Deney-7 Alev Fotometresi

DENEY ADI        Alev Fotometrisi İle Na⁺ Tayini 

1-) AMAÇ     Alev Fotometresinin Temel İlkelerinin İncelenmesi ve Standart Katma Yöntemi İle Verilen Bir Örnekteki Na⁺  Derişiminin Bulunması

2-) TEORİK BİLGİ  

2.1.) ALEV FOTOMETRİSİ

            Biyolojik sıvılarda en çok sodyum, potasyum, lityum konsantrasyonlarının ölçümlerinde kullanılan bir yöntemdir. Flame Atomic Emission Spectroscopy FAES veya Flame Emission Spectroscopy FES diye adlandırılır.

Temel ilkesi bazı metallerin atomları sıcak alev yoluyla verilen ısı enerjisini absoblayarak uyarılırlar ve vu enerjiyi belirli dalga boylarında yaptıkları ışıma ile geri verirler ve temel hale dönerler. AAS’nin tersi bir yöntemdir. Alev fotometrisinde iyonların reaksiyonu şöyledir.

Alkali metalleri bir alev ile uyarılmaya uygundur. Lityum kırmızı bir emisyon yayar. Dalga boyu 671 nm’ye karşılık gelir. Sodyum sarı bir emisyon yayar. Dalga boyu 589 nm’ye karşılık gelir. Bu renkler ve dalga boyu her atom için karakteristiktir. Bundan iki yönde faydalanılabilir.

1-           Emisyon frekansını ölçerek atomun türünü belirleyebiliriz.

2-           Emisyon şiddetini ölçerek o atomun incelenen materyaldeki konsantrasyonunu belirleyebiliriz. Alevdeki atomların %1-5 kadarı uyarılır. Bu miktar kantitasyon için yeterlidir. I = k [A⁺]

Teknik açıdan numunenin aleve verilmesi, (numune uygulanması) uygun alevin oluşturulması ve emisyonun ölçülmesi gibi basamaklar önemlidir.

Numune Uygulanması

Alev fotometrisi, atomun herhangi bir numunedeki konsantrasyonunu ölçmede kullanıldığından, numuneyi aleve veren sistemin , her zaman için sabit bir oranda vermesi gerekmektedir. Aksi takdirde salınan ışık ile atom konsantrasyonu arasında direkt bir ilişki kurulamaz. Normal alev fotometrisinde bu numune çözeltisini aleve pıskırtmak yoluyla gerçekleştirilir. Çözücü alevin içinde anında buharlaşır. Atomlar da ince dağılımlı bir gaz olarak kalırlar.

İki tür enjektör kullanılmaktadır. Her ikisinde de numuneyi içeren kapiler bir borunun ucundan komprese edilmiş hava verilir. Hava kapiler borudan küçük sıvı damlacıklarını emer “aerosol” oluşturur.

1.                 Cloud Chamber(Toz Bulutu) sisteminde, spray, bir expansiyon(genişleme) odacığına verilir. Böylelikle kan numune basıncı ve akış hızı azalmıştır. Büyük damlacıklar aerosolden ayrılarak çöker ve de yavaş akan çok ince bir spray ateşleme sistemine aktarılır.

2.                 Direkt enjeksiyon sisteminde spray hemen hemen direkt olarak alevepıskırtılır.

Birinci sistemin diğerine göre avantajları; Çok ince ve yavaş akan spray alevin stabilitesini bozmaz. Ayrıca operasyon sırasında sistem akustik yönden sessizdir. Dezavantajları; Aleve numunenin çok az bir miktarı uygulanmış olur.(%10). Ayrıca enjeksiyon ile aleve numunenin erişmesi arasında geçen zaman diğer sisteme göre daha fazla olduğundan numunenin uygulanışları arasında daha uzun zaman gerekmektedir.

Uygun Alevin Oluşturulması

Alev fotometrisinde alev son derece stabil olmalıdır. Zaman içinde alevin ısısı ya da yapısı değişecek olursa numunenin vereceği emisyonda değişecektir. Alev hızlı iniş çıkışlar göstermemelidir. Alevin ısısı incelenecek atomları uyarabilecek kadar yüksek olmalıdır. Ne kadar yüksek olursa uyarılan atomların total atom sayısına oranı o kadar yüksek olacaktır. Ancak çok sıcak olursa uyarılma derecesi çok fazla olur ve elektronlar tümüyle atomdan koparılıp iyonizasyonla sonuçlanabilir.

