Radyoaktivitenin Yararları

RADYOAKTİVİTENİN YARARLARI
1-Radyoaktivitenin İnsan Sağlığı Üzerindeki Yararları
A-) Işınım:
Bir ışık kaynağından çıkarak düz bir çizgi halinde bize ulaşan ışık demetlerine ışın denir. Atomlardan, Güneş’ten ve öbür yıldızlardan yayılan enerjiye de bu terimden esinlenerek ışınım ya da ışıma denmiştir. Işınımın batı dillerindeki karşılığı olan ve gene ışın anlamındaki Latince bir sözcükten türetilen radyasyon terimi de çok kullanılır. Işık ışınları, ısı, X ışınları, radyoaktif maddelerin saldığı ışınlar ve evrenden gelen kozmik ışınların hepsi birer ışınım biçimidir.
Bazı ışınımlar çok küçük madde parçacıklarından, bazıları da dalgalardan oluşur. Radyoaktif maddelerin saldığı alfa ve beta ışınları ile yıldızlardan savrulan kozmik ışınlar parçacık biçiminde yayılan ışınımlardır. Kozmik ışınları oluşturan atom parçacıkları, genellikle de protonlar Dünya atmosferinin üst katmanlarındaki atomlarla çarpışır ve bu kez başka atom parçacıklarından oluşan “kozmik ışı sağanakları” na yol açar.
Elektromagnetik Işıma: Dalga biçimindeki ışımanın örneklerinden biri elektromagnetik dalgalardır. Gamma ışınları, X ışınları, morötesi (ultraviyole) ışınları, görünür ışık, kızılötesi (enfraruj) ışınım, radarlarda kullanılan mikrodalgalar ve radyo dalgaları elektromagnetik ışıma biçimleridir. Bunlardan yalnızca ikisinin varlığını bir ölçü aygıtı kullanmaksızın saptayabiliriz: İnsan gözünün algılayabildiği görünür ışık ve etkisi ısı olarak hissettiğimiz uzun dalga boylu kızılötesi ışıma. Radyo dalgalarının varlığı radyo alıcılarıyla, öbür ışınımlardan çoğunun varlığı da çeşitli yöntemlerle saptanabilir.
Elektromagnetik ışınımların hepsi, denizdeki dalgalara ya da bir havuza taş atıldığında suyun yüzeyinde görülen dalgalanmaya benzeyen birer dalga hareketidir. Ama elektromagnetik dalgalar su dalgalarından farklı olarak boşlukta yol alabilir ve saniyede 300.000 km gibi olağanüstü bir hızla yayılır.
Çeşitli elektromagnetik ışınımlar arasındaki tek fark dalga boylarının değişik olmasıdır. Art arda iki tepe noktası arasındaki uzaklığa dalga boyu denir. Ama kısa elektromagnetik dalgaların dalga boyları öylesine küçüktür ki ancak nanometreye ölçülebilir. Bir nanometre bir metrenin milyarda biridir. Bugün artık geçerli olmamakla birlikte, bir nanometrenin onda birine eşit olan angström de eskiden dalga boyu birimi olarak kullanılırdı.
En kısa dalga boyundaki ışınımlar gamma ışınlarıdır; bunların dalga boyu bazen nanometrenin binde biri düzeyinde olabilir. Gamma ışınları hem uranyum ve radyum gibi doğal radyoaktif maddelerce, hem de bir nükleer reaktörde ya da bir atom bombası patladığında atom çekirdeklerinin parçalanmasıyla salınır. Bu ışınlar canlılar için zarlıdır; ama tıpta urları yok etmek ve hastanelerin araç gereçlerini mikropsuzlaştırmak için bu ışınlardan yararlanılır.
Radyoaktifliğin ışınım etkilerinden yararlanılan uygulamaların başında ışın (Curie) tedavisi gelir. Bu yöntem kanser ve benzeri habis tümörlerin yok edilmesinde kullanılır. Bu tedavi için en çok kullanılan radyoaktif izotop bir gama yayımlayıcısı olan kobalt-60 izotopudur. İlk defa 1951 yılında Kanada ve İngiltere’de iki farklı yöntem çerçevesinde kullanıldı. Ardından dünya’nın pek çok yerine ihraç edildi.
B-) X Işınları:
1895 yılında Alman bingin Wilhelm Konrad Röntgen tarafından keşfedilmiştir.
Röntgen, gazların içinden elektrik yolunu araştırmak amacıyla, katod işin tüpüyle deney yaparken, baryum platin siyanürü levhasından yayılan radyasyonun şeffaf olmayan cisimlerin içinden geçebildiğini fark etti. Araştırmalarına devam ederken radyasyonun 15 mm. kalınlığındaki alüminyumdan daha indirgenmiş yoğunlukta geçebildiğini gördü ve bu radyasyona, “X-ışınları” adını verdi. Bugün Dünya’da Almanya dışında (Almanya’da Röntgenstrahlen olarak adlandırılıyor) bu isimle anılıyor.
X ışınları, ışık dalgalarından daha kısa olan elektromanyetik dalgalardır. Göze görünmeyen bu ışınlar, fotoğraf levhalarını etkileyebilir ve nesnelerin içinden geçerek onların yapısını ortaya koyabilir.
X ışınlarının tıpta kullanılması (radyoloji), bazı hastalıkların teşhisini ve organizma içindeki berelerin araştırılmasını geniş ölçüde kolaylaştırır. Radyografi sayesinde organlardaki ve kemiklerdeki anormallikler (verem, kalpte biçim bozukluğu, kanser, zatülcenp, omurga çarpıklığı) saptanabilir. Radyoskopi solunum hareketlerinin izlenmesine ve öksürüğün etkisiyle akciğer dokusunda meydana gelen değişimlerin saptanmasına olanak verir. Örneğin koldaki bir kemiğin kırık olmasından kuşkulanılıyorsa, hastanın kolu X ışını kaynağı ile bir tür fotoğraf filmi arasına yerleştirilir. Işınlar etten daha kolay geçip kemikte zorlandığı için, banyo edilen filmde kemik boyu bir gölge halinde görülür. X ışınlarının bir adı da Röntgen ışınları olduğu için, bu yöntemle organların filminin çekilmesine genellikle “röntgen çekmek” denir.
,
Günümüzde X ışınlarının kullanıldığı en önemli tanı yöntemlerinden biri bilgisayarlı tomografidir. 1970’lerde EMI Ltd.’nin araştırma laboratuarlarında Godfrey Hounsfield tarafından geliştirilen bilgisayarlı eksenel tomografi (CAT), vücuda çeşitli açılardan giren X ışınlarının şiddetinin dokulardan geçtikçe hafiflemesi temeline dayanır. Bu ölçümlerden yararlanan bilgisayar vücudunun iç bölgelerini dilimlere ayırarak görüntüler. Bu teknik karaciğer, böbrek gibi yumuşak dokuların birbirinden ayırt edilmesini, ayrıca aynı organ içindeki farklı yapıların saptanmasını sağlar.
Daha yeni bir teknik içeren nükleer manyetik rezonans (NMR) yönteminde, güçlü bir manyetik alanda bulunan hastanın vücuduna X ışınları yerine radyo dalgaları yöneltilir. Vücuttaki farklı atomlar, manyetik alanın etkisi altında farklı frekanslardaki radyo dalgalarını soğurur. Bilgisayar bu farklılıktan elde edilen ölçümleri kullanarak, iç organların görüntüsünü verir.
Günümüzde yaygın olarak kullanılan pozitron ışın tomografisi (PET scan) özellikle beyindeki bazı hastalıkların teşhisinde kullanılır. Bu yöntemde hastaya çok az miktarda karbon-11 izotopu içeren glikoz verilir. Daha sonra glikoz ile beyne giden karbon-11 izotopunun yapmış olduğu pozitron ışınlarını belirlemek için beyin tomografisi çekilir. Bu yolla beyindeki anormallikler teşhis edilebilir.
2-Radyoaktivitenin Bitkiler Üzerinde Kullanımı
Radyoaktif izotoplar ile radyoaktif olmayan izotopların kimyasal özellikleri aynıdır. Bundan dolayı radyoaktif izotoplar izleyici olarak kimya araştırmalarında yaygın bir şekilde kullanılır. Örneğin bitki besin maddesine az miktarda katılan radyoaktif özelliğe sahip fosfor-32 izotopu ile, fosforun bitki tarafından kullanılması izlenebilir. İzleyiciler özellikle tarımda kimyasal gübrelerin en uygun bileşiminin kullanım biçiminin bulunmasında büyük önem taşır.
Ayrıca, bir kimyasal tepkimenin mekanizması ya da bir bileşiğin yapısı çoğu zaman deneylerde radyoaktif izleyiciler kullanılarak aydınlatılır. Örneğin karbon-14 izotopu ile fotosentez olayı incelenmiş ve CO2’nin şekerlere ve nişastalara dönüşümü hakkında geniş bilgi edinilmiştir.
2-Radyoaktivitenin Sanayi ve Endüstride Kullanımı
Radyoaktif atomlar, maddelerin “etiketlenmesinde” de kullanılabilir; bunun için maddedeki bazı normal atomlar çıkarılarak bunların yerine radyoaktif atomlar yerleştirilir ve bu atomların çıkardığı ışınımdan yararlanılarak madde izlenir. Tıpta bu yöntem, hangi maddenin vücudun hangi bölümüne gittiğini saptamak için (örneğin yeni bir ilaç denenirken) kullanılır. Radyoaktif etiketlemeden, kimya ve biyokimyada moleküllerin kimyasal tepkimelere katılım aşamalarını ve süreçlerini izlemek için yararlanılır.
Endüstriyel radyografi de ise iridyum-192 ve kobalt-60 radyoizotoplarının ürettiği gama ışınları kullanılır. Bu ışınlar ile metal ve plastik levhaların kalınlıklarının ölçülmesi, iç yapılarının incelenmesi mümkündür.
Motor yağlarının verimliğini incelemek için de kullanılır. Bunun için motorun yapıldığı metale bir miktar radyoaktif izotop katılır. Motor belli bir süre çalıştırıldıktan sonra yağında taneciklerin bulunup bulunmadığına ve dolayısıyla da motorun aşınıp aşınmadığına bakılır.
Radyoizotopların diğer bir kullanım alanı ise petrol sanayisidir. Birden fazla petrol türevinin aktarımı için bir tek boru hattı kullanıldığında, aktarılan ürünlerin son kısımlarına az miktarda radyoaktif izotop katılır ve böylece bir ürünün bitip diğerinin başladığı anlaşılır. Radyasyon burada otomatik bir vana sistemini çalıştırmak için de kullanılabilir ve bu şekilde petrol ürünlerinin farklı tanklara yönlendirilmesi sağlanır.
KAYNAKLAR:
1- Temel Britannica Ansiklopedisi
2- Genç Larousse Ansiklopedisi
3- Kimya-1 Sürat Yayınları
4- Modern Üniversite Kimyası
rıfat canayakın lisesi 5-FEN-B
www.kimyaokulu.com

Sentezler

Sentezler
01. Alkanların elde edilişleri
01.01. Wurt reaksiyonu
01.02. Corey- House Alkan Sentezi
01.03. Grignard Reaksiyonları
01.04. Alken ve Alkinlerin Hidrojenlenmesi ile Eldesi
01.05. Alkil Halojenlerin İndirgenmesi
02. Alkenlerin Sentezi
02.01. Alkollerden Su Çıkarılması
02.02. Hoffmann eliminasyonu
02.03. Dehalojenleme
02.04. Alkil Halojenürlerin Dehidrohalojenlenmesi
03. Alkinlerin Sentezi
03.01 Eliminasyon Reaksiyonlarıyla
03.02 Geminal dihalojenürlerden
03.03 Tetrahalojenürlerden
03.04 Uç Alkinlerden
04. Alkollerin Sentezi
04.01 Alkil Halojenürlerin Hidrolizi ile
04.02 Esterlerin Hidrolizi ile
04.03 Grignard Reaktifinin Katılması ile
05. Eterlerin Sentezi
05.01. Alkollerin Sülfürik Asitle Reaksiyonu ile
05.02. Williamson Sentezi
06. Karbonil Bileşiklerinin Sentezi
06.01. Aldehitlerin Sentezi
06.01.01. Alkollerden Eldesi
06.01.02. Asit Klorürlerin Katalitik Hidrojenlenmesi ile
06.01.03. Alkinlerin Hidrasyonu ile
06.01.04. Dihalojenürlerin Hidroliziyle
06.01.05. Komsu Karbonlardaki Hidroksilerin Ayrılması
06.01.06. Ozonlama ile
06.02. Ketonların Sentezi
06.02.01. Sekonder Alkollerin Oksitlenmesi
06.02.02. Komsu Karbonlardaki Hidroksilerin Ayrılması
06.02.03. Dihalojenürlerin Hidroliziyle
06.02.04. Uç Alkinlerin Hidrasyonu ile
06.02.05. Ozonlama ile
06.02.06. Fridel-Crafts Açilleme Reaksiyonu ile
07. Karboksilik Asit Türevlerinin Sentezleri
07.01. Asit Halojenürleri
07.02. Asit Anhidritleri
07.03. Esterler
07.04. Amitler
07.05. Nitriller
Organik Reaksiyonlar
Organik reaksiyonlar yazılırken genelde kapalı formülleri yazılır. Reaksiyon sonucunda birden fazla ürün elde edilir. Elde edilmek istenen ürüne ana ürün denir Az olarak elde edilen ürünlere yan ürünler denir ve bu ürünler reaksiyon verimini düşürür. Bu tür ürünler genelde yazılmaz.
Organik reaksiyonları şu şekilde sınıflandırabiliriz.

• Katılma reaksiyonları
Yapıdaki çift bağ açılarak her bir karbon atomuna bir Cl iyonu bağlanır. Böylece C (karbon) 4 bağını tamamış olur.
•; Yerdeğiştirme reaksiyonları
CH3CH2CH2Br + OH- CH3CH2CH2OH + Br -
Yapıdaki Br iyonu OH iyonu ile yer değiştirir.
• Eliminasyon (Ayrılma)
Yapıdaki Cl iyonları ayrılır C atomu çift bağ yapar.
01. Alkanların elde edilişleri
01.01. Wurt reaksiyonu
İki alkil halojenürlerin sodyum metaliyle reaksiyonu sonucunda elde edilir.
2R-X + 2Na R-R + 2 NaX
(R= CH3- veya CR3)
Halojenürün bağlı olduğu bağ kırılarak C-C bağı oluşmaktadır.
01.02. Corey- House Alkan Sentezi
Lityum dialkil küprat bileşikleri alkil halojenürleriyle reaksiyona girerek alkan oluşturur. Reaksiyonda verim çok yüksektir.
01.03. Grignard Reaksiyonları
Kuvvetli nükleofilik bileşiklerdir. Zayıf asidik hidrojen içeren bileşiklerle reaksiyona girerek hidrokarbonları oluştururlar.
01.04. Alken ve Alkinlerin Hidrojenlenmesi ile Eldesi
01.05. Alkil Halojenlerin İndirgenmesi
Alkil halojenürleri seyreltik asit ve çinkoyla reaksiyona girerek alkanları meydana getirir.
Br yapıdan ayrılarak yerine H girecek
02. Alkenlerin Sentezi
02.01. Alkollerden Su Çıkarılması
Bileşikteki H ve OH bağları kopar ve su çıkışı olur.
02.02. Hoffmann eliminasyonu
02.03. Dehalojenleme
Komşu iki karbondaki halojenlerin yapıdan ayrılması ile oluşur.
02.04. Alkil Halojenürlerin Dehidrohalojenlenmesi
Yapıdaki H ve halojenin ayrılması ile oluşur.
03. Alkinlerin Sentezi
03.01 Eliminasyon Reaksiyonlarıyla
Komşu dihalojenürlerin alkollü ortamda bazlarla eliminasyon reaksiyonları sonucu oluşur.
Düşük sıcaklıkta zayıf baz kullanıldığında tek dehidrohalojenleme meydana gelirken, aynı reaksiyon karışımında kuvvetli bir baz iki dehidrohalojenlemeyi sağlar.
03.02 Geminal dihalojenürlerden
03.03 Tetrahalojenürlerden
03.04 Uç Alkinlerden
Küçük molekül ağırlıklı alkinlerden daha büyük molekül ağırlıklı alkinler elde edilir.
04. Alkollerin Sentezi
04.01 Alkil Halojenürlerin Hidrolizi ile
04.02 Esterlerin Hidrolizi ile
04.03 Grignard Reaktifinin Katılması ile
Aldehitlere grignard reaktifinin katılması ile sekonder alkoller, ketonlara katılması ile tersiyer alkoller oluşur.
05. Eterlerin Sentezi
05.01. Alkollerin sülfürik asitle reaksiyonu ile
05.02. Williamson Sentezi
Alkollerin veya fenollerin sodyum tuzlarının alkil halojenürlerle verdiği reaksiyon sonucunda eterler elde edilir.
06. Karbonil Bileşiklerinin Sentezi
06.01. Aldehitlerin Sentezi
06.01.01. Alkollerden Eldesi
Alkollerin Oksitleyici reaktifler ile reaksiyonu sonucunda Aldehit elde edilir.
06.01.02. Asit Klorürlerin Katalitik Hidrojenlenmesi ile
06.01.03. Alkinlerin Hidrasyonu ile
06.01.04. Dihalojenürlerin Hidroliziyle
06.01.05. Komsu Karbonlardaki Hidroksilerin Ayrılması
06.01.06. Ozonlama ile
06.02. Ketonların Sentezi
06.02.01. Sekonder Alkollerin Oksitlenmesi
06.02.02. Komsu Karbonlardaki Hidroksilerin Ayrılması
06.02.03. Dihalojenürlerin Hidroliziyle
06.02.04. Uç Alkinlerin Hidrasyonu ile
06.02.05. Ozonlama ile
06.02.06. Fridel-Crafts Açilleme Reaksiyonu ile
07. Karboksilik Asit Türevlerinin Sentezleri
07.01. Asit Halojenürleri
Karboksilik asitlerin tiyonil klorür veya fosfor halojenürleri ile reaksiyonundan elde edilirler.
07.02. Asit Anhidritleri
Asit anhidritler asit klorürlerin nükleofilik sübstitüsyon reaksiyonları ile elde edilirler.
07.03. Esterler
Asitlerin katalizör olarak sülfürik asit kullanılarak primer veya sekonder alkollerle reaksiyonları sonucunda elde edilirler.
Diğer bir yöntem ise asit klorürlerinden ve asit anhidritlerinden eldesidir.
07.04. Amitler
Amitler en az etkin karboksilik asit türevleri oldukları için başlangıç maddesi olarak açil klorürler, asit anhidritler, esterler, karboksilik asitler kullanılarak elde edilebilirler. Tüm reaksiyonlar amonyak veya türevleri ile yapılır.
07.05. Nitriller
Amitlerin tiyonil klorür veya fosfor halojenürleri ile reaksiyonundan elde edilirler.

