amaçlı olup cilde hiçbir faydaları bulunmamaktadır. Dahası, yabancı kaynaklarda belirtildiğine göre deri ve kılcal damarlar yolu ile dolaşım sistemine dahil olan bu maddeler, uzun vadede insan sağlığını olumsuz etkilemektedir. Bu nedenle sağlık bilinci gelişmiş ülkelerde sabunların da doğal olanlarına karşı büyük bir talep patlaması gözlenmektedir. Daha çok küçük ölçekli yerel imalathanelerde 5-15 tonluk kazanlarda kaynatılarak üretilen, hatta bazıları doğal sabun, defne sabunu, zeytinyağı sabunu vs. adlar altında satışa sunulan sabunlarda ise ucuz olmaları açısından zeytinin yağı çıkarıldıktan sonra kalan posasından elde edilen pirina yağı, hayvansal yağlar (don yağı), atık yağlar ve benzeri düşük kaliteli yağlar kullanılmaktadır. Defne ve diğer yararlı yağlar ise %3-5 gibi çok düşük oranlarda kullanılmaktadır. Ayrıca kaynatılarak elde edilen bu sabunların göreceli olarak daha kaliteli yağ kullanılanlarında bile, ısıdan dolayı yağların bütün olumlu özellikleri kaybolmaktadır.

Kaynama sonucunda dibe çöken gliserin ile karışık bir sıvı ya atılmakta, ya da gliserin ayrıştırılarak kozmetik firmalarına satılmaktadır. Sabunun sertliğini sağlamak üzere ya kostik oranı fazla tutulmakta ve/veya hayvansal yağlar ilave edilmektedir. Fazla kostik serbest alkali olarak cildi tahriş etmeye, hayvansal yağlar ise derideki gözenekleri tıkamaya yol açmaktadır. Yine piyasada “gliserinli sabun” adı altında satılan şeffaf sabunlarda ilave edilen gliserinin yanı sıra alkol, şeker, ısı, basınç gibi teknikler uygulanmaktadır. Ayrıca suni koku ve renklendiriciler, alkol ile birlikte cildin kurumasına yol açabilmektedir. Bazı şeffaf gliserin sabunlarında ise Propylene Glycol (Antifriz) ve Diethanolamine (DEA) maddeleri kullanılmaktadır. Bütün bu sabun çeşitleri, "sıcak işlem" adı verilen kaynama sıcaklıklarında üretilmektedir. Bu ise yağların yararlı özelliklerinin kaybolmasına ve sabunun gliserinden yoksun olmasına yol açmaktadır.

SABUN NASIL ÜRETİLİR?

Sabunun ana maddesi NaOH, yani sodyum hidroksittir. Nasıl yapıldığına ilişkin bilgi aşağıdadır:

A. MALZEMELER:

1.    En ucuzundan zeytinyağı

2.   Su

3.   Sud kostik (NaOH, yani sodyum hidroksit)

4.   Termometre

5.    Sabun kalıpları

6.   Çelik tencere (6 litrelik)

7.    Bir su bardağı (ölçek olarak)

8.   Tahta yemek kaşığı ve mikser (Dikkat: blender değil!, mikser).

B. YAPIM:

1. Çelik tencereye 6 bardak su koyun. İçine yavaş yavaş 1 bardak NaOH'ı karıştırarak ekleyin. (Çok dikkat edin, hepsini bir kerede döküvermeyin.) Bu karışım exotermik reaksiyonla kendi kendine ısınıverir. Bunun 40°C’ye düşmesini bekleyin.

2. 3 bardak zeytinyağını ayrı bir kapta 40°C’de ısıtın.

3. Kostik 40°C’ye düşünce, 40°C’deki yağı yavaş yavaş tahta kaşıkla karıştırarak çelik tenceredeki kostiğe dökün. Kaşığı bırakın, mikserle minimum 10 dakika düşük devirle karıştırın. Etrafa sıçratmamaya büyük özen gösterin. Özellikle gözünüze ve cildinize temas etmesin. Temas ederse bol suyla yıkayın. 10 dakika sonra bırakın; bundan sonra her 5-10 dakikada bir mikserle 1-2 dakika süreyle yine karıştırın.