Alev oluşturmada genel olarak propan, bütan, asetilen ve hidrojen yakıtları kullanılır. Hidrojen yakıt olarak kullanıldığında oksidan oksijen diğerlerinde havadır. Propan 1925°C için, Bütan 1840°C Na, Li ve K için, Asetilen 2250°C orta sıcaklıkta Ca ve emisyon analizlerinin çoğu için, Hidrojen 2700°C yüksek sıcaklık içindir.

Alevden Emisyonun Ölçülmesi

Alev reaksiyona giren gazların kompleks bir karışımıdır. Bu gazlar sıcak olduğundan numune olmadan da belli bir ışıma yaparlar. Buna “background” denir. Numune tarafından yayılan radyasyon bu background ile çakışabilir. Aleve ait background’u ve incelediğimiz atom dışındaki atomlarca yayılan emisyonların elimine edilmesi gerekmektedir. Cihazın monokromotörü ne kadar dar ise eliminasyon işlemi o kadar verimli olur. İyonik olmayan materyaller yakıldığında değişik dalga boylarında emisyon saptanır. Bu sürekli emisyondur ve bir elemente bağlı tek dalga boyunda çizgisel emisyondur. Bu nedenle dış ortama bağlı sürekli emisyonu ortadan kaldırıp elementin kendine ait çizgisel emisyon maksimumunu geçiren monokromotör idealdir.

Analiz Yöntemi

1-Direkt Okuma Yöntemi

Bazı eski modellerde sodyum ve potasyum standart çözeltileri atomize edildikten sonra direkt olarak aleve verilirler. Daha sonra aynı şekilde numune çözeltileri seyreltilmiş olarak uygulanır. Bu yöntemin bazı sakıncaları vardır. Hava ve gaz basıncındaki hafif oynamalar cihazın okumasında dengesizlik yapabilir. Aynı seyreltmeler için ayrı okumalar gerekebilir. Ayrıca potasyuma ait sinyal numunesi sodyum içeriğine bağlı olarak şiddetlenebilir. Bu olay karşılıklı uyarılma şöyle gerçekleşebilir. Uyarılan bir sodyum atomu enerjisini potasyum atomuna transfer edebilir. Buna bağlı olarak daha çok potasyum atomu uyarılır ve ışık emisyonu artar. İdeal olarak standartlardaki sodyum ve potasyum konsantrasyonları bilinmeyen numunedekine yakın olmalıdır.

2-İndirekt Okuma Yöntemi (Internal Standart)

Bu yöntemde tüm standart, kör ve numunelere eşit konsantrasyonlarda lityum ve sezyum eklenir. Lityum yüksek emisyon şiddeti gösterir, normalde biyolojik sıvılarda mevcut değildir ve farklı dalga boyunda emisyon yapar. Alev Fotometresi incelenen elementin emisyonu ile referans lityum elementinin emisyonunu kıyaslamaktadır. Bu şekilde emisyon oranlarının ölçülmesi atomizasyon hızlarını, alev stabilitesini ve çözelti viskozitesine bağlı farklılıkları kompanse eder. Bu şartlarda lityum standart değil referans elementi olarak fonksiyon görmektedir. Lityum seyreltme çözeltisinde potasyum ve sodyumun değişik konsantrasyonlarda standart çözeltileri hazırlanarak kalibrasyon eğrileri çizilir ve yanıtın linearitesi kontrol edilir. Lityumun bir başka fonksiyonu karşılıklı uyarılma olayının etkilerini minumuma indirerek bir tür radyasyon tamponu görevini yapar. Sodyum ve potasyuma göre lityum konsatrasyonu yüksek ayarlanmaktadır ve böylece sodyum atomlarının konsantrasyonu potasyum atomlarını etkilememekte, sodyuma ait radyasyonu absorblamaktadır.

Standart Katma Yöntemi ve Alev Fotometrisinde Uygulanması

Standart katma yönteminde analiz edilecek türün farklı derişimlerde standart çözeltileri hazırlanır. Analiz edilecek örnekten eşit hacimler alınarak örnek ve standart çözeltilere ilave edilir.Daha sonra derişimleri farklı standart çözeltilerin ve örneğin ölçümü yapılır. Bu sinyal absorbans veya emisyon olabilir.