Süblimleşme Nedir?

Süblimleşme
Bir maddenin katı, sıvı ve gaz halleri arasında geçişler yapmasına süblimleşme denir.
Erime: Bir maddenin katı halden sıvı hale geçmesine erime, erimenin meydana geldiği sıcaklığa erime sıcaklığı denir.
Donma: Bir maddenin sıvı halden katı hale geçmesine donma, donmanın meydana geldiği sıcaklığa donma sıcaklığı denir.
Kaynama: Bir maddenin sıvı halden gaz hale geçmesine kaynama, kaynamanın meydana geldiği sıcaklığa kaynama sıcaklığı denir. Kaynama ile buharlaşma aynı şey değildir. Buharlaşma her sıcaklıkta olurken kaynama belirli bir sıcaklıkta olur. Kaynama buharlaşmanın en yoğun olduğu andır.
Yoğunlaşma: Bir maddenin gaz halden sıvı hale geçmesine yoğunlaşma, yoğunlaşmanın meydana geldiği sıcaklığa yoğunlaşma sıcaklığı denir.
Süblimleşme: bir katının sıvı hale geçmeden gaz hale geçmesine süblimleşme denir. Naftalin ve tuvaletlerde kullanılan katı koku gidericiler buna örnektir.
Hal değiştirme ısısı(L): 1gram maddeyi bir halden başka bir hale geçirmek için ona verilmesi veya ondan alınması gereken ısıdır.
Eğer madde eriyorsa erime ısısı(Le), kaynıyorsa kaynama ısısı(Lk) adını alır.
Özısı(c): 1 maddenin 1gramının sıcaklığını 1°C değiştirmek için ona verilmesi veya ondan alınması gereken ısıdır.
Hal değişimi sırasında erime ve kaynama noktalarında bir süre sıcaklık değişmez alınan ısı moleküllerin arasındaki bağları çözmek için harcanır. Bu noktalarda harcanan enerji aşağıdaki gibi hesaplanır.
Q = m.L
Q = ısı
m = kütle
L = Bu harlaşma yada erime erime ısı.
Hal değişiminde yukarıda anlatılan süre dışında harcanan ısı enerjisi miktarı aşağıdaki formül ile hesaplanır.
Q=m.c.?t
Q = ısı
m = kütle
c = öz ısı
?t= sıcaklık değişimi
Hal Değiştirme İle İlgili Özellikler:
1. Hal değiştirme süresince sıcaklık sabit kalır.
2. Bir madde için ;
erime sıcaklığı=donma sıcaklığı
kaynama sıcaklığı=yoğunlaşma sıcaklığı
erime ısısı=donma ısısı
kaynama ısısı=yoğunlaşma ısısı’dır.
3. Her maddenin belirli bir basınç altında belirli bir erime noktası vardır. Erime sırasında hacmi artan maddeler de donma noktası basıncın artmasıyla artar. Erime sırasında hacmi azalan maddelerin donma noktası basıncın artmasıyla azalır, yani daha düşük sıcaklıklarda donar. Buzun üzerine basıldığında 0°C den daha düşük sıcaklıklarda da erimesi buna örnektir.
4. Her sıvının belirli bir basınç altında belirli bir kaynama noktası vardır. Basınç azaldıkça kaynama noktası düşer. Çünkü kaynama buhar basıncı ile dış ortam basıncın eşitlendiği anda başlar. Yükseklere çıkıldıkça atmosfer basıncı azaldığından kaynama noktası düşer.
5. Isı çoğaldıkça buharlaşma kolaylaşır.
6. Hava akımı buharlaşmayı kolaylaştırır.
7. Sıvı yüzeyi genişledikçe buharlaşma kolaylaşır.
8. Basınç azaldıkça buharlaşma kolaylaşır.
9. Erime, donma, kaynama, yoğunlaşma sıcaklıkları, özısı, hal değiştirme ısıları maddenin ayırt edici özelliklerindendir.

Hidrolik Nedir?

Ortaya çıkan büyük
Uygulanan kuvvet( F1) kuvvet( F2)
HİDROLİK PRESLER :
Yandaki şekildeki,sıvıların ,küçük bir
Kuvvetten, daha büyük kuvvetler,elde etmede A1
nasıl kullanıldığını göstermektedir. Bu A2
araçlara Hidrolik presler denir. Aynı basınç
Küçük pistona aşağı yukarı,aşağı doğru P
Uygulanan kuvvet, sıvıda basınç oluşturur Basınç (P )
Sıvı tarafından her doğrultuda iletilen basınç
Büyük pistonun, yukarı doğru büyük bir kuvvetle itilmesine neden olur.
Şekildeki gibi Pascal Yasasının uygulandığı hidrolik pres şeması verilmiştir. Alanı A1 olan küçük pistona F1 ;kuvveti uygulandığında
P1 = F1/A1 kadar bir basınç oluşur. Bu basınç sıvı tarafından ,alanı A2 olan büyük pistona iletilir. Büyük piston F2 =P2 . A2 kuvvetiyle yukarı doğru itilir.
F2 kuvveti F1 kuvvetinden büyüktür. Sistemde sıvı basıncı eşit olduğundan;
P1 = P2
F1/A1 =F2/A2 yada F1/F2 = A1/A2 bağıntısı yazılabilir.
Hidrolik presler hurda metalleri sıkıştırmada ,hidrolik frenlerde ,sıvılı barometrelerde , manometrelerde , iş makinelerinde ,dişçi koltuklarında kullanı-
lır.
Pascal Yasasının uygulama alanları olarak su cenderesi,hidrolik fren,
Pres ve krikolar, basınç ölçmeye yarayan sıvılı barometre ve manometreler,otomobil tamirlerinde otomobilleri kaldırmak için kullanılan krikolar,dişçi koltukları örnek gösterilebilir.
GAZLARIN BASINCI
Sıvılar ağırlıkları yüzünden, kendileriyle temas haliyle olan yüzeyler üzerine hidrostatik basınç adı verilen bir basınç yapar. Bu basıncın büyüklüğü
P = h .d .g bağıntısından hesaplanır. Sıvılar gibi ağırlıkları olan gazlarda bu-
-lundukları kabın çeperlerine bir basınç uygular . Gazlar sıvılardan,farklı olarak
sıkıştırılabilme özelliğine sahiptir.Bu nedenle değişik amaçlarla evlerimizde,hastanelerde ,fabrikalarda ,iş yerlerinde basınca dayanıklı çelik kaplar içersinde muhafaza edilirler. Örneğin; karbondioksit ,azot,oksijen ,neon gazı yüksek basınç altında , sıvı halde çelik tüplere doldurulur. Karbondioksit
yangın söndürücüsü olarak , oksijen hastanelerde suni solunumda ,neon gazı havası boşaltılmış lambalarda kullanılır. Yine mutfaklarda yakıt olarak kullandı-
-ğımız doğal gaz ve likit gazda çelik tüplerde ,basınç altında muhafaza edilir. Çeşitli taşıtların tekerleri içinde sıkıştırılmış hava bulunur.

Sıvılarda Basınç

Bir kaptaki sıvı ağırlığı nedeniyle bulunduğu kabın her noktasına basınç uygular
Şekildeki gibi içinde d yoğunluklu sıvı bulunan kabın tabanındaki sıvı basıncı;
bağıntısı ile bulunur. Bu bağıntı aynı zamanda kabın içindeki herhangi bir noktadaki sıvı basıncını gösterir. Burada;
h: ilgili noktanın sıvının üst yüzeyine uzaklığı
d: sıvının özkütlesidir.
Öyleyse sıvı içindeki herhangi bir noktadaki sıvı basıncı;
1. Sıvının yoğunluğu ile doğru orantılıdır.
2. Sıvının üst yüzeyine olan uzaklıkla doğru orantılıdır.
3. Sıvının derinliği aynı kalmak şartıyla kabın şekline ve içindeki sıvı miktarına bağlı değildir.
Sıvı basınç kuvveti(F): Bir sıvının ağırlığı nedeniyle içinde bulunduğu kabın herhangi bir yüzeyinin tamamına uyguladığı dik kuvvete sıvı basınç kuvveti denir. Bu kuvvet;
bağıntısı ile bulunur. Burada;
h: ilgili yüzeyin orta noktasının sıvının üst yüzeyine uzaklığı
d: sıvının özkütlesi
S: ilgili yüzeyin alanıdır.
Şekildeki gibi bir kap içinde h yüksekliğinde d özkütleli sıvı varsa S1, S2, S3 yüzeylerine etkiyen sıvı basınç kuvvetleri;
F1=h×d×S1
F2=h2×d×S2=h/2×d×S2
F3=h2×d×S3=h/2×dS3
olur.
Not: Bir kabın tabanındaki sıvı basınç kuvveti; kabın şekline göre kaptaki sıvının ağırlığı kadar, sıvının ağırlığından küçük veya büyük olabilir.
Pascal Prensibi: Sıvılar basıncı aynen her doğrultuda iletirler. Sadece doğrultu ve yönünü değiştirirler. Bundan yararlanarak su cenderesi, hidrolik fren… gibi sistemler yapılabilir.
Şekildeki su cenderesinde basıncın etki yüzeyi değiştirilerek istenilen büyüklükte basınç elde edilebilir.
’dir. F kuvvetinin yaptığı basınç her noktaya aynen iletileceğinden, P1=P2 den
olur.
Konu: -Sıvıların basıncı,
-Bileşik kaplar ve kullanım alanları.
Hedef: Krikonun yapısını öğrencilere kavratmak. Bileşik kaplardan faydalanı-larak krikonun yapılabilirliği.
Süre: 3 saat.
Araç-Gereç: Laboratuardaki bileşik kaplar, su, araç krikosu, otomobil.
Uygulama: Laboratuarda bileşik kaplara sıvılar doldurarak, yoğunluk farklarına göre sıvıların yükseklikleri hesaplanabilir. Basit makineler ile kuvvet kazancının oluştuğu deneyler yapılabilir.
Tanımlar:
3.8.1 Basınç: Basınç (p), herhangi bir yüzeye etki eden kuvvet ve etki edilen yüzeyin miktarı ile bağlantılı olarak tanımlanan fiziksel bir niceliktir. Birim alana dik etkiyen kuvvettir. SI Birim sisteminde N/m2 boyutundadır. Basıncın SI birim sistemin-deki adı Paskal’dır.
Uygulanan toplam kuvvet ne kadar büyük olursa basınç o kadar büyük olur. Kuvvetin uygulandığı alan ne kadar büyük olursa basınç o kadar küçük olur.
Basınç birimleri;
a. 1 metre kareye etki eden kuvvet 1 Newton ise basınç 1 Pascal’dır.
b. 1 santimetre kareye etki eden kuvvet 1 Dyn ise basınç 1 Bari’dir.
c. 1 santimetre karaye etki eden kuvvet 1 kilogram olarak alınır ise basınç 1 Atmosfer’dir. (Fizik, Sınav Yayınları, 1998)
Paskal Kanunu: Kapalı bir kapta bulunan sıvıya, herhangi bir noktada etki eden basınç, sıvı tarafından yalnız kuvvetin doğrultusunda değil, her doğrultuda değeri değiştirilmeden iletilir.
3.8.2 Bileşik kaplar: Kesitleri ve şekilleri farklı iki veya daha çok kabın, tabanlarının birleştirilmesi ile elde edilen kaplara denir.
Şekil 3.24’deki krikoda, F kuvveti ile küçük silindire p1 basıncı uygulansın. Küçük silindire uygulanan basınç kuvveti, F kuvvetinin ab / ob katı kadar büyüktür.
F . ab = Fo . ob ………………………………………….. ……………………………………. 2.12
Fo , F kuvvetinin küçük silindire ilettiği kuvvettir. Kuvvet değişimi, AOB şeklindeki kaldıraçtan kaynaklanmaktadır.
Kapalı kaplarda bulunan sıvılar basıncı, içerisinde bulundukları kabın her çeperine aynı büyüklükte iletirler, şekil 3.24’de, Fo kuvvetinden dolayı kapalı kaptaki S1 ve S2 yüzeylerine yapılan p1 ve p2 basınçları eşittir.
p1 = p2
Fo / S1 = Fy / S2 ………………………………………….. ………………………………… 2.13
Fy = Fo . (S2 / S1)
Fy , sıvının S2 yüzeyine uyguladığı basınç kuvvetidir.
A
S2
O
F Fo B
S1
Şekil 3.24: Kriko şematiği
Şekil 3.24’deki krikoda hem bir kaldıraç, hem de bir sıvı cenderesi görülmek-tedir. Şekilde S1 yüzeyine ait silindir çapı gerçekte daha küçüktür. Kuvvet kazancı hem kaldıraçta sağlanmakta, hem de sıvı cenderesinde sağlanmaktadır. Bundan dolayıdır ki ağırlığı büyük araçları 100-200 N’luk kuvvetler ile kaldırabilmekteyiz.
Örneğin, şekil 3.24’de ab/ob oranı 10 ise uyguladığımız F kuvveti on kat artmış haliyle S1 yüzeyine etkir. Eğer yüzeyleri oranı S1/S2 = 1/5 ise, S1 yüzeyindeki basınç kuvveti S2 yüzeyinden beş kat artmış haliyle alırız. Dolaysıyle uygulanan ilk F kuvvetinin 50 kat artmış hali araçları kaldırmada kullanılır.
3.8.3 Su cenderesi: Sıvıların basıncı her yönde ve değerini değiştirmeden iletme özelliğinden faydalanılarak, bir çok araç yapılmıştır. Bunlardan biri su cenderesidir. Su cenderesi kesitleri farklı iki silindirin birbirlerine bağlanması ile elde edilen bir malzemedir. Küçük kesitli silindire bir kuvvet uygulandığında bu küçük silindirde bir basınç oluşturur. Bu basınç sıvılar tarafından aynı şekilde iletildiğinden büyük silindire bir basınç uygular. Bu basınç büyük yüzeyli silindirde, büyük bir kuvvet elde edilmesine yardımcı olur. Bu kuvvet sayesinde de büyük ağırlıkların kaldırılması mümkün olur. (Prof. Dr. YALÇIN, C., vd, 1993)
Şekil 3.25’deki dar silindire F1 kuvveti uygulandığı zaman sıvı içerisinde p (F1/S1) basıncı oluşur. Bu basınç ikinci silindir üzerinde aynı büyüklükte p (F2/S2) basıncına sebep olur. Yüzey farklılığından dolayı ikinci yüzey üzerinde oluşan F2 basınç kuvveti S2 > S1 olduğundan F1’ den büyük olur.
F1
Küçük
Piston Büyük
S1 Piston
S2
Şekil 3.25 Su cenderesi ile küçük kuvvetle büyük ağırlığı kaldırabiliriz.
Örnek 13: 100 cm2 alanda 30 kg’lık bir kütle bulunmaktadır. Yüzeye yaptığı basınç kaç paskaldır? Cismin yere temas yüzeyi iki katına çıkartılırsa (200cm2), oluşacak basınç kaç paskaldır?
Çözüm: Verilen 30 kg’lık kütlenin ağırlığı (G= m.g)’den 300 N’dur. (g yerçekim ivmesi ve büyüklüğü 10 m/s2’dir.) Yüzey m2 cinsinden ifade edilirse, 1×10-2 m2 dir. Basınç,
p = G / S ………………………………………….. …………………………………………. 2.11
birinci durumdaki cismin yüzey üzerine yaptığı basınç,
p1 = 300 / 0,01
p1 = 30 000 N/m2 = 30 000 Paskal
Yüzey ile basıncın ters orantılı olduğu bağıntıda görülebilir. Öyle ise yüzey iki katına çıkartılır ise basınç yarıya düşecektir. p2 = 15 000 Paskal olur.
Örnek 14: Şekil 3.26’daki basit düzeneği çizili bir krikoda, ao=1,1m , bo = 0,1m olan kaldıraçta 10kg-f’lik bir kuvvet ile; piston yüzeyleri S1=10cm2, S2=50cm2 olan krikoda kaç kg-f ’lik bir yükü dengede tutulabiliriz?
G
A
F=10 kg-f o B
F′
Şekil 3.26: Örnek 14 için.
Çözüm: Kuvvetin cendereye iletilmesinde ki büyüklüğü,
F.ab = F′.bo
10.1,1 = F′.0,1
F′ = 110 kg-f
Sıvı cenderesindeki kuvvet kazancı ise, G büyük silindirde bulunan cismin ağırlığı olmak üzere,
F′/ S1 = G / S2
110 / 10 = G / 50
G = 550 kg-f
Kriko malzemesi 7. Sınıflarda okul bahçesinde uygulama yaparak eğitimi yapılabilir. Kriko ile bir otomobili dengede tutarak, küçük bir kuvvetle büyük bir yükün nasıl kaldırabildiğimi görmüş oluruz.
Alıştırmalar:
1. Çevrede görülen çeşitli basınçla çalışan malzemelerin isimlerini, yapısını ve çalışmalarını yazınız.
2. Pistonların yüzey oranları 2/8 olan bir krikodaki kuvvet kazancı nasıldır?
3. Vida kullanılarak bir kriko yapılabilir mi?
4. Kuvvet kolunun yük koluna oranı 1/5 ve piston yüzeylerinin oranı ise 1/3 olan bir krikoda 20 tonluk bir aracı dengede tutabilmek için kuvvet koluna kaç Newtonluk kuvvet uygulanmalıdır?
5. Yirmi tonluk bir aracı kaldırabilen bir su cenderesinin küçük silindirine 2000 Newton’luk bir kuvvet uygulanmaktadır. Pistonların yüzeyleri oranı ne olmalıdır?
6. Bir krikoda niçin bir kuvvet kazancı oluşmaktadır? Enerji kazancı olmayaca-ğına göre yoldan nasıl kayıp olmaktadır?

