‹çindekiler - Kitap Okur Yazarkitap.okur-yazar.net/e-kitap/aof/KIM211U-endustriyel-kimya.pdf · Kimyasal ‹ﬂlem (Süreç veya Proses) ..... 6 Ay›rma Yöntemleri ... Solvay

‹çindekilerÖnsöz ............................................................................................................ xi

Kimya Endüstrisi ................................................................. .... 2ENDÜSTR‹YEL K‹MYA ................................................................................ 3K‹MYA ENDÜSTR‹S‹ .................................................................................... 3K‹MYANIN ÖNEM‹ ...................................................................................... 4Fiziksel ‹fllem (Süreç veya Proses) .............................................................. 5Kimyasal ‹fllem (Süreç veya Proses) ........................................................... 6Ay›rma Yöntemleri ....................................................................................... 6Ekonomik ve Termodinamik Fizibilite ....................................................... 7Süreç Denetimi ............................................................................................. 7Saflaflt›rma Yöntemleri ................................................................................. 8Üretim Maliyeti ve Ürün Verimi .................................................................. 8Temel Tan›mlar ............................................................................................. 8Ak›m fiemalar› .............................................................................................. 9Pilot Çal›flma Üniteleri ................................................................................. 9Araflt›rma ve Gelifltirme................................................................................. 9KÜTLE DENKL‹⁄‹ ........................................................................................ 10Kimyasal ‹fllemlerde Kütle Ba¤lant›lar› ....................................................... 10Kimyasal ‹fllemlerde Hacim ve Mol Ba¤lant›lar› ........................................ 11Kar›fl›m ve Çözeltilerin Bileflimi .................................................................. 11Kütle Denkli¤i Problemlerinin Çözümü ..................................................... 11Kütle Denkli¤i Türleri .................................................................................. 13ENERJ‹ DENKL‹⁄‹ ........................................................................................ 14TÜRK‹YE K‹MYA SANAY‹‹ ......................................................................... 16TÜRK‹YE K‹MYA SANAY‹N‹N DÜNYADAK‹ YER‹ ................................... 17Türkiye Kimya Sanayicileri Derne¤i............................................................. 17Özet ............................................................................................................... 18Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 19Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 20S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 20Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 20

Su Teknolojisi ........................................................................... 22SUYUN ÖNEM‹ ............................................................................................. 23‹Ç‹LEB‹L‹R VE ENDÜSTR‹YEL SULARIN ÖZELL‹KLER‹.............................. 26Duyusal Özellikler......................................................................................... 29Fiziksel Özellikler.......................................................................................... 30

Renk ......................................................................................................... 30Bulan›kl›k................................................................................................. 30S›cakl›k..................................................................................................... 30‹letkenlik .................................................................................................. 31

Kimyasal Özellikler ....................................................................................... 31Sertlik ....................................................................................................... 31pH ............................................................................................................ 33

Suda Bulunabilecek Kimyasal Maddeler...................................................... 33Kalsiyum .................................................................................................. 33Magnezyum ............................................................................................. 33Klorür ve Sülfat ....................................................................................... 33

‹ ç indek i ler iii

1. ÜN‹TE

2. ÜN‹TE

Demir ve Mangan.................................................................................... 34Fenolik Bileflikler .................................................................................... 34Çinko ve Bak›r ........................................................................................ 34Kurflun, Krom, Arsenik, Selenyum, Kadmiyum, Gümüfl ve Civa......... 34Siyanür ..................................................................................................... 34Nitrat ........................................................................................................ 35Florür ....................................................................................................... 35Bromür..................................................................................................... 35Sülfat ........................................................................................................ 35Silisyum.................................................................................................... 35Bor ........................................................................................................... 35Radyoaktif Maddeler ............................................................................... 36Deterjanlar ............................................................................................... 36Buharlaflt›rma Kal›nt›s› ............................................................................ 36

Bakteriyolojik Özellikler ............................................................................... 36‹ÇME, KULLANIM VE ENDÜSTR‹YEL SU ‹fiLEMLER‹ ................................. 36Fiziksel ‹fllemler............................................................................................. 36Kimyasal ‹fllemler .......................................................................................... 36Biyolojik ‹fllemler .......................................................................................... 36SU SAFLAfiTIRMA VE YUMUfiATMA YÖNTEMLER‹ ................................... 37‹yon De¤iflimi ................................................................................................ 37

Sodyum Katyon De¤iflim ‹fllemi ............................................................. 38Sülfürik Asit ‹le Rejenerasyon ................................................................ 39Hidrojen Katyon De¤iflim ‹fllemi ............................................................ 39Anyon De¤ifltiriciler ................................................................................ 39

Demineralizasyon (Mineralleri Giderme)..................................................... 40Çöktürme ‹fllemleri........................................................................................ 40

Kireç-Soda ‹fllemi .................................................................................... 40Tuz Giderme.................................................................................................. 42Su Saflaflt›rma ve Yumuflatma Yöntemlerinin Uygulamalar› ...................... 43

Sudaki Fosfat›n Yumuflat›lmas›............................................................... 43Sudaki Silisin Giderimi............................................................................ 43Korozyon ................................................................................................. 44

Su Saflaflt›rma................................................................................................. 44fiehir Suyunun Saflaflt›r›lmas›.................................................................. 45Endüstriyel Suyun Saflaflt›r›lmas› ............................................................ 45

ÇEVRE KORUMA........................................................................................... 46ATIKSU ARITIMI ........................................................................................... 47Endüstriyel At›ksular ..................................................................................... 48Evsel At›ksular ............................................................................................... 50HAVA K‹RL‹L‹⁄‹............................................................................................ 50CO2 VE SERA ETK‹S‹ .................................................................................... 51AS‹T YA⁄MURLARI....................................................................................... 52Özet................................................................................................................ 53Kendimizi S›nayal›m .................................................................................... 55Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 56S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 56Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 57

Azot Endüstrisi ........................................................................ 58AZOTUN K‹MYA ENDÜSTR‹S‹NDEK‹ YER‹................................................ 59AZOT GAZININ TEMEL ÖZELL‹KLER‹ ........................................................ 60

‹ ç indek i leriv

3. ÜN‹TE

Azot Gaz› Üretimi.......................................................................................... 60AMONYAK..................................................................................................... 61Amonyak Üretimi .......................................................................................... 62AMONYUM N‹TRAT ..................................................................................... 63AMONYUM SÜLFAT ..................................................................................... 64ÜRE ................................................................................................................ 65N‹TR‹K AS‹T .................................................................................................. 65GÜBRELER..................................................................................................... 66Azot Gübreleri ............................................................................................... 67Fosfor Gübreleri ............................................................................................ 68Potasyum Gübreleri ...................................................................................... 69AZOTLU PATLAYICILAR .............................................................................. 69Nitrogliserin ................................................................................................... 69Nitroselüloz.................................................................................................... 70Trinitrotoluen................................................................................................. 70AZOTLU ORGAN‹K B‹LEfi‹KLER.................................................................. 70PEST‹S‹TLER ................................................................................................. 71Herbisitler ...................................................................................................... 72AZOT TAY‹N YÖNTEMLER‹ ........................................................................ 72Özet................................................................................................................ 74Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... 76Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 77S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 77Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 78

Yak›tlar ve Enerji Kaynaklar›.................................................. 80ENERJ‹............................................................................................................ 81ENERJ‹ KAYNAKLARI .................................................................................. 81KLAS‹K ENERJ‹ KAYNAKLARI .................................................................... 81Kömür ........................................................................................................... 81Petrol .............................................................................................................. 82ALTERNAT‹F ENERJ‹ KAYNAKLARI ........................................................... 83Günefl Enerjisi .............................................................................................. 84Nükleer Enerji .............................................................................................. 86Rüzgar Enerjisi ............................................................................................... 87Hidrojen Enerjisi............................................................................................ 89Jeotermal Enerji ............................................................................................. 90Dalga ve Gelgit Enerjisi ............................................................................... 92Biyokütle Enerjisi .......................................................................................... 94Hidroelektrik Enerjisi ................................................................................... 95Yak›t Hücreleri ............................................................................................. 96DÜNYADA VE TÜRK‹YE’DE ENERJ‹ ........................................................... 98Özet .............................................................................................................. 100Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 102Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 103S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 104Yararlan›lan Kaynaklar ................................................................................ 104

Çimento Endüstrisi.................................................................. 106Ç‹MENTONUN ÖNEM‹ ................................................................................. 107Ç‹MENTO ‹ÇER‹S‹NDEK‹ B‹LEfiENLER ...................................................... 107Ana Hammaddeler ....................................................................................... 108

‹ ç indek i ler v

4. ÜN‹TE

5. ÜN‹TE

Kireçtafl› (Kalker) ................................................................................... 108Kil ............................................................................................................. 109Marn ........................................................................................................ 109Alç› Tafl› .................................................................................................. 109

Yard›mc› Hammaddeler ............................................................................... 109Puzolanik Maddeler ................................................................................ 110Demir Cevheri ........................................................................................ 110

Ç‹MENTO ÇEfi‹TLER‹ ................................................................................... 111Ç‹MENTOLARIN ÖZELL‹KLER‹ VE KULLANIM ALANLARI ....................... 112Portland Çimentolar› .................................................................................... 112Katk›l› Çimentolar ........................................................................................ 114Trasl› Çimentolar .......................................................................................... 114Uçucu Küllü Çimentolar .............................................................................. 115Yüksek F›r›n Cürufu Çimentolar .................................................................. 115Beyaz Portland Çimentosu ........................................................................... 115Cüruf Çimentolar ........................................................................................... 115Sorel Çimentosu ........................................................................................... 115Alüminli Çimento ......................................................................................... 116Sülfata Dayan›kl› Portland Çimentosu ........................................................ 116Süper Sülfat Çimentosu ............................................................................... 116Harç Çimentosu ........................................................................................... 116Ç‹MENTO ÜRET‹M‹ ...................................................................................... 116Hammadde Temini ...................................................................................... 117Hammaddenin Ö¤ütülmesi ve Kar›flt›r›lmas› ............................................... 117Klinkerin Piflirilmesi ...................................................................................... 117Klinkerin So¤utulmas› ve Ö¤ütülmesi ........................................................ 118Paketleme ..................................................................................................... 119Depolama ..................................................................................................... 119Ç‹MENTO VE BETON ................................................................................. 119K‹REÇ ÜRET‹M‹ VE KULLANIM ALANLARI ............................................... 120Ç‹MENTO KAL‹TE KONTROLÜ ................................................................... 121Çimentonun Fiziksel Özelliklerine Yönelik Deneyler ............................... 121Çimentonun Mekanik Dayan›m Özelliklerine Yönelik Deneyler ............. 122Çimentonun Kimyasal Bilefliminin Tayinine Yönelik Deneyler ................. 122TÜRK‹YE Ç‹MENTO SANAY‹S‹ .................................................................... 123Özet................................................................................................................ 124Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... 126Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 127S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 127Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 128

Sabun ve Deterjanlar .............................................................. 130TAR‹HÇE........................................................................................................ 131SABUN ........................................................................................................... 132SABUN ÜRET‹M METODLARI VE SABUN ÇEfi‹TLER‹................................ 132Arap Sabunu Üretimi .................................................................................... 133

Sabun Çeflitleri......................................................................................... 133SABUN ÜRET‹M‹NDE KULLANILAN KATKI MADDELER‹ VE FONKS‹YONLARI .............................................................. 134DETERJANLAR............................................................................................... 134DETERJAN B‹LEfi‹M‹ ..................................................................................... 135Yüzey Aktif Madde........................................................................................ 135

‹ ç indek i lervi

6. ÜN‹TE

Yüzey Aktif Maddelerin S›n›fland›r›lmas›..................................................... 135KOMPLEKS DETERJAN ÜRET‹M‹................................................................. 139Lineer Alkilbenzen Sülfonasyonu................................................................. 139SENTET‹K DETERJANLARIN SAH‹P OLMASI GEREKEN ÖZELL‹KLER VE KAL‹TE KONTROL YÖNTEMLER‹ ................................... 140DETERJANLARIN ÇEVREYE ETK‹S‹ ............................................................ 140S›v› Bulafl›k Deterjan› .................................................................................... 141S›v› El Sabunu................................................................................................ 141Camsil............................................................................................................. 142Kir ve Cila Sökücü ........................................................................................ 142Kireç Çözücü ................................................................................................. 142Bulafl›k Makinesi Parlat›c›s›........................................................................... 142Protein ve Kan Sökücü Deterjan.................................................................. 142Makinalarda Yard›mc› Y›kama Deterjan› ..................................................... 142Oksijenli A¤art›c› ........................................................................................... 143Çamafl›r suyu ................................................................................................. 143Tuz Ruhu ....................................................................................................... 143Özet................................................................................................................ 144Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... 146Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 147S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 147Yararlan›lan Kaynaklar ................................................................................ 147

Polimer Teknolojisi ................................................................. 148POL‹MER ALANINDAK‹ TEMEL KAVRAMLAR VE KONULAR ................... 149Temel Kavramlar ........................................................................................... 150

Polimer..................................................................................................... 150Monomer ................................................................................................. 151Yinelenen Birim ...................................................................................... 152Polimerizasyon Derecesi (PD)................................................................ 152Uç Gruplar............................................................................................... 154

Polimerlerin S›n›fland›r›lmas› ........................................................................ 154Polimerlerin Moleküler Yap›lar›na Göre S›n›fland›r›lmas› .................... 154Polimerlerin Molekül Mimarilerine Göre S›n›fland›r›lmas› ................... 155Polimerlerin Fiziksel Yap›lar›na Göre S›n›fland›r›lmas› ........................ 156Polimerlerin ‹fllenmesine Göre S›n›fland›r›lmas› ................................... 156Polimerlerin Son Kullan›mlar›na Göre S›n›fland›r›lmas› ....................... 157

Polimerlerde Molekül A¤›rl›¤› ve Molekül A¤›rl›k Da¤›l›m› ....................... 158Say›ca-Ortalama Molekül A¤›rl›¤› ........................................................... 159A¤›rl›kça-Ortalama Molekül A¤›rl›¤›....................................................... 159Viskozite-Ortalama Molekül A¤›rl›¤› ...................................................... 160

