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.

DENEY-5- TÜRBİDİMETRİ ve NEFOLOMETRİ

1.AMAÇ

            Baryum klorür ile sodyum sülfatın reaksiyonu sonucu baryum sülfatın konsantrasyonu ile bulanıklık şiddetinin arttığını gözlemlemektir.

2.TEORİK BİLGİ

Nefelometri, bir çözeltinin bulanıklık derecesini bulanık ortama 90^o’lik açı ile gelen ışığın difraksiyonunu ölçme suretiyle, bulanıklığı oluşturan maddenin konsantrasyonunu tayin yöntemidir.

Türbidimetri, bir çözeltinin bulanıklık derecesini bulanık ortama 90^o’lik açı ile gelen ışığın çözeltiden geçen miktarını(ışığın absorpsiyona uğramayan kısmı ve difraksiyon ışığının bir kısmı) fotometre ile ölçme suretiyle, bulanıklığı oluşturan maddenin konsantrasyonunu tayin yöntemidir.

2.1.TÜRBİDİMETRİ

            Türbidimetri, partikülün bulunduğu süspansiyondan geçen ışığın ölçümüdür. Işığın geçirgenliğindeki (transmittans) azalmanın ölçümünü yapar. Çoğunlukla detektör olarak spektrofotometre kullanılır. Türbidimetri 90°lik ışık kırınımını kullanır.

            Genel olarak, tüm modern türbidimetreler nefelometrik ölçüm prensiplerini kullanırlar. Türbidimetreler, özellikle, gelen ışığa göre 90 derece açı yapan ışık kırınımını ölçerler. Bu türbiditeyi göstermektedir. Bu açının örnekteki partiküllerce ışık kırınımına çok duyarlı olduğu sayılmaktadır.

2.1.a.Türbidite

I = I₀ e^-bt                                  t = 1 / b ln I_o / I

t: türbidite

b: partikül solüsyonundan geçen ışığın yolunun uzunluğu

Şekil 1: Türbidimetrenin şematik olarak çalışma prensibi

2.1.b.Türbidimetrinin kullanım alanları

            Mikrobiyoloji analizörlerinde bakteri kültürlerinde büyümenin izlenmesi, Koagülasyon analizörlerinde küvet duvarında oluşan fibrin depolarının belirlenmesi, Biyolojik sıvılarda (idrar, BOS, vücut kavite sıvıları gibi) protein içeriğinin belirlenmesi gibi alanlarda kullanılır.

2.2.NEFOLOMETRİ

            Nefelometri, çözeltide süspansiyon halinde bulunan bir partikül tarafından saçılan ışığın ölçümünü yapar. Sensitif bir detektör kullanımı gerektirir. Işığın absorpsiyonu ve yansıması ihmal edilmelidir(Kalibrasyon). Spesifik proteinler için immunonefelometri geniş bir deteksiyon sınırına sahiptir. Türbidimetriden de daha iyi duyarlılığa sahiptir.

            Nefelometri, çeşitli açılarda saçılan ışığın bölümlerini detekte eder. Bu yöntemin sensitivitesi blank veya background saçılımın olmamasına bağlıdır. İdeal olarak saçılım yapacak partiküllerin yokluğunda hiçbir ışık detekte edilmemelidir.

Şekil 2: Nefolometrenin şematik olarak çalışma prensibi

2.2.1.Nefolometride dalga boyu seçimi

            Saçılım prensibine göre, saçılan ışığın şiddeti dalga boyu kısalığı ile doğru orantılıdır. Immunolojik reaksiyonların çoğu serum protein reaksiyonlarını kullanır. Buna göre;

λ<300 nm; proteinler max. abs. yaparlar

λ:400-425 nm; serumdaki porfirinler max. abs. yaparlar

Uygun dalga boyu aralığı: 320-380nm veya 500-650 nm arasındadır.

2.2.2.NEFOLOMETRİNİN TEMEL BİLEŞENLERİ

• Işık kaynağı
•   Lazer:                        - büyük sinyal

- kollimatöre gerek yoktur

- partikül boyutundaki dalgalanmalara çok duyarlıdır.

•  Lambalar:                 - band enini genişletir

- sinyaller partikül boyutu ile orantılıdır

- kinetik ve hız ölçümlerine daha uygundur

            Orta basınçlı Hg-arc lambaları, basit düşük voltaj tungsten lambaları, ışık emisyon diyotlardır.

            Nefelometrik ölçümler düşük konsantrasyonlarda daha yüksek duyarlılığa sahiptir.

2.2.3.KİNETİK NEFOLOMETRİ

            Pik için gerekli süre <1-2 dakikadır. Reaksiyon hızı antijen ve antikor konsantrasyonları ile onların affinite ve aviditelerine bağlıdır. Lineer değildir. Yüksek affinite ve aviditeli antisera gerektirir. pH, tampon ve polimer ilavelerine çok duyarlıdır. Konvansiyonel lambalar band enini genişletir. Lazerlerden daha üretkendir (lazerler immun kompleksinin boyutlarındaki değişikliğe deha duyarlıdır).

3.DENEYİN YAPILIŞI

            0,025 gr sodyum sülfat alındı ve 250 ml’lik behere konuldu. Üzerine 250 ml saf su konuldu ve su numunesi hazırlanmış oldu. Başka bir behere ise 0,025 gr baryum klorür alındı ve 100 ml saf su konuldu. Çözeltilerimizi hazırlamış oldu. Daha sonra baryum klorür çözeltisinden 100 ml’lik beherlere 1 ml, 2 ml, 4 ml ve 8 ml alındı ve su numunesi ile 50 ml’ye tamamlandı. Oluşan yeni çözeltilerin konsantrasyonunu ölçmek için nefolometreye konuldu. Alınan sonuçlar doğrultusunda baryum sülfata karşı baryum klorür grafiği çizildi. Bu grafiğin eğim formülünden yaralanarak bilinmeyen çözeltinin konsantrasyonu hesaplandı.

            Deney sırasında gerçekleşen reaksiyon;

4.SONUÇLAR

Tablo 1: Nefolometreden okunan BaSO4_(k) değerleri

BaCl2 (ml)	BaSO4 (mg/L)
0	0
1	0,51
2	12,25
4	58,5
8	126,0
bilinmeyen	46,15

5.GRAFİKLER

Grafik-3: BaSO4_(k)’a karşı  BaCl₂ grafiği

6.HESAPLAMALAR

• Grafik 3’teki denklem: y = 16,881x - 11,19
• Bilinmeyen çözeltideki BaSO4_(k) : 46,15 (mg/L)

y = 16,881x - 11,19

46,15 = 16,881x - 11,19

x =  3,40 ml ………………………… BaCl₂  miktarı

• Bilinmeyen çözeltideki BaCl₂ miktarı: 3,40 ml