Standart katma yönteminde örnek çözeltisi, sadece örneğe ait ölçüm sonucunu verir. Standartlara ait alınan ölçüm ise hem incelenen örneğe hem de ilave edilen standarta ait ölçüm sonucunu vermektedir. Ölçümler ile derişimler arasında kalibrasyon grafiği çizildiğinde standart derişiminin “0” olduğu ölçüm değeri örneğe ait ölçüm değeridir. Bu değer kalibrasyon grafiğinin denkleminde eğim değeri ve eğrinin y eksenini kestiği nokta kullanılarak hesaplanabilir.

Standart katma yönteminde, standart çözeltilerin derişimleri ile ölçümler arası kalibrasyon grafiği çizilerek hesaplama yapılabileceği gibi, standart çözeltilere standardı bilinen stok çözeltiden ilave edilen hacim ile ölçümler arası kalibrasyon grafiği çizilerek de hesaplama yapılabilir. Ancak çıkan sonuç direkt olarak derişimi vermez. Bu sonuç hacimdir ve stoktan standart çözeltiler ilave edilen hacimlere benzer. Aralarında oranlama yapılarak veya formülle derişime dönüştürülür.

Standart katma yönteminde sinyal alındıktan sonra güvenilir ve doğru sonuç için hesaplamalar önemlidir. Sonuca belirsizlik değerinin ilave edilmesi gerekir.

 Analizlerde Doğruluk ve Standart Katma Yönteminin Önemi

Kimyasal analizlerde alınan her sinyalde belli bir gürültü olur. Bir ölçümün minumum tayin edilebilir miktarı vardır. Okunabilecek en küçük miktar kör sinyallerin standart

sapmasının 3 katı olmak zorundadır.

Limit of Dedection LOD veya belirtme alt sınırı olarak tanımlanan (b.a.s) değeri cihazın duyarlılığını  gösterir.

Kör çözelti incelenen A türü hariç hepsini içeren çözeltidir. Yapılan ölçümlere örnekte bulunan tüm maddeler arttırıcı veya azaltıcı etki yapacağı için kör ile çalışılarak bu etkiler elimine edilir.

Standart katma yönteminin en önemli özelliği işte bu özelliktir. Çözelti ve standartların aynı ortamı içeriyor olmasıdır. Bu nedenle analizlerin doğruluğu yüksektir.

Ayrıca Standart katma yöntemi ile girişim sonucu oluşabilecek yanılgılar minumuma indirilmiş olur.

Girişimler Fiziksel, kimyasal ve spektral olmak üzere üç kısımda incelenir. Analizde yanlışlığa neden olan faktörlerin tamamı girişim olarak tanımlanır. İncelenen elementin emisyon çizgisi herhangi bir ışınımdan  etkilenirse spektral girişim sözkonusudur.

Alev ölçüm koşullarını değiştiren tüm etmenler ile çözeltinin fiziksel koşullarını değiştiren tüm etmenler fiziksel girişim olarak tanımlanır. Fiziksel girişimlerde tuzlardan kaynaklanan matriks girişim önemlidir. Alevde örnek çözeltisinin çözgeni uçurulurken örnek damlacıklarından katılaşmış cisimciklerin oluşması ve bu katılaşmış cisimciklerin belli bir ışık yayımı yapmasıdır.

Kimyasal girişim sistemin serbest durumdaki nötral atom konsantrsayonunu değiştiren tüm reaksiyonlardır. Kimyasal girişim olarak iyonizasyon girişimi de görülür. Bu “spektrokimyasal tampon” kullanılarak giderilebilir. Alev temperatürü düşürülerek de iyonziasyon girişimi engellenebilir.

Standart katma yönteminde standart ve örnek ortamları aynı olacağı için yukarıda sayılan girişimler önemli ölçüde engellenmiş olur.

2.2.) ALEV FOTOMETRESİNİN TEMEL BİLEŞENLERİ

• YAKICI (ALEV)

Öncelikle yakıcıya gelen çözeltinin çözücüsü buharlaştırılır. Daha sonra örnekteki metaller atomlaştırılır ve uyarılarak ışın yayması sağlanır. Alevin oluşması için kullanılan yanıcı ve yakıcı gazlar genellikle propan-hava, asetilen-hava veya N₂O-asetilendir. Alev sıcaklığının artması ile uyarılmış düzeydeki atom sayısı buna bağlı olarak da yayılan ışımanın şiddeti artar. Fakat çok yüksek sıcaklıklardaki alev, analizi yapılacak elementin iyonlaşmasına neden olabilir. Buda hataya neden olur.