Polimerlerde Is›l Geçifller.............................................................................. 162POL‹MERLER‹N ‹fiLENME SÜREÇLER‹ ......................................................... 163Ekstrüzyon ..................................................................................................... 164Film ve Levha Ekstrüzyonu .......................................................................... 165Ekstrüzyonla Film fiiflirme............................................................................. 166Ekstrüzyonla Kaplama .................................................................................. 166S›k›flt›rarak Kal›plama.................................................................................... 166Transfer Kal›plama ........................................................................................ 167Enjeksiyon Kal›plama.................................................................................... 168

Termoset Enjeksiyon Kal›plama............................................................. 170fiiflirerek Kal›plama........................................................................................ 170

‹ ç indek i ler vii

7. ÜN‹TE

Dönerek Kal›plama ....................................................................................... 171Merdaneleme ................................................................................................. 171Döküm ........................................................................................................... 172Köpük Üretimi............................................................................................... 173Lif (Filament) Çekme .................................................................................... 174Kauçuk ‹flleme............................................................................................... 175

Vulkanizasyon ......................................................................................... 176Dolgu Maddeleri ..................................................................................... 176

Di¤er Polimer ‹flleme Teknikleri .................................................................. 176Polimerlerde Kullan›lan Katk› Maddeleri..................................................... 176Özet................................................................................................................ 178Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... 180Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 181S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 181Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 182

Petrol ve Petol Endüstrileri......................................................184PETROL.......................................................................................................... 185PETROL B‹LEfiENLER‹ VE ÖZELL‹KLER‹..................................................... 186Alifatik Bileflikler ........................................................................................... 187Aromatik bileflikler ........................................................................................ 187SIVI PETROL GAZI (LPG)............................................................................. 188PETROL RAF‹NASYONU ......................................................................... 189PETROL ÜRÜNLER‹N‹N AYRILMASI VE SAFLAfiTIRILMASI....................... 190PETROL ÜRÜNLER‹N‹N KULLANIMI ........................................................... 195Özet ............................................................................................................... 199Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 201Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 202S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 202Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 202

Kimya Endüstrisinde Koku ve Tat Veren Katk› Maddeleri. 204KOKU VE TAT VEREN MADDELER ............................................................ 205KOKUNUN TANIMI VE SINIFLANDIRILMASI ............................................. 206Parfüm Nedir? ................................................................................................ 207PARFÜMÜ OLUfiTURAN B‹LEfiENLER ......................................................... 208Çözücü ........................................................................................................... 208Ba¤lay›c› (Fiksatif)......................................................................................... 208Kokulu Maddeler........................................................................................... 209PARFÜM ENDÜSTR‹S‹NDE KULLANILAN BAZI UÇUCU YA⁄LAR .......... 210UÇUCU YA⁄LARIN ELDE ED‹LME YÖNTEMLER‹ ..................................... 211Distilasyon yöntemleri .................................................................................. 211Çözücü Ekstraksiyonu................................................................................... 212So¤ukta S›kma ............................................................................................... 212S›v›laflt›r›lm›fl Gazlarla Ekstraksiyon Yöntemi.............................................. 212GIDA KATKI MADDELER‹............................................................................ 213G›da Katk› Maddesi nedir?............................................................................ 214G›da Katk› Maddelerinin Tarihçesi............................................................... 214G›dalarda Katk› Maddelerinin Kullan›m›na ‹liflkin Yasal Düzenlemeler ... 214G›da Katk› Maddelerinin Kullan›m›na Ait Hususlar.................................... 215G›da Katk› Maddelerinin S›n›fland›r›lmas› ................................................... 215

Koruyucular (Kaliteyi Koruyup Raf Ömrünü Uzatanlar) ...................... 215

‹ ç indek i lerviii

8. ÜN‹TE

9. ÜN‹TE

Yap›y›, Haz›rlama ve Piflme Özelli¤ini Gelifltirenler ............................. 216Renk ve Aromay› Gelifltiriciler................................................................ 219Besin De¤erini Koruyup Gelifltiriciler (Besin ö¤eleri) .......................... 220

Özet ............................................................................................................... 221Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 222Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 223S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 223Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 224

Klor Alkali ve Elektrolitik Endüstrileri .................................. 226KLOR ALKAL‹ ENDÜSTR‹LER‹ ..................................................................... 227Sodyum Karbonat (Soda) Üretimi ................................................................ 227Solvay (Amonyak-Soda) Prosesi ile Soda Üretimi....................................... 228Sodyum Bikarbonat Üretimi ......................................................................... 230Klor ve Sodyum Hidroksit Üretimi .............................................................. 230Diyaframl› Elektroliz Hücreleri ..................................................................... 231

Diyaframl› Hücrelerde Gerçekleflen ‹fllemler ........................................ 232Civa Katotlu Hücreleri ............................................................................ 234A¤artma Tozu Üretimi............................................................................. 235Kalsiyum Hipoklorit Üretimi .................................................................. 235Sodyum Hipoklorit Üretimi .................................................................... 236Sodyum Klorit Üretimi ............................................................................ 236

ELEKTROK‹MYASAL ‹fiLEMLER.................................................................... 236ELEKTROL‹T‹K ENDÜSTR‹ ........................................................................... 237Alüminyum Üretimi....................................................................................... 237Gümüfl Üretimi .............................................................................................. 237Sodyum Üretimi............................................................................................. 238Magnezyum Üretimi ...................................................................................... 239Hidrojen Üretimi............................................................................................ 240Oksijen Üretimi ............................................................................................. 241KLORATLAR VE PERKLORATLAR................................................................ 241Sodyum Klorat Üretimi ................................................................................. 242Potasyum Perklorat Üretimi.......................................................................... 242ORGAN‹K B‹LEfi‹K ÜRET‹M‹........................................................................ 242Organik Maddelerin ‹ndirgenmesi ............................................................... 242Organik Maddelerin Yükseltgenmesi........................................................... 243ELEKTROK‹MYASAL HÜCRE ÇEfi‹TLER‹ ..................................................... 243Galvanik Hücre (Voltaik Hücre) .................................................................. 243Elektrolitik Hücreler ...................................................................................... 244Özet................................................................................................................ 246Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... 247Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 248S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 248Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 249

‹laç Endüstrisi ........................................................................... 250HAM MADDEDEN DOZAJ fiEKL‹NE............................................................ 251‹LAÇ ETKEN MADDES‹ ÜRET‹M ENDÜSTR‹S‹ .......................................... 252Üretim ............................................................................................................ 252AR-GE ........................................................................................................... 255ÖN FORMÜLASYON VE ÜRÜN GEL‹fiT‹RME ............................................ 256Ön Formülasyon .......................................................................................... 256

‹ ç indek i ler ix

10. ÜN‹TE

11. ÜN‹TE

Miktar Tayini Yöntemi Gelifltirme ................................................................ 258Validasyon .................................................................................................... 258‹laç Stabilitesi ............................................................................................... 259Ürün Gelifltirme ............................................................................................ 260ENDÜSTR‹YEL ÜRET‹M ................................................................................ 261Personel ......................................................................................................... 261Bina ve Alanlar ............................................................................................ 262Destek Üniteler.............................................................................................. 264Ekipman ........................................................................................................ 265Kalite Güvencesi .......................................................................................... 265‹yi Üretim Uygulamalar› .............................................................................. 265Kalite Kontrol ............................................................................................... 267Dokümantasyon ........................................................................................... 267Validasyon .................................................................................................... 268Özet ............................................................................................................... 270Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 271Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 272S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 272Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 272

Endüstriyel Süreçlerde Biyoteknoloji ve Nanoteknoloji..... 274B‹YOTEKNOLOJ‹ VE NANOTEKNOLOJ‹ .................................................... 275B‹YOTEKNOLOJ‹ .......................................................................................... 275Temel Kavramlar ........................................................................................... 276Biyoteknoloji Kronolojisi .............................................................................. 277Biyoteknolojinin Temel Uygulama Alanlar›................................................. 279

T›bbi Biyoteknoloji.................................................................................. 279Biyoteknolojik Yöntemler ‹le Gen Terapisi........................................... 280Biyoteknolojik Yöntemler ile ‹laç Üretimi............................................. 281Tan› Kitleri ve Biyosensörler .................................................................. 281Bitki Biyoteknolojisi ................................................................................ 282Çevre Biyoteknolojisi .............................................................................. 283Endüstriyel Biyoteknoloji........................................................................ 284

NANOTEKNOLOJ‹......................................................................................... 285Nanobiyoteknoloji ........................................................................................ 286DÜNYA VE TÜRK‹YE PAZARINDA B‹YOTEKNOLOJ‹ VENANOTEKNOLOJ‹......................................................................................... 288Dünyada Biyoteknoloji ................................................................................. 288Türkiye’de Biyoteknoloji ............................................................................. 289Dünyada Nanoteknoloji ................................................................................ 290Türkiye’de Nanoteknoloji ............................................................................. 291Özet ............................................................................................................... 292Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 293Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 294S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 294Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 294

‹ ç indek i lerx

12. ÜN‹TE

ÖnsözKimya; atomlar›n, elementlerin ve bilefliklerin özelliklerini inceleyen bir bilim

dal›d›r. Gördü¤ümüz, dokundu¤umuz, koklad›¤›m›z, tad›na bakt›¤›m›z her maddeatomdan meydana gelmifltir. Ayn› veya farkl› atomlar birlefltirilerek ve flekil-lendirilerek faydal› ürünlere dönüfltürülür. Ortaça¤da simyac›lar›n en önemli hede-flerinden biri laboratuvar ortam›nda de¤ersiz metalleri alt›na dönüfltürmekti. Bukonuda yapt›klar› çal›flmalar sonucunda her ne kadar baflar›s›z olsalar da dam›tma,süzme, buharlaflt›rma gibi ay›rma ve saflaflt›rma yöntemlerinin temelleriniatm›fllard›r. 18. yüzy›l sonlar›na do¤ru “Simyadan Kimyaya” geçiflin en önemlitemelleri at›lm›flt›r. 18. ve 19. yüzy›lda temel bilimlerdeki önemli geliflmeler sonu-cu kimya, laboratuvarlardan ç›km›fl ve sanayi devriminin hizmetine girmifltir.Laboratuvarlarda bafllayan küçük ölçekli üretimler kimya endüstrisinde tonlarmertebesine ulaflm›flt›r. Nas›l ki temeli sa¤lam olmayan bir bina üzerine yeni birkat ç›kmak imkâns›z ise kimya temelinin eksik oldu¤u bir kimya endüstrisinde debüyüme ve geliflme beklemek de o kadar anlams›zd›r. Yeni bir ürün gelifltire-bilmek için öncelikle kimyasal maddelerin özelliklerinin iyi bilinmesi, daha sonrabu özelliklere uygun kimyasal tepkimelerin gelifltirilmesi, daha saf ve temiz ürün-ler elde edebilmek için ise yeni ay›rma ve saflaflt›rma tekniklerinin uygulanmas›gerekir. Günümüzdeki mevcut sistemler için alternatif reaktifler, alternatif sentezkoflullar›, alternatif mekanizmalar vb. önerebilmek kimya biliminin iyi anlafl›lmas›zorunlulu¤unu ortaya koymaktad›r. Gerek laboratuvar gerekse teorik dersleriylekimya bölümü kimya endüstrisinin temel yap›tafl›n› oluflturmaktad›r.

Endüstriyel kimya dersinin amac›, kimya e¤itimi süresince ifllenen teorik ve la-boratuvar derslerinin endüstrideki uygulama alanlar›n› göstermektir. Disiplinleraras› çal›flmalar›n ön plana ç›kt›¤› günümüz ça¤›nda nanoteknoloji ve biyotekno-loji alanlar› kimya için mükemmel uygulama alanlar›d›r.

Bu kitapta; kimyan›n rol oynad›¤› baz› önemli endüstriler hakk›nda bilgiler yeralmaktad›r. Ünitelerde, uzaktan ö¤retim tekniklerine uygun olarak ö¤renciyedo¤rudan sade ve özet bilgiler sunulmufltur. Konular›n daha iyi anlafl›labilmesiiçin yan sütunlar, s›ra sizde ve kendimizi s›nayal›m sorular› ve bunlar›n cevaplar›verilmifltir. Bunun yan›nda görsel yetersizlik ve sayfa say›s›ndaki k›s›tlamalarnedeniyle bilgi aktar›m›nda meydana gelebilecek eksiklikler “e-ö¤renme” araçlar›ile giderilmeye çal›fl›lacakt›r.

Bu kitap, yaz›m›ndan size ulaflmas›na kadar birçok aflamadan geçmifl özverilibir çal›flman›n ürünüdür. Ünitelerin yaz›m›nda, koordinasyonunda, ö¤retimtasar›m›nda, dizgi ve grafik tasar›m›nda, bas›m›nda ve ö¤rencilere ulaflmas›ndaeme¤i geçen Anadolu Üniversitesi’nin tüm ö¤retim elemanlar›na, teknik ve destekpersoneline, sab›r ve desteklerinden dolay› eflime ve biricik k›z›ma en içtenteflekkürlerimi sunuyorum.

Topluma faydal› bireyler olabilmemiz için hayat›m›z›n her aflamas›nda e¤itim-le iç içe olmam›z gerekir. Siz de¤erli ö¤rencilerin; emek harcayarak, al›n teri dök-erek, inanarak ve hak ederek istedi¤iniz baflar›ya ulaflman›z› diliyorum.

Sayg› ve sevgilerimle,

EditörProf. Dr. Yücel fiAH‹N

Önsöz xi

Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Endüstriyel Kimya ile ilgili kavramlar› aç›klayabilecek,Kimya Endüstrisini ve Kimyan›n önemini ifade edebilecek,Ay›rma ve Saflaflt›rmaYöntemlerini s›n›fland›rabilecek,Termodinamik ve Ekonomik Fizibilitenin önemini aç›klayabilecek,Fiziksel ve Kimyasal ifllemi tart›flabilecek,Araflt›rma ve Gelifltirmenin önemini aç›klayabilecek,Kütle ve Enerji Denkli¤ini aç›klayabilecek,Türkiye Kimya Sanayii ve Dünyadaki yerini tart›flabilecek bilgi ve becerilerkazanacaks›n›z.