4. Bu aralıklı karıştırma işine, karışım koyu boza veya muhallebi kıvamına gelene kadar devam edin. Kaşıkla yardığınız zaman kaşık izi kalıyorsa olmuş demektir. Bu karıştırma işlemleri sırasında 40°C’yi muhafaza etmeniz gerek. Termometre ile kontrol edin. 3-5 derecelik sıcaklık farkları işi bozmaz.

5. Çelik tencereyi bir battaniyeye sarın (tıpkı yoğurt mayalar gibi) ve 24 saat bekletin. Bu sürede açıp bakmayın ne oluyor diye.

6.  24 saat sonra çıkarın, kalıplara dökün. Kalıplarda 2-3 gün bekletin.

7.  Sabunları kalıptan çıkarın, havalanacak şekilde bir tel ızgara üstünde 2 ay bekletin. Üstü beyaz toz yapabilir, meraklanmayın; bu sodadır, fırçalayınca gider.

DİKKAT EDİLMESİ GEREKEN HUSUSLAR

·Arap sabunu dediğimiz jel sabun isterseniz NaOH yerine KOH, yani potasyum hidroksit kullanabilirsiniz. Jel sabun için kalıba gerek yoktur.

·Kalıplara döktükten sonra bütün kapları sabunlu sıcak suyla yıkayın.

·Kalıp için en pratik yol şu: Yarım metre boyunda 70 veya 100 mm çapında bir atık su borusunun bir ucunu kapayarak sabunu buna dökün. 2-3 gün sonra sabunu borunun bir ucundan itince öbür taraftan çıkar. Bunu istediğiniz kalınlıkta dilimleyebilirsiniz.

SABUNUN TARİHÇESİ

Sabun 2. Dünya Savaşı sonrasına kadar kazan kaynatma yöntemi ile yapılırdı. Ülkemizin bazı kesimlerinde hala uygulanmakta olan bu yöntemde yağlar bir tuz yatağının üzerinde kaynatılır ve suda çözülmüş sodyum ya da potasyum hidroksit eklenerek sabunlaşma reaksiyonu elde edilir.

Bu yöntem ülkemizin kırsal kesimlerinde, evde kullanılmış yağları, zeytin, pamuk gibi endüstriyel yağ bitkilerinin posalarında kalan ve çoğunlukla kimyasal yöntemlerle çıkarılan yağları sabuna çevirerek değerlendirme amacı ile kullanılmaktadır. Çoğunlukla dededen kalma formüller ve uygulamalarla gerçekleştirilen bu yöntem sonucu elde edilen sabun, çamaşır sabunu olarak kullanılır. Vücut temizliği için pek elverişli değildir.

Kontrollü ve güvenli sabun yapımı için devamlı laboratuar denetimi ve mekanik sabunlaştırıcılar gereklidir. Yüksek kapasiteli sabun üretiminde bu işlemler bir üretim bandı şeklindedir.

Önce yağlar gerekli dozda alkali eklenerek, gerekli ısı altında uzun süre karıştırılırlar ve sabunlaşma reaksiyonu tam olarak gerçekleştirilir. Yüksek kapasiteli işletmelerde bu safhadan sonra sabunun gliserini kimyasal olarak ayrıştırılır ve bir yan ürün olarak değerlendirilir. Gliserini alınmış sabun vakumlu sprey yöntemi ile kurutulur ve granül haline getirilir. Sabunun su oranı yapılacak sabun kalıbının özelliklerine göre belirlenir.

Bundan sonraki aşamalarda sabun granülleri amalgamator (birleştirici, karıştırıcı) adı verilen bir karıştırıcıda boya, koku ve diğer istenen malzeme ile karıştırılıp, merdaneli preslerde ve extruzyon (sıkıştırma) preslerinde sıkıştırılarak iyice kıvamına getirilir. En sonunda da kalıplar halinde kesilip damgalanır ve paket edilir.