• AYNALAR

Sistemde yayılan ışınlar uzayda bütün doğrulara yayılırlar. Yayılan bu ışıkları alıcıda toplamak için aynalar kullanılır. Yakıcı sistemin arkasına bir ayna yerleştirilerek ışınlar yansıtılır. Alevden çıkan ışınlar ve yansıtılan ışınlar ışık yoluna gönderilir.

• YARIKLAR

Bu yarıklar monokromatörden önce ve sonra kullanılır. Giriş yarığı ışımayı çevredeki bütün diğer ışınlardan ayırır. Yalnızca alevden yayılan ve aynadan yansıyan ışınların optik sisteme girmesine izin verir. Çıkışa yerleştirilen yarıktan ise sadece belli bir dalga boyu aralığındaki ışınların alıcıya geçmesine izin verilir.

• Monokromatörler

UV ve görünür bölgedeki ışınları ayırmak amacı ile kullanılır. En yaygın olarak prizmalar kullanılır. Sadece belli başlı elementlerin (Na, K, Ca, Li) analizinde kullanılan daha basit bir sistem olan alev fotometresinde ( cihaz sadece emisyon şiddetini ölçer) monokromatör yerine filtreler kullanılır. Bu filtrelerden sadece dedektöre ulaşması istenen ışık geçer.

• DEDEKTÖRLER

Dedektörler üzerine düşen ışığın şiddetini ölçer. En yaygın olarak kullanılan dedektör foto çoğaltıcı tüplerdir.Bunlar üzerine düşen ışınları elektrik sinyaline dönüştürürler.

3.) KULLANILAN MALZEMELER

• Beher
• Balon joje
• NaCl tuzu
• Pipet
• Pınar madran doğal kaynak suyu

4.) DENEYİN YAPILIŞI

0,256 g NaCl tuzu alındı ve 100 ml’lik balon joje içerisinde çözüldü. Burada elde ettiğimiz tuz çözeltisi bizim stok çözeltimizdir. Bu çözelti içerisindeki Na⁺ iyonunun derişimini ppm cinsinden hesaplandı. 4 balon joje daha alarak stok çözeltisi yardımıyla 5ppm, 10ppm, 20ppm ve 40ppm lik derişimlerde Na⁺ bulunan çözeltileri hazırlandı.

            Çözeltiler hazırladıktan sonra alev fotometresinde saf su yardımıyla sıfır ayarı yapıldı. Sonra hazırladığımız çözeltileri alev fotometrisinden geçirerek cihazdaki değerler okundu ve not edildi.

5.) SONUÇLAR

6.) GRAFİK

7.) HESAPLAMALAR

• Grafiğin denklemi :  y = 10,12x + 1,6
• Çeşme suyunun şiddeti : 28
• Ticari suyun şiddeti: 77

Çeşme suyu için:

y = 10,12x + 1,6

28 = 10,12x + 1,6

x = 2,61  ppm………………çeşme suyundaki Na⁺ iyon konsantrasyon değeri

Ticari suyun için:

y = 10,12x + 1,6

77 = 10,12x + 1,6

x = 7,45  ppm………………ticari sudaki Na⁺ iyon konsantrasyon değeri 

Helyum Süper Akışkanlarda X Işını Probuyla Kuantum Vorteksler Tespit Edildi...

 ABD Enerji Bakanlığı SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’ nda yapılan bir deneyde süper soğutulmuş sıvı helyum mikroskopik damlacıklarda iyi düzenlenmiş 3 D kafes kuantum tornadoları (girdap, vorteks) oluşturuldu. Bu kadar küçük boyutta ilk kez böyle bir oluşum gözlendi.

Uluslararası ekip tarafından elde edilen veriler sıvı helyuma nano ölçekte yeni bakış açıları getirdi. Ekstrem koşullarda soğutulan sıvı helyum kuantum mekaniği prensiplerine göre davranarak klasik fizik kanunlarına aykırı hareket ediyor. Normalde kuantum madde çok küçük birimlere ayrıldığında devreye giren gizemli fizik kanunları. Bu süper sıvı halinde gözlenen kuantum davranışına nadir örneklerden biri.

22 Ağustos’ ta Science dergisinde yayınlanan araştırma, süper iletkenlerin elektriği %100 iletmesi gibi ya da Bose-Einstein kondensatları gibi tek bir birim gibi davranan kuantum durumlarını aydınlatabilir.

“Bu deneyde elde ettiğimiz bulgular gerçekten şaşırtıcı. Bu kadar net ve temiz sonuçlar beklemiyorduk." diyor SLAC Linac Koherent Işık Kaynağı (LCLS) baş bilim insanı ve deney lideri yardımcısı Christoph Bostedt.