Stereokimya Nedir?

STEREOKİMYA
01.Giriş
02. Simetri- Asimetri
03. Stereoizomerler
03.01.Enantiyomerler ve Kiralite
03.01.01. Optik aktivite
03.02. Diastereomerler
04. Enantiyomerlerin Adlandırılması
05. Fischer İzdüşüm Formülü ( Projeksiyon Formülü)
06. Mezo Bileşikleri
01.Giriş
Stereokimya, moleküllerin 3- boyutta incelenmesidir.
İnorganik kimyasal reaksiyonların gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini etkileyen başlıca en önemli faktör sıcaklıktır. Biyolojik reaksiyonlarda moleküllerin şekli daha çok önemlidir. Bir biyolojik reaksiyonun oluşabilmesi için substrat(lar) ve enzimin bağlanma yer(ler)i uygun olmalıdır.
İzomerler, aynı molekül formülüne sahip olan farklı bileşiklerdir. Tüm izomerler ya geometrik (yapısal) ya da optik izomerler (stereoizomerler)dir.
Geometrik izomerler, yapısal izomerlerdir ve bağlanma yönünden farklılık gösterirler. Bu da, atomların birbirlerine bağlanış sıralarının farklı olması demektir.
Örneğin, n- bütan ve izo bütan (metil propan).
Bütanda düz zincir halinde dört karbon atomu sıralanırken, izobütanda üçlü karbon zinciri ve ikinci karbonda dallanma görülmektedir.
Optik izomerler (stereoizomerler) ise, asimetrik karbon atomundan kaynaklanır. Atomların bağlanış sıraları aynıdır. Uzayda yönlenişleri farklıdır.
Örneğin, cis- ve trans- 1,4- dimetil siklohekzan.
02. Simetri- Asimetri
Eğer bir obje, bir çizgi veya düzlemle birbirinin ayna görüntüsü olan ,birbiriyle eş iki parçaya ayrılabiliyorsa simetriktir denir. Simetri düzlemi boyunca katlanıldığında, her iki parça birbiriyle tamamen örtüşür. Simetrik objelere örnekler,
Simetrik olmayan objeler ise asimetrik olarak adlandırılırlar.
03. Stereoizomerler
Stereoizomerler, aynı sırayla birbirine bağlanmış aynı atomlardan oluşan, fakat değişik 3- boyutlu yapıları olan bileşiklerdir. Stereoizomer çiftleri, (molekül ve ayna görüntüsü) bazen kimyasal reaksiyonlarda ayırt edilemezler, fakat molekülün fiziksel özelliği incelenerek ayırt edilebilirler. Stereoizomerlerin saf çözeltileri düzlem polarize ışığı aynı derecede farklı yönlerde çevirirler. Bu nedenle, stereoizomerler aynı zamanda optik izomerler olarak da adlandırılırlar. Her iki optik izomerin karışımını içeren bir çözelti, iki izomerin zıt etkileri birbirini iptal edeceği için, düzlem polarize ışığı çevirmeyecektir. Streoizomerler, enantiyomerler ve diğer stereoizomerler ( cis- trans izomerleri, diastereomerler v.b) olarak gruplandırılırlar.
03.01. Enantiyomerler ve Kiralite
Kiral bir obje, ayna görüntüsüyle üst üste konulup çakıştırılamaz.
Akiral objeler ise, ayna görüntüleriyle üst üte konulup çakıştırılabilirler. Simetri düzlemine, simetri merkezine veya simetri eksenine sahip olabilirler.
Kiral bir molekülün sadece bir enantiyomerik formundan oluşmuş bir grup, enantiyomerik olarak saf veya optikçe saf olarak adlandırılır.
Bir enantiyomerin üstün gelerek oluşturduğu bir karışım enantiyomerik olarak zenginleştirilmiş olarak adlandırılır.
Kiral bir objenin her iki formu enantiyomerler olarak adlandırılırlar.
Bu bileşiklerde, sp3 hibritleşmesine uğramış tetrahedral bir karbon atomu CHXYZ gibi dört farklı sübstitüent taşır. Asimetrik karbon olarak adlandırılır. C* ile gösterilir.
Diğer stereoizomerlerin aksine, enantiyomerler benzer fiziksel özellikler gösterirler ve ayrılmaları zordur. Enantiyomerlerin ayrıldığı işlemin adına rezolüsyon denir.
Bir kiral molekülün her iki enantiyomerik formundan eşit miktarlarda içeren bir grup rasemik karışım veya rasemat olarak adlandırılır.
03.01.01. Optik aktivite :
Enantiyomerlerin diğer asimetrik yapılarla etkileşimleri ve polarlanmış ışık ile etkileşimleri farklıdır. Düzlem polarize ışığın düzlemini çeviren bir bileşik optikçe aktiftir.
Optikçe aktif bir bileşiğin ışığın polarizasyon düzlemini çevirme açısını ölçmekte kullanılan alete polarimetre denir.
Enantiyomer çiftlerinden herbiri düzlem polarize ışığın polarlanma düzlemini aynı derecede fakat biri sağ yönde diğeri sol yönde olmak üzere çevirir. Sağa çeviren enantiyomer, dekstrorotatori (+), sola çeviren enantiyomer, levorotatori (-) olarak adlandırılır.
Enantiyomer çiftlerinin eşit karışımları düzlem polarize ışığı çevirmez.
03.02. Diastereomerler
Diastereoizomerler, bir molekül içinde bir taneden fazla stereo merkez bulunduğu zaman ortaya çıkan enantiyomerik olmayan izomerlerdir.
Sadece bir kiral merkezde değişiklik gösteren diastereomerler genelde epimerler olarak adlandırılırlar.
Cis- trans izomerleri :
Cis- trans izomerleri en basit stereoizomerlerdir.
Olefinik bileşiklerde,
Halkalı bileşiklerde,
E,Z adlandırması halkalı bileşiklerin cis- trans izomerlerinde kullanılmaz.
04. Enantiyomerlerin Adlandırılması
R, S Adlandırması : (Cahn- Ingold-Prelog System)
Bu sistem, kiral bileşiklerin mutlak konfigürasyonlarının belirlenmesinde en sık kullanılan yöntemdir. Mutlak konfigürasyon, kiral karbon atomu çevresinde dört grubun düzenlenme sırasıdır.
Enantiyomerin mutlak konfigürasyonu ile polarlanmış ışığın düzlemini çevirme yönü arasında ilişki yoktur. Aynı mutlak konfigürasyona sahip iki molekülden biri sağa (+), diğeri sola (-) çeviren olabilir.
Önceliği Belirleme Kuralları
1. İncelenen bileşikteki atomlar farklı ise, öncelik sıralaması atom numarasına göre yapılır ve atom numarası en büyük olan atom en önceliklidir.
F Cl Br I
önceliğin artışı
2. Aynı elementin iki izotopu bulunduğunda, kütlesi büyük olan izotop öncelik alır.
11H ya da H 21H ya da D
hidrojen döteryum
önceliğin artışı
3. İki atom aynı olduğunda, önceliğin belirlenmesi için daha sonra gelen atomların atom numaraları kullanılır. Bu atomlara da aynı atomlar bağlanmış ise, zincir boyunca ilk farklı durum önceliği belirler. Önceliği büyük olan atomun bağlanmış olduğu atomun önceliği büyüktür.
4. İkili ya da üçlü bağlar içeren atomların önceliği, bunların tek bağlı eşdeğerle¬rine göre saptanır. Çift bağlı atomlar iki tek bağlı atom gibi, üç bağlı atomlar üç tek bağlı atom gibi düşünülür.
Bu kurala göre bazı grupların önceliği şu sırayı izler.
önceliğin artışı
Asimetrik karbon atomuna bağlı bulunan gruplara bu kurallara göre numara verilir. En yüksek öncelikli olan 1 numara olur.
En on numarayı alan grup ( en düşük önceliğe sahip olan) bize en uzak olacak şekilde, molekülün düzenlenmesi esas alınır.
Kalan üç grup için, en önce gelenden sonra gelene doğru dairesel bir ok çizilir. Eğer dairesel dönüş saat yönündeyse molekül R konfigürasyonundadır, saat yönünün tersindeyse S konfigürasyonundadır denir.
Birden fazla asimetrik karbon atomu bulunan bileşiklerde her bir asimetrik karbon atomunun konfigürasyonu ayrı ayrı bulunur.
Bu nedenle,
05. Fischer İzdüşüm Formülü ( Projeksiyon Formülü) :
Fischer Projeksiyonu ile gösterim, asimetrik karbon atomu etrafında stereokimyanın tanımlanması için basitleştirilmiş bir yoldur.
Sol tarafta Fischer projeksiyonu, sağ tarafta ise 3-boyutlu gösterim şekli görülmektedir. Her iki şekil de aynı stereokimyayı anlatır.
Fischer projeksiyonundaki yatay çizgiler her zaman aynı yönde olan bağları (kağıt düzleminden içeri veya dışarı) gösterir. Dikey çizgiler ise kağıt düzleminde olan bağları gösterir.
06. Mezo Bileşikleri
Kiral karbonları olan fakat kendi ayna görüntüsü ile çakışan stereoizomere “mezo” şekli denir.
B bileşiği kağıt üzerinde 1800 döndürüldüğünde B ile A’nın aynı bileşik olduğu görülür. (Ayna görüntüleri çakışır) Mezo bileşiklerin optik aktiviteleri yoktur.