‹çerik Haritas›

• Endüstriyel Kimya• Kimya Endüstrisi• Fiziksel ifllem• Kimyasal ifllem• Ay›rma Yöntemleri• Termodinamik ve Ekonomik

Fizibilite

• Saflaflt›rma Yöntemleri• Araflt›rma ve Gelifltirme• Kütle Denkli¤i• Enerji Denkli¤i• Türkiye Kimya Sanayii• Türkiye Kimya Sanayinin

Dünyadaki Yeri

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNNNNNNN

Endüstriyel Kimya Kimya Endüstrisi

• ENDÜSTR‹YEL K‹MYA• K‹MYA ENDÜSTR‹S‹• K‹MYANIN ÖNEM‹• KÜTLE DENKL‹⁄‹• ENERJ‹ DENKL‹⁄‹• TÜRK‹YE K‹MYA SANAY‹‹• TÜRK‹YE K‹MYA SANAY‹N‹N

DÜNYADAK‹ YER‹

1ENDÜSTR‹YEL K‹MYA

ENDÜSTR‹YEL K‹MYA Endüstride, ham maddelerin toplum için faydal› ürünlere dönüflmesinde kullan›lantemel kimyasal ifllemlerin (proseslerin) geliflimi, optimizasyonu ve takip edilmesiendüstriyel kimya olarak tan›mlanabilir. Uygulamal› bilim olarak endüstriyel kim-ya toplumdaki insanlar›n ekonomik, çevre ve politika gibi çok genifl alanlarda ka-rarl›l›¤›n› sa¤lamak aç›s›ndan hayati bir önem tafl›r. Kimya endüstrisi geliflmifl ülke-lerin önemli temel köfle tafllar›ndan biridir. Kimyagerler ürün geliflimi ve yöneti-minde oldu¤u gibi kimyasal ürünlerin üretiminde, kontrolünde ve güvenli ifllen-mesinde önemli rol oynarlar. Kimyagerlik e¤itiminde al›nan teorik ve laboratuvardersleri ürün dizayn›ndan kalite kontrolüne kadar genifl bir yelpazede kullan›l›r.Burada önemli olan nokta neyin nerede, nas›l ve niçin kullan›laca¤›n› bilmektir.Kimyagerler alm›fl olduklar› zorlu kimya e¤itimine ra¤men özellikle kimya endüs-trisinde hak etti¤i konumlarda bulunamamaktad›r. Bunun nedenleri Fen (veyaFen-Edebiyat) Fakülteleri Kimya Bölüm e¤itim müfredat›n›n bilinmemesi veyamesleki bir çekiflme olabilir. Fakat son y›llarda dünyada ve ülkemizde araflt›rma-gelifltirmeye ve temel bilime verilen önemin artmas› kendisini iyi yetifltirmifl kim-yagerlere verilen de¤erin art›rmas›na neden olmufltur.

K‹MYA ENDÜSTR‹S‹ Kimyasallar›n kullan›lma tarihi çok eski uygarl›klara kadar gitmektedir. Örne¤inM›s›r Firavunlar› döneminde birçok kimyasal biliniyor ve kullan›l›yordu. Hayvanya¤lar›yla soday› kar›flt›rarak sabuna benzer bir madde elde etmifller ve bunu ölü-leri y›kamak için kullanm›fllard›r. Mumya yap›m›nda ise cam ve seramik endüstri-sinin hammaddesi olan kum ve soda kullan›lm›flt›r. Gerçek kimya endüstrisi evri-mi bundan y›llar sonra gerçekleflmifltir. Geliflim di¤er endüstrilerin ihtiyac› olan(örne¤in sabun üreticilerinin alkali, tekstil üreticilerinin a¤art›c›, cam üreticilerininsoda ve kum ihtiyac› vb.) kimyasallar›n karfl›lanmas›yla bafllam›flt›r. Günümüzdeise nanoteknolji ve biyoteknolinin gereksinimleri olan ileri teknoloji maddeleriniüretmektedir.

Kimya endüstrisi 1960 ve 1970’li y›llar›n bafl›ndaki teknoloji ata¤›ndan sonrabüyümeye bafllam›fl ve günümüzde de birçok endüstri kolundan daha h›zl› geliflenönemli bir üretim endüstrisi durumuna gelmifltir. Kimya endüstrisindeki bu gelifl-menin bafll›ca nedeni araflt›rma ve gelifltirmeye (AR-GE) verilen önemden kaynak-lanmaktad›r. Araflt›rma ve gelifltirme sonucunda flu anki piyasaya hakim olan bir-

Kimya Endüstrisi

Üniversitelerin Fen veya Fen-Edebiyat Fakülteleri KimyaBölümünden mezun olankiflilerin ald›¤› ünvanakimyager denir.

çok ürünün üretimi 1950 ve 1960 y›llar›nda bafllam›flt›r. Bunlar aras›nda en dikkatçekici örnekler PVC ve naylon sentetik polimerleridir. Proses gelifltirme, iyilefltirmeve uygulama alanlar›ndaki gelifltirmeler ile kimya endüstrisi hemen hemen tüm en-düstriler ile al›fl-verifl yapar durumuna gelmifltir.

Kimya endüstrisi elektronik ve mühendislikteki geliflmeleri yak›ndan izleyerekve bunlar›n avantajlar›n› uygulayarak ileri teknoloji endüstrisi haline gelmifltir. Bil-gisayar kullan›m› kimyasal bir tesisin otomatik kontrolünden analitik cihazlar›notomasyonuna kadar çok genifl alanlara yay›lm›flt›r. Globalleflen dünyada büyükkimyasal flirketler bölgesel olmaktan ç›km›fl uluslar aras› üretim ve pazarlama ya-par hale gelmifltir. Henkel, Bayer, BASF, Uni-Lever, DuPont gibi büyük firmalardünyan›n dört bir yan›nda üretim ve sat›fl yapmaktad›r.

Kimya Sanayi do¤rudan tüketime yönelik ürünler üreten ve di¤er sektörlerehammadde ve ara ürünler sa¤layan temel sektör olup, bir ülkenin kimya sanayisigeliflmeksizin kalk›nmas› mümkün de¤ildir. Geliflmekte olan ülkemizin buna para-lel olarak kimya endüstrisinin de geliflme zorunlulu¤u vard›r.

K‹MYANIN ÖNEM‹ Kimya atomlar›, element veya bileflik haldeki maddelerin yap›s›n›, bileflimini veözelliklerini, u¤rad›klar› de¤iflimleri inceleyen bir bilim dal›d›r. Kimya bilimi kar›n-can›n sentezledi¤i formik asitten güneflin yap›s›nda bulunan hidrojene kadar s›n›r-s›z denecek say›da çok bilefli¤in incelenmesini kapsar. Böylesine genifl bir çal›flmaaral›¤›n› kapsayan kimya üretimin yap›ld›¤› endüstrinin de tart›flmas›z vazgeçilmezbir parças›n› oluflturur. Yeryüzünde dokundu¤umuz, gördü¤ümüz her maddeatomdan meydana gelmifltir. Ça¤›m›z›n en popüler teknolojisi olan nanoteknoloji-de atomik boyutlara sahip maddeler üretilir. Bu maddeler sadece kimya endüstri-sinin de¤il insanl›¤›n hizmetine sunulmufl önemli hammaddelerdir. Bunlar› flekil-lendirerek ürünlere dönüfltürmek elektronik, medikal, seramik endüstrisi veya her-hangi bir endüstri kolu taraf›ndan yap›labilir. Görüldü¤ü gibi kimya disiplinlerara-s› bilim dünyas›n›n önemli bir parçalas›d›r. Kimya biliminde her ne kadar analitik,anorganik, biyo, fiziksel, organik, polimer kimya gibi alt bilim dallar olsa da en-düstride kimya bir bütün olarak ele al›nmal›d›r. Çünkü kimyan›n tüm alt bilim dal-lar› kimya endüstrisinin hemen hemen her aflamas›nda karfl›m›za ç›kar. Bundandolay› iyi bir ifl gelece¤i için, gerek teorik derslerde gerekse laboratuvar derslerin-de ezberci bir e¤itim yerine ö¤renme temeline dayal› bir e¤itim tercih edilmelidir.Kimya çal›flman›n yan›nda kimyay› anlamak daha do¤ru olur. Kimyay› sadece ki-taplarda, laboratuvarlarda de¤il hayat›m›z›n içinde de anlamak gerekir. Kimya vü-cudumuzda ve çevremizdedir. Sabah kalkt›¤›m›zda elimizi yümüzü suyla y›k›yo-ruz. Su iki hidrojen ve bir oksijenden oluflan kimyasal bir maddedir. Daha sonradiflimizi difl macunu kullanarak f›rçal›yoruz. Difl macunu flor, sodyum sülfat gibikimyasallar› içerir. ‹çti¤imiz sütün içinde kalsiyum kimyasal› vard›r. Ellerimizi y›ka-d›¤›m›z sabun; kulland›¤›m›z parfüm; proteinleri, mineralleri sa¤layan meyveler,sebzeler, g›dalar; sofrada kulland›¤›m›z tuz; evelerimizi, arabalar›m›z› boyamakiçin kulland›¤›m›z boyalar; böceklerle mücadelede kulland›¤›m›z ilaçlar; soludu¤u-muz hava gibi bunlar› ço¤altmak mümkündür. Görüldü¤ü gibi kimya hayat›m›z›nönemli bir parças› olmufltur. Bunun yan›nda kimyasal reaksiyonlarda sürekli ol-maktad›r. Nefes al›p verdi¤imizde, yemek yedi¤imizde, ilaç içti¤imizde biz fark›n-da olmasak da birbirini zincirleme izleyen birçok reaksiyon gerçekleflir. Herfleyinbir kimyas› vard›r ve bu mükemmel bir flekilde çal›flmaktad›r. Örne¤in; canl›lar›n

4 Endüstr iye l K imya

hayat kayna¤› olan suyun kimyasal formülü H2O’dur. Yani su; iki hidrojen ve biroksijen atomundan oluflmufltur. Suyun yap›s›nda bir hidrojen eksik veya bir oksi-jen fazla olsa ne olur? Sorusunu düflünelim. Bu durumda yeni oluflan bilefliklerinkimyasal formülleri OH (hidroksil) ve H2O2 (hidrojen peroksit) olup sudan olduk-ça farkl›d›rlar. Hidroksil bilefli¤i radikalik veya iyonik formda bulunabilir. Hidrok-sil radikali OH. hidroksil iyonu ise OH- fleklinde gösterilir. Hidroksil iyonu ortam-da bulunan di¤er hidroksil iyonu ile tepkimeye girerek hidrojen peroksidi olufltu-rur. Hidroksil radikalinin ve hidrojen peroksidin en önemli ortak özellikleri kuv-vetli yükseltgeyici (oksidan) olmalar›d›r. Bu özelliklerinden dolay› bir atefl topunabenzetilirler. Bu maddeleri su yerine barda¤a doldurup içti¤imizi düflünelim. Vü-cuda al›nan bu atefl toplar› önlerine ç›kan tüm organik molekülleri yükseltgeyerekparçalar ve vücudumuzun do¤al yap›s›nda olmayan yeni bilefliklerin oluflmas›naneden olurlar. Belirli bir süre sonra oluflan yeni bileflikler vücudun savunma me-kanizmas›n› çökerterek büyümeye ve ço¤almaya bafllar.

Endüstriyel kimya dersinin kimyaya genel bak›fl aç›s› yönünden önemli katk›-lar› vard›r. Derslerde ifllenen teorik konular›n endüstride nas›l uyguland›¤›n› gör-mek derslere karfl› ilgiyi art›rmaktad›r. Baz› teorik konular› anlamak a¤›r oldu¤un-da hemen savunma mekanizmas› gelifltirerek “bunlar bizim ne iflimize yarayacak?”sorusu ile kendimizi o dersten so¤uturuz ve okulun sonuna kadar o dersi seveme-yiz. Halbuki kimya e¤itimi s›ras›nda ö¤renilen tüm teorik ve laboratuvar bilgileri-nin kimya endüstrisinde veya ba¤lant›l› oldu¤u di¤er endüstrilerde muhakkak kul-lan›laca¤›n› unutmayal›m. Son y›llarda araflt›rma-gelifltirmeye (Ar-Ge) verilen tefl-vikler büyük firmalar› Ar-Ge merkezleri açmaya yönlendirmifltir. Bu merkezlerdeyabanc› dil eksikli¤i olmayan, enstrümantal analizler konusunda bilgili, laboratu-var tekniklerini iyi bilen kimyagerler kendilerine kolayl›kla yer bulabilir. Disiplin-leraras› çal›flmalar›n ön plana ç›kt›¤› günümüz ça¤›nda nanoteknoloji ve biyotek-noloji alanlar› kimya için mükemmel bir mutfakt›r. Günlük hayat›m›zda kulland›¤›-m›z malzemelerin çok büyük bir bölümü do¤al olmay›p sentetiktir. Yani laboratu-var ortam›nda üretilmifltir. Bu konuda da plastik (polimer) endüstrisi ön plandad›r.Sonuç olarak kimya, hayat›m›z›n vazgeçilmez bir parças›d›r.

“Nanoteknoloji ve biyoteknoloji” konusunda detayl› bilgiyi Ünite 12’de bulabilirsiniz.

“Polimer” konusunda detayl› bilgiyi Ünite 7’de bulabilirsiniz.