SOĞUK SABUN YAPIMI YÖNTEMİ (Cold Process)

Özellikle Amerika Birleşik Devletleri’nde, genellikle ev hanımları tarafından benimsenen bu sabun yapım yönetimi, mutfak gereçleri ile ev ortamında küçük çapta sabun üretimine imkân tanımaktadır.

Bu yöntemle sabun yapabilmek için gerekli araç ve gereç, bir el mikseri, geniş bir paslanmaz çelik tencere ve kalıp olarak kullanılabilecek herhangi bir kaptan ibarettir.

Bu yöntemle küçük miktarlarda olmak şartı ile çamaşır sabunu kalitesinde sabun üretilebilir. Burada dikkat edilmesi gereken konular, sabundaki su ve kostik oranı, homojen bir karışım ve sabunlaşma reaksiyonunun tamamlanması için gerekli olan bekleme süresidir. Bu bekleme süresi oldukça uzun olmalıdır. Bu yöntemle yapılan sabunlar rafine edilmedikleri ve serbest kostikten arındırılmadıkları için cilt temizliğinde kullanılmazlar.

DOĞAL SABUN

Sabun yağların alkalinlerle olan kimyasal reaksiyonu sonucu oluşan kimyevi bir maddedir.

Sabunun kalitesi saflığından, yapımında kullanılan yağlardan, üretim yönteminin bilimselliğinden ileri gelir. İki teneke yağ, bir teneke su, bir avuç kostik ile köy meydanında kaynatılarak yapılan, ya da iki fincan yağ, bir fincan su ve bir tutam kostikle mutfakta el blenderi ile yapılan sabunları doğal ve yararlı sabunlar olarak tanımlamak oldukça yanlış olur. Bilinçsizce ya da eksik ekipman ile yapılan sabunlar cilde hasar verebilirler.

DENEY-6: pH METRE İLE BİR NÖTRALİZASYON TEPKİMESİNİN İZLENMESİ

1-AMAÇ

     Konsantrasyonunu bilinen  NaOH kuvvetli baz çözeltisinin yardımıyla, pH metre kullanarak asetik asit çözeltisinin pH ve pKa değerini hesaplamaktır.

2-TEORİK BİLGİ

              Konsantrasyonu bilinen bir çözeltiden yararlanılarak konsantrasyonu bilinmeyen  bir çözeltinin konsantrasyonunu bulma işlemine titrasyon denir. Titrasyonda derişimi kesin olarak bilinen çözeltiye "standart çözelti" denir. Bu çözelti derişimi bilinmeyen çözeltiye, iki çözelti arasındaki reaksiyon tamamlanıncaya kadar azar azar eklenir. Reaksiyonun tamamlandığı noktaya "eşdeğerlik noktası" denir. Bu noktanın saptanabilmesi için uygulanan tekniklerden biri de, eşdeğerlik noktasında renk değiştiren bir maddenin ortama çok az miktarda eklenmesidir. Böyle maddelere "indikatör" denir.

             Titrimetriyle konsantrasyon ve hacmi bilinen bir çözeltiyle kimyasal reaksiyona giren bir numune içinde ,bulunan madde tayin edilir.

pH bir çözeltinin asitlik veya alkalinlik derecesini tarif eden ölçü birimidir.

 0'dan 14'e kadar olan bir skalada ölçülür. pH teriminde p; eksi logaritmanın matematiksel sembolünden ve H ise Hidrojenin kimyasal formülünden türetilmişlerdir.

pH tanımı Hidrojen konsantrasyonunun eksi logaritması olarak verilebilir:

                                         pH = -log[H⁺]

pH hidrojen iyonun aktivitesi cinsinden bir asit veya bazın derecesini ifade etme yoluyla ihtiyaç duyulan kantitatif bilgiyi sağlar.