Atom Ve Elektron

Atom ve Elektron
Maddenin temelinde atom adı verilen çok küçük parçacıklardan oluştuğu kavramı eski yunanlılara kadar uzanır.
ATOM ve ELEKTRON
Maddenin temelinde atom adı verilen çok küçük parçacıklardan oluştuğu kavramı eski yunanlılara kadar uzanır. Milattan önce 5. yüzyılda Leucippus ve Democritus maddenin sonsuz küçük parçacıklara ayrılamayacağını öne sürdüler.Onlar,bir madde daha küçük parçalara bölünmeye devam edilirse en sonunda atomun bölünmeyeceğini iddia ediyorlardı.Atom sözcüğü Yunanca’da bölünmez anlamına gelen atomos sözcüğünden türetilmiştir.
Eski yunan atom kuralları planlı deneylere dayanmıyordu.Bunun için yaklaşık 2000 yıllık bir zaman süresince atom kuramı sadece tartışılmaktan öteye gidilmedi.Atomların varlığı Robert Boyle tarafından THE SCEPTİCAL CHYMİST (1661),Isaac Newton tarafındanda Principia (1687) ve Opticks(1704) kitaplarında kabul edilmişti . Fakat John Dalton’un 1803-1808 yılları arasında geliştirip önerdiği atom kuarmı kimya tarihinde en önemli aşamalardan biri olmuştur.
Elektron:
Gerek Dalton’un gerekse yunanlıların kuramlarında atom, maddenin en küçük taneciği olarak kabul edilmişti.19.yüzyılın sonlarına doğru atomun kendisinin de daha küçük taneciklerden oluştuğu düşünülmeye başlandı.Atom hakkındaki düşüncelerde meydana gelen bu değişikliğe elektrikle yapılan deneyler neden oldu.
1807-1808 yıllarında ünlü İngiliz kimyacısı Humphry Davy bileşikleri ayrıştırmak için elektrik kullanarak beş element (potasyum,sodyum,kalsiyum,stronsiyum ve baryum) buldu.Bu çalışmalarına dayanarak Davy , bilesiklerde elementlerin elektriksel nitelikli çekim kuvvetleriyle bir arada tutulduklarını önerdi.
Vakumdan elektrik akımının geçirildiği deneyler 1859 da Julius Plücker katod ışınlarını bulmasına yol açtı.Katot ışnları elde etmek için havası iyice boşaltılmış bir cam tüpün uçlarına iki elektrod yerleştrilir.Bu elektrodlara yüksek gerilim uygulandığında katot adı verilen negatif elektroddan ışınlar çıkar.Bu ışınlar negatif yüklüdür doğrusal yol izler ve katodun karşısındaki tüp çeperlerinin ışık saçmasına sebep olur. 19.yüzyılın son yıllarında katot ışınları ayrıntılı olarak incelendi.Birçok bilim adamının deneyleri sonucunda katot ışınlarının hızla hareket eden eksi yüklü parçacıklar olduğu ortaya çıktı ve bu parçacıklar daha sonra Stoney’in önerdiği gibi elektron adı verildi.
Katottan çıkan elektronlar katot için hangi metal kullanılırsa kullanılsın aynı özelliktedir.Zıt yükler birbirini çektiğinden katot ışınlarını oluşturan elektron hüzmeleri yolları üzerinde üstte ve altta bulunan zıt yüklü iki levha arasından geçerken pozitif yüklüsüne doğru çekilirler.Demek ki bir elektrik alanı içinde katot ışınları normal doğrusal yollarından saparlar.Bu sapmanın açısı :
1. Tanecik yükü ile doğru orantılıdır.Yükü büyük olan tanecik az yük taşıyan tanecikten daha çok sapar.
2. Tanecik kütlesi ile ters orantılıdır.Kütlesi büyük olan tanecik küçük olandan daha az sapar.
Bundan dolayı yükün kütleye oranı bir elektrik alanı içinde elektronların doğrusal yoldan ne kadar sapacağını belirler.elektronlar magnetik bir alan içinde de sapma gösterirler.Fakat bu durumda sapma uygulanan magnetik alana dik yöndedir.
Katot ışınlarının elektrik ve magnetik alanlar içindeki sapmalarını inceleyen Joseph T. Thomson , 1897’de elektron için değerini saptadı bu değer:
E/M=-1,7588.10 üzeri sekiz coul /g dır.
Coul uluslar arası sistemde elektrik yükü birimidir.Bir kulon bir amperlik akım tarafından iletkenin belirli bir noktasından bir saniyede taşınan yük miktarıdır.
Elektron yükünün duyar olarak ölçümü ilk defa Robert A. Milikan tarafından 1909 da yapıldı.Milikan’ın deneyinde x-ışınları etkisi ile havayı oluşturan moleküllerden elektronlar koparılır.Çok küçük yağ damlacıkları da bu elektronları alıp elektrik yükleri ile yüklenirler.Bu yağ damlacıkları iki yatay levha arasından geçirilirler.Yağ damlacıklarının düşüş hızları ölçülerek kütleleri hesaplanır.
Yatay levhalara elektrik akımı uygulandığında negatif yüklü damlacık pozitif yüklü levhaya doğru çekileceğinden damlacığın düşüş hızı değişir.bu koşullar altında düşüş hızı ölçülerek damlacığın yükü hesaplanabilir.Belli bir damlacık bir veya daha çok sayıda elektron alabileceğinden bu yöntemle hesaplanan yükler daima birbirinin aynı değildir.Fakat bu yükler hep belli bir yük değerinin katları olduğundan bu yük değeri bir elektronun yükü kabul edilir.
Proton:
Nötral bir atom veya molekülden bir veya daha çok elektron koparıldığında geriye kalan tanecik koparılan elektronların tolam eski yüküne eşit miktarda artı yük kazanır.Bir neon atomundan bir elektron koparıldığında geriye kalan tanecik koparılan elektronların toplam eksi yüküne eşit miktarda artı yük kazanır.Bir neon atomundan bir elektron koparıldığında bir Ne(+) iyonu oluşur.Bir elektriksel deşarj tüpünde katot ışınları tüpün içinde bulunan gaz atomlarından ve moleküllerinden elektronların çıkmasına sebep oldukları zaman , bu tür artı yüklü tanecikler oluşur.Bu artı yüklü iyonlar eksi yüklü elektroda doğru hareket ederler.Eğer katot delikli bir levhadan yapılmışsa artı yüklü iyonlar bu deliklerden geçerler.katot ışınlarının elektronları ise ters yönde hareket ederler.
Pozitif ışınlar adı verilen bu artı yüklü iyon demetleri ilk defa 1886 da Eugen Goldstein tarafından bulundu.Pozitif ışınların elektrik ve magnetik alanların etkisinde sapmaları ise 1898 de Wilhelm Wien ve 1906 da J.J. Thomson tarafından incelendi.Artı yüklü iyonlar için e/m değerlerinin saptanmasına , katot ışınlarının incelenmesinde kullanılan yöntemin hemen hemen aynısı kullanıldı.Deşarj tüpünde değişik gazlar kullanıldığı zaman değişik tür artı yüklü iyonlar oluşur.
Proton adı verilen bu tanecikler bütün atomların bir bileşenidir.Protonun yüklü elektronun yüküne eşit fakat ters işaretlidir.
Bu yüke yük birimi denir.Proton artı bir elektrik yük birimine , elektron ise eksi bir elektrik yük birimine sahiptir.(Protonun kütlesi elektronun kütlesinin 1836 katıdır).
Nötron:
Atomlar elektrik yükü bakımından nötral olduklarından bir atomun içerdiği proton sayısı elektron sayısına eşit olmalıdır. Atomun toplam kütlesini açıklayabilmek için 1920 de Ernest Rutherford atomda yüksüz bir taneciğin var olduğunu savundu. Bu tanecik yüksüz olduğundan onu incelemek ve tanımlamak zordu. Fakat 1932 de James Chadwick nötronun varlığını kanıtlayan çalışmalarını sonuçlarını yayınladı.Chadwick, nötronların oluştuğu bazı nükleer tepkimelerin verilerinden nötronun kütlesini hesaplayabildi.Bu tepkimelerde kullanılan ve oluşan bütün taneciklerin kütlelerini ve enerjilerini göz önüne alarak Chadwick nötronun kütlesini hesapladı.Bu kütle protonun kütlesinden biraz daha büyüktü.
Günümüzde daha birçok atom altı tanecik bulunmuştur.Fakat bu taneciklerin atom yapısı ile olan ilişkisi çok iyi bilinmemektedir.Kimyasal çalışmalar için atomun yapısı elektron , proton ve nötronun varlığına dayanarak yeterince açıklığa kavuşturulmuştur.
İZOTOPLAR
Belli bir elementin bütün elementlerinin atom numarası aynıdır. Fakat bazı elementler kütle numarası bakımından farklılık gösteren çeşitli tipte atomlardan oluşmuştur.Aynı atom numarasına fakat farklı kütle numarasına fakat farklı kütle numarasına sahip atomlara İZOTOP atomlar adı verilir.
Görüldüğü gibi izotoplar çekirdeklerindeki nötron sayısı bakımından farklıdırlar;bu da doğal olarak atom kütlelerinin farklı olduğu anlamına gelir.Bir atomun kimyasal özellikleri ilke olarak atom numarası ile belirtilen proton ve elektron sayısına bağlıdır. Bundan dolayı bir elementin izotopları birbiri ile hemen hemen aynı olan kimyasal özelliklere sahiptir.Bazı elementler doğada tek bir izotop halinde bulunurlar.Fakat çoğu elementlerin birden çok izotopu vardır.Örnek olarak kalayın 10 doğal izotopu vardır.
Kütle spektrometresi bir elementte kaç izotop bulunduğunu , her izotopun tam olarak kütlesini ve bağıl miktarını saptamak için kullanılır.Buharlaştırılmış madde , elektronlarla bombardıman edilerek artı yüklü iyonlar oluşturulur.Bu iyonlar eksi yüklü bir levhaya doğru çekilerek bu levha üzerinde bulunan dar bir aralıktan hızla geçirilirler.
İyot demeti bundan sonra magnetik bir alan içinden geçirilir.yüklü tanecikler magnetik bir alan içinde dairesel bir yörünge izlerler.Taneciğin yükü arttıkça doğrusal yörüngesinden sapma da artar.Bu nedenle , magnetik bir alanda artı yüklü bir iyonun izlediği dairesel yörüngenin yarıçapı o iyonun e/m değerine bağlıdır.
Değişik e/m değerine sahip iyonların bu son aralıktan geçmesi ise magnetik alan şiddeti veya iyonları hızlandırmak için kullanılan voltaj ayarlanarak sağlanır.Böylece aygıttaki farklı iyon türlerinden her biri bu aralıktan ayrı ayrı geçirilirler.Detektör her farklı iyon demetinin şiddetini ölçer ; bu iyon şiddeti örnekte bulunan izotopların bağıl miktarına bağlıdır.
Atom Numarası ve Periyotlar yasası
19.yüzyılın başlarında kimyacılar elementler arasında bulunan fiziksel ve kimyasal benzerliklerle ilgilendiler.1817 ve 1829 da Johann W. Döbereiner “triad” lar adını verdiği element serileri (Ca,Sr,Ba;Li,Na,K;Cl,Br,I;S,Se,Te) hakkındaki incelemelerini yayınladı burada her seriyi oluşturan elementler birbirine benzeyen özeliklere sahip olup serideki ikinci elementin atom ağırlığı yaklaşık diğer iki elementin atom ağırlıklarının ortalamasına eşittir.
Bunu izleyen yıllarda birçok kimyacı elementleri benzeyen özellikleri açısından sınıflandırmayı denedi.1863-66 yıllarında John A. R. Newlands “oktavlar yasası” nı önerip geliştirdi.Newlands a göre elementler atom ağırlıklarının artış sırasına göre dizildiklerinde sekizinci element birinciye , dokuzuncu element ikinciye benziyor ve bu durum böylece devam ediyordu.Newlands bu ilişkiyi müzik notalarındaki oktavlara benzetti.Fakat gerçek ilişki Newlands’ın varsaydığı kadar basit değildi.Newlands ın çalışmaları dayanaksız bulunmuş ve diğer kimyacılar tarafından ciddiye alınmamıştır.
Elementlerin modern periyodik sınıflandırılması Julius Lothar Meyer ve özellikle Dimitri Mendeleev ‘in çalışmalarına dayanır.Mendeleev periyodik bir yasa önerdi ; bu yasaya göre elementler atom ağırlığı artışına göre incelendiğinde , özelliklerindeki benzerlikler periyodik olarak tekrarlanır.Mendeleev in çizelgesinde benzer elementler grup adı verilen dikey sütunlarda toplanır.
Ayrıca Mendeleev in çizelgesinde henüz bulunmamış elementler için boş yerler bıraktı ve çizelgede olmayan elementlerden üç tanesinin özelliklerini önceden belirtti.Hemen sonra Mendeleev in öngördüğü özelliklerin çoğuna sahip oldukları belirlenen Skandiyum,galyum ve germanyum elementlerinin bulunması periyodik sistemin doğru olduğunu gösterdi.Asal gazların varlığı Mendeleev tarafından öngörülmediği halde bu elementler 1892-98 yılları arasında bulunduktan sonra periyodik çizelgedeki yerlerine oldukça iyi bir şekilde uydular.
Periyodik çizelgedeki plana göre K,Ni ve I elementlerinin atom ağırlığının artışına göre belirlenmiş dizilişinin dışında yer almamaları gerekliydi.Örneği iyot atom ağırlığına göre 52 numaralı element olmalıydı.Fakat kimyasal açıdan benzediği F,Cl ve Br elementleri ile aynı gurupta olabilmesi için iyot keyfi olarak 53 numaralı element oldu.Periyodik sınıflandırmanın daha ayrıntılı olarak incelenmesi ile bir çok araştırıcı periyodik özelliğin,atom ağırlığından çok , başka bir temel bağlı olduğuna inandı.Bu temel özelliğinde o zamanlar periyodik sistemden çıkarılan ve sadece bir seri numarası olan atom numarası ile ilişkisi olduğunu öğrendi.
1913-14 yıllarında Henry G. J. Moseley in çalışmaları bu problemleri çözdü.Yüksek enerjili katot ışınları bir hedefe odaklandığında X-ışınları oluşur.Bu X-ışınları çeşitli dalga boylarındaki bileşenlere ayrılabilir ve bu şekilde elde edilen çizgi spektrumları da fotografik olarak kaydedilebilir.Hedef olarak değişik elementler kullanıldığında değişik X-ışınları spektrumları elde edilir ve her spektrum sadece birkaç karakteristik spektral çizgi içeren X-ışınları spektrumu vardır.
Moseley atom numaraları 13 ile 79 arasında olan 38 elementin X-ışınları spektrumunu inceledi.Her elemen için o elemente karşılık gelen karakteristik spektrum çizgisini kullanan Moseley , elementin atom numarası ile çizgi frekansının kare kökü arasında doğrusal bir ilişki olduğunu buldu.Başka bir değişle elementler atom numarası artışına göre dizildiğinde spektrum çizgisi frekansının karekökü bir elementten diğerine gittikçe sabit bir miktarda artar.
Bundan dolayı Moseley X-ışınları spektrumuna dayanarak elementlerin doğru atom numaralarını tahmin edebildi.Böylece atom ağırlıkları komşu atomlarınkine uygun düşmeyen K,Ni ve I un sınıflandırılması problemi de çözümlenmiş oldu.Diğer taraftan Moseley Ce den Lu e kadar olan seride 14 element bulunması ve bu elementlerin ve bu elementlerin periyodik çizelgede Lantan’dan sonra gelmeleri gerektiğini bildirdi.Moseley’in diagramları ayrıca 79 numaralı elementten önce henüz o zamana kadar bulunmamış 4 elementin var olması gerektiğini de gösterdi.Nihayet Moseley’in çalışmalarına dayanarak periyodik yasa “Elementlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri atom numarasının periyodik fonksiyonudur” şeklinde tekrar tanımlandı.
Moseley in atom numaraları ile Rutherford un tanecikleri saçılma deneyinden hesapladığı çekirdek yükleri oldukça iyi bir uyum içindeydi.buna dayanarak Moseley atom numarasının atom çekirdeğinde bulunan artı birimlerin sayısı olduğunu önerdi.
Moseley ayrıca, atomda bir elementten diğerine gidildikçe artan temel bir nicelik bulunduğunu ifade ederek bu niceliğin ancak merkezdeki artı yüklü çekirdeğin yüklü olabileceğini belirtti.
X-ışınları , görünür ışıktan çok daha kısa dalga boylarına ve dolayısıyla daha yüksek frekans ve enerjilere sahip elektro magnetik ışınlardır.Bir elementin x-ışınları spektrumunun olmasına hedef element atomlarında meydana gelen elektron geçişlerinin sebep olduğuna inanılmaktadır.X-ışınlar tüpüne katot ışınları , hedefteki atomların iç kabuklarından elektronlar koparırlar.Dış kabuktaki elektronlar iç kabuklarda oluşan bu boşlukları doldurdukları zaman x-ışınları yayınlanır.Bir atomda elektronun , yüksek bir enerji düzeyinden K düzeyine geçmesi sonucu oldukça bir büyük bir miktarda enerji açığa çıktığından , elde edilen radyasyonun frekansı yüksektir.Buna karşı gelen dalga boyu da x-ışınlarına özgü olup kısadır.
Bir elektron geçişi sırasında açığa çıkan radyasyonun frekansı ayrıca atom çekirdeğindeki yüke bağlıdır.Açığa çıkan bu enerjinin miktarı çekirdek yükünün karesi ile doğru orantılıdır.Çekirdeğin yükü arttıkça açığa çıkan enerji artar ve yayınlanan radyasyonun dalga boyu kısalır.Moseley in gözlemleri de bu ilişkiyi yansıtmaktadır.