“Normalde kuantum dünyasına ilişkin makroskopik boyutta belirtilere sahiptik. Daha önce elde edilen süper akışkanlardan (tam akışkan) 100000 kat daha yoğun elde edilen, bu ufak kuantum tornadolar (girdap) ve bunların bu kadar ufak damlacıklarda gözlenmesi gerçekten şaşırtıcı." diyor Stanford Üniversitesi’ nden doktora öğrencisi Ken Ferguson.

Süper Akışkanların Kuantum İzlerini Çalışmak

Helyum belli bir noktaya kadar soğutulunca sürtünme sıfıra iniyor. Hatta donma noktasının altındayken helyum gibi halen sıvı halde kalabilen pek çok sıvı var. Bu sıcaklıkta ışık sonsuz titreşime giren atomlarla zayıf etkileşime girebilir. İşte kuantum salınım hali maddenin donmasını engelliyor. Süper akışkan helyumun bu özelliği pek çok Nobel Ödülüne konu oldu. Bu sayede kapların kenarları ve dışı kaplanarak sadece moleküllerin geçebileceği delikler yaratılarak aynı sıvı yüksek sıcaklıklarda saklanabiliyor.

LCLS deneyinde araştırmacılar helyum damlacıklarını ince bir sprey şeklinde sıkarak, vakumdaki nano ölçekte inci iplikçileri gibi sıkabiliyorlar. Her damlacık jetten gelirken, saniyede 2 milyon dönüş yaparak dışarısından daha soğuk hale geliyor. X ışın lazeri alınan görüntüler düzinelerce atom genişliğinde atom genişliğinde dönen çekirdekler halinde kuantum vorteksinin oluştuğunu gözlemledi.

Soğutulmuş helyum nano damlacıkların bu hızlı dönüşü düzgün aralıklarla oluşmuş 3 boyutlu vortekslerin oluşumuna imkan tanıyor. Bu egzotik oluşum katı kristal hal yapısıyla kuantum haldeki damlacıklara ilişkin kanıtlar sunarak normal bir sıvıda oluşan tek bir girdaptan ziyade, çabucak karıştırılmış bir kahvede oluşan girdapa benziyor.

Şaşırtıcı Sonuçlar

Araştırmacılar süper akışkan damlacıklarda şaşırtıcı şekillerde gözlemledi. Normal bir sıvıda bu vorteksler fıstık şekline benzer bir hal alır. %1 süper akışkanda beklenmeyen tekerlek benzeri şekiller gözlendi. Lawrence Berkeley Laboratuvarı’ ndan şef bilim adamı Olive Gessner “Artık helyum nano damlacıkların kuantum dönüşünü karakterize ederek tespit edebiliyor. Burada damlacıkların kökenini tespit ederek kontrol etmeyi başarabiliriz.” diyor. Bilim insanları daha sıra dışı sonuçların da geleceğini belirtiyor.

Kaynak: Gerçek Bilim

http://www.gercekbilim.com/helyum-super-akiskanlarda-x-isini-probuyla-kuantum-vorteksler-tespit-edildi/

Esrarda Bulunan THC Maddesi Alzheimer Hastalığını Tedavi Edebilir...

 Esrarın (hint keneviri) çok düşük bir yüzdesinde bulunan ve delta-9-tetrahydrocannabinol (THC) isimli maddenin Alzheimer hastalığını durdurabileceği ya da yavaşlatabileceği bulundu. Güney Florida Üniversitesi’ nden nörologlar tarafından yapılan bu buluş Alzheimer dergisinde (Journal of Alzheimer’s Disease.) yayınlandı.

Alzheimer hastalığının hücresel modeli üzerinde yapılan deneylerden elde veriler, düşük dozlarda THC’ nin, amiloid beta üretimi (yaşlanan beyinlerde biriken bir protein) düşürdüğü gösterildi. Düşük miktardaki THC hücrelerde seçici mitokondriyal fonksiyonu geliştirerek, sağlıklı bir beyin için gereken sinyal iletim (sinirler arası) enerjisine yardımcı oluyor.

“THC’ nin nöro koruyucu aktivitelerde potansiyel antioksidan olduğu biliniyordu fakat,bu yeni çalışmayla Alzheimer patolojisini doğrudan etkilediği, birikimi engelleyerek mitokondriyal fonksiyonu geliştirdiği gösterildi.” diyor araştırmanın baş yazarı Nöroloji Dr. Chuanhai Cao.