Bir maddenin pH değeri hidrojen iyonu [H⁺] ile hidroksil iyonunun [OH^-] derişimlerinin oranına direk bağlıdır. Eğer H⁺ derişimi OH^- derişiminden fazla ise maddemiz asidik; yani pH değeri 7 den düşüktür. Eğer OH^- derişimi H⁺ derişiminden fazla ise maddemiz bazik; yani pH değeri 7 den büyüktür. Eğer OH^- ve H⁺   iyonlarından eşit miktarlarda mevcut ise, madde 7 pH değerine sahip olmak üzere nötraldir.

Asit ve bazlar her biri serbest hidrojen ve hidroksil iyonlarına sahiptirler. Belli koşullarda ve belli bir çözeltide hidrojen ve hidroksil iyonlarının ilişkileri sabit olduğu için, birini tespit etmek diğerini bilmek ile  mümkündür. Bu anlamda, pH, tanımsal açıdan hidrojen iyonu aktivitesinin seçici bir ölçümü olsa da, hem alkalinlik hem de asitliğin bir ölçüsüdür. pH logaritmik bir fonksiyon olması açısından, pH değerindeki bir birimlik değişim hidrojen iyon derişimindeki on-katlık değişime karşılık gelir.

Tablo-1'de hem hidrojen hem de hidroksil iyonlarının konsantrasyonlarını farklı pH değerlerinde görebiliriz.

Tablo-1

2.1-) MOLAR KAVRAMI

Bir bileşiğin molü moleküllerin Avogadro sayısı (6.02 x 10²³ molekül) olarak tanımlanır. Kütlesi ise yaklaşık olarak gram cinsinden moleküler ağırlığa eşittir.

Örneğin, sodyum hidroksit, NaOH için, moleküler ağırlık  23+16+1 = 40 olup, bir molünde 40 gram mevcuttur. Hidrojen [H⁺] iyonunun atomik ağırlığı bir (1) olduğuna göre, bir mol hidrojende 1 gram hidrojen iyonu mevcuttur. pH’ı  10 olan bir çözeltide 1 x 10^-10 mol hidrojen iyonu, veya bir litre çözeltide 10^-10 gram  vardır.

2.2-) İYONLAŞMA

İyon yüklü bir parçacık olup elektron(lar) kazanmış veya kaybetmiş bir atom veya molekül tarafından yaratılır. Çözeltide iyonların varlığı, içinden bir iletken gibi elektriksel enerjinin geçirilmesine olanak verir. Farklı bileşikler, atomların elektron kaybedip kazanma kabiliyetine bağlı olarak çözeltilerde farklı miktarlarda iyonlar oluşturur. Çözeltide hidrojen (H⁺) veya hidroksil (OH^-) iyonlarını oluşturma amacıyla bağlanlarını çözerler (veya iyonize olurlar).

Bağlarını kolayca ayıran moleküller su çözeltisinde iken kuvvetli asit veya bazlar oluşturacaktır. Bunlara örnek hidroklorik asit (HCl) ve sodyum hidroksittir(NaOH):

HCl +H₂O --->  H₃O + Cl

NaOH  --->   Na⁺ + OH^-

Sulu bir çözeltide, hidrojen iyonları normalde çözücü olan su ile birleşerek hidronyum iyonunu (H₃O⁺) oluşturur. Bu cins çözeltilerin ölçümleri bu bakımdan hidronyum iyonu konsantrasyonu ölçümleridir. Genellikle pH ölçümü ile ilgili uygulamalarda “hidronyum iyonu” ve “hidrojen iyonu” birbirleri ile değişmeli olarak kullanılırlar.

Bazı bileşikler zayıf asit ve bazlar oluştururlar; bileşiklerin sadece çok az bir yüzdesi kendilerini oluşturan iyonlara ayrışırlar, böylelikle çok az hidrojen veya hidroksil iyonu oluşur. Buna bir örnek, her 100 molekül başına bir adetten daha az hidrojen iyonundan daha az oluştuğu, asetik asittir.