Karışımların Ayrıştırılması

KARIŞIMLARIN AYRIŞTIRILMASI
1. Elektriklenme ile Ayrıştırma
2. Mıknatıs ile Ayrıştırma
3. Öz kütle Farkı ile Ayrıştırma
4. Çözünürlük Farkı ile Ayrıştırma
5. Hâl Değiştirme Sıcaklıkları Farkı ile Ayrıştırma
6.Süzme ile ayırma
Karışımları Ayırma Yukarıdaki 6 Yöntemledir.
Karışımların Ayrıştırılması
1. Mıknatıs yardımı ile bazı maddeler ayrıştırılabilir. (Başlıca demir, kobalt, nikel metalleri mıknatısla ayrıştırılır.)
2. Bir katının sıvıda çözünmüş olduğu karışımlar sıvının buharlaştırılması ile ayrıştırılabilir.
3. Sıvı - sıvı homojen karışımları kaynama noktaları farklılığından yararlanılarak (Ayrımsal damıtma) ayrıştırılabilir.
4. Bir katının sıvıda çözünmemiş olduğu karışımlar süzme yoluyla ayrıştırılabilir.
5. Sıvı - sıvı heterojen karışımları ayırma hunisi yardımı ile yoğunluk farkından yararlanılarak ayrıştırılabilir.
6. Gaz karışımları gazların yoğunlaşma noktalarının farklılığından yararlanılarak ayrıştırılabilir.
7. Katı - katı karışımlarının bazıları çözünürlük farkından bazıları yoğunluk farkından bazıları erime noktalarının farklılığından yararlanılarak birbirinden ayrılabilir.
• Elektriklenme ile Ayrıştırma
Plastik bir tarakla taranan saç elektriklenir. Yün kazakları çıkarılırken çıtırtı sesleri ve kıvılcımlar oluşur. Ebonit Çubuk yün parçasına sürtüldüğünde küçük kağıt parçalarını çeker. Bu tür olaylar bazı cisimlerin sürtünme ile elektrik yükü kazanmasından kaynaklanır.
Elektriklenen maddeler hafif bazı maddeleri çekerler.
Kırmızı pul biber ve yemek tuzu karışımına elektrik yüklü ebonit çubuk yaklaştırıldığında çubuğun pul biberleri çektiği gözlenir. Pul biber yemek tuzundan bu metotla ayrıştırılmış olur.
• Hâl Değiştirme Sıcaklıkları Farkı ile Ayrıştırma
Hâl değiştirme sıcaklığından yararlanarak erime noktası farklı olan katı–katı karışımları, kaynama noktası farklı sıvı–sıvı karışımları ve yoğunlaşma noktaları farklı gaz–gaz karışımları birbirinden ayrılabilir.
Demir ve kurşundan oluşan bir karışımın ayrılması: Demirin erime noktası 1540°C ve kurşunun erime noktası 327,5°C’dir. Karışım bir potada ısıtıldığında erime noktası düşük olan kurşun önce erir. Sıvı hâle geçen kurşun süzülerek demirden ayrılır.
Maddelerin erime kaynama sıcaklıkları gibi, hal değiştirme sıcaklıklarının ayırt edici bir özellikleri olduğunu biliyoruz. Maddelerin bu özelliklerinin farklı oluşundan yararlanarak karışımları bileşenlerine ayırabiliriz. Suda çözünen katı bir madde, suyun buharlaşması ile saf olarak elde edilebilir.
Belli bir sıcaklıkta diğerlerine göre daha fazla miktarda buharlaşan sıvıların kaynama noktası düşüktür. Örneğin; aynı koşullardaki etil alkol sudan daha çok buharlaştığından, kaynama noktası sudan düşüktür. 100°C, etil alkol 78°C’de kaynar.
Saf maddelerde hal değişimi süresince sıcaklık sabittir. Örneğin;100°C’ta kaynar. 0°C’ta donar. (1 atm’de) kaynama ve donma süresince sıcaklık sabittir. Çözeltilerde ise hal değişim süresince sıcaklık sabit değildir. Çözeltilerde, kaynama süresince sıcaklık artma; donma süresince sıcaklıkta azalma gözlenir. (artma ve azalmanın nedeni lise kimya 2 dersinde açıklanacaktır.)
• ÇÖZÜNÜRLÜK FARKI İLE AYRIŞTIRMA
çözünürlüğün, maddeler için ayırt edici bir özellik olduğunu biliyoruz.maddelerin çözünürlüklerinin farklı olmasından yararlanarak karışımları bileşenlerine ayırabiliriz.Örneğin,salamura peynirinden suda bekletildiğinde,tuz suda çözünerek peynirden ayrılmış olur.Karışımda bulunan maddelerden biri çözücüde çözünüyor,diğeri çözünmüyorsa bu yöntemi uygulayabiliriz.
Her maddenin sudaki çözünürlükleri farklıdır.
Kükürt–bakır sülfat karışımın ayrılması
Kükürt–bakır sülfat karışımı suya atıldığında bakır sülfat çözünür, kükürt çözünmeden su üzerinde kalır. Çözelti süzgeç kâğıdından süzülürse kükürt ayrılır. Süzgeç kâğıdından geçen bakır sülfat çözeltisi ısıtılarak suyu buharlaştırılır ve bakır sülfat elde edilir. Böylece kükürt ve bakır sülfat ayrıştırılmış olur.
Yemek tuzu kum karışımın ayrılması
Yemek tuzu ve kum suya atılıyor, yemektuzu çözünüyor, kum çözünmüyor. Karışım süzüldüğünde kum süzgeç kağıdında kalıyor, Daha sonra tuzlu su çözeltisinin suyu buharlaştırıldığında geriye tuz kalıyor.
Potasyum nitrat ve sezyum sülfattan oluşan karışımın ayrılması
Karışımdaki maddelerin her ikisi de aynı sıvıda çözündüğü veya birinin çözünüp, diğerinin çözünmediği sıvı bulunmadığı durumda karışımdaki maddelerin çözünürlüklerinin sıcaklıkla değişiminden yararlanılır.
Çözeltinin sıcaklığı değiştirilerek, ayrımsal kristallenme ile çözeltideki maddeler ayrı ayrı elde edilir.
Sıcaklığın artırılmasıyla potasyum nitratın (KNO3) çözünürlüğü artarken, sezyum sülfatınki (Cs2SO48H2O) azalır. Karışım suya atılarak hepsinin çözünmesi sağlanır. Sıcaklık artırılırsa sezyum sülfat, azaltılırsa potasyum nitrat çöker. Daha sonra çökelti süzgeç kağıdından süzülerek ayrılır. Kalan çözeltinin suyu buharlaştırılır.
• MIKNATISLANMA İLE AYRIŞTIRMA
Bazı maddeler mıknatıs tarafından çekilirken bazıları çekilmez. Demir,kobalt,nikel gibi maddeler mıknatıs tarafından çekilebilen; çinko alüminyum,şeker,kükürt gibi maddeler mıknatıstan etkilenmeyen maddelere örnektir.
Çivi, toplu iğne, makas, pense gibi maddelerin mıknatıs tarafından çekilir. Bu maddelerin yapısında demir vardır
Demir tozu–kükürt karışımı, demirin mıknatıstan etkilenme özelliğinden yararlanılarak ayrıştırılır.
• ÖZ KÜTLE FARKI İLE AYRIŞTIRMA
Öz kütleleri farklı iki katı karışımı:
İki katının da çözünmediği bir sıvıya atılır. Katıların öz kütleleri farklı olduğundan ve sıvıda çözünmediğinden sıvı içerisinde farklı bölgelerde toplanırlar.
Özkütle maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Bu özellikten yararlanarak karışımları bileşenlerine ayırabiliriz. Örneğin, buğday ile samanı havaya savurduğumuzda rüzgar, öz kütlesi küçük olan samanı uzağa sürükler böylece buğday samandan ayrılmış olur. Öz kütle farkıyla Ayırma yöntemi, suda çözünmeyen katı maddelerden oluşan karışımların ayrılmasından kullanılabileceği gibi, birbiri içinde çözünmeyen sıvı maddelerin ayrılmasında da kullanılabilir. Farklı iki katı maddeden oluşan bir karışımı ayırmak için, bu karışımın üzerine bileşenlerle etkileşmeyen sıvı eklenir. Sıvının öz kütle değeri, bileşenlerin öz kütle değerleri arasında olmalıdır. Karışımı oluşturan maddeler öz kütlelerin göre tabakalar halinde sıralanır. Öz kütlesi sıvıdan büyük olan kabın altında, küçük olan ise kabın üst kısmında toplanır. Böylece karışımı oluşturan maddeler birbirinden ayrılır.
Kum ve naftalin karışımının ayrılması:
Karışım suya atılır. Kumun yoğunluğu sudan fazla olduğundan dibe çöker, naftalinin yoğunluğu sudan az olduğundan suyun üst kısmında kalır. Üstteki naftalin alınır. Geriye su–kum karışımı kalır, su süzülür. Böylece kum naftalinden ayrıştırılmış olur.
Öz kütleleri farklı ve birbiri içerisinde çözünmeyen iki sıvı, karışımı ayırma hunisi yardımıyla ayrıştırılabilir. Öz kütlesi büyük olan altta, küçük olan üstte bulunur.
Ayırma hunisi, alt kısmında musluk olan kılcal boruya sahip bir cam balondur.
Karbontetraklorür-Zeytin yağı–bakır sülfat karışımının ayrılması:
Karışım ayırma hunisine konur. Karışım, böyle bir kapta bir müddet dinlendirildiğinde karbontetraklorür en altta, zeytinyağı en üstte faz olarak bulunur.
Musluk açılarak karbontetraklorür bitinceye kadar alttaki behere aktarılır. Daha sonra bakır sülfat alınır. Zeytinyağı, ayırma hunisinde kalır. Böylece zeytinyağı–karbontetra klorür - bakır sülfat karışımı ayrıştırılmış olur.
SÜZME İLE AYIRMA
Katının sıvı içinde dağılması ile oluşan heterojen karışımları, bileşenlerine ayırmak için süzme yöntemi kullanılır. Bu yöntemde gözenekleri farklı büyüklüklerde olan süzgeçler kullanılır. Süzme yöntemini gerçekleştirmek için, kullanılan süzme aracının gözenek büyüklüğü süzülecek maddeye uygun olmalıdır. Uygulanan yöntemin tam olarak gerçekleşebilmesi için, kullanılan süzgecin gözenek büyüklüğü, ayrılacak katının tanelerinden küçük olmalıdır.
Süzme, gerek günlük yaşantımızda gerekse endüstride oldukça önemlidir.örneğin, çayı bardağa doldururken çay posasını ayırmak için süzgeç, haşlanmış makarnayı sudan ayırmak için kevgir, laboratuarda çeşitli katı maddeleri sıvılardan ayırmak için de farklı gözenek büyük lüğüne sahip süzgeç kağıtları kullanılır.