Fiziksel ‹fllem (Süreç veya Proses) Fiziksel ifllem, maddelerin kimyasal yap›lar› de¤iflmeden sadece hal, renk, flekil,büyüklük gibi d›fl görünüflünde meydana gelen de¤iflimlere verilen isimdir. Fizik-sel ifllemler sonucunda sadece maddenin özellikleri de¤iflir yeni maddeler olufl-maz. Örne¤in tuzun çözünmesi, buzun erimesi, suyun buza dönüflmesi fiziksel birolayd›r. Sadece fiziksel ifllemler kullan›larak ürün elde edilebilir. Kimya endüstri-sinde s›k›l›kla kullan›lan fiziksel ifllemlerin baz›lar› afla¤›da verilmifltir:

• K›rma (k›r›c›lar ile büyük maddeler k›r›larak istenilen boyuta indirilebilir)• Ö¤ütme (büyük maddeler de¤irmenler yard›m›yla belirli partikül boyutuna

getirilir)• Kar›flt›rma (örne¤in deterjan üretiminde her bir katk› maddesinin homojen

bir flekilde kar›flt›r›lmas›n› sa¤lar)

51. Ünite - K imya Endüstr is i

Bir bilim dal›n›n (örn. Kimya)baflka bir veya birden fazlabilim dallar›yla (biyoloji,fizik, malzeme müh. vb.)yapt›¤› ortak çal›flmalaradisiplinleraras› çal›flma ad›verilir.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE SIRA S ‹ZDE

AMAÇLARIMIZAMAÇLARIMIZ N NK ‹ T A P

T E L E V ‹ Z Y O N

K ‹ T A P


‹ N T E R N E T ‹ N T E R N E T

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



• Kurutma (su içeri¤i fazla olan maddeler ›s›t›larak afl›r› suyundan kurtulur.Örn. sulu niflastan›n suyunun uzaklaflt›r›lmas›.)

• Dam›tma (s›v› kar›fl›mlar› kaynama noktalar› farklar›ndan faydalanarak bir-birinden ay›rmak için kullan›l›r. Örne¤in ham petrolden benzin, mazot, vb.eldesi)

• Ekstraksiyon (özütleme veya çekme) (örn. bitkilerdeki uçucu ya¤lar›n çiçek-lerden veya yapraklar›ndan özütlenmesi)

• Kristallendirme (kat›lar›n saflaflt›r›lmas›nda kullan›l›r. örn. toz flekerinkristallenmesi)

• Nemlendirme (kuru olan maddelere su eklenerek nemlendirilir)

Kimyasal ‹fllem (Süreç veya Proses) Ham maddeler kiflisel ve toplumsal ihtiyaçlar› karfl›layacak faydal› ürünlere kimya-sal ifllemler ile dönüfltürülür. Kimyasal ifllemlerin baflar›s› ham madde seçimindenkaliteli ürün üretimine kadar devam eder. Üretim yapan bir firman›n ayakta dura-bilmesi ve dünya pazar›nda söz sahibi olabilmesi için ürün kalitesinin iyi olmas›-n›n yan›nda ürün maliyetinin ve dolay›s›yla sat›fl fiyat›n›n da düflük olmas› gerekir.Bunu gerçeklefltirebilmek için ham madde ile ürün aras›ndaki ifllemlerin temeli ta-mamen anlafl›lmal› ve kontrol edilmelidir. Burada yap›lan iki temel ifllem bulun-maktad›r. Bunlar:

a) Kimyasal tepkimeb) Ay›rma ifllemleridir.a) Kimyasal tepkime, bir veya birkaç saf maddenin belirli koflullarda de¤iflime

u¤rayarak baflka madde veya maddelere dönüflmesi olarak tan›mlan›r. Elde edilenürün hem fiziksel hem de kimyasal özellikleri aç›s›ndan bafllang›ç madde veyamaddelerinden farkl›d›r. Kimyasal tepkimeler genel olarak dört gruba ayr›l›r:

• Sentez tepkimeleri• Ayr›flma (bozunma) tepkimeleri• Yer de¤ifltirme tepkimeleri• ‹yonik tepkimelerBu tepkimelerin ve mekanizmalar›n›n ayd›nlat›lmas› kimya endüstrisinin ve bu-

na ba¤l› olan tüm endüstri kollar›n›n en önemli bafllang›ç noktas›d›r. Yenilikçi birçal›flma yapmak, di¤er rakiplerden farkl› olmak ve yeni bir ürün elde etmek içinkarfl›m›za yine iyi bir temel kimya bilgisinin olmas› gereklili¤i ç›k›yor.

b) Ay›rma ifllemleri, kimyasal tepkimelerde ek maliyet getirmesinden dolay› is-tenmeyen bir durumdur. Tepkime sonucunda yan ürün veya safs›zl›¤›n olmamas›,ürünün hemen hemen %100 verimle oluflmas› ve oluflabilecek at›klar›n geri dönüfl-türülebilir olmas› istenir. Ay›rma ve saflaflt›rma ifllemlerinin say›s› ne kadar fazlaolur ise ürünün maliyeti dolay›syla sat›fl fiyat› da o kadar fazla olur. GünümüzdeÇin ve Hindistan gibi ifl gücünün ucuz oldu¤u ülkeler aras›nda pazarda pay sahi-bi olabilmek için kalitenin daha yüksek fakat fiyat›n da daha az olmas› gerekir.

Fiziksel ve kimyasal ifllemler aras›ndaki fark› aç›klay›n›z.

Ay›rma Yöntemleri Kimyasal tepkime sonucunda elde edilen ürünün/ürünlerin ayr›lmas› ve saflaflt›r›l-mas› gerekir. Bu amaçla çeflitli ay›rma teknikleri kullan›l›r:

i) Kat›/Kat› ay›r›m› (parçac›k boyutuna göre yap›l›r. Eleme, santrifüj, yüzdür-me, vb.)


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T


AMAÇLARIMIZAMAÇLARIMIZ N N

1

ii) S›v›/Kat› ay›r›m› (yo¤unluk ve irilik farklar› kullan›l›r. Durultma, kimyasalçöktürme, süzme, santrifüj, vb.)

iii) S›v›/s›v› ay›r›m› (yo¤unluk, kaynama-erime noktalar›, üçüncü bir çözücüdeçözünme vb)

iv) Gaz/gaz ay›r›m› (genellikle en zor ay›rma türüdür. Absorpsiyon, adsorpsi-yon, iyon de¤iflitirme, vb.)

S›v› bir ürün içindeki s›v› safs›zl›k hangi yöntem veya yöntemler ile ayr›l›r?

Ekonomik ve Termodinamik Fizibilite Kimyasal bir tepkime sonucunda ürün elde etmek için iflin bafl›nda de¤erlendiril-mesi gereken iki önemli husus vard›r. Bunlar:

i) Ekonomik fizibilite,ii) Termodinamik fizibilitedir.Bir fabrika kurup üretime bafllamadan önce üretimi hedeflenen ürünlerin pazar

araflt›rmas›, arz-talep durumu, ham madde, ürün ve fabrika maliyetleri hesaplan-mal›d›r. Yani düflünülen iflin ekonomik fizibilitesi yap›lmal›d›r. Kar marj›n›n yüksekolmas› durumunda üretim aflamalar› araflt›r›l›r.

Bir ürünü elde etmek için ço¤u zaman kimyada birden fazla kimyasal tepkimeuygulanabilir. Bunlar aras›ndan en uygununun seçilmesi veya literatürde olmayanyeni bir tepkimenin gelifltirilmesi, tepkime mekanizmas›n›n ayd›nlat›lmas›, alterna-tif mekanizmalar›n ve ham maddelerin araflt›r›lmas› için iyi bir organik ve anorga-nik kimya altyap›s›na ihtiyaç vard›r. Seçilen tepkime için önemli parametrelerdenbiri; d›flar›dan enerji uygulama gereklili¤inin olmamas› için tepkimenin kendili¤in-den gerçekleflmesidir (ekzotermik tepkime). Bir tepkimenin kendili¤inden ger-çekleflip gerçekleflmeyece¤ini anlamak için fizikokimya dersinde okutulan ve ge-nelde teorik oldu¤u için pek de sevilmeyen termodinamik kanunlar› devreye girer.Yap›lan bu iflleme de termodinamik fizibilite denir. Herhangi bir tepkimenin ken-dili¤inden olabilmesi için Gibbs serbest enerjisinin (∆G) ve entalpi de¤ifliminin(∆H) s›f›rdan küçük yani negatif olmas› gerekir (∆G < 0 ve ∆H < 0).

Süreç Denetimi Ürünün istenen nicelikte oluflabilmesi için süreç koflullar›n›n izlenmesi ve gerekti-¤i durumlarda müdahalelerin yap›lmas› gerekir. ‹fllemlerin denetimi kifliler taraf›n-dan yap›labilece¤i gibi bilgisayar kontrollü de yap›labilir. Ham maddelerin ve be-lirli aflamalardaki ürünlerin laboratuvar analizleri yap›larak sistem kontrol alt›ndatutulur. Kontrollü bir üretimin yap›labilmesi için laboratuvar çal›flanlar› ile iflletmeçal›flanlar›n›n tam bir uyum içerisinde olmas› gerekir. Üretimin yap›laca¤› kimyasalifllemler ikiye ayr›l›r:

1) Kesikli ifllem2) Sürekli ifllem1) Kesikli ifllemde, ham madde bir reaktöre konduktan sonra tepkime sonuçla-

n›ncaya kadar kapa¤› kapal› tutulur ve d›flar›dan bir müdahele yap›lmaz. Buradareaktöre konulan madde miktar› reaktör iç hacmiyle s›n›rl›d›r. Düdüklü tenceredeyemek piflirme ifllemi kesikli iflleme örnek olarak verilebilir. Düdüklü tencereniniçine g›da maddeleri eklendikten sonra a¤z› s›k›ca kapat›l›r ve ›s›t›lmaya bafllan›r.Yemek piflinceye kadar kapa¤› aç›lmaz. Kaç kiflilik yemek piflirilebilece¤i düdüklütencerenin büyüklü¤üne ba¤l›d›r.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

Kendili¤inden gerçekleflen veürün ile birlikte enerji aç›¤aç›kan tepkimelereekzotermik tepkime denir.

2) Sürekli ifllemde, reaktöre ham madde girifli ve ürün ç›k›fl› sürekli pompalarile gerçeklefltirilir. Petrol rafinerilerinde ham petrolün ifllenmesi ve ürüne dönüfl-mesi sürekli ifllem ile gerçekleflir. Ham petrol dam›tma kolonlar›na sürekli pompa-lan›rken di¤er taraftan dam›t›lan ve saflaflt›r›lan benzin d›flar›ya al›n›r.

Saflaflt›rma Yöntemleri Kimyasal tepkimeler sonucunda oluflan bileflikler nadiren saft›rlar. Bir maddeninsafl›¤› içerdi¤i aktif maddenin yüzdesi fleklinde verilir. Örne¤in, HCl çözeltisininsafl›¤› %37’dir dedi¤imizde; 100 gram HCl çözeltisinin 37’i gram› HCl’dir anlam›nagelmektedir. Bir maddenin safl›¤› artt›kça fiyat› ve kalitesi de artar. Hedeflenenürün/ürünler yan›nda oluflan safs›zl›klar ürün kalitesini düflürdü¤ü için istenmez.Bu nedenle ürünü piyasaya sürmeden önce içerdi¤i safs›zl›klardan ay›rmak gere-kir. Safs›zl›klar›n üründen ayr›lmas› ifllemine saflaflt›rma denir. Saflaflt›rma ifllemle-ri hem zaman kayb›na hem de maliyetin yükselmesine neden olur. Kimya endüs-trisinde kullan›lan temel saflaflt›rma ifllemleri ile kimya laboratuarlar›ndakiler ileayn› olup aralar›ndaki en belirgin fark kullan›lan malzemelerin özelli¤idir. Örne¤inlaboratuvar ölçekli destilasyon kolonu yaklafl›k 20-30 cm uzunlu¤unda camdan ya-p›lm›flt›r. Kimya endüstrisinde (örne¤in ham petrolün dam›t›lmas›nda) kullan›landestilasyon kolonu ise 20-100 m yüksekli¤inde ve paslanmaz çelikten imal edil-mifltir. Baz› önemli saflaflt›rma yöntemleri afla¤›da verilmifltir:

• Kristallendirme (kat› maddelerin saflaflt›r›lmas›nda kullan›l›r),• Dam›tma (destilasyon) (s›v› kar›fl›mlardaki bileflenlerin saf halde ayr›larak

saflaflt›r›lmas›nda kullan›l›r),• Süblimlefltirme (kat› halde yüksek buhar bas›nc›na sahip maddeler kat› faz-

dan direkt gaz faz›na geçer),• Ekstraksiyon (çekme, özütleme) (çözeltilerden veya kat› kar›fl›mlardan bir

maddeyi ay›rmak için kullan›l›r. S›v›-s›v› veya kat›-faz ekstraksiyon yöntem-leri kullan›labilir)

Kat› ürünlerin saflaflt›r›lmas›nda hangi yöntem veya yöntemler kullan›l›r?

Üretim Maliyeti ve Ürün Verimi Ekonomik ve termodinamik fizibiliteleri uygun olan ifllemler ile üretim yap›labilir.Düflük üretim maliyeti ve yüksek ürün verimi ile üretim yapmak her fabrikan›n is-te¤idir. Bunu gerçeklefltirebilmek için baz› parametrelerin optimizasyonu yap›lma-l›d›r. Üretim s›cakl›¤›, kar›flt›rma h›z›, bekleme süresi gibi parametrelerin yan›ndaafla¤›daki hususlar da göz önünde bulundurulmal›d›r:

1- Tepkime verimi %100 olmal›.2- Tepkime kendili¤inden gerçekleflmeli veya enerji gereksinimi az olmal›.3- Katalizör sistemlerine ihtiyaç duyulmamal›.4- Ucuz çözücüler kullan›labilmeli.5- Yan ürün ve safs›zl›k içermemeli.6- Ay›rma ve saflaflt›rma ifllemlerine gereksinim olmamal› veya çok basit

olmal›.7- At›klar geri dönüfltürülebilmeli.

Temel Tan›mlar• Besleme, üzerinde kimyasal veya fiziksel de¤ifliklik yap›lamas› için bir süre-

ce yollanan ham maddeye denir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

• At›k: kimyasal veya fiziksel ifllemlerde ifllenen maddelerin arta kal›p ifle ya-ramayan bölümü (kömür yand›¤›nda geriye kalan kül gibi)

• Dönüflüm: Bir kimyasal tepkimede tepkenlerin tüketime oran›, genellikle %olarak gösterilir.