H₂O + CH₃COOH--->  H₃O⁺ + CH₃COO^-

 Saf su da, 25°C da her bir su molekülü başına 10^-7 hidrojen ve 10^-7 hidroksil iyonu olmak üzere zayıfça ayrışır.

                   2H₂O---> H₃O⁺ + OH^-

Suya asitin ilavesi hidrojen iyon konsantrasyonunu arttırırken hidroksil iyon konsantrasyonunu azaltır. Suya ilave edilen bir baz ters etki yapar. Hidroksil iyonlarının konsantrasyonu artar ve hidrojen iyonlarının konsantrasyonu düşer.

                   H₂O + HCl----->  H₃O⁺ + Cl^-

                   

     H₂O + NaOH---->  Na⁺ + H₂O + OH^-

pH ölçümümünün çok geniş kullanım alanları vardır. Örneğin, pH ölçüm ve kontrolü içme suyunun saflandırılmasında, şeker üretiminde, atık maddelerin işlenmesinde, gıda proseslerinde, elektrokaplamada, ve kozmetik maddeler ile ilaçların başarılı etkinliği ve güvenliğinin temininde anahtar rol oynar. Bitkilerin düzgün gelişebilmesi için toprağın belli pH aralığında olması gerekir, hayvanların kan pH’ı doğru sınırlar dahilinde değil ise hastalanabilir veya ölebilirler

2.3-) pH Metrenin Çalışma Prensibi

Asit ve bazlar her biri serbest hidrojen ve hidroksil iyonlarına sahiptirler. Belli koşullarda ve belli bir çözeltide hidrojen ve hidroksil iyonlarının ilişkileri sabit olduğu için, birini tespit etmek diğerini bilmek ile  mümkündür. Bu anlamda, pH, tanımsal açıdan hidrojen iyonu aktivitesinin seçici bir ölçümü olsa da, hem alkalinlik hem de asitliğin bir ölçüsüdür. pH logaritmik bir fonksiyon olması açısından, pH değerindeki bir birimlik değişim hidrojen iyon derişimindeki on-katlık değişime karşılık gelir.

Yaklaşık bir pH belirlemesi, pH seviyesi değiştikçe değişik renk alan pH kâğıtları veya göstergeleri ile elde edilebilir. Bu tip göstergelerin  doğruluklarında sınırlamalar mevcuttur ve renkli veya koyu örneklerde doğru olarak sonuç elde etmek zorlaşabilir.

Daha doğru pH ölçümleri bir pH metre ile elde edilebilir. Bütün cihazlarda, bazen ayrı ayrı, bazen de tek bir bölmeye yerleştirilmiş referans ve cam elektrotlar bulunur. Referans elektrotta meydana gelen sabit elektrik potansiyeline karşı  H⁺    konsantrasyonu ve pH değişmelerine hassas bir ucu bulunan cam elektrotta meydana gelen potansiyel değişiklikleri ölçülür. Bu elektrot çabuk kuruduğu için sürekli olarak distile su içinde tutulmalıdır.

              Elektrodun kalibrasyonu, pH’sı bilinen standart solüsyonlarla yapılır. Yumuşak bir bezle sildikten sonra pH’sı ölçülecek olan sıvıya daldırılır. Skalada okunan rakam o solüsyonun pH’sıdır. Distile su ile iyice yıkandıktan sonra elektrot su dolu kabın içinde olacak şekilde statifine (sabitleştirici) yerleştirilir.

 Referans elektrodu çıkışı hidrojen iyonu aktivitesi ile değişmez.  pH elektrodunun iç direnci çok yüksektir. pH değişimine göre ortaya çıkan voltaj değişimini ölçmede zorluk çıkarır. pH metrenin giriş empedansı ve kaçak dirençler önemli faktörler  haline gelir. pH metre temel olarak yüksek empedanslı bir yükseltici olup anlık elektrod voltajlarını ölçüp sonuçları analog veya dijital bir göstergede pH birimi cinsinden gösterir. Bazı hallerde, özel kullanım alanları veya iyon-seçici ya da Oksidasyon-İndirgeme Potansiyeli (ORP) elektrotlar için voltaj da okunabilir.