Karışımların Ayrılması

Karışımların Ayrılması
Hepimiz güncel yaşantımızda çeşitli yanlışlar, hatalar yaparak birçok maddeleri karıştırırız. Bunlara basit bir örnek vermemiz gerektiğinde, kara biber ile tuzun veya şekerin karışması aklımıza gelebilir. Toplu iğnelerin bir çarpma sonucu yere dökülmesi gibi karışımların ayrılması işlemlerinin nasıl yapılacağını düşünürüz.
Ayrıca şu karışımları birbirinden nasıl ayırırsınız?
* Demir tozu - kükürt karışımı nasıl ayrılabilir?
*Saman ve buğday karışımından buğdayı nasıl ayırırsınız?
*Tuzlu sudan tuz nasıl ayrılabilir?
*Alkol -su karışımını nasıl ayırırsınız?
*Zeytin yağı ve su karışımı nasıl ayrılır?
*Tuz ve şeker karışımını nasıl ayrıştırırsınız?
a - Elektriklenme İle Ayırma
Saçlarımızı bakalit bir tarak ile tararken, naylon veya orlondan yapılmış giysilerimizi giyinir veya çıkartırken bazen bir elektriklenmeden dolayı kıvılcımların çıktığını özellikle geceleri görmüş olabiliriz. Bu olayın nedeni ise sürtünme ile oluşan az miktardaki elektrik yüküdür. Bu tür bir tehlikesiz elektrik yüklenmesi ile bazı maddelerin ayrılması mümkün olabilir.
Deney: Katı - Katı madde karışımının elektriklenme ile ayrılması
Araç - Gereç:
1 adet Tarak
Ebonit çubuk
Küçük kumaş parçası
Dosya kağıdı
Kuru tuz
Kuru kırmızı biber
Kuru kara biber
Deneyin Yapılışı:
*Kuru olarak hazırlanan yemek tuzu ve kara biberden bir miktar alınıp, deney masası üzerine dökerek karıştırınız.
*Ebonit çubuğunuzu veya tarağınızı kumaş parçasına 4 - 5 kere çok hızlı bir şekilde, sürterek cubuk v tarağın elektriklenmesini sağlayınız.
*Çubuğunuzu karışıma değmeyecek şekilde yaklaştırınız.
*Çubuğunuzu karışımda çekiniz. Başka bir kağıt üzerine getirip tarağı hafifçe silkeleyiniz. Bu işlemleri birkaç kere daha yapınız.
*Deney sonunda çubuk veya tarak ile karışımı karıştırınız.
b - Mıknatıs İle Ayırma:
Günlük yaşantımızda kullandığımız birçok maddenin mıknatıslanma ve mıknatısla çekilme özeliğini görürüz. Bu özelliği kullanarak karışım içindeki maddeleri ayırmamız mümkün olur. Mıknatıslanma özeliği Fe, Ni, Co vb. maddalerde görülebilmektedir.
Deney: Katı - Katı madde karışımının mıknatıs ile ayrılması
Araç - Gereç:
1 adet büyüteç
1 adet mıknatıs
Demir tozu
Kükürt
Deneyin Yapılışı:
*Demir Tozları ile kükürt tozlarını bir kağıdın üzerinde iyice karıştırınız.
*Karışıma elinizdeki mıknatısı yaklaştırınız.
*Mıknatısı karışıma yaklaştırmadan önce mıknatısın uçlarını ince bir kağıt ile kapatırsanız, demir tozlarının çekilişini daha rahat görürsünüz.
*Mıknatısın üzerinde toplanan demir tozlarını ayırmak, temizlemek çok zor olabilir. Kısmen temizlenen mıknatısı karışıma tekrar yaklaştırmak suretiyle ayırma işleminin tam olmasını sağlayınız.
*Mıknatıs üzerine koyduğumuz kağıdı aldığınızda tam olarak mıknatıs temizlenmiş olur.
*Aynı şekilde yere dökülen, toplu iğnelerin bir mıknatıs ile toplanması olayının da aynı olduğunu bilmeniz gerekir.
*Magnetik ve elektrik alandan etkilenen metallerden bazıları : Demir, Nikel, Kobalt …
Bu iki ayırma işlemlerinde kullanılan yöntem yukarıda belirtilmeyen, madde özelliklerinin dışında bir özellik olmaktadır. Bunun nedeni maddelerin belirgin özelliklerini biliyor isek bu özellikleri de kullanarak ayırmaişlemlerinin yapılabileceğini belirtmek için bu örnekler verilmiştir. Mutlaka genel özellik kullanılacak diye bir şart yoktur. Önemli olan madde özelliklerini iyi bilmek ve maddeleri tanımaktır.
c - Öz Kütle Farkı İle Ayırma
Maddelerin özelliklerini incelediğimizde, öz kütlenin maddeler için ayırt edici bir özellik olduğunu belirlemiş idik. Öz kütleleri farklı katıların birbirinden ayrılması değişik şekillerde gerçekleştirilebilir. Buğday içerisinde taş ve kum tanecikleri var ise bu karışım öz kütle farkından ayrılır. Bu taşlı buğday geniş bir tepsi içine konur. Tepsi içindeki karışımın zıplatılarak buğdayın hafif olmasından dolayı tepsinin kenarlarına doğru yayılıp yere düşmesi taş ve kumların ortaya doğru toplanması kalanın da tamamen temizlenmesi ise karışımın su içerisine atılması ile olur. Taş ve kum taneciklerinin öz kütleleri büyük olduğu için suyun dibine çöker. Buğday taneleri suyun üstünde yüzer, üstten buğday taneleri alınır. Buğday taneleri ile taş taneleri tamamen ayrılır. Bu ayırma yönteminin uygulanabilmesi için katı maddelerin sıvı içerisinde çözünmemesi ve katı maddelerden birinin öz kütlesi sıvının öz kütlesinden büyük diğer maddenin ki ise küçük olmalıdır. Bunun gibi birçok karışımlar sıvı içerisinde çözünmeden öz kütle farkı ile atrılmsı mümkün olur. Öz kütle farkı ile ayrılmıyor ise farklı ayırma işlemleri düşünülür. Şimdi bu özelliği kullanarak maddelerin birbirinden nasıl ayrılacağını görelim.
Deney: Katı - Katı madde karışımın özkütle farkı ile ayrılması
Araç - Gereç:
Beher glas
2 adet saat camı
1 adet kaşık
2 adet erlenmayer
1 adet huni
Kükürt tozu
Tahta talaşı
Demir tozu
Süzgeç kağıdı
Deneyin Yapılışı:
*100 santimetreküplük beher glas yarısına kadar su koyunuz.
*Demir tozları ile tahta talaşını bir kağıt üzerine dökerek karıştırınız.
*Elde ettiğiniz karışımı su ile dolu olan beher glas içine dökünüz. Kaşık ile karıştırınız.
*Bir süre bekleyiniz. Karışımı oluşturan maddelerden hangisinin özkütlesi, suyunkinden büyük ise onun suda dibe çöktüğünü, öz kütlesi küçük olanın suyun üzerinde yüzdüğünü göreceksiniz.
*Elinizdeki kaşık ile suyun yüzeyinde, yüzen odun talaşlarını alarak başka bir kap veya saat camı üzerine koyunuz. Kaşık ile odun talaşlarının hepsini toplayınız.
*Kaşık kullanmıyor iseniz, süzgeç kağıdını huninin içine yerleştiriniz. Onuda erlenmayere koyunuz. Beherdeki suyu dibindeki demir tozları kalıncaya kadar huniye boşaltınız. Tahta talaşları süzgeç kağıdının üzerinde toplanacaktır. Saat camı veya süzgeç kağıdı sıcak bir yere konulduğunda suyun buharlaşması kuru halde tahta talaşı ve demir tozlarının elde edilmesi mümkün olur.
*Aynı şekilde demir tozu, kükürt tozu karışımıda ayrılabilmektedir.
d - Süzme İle Ayırma:
Sıvıda çözünmeyen bir katı ile oluşturulan heterojen katı - sıvı karışımındaki maddeler süzülerek birbirlerinden ayırt edilebilir. Örneğin; çayın demlenmesi olayında, kaynayan su ile çay tanecikleri karıştırılır. Bir süre bekletildikten sonra demlenmiş çay heterojen bir karışım oluşturur. Demlikteki çay karışımını bardağımıza koyarken çay tanelerini ayırmak için süzgeç kullanırız. Bu süzme işlemi sonunda çay taneleri süzgeçte kalırken demlenmiş çay deliklerden geçerek bardağımıza birikir. Böylece çay taneleri ile çay süzme ile ayrılır. aynak suları yer altında tabii süzgeçlerden geçerek süzülür yer yüzüne temiz ve berrak olarak çıkar. Bulanık sular da bu metodla ayrılır. Bu durumu bir deneyle inceleyelim.
Araç - Gereç:
2 adet beher glas
1 adet huni
1 adet erlenmayer
Süzgeç kağıdı
Toprak
Su
Toz kömür
Kum
Cam çubuk
Deneyin yapılışı:
*Büyük bir cam huniyi erlenmayer içine yerleştiriniz. İçine süzgeç kağıdını hazırlayıp yerleştiriniz.
*Süzgeç kağıdının içine kat kat kum, kömür tozu ve çakılı yerleştiriniz.
*Beher glas içine yarısına kadar su koyunuz ve içine bir miktar toprak atıp karıştırıcı ile iyice karıştırınız.
*Beher glastaki çamurlu bulanık suyu huniye yavş yavaş dökünüz.
*Süzme işlemi bittikten sonra suda hafif bulanıklık varsa, süzme işlemini birdaha tekrarlayınız.
e - Çözünürlük Farkı İle Ayırma
Bundan önceki bölümlerde maddelerin farklı çözücülerde farklı miktarlarda çözündüğünü incelemiştik. Bu özelliğin, maddeler çin ayırt edici bir özellik olduğunu belirtmiştik. Bu özellikten faydalanarak karışımlardaki maddeleri birbirlerinden ayırt edelim.
Deney: Katı - Katı madde karışımının çözünürlük farkı ile ayrılması
Araç - Gereç:
2 adet beher glas
1 adet ispirto ocağı
1 adet huni
1 adet tahta kıskaç
1 adet porselen kapsül
1 adet süzgeç kağıdı
1 adet cam çubuk
1 adet saca yağı
Şeker
Yemek tuzu
Kum
Kükürt tozu
Deneyin Yapılışı:
*Beher glasa dörtte birine kadar su koyunuz.
*Yemek tuzu ile kumu birbiriyle iyice karıştıralım.
*Karışımı su ile dolu beher içine aktarın, cam çubuk ile iyice karıştırınız.
*Huni içine süzgeç kağıdınızı yerleştirin ve süzün.
f - Hal Değiştirme Sıcaklıkları Farkı İle Ayırma
Birbiri içinde çözünen sıvıların öz kütleleri farklı olsa da bu sıvıların çözünmesinden dolayı sıvı homojen bşr karışım elde ederiz. Bu karışımı ayırma hunisi ile ayırma olanağımız yoktur. Bu karışımda maddelerin diğer ayırt edici özelliklerini kullanmalıyız. Bu özellik sıvıların kaynama sıcaklıklarıdır.
Karışımdaki sıvıların kaynama sıcaklıklarının farklı olmasından yararlanılarak, buharlaştırılan sıvı damıtma yöntemi ile ayırma ve saflaştırma işlemine tabi tutulur. Bu saflaştırma işlemine ayrımsal damıtma denir. Örnek olarak, hem petrolün ayrımsal damıtma yöntemi uygulanarak türevlerine ayrılması gibi. Ayırma işlemine de "Ayrımsal Damıtma" denir. Burada sıvıların kaynama sıcaklıklarından faydalanılır. Kaynama noktaları farklı sıvıların karışmasıile elde edilen karışımın ayrılmalarında kaynama noktası küçük olan sıvı ilk buharlaşan sıvıdır. Daha sonra kaynama sıcaklıklarının büyüklük sırasına göre buharlaşma olur. Bu özellikten faydalanılarak ayrımsal damıtma yapılır.
Erime, kaynama ve süblimleşme sıcaklıkları farklı olan iki madde bu özelliklerden yararlanılarak birbirlerinden ayrılabilir. Erime noktaları farklı olan iki katı madde karışımı , erime noktası düşük olan katının erime noktasına kadar ısıtıldığında bu madde eriyerek sıvı hale geçtiğinde, erime sıcaklığı yüksek olan madde katı halde kalır. Bu sıcaklıkta sıvı ile katı birbirinden ayrılır. Örneğin; aşırı tuzlu tere yağındaki tuzun bu yöntemle yağdan ayrılması mümkün olur. Sanayide özellikle metallerin saflaştırılmasında çok sık kullanılan bir yöntemdir.
Deney: Erime sıcaklıkları farkı ile katı karışımların ayrılması
Araç - Gereç:
2 adet beher glas
1 adet dereceli silindir
1 adet terazi
1 adet tartım takımı
1 adet ispirto ocağı
2 adet saat camı
1 adet cam çubuk
1 adet huni
1 adet kaynama taşı
Süzgeç kağıdı
Demir tozu veya talaşı
Kalay tozu veya talaşı
Deneyin Yapılışı:
*Eşit miktarda, örneğin; 5′er gram demir tozu, kalay tozundan tartarak etiketleri yapıştırılmış cam tüpler içine koyunuz.
*Bu maddelerin yarısını bir porselen krozeye koyup, cam çubuk ile iyice karıştırılır. Maddelerin geri kalan kısımları, deney sonunda mukayese yapmak amacıyla saklanır.
*Porselen kroze ocak üstündeki tel kafes üzerine yerleştirilir. Erime gözleninceye kadar yavaş yavaş ısıtılır.
*Erime başlayınca kroze maşa ile tutularak içindeki eriyen kısım hemen bir saat camı üzerine, katı kısım krozede kalacak şekilde aktarılır.
*Kroze de kalan katı maddeyi saat camı üzerine dökünüz. Bu A maddesi olsun. Bunu daha sonraki bir işlem için bekletiniz.
*Saat camı üzerindeki sıvıyı soğumaya bırakınız. Bu sırada saat camındaki olayı gözleyiniz. Soğumanın çabuk olması için soğuk bir su banyosu kullanabilirsiniz. Bu da B maddesi olsun.
*Saat camları üzerinde bulunan A ve B maddelerini kurutunuz ve tartınız.
*Elde edilen bu maddeler başlangıç maddeleri ile karşılaştırılır.
Maddelerin belirli sıcaklıklardaki çözünürlüklerinin farklı olduğunu öğrenmiştik. Belirli miktarda suda, maddeler belirli sıcaklıklarda, beelirli miktarda çözünebilceklerinden bu özellikleri kullanmak sureti ile maddelerin, sıcakta veya soğukta çözünürlük farkından dolayı çöktürme işlemlerine ayrımsal kristallenme denir.
Deney: Kaynama sıcaklıkları farkı ile sıvı karışımların ayrılması
Araç - Gereç:
2 adet beher glas
1 adet termometre 1 adet dereceli silindir
1 adet ispirto ocağı
1 adet cam çubuk
1 adet tahta kıskaç
2 adet masned
1 adet lastik boru
1 adet delikli tıpa
1 adet kaynama taşı
Dik açılı cam boru
Alkol
Su
Kıskaç
Deneyin Yapılışı:
*20 santimetreküp etil alkol ve aynı oranda suyu dereceli silindirle ölçerek beher glas içine koyup karıştırınız.
*Hazırladığınız karışımdan 10 santimetreküpünü deney tüpüne koyunuz, tıpasını kapatınız.
*Termometrenin haznesinin ucu sıvı karışıma değinceye kadar tüpe sokunuz. Sacayağı üzerine oturtunuz. Lastik boruyu da su banyosunda bulunan toplama tüpüne sokunuz.
*Tüpteki karışımın sıcaklığını okuyunuz. İspirto ocağını yakarak ısıtmaya başlatınız. Her otuz saniyede bir sıcaklık değişimini okuyunuz. Zamanı ve okuduğunuz sıcaklığı deney defterine yazınız.
*Kaynama sıcaklığını belirleyiniz. Karışımın yarısından fazlası buharlaşıncaya kadar ısıtmaya devam ediniz.
*Elde ettiğiniz değerleri kullanarak kaynama sıcaklığının zamana göre grafiğini çiziniz.
*Tüpe bir parça süzgeç kağıdını batırınız, sıvıyı emdirdikten sonra çıkarınız. Kağıdı kibritle yakınız. Aynı şekilde kalan sıvının da yanıp yanmadığını kontrol ediniz.
Gaz Karışımların Ayrılması
Bu bölüme kadar katı - katı, sıvı - sıvı, katı - sıvı gibi karışımların bileşenlerine ayırma işlemlerini gördük ve bu karışımları da öz kütle, çözünürlük, kaynama noktaları gibi ayırt edici özelliklerini kullanarak ayırt ettik. Gaz maddenin sıvıda çözünmesi ile oluşan bir karışımı bileşenlerine ayırmak kolaydır. Karışım ısıtılırsa gazların çözünürlüğü sıcaklıkla azalacağından dolayı gaz madde karışımdan ayrılır.
Gaz karışımlarını birbirinden ayırmak çok kolay olmakla beraber, böyle karışımları birbirinden ayırmanın birçok yolları vardır. Örneğin; Hava ve amonyak gaz karışımının ayrılmasında çözünürlük ayırt edici özellik olarak kullanılabilir. Soğuk sudan karışım geçirildiğinde amonyak gazı suda çözünerek havadan ayrılır. Karışımı oluşturan gazların yanıcılık özellikleri farklı ise yakma işlemi kullanılabilir. Bu gibi ayırma yöntemleri gazların neler olduğunu ve özelliklerini bildiğimiz takdirde ayırma yöntemlerini çoğaltabiliriz.
Gaz karışımları damıtma yöntemi ile kendisini oluşturan bileşenlere ayrılabilir. Gazların yoğunlaşma sıcaklıklarındaki farktan yararlanarak bir ayırma deneyi yapalım. Teknikte oksijen ve azot gazlarının elde edilmesi bu özellikten faydalanılarak havanın sıvılaştırılmasından elde edilir.
Deney: Gaz halden sıvı hale geçiş sıcaklıkları farkı ile gaz karışımların ayrılması
Araç - Gereç:
2 adet deney tüpü
1 adet dik açılı boru
1 adet "u" şeklinde cam boru
1 adet lastik boru
2 adet delikli lastik tıpa
2 adet beher glas (600 santimetreküplük)
1 adet delikli deney tahtası
1 adet ispirto ocağı
Kurşun nitrat
Buz, tuz
Su
Kibrit
Deneyin Yapılışı:
*Isıtma tüpünr 5 gr kadar toz haline getirilmiş kurşun nitrat katısını koyunuz.
*Isıtma tüpünün ağzını sıkıca kapayınız. U borusunun bulunduğu ortadaki beher glasa, dört kısım buz ile bir kısım tuzdan oluşan karışımı kat kat, U borusu etrafına yerleştiriniz.
*Isıtma tüpünün boş olan kısmından başlayarak tüpünüzü hafifce ısıtmaya başlayınız.
*Alevi ara sıra, tüp üzerinde tüp boyunca gezdirerek düzeneğin içindeki havayı iyice boşaltınız.
*Havanın suya doldurulmuş tüpte toplandığını göreceksiniz. Hava kabarcıklarının çıkması iyice yavaşlayınca, havanın toplandığı tüpü yeniden su ile doldurup sağdaki su dolu beher glasa ters olarak daldırınız.
*Kurşun nitratın bulunduğu tüpü şimdi alttan ısıtmaya başlayınız. Kahve rengi buharın çıktığını göreceksiniz.
*U borusuna giriş kolundaki buharın kahve rengi olduğunu görerek, çıkış kolundaki gazın renksiz olduğunu gözlemeniz gerekir.
*U borusundan çıkan renksiz gaz, içi su ile dolu olan tüpte toplanacaktır.
*Burada kurşun nitratın ısıtılması ile bozunan kurşun nitrat katısı, azot dioksit ve oksijen gazlarını oluşturmaktadır. Siz de bu karışımdaki gazları bu deneyle ayırmış oldunuz.
*Deneye bir süre daha devam ediniz. Isıtma işlemini durdurunuz.
*U borusunu tuz - buz karışımından çıkarınız. Gözlemlerinizi deney defterine yazınız.
Not: Tüm deneylerdeki beher glas belirtilmediği sürece "Yüz Santimetreküp" olarak alınmıştır.