• Verim: Bir ham madde bafl›na elde edilen ürünün % olarak gösterilmesidir.• Geri döngü: Bir kimyasal tepkimede tamamen tüketilmeyen ham maddele-

rinürünlerden ayr›larak yeniden kullan›lmak amac›yla bafllang›ca yeni yol-lanmas› (kimyasal tepkimelerdeki çift yönlü ok denge konumunu ifadeederken, endüstride çft yönlü ok geri döngü oldu¤unu iflaret eder).

• Dizge: Aralar›nda iliflki blunan ve amaca göre çevresinden belirli s›n›rlarlaayr›lam›fl madde, olay ve ifllemlerin kümesi (ö¤retmen-ö¤renci-okul binas›-kitp vb. e¤itim dizgesini oluflturur). Dizge içinde birden çok parça buluna-bilir. Dizge kendi aras›nda ikiye ayr›l›r:a) Aç›k Dizge: S›n›rl› madde ve enerji ak›fl› olan dizge.b) Kapal› Dizge: Çevresinden çok iyi yal›t›ld›¤› içins›n›rlar›ndan madde ve

enerji ak›fl› olmayan dizgelerdir.

Ak›m fiemalar› Ak›m flemalar›, ham madde giriflinden ürün ç›kt›s›na kadar gerçekleflen ifllemleris›ras›yla ad›m ad›m gösterirler. Üretim ifllemlerinin de¤erlendirilmesinde, fabrika-n›n dizayn› ve iflletilmesi için bafl›ndan sonuna kadar pek çok ak›m flemas›na ge-rek duyulur. Otomasyona geçmifl fabrikalarda kritik noktalara sensörler yerlefltiri-lerek üretim kontrolü ak›m flemas› üzerinden gerçeklefltirilir.

Pilot Çal›flma Üniteleri Büyük ölçekli üretim yapacak bir fabrika kurulmadan önce ekonomik ve termodi-namik fizibilitesi yap›ld›ktan sonra laboratuvar çal›flmalar›n›n yap›lmas› gerekir. La-boratuvarlarda yap›lan küçük ölçekli çal›flmalarda pratik olarak ürün sentezlenir.Laboratuvarda ham maddenin ürüne dönüflüm yüzdesi ve safs›zl›klar gibi maliye-ti etkileyecek bilgiler araflt›r›l›r. Laboratuvarda al›nan iyi sonuçlar ile ölçekler birazdaha büyütülerek pilot üretime geçilir. Pilot tesislerde de üretim baflar› ile sonuç-lan›y›rsa makro boyutta fabrikada üretim yap›lmaya bafllan›r. Laboratuvarlarda 50-100 mL’lik cam kaplarda miligram veya gram seviyesinde ürün elde edilirken pilottesislerde ölçekler biraz daha büyüyerek 50-100 L’lik paslanmaz çelik (veya farkl›metal) reaktörler kullan›l›r. Fabrikada ise tonlar mertebesinde üretim yap›l›r.

Araflt›rma ve GelifltirmeBilim ve teknolojide yetkinlik sadece “bilim ve teknolojiyi üretme” yetkinli¤i anla-m›na gelmemektedir. Üretilen bilimsel ve teknolojik araflt›rmalar sonucu ortaya ç›-kan verilerin, ekonomik ve toplumsal bir faydaya h›zla dönüfltürebilmesi gerek-mektedir. Bunun gerçekleflmesi ile dünya pazarlar›nda rekabet edebilir hale gele-bilecektir. Bunu yapman›n yolu inovasyon ve ülkenin araflt›rma-gelifltirme (AR-GE) kapasitesini yükseltmekten, AR-GE kurum ve kurulufllar›n› etkinlefltirmek vegelifltirmekten geçmektedir. Günümüzde dev boyutlara ulaflm›fl flirketlerde yenilik-ler AR-GE bölümleri içinde sürdürülmektedir. Bir flirket sürekli yaflamak istiyorsageliflmek ve büyümek zorundad›r. Bu amac› sa¤layacak tek yol ise AR-GE’dir.


Varolan bilgi birikimindenyola ç›k›larak daha geliflmifl,daha kaliteli, daha ifllevselyeni ürünler, üretimsüreçlerinin gelifltirilmesineinovasyon denir.

KÜTLE DENKL‹⁄‹ Genel Kimya derslerinde görülen Lavoisier’in buldu¤u kütle korunumu yasas›,maddenin yoktan var edilemeyece¤ini var olan bir maddenin de yok olamayaca-¤›n› ifade eder. Bu yasaya göre, kapal› bir dizgede bir kimyasal tepkimeye girenmaddelerin (ham maddelerin) kütlelerinin toplam› tepkimeden ç›kan maddelerin(ürünlerin) kütlelerinin toplam›na eflit oldu¤u yani kütlenin korundu¤u kabul edi-lir. Kütlenin korunumu yasas› kimya endüstrisinde kütle denkli¤i olarak ifade edi-lir. Kütle denkli¤ini terimini de benzer bir ifadeyle aç›klamak gerekirse kütlenindurumu yeniden düzenlenebilir fakat kütle yarat›lamaz veya yok edilemez. Bu ya-saya dayanarak aç›k bir dizgeye girip ç›kan maddelerin nicelikleri aras›nda kuru-lan denkli¤e kütle denkli¤i denir. Afla¤›da çinko (II) iyonunun hidrojen sülfür ileyapt›¤› kimyasal tepkime görülmektedir. Ürün olarak bafllang›ç maddelerinden ta-mamen farkl› olan çinko sülfür bilefli¤i oluflmufltur. Kütlenin korunumu yasas›nagöre tepkimeye girenlerin kütleleri toplam› (99,445) ürünlerin kütleleri toplam›na(99,445) eflittir.

Zn2+ + H2S ? ZnS + 2H+

65,38 g 34,065 g = 97,445 g 2,00 g99,445 g = 99,445 g

Kütle denkli¤i ölçülen nicelikler (birimler) aç›s›ndan düflünüldü¤ünde dahadikkatli olmak gerekir. Kimyasal tepkime sonucunda kütlede bir de¤ifliklik olma-yaca¤› için tepkimeye girenler ile tepkimeden ç›kanlar›n (ürünlerin) kütlelerieflittir.

Girdi (A + B + C + ......) (kg) = Ç›kt› (D + E + F + ......) (kg)

Çinko sülfür oluflum tepkimesine ait kütle denkli¤i ifadesini yazacak olursak:

Girdi (Zn2+ + H2S) (kg) = Ç›kt› (ZnS + 2H+) (kg)Girdi (0,099445) (kg) = Ç›kt› (0,099445) (kg)

Kimyasal tepkime sonucu mol say›lar›n›n de¤iflmesi nedeniyle

Girdi (A + B + C + ......) (mol) = Ç›kt› (D + E + F + ......) (mol)Girdi (A + B + C + ......) (mol) ≠ Ç›kt› (D + E + F + ......) (mol)

denkliklerinin ikisi de do¤ru olabilir. Gerçekte ikinci durum ile daha çok kar-fl›lafl›l›r.

Kimyasal ‹fllemlerde Kütle Ba¤lant›lar› Kimyasal tepkimenin kullan›ld›¤› ifllemlerde, ham maddeler ile ürünler aras›ndakikütle ba¤lant›lar› kütle korunum yasas› ile bulunur. Burada dikkat edilmesi gere-ken nokta; kimyasal tepkimedeki stokiyometrik katsay›lar›n denklefltirilmesidir.Katsay›lar denklefltirildi¤inde mol-kütle iliflkileri kurularak ham madde veya ürü-nün kütleleri belirlenir.

Kimyasal tepkimelerin denklefltirilmesi ile detayl› bilgiyi “Genel Kimya” kitab›n›z›n “Kim-yasal Tepkimeler ve Stokiyometri” ünitesinden (Ünite 2) bulabilirsiniz.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Kimyasal ‹fllemlerde Hacim ve Mol Ba¤lant›lar› Maddenin kat›, s›v› ve gaz halleri düflünüldü¤ünde her biri için kullan›lan ölçümbirimleri vard›r. Kat› için a¤›rl›k birimi (g, kg, ton), s›v› için hacim birimi (mL, L,m3) veya a¤›rl›k birimi (g, kg, ton) ve gazlar için hacim birimleri (L, m3) kullan›l›r.Bunlar›n yan› s›ra kat›, s›v› ve gazlar için kullan›labilen yo¤unluk ölçümü yap›l›r.Birimi g/mL, kg/L, kg/m3’dür. Gazlar›n ölçümlerinde s›cakl›k ve bas›nç da önemliparametrelerdir. Çünkü s›cakl›k ve bas›nç de¤iflimi ile gaz›n özellikleri de¤iflebilir(örne¤in gaz belirli s›cakl›k ve bas›nçta s›v›laflabilir). Gazlar için temel al›nan s›cak-l›k 0 °C ve 760 mmHg’dir (=1 atm). Bu de¤erlere normal koflullar denir ve NKA(Normal Koflullar Alt›nda) ile gösterilir. Normal koflullar alt›nda 1 mol ideal gaz22,4 L hacim kaplar.

‹deal gaz ile detayl› bilgiyi “Genel Kimya” kitab›n›z›n “Gazlar” ünitesinden (Ünite 6) bula-bilirsiniz.

Kar›fl›m ve Çözeltilerin Bileflimi Kar›fl›m ve çözeltilerde birden fazla madde bulundu¤u için her bir maddenin ayr›ayr› ve toplam özelliklerini ifade etmek gerekir. Hacim ba¤lant›lar› V, a¤›rl›k ba¤-lant›lar› m ve bas›nç ba¤lant›lar› P ile gösterilir. Toplam nicelikler ifade edilmek is-tendi¤inde V, m ve P kullan›l›rken her bir saf madde için VA (VB, VC, vb.), mA (mB,mC, vb.) ve PA (PB, PC, vb.) kullan›l›r. Gazlar›n bas›nçlar› P s›cakl›k ve hacimdenetkilenir. Gazlar ideal olarak düflünüldü¤ünde bas›nç, s›cakl›k ve hacim iliflkisi ide-al gaz denklemiyle verilir.

P V = n R T (1.1.)

P bas›nç (atm); V hacim (L); n mol say›s› (mol); R evrensel gaz sabiti (0,082 Latm/K mol); T s›cakl›k (K)

A, B ve C bileflenlerinden oluflan bir kar›fl›m›n baz› nicelikleri afla¤›da verilmifltir:

m = mA + mB + mC (toplam a¤›rl›k) (1.2.)V = VA + VB + VC (toplam hacim) (1.3.)P = PA + PB + PC (toplam bas›nç) (1.4.)

Toplam a¤›rl›k, hacim veya mol say›lar› 100 kabul edildi¤inde içerisindeki safmaddelerin de¤erleri a¤›rl›k yüzdesi, hacim yüzdesi veya mol yüzdesi fleklinde ve-rilir. A maddesinin bu özelliklerini inceleyelim:

A¤ % = (mA/m)x 100 (1.5.)Hac % = (VA/V) x 100 (1.6.)Mol % = (nA/n) x 100 (1.7.)

Yukar›daki niceliklerin kat›, s›v› ve gazlar için kullan›m›:• Kat›lar için : A¤ %• S›v›lar için : A¤ %, Hac %, Mol %• Gazlar için : Mol % = Hac %

Kütle Denkli¤i Problemlerinin Çözümü Kimyadaki temel niceliklerden biri mol kavram›d›r. Mol kavram›n›n iyi anlafl›lma-s› kimyadaki birçok problemin çözümünü kolaylaflt›r›r. Kütle denkli¤i problemle-rinde de mol kavram› önemli bir yer tutmaktad›r. Mol-hacim, mol-kütle gibi birim-


1 mL çözeltinin (veya gaz›n,kat›n›n) a¤›rl›¤›na yo¤unlukdenir.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



ler aras›ndaki ba¤lant›lar›n anlafl›lmas› ile kütle denkli¤i probleminin çözümü çokdaha kolaylafl›r. Kütle denkli¤i problemlerini çözmek için afla¤›daki basamaklar›nuygulanmas› faydal› olacakt›r:

Mol kavram›yla ile detayl› bilgiyi “Genel Kimya” ve “Analitik Kimya” kitaplar›n›zdan bula-bilirsiniz.

1) Basit ak›fl flemas› çizilir.2) Ak›fl flemas› üzerine madde miktarlar› yaz›l›r.3) Tepkime denklemleri yaz›l›r.4) Bilinen veriler aras›ndan uygun bir temel seçilir. Kütle denkli¤i problem çözümü için yukar›da önerilen dört ad›m örnek 1’de

gösterilmifltir.

Hacimce % 40 toluen, % 60 benzen içeren bir kar›fl›mdan günde 1000 L dam›tmaile ar›t›lacakt›r. Dam›tma tepe ürünü % 10 toluen, % 90 benzen (mol %) dip ürü-nüde % 0,5 benzen, % 99,5 toluen a¤›rl›¤›d›r. Günde kaç litre tepe ve dip ürün el-de edilir?

1) Basit bir ak›fl flemas› (dam›tma kulesinin flekli) çizildi.Burada:B: BeslemeT: Tepe ürünlerD: Dip ürünleri gösterir.

2) Ak›fl flemas› üzerine soruda verilen madde miktarlar› yaz›ld›.

3) Üretim kimyasal tepkimesiz olup sadece fiziksel ifllemler ile yap›ld›¤› için tep-kime denklemi yaz›lmad›.

4) Sorudaki verilere ve istenen parametrelere bak›ld›¤›nda temel için en uygunseçimin ham madde deriflimi oldu¤u belirlendi.

Temel: 1000 L/gün B

S›v›lar içinMol % ≠ Hacim % oldu¤u için ayn› birime çevirmek için yo¤unluk kullan›l›r.