THC doğal ve bağıl olarak güvenli bir amiloid inhibitörü, belki de gelecekte etkili bir tedavi aracı olacak. Araştırmacılar düşük dozlarda çalışarak, THC ‘ye bağlı toksisite ve hafıza bozukluğu risklerinden kaçınmış oldu.

Doktora adayı Tıp Dr. Neel Nabar Amerika’da son zamanlarda yapılan medikal esrar (marihuana) tartışmalarını takip etmiş. “Bu konuda halen fikir birliğine varmamışken, araştırmamız THC ve THC’ ye ilişkin bileşiklerin Alzheimer hastalığında tedavi amaçlı kullanılabileceğini gösteriyor. Peki biz insanların uyuşturucu kullanmasının hastalığı engelleyeceğini mi söylüyoruz? Hayır tabi ki. Burada uyuşturucular etkili olsa da herkes tarafından güvenli olarak kullanılabileceği anlamına gelmez. Buna rağmen bu gibi maddelerin geliştirilmesiyle Alzheimer hastalığının tedavisinde güvenle kullanılabileceğini gösteriyor.” diyor Nabar.

Vücudumuzdaki cannabinoid reseptörleri, doğal olarak cannabinoid molekülleriyle etkileşime giriyor ve bu moleküllerin fonksiyonu esrardan (cannabis) izole edilen THC ile benzer özellikler gösteriyor.

Dr. Cao’ nun laboratuarı THC kafein ve diğer doğal bileşenleri kullanarak Alzheimer hastalığında ilaç kokteylerinin etkilerini halen araştırıyor. Bu gibi araştırmalarda THC‘ nin gibi maddelerin miktarlarını kontrol etmek oldukça önemli.

Kaynak: Gerçek Bilim

http://www.gercekbilim.com

Atık Lastiklerden Elde Edilen Karbon Lityum İyon Pillerinin Anotunda Kullanılabilir...

 ABD Enerji Bakanlığı Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’ndan (ORNL) bilim adamlarının yaptığı bir araştırmaya göre atık araba lastikleri lityum-iyon pillerde kullanılarak elektrikli arabalar ve alternatif enerji kaynaklarında enerji depolama aracı olarak kullanılabilir. Atık lastiklerden elde siyah karbon maddesinin mikroyapısal karakteristiklerini modifiye ederek, lityum iyon piller için daha iyi bir anot yapılabilir. Parans Paranthaman ve Amit Naskar‘ ın başını çektiği ekip, daha iyi lityum iyon piller geliştirmek için eskimiş lastikleri kullanmayı amaçlıyor. RSC Advances, dergisinde yayınlanan araştırma lityum iyon pillere ilişkin pek çok bilindik uygulamaları akla getiriyor. Organik maddelerin oksijensiz ortamda ısıtılmasıyla ortaya çıkan termal parçalanma sürecine piroliz deniyor.

“Kullanılmış atık lastikleri enerji kaynağı olarak kullanmak hem karbon materyallerin geri kazanımını hem de atık lastik yığınlarının doğada yaptığı zararlı etkiyi kontrol etmek açısında oldukça önemli.” diyor Paranthaman.
ORNL’ nin kullandığı teknik ön işleme kullanarak pirolitik siyah karbon materyalini geri kazanarak girafit benzeri bir materyal yapmaya yarıyor.
Lityum-iyon pillerin anotunda kullanılan bu madde ile araştırmacılar küçük laboratuvar ölçeğinde ve bugünkü ticari grafit materyallerinde doldururabilirliği daha yüksek bir batarya ürettiler.
Pil 100 şarjdan sonra halen sülfonatlı karbon anotunda 390 milliamper saat/gram yük depolayabiliyor. Ayrıca 100 döngüden sonra bile halen %100 coulomb verimine sahip. Araştırmacılar bu lastik türevli karbonun eşsiz bir mikro yapıya sahip olduğunu belirtiyorlar.
“Bu gibi bir performans özellikle global pil pazarında umut vaat ediyor. Özellikle araç ve askeri uygulamaların 78 milyon dolarlık bir pazar oluşturduğu ve 2018’ e kadar 11 milyar hacme ulaşacak Pazar için oldukça önemli olabilir.” diyor Paranthaman.
“Bu teknoloji geliştirildiği taktirde; ucuz ve çevresel açıdan bol bulunan, büyük yüzey alanlı stabşl bir anot kompoziti hedef alıyor.” diyor Naskar.
Anotlar en önemli pil bileşenlerinden biri ve bu pazarın %11 ila %15’ini oluşturuyor.