Soğutucu Akışkanlar

SOĞUTUCU AKIŞKANLAR
A) GENEL ÖZELLİKLERİ :
Soğutucu akışkanlar, soğutma,havalandırma ve ısı pompası sistemlerinde istenilen bölgeden ısıyı absorbe ederek ya dış ortama veya diğer bir ortama taşınım ve iletim yoluyla geçirirler. Soğutucu akışkanların genel olarakaşağıdaki niteliklere sahip bulunması istenir:
1. Çevreyi kirletmemesi gereklidir.
2. Buharlaşma gizli ısısı yüksek olmalıdır.
3. Kritik sıcaklığı ve basıncı yüksek olmalıdır.
4. Atmosferik basınçta kaynama sıcaklığı düşük olmalıdır.
5. Doygunluk basıncı regülatör ventilin basıncının altında bulunmalıdır.
6. Hava sızmasını,dolayısıyla havanın getirdiği su buharının soğuk kısımlarda katılaşarak işletme aksaklıklarına meydan vermesini önlemek için buharlaşma basıncının çevre basıncının bir miktar üzerinde olması.
7. Karter yağına ve tesisatı oluşturan elemanların yapımında kullanılan gereçlere olumsuz yönde etkimemelidir, Korozyon tesiri olmamalıdır.
8. Sistemin hiçbir yerinde kimyasal değişikliğe uğramaması.
9. Yanıcı,patlayıcı ve zehirleyici olmamalı.
10. Ucuz olmalı ve kolay temin edilebilmelidir.
11. Küçük kapasiteli bir kompresörün kullanımına elverişli olmalıdır.
12. Kapalı devredeki kaçakların kolayca saptanmasını sağlayabilmelidir.
13. Yüksek soğutma yüklerinde kompresör boyutlarının çok büyük olmaması için buharlaşma gizli ısısının büyük olması.
Soğutucu akışkanın suda ve yağda erime durumunun da gözden uzak tutulmaması gerekir.Suda erime kolay oluyorsa makina içerisinde donma tehlikesi azalır,zira suda erime sonunda karışımın donma noktası daha alçak olur.Aksi halde çevre basıncının altında olan kısımlara dışarıdan giren hava içerisindeki su buharı kolaylıkla yoğuşur,genişleme valfindeki kısılma sonunda sıcaklık düşmesi ile katılaşır ve tıkanmalara,işletme sırasında aksaklıklarına yol açar.Yağda erimeye gelince,yağlama yağı segman aralıklarından sızarak soğutucu akışkana karışabilir.Eğer akışkan buharı yağda erimiyorsa,akışkanla sürüklenen yağ yoğuşturucu ve hatta buharlaştırıcı yüzeylerinde birikir ve burada bir yağ filmi teşekkül eder.Bu durum ısı transferini kötüleştirir ve ayrıca kompresörde yağın eksilmesine sebep olur.Bu tür akışkanlar için kompresör çıkışında bir yağ ayırıcı
kullanılır.
Kullanım Yeri Akışkan Tipi Kullanım Oranı İlave Notlar
Ev tipi soğutucular F12
F500 %100
— F12’ye alterntif olarak kullanılmaktadır.
Ticari soğutucular F12
F502
F22 %79
%19
%13 -15+15º C aralığında
Soğuk muhavaza ve gıda işletmesi F12
F502
F22
Amonyak %10
%5
%10
%60 -37ºC’ye kadar olan sıcaklıklarda.
Endüstriyel soğutma F12
F13
F22
Amonyak %18
–
%40
%35 Nadiren -70ºC, -45ºC’ye kadar ki aralıkta kullanılır.
Su veya salamura soğutucu ünite(Chiller) F11
F12
F13
F22 %80
%25
%30 350-10000 kW kapasiteleri arasındaki santrifüj soüutucu ünitelerde.350-4500 kW soğutma kapasiteleri arasında santrifüj soğutucu ünitelerde
Soğuk taşıma ve klima F12
F502
F22 %50
%50
%47 >-45ºC
Otomobil kliması F12 %100 Maximum 82ºC’ye kadar olan uygulamalarda
Isı pompası F12
F113
F502
F22 %46
%1’den daha az
%8
%41 Maximum 56ºC’ye kadar olan uygulamalarda
B) FİZİKSEL ve TERMODİNAMİK ÖZELLİKLERİ:
FREONLAR:
BAZI FREON SOĞUTUCU AKIŞKANLARIN TOPLU OLARAK KAYNAMA VE DONMA SICAKLIĞI VE KRİTİK SICAKLIK VE BASINCI
Kısa ismi freon11 freon12 freon13 freon21 freon22 freon113 freon114
Kritik sıcaklığı 198 C 111,5 C 28,8 C 178,5 C 96 C 214 C 145 C
Kritik basıncı(bar) 44,1 41,1 38,7 52,7 49,9 3,44 32,5
Kaynama sıcaklığı 23,8 C -29,8 C 81,4 C 8,92 C -40,8 C 47,57 C 3,55 C
Donma sıcaklığı -111 C -158 C -181 C -135 C -160 C -35 C -94 C
Bir fluorlaştırılmış hidrokarbon olan bu akışkanlar kimyasal olarak CmHnFpClq şeklinde ifade edilir.Ticari olarak da F harfi ve bu harften sonra rakamlar kullanılarak gösterilir.F harfinden sonraki rakamlar sırasıyla x,y,z olursa, bunlar şu şekilde hesaplanır:
x=m-1
y=n+1
z=p
n+p+q=2(m+1)
Örneğin; CHF2Cl akışkanında m=1, n=1, p=2 olunca x=0, y=2, z=2 bulunur ve sıfırlı terimler yazılmadığına göre bu akışkanın ticari adı F22 ile gösterilir.Bunun tersi de mümkündür, yani F22 ticari adı ile bilinirse yukardaki eşitlikler kullanılarak akışkanın kimyasal formülü bulunur. Aşağıda birkaç Freonun formülü görülmektedir:
(Freon 14) F 14 CF4
(Freon 13) F 13 CCl F3
(Freon 22) F 22 CHCl F2
(Freon 12) F 12 CCl2 F2
(Freon 21) F 21 CHCl2 F
(Freon 11) F 11 CCl3 F
(Freon 112) F 112 CCl2F-CCl2F
(Freon 113) F 113 CCl2F-CClF2
(Freon 114) F 114 CClF2-CCl2F2 tetra fluor metan
monoklor trifluor metan
monoklor difluor metan
difluor diklor metan
diklor monofluor metan
triklor monofluor metan
tetra klor diflor etan
triklor trifluor etan
diklor tetrafluor etan
Freon soğutucu akışkanlar yaygın bir kullanım alanına sahiptirler.Çok çeşitli olmalarına ramen bugün için yedi çeşiti pratikte kullanılmaya elverişlidir.Bu grup soğutucu akışkanlardan en yaygın kullanılma sahası olan başta freon12 sonra da freon22 gelir.
FREON-11:
Yüksek soğutma gücüne sahiptir.Lastiğe zarar verdiğinden kompresörlerde kullanılmaz.Daha çok Turbo kompresörlerde kullanılır.Freon-11’nin kimyasal formülü CCl3F’dir.
FREON-12:
Freon12 iklimlandirme sistemlerinde ve soğuk depo tesislerinde geniş bir kullanıma sahiptir Az miktarda iken tamamen kokusuzdur. FREON-12’nin kimyasal formülü (CF2Cl2)’dir.Bileşiminde karbon ,klor ve flor vardır.Atmosferik basınçta kaynama noktası (-29.8 C) ve donma noktası da (-157.78 C)’dir 5-6kg/cm2 basınç altında 20°C’de sıvılaşır. Normal basınç ve sıcaklıkta gaz halinde bulunan Freon-12’nin özgül ağırlığı havanın özgül ağırlığından daha büyüktür Suda güç eridiğinden , buharlaştırıcıdaki düşük basınç nedeniyle sisteme sızacak havanın getirdiği su buharı katılaşarak çalışma düzensizliklerine yol açabilir.Suyun soğutucu akışkandan ayrılması için kurutucu kullanılmalıdır.Sistemin hava sızdırmaması gerekir. Renksiz olan Freon-12 göz,burun,boğaz ve ciğerleri tahriş etmez,yanıcı ve patlayıcı değildir.Yağ ile F12 kolayca karışabildiğinden sistemde yağ ayırıcısı kullanmak zorunluluğu yoktur.F12 nispeten ağır bir akışkan olduğundan büyük yük kayıplarına sebebiyet vermemek için kompresör emişinde ve çıkışında hızlar 7-12m/s ve12-15m/s arasında tutulur.
FREON-13:
Genellikle çok kademeli sistemlerin alçak basınç kademesinde kullanılır. Çok düşük basınçllı bir gaz olduğu için santrifüj kompresörler için elverişlidir.Çok büyük kapasitedeki air-condition tesislerinde, çok düşük sıcaklıklara inilmesi istenen yerlerde,daha çok kimya sanayiinde ve araştırma laboratuvarlarında kullanılır.
Freon-13’nün kimyasal formülü (CF3Cl)’dir. Atmosfer basıncında buharlaşma sıcaklığı -82°C civarındadır.Bu değer düşük sıcaklıklar için elverişlidir. Sıcaklığın artması ile basınç çok yükselir,20 C civarında çevre sıcaklığında basıncı 32,4kp/cm2 kadardır. Soğutma makinasının durması halinde basınç yükselmesini önlemek için tesiste genişleyen akışkan buharını alacak dengeleyici kaplar bulunur. Soğutma makinesinin durması halinde basınç yükselmesini önlemek için tesiste genişleyen akışkan buharını alacak dengeleyici kaplar bulundurur. F13 yağda erimez ve sistemde yağ ayırıcısı kullanmak zorunlu olur.
FREON 114:
Hermetik rotatif kompresörlerde kullanılmıştır.
FREON-21:
Kimyasal formülü (CHCl 2F)’dir.Klima tesislerinde tercih edilir.Korozyon sebebiyle su ihtiva etmemelidir.Yağ ile karışımı F12 gibidir.Turbo kompresörlere uygunlar.
FREON-22:
Freon22 ise prensip olarak düşük sıcaklıklarda soğutma elde etmek için geliştirilmiş bir soğutucu akışkandır. Freon-22,genellikle,derin dondurucu tesisatında çok düşük buharlaşma sıcaklığı elde etmek için kullanılır. Bileşiminde karbon,hidrojen,klor ve flor bulunan Freon-22’nin kimyasal formülü (CHF2Cl)’dir. Daha yüksek sıcaklıklarda soğutma elde etmek için de kullanılabilmesine rağmen esas olarak kullanılma alanı sıcaklığı -30 C’nin altında olan soğutma sistemleridir Atmosfer basıncında -40°C’de kaynar.
Freon-22’nin özelikleri Freon-12’nin özelliklerine çok yakındır. Freon-22 ile birlikte sürüklenen yağlama yağı buharlaştırıcı da, kendiliğinden ayrılmaz, için kompresörle kondansör arasına bir yağ ayırma cihazı yerleştirmek gereklidir.Sıkıştırma sonunda Freon-22′nin sıcaklığı (130 C)’ye kadar yükselmesi yağlama yağının niteliklerinin bozulmasına neden olabilir. Gaz hızları kompresör emişinde 10-12m/s ve çıkışında 12-16m/s arasında olur.
FREON-502:
Freon-502 özellikle,düşük sıcaklıklarda soğutma etkisi büyüktür Freon 22 türünden bir soğutucudur ve kaynama sıcaklığı atmosferik basınçta -45°C’dir.-40°C ve -20°C sıcaklıkları arasında ki soğutma sıcaklıklarının eldesinde kullanıldığı zaman kompresyo sonu sıcaklığı Freon-22′ninkinden daha düşük olur.
AMONYAK:
1878 yılında Linde tarafından bulunmuştur.Hacimsel özgül soğutma yükünün büyük olması nedeniyle soğutma
sanayiinde,özellikle buz elde etmek ve üretmek amacıyla kurulan büyük endüstri tesislerinde kullanılır. Amonyak buz üretiminde ve +10 C _-40 C arasında soğutma yapılması istenen soğuk depolama tesislerinde soğutucu akışkan olarak kullanılabilir.Keskin ve yakıcı kokusu,boğucu ve zehirleyici etkisinden ötürü okul,otel,sinema,kışla,tiyatro ve konferans salonu gibi insanların toplu halde bulundukları yerlerde soğutucu akışkan olarak amonyağın kullanıldığı soğutma cihazlarından kesinlikle yararlanılmazAtmosfer basıncında buharlaşma sıcaklığı -33°C civarındadır. Kritik sıcaklığı 132,4 C, Donma sıcaklığı (-77,6 C), Kritik basıncı 113,3 atm’dir. Suda eridiğinde donma noktası alçalır. Amonyak,atmosferik basınçta, (-33.3 C) sıcaklıkta kaynar suda kolay çözünür.(-15.5 C) sıcaklıktaki su diğer sıcaklıklardaki sudan yaklaşık olarak 900 kat daha fazla amonyağı çözer.Bu çözelti çok tehlikeli ve çok zararlıdır.Istıldığında sudan kolayca ayrılması nedeniyle amonyak, absorpsiyonlu soğutma makinalarında çok kullanılar. Küçük soğutma yükleri için pek elverişli bir akışkan değildir.(Sistemde akışkan miktarı az olunca ayar ve kontrol güçleşir. Kolay yanmaz, fakat: belirli şartlar meydana gelince yanar ve hava ile karışarak şiddetli bir patlayıcı madde haline gelir.Bu tehlikelerinden dolayı hiç bir zaman iklimlendirme sistemlerinde kullanılmamalıdır. Kompresörleden basınçlı kızgın buhar olarak çıkışta meydana gelebilecek yüksek sıcaklık altında oldukça yavaş şekilde hidrojen ve azot gazlarına ayrılma ihtimali vardır. Yoğunlaşma basııncı ve yoğunlaşma sıcaklığı düşüktür buharlaşma ısısı yüksektir, üretimi kolay ve maliyeti yüksek değildir, kokulu olduğu için soğutma tesisinde kaçak olup olmadığı kolayca anlaşılabilir
Amonyak yiyecek maddesi muafazasında kullanıldığında sistemin sızdırmaz olmasına özellikle özen gösterilmelidir, zira amonyağa bulaşmış besin maddeleri yenmez.
METİLKLORİT:
1878 yılında Vineet tarafından bulunmuştur. Soğutma tesislerinde soğutucu akışkan olarak kullanılmaktadır. Hafif makina ve teçhizat yapımına imkan verdiğinden küçük soğutma ünitelerine metil klorür kullanılır. Metilklorid metilalkole klorlu hidrojenin etkimesinden oluşan bir kimyasal bileşiktir.Renksiz,kokusuz fakat zehirli bir gazdır. Kritik sıcaklığı(-143,1 C), kritik basıncı 65,9atm , donma sıcaklığı 91,5 C’dir. Atmosferik basınçta (-24 )sıcaklıkta kaynar. Yanma sıcaklığı oldukça yüksektir. Metilklorid (6.7kg/cm2) basınç altında ve (30.5 C) sıcaklıkta sıvı halde bulunur. Buharlaşma basıncı ve yoğunlaşma sıcaklığı düşüktür Bu basınç ve sıcaklık soğutma tesisleri için elverişli olan bir sıcaklıktır. Metilklorid, genellikle,ev tipi küçük buz dolaplarında soğutucu sıvı olarak kullanılır. Ağırlık olarak%10 metilklorid ve %90hava patlayıcı bir karışım oluşturur.Kondenserde soğutucu olarak hava kullanabiliriz.
METİLEN KLORİT:
Bu soğutucu akışkanın ancak büyük iklimlendirme tesislerinde çok az kullanılma yeri vardır. Kritik sıcaklığı 235,4ºC, kritik basıncı 60,9 atm, kaynama sıcaklığı 39,3ºC,donma sıcaklığı (-96,7ºC) ‘dır. Atmasfer basıncı altında kaynama sıcaklığının 39,3ºC gibi yüksek bir değerde olması dolayısıyla bu soğutucu akışkan basıçlı gaz tüpleri yerine kapalı tenekelerde muhafaza edilir.Metilen klorür kullanılan sistemlerde gerek yüksek basınç tarafı ve gerekse alçak basınç tarafı bir vakum altında çalışır.
ETİLEN:
Bu soğutucu çok düşük sıcaklıklar için çift kademeli sistemlerde kullanılır. Kritik sıcaklığı 9,5 C, kritik basıncı 51,6atm, kaynama sıcaklığı (-103,7 C), donama sıcaklığı(-169,1 C)’dır.Donma sıcaklığının –169,1 C gibi düşük bir değerde olması çok düşük sıcaklıklardaki uygulamalara imkan verir.Etilenin en önemli avantajlarından birisi –103,7 C’ın üzerindeki bütün sıcaklıklarda buharlaşma basıncının bir atmosferden daha büyük olması ve yoğunlaşma basıncınınsa fazla yüksek olmamasıdır. Etilen gazının hava ilefazla karışımı zararlıdır.Fakat genel halde sağlığa zararı önemsizdir.Hava ile karışımı kolay yanıcı olup, siddeli bir patlayıcıdır.Sistemde kullanıldığında çok dikkat edilmelidir.
KARBON DİOKSİT: (R-744)
1878 senesinde Linde tarafından bulunmuştur. Günümüzde hacimsel özgül soğutma yükü en büyük olan soğutucudur ve büyük soğutma yüklerinde , özellikle gemilerde ve tiyatro, hastaneler gibi iklimlendirme tesislerinde kullanılır. Karbondioksit karbonun yanmasından elde edilir. Karbondioksit renksiz,kokusuz bir gazdır.Derişik bir halde solunursa hafif ekşimsi bir tat algılanır.Karbondioksit soğutucu akışkan olarak bira,gazoz ve kola gibi içecekler için yapılmış soğutma tesislerinde kullanılır. Diğer gazlarla karıştığı zaman karbonmonoksit haline gelme ihtimali vardır bununla beraber zehirsiz olarak kabul Fakat fazla miktarda tenefüs edilirse insanı uyutarak öldürür. Karbondioksitin kullanılma sahasını kısıtlayan başlıca özellikleri, yoğunlaşma basıncının yüksek ve kritik basıncının düşük olmasıdır. Çalışma basınçları en yüksek olan soğutucu akışkandır. Kritik sıcaklığı 31,1ºC, kritik basıncı 75,38 , üçlü nokta sıcaklığı(-56,6ºC)’dır. Bu sebeple soğutucu akışkan olarak karbondioksitin kullanıldığı soğutma tesislerinde kompresör ve diğer tesis elemanlarının çok sağlam olması gerekir. Karbondioksit bütün çalışma şartları altında tamamen kararlı olup, soğutma makina ve techizat metallerine karşı herhangi bir aşındırma etkisi göstermez.Yağlama yağı yoğunlaşan soğutucu içinde hiç çözünmez.Bu özellik kondansatör ve soğutucularda yağın ayrıştırılarak alınmasına imkan verir. Hava ile karışımları boğucu özellik göstermesine rağmen %4’ün altında olan karışımlarda hayat için tehlikeli değildir. Katı karbondioksit’in donmuş gıda maddelerinin nakliyesinde oldukça büyük bir yeri vardır Bir atmosfer basınç altında kendi gazı ile çevrelendiğinde –78,5ºC, yine bir atmosfer basınç altında hava ile çevrelendiğinde ise -140ºC’dir.Bu değerler donmuş nakliye için istenen soğukluk değerinin çok altındadır.Katı karbondioksit elde etmek için karbon dioksit gazı önce sıvı hale getirilir. Bunun için de gaz kademe halinde yaklaşık 60 ila 70 atmosfer basınca kadar bir kompresyona tutulur.Kademeler arasındaki soğutma ve kompresyondan sonraki karbondioksit gazının yoğuşması su ile yapılır. Yanarak elde edildiği için yanıcı değildir.Yangın söndürmede de kullanılır.