S O R U

D ‹ K K A T

S O R U

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1000 L/günB

%40 toluen%60 benzen

Hacim

T

D

Dam›tma Kulesi

%10 toluen%90 benzenMol

%0,5 benzen%99,5 toluenMol

Ö R N E K

Benzen için600 L x 0,879 kg.L-1 = 527,4 kg

n= 6,76 kmol

Toluen için400 L x 0,866 kg.L-1=364,4 kg

n= 3,77 kmol

‹ki bileflenli (benzen ve toluen) bir kar›fl›m oldu¤u için her iki madde için ayr›ayr› kütle denkli¤i yap›l›r ve daha sonra toplam kütle denkli¤i oluflturulur.

Benzen denkli¤iB= T+D6,76= T (0,90) + D (0,005) (1)

Toluen denkli¤iB= T + D3,77= T (0,10) + D (0,995) (2)

(1) ve (2) nolu denklikler çözülerekD= 3,03 kmol/günT= 7,49 kmol/gün

Buna göre T ürünlerinin hacmi:Mol % kmol mol.a¤›r. kg kg/L L

Benzen 90 7,49x0,9=6,745 x 78 = 526,11 0,879 = 598,53Toluen 10 7,49x0,1=0,749 x 92 = 68,908 0,866 = 79,57T’nin hacmi= 678,10

Toplam denklik:B= T + DD= B-T= 1000-678,10=321,9 L

Kütle Denkli¤i Türleri Kütle denkli¤i problemlerini çözerken gerçekleflen olay›n türünü anlamak önem-lidir. Çünkü çözüm önerileri de ona göre yap›lacakt›r. Bu çözümleri kolaylaflt›rmakiçin kütle denkli¤i iki grupta incelenir.

1) Kimyasal tepkimesiz ifllemler için kütle denkli¤i; sadece kar›flt›rma, dam›t-ma, ekstraksiyon, buharlaflt›rma gibi fiziksel ifllemlerde kullan›l›r.

n364,4 kg

92 kmol.kg-1=

n527,4 kg

78 kmol.kg-1=


2) Kimyasal tepkimeli ifllemler için kütle denkli¤i; fiziksel ifllemlerin yan›ndasentez, bozunma, yer de¤ifltirme veya iyonik tepkimelerden biri veya bir ka-ç›n›n birarada oldu¤u ifllemlerde kullan›l›r.

Kütle denkli¤i nedir? Ne amaçla kullan›l›r?

ENERJ‹ DENKL‹⁄‹ Enerji; kinetik, potansiyel, ›s›l, kimyasal, elektrik, manyetik, nükleer gibi farkl› tür-lerde bulunabilir. Bunlar›n tamam›n›n toplam› sistemin toplam enerjisini oluflturur.Fiziksel ve/veya kimyasal bir ifllem sonucunda ham maddeden ürün oluflumundakütle denkli¤inin önemi üzerinde durmufltuk. Ve burada temel ilkenin “kütleninkorunumu yasas›” oldu¤unu vurgulam›flt›k. Benzer durum enerji için de söz konu-sudur. Bir dizgenin enerji girdi ç›kt›s›n› incelemeye yarayan enerji denkli¤inin ya-p›lmas›ndaki temel ilke “Enerjinin Korunumu” yasas›d›r. Termodinami¤in birincikanunu veya di¤er ad›yla enerjinin korunumu ilkesi enerjinin var veya yok edile-meyece¤ini, sadece bir biçimden di¤erine dönüflebilece¤ini ifade eder.

Enerjinin korunumu yasas› kimya endüstrisinde enerji denkli¤i olarak ifade edi-lir. Kütle denkli¤inde oldu¤u gibi enerji denkli¤i de tepkimeye girenlerin enerjile-ri toplam› ürünlerin enerjileri toplam›na eflittir. Yasa k›saca;

Giren Enerji (GE) = Ç›kan Enerji (ÇE)GE - ÇE = Dizge içinde biriken enerji

Enerji denkli¤ini; ›s›, entalpi ve özgül ›s› gibi terimler oluflturur.Is›; bir nesneden di¤erine, daha do¤rusu bir dizgeden di¤erine aktar›lan bir

enerji türüdür (örne¤in s›caktan so¤u¤a do¤ru).Entalpi; özellikle bas›nc›n sabit tutuldu¤u ak›fl durumundaki süreçlerde iç

enerji yerine entalpi kullan›l›r. Özgül ›s›; bir maddenin s›cakl›¤›n› T1’den T2’ye ç›karmak için gerekli ›s›.

Q = m C ∆T (1.8.)

Q: Is›m: KütleC: Özgül ›s›∆T: s›cakl›k fark›

‹ç enerji; moleküllerin itme ve çekmelerinden, ötelenme,mtitreflim ve dönme-lerinden dolay› aç›¤a ç›kan enerjiye denir.

E = E(V, T) veya e = e(v, T) (1.9.)E: Toplam iç enerjiV: Hacime: Özgül iç enerjiv: Özgül iç hacimT: S›cakl›k

h = e + Pv (1.10.)H = E + PV (1.11.)


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

h: Özgül entalpiH: Toplam entalpi

Yat›flkan durumda bir dizgenin toplam enerjisi (ED) sabittir. Dizgenin toplamenerji de¤iflimi de s›f›rd›r (∆ED = 0). Yukar›daki dizgeden de görüldü¤ü gibi ener-ji denkli¤i ifadeleri entalpi de¤iflimi ile verilir. Kütle ve entalpi aras›ndaki ba¤lant›-lar afla¤›daki gibi gösterilir:

m: Kütle (kg)h: Entalpi (kJ/kg)

Toplam Entalpi Girdi = mA hA + mB hB = HA + HB

Bir dizgeye d›flar›dan ›s› veriliyorsa : + QBir dizge d›flar›ya ›s› veriyorsa : - Q

Dizgenin d›flar› ile ›s› al›flverifli var ise:

Net Q = (+ Q’) + (-Q’’)Toplam Enerji Girdi = Toplam Entalpi Girdi + Aktar›lan Net Is›

= HG +(+ Q’) + (-Q’’)= HG + Q


DizgeToplam enerji = ED

madde girifli madde ç›k›fl›

Giren toplam enerji Ç›kan toplam enerji

= E + (PV)G G

= HG

= E + (PV)Ç Ç

= HÇ

Dizge

m , hA A

m , hB B

A

B

DizgeKütle ve Enerji

Girdi

Kütle ve Enerji

Ç›kt›

Q›s› aktar›m›

DizgeGirdi

Q›

››Q

HG

Yukar›da verilen bilgiler ›fl›¤›nda toplam dizge afla¤›daki gibidir:

Toplam Enerji Denkli¤i :HG + Q = HÇ

Örnek 22 kg suyun buharlaflmas› için gerekli olan ›s› miktar›n› bulunuz.

HG + Q = HÇQ = HÇ - HGQ = (mbuh x hbuh) - (msu x hsu) (h de¤erleri çizelgeden bulunmufltur)Q = (2 x 2675,4) - (2 x 417,5)Q = + 4515,8 kJ

Enerji denkli¤i hangi enerji türlerinden oluflturulur?

TÜRK‹YE K‹MYA SANAY‹‹ Kimya Sanayi, Türkiye’de Cumhuriyetin ilan›ndan sonra kurulmaya bafllanm›flt›r.Osmanl› ‹mparatorlu¤u döneminde sadece sabun, gülya¤› ve barut üretimi yap›l-m›flt›r. Kimya sanayi üretimi iki koldan hizmet götürmektedir. Birincisi tüketim ala-n› ki, bu alana sabun, deterjan ilaç ve kozmetik ürünleri girmektedir. ‹kincisi ise,çeflitli sanayi için ara kimyasal ürünleri içermektedir. Ülkemizde sanayi gelifltikçekimyasal ürüne olan gereksinim de artm›flt›r.

1950 y›llar›nda bafllayan sanayileflme hareketinde, kimyasal maddeye olan ge-reksinim do¤al olarak artm›flt›r. Ancak 1950’den itibaren Türkiye’de bafl gösterendöviz darl›¤› kimyasal madde ithalat›n› zorlaflt›rm›flt›r. Bundan dolay› özel sektör,kimyasal maddeyi ülke içerisinde üretmeyi düflünmüfl, ancak o tarihlerde daha ko-lay alanlara, tekstil ve asl›nda geleneksel bir sanayi kolu olan deri ve zamanla bafl-ka sanayi kollar›nda yat›r›m yapmaya bafllam›flt›r.

Kimya sektörü hammadde konusunda büyük bir oranda d›fla ba¤›ml›d›r. Buba¤›ml›l›¤› azaltacak yönde temel kimyasallara yönelik yat›r›mlar yap›lmal›d›r.Ülkedeki hammadde potansiyeli kullan›larak, rekabet gücünü art›racak, teknolo-ji ve Ar-Ge içeri¤i yüksek büyük ölçekli yat›r›mlar teflvik edilmelidir. Yat›r›mlar›nönünü açmak için bürokratik ifllemler azalt›lmal› ve h›zland›r›lmal›d›r. Lojistik


DizgeGirdi

Q

HG

Ç›kt›

HÇ

Dizge2 kg doygun su

Q = ?

1 atm, 99,63 °C

2 kg doygun buhar

1 atm, 99,63 °C

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

aç›dan uygun alanlar tespit edilmeli, sektörün bu bölgelerde kümelenmesi teflvikedilmelidir.

TÜRK‹YE K‹MYA SANAY‹N‹N DÜNYADAK‹ YER‹ Önümüzdeki y›llarda küresel üretim ve ticarette etkin olacak sektörler, otomotiv,bilgi ve iletiflim teknolojileri, makine, yat›r›m ve tüketim mallar› sektörleri olup;kimya sektörü, ad› geçen sektörlerin tamam›na girdi sa¤lamaktad›r.

Dünyada kimya sektöründe bilimsel geliflmeler nanoteknoloji, biyokimya, ka-talizör, genetik, organik kimya ve polimer kimyas› alanlar›nda gözlenmektedir.Son y›llarda bu alanlarda yap›lan araflt›rmalar meyvelerini vermeye bafllam›flt›r.

Dünyada kimya sanayinin yaklafl›k %38’ini ana kimyasallar, % 27’sini özel kim-yasallar, % 25’ini farmasötikler ve % 10’unu tüketici kimyasallar› oluflturmaktaolup; kimya üretiminin yaklafl›k % 33’ü Asya, % 29’u Avrupa Birli¤i, % 25’i NAFTAülkeleri taraf›ndan gerçeklefltirilmektedir (fiekil 1.1.).

Kimya sektörü ithalat› 2004 y›l›ndan itibaren her y›l ortalama % 15 oran›nda arta-rak 2008 y›l›nda 30 milyar dolara ulaflm›flt›r. 2008 y›l›nda etkili olmaya bafllayan eko-nomik krizin etkileri 2009 y›l›nda da devam edince, 2009 y›l› kimya sektörü ithalat›2008 y›l›na göre %2 1 oran›nda azalarak 24 milyar dolar olarak gerçekleflmifltir.

Türkiye Kimya Sanayicileri Derne¤iTürkiye Kimya Sanayicileri Derne¤i 1986’da kurulmufltur. Dernek kimya sanayiininve ba¤l› alt sektörlerin geliflmesine katk›da bulunmak, sektörün genel ve güncelsorunlar›n› siyasi otoriteler, bakanl›klar, resmi kurulufllar nezdinde dile getirip,benzer amaçla kurulmufl Sivil Toplum kurulufllar› ile iflbirli¤i yaparak, medyan›nda deste¤ini alarak, çözmek üzere faaliyet göstermektedir.


fiekil 1.1

Avrupa28,85%

NAFTA25,27%

Türkiye0,91%

Di¤er11,88% Asya

33,09%

DÜNYA K‹MYA SANAY‹ ÜRET‹M‹ - 2007Dünya KimyaSanayi ÜretimiPaylafl›m›

Kaynak: http://www.stb.gov.tr/Files/Documents/kimya-31032010111629.doc


Endüstriyel Kimya ile ilgili kavramlar› aç›klamak.Endüstride, ham maddelerin toplum için faydal›ürünlere dönüflmesinde kullan›lan temel kimya-sal ifllemlerin (proseslerin) geliflimi, optimizasyo-nu ve takip edilmesi endüstriyel kimya olarak ta-n›mlanabilir. Uygulamal› bilim olarak endüstriyelkimya toplumdaki insanlar›n ekonomik, çevreve politika gibi çok genifl alanlarda kararl›l›¤›n›sa¤lamak aç›s›ndan hayati bir önem tafl›r. Kimyaendüstrisi geliflmifl ülkelerin önemli temel köfletafllar›ndan biridir.

Kimya Endüstrisini ve Kimyan›n Önemini ifadeetmek.Kimya Sanayi do¤rudan tüketime yönelik ürünlerüreten ve di¤er sektörlere hammadde ve araürünler sa¤layan temel sektör olup, bir ülkeninkimya sanayisi geliflmeksizin kalk›nmas› müm-kün de¤ildir. Kimya atomlar›, element veya bile-flik haldeki maddelerin yap›s›n›, bileflimini veözelliklerini, u¤rad›klar› de¤iflimleri inceleyen di-siplinleraras› bir bilim dal›d›r.

Ay›rma ve Saflaflt›rma Yöntemlerini s›n›fland›rmak.Kimyasal tepkime sonucunda elde edilen ürü-nün/ürünlerin ayr›lmas› ve saflaflt›r›lmas› gerekir.Kat›/Kat› ay›r›m›, S›v›/Kat› ay›r›m›, S›v›/s›v› ay›r›-m› ve Gaz/gaz ay›r›m› gibi çeflitli ay›rma teknik-ler kullan›l›r. Kimyasal tepkimeler sonucundaoluflan bileflikler nadiren saft›rlar. Bir maddeninsafl›¤› içerdi¤i aktif maddenin yüzdesi fleklindeverilir. Bir maddenin safl›¤› artt›kça fiyat› ve kali-tesi de artar. Safs›zl›klar›n üründen ayr›lmas› iflle-mine saflaflt›rma denir. Baz› önemli saflaflt›rmayöntemleri: Kristallendirme, Dam›tma, Süblim-lefltirme, Ekstraksiyondur.