Kaynak: Gerçek Bilim
http://www.gercekbilim.com

Bilim İnsanları Düşük Güçle Hidrojen Üretebilecek Ucuz Katalizörü Buldu...

2015 yılında Amerikalı tüketiciler için sonunda hidrojen yakıt hücreli arabalar almak mantıklı hale gelmeye başladı. Hidrojen temiz enerji olarak adlandırılsa da hidrojen genelde doğal gazdan üretildiği için halen sera gazı kaynağı olmaya devam ediyor. İşte bu nedenle hidrojeni global ısınma yapmayacak şekilde üretmek için yeni yollar araştırılıyor. Stanford Üniversitesi’ nden bilim insanları düşük maliyetli emisyon yaratmayan sadece ince pillerle (AAA) çalışarak suyun hidrolizinden hidrojen üretecek bir yol buldular. Piller elektrotlara akım yollayarak suyu hidrojen ve oksijen gazına ayrıştırıyor. Fakat diğer pahalı elektrotlara nazaran yeni teknikte oldukça ucuz nikel ve demir kullanılıyor.

“Nikel ve demir oldukça ucuz maddeler ve bu sayede elektrokatalizler aktif hale gelerek, oda sıcaklığında suyu sadece 1,5 voltla ayrıştırabiliyor.” diyor Stanford’ dan Kimya Profesörü Hongjie Dai. Normalde platin ve iridyum adlı pahalı maddeler kullanarak hidroliz yapılırken, bugün ucuz maddelerle aynı gerilimi elde etmek için hidroliz yapılabiliyor. Ayrıca geliştirilen bu eşsiz elektrot sayesinde klorür ve sodyum hidroksit gibi önemli kimyasallar üretilebilecek.

Hidrojen Umut Vadediyor

Otomobili üreticileri uzun süredir hidrojen yakıt hücrelerinin, benzinli motorlara göre umut vadettiğini düşünüyorlar. Yakıt hücresi teknolojisinde hidrojen gazı, havadaki oksijenle yakılarak, elektrik üretilerek araca güç sağlıyor. Yani hidrojen yakıt hücreleri aracın bataryalarını şarj ederek oldukça sessiz ve temiz bir sürüş sağlıyor. Normalde benzinli,dizel veya gazlı araçlarda ortaya karbondioksit çıkarken, yakıt hücreli arabalarda egzostan su damlacıkları çıkıyor.

Bu yılın başında Hyundai’ de Güney Kaliforniya’ da yakıt hücreli arabaları piyasaya sürmeye başladı. Ayrıca Honda ve Toyota’da 2015’ de araçlarını satmaya başlayacak. Fakat hidrojen eldesi için doğalgaz kullanılması halen emisyon yarattığından yeşil bir çözüm değil. Fakat endüstriyel boyutta üretebilecek bu yeni çözüm belki de tümüyle yeşil bir çözüm yaratılmasını sağlayacak.

Yeni çözümde geliştirilen nikel bazlı katalizörün platin kadar etkili olduğu belirtiliyor.

Para ve Enerji Tasarrufu

Keşif Stanford yüksek lisans öğrencisi Ming Gong tarafından yapıldı. “Ming nikel-metal/nikel-oksit yapısı sayesinde saf nikel veya nikel oksitin kendi başına kullanılmasından daha aktif bir yapı keşfetti. Bu eşsiz buluş hidrojen elektrokatalizinde başı çekse de, halen bilimsel olarak nasıl gerçekleştiğini anlayamadık.” diyor Prof. Hongjie Dai.

Nikel/nikel-oksit katalizörü sayesinde suyu ayrıştırmak için gereken enerji oldukça düşüyor. Bu sayede hidrojen üreticileri milyarlarca dolar tasarruf edecek. “Elektrotların stabilitesi düşük ama yarılanma ömrü uzun. Şu an ürettiğimiz cihaz birkaç gün çalışırken, üretilecek cihazın aylarca çalışması tercih edilir.” diyor Ming Gong.

Araştırmacılar bu düzeneği güneş enerjisiyle çalıştırmayı düşünüyor. Yeni geliştirilen bu ucuz katalizör pahalı teknolojileri ucuzlatarak,hidrojenin yaygınlaştırabilir. Umarız bu sayede global ısınma yavaşlar .