2.4-) SICAKLIK KOMPANZASYONU (DENGELEMESİ)

Sıcaklık Kompanzasyonu cihaz içine alınmaktadır. Çünkü pH ölçümü ve elektrotları sıcaklığa karşı hassastır. Sıcaklık kompanzasyonu manüel veya otomatik olabilir. Manüel kompanzasyonda, ayrı bir sıcaklık ölçümü gereklidir ve pH metrenin manuel kompanzasyon kontrolü yaklaşık sıcaklık değerine göre ayarlanır. Otomatik sıcaklık kompanzasyonun da (ATC), kendi başına çalışan bir sıcaklık probundan gelen sinyal pH metreye beslenir, böylece numunenin pH değeri doğru olarak o sıcaklıkta belirlenir.

2.5-) TAMPON ÇÖZELTİLER

Tamponlar pH değerleri sabit olan ve o pH seviyesinde değişimlere dirençli duran çözeltilerdir. pH ölçüm sistemini ( pH metre ve elektrodu) kalibre etmede kullanılırlar.

Zaman geçtikçe bir elektrodun bir diğerinden çıkış bakımından ufak farkları olabilir. Sistem bu bakımdan periyodik olarak kalibre edilmelidir. Tamponlar geniş bir pH değer aralığında mevcuttur. Hem hazır karışmış sıvı olarak hem de toz kapsül biçimde temin edilirler. Çoğu pH metre birkaç spesifik pH değerinde kalibre edilmelidirler. İlk kalibrasyon genellikle izopotansiyel nokta ( pH 7 de ve 25°C’da elektrodun verdiği sinyal 0mV’dur) civarında yapılmalıdır, ve bir ikincisi de ya pH 4 ya da pH 10’da yapılmalıdır. Ölçümü yapılacak numunenin fiili pH değerine mümkün olan en yakın tamponu seçmek en iyisi olacaktır.

2.6-) SICAKLIK ETKİLERİ

pH elektrodu sıcaklığa bağlıdır, ve pH metre devresinde dengelenir. pH metre devre sistemi, pH elektrodunun genel bir matematiksel tanımı olan, Nernst denkleminden faydalanır.

                   E = E_x + {2.3RT_K / nF}  log (a_i)

Burada:

E_x = referans elektroduna bağlı olan sabit

R = sabit

T_K = mutlak sıcaklık (Kelvin)

n = iyonun yükü ( işareti dahil olmak üzere)

F  = sabit                

A_i = iyon aktivitesi

pH ölçümünde bizi ilgilendiren hidrojen iyonundaki H⁺ olup:

                    {2.3RT_K / nF}  = 59.16 mV

 burada: n = 1 ve T = 25°C’dır. Bu terime Nernst katsayısı adı verilir.

pH, hidrojen ion etkinliği logaritmasının eksi değeri olarak belirlenmiş olduğundan, her hangi bir sıcaklıkda genel denklem şöylece ifade edilebilir:

                             E   =   Ex  -  1.98  T_k  pH

 Çözeltideki sıcaklık değişmeleri, Nernst denklemine uygun olarak cam pH elektrodunun  milivolt değerini değiştirecektir. Sıcaklığa karşı elektrot hassasiyetindeki değişimler doğrusal bir fonksiyon olup pek çok pH metre bu dengelemeyi sağlamak üzere gerekli akım tasarımı ile teşhiz edilmiştir. Şekil 1 farklı sıcaklıkların, cam  pH  elektrodunun sinyalleri üzerindeki etkisini göstermektedir.