KÜKÜRT DİOKSİTR-717)
Renksiz, zehirli ve kokusu yakıcı ve boğucu bir gaz olduğundan günümüzde soğutma sistemlerinde çok fazla tercih edilmemektedir. Kullanılma alanı soğutma sanayiinde özellikle küçük ev tipi buz dolaplarında soğutucu akışkan olarak olmuştur. Üretimi kolay ve maliyeti düşüktür. Kükürt dioksit kükürtün yanmasından elde edilir. Atmosfer basıncı altında kaynama noktasının –10,1ºC gibi düşük bir değerde olması iyi bir özelliktir. Bu sebeple sıfır veya sıfırın üstündeki sıcaklıklarda soğutma yapmak için atmosfer basıncının altında emme yapma mecburiyeti olmaz.
Kükürt dioksit kritik sıcaklığı yüksek olan oldukça kararlı bir soğutucu akışkandır. Kritik sıcaklığı 157,7 C, kritik basıncı 80,4atm, kaynama sıcaklığı -10,1 C,donma sıcaklığı-72,7 C’dır.
Yanıcı ve patlayıcı değildir. Havada az miktarda bulunması halinde insanlar üzerinde zehirli bir tesir göstermez. Küllü su veya kostik eryiği kükürt dioksiti emer. Bu sebeple sistemden kaçan herhangi bir buhar atmosfere dağılması yerine böyle bir su veya eriyik içinde toplanabilir.Bir teneke potası ile dört litre suyun karışımından elde edilen eriyik yaklaşık yarım kg kükürt dioksiti emer.Gaz kokusu gelmeye başladığı zaman eriyik değiştirilmelidir.
Kükürt dioksit saf hali ile aşındırıcı bir etki göstermez.Fakat nemli ortamda sülfüroz asit ( H2SO3) veya sülfirik asit (H2SO4) şeklini alır.Bu durumda demir ve çeliğe karşı şiddetli bir aşındırıcı etkisi gösterir.Bunun için sistemde nem miktarının minimum bir değerde tutulması için tedbir alınmalıdır.
Kükürt dioksit yağ ile kolay karışmaz.Bu sebeple diğer soğutuculara kıyasla kompresörlerde daha hafif yağlar kullanılabilir.
HAVA: (R-729)
Günümüzde iklimlendirme-havalandırma sistemleri ile uçaklarda, hava çevrimli sistemlerde kullanılmaktadır. Zehirsiz,hafif ve doğada istediğimiz kadar bulabildiğimiz bir maddedir. İşletme katsayısı, diğer soğutuculara göre oldukça düşüktür.Örneğin 300C yoğuşma ve –150C buharlaşma sıcaklıkları arasında işletme katsayısı 1,68’dir.Bu nedenle hava çevrimli sistemlerde yüksek güce gereksinim vardır.
SU:
Buhar-jet soğutma makinalarında, iklimlendirme sistemlerinde başarıyla kullanılmaktadır. Soğutucu madde olarak su, diğer soğutucu maddelere göre en bol ve en kolay bulunan bir maddedir.Sıfır derecede katı faza geçmesi kullanım alanını sınırlamaktadır. Ucuz ve zehirsizdir. Yüksek bir gizli ısısı vardır. Ton başına hacimsel miktarı büyüktür. Bunun yanında Lityumbromit ile birlikte ve birçok emici maddelerle soğutucu maddeler olan salamuralar ve antifrizler, suyun varlığına ihtiyaç duyarlar.
SALAMURALAR:
Su içerisinde NaCl (sodyum klorür = tuz ) , CaCl2 (kalsiyum klorür ) gibi maddeler karıştırılarak elde edilen donma noktası düşük soğutucu akışkanlar salamura olarak adlandırılır. Zehirleyici tesiri yoktur. Soğuk depolama kabiliyetinin yüksektir. Bu nedenle soğutma yükünde beliren ani yükselmeleri karşılayabilir. Sadece debi ayarı ile soğutma yükünün istenilen değerde tutulabilir.
BAZI SOĞUTUCU AKIŞKANLARIN TERMODİNAMİK ÖZELLİKLERİ
SOĞUTUCU AKIŞKAN BUHARL.
BASINCI
kp/cm2 YOĞUŞTURMA
BASINCI
kp/cm2 kcal/h
SOĞUT.AKIŞ. DEBİSİ SOĞUT.
ETKENL.
εt SOĞUTMA YÜKÜ CARNOT
VERİMİ
%
kg/h m3/h kcal/kwh kcal/m3
CARNOT ÇEVRİMİ 5.74 4940
CO2 23.51 73.05 31.77 0.51 2.56 2210 1960 44.7
NH3 2.41 11.90 3.72 1.89 4.85 4170 530 84.5
F22 3.03 12.26 25.96 2.02 4.90 4220 494 85.4
F12 1.86 7.59 35.28 3.28 4.72 4070 305 82.3
CH3Cl 1.47 6.71 12.78 3.62 4.67 4030 280 81.7
SO2 0.83 4.68 12.69 5.09 4.74 4080 200 82.5
C2H5Cl 0.33 1.91 12.60 13.44 5.32 4570 75 92.7
F11 0.205 1.29 26.43 20.41 4.18 3600 49 72.8
CH2Cl2 0.08 0.71 13.32 42.06 4.90 4210 25 85
Ek1’De daha ayrıntılı olarak ASHRAE tabloları verildi.
C) BU MADDELERE UYGULANABİLECEK HAL DENKLEMLERİ:
HALOKARBON SOĞUTUCULAR İÇİN: (R-13, R-14, R-23, R-113, R-114, R-142B, R-152a, R-500, R-502, R-503 İÇİN)
R-13 R-115 R-C318 R-500 R-503 İÇİN HAL DENKLEMİ:
:
R-11 R-13 R-14 R-22 R-23 ün ileri kullanım aşamalarında deklem şu hali alır:
Ayrıca R-502’nin kullanımında ve eklenir.
R-114 İÇİN HAL DENKLEMİ:
K =5.5
R-22 İÇİN HAL DENKLEMİ:
R-12 İÇİN HAL DENKLEMİ:
ETAN , PROPAN, NORMAL BÜTAN VE İSOBÜTAN İÇİN HAL DENKLEMİ İÇİN GENEL OLARAK HAL DENKLEMİ ŞÖYLEDİR:
ve BUHAR BASINCI VE DOYMA SICAKLIĞIDIR.
:AMONYAK İÇİN HAL DENKLEMİ:
A : HELMHOLTZ FONKSİYONU (A=U-TS)
İDEAL GAZ HELMHOLTZ FONKSİYONU
DE TANIMLANMIŞ BİR FONKSİYONDUR.
KARBONDİOKSİT İÇİN HAL DENKLEMİ:
Tanımlanmış bir fonksiyondur.
,
HAVA İÇİN HAL DENKLEMİ:
her biri bir foksiyon olarak tanımlanmıştır. Her biri bir fonksiyondur.
D) SOĞUTUCU AKIŞKANLARIN ELEKTRİK ÖZELLİKLERİ:
Bir tablo halinde bazılarını verelim, ayrıntılı olarak ASHRAE tablosu EK2 ‘de
verildi.(Tablo.3 ve Tablo.4)
İSİM SICAKLIK
ºF Dielektrik Sabiti Hacimsel Direnç
MΩ -m
Freon 11 84
b
77 2.28
1.92
2.5 63680
90
Freon 12 84
b
77
77 2.13
1.74
2.1
2.100 53900
>120
Freon 13 -22
68 2.3
1.64 120
Freon 22 75
b
77 6.11
6.12
6.6 0.83
75
Freon 113 86
b
77 2.44
1.68
2.6 45490
>120
Freon 114 88
b
77 2.17
1.83
2.2 66470
>0
Freon 124a 77 4.0 50
Freon 290 b 1.27 73840
Freon 500 b 1.80 55750
Amonyak 69 15.5
Karbondioksit 32 1.59
Klorotetraflor
etan 77 4.0 50
propan b 1.27 73840
Soğutucu12 ve 152a’nın ozotropu b 1.80 55150
Not: b:ÇEVRE SICAKLIĞI
E) SOĞUTUCU AKIŞKANLARIN PERFORMANSLARI:
EK3 ve EK4 ’te verdiğim 1993 ASHRAE FUNDEMANTALS HANDBOOK’a ait tablolarda soğutucuların birbirlerine göre bir tonluk miktarlarının soğutma performansları verilmiştir.(Bakınız Tablo.7 ve Tablo.8). Ayrıca bazı soğutucu akışkanların karşılaştırması ile ilgili bir tablo da aşağıda yer almaktadır.
BAZI SOĞUTUCU AKIŞKANLARIN KARŞILŞTIRILMASI:
Çalışma koşulları : Yoğunlaşma sıcaklığı ty= 30ºC , Buharlaşma sıcaklığı to= -15ºC
Soğutucu
akışkan Buharl.
Basıncı
Kp
Cm2 Yoğuş.
Basıncı
Kp
Cm2 1000kcal/h
soğutmada
akış.debisi Soğut
Etken
εt Soğutma yükü Carnot
Verimi
%
Kg/h M3/h Kcal/kwh Kcal/m3
Carnot çevrimi 5.74 4940 100
Karbon dioksid 23.51 73.05 31.77 0.51 2.56 2210 1960 44.7
amonyak 2.41 11.90 3.72 1.89 4.85 4170 530 84.5
Diflourmonoklormetan F22 3.03 12.26 25.96 2.02 4.90 4220 494 85.4
Diklordifluormetan F12 1.86 7.59 35.28 3.28 4.72 4070 305 83.3
Metil
Klorür 1.47 6.71 12.78 3.62 4.67 4030 280 81.7
Kükürt
dioksit 0.83 4.68 12.69 5.09 4.74 4080 200 82.5
Etilklorür
C2H5Cl 0.33 1.91 12.60 13.44 5.32 4570 75 92.7
Monofluor
Triklorme
Tan F11 0.205 1.29 26.43 20.41 4.18 3600 49 72.8
Metilen
Klorür
CH2Cl2 0.08 0.71 13.32 42.06 4.90 4210 25 85
F) SOĞUTUCU AKIŞKANLARIN KAÇAK TESPİT YÖNTEMLERİ:
FREON 12
Freon-12 kokusuz olduğu için, kullanıldığı tesislerde kaçakları saptamak oldukça güçtür. Gaz kaçaklarını saptamak ancak özel olarak yapılmış lambalarla mümkün olur.Freon-12, renksiz ve parlak olan lambanın alevinin açık yeşile dönüşmesine neden olur.havaya karışan Freon-12’nin miktarı arttıkça lambanın alevi de giderek mavileţir.
FREON 13
Kaçaklar halojen lamba ile tesbit edilir.
FREON 22
Cam berraklığında ,renksiz ve etere benzer kokusu vardır. Kaçakların tespiti ve tesiri F-12 ‘ye benzer
AMONYAK
3 yöntem vardır:
Kükürt deneyi: Bir miktar kükürt tozu yavaş şekilde ıstılarak eritilir. Sonra yaklaşık 10cm uzunluğundaki ipler erimiş haldeki kükürte batırılır. Kaçak yerini bulmak için ip kaçak olduğu tahmin edilen yere tutulup yakılır. Amonyak ile kükürt dumanı bir araya geldiğinde beyaz renkte bir buhar görülür.
Turnusol kağıdı: Kondansatör suyunda amonyak bulunup bulunmadığını kontrol etme işleminde kırmızı turnusol kağıdı da kullanılabilir. Deney, kırmızı turnusol kağıdını kondansatör suyuna batırarak yapılır, amonyak varsa kağıt maviye döner.
Deney kağıdı: Amonyak baz karakterli olduğundan yumuşak bir deney kağıdı yaklaşık yarım gram fenol_ftaleyn olan yarım litrelik bir alkol solüsyonuna batırılır. Bu kağıt kurutulur, kulanılırken önce su ile nemlendirilir ve kaçak olduğu tahmin edilen yerin yakınına tutulur. Eğer bu yerde herhangi bir amonyak kaçağı varsa kağıt pembe renge döner.
METİLEN KLORİT
Metilen klorit kullanılan bir soğutma sisteminde kaçak aranması için basıncın atmosfer basıncının üstüne çıkarılması gereklidir. Kaçak tespiti için kaçak arama lambası kullanılır.
METİLKLORİD
Kaçaklar sabun köpüğüyle tespit edilebilir.Ayrıca kaçakların saptanması amacıyla özel yapılmış lambalaradan yararlanılır. Lamba alevi kaçakların bulunduğu yere yaklaştırıldığı zaman mavimtrak yeşil bir renk alır. Metilklorid kokusuz olduğu için Soğutucu akışkan olarak kullanıldığı tesislerde kaçakların saptanması güçtür.kaçakların Saptanması amacıyla özel yapılmış lambalardan yararlanılır.Lamba alevi kaçakların bulunduğu yere yaklaştırıldığı zaman mavimtrak yeşil bir renk alır.
KARBONDİOKSİT
Karbondioksit renksiz,kokusuz bir gazdır.Derişik bir halde solunursa hafif ekşimsi bir
tad algılanır. Kaçaklar sabun köpüğü ile anlaşılır. Soğutucu akışkan olarak karbon dioksit kullanan bir soğutma sisteminde kaçaklar sadece köpük halindeki sabun eriyiği ile tespit edilir.
KÜKÜRTDİOKSİT
Soğutucu akışkan olarak kükürt dioksit kullanılan bir soğutma sisteminde kaçaklar %28 oranında amonyak bulunduran amonyaklı suya batırılmış bir bez parçasının kaçak olduğundan şüpelenilen yerin yakınına tutularak aranır. Bir kükürtdioksit kaçağı var ise beyaz bir duman meydana gelir. Bu duman amonyum sülfittir. kaçakların yerinin saptanmasında sabun köpüğü kullanıldığıda olur. Zehirli ve kokusu fenadır. Rahatsız ve tahriş edici bir kokusu vardır.Kokusu çok keskin olduğundan küçük kaçakların bile hissedilme imkanı vardır.Havada az miktarda bulunması halinde insanlar üzerinde zehirli bir tesir göstermez.
Ayrıca bir önlem olarak şu yöntemden faydalanılabilir. Küllü su veya kostik eryiği kükürt dioksiti emer. Bu sebeple sistemden kaçan herhangi bir buhar atmosfere dağılması yerine böyle bir su veya eriyik içinde toplanabilir. Bir teneke potası ile dört litre suyun karışımından elde edilen eriyik yaklaşık yarım kg kükürtdioksiti emer. Gaz kokusu gelmeye başladığı zaman eriyik değiştirilmelidir.
Bu yöntemlerin yanında kaçaklar mavi turnesol kağıdının kırmızıya dönüşmesi suretiylede tespit edilir. Sabunlu su kullanılması korozyon sebebiyle önerilmez.
G) SOĞUTUCU AKIŞKANLARIN DİĞER MALZEMELERE OLAN ETKİSİ:
GENEL OLARAK FREONLAIN DİĞER MALZEMELER ETKİLERİ
Freon soğutucu akışkanların kimyasal kararlılığı genel bir özelliğidir. Soğutma tesis ve teçhizatlarında kullanılan çeşitli metallere karşı aşındırıcı etki göstermez. Bununla beraber bazı maddeler için çözücü özelliği vardır. Conta ve benzerlerinin seçimine dikkat edilmelidir. Sentetik lastikten yapılmış contalarda ise herhangi bir problem yoktur. Normal hallerde yağlama yağı freon soğutucularla tamamen karışabilir.(Bir soğutucu akışkanın yağ ile kolayca karışması istenmeyen bir durumdur.) Hava ile %10’nun üstündeki karışımları ancak hafif bir zehirlenme etkisi gösterirler. Herhangi bir kaçak anında hava ile freon gazları karışım yapsa dahi koku ve renk vermezler, ayrıca buharı parlayıcı değildir.
Freon soğutucu akışkanların kullanıldığı soğutma sistemlerinde su bulunmasına izin verilmemelidir. Su yavaş olsa da soğutucu akışkanla reaksiyona girerek asit karakterli bir sıvı meydana getireceğinden metallere karşı aşındırıcı bir durum yaratabilir.
FREON 12
Kurţun,magnezyum ve alaţımları,magnezyum ihtiva eden alüminyum alaşımları ile alstik ve yağ haricindeki malzemeye tesiri yoktur.Şayet su ihtiva ederse sıcaklıkla korozyon etkisi artar. Sıvı F12 her nisbet ve sıcaklıkta yağ ile kolayca karışabilse de buhar haldeki F12 çok az karıţır.F12 buharı ile temas eden yiyecek maddeleri zarar görmez ve yenilebilir.F12 patlamaz ve yanmaz. Suda güç erir.
FREON 21:
Korozyon sebebiyle su ihtiva etmemelidir.
AMONYAK
Sıvı yada gaz halindeki amonyak bakır , pirinç, teneke galvaniz kaplamalı malzeme üzerine korozif yönde etkimesine karşın çeliğe kesinlikle etkimez.Bu nedenle soğutucu akışkan olarak amonyağın kullanıldığı soğutma tesislerinde yapı malzemesi olarak demir ve çelikten faydalanılır. Bronza da fazla tesir etmez.Bunun yanında bakır,bakır-çinko alaşımlarıda tesisatta kullanılır.
METİLKLORİD
Yalın haldeki metil klorür metallere (Çelik,dökme demir bakır, pirinç, kurşun, kalay) karşı aşındırıcı etki göstermez: Yanlız alüminyuma tesir ettiğinden, evaparatörü alüminyum olan buzdolaplarında kullanılmaz. Fakat nem bulundurduğundan metil alkol ve hidrolikasitin bir karışımı haline gelir buda metalleri aşındırır.Çeşitli ihtimaller göz önüne bulundurularak alüminyum, çinko ve magnezyum alaşımları hiçbir zaman soğutucu akışkan olarak metil klorür kullanılan soğutma tesislerinde kullanılmamalıdır. Çünkü metil klorür bu metallerin alaşımları üzerinde daha fazla aşındırıcı etki gösterir. Aynı zamanda metil klorür soğutma kompresörlerinde kulanılan bazı maddeller için çözücü özelliği vardır. Bu sebeple lastik contalar hiç bir zaman kullanılmamalıdır. Conta malzemesi olarak çözünme özelliği olmayan sentetik lastik,asbest ve fiber emniyet sınırları içinde kullanılabilir.
Madeni yağlar az da olsa metil klorür içinde çözünürler. Bu yüzden metil klorür kullanıldığında daha yüksek viskoziteli yağlar kullanılmalıdır.
KARBONDİOKSİT
Aktif olmayan bir maddedir,malzemeye herhangi bir etkisi yoktur.
KÜKÜRTDİOKSİT
SO2 gazı yanmaz ve hava ile patlayıcı karışımlar meydana getirmez. Kükürtdioksitin doymuş çözeltisi asidiktir ve metallere etkir. Kükürt dioksit saf hali ile aşındırıcı bir etki göstermez. Fakat nemli ortamda sülfüroz asit ( H2SO3) veya sülfirik asit (H2SO4) şeklini alır.Bu durumda demir ve çeliğe karşı şiddetli bir aşındırıcı etkisi gösterir.Bunun için sistemde nem miktarının minimum bir değerde tutulması için tedbir alınmalıdır.
Bakır ve pirinçten yapılmış olan parçalara etkimez. SO2 suda erir,buna karşılık yağda erimesi güçtür. Bu sebeple diğer soğutuculara kıyasla kompresörlerde daha hafif yağlar kullanılabilir.
H) YARARLANILAN KAYNAKLAR:
• Termodynamic Properties of Refrigertants,ASHRAE R.B. STEWART, R.T. JACOBSEN, S.G.PENONCELLO 1986
• 1993 FUDAMENTALS HANDBOOK, ASHRAE
• Soğutma Tekniği Dersnotları, Doc. Dr. Refah Ayber, 1983 İTÜ
• Refrigeration&Air Conditioning, W.F. STOECKER, J.W. JONES, 1982 McGRAW-HILL INTERNATIONAL EDITIONS
• Refrigeration Engineering, PROF.DR.H.J.MACINTIRE, PROF.DR. F.W. HUTCHINSON, 1955, John-Wiley&Sons, London
• Modern Electric and Gas Refrigeration, A.D. ALTHOUSE, C.H. TURNQUIIST, 1947, The Goodheart-Willcox Company, INC. Publishers.
• Soğutma Tekniğinde Kullanılan Soğutucu Akışkanlar, Sabri SAVAŞ
• Mühendis ve Makina Dergisi TMMOB Makina Mühendisleri Odası Sayı:458