Termodinamik ve Ekonomik Fizibilitenin önemi-ni aç›klamak.Kimyasal bir tepkime sonucunda ürün elde et-mek için iflin bafl›nda de¤erlendirilmesi gerekeniki önemli husus vard›r. Bunlar: Ekonomik fizibi-lite ve Termodinamik fizibilitedir. Üretimin maliboyutu ekonomik, tepkimenin do¤as› termodi-namik ile ilgilidir.

Fiziksel ve Kimyasal ifllemi tart›flmak.Fiziksel ifllem, maddelerin kimyasal yap›lar› de-¤iflmeden sadece hal, renk, flekil, büyüklük gibid›fl görünüflünde meydana gelen de¤iflimlere ve-rilen isimdir. Fiziksel ifllemler sonucunda sadecemaddenin özellikleri de¤iflir yeni maddeler olufl-

maz. Kimya endüstrisinde s›k›l›kla kullan›lan fi-ziksel ifllemlerin baz›lar›: K›rma, Ö¤ütme, Kar›fl-t›rma, Kurutma, Dam›tma, Ekstraksiyon, Kristal-lendirme, Nemlendirme.Kimyasal tepkime, bir veya birkaç saf maddeninbelirli koflullarda de¤iflime u¤rayarak baflka mad-de veya maddelere dönüflmesi olarak tan›mlan›r.Elde edilen ürün hem fiziksel hem de kimyasalözellikleri aç›s›ndan bafllang›ç madde veya mad-delerinden farkl›d›r.

Araflt›rma ve Gelifltirmenin önemini aç›klamak.Üretilen bilimsel ve teknolojik araflt›rmalar sonu-cu ortaya ç›kan verilerin, ekonomik ve toplum-sal bir faydaya h›zla dönüfltürebilmesi gerekmek-tedir. Bunu yapman›n yolu inovasyon ve ülkeninaraflt›rma-gelifltirme (AR-GE) kapasitesini yük-seltmekten, AR-GE kurum ve kurulufllar›n› etkin-lefltirmek ve gelifltirmekten geçmektedir.

Kütle ve Enerji Denkli¤ini aç›klamak.Kütle korunumu yasas›na göre, kapal› bir dizge-de bir kimyasal tepkimeye giren maddelerin küt-lelerinin toplam› tepkimeden ç›kan maddelerinkütlelerinin toplam›na eflit oldu¤u kabul edilir.Kütlenin korunumu yasas› kimya endüstrisindekütle denkli¤i olarak ifade edilir. Bir dizgenin enerji girdi ç›kt›s›n› incelemeye yara-yan enerji denkli¤inin yap›lmas›ndaki temel ilke“Enerjinin Korunumu” yasas›d›r. Enerjinin koru-numu yasas› kimya endüstrisinde enerji denkli¤iolarak ifade edilir. Kütle denkli¤inde oldu¤u gibienerji denkli¤i de tepkimeye girenlerin enerjileritoplam› ürünlerin enerjileri toplam›na eflittir.

Türkiye Kimya Sanayii ve Dünyadaki yerinitart›flmak.Kimya Sanayi, Türkiye’de Cumhuriyetin ilan›ndansonra kurulmaya bafllanm›flt›r. Osmanl› ‹mpara-torlu¤u döneminde sadece sabun, gülya¤› ve ba-rut üretimi yap›lm›flt›r. Ülkemizde sanayi gelifltik-çe kimyasal ürüne olan gereksinim de artm›flt›r.Kimya sektörü hammadde konusunda büyük biroranda d›fla ba¤›ml›d›r. Bu ba¤›ml›l›¤› azaltacakyönde temel kimyasallara yönelik yat›r›mlar yap›l-mal›d›r. Kimya sektörü ithalat› 2004 y›l›ndan itiba-ren her y›l ortalama %15 oran›nda artarak 2008 y›-l›nda 30 milyar dolara ulaflm›flt›r. 2008 y›l›nda et-kili olmaya bafllayan ekonomik krizin etkileri 2009y›l›nda da devam edince, 2009 y›l› kimya sektörüithalat› 2008 y›l›na göre %21 oran›nda azalarak 24milyar dolar olarak gerçekleflmifltir.

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç

3NA M A Ç

4NA M A Ç

5NA M A Ç

6NA M A Ç

7NA M A Ç

8NA M A Ç


1. Afla¤›dakilerden hangisi fiziksel ifllemlerdenbiri de¤ildir?

a. Dam›tmab. Ekstraksiyonc. Yanmad. Kristallendirmee. Nemlendirme

2. Kimyasal tepkimeye iliflkin afla¤›daki ifadelerdenhangisi yanl›flt›r?

a. Sentez tepkimelerib. Bozunmac. Yer de¤ifltirme tepkimelerid. Süblimleflmee. ‹yonik tepkimeler

3. Afla¤›dakilerden hangisi ile kat›/kat› ay›r›m› gerçek-lefltirilemez?

a. Eleme.b. Santrifüj.c. Dam›tma.d. Yüzdürme.e. Süblimleflme.

4. Afla¤›dakilerden hangisi üretim maliyetini düflürmez?a. Tepkime veriminin %100 olmas› b. Entalpi de¤ifliminin s›f›rdan büyük olmas›c. Yan ürün ve safs›zl›k içermemesid. Katalizör sistemlerinin kullan›lmamas›e. Tepkimenin kendili¤inden gerçekleflmesi

5. Kütle denkli¤i ile ilgili olarak afla¤›dakilerden hangisisöylenemez?

a. Kütlenin korunumu yasas› geçerlidir.b. Girenlerin kütlesi ürünlerinkine eflittir.c. Gazlar normal koflullar alt›nda 22,4 dm3 hacim

kaplar.d. Kat›lar için a¤›rl›k yüzdesi kullan›l›r.e. S›v›lar için mol yüzdesi hacim yüzdesine eflittir.

6. Enerji denkli¤ine iliflkin afla¤›daki ifadelerden han-gisi do¤rudur?

a. Enerji hesaplamalar›nda entalpi kullan›l›r.b. Bir dizgeye d›flar›dan ›s› veriliyorsa - Q ile gös-

terilir.c. Bir dizge d›flar›ya ›s› veriyorsa + Q ile gösterilir.d. Is› madde miktar›ndan ba¤›ms›zd›r.e. Kinetik enerji bir maddenin iç enerjisinin tama-

m›n› oluflturur.

7. Afla¤›dakilerden hangisi bir kütle denkli¤i problemiçözerken uygun yaklafl›mlardan biri de¤ildir?

a. Ak›fl flemas› üzerine madde miktarlar› yaz›lmas›b. Bir ak›fl flemas›n›n çizilmesic. Tepkime denkleminin yaz›lmas›d. Uygun bir temel seçilmesie. Fiziksel ifllemler sonucunda girenlerin ve ürün-

leri stokiyometrik katsay›lar›n›n eflitlenmesi

8. Afla¤›dakilerden hangisi kimya endüstrisi özellikle-rinden biri de¤ildir?

a. Kimya endüstrisi disiplinleraras› çal›flmalar›içermesi

b. Kimya endüstrisinde araflt›rma-gelifltirme faali-yetlerinin olmas›

c. Kimya endüstrisinde geri döngülü tepkimelergerçekleflmesi

d. Osmanl› imparatorlu¤unda sabun üretimiönemli olmas›

e. Plastikler kimya endüstrisinin önemli ürünlerin-den olmas›

9. Endüstriyel üretime iliflkin afla¤›daki ifadelerdenhangisi yanl›flt›r?

a. Kesikli ifllemler kullan›larak üretim yap›labilir.b. Kesikli ifllemlerde reaktöre konulan madde mik-

tar› reaktör iç hacminden ba¤›ms›zd›r.c. Sürekli ifllemler kullan›larak üretim yap›labilir.d. Sürekli ifllemlerde pompalar yard›m›yla ham

madde girifli ve ürün ç›k›fl› sa¤lan›r.e. Sürekli ifllemlerin kontrolü kesikli ifllemlere gö-

re daha zordur.

10. Kütle denkli¤i ile ilgili olarak afla¤›daki ifadelerdenhangisi yanl›flt›r?

a. Kütle denkli¤i kimyasal tepkimenin oldu¤u sis-temlere uygulan›r.

b. Kütle denkli¤i kimyasal tepkimenin olmad›¤› sis-temlere uygulan›r.

c. Kütle denkli¤i ifadelerinde maddelerin özgül ›s›-lar› kullan›l›r.

d. Kat› maddeler A¤›rl›kça % ile verilir.e. Kat›, s›v› ve gazlar için yo¤unluk ölçümü kulla-

n›labilir.

Kendimizi S›nayal›m


1. c Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Fiziksel ‹fllem” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

2. d Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Kimyasal ‹fllem” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

3. c Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Ay›rma Yöntemleri” konu-sunu yeniden gözden geçiriniz.

4. b Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Üretim Maliyeti ve ÜrünVerimi” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

5. e Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Kütle Denkli¤i” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

6. a Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Enerji denkli¤i” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

7. e Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Kütle Denkli¤i Problem-lerinin Çözümü” konusunu yeniden gözdengeçiriniz.

8. c Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Kimya Endüstrisi” konusu-nu yeniden gözden geçiriniz.

9. b Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Süreç denetimi” konular›n›yeniden gözden geçiriniz.

10. c Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Kütle Denkli¤i” konular›n›yeniden gözden geçiriniz.

S›ra Sizde Yan›t Anahtar›S›ra Sizde 1

Fiziksel ifllem, maddelerin kimyasal yap›lar› de¤iflme-den sadece hal, renk, flekil, büyüklük gibi d›fl görünü-flünde meydana gelen de¤iflimlere verilen isimdir. Fi-ziksel ifllemler sonucunda sadece maddenin özellikleride¤iflir yeni maddeler oluflmaz. Kimyasal tepkime, birveya birkaç saf maddenin belirli koflullarda de¤iflimeu¤rayarak baflka madde veya maddelere dönüflmesiolarak tan›mlan›r. Elde edilen ürün hem fiziksel hem dekimyasal özellikleri aç›s›ndan bafllang›ç madde veyamaddelerinden farkl›d›r.

S›ra Sizde 2

S›v› bir ürün içindeki s›v› safs›zl›k dam›tma yöntemikullan›larak ayr›labilir. S›v›lar yo¤unluk farklar›na görede birbirlerinden ay›rmak mümkündür. Uygun bir çö-zücü kullan›larak bu yo¤unluk fark› oluflturulabilir yaniekstraksiyon ifllemi uygulanabilir.

S›ra Sizde 3

Kat› ürünlerin saflaflt›r›lmas›nda öncelikle kristallendir-me kullan›l›r. Kat›n›n buhar bas›nc› yüksek ise süblim-leflme yöntemi de kullan›labilir.S›ra Sizde 4

Kütle korunumu yasas›, maddenin yoktan var edileme-yece¤ini var olan bir maddenin de yok olamayaca¤›n›ifade eder. Bu yasaya dayanarak aç›k bir dizgeye giripç›kan maddelerin nicelikleri aras›nda kurulan denkli¤ekütle denkli¤i denir. Kütlenin korunumu yasas›na göretepkimeye girenlerin kütleleri toplam› ürünlerin kütle-leri toplam›na eflittir.

S›ra Sizde 5

Enerji denkli¤ini; ›s›, entalpi ve özgül ›s› gibi terimlerioluflturur.

Yararlan›lan KaynaklarAn Introduction to Industrial Chemistry, Edited by

Alan Heaton, Blackie Academic&Professional, 1996Chapman & Hall.

Erdik, Ender. Denel Organik Kimya, Ankara Üniver-sitesi Fen Fakültesi Yay›nlar›, Ankara, 1987.

Kuleli, Ömer Kimya Mühendisli¤ine Girifl Kütle ve

Enerji Denklikleri, Meteksan Yay›nlar› No: 4, An-kara, 1982.

Shreve, R.N. and Brink, J.A., Jr. (1983). Chemical Pro-

cess Industries. Kimyasal Proses Endüstrileri

(Çev.: ‹. Çataltafl). ‹stanbul: ‹nk›lap ve Aka Kitabev-leri.

http://www.msxlabs.org/forum/muhendislik-bilimle-ri/236223-ar-ge-arastirma-gelistirme.html.

http://www.stb.gov.tr/Files/Documents/kimya-31032010111629.doc

http://www.tksd.org.tr/homepage-tr.asp

Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›

Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Suyun önemini ifade edebilecek,‹çilebilir ve endüstriyel sular›n özelliklerini tart›flabilecek,Su sertli¤ini ifade edebilecek,‹çme, kullan›m ve endüstriyel su ifllemlerini aç›klayabilecek,Su saflaflt›rma ve yumuflatma ifllemlerini tart›flabilecek,Çevre koruman›n önemini ifade edebilecek,At›ksu ar›t›m› ve hava kirlili¤ini aç›klayabilecek bilgi ve beceriler kazana-caks›n›z.