        

Şekil.1  Bu üç eğimin, 0  mV  ve  pH  7 durumundaki noktada kesiştiğini göstermektedir;  bu izopotansiyel noktada temperaturla ilgili olarak milivolt  değişikliği olmadığı  anlamı çıkar. Aynı zamanda, pH 7 civarında ölçüm çalışması yapıldığı vakit, temperatur dengelemesinin belirgin bir faktör olmadığı görülür. Bununla beraber, pH 3.0 veya 11.0 düzeylerinde bir ölçüm çalışması yapıldığı vakit, 15°C lik bir sıcaklık değişikliği 0.2 pH hatasına  yol açabilir. Elektrod üzerinde sıcaklık etkisinin  doğrusal olduğu gösterilmiş olduğu için, pH üzerinde sıcaklık bağımlılığı şöylece ifade edilebilir:

                    0,03 pH hatası / pH birim başına / 10°C

          Numunenin gerçek pH'ı, çözeltinin hidrojen iyon aktivitesinde (etkinliğinde) olan değişikliklerden dolayı ve çözeltinin sıcaklığına bağlı olarak, gerek bileşiğin iyonlanması ve gerekse çözeltideki  hidrojen iyon etkinliğinin  sıcaklığa bağımlı olmasından dolayı değişebilmektedir. Doğru bir pH ölçümünün istenilen sıcaklık da yapılması gerektiği için dengeleme mekanizması  bu düzeltmeyi esasen yapmaz, zaten bunu yapması da istenmez. Sıcaklık dengelemesi, gerçek çözeltinin pH'ındaki değişiklik için değil,  yalnızca  elektrodun çıkışı için bir düzeltme yapar.

          Sıcaklık cam membranın (zarın) empedansına da etki yapar. 25°C  nin altında, her 8°C için belirlenmiş olan empedans iki kat bir değere çıkar. Camın cıdarının orijinal empedansına bağlı olarak, ölçüm aparatının düşük sıcaklıklarda ölçüm yapacak ise daha yüksek empedansa sahip olması gerekmektedir.

2.7-) NÖTRALLEŞME REAKSİYONLARI

Bir asitle bir baz arasındaki reaksiyona nötralleşme reaksiyonu* denir. Genellikle, sulu asit-baz reaksiyonları su ve tuz meydana getirir. Tuz iyonik bir bileşik olup, H⁺ dışında bir katyondan ve OH^- veya O^-2 dışında bir anyondan meydana gelmiştir. pH bir çözeltinin asitlik veya alkalinlik derecesini tarif eden ölçü birimidir 0'dan 14'e kadar olan bir skalada ölçülür. pH teriminde p; eksi logaritmanın matematiksel sembolünden ve H ise Hidrojenin kimyasal formülünden türetilmişlerdir. pH tanımı Hidrojen konsantrasyonunun eksi logaritması olarak verilebilir:

pH = -log[H⁺]

Bir maddenin pH değeri hidrojen iyonu [H⁺] ile hidroksil iyonunun [OH^-] derişimlerinin oranına direk bağlıdır. Eğer H⁺ derişimi OH^- derişiminden fazla ise maddemiz asidik; yani pH değeri 7 den düşüktür. Eğer OH^- derişimi H⁺ derişiminden fazla ise maddemiz bazik; yani pH değeri 7 den büyüktür. Eğer OH^- ve H⁺   iyonlarından eşit miktarlarda mevcut ise, madde 7 pH değerine sahip olmak üzere nötraldir.

         Zayıf asit ve kuvvetli baz titrasyonu:  Başlangıçta çözelti yalnız asittir ve pH bu türlerin konsantrasyonu ve iyonlaşma sabiti yardımıyla hesaplanır. Her titrant ilavesi ile ortamda bir seri tampon oluşur ve her tampon çözeltinin pH sı asit ve bunların konjuge bazı konsantrasyınları yardımıyla hesaplanır. Eşdeğerlik noktasında ortamda titre edilen asitin yalnız konjuge türleri bulunur ve pH bu türlerin knsantrasyonları yardımıyla hesaplanır. Eş değerlik noktasından sonra kuvvetli baz titrantının aşırısı reaksiyon ürününün asidik veya bazik özelliğini baskı altına alır ve pH aşırı titrantının  konsantrasyonu yardımıyla hesaplanır.