 Kaynak: http://www.gercekbilim.com/

Karıncalar Arasındaki Mücadele

Şimdiye Kadar Sadece Laboratuvarda Görülmüş Kimyasallar Üretiyor..!

Kimyasal madde üretimi, laboratuvar ortamında sentezlenebilen fakat daha önce doğada gözlenmemiş bazı kimyasalların karınca türleri arasındaki mücadele sonucu sentezinin keşfiyle yeni bir anlam kazandı.

Yukarıdaki cümle Alien vs. Predator isimli korku filminin senaryosundan fırlamışa benziyor, fakat bu sefer iki taraf da karınca türü. Bir taraf, ismini acı verici iğnelerinden almış ateş karıncaları ya da Latince adlandırılmasıyla Solenopsis invicta. Bizim için acı verici, kendi boyutundaki çoğu tür için ölümcül olan bu iğneler alkaloid zehre sahip.

Savaşın diğer tarafındaki karınca türü ise, kendine has asidik bir zehre sahip çılgın Rasberry karıncaları ya da Latince adlandırılmasıyla Nylanderia fulva. Formik asit temelli bu zehir karınca türlerinde de sık görülmekle birlikte atmosferi etkiliyor olabilir. Bu zehir diğer karınca türlerinde sık görülmesine rağmen, asitlerle alkaloidlerin (bazların) birbirini nötrleştirebileceğini bilecek kimya bilgine sahip tek tür muhtemelen Rasberry karıncaları. Bu bilgiye sahip olmakla kalmayıp, zehirlerini ateş karıncalarının zehri üzerinde kullanarak yapışkan bir madde üretmekteler.

Daha önce yapılan araştırmalar, Rasberry karıncalarının %98’inin kendi zehirlerini ateş karıncalarının zehrine karşı savunma amaçlı kullanarak hayatta kalabildiğini göstermişti. Zehir salgılayan bezleri alındığında ise çılgın karıncaların sadece %48’i hayatta kalabilmişti. Haftalık kimya dergisi Angewandte Chemie’de yayınlanan yeni araştırmaya göre, savunma reaksiyonu sonucu oluşan yapışkan madde iyonik sıvı halindeki amonyum format.

İyonik sıvılar, sıvı halde bulunan tuzlardır. En bilinen tuz olan sodyum klorür(sofra tuzu) 800 santigrat dereceye kadar ısıtılarak sıvılaştırabilmektedir. Diğer tuzların sıvılaştırılması da benzer şekilde yüksek sıcaklık gerektirmektedir. İyonik sıvılar ise orta sıcaklıklarda (tanımlar farklı olmakla beraber genellikle 100 santigrat derecenin altı orta sıcaklık kabul edilir.) sıvı halde olan tuzlardır. İyonik sıvılar; bataryalarda, ilaç sektöründe ve çeşitli sanayi dallarında kullanılmaktadır. Araştırmayı yürüten ekibin başı Profesör Li Chen’e göre iyonik sıvıların pratikteki kullanışlılığı, doğanın bir çok kullanışlı egzotik maddeler ürettiği bilinmesine rağmen, doğadan örneklerinin bulunmamış olması ile birlikte düşünülünce oldukça kafa karıştırıcı bir hal alıyor.

İki türün kökeni de Güney Amerika’da, dolayısıyla bu özelliğin orda evrimleşmiş olduğu düşünülüyor. Ateş karıncalarının Kuzey Amerika’ya gelişinin üzerinden önemli bir süre geçmiş olmasına rağmen, zehir nötralizasyonu ancak Rasberry karıncalarının Teksas’a geldiği zaman olan bu yüzyılın başında gözlenebildi. (Tür, ismini karınca göçüne ve düzensiz göç rotalarına dikkat çeken Teksaslı Tom Rasberry’den almıştır.)

Çılgın Rasberry karıncaları düşmanlarına oranla daha az can acıtıcı bir iğneye sahip fakat bu durum onları daha güçsüz kılmıyor. Aksine, Kolombiya’daki büyük bir alanı ekolojik olarak harap etmiş durumdalar ve elektrik tesisatına zarar verme bu tür için oldukça yaygın bir davranış. Ayrıca, yemlere duydukları ilgisizlik ve çok kraliçeye sahip koloniler oluşturmaları yok edilmelerini zorlaştırıyor. Zararlarına rağmen bu yok etmesi zor karınca türü bize en azından ateş karıncası balsamını nasıl üreteceğimiz hakkında bir fikir vermekte.

Kaynak: http://www.gercekbilim.com/