  

2.8-) Potansiyometrik Titrasyon

Çeşitli duyarlıkları ya da seçicilikleri olan elektrotlar kullanılarak her bir titrant ilavesiyle çözeltinin potansiyeli ölçülerek nicel analiz yapılır.

Potansiyometrik titrasyonda her titrant eklenmesinden sonra ölçülen gerilim değeri eklenen titrant hacmine karşı grafiğe geçirilerek Potansiyometrik titrasyon eğrisi oluşturulur. S şeklinde olan Potansiyometrik titrasyon eğrisinde dönüm noktası eğrinin eğiminin en büyük olduğu noktadır. Dönüm noktasının hatasız bir biçimde elde edilebilmesi için eşdeğerlik noktası civarındaki titrant eklenmesi çok özenli olarak yapılmalıdır. Potansiyometrik titrasyon ile doğru ve kesin sonuçlar elde edilir ve sürekli olarak bir gerilim değişmesi ölçüldüğünden sıvı temas geriliminin ve aktiflik katsayısının ölçümlere etkisinin dikkate alınması gerekmez. Yükseltgenme-indirgenme tepkimelerinin potansiyometrik yoldan izlenmesi için bir Pt elektrot kullanılırken, asit-baz, çökelme ve kompleksleşme tepkimelerinin oluştuğu titrasyonların potansiyometrik yoldan izlenmesinde uygun bir iyon seçici elektrot kullanılır.

Potansiyometrik titrasyon sudan başka çözücülerde de uygulanabilir. Sudan daha asidik olan asetik asit ve formik asit gibi çözücülerde çok zayıf bir baz olmaları nedeniyle sulu ortamda titre edilemeyen bazlar titre edilebilir.

3-DENEYDE KULLANILAN MALZEMELER

·        Beher

·        Manyetik karıştırıcı

·        pH metre

·        0,1 M asetik asit çözeltisi

·        0,1 M  NaOH  çözeltisi

·        Büret

·        Saf su

4-DENEYİN YAPILIŞI

İlk önce 0,5 M  NaOH stok çözeltisinden 100 ml 0,1 M  lık NaOH çözeltisi hazırlanır.

Hazırlanan 0,1 M NaOH  çözeltisi bürete konur  Daha sonra bir bahere 10 ml asetik asit konulur ve saf su ile seyreltilir. İçersine birkaç damla fenolftaleyn indikatörü eklenir. Beher bir manyetik karıştırıcı üzerine yerleştirilir. belli aralıklarla titrant eklenerek pH metre ile ölçüm yapılır .

5-VERİLER – HESAPLAMALAR

TABLO-2:  Eklenen NaOH hacmine karşılık ölçülen pH değerleri

V (ml)	pH değeri
0	3,62
1	3,79
2	4,02
3	4,23
4	4,42
5	4,61
6	4,8
7	5,01
8	5,26
8,1	5,29
8,2	5,33
8,3	5,36
8,4	5,41
8,5	5,44
8,6	5,49
8,7	5,55
8,8	5,58
8,9	5,65
9	5,68
9,1	5,75
9,2	5,82
9,3	5,88
9,4	5,99
9,5	6,11
9,6	6,16
9,7	6,45
9,8	6,83
9,9	7,14
10	8,66
10,1	9,38
10,2	9,56
10,3	9,8
10,4	9,88
10,5	10,03
11,5	10,59
12,5	10,82
13,5	10,97
14,5	11,08
15,5	11,18
16,5	11,24
17,5	11,31
18,5	11,35
19,5	11,4

GRAFİK 1:HARCANAN TİTRANTA KARŞILIK pH GRAFİĞİ

Eşdeğerlik noktasındaki hacim 9,9 ml dir. Yarı eşdeğerlik noktası ise 4,95 ml dir

y=0,541x+2,0273 doğru denkleminden ,

y=0,541(9,9)+2,0273

y=7,14 olarak pH bulunur

pH =pKa-log( [tuz] / [asit]) buradan yarı eşdeğerlik noktasında;

pH=pKa olduğuna göre pH=pKa=4,95 tür.