• Su• Sertlik• Endüstriyel su• ‹çilebilir su• Su kirlili¤i

• At›ksu• Hava kirlili¤i• Sera etkisi• Asit ya¤murlar›

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNNNNNN

Endüstriyel Kimya Su Teknolojisi

• SUYUN ÖNEM‹• ‹Ç‹LEB‹L‹R VE ENDÜSTR‹YEL

SULARIN ÖZELL‹KLER‹• ‹ÇME, KULLANIM VE ENDÜSTR‹YEL

SU ‹fiLEMLER‹• SU SAFLAfiTIRMA VE YUMUfiATMA

YÖNTEMLER‹• ÇEVRE KORUMA• ATIKSU ARITIMI• HAVA K‹RL‹L‹⁄‹• CO2 VE SERA ETK‹S‹• AS‹T YA⁄MURLARI


SUYUN ÖNEM‹Yaflam›m›zda çok büyük bir öneme sahip olan su; renksiz, kokusuz, tats›z bir s›-v›d›r ve en çok kullan›lan çözücü türüdür. Suyun donma noktas› 0°C, kaynamanoktas› 100°C, mol kütlesi 18 g mol–1 ve yo¤unlu¤u 1,00 g cm–3’dür. Su molekü-lünde H–O–H ba¤ aç›s› 104,5° ve molekülde, hidrojen atomlar› k›smi pozitif, oksi-jen atomu ise k›smi negatif yük tafl›r. Bu yük da¤›l›m›ndan dolay› su, oldukça kuv-vetli dipolar bir moleküldür. Bu durum su moleküllerinin agglomerate (küçük par-çac›klar›n biraraya toplanmas›) olmas›na yol açar. Su molekülünün dipollerindehidrojenin k›smi pozitif yükü (δ+) ile oksijenin k›sm› negatif yükü (δ–) birbirleriniçekerler ve böylece hidrojen ba¤› oluflur. Sudaki hidrojen ba¤›, suyun bir çok ola-¤and›fl› özelliklerini aç›klar. Su, oksijenin dihidritidir. Kendisine benzer ve birer di-hidrit olan H2S, H2Se ve H2Te ile karfl›laflt›r›ld›¤›nda, bunlar›n hepsi gaz olmas›nakarfl›n, su s›v›d›r ve sadece 100°C ve üzerine ›s›t›ld›¤›nda gaz haline geçer. Suyunen yüksek yo¤unlu¤u +4°C’dedir. Yüzey gerilimi ve dielektrik sabiti di¤er dihidrit-lerden daha yüksektir. Kat› haldeki (buz) su, s›v› haldeki sudan daha hafiftir, çün-kü hidrojen ba¤› buz kristallerinin s›v› suya göre genleflmesine yol açar ve böyle-ce buz suda yüzer.

Sudan 7 kat daha yo¤un oldu¤u halde bir çelik i¤ne suda neden yüzer?

Güneflin üçüncü gezegeni olan üzerinde yaflad›¤›m›z dünyan›n yaklafl›k 3/4’üsuyla kapl›d›r, dolay›s›yla yerkürenin çok az bir k›sm› karalardan oluflmaktad›r.Dünyam›zdaki suyun; %97,13’ü okyanuslarda, %2,24’ü buzullarda, %0,61’i yeral-t›nda ve sadece %0,02’si nehirler ve göllerdedir. Okyanuslar›n dolay›s›yla deniz su-yunun bilefliminde; sodyum, magnezyum, kalsiyum, potasyum, klorür, sülfat, bi-karbonat, bromür, stronsiyum, silika, bor, flor, azot, lityum, fosfor, iyot, kadmi-yum, krom, civa, radyum elementleri, bileflikleri veya iyonlar› ve ayr›ca toplam çö-zünmüfl kat›lar yer al›r.

Buz sudan daha hafif olmasayd›, göller ve nehirlerde yaflam olur muydu?

Atmosferdeki kimyasal tepkimeler ve yeryüzündeki kayaçlardan oluflan mine-ral çözeltileri yüzey suyu veya yeralt› suyu olarak adland›r›l›r (fiekil 2.1). Bu flekil-de oluflan sular, okyanuslara akarlar. Atmosferdeki su miktar› oldukça az (hacim-

Su Teknolojisi

Su, yaflam›m›z için oldukçabüyük öneme sahip olan,renksiz, kokusuz ve tats›z birs›v›d›r.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

Dünyam›zda çok oldu¤usan›lan suyun; %97,13’üokyanuslarda, %2,24’übuzullarda, %0,61’iyeralt›nda ve sadece%0,02’si nehirler vegöllerdedir.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

ce %10–6’dan daha az) olmas›na karfl›n, bulut, sis ve ya¤mur fleklindeki su damla-c›klar› çok önemli tepkimelere yol açarlar. Atmosferdeki bulut, sis ve vb. fleklinde-ki bir su damlas›n›n bilefliminin belirlenmesi için bir çok etkileflimler söz konusu-dur ve bu etkileflimler fiekil 2.2’de özetlenmektedir.


Gaz türler Bulut çözeltileri Gaz türler

Çözünen türlerYÜZEY SUYU

Sulu çözeltide tepkime

Çözünentürler

Partikülfazlar›

Çözünen türler

Kat› fazlar

TORTULAR

YERALTI SUYU

Çözünentürler

Kat›fazlar

ATMOSFER

fiekil 2.1

Do¤al suyunoluflummekanizmas›

NH3

NH+

H+

H2CO3 H+

SO24

_

SO23

_

OH _

HCO _3

HCO _3

NH+4

HSO _

SO2

H+

Na+

Cl _

Mg2+Cl _

Ca2+

NO _3

NO _3

NO _2

H+

SO _2

Cd O3OH•H2O2

Fe2O3 NO NO2

OH

OR

HOCH2SO _3

O

HH-C

HNO3HNO2

SOH2SRSHH2SO4

Cu

CdPbFe

CO2

HCl

Toz

Organik asitler

Aerosol

Cu, Pb

Çekirdek

H2SO4(NH4)2SO4NH4NO3

SO2

H2SO4

OH•O3

HO2

hv

NH3

HNO3

C

3

4

4

_

fiekil 2.2

Atmosferde bulut,sis vb. fleklindebulunan bir sudamlac›¤›n›nbileflimininbelirlenmesi içingerçekleflenetkileflimler

Su ile doyurulmufl havadan sis olufltu¤unda, (NH4)2SO4 ve NH4NO3’dan oluflanaerosol partikülleri üzerindeki su damlac›klar› yo¤unlafl›r. Buna ek olarak aerosol-lerin bileflenleri, NOx, SO2, NH3 ve HCl gibi gazlar› absorplar ve bunlar NH3 hariçyükseltgenerek H2SO4 vb. bilefliklere dönüflürler. NH3 ise oluflan mineral asitlerininötrallefltirir. Ortalama 10-50 µm yar›çap›nda olan sis damlac›klar› ya¤mur damla-c›klar›na göre oldukça küçüktür. S›v› su içeren sis ço¤unlukla 1×10–4 L m–3 havaiçerir, dolay›s›yla sisteki asitler genel olarak ya¤mur damlac›klar›ndakilere göre 10-50 kez daha derifliktir.

Genel olarak sular olufltuklar› kaynaklara göre dörde ayr›l›rlar. Bunlar;• Meteor sular› (ya¤mur ve kar sular›),• Yeralt› ve kaynak sular›,• Yeryüzü sular› (nehir, göl, baraj ve deniz sular›),• Maden (mineral) sular›d›r.Meteor sular›, bilinen sular içinde en saf olan›d›r, fakat havada bulunan tüm

gazlar› içerebilece¤i gibi, baz› inorganik ve organik bileflikleri de yap›lar›nda bu-lundurabilirler. Yeralt› ve kaynak sular›, bulundu¤u ve geçti¤i toprak tabakalar›-n› çözerek, tabakalar›n türüne göre, çözünmüfl maddeleri içerirler. Yeryüzü sula-r›, yüzeylerinin aç›k olmas›ndan dolay›, özellikle organik yap›da olan yabanc›maddeleri yap›lar›na almaya yatk›nd›rlar. Maden sular›, do¤al sulara oranla çö-zünmüfl madde miktar› belirli s›n›rlar› aflm›fl olan sulard›r.

Su, bir besin maddesi olmas›n›n yan›nda, içerisinde bulundurdu¤u mineral vebilefliklerle vücudumuzdaki her türlü biyokimyasal tepkimelerin gerçekleflmesindeinan›lmaz derecede etkin rol oynamaktad›r. Vücudumuzun pH dengesinin korun-mas›ndan bafllayarak, hücrelerdeki moleküllere ve organellere da¤›lma ortam›oluflturmas›na; besinlerin ve art›k maddelerin ilgili yerlere tafl›nmas›na kadar pekçok görev al›r. Bu nedenle susuz hayat düflünülemez. Su canl›n›n ve canl›l›¤›n herfleyidir. Su, ayn› zamanda canl›lar için bir yaflam ortam›d›r. ‹nsan›n beden yap›s›-n›n ço¤unlu¤u sudan oluflur. Yeni do¤an bir bebe¤in bedeninin yaklafl›k %71’i suiken, büyüme süreciyle su oran› azalmakta, ya¤ ve protein oran› artmaktad›r. Ye-tiflkin bir insan›n bedeninin yaklafl›k %60’› sudur. Bu suyun 2/3’ü hücre içi s›v›lar-dan, 1/3’ü ise kan ve lenflerden oluflan hücre d›fl› s›v›dan gelmektedir. Besinlerina¤›zdan al›nmas›ndan hücre içinde kullan›m›na kadar tüm aflamalarda suya gerekvard›r. Örne¤in; a¤›zdan besinin çi¤nenerek yemek borusundan akabilir hale gel-mesi suyu gerektirir. Besinin midede s›v›laflmas›yla sindirimin bafllamas›, ince ba-¤›rsakta sindirimin sürdürülmesi, sindirilmeyen ö¤elerin kana emilmesi vb. ifllem-ler için suya gereksinim vard›r. Besin ö¤eleri, büyük ço¤unlu¤u su olan kan velenf damarlar›yla hücrelere tafl›n›r. Ayn› flekilde solunumla akci¤erlere giren oksi-jen de kanla hücrelere tafl›n›r. Hücrede karbon içeren besin ö¤elerinden oksijenvarl›¤›nda, vitamin ve minerallerin yard›m›yla enerji oluflmas›, proteinlerin yap›tafllar› olan amino asitlerin birleflerek büyüme ve y›pranan dokular›n onar›m› içinprotein sentezlenmesi, harcanmayan enerjinin ya¤ olarak depolanmas› gibi meta-bolik süreçler su çözeltisi içinde oluflur. Bütün bunlara ek olarak metabolizma so-nucu oluflan zararl› at›klar suyla, ›s› ise deri yolu ile d›flar› at›l›r. Yaklafl›k bir litresuyun buharlaflarak terle at›lmas› 600 kcal’lik ›s›y› bedenden uzaklaflt›r›r.

Hayat›m›z›n devam› ile her türlü biyolojik ve fizyolojik aktivitelerimiz için ge-rekli olan su, vazgeçilemez öneme sahiptir. Her gün besinlerle ve do¤rudan orta-lama 2,5 L suyu vücudumuza almak zorunda oldu¤umuz hat›rlan›rsa, içme sular›-n›n kalitesinin sa¤l›¤›m›z aç›s›ndan tafl›d›¤› de¤er ortaya ç›kar. Su, sadece bizimiçin de¤il, hem bitkilerin hem de hayvanlar›n sa¤l›k ve verimlilikleri aç›s›ndan da

252. Ünite - Su Teknolo j is i

Genel olarak sularolufltuklar› kaynaklara göremeteor sular› (ya¤mur vekar sular›), yeralt› vekaynak sular›, yeryüzüsular› (nehir, göl, baraj vedeniz sular›) ve maden(mineral) sular› fleklindes›n›fland›r›l›rlar.

yaflamsal de¤erdedir. Su insan hayat› için, oksijenden sonra gelen en önemli bile-flendir. Oksijen al›m› durdu¤unda insan ölür. Yetiflkin bir insan besin almadan be-denindeki karbonhidrat ve ya¤›n tümünü kaybeder, proteinin yar›s›n› kaybetti¤in-de ise yaflam› tehlikeye girer. Buna karfl›n beden suyunun %10’nu kaybetti¤indeyaflam› tehlikeye girer. ‹nsan bedenindeki su miktar›n›n %20 eksilmesi ölümle so-nuçlan›r. ‹nsan besin almadan günlerce yaflayabilmesine karfl›n, su içmeden ancakbirkaç gün yaflayabilir. Bu nedenle de yaflam›n gere¤i olarak kaybetti¤i suyu an›n-da karfl›lamak zorundad›r.

Suyun bafll›ca görevleri ve insan vücudu için önemini daha iyi kavrayabilmek içinhttp://www.hayatsu.com.tr/suyun_uzmanindan/makale_1.aspx adresinden de yararlanabi-lirsiniz.

Kimya endüstrisinin kulland›¤› di¤er hammaddelerin tersine su do¤al hatta bi-raz da olsa saf olarak do¤adan elde edilebilir. Gerçekte, do¤al olarak bulunan su,saf de¤ildir ve 50-500 mg L–1 deriflim aral›¤›nda çözünmüfl kat› içerir. Do¤al su, bude¤erin 2500-25000 kat› kadar safs›zl›k içerir. Böyle bir sudan safs›zl›klar›n ayr›l-mas›, temelde kimyasal bir süreç olarak düflünülebilir. Endüstride su en çok, so-¤utma suyu ve buhar olarak kullan›lmaktad›r. Endüstriyel olarak su buhar› üretimi,buhar kazanlar› aç›s›ndan önemlidir. Buhar jeneratörlerinde 0,02 mg L–1 safs›zl›kiçeren suya gereksinim vard›r.

Do¤al olarak okyanuslardan buharlaflan su, daha sonra yerküreye kar, ya¤murvb. fleklinde geriye döner. Ya¤mur suyu, dam›t›k su olarak kabul edilir ve olduk-ça korozif yani afl›nd›r›c›d›r. Bu nedenle de yerkabu¤undaki bir çok bilefli¤i kolay-ca çözebilir. Ya¤mur suyunun bileflimi (µM biriminde); =60, =44, Cl–=25,Mg2+=4,5, Ca2+=16, =85, K+=2, Na+=5, H+=50 ve CH3COOH=5 fleklindedir.Ya¤mur suyundaki iyonlar›n toplam deriflimi 20-500 µeq L–1 ve pH’s› 3,5-6 aras›n-dad›r. Kar, ya¤mur vb. flekilde yerküreye dönen su, yerkürenin daha düflük atmos-ferine geçer. Bu nedenle su, atmosferdeki gazlarla dengededir. Atmosferin bileflimi-nin ço¤unlu¤u N2 ve O2 (%99 hacimce) gazlar›ndan, çok az bir k›sm› da, Ar, H2O,CO2, Ne, He, CH4, Kr, CO, SO2, N2O, H2, O3, Xe, NO2 ve Rn’dan oluflur. Atmosfer-de bulunan CO2, CO, SO2, NOx vb. gibi gazlar yanma ürünleridir ve endüstrileflmiflflehirlerde hava kirlili¤inin bafll›ca sebebidirler.

‹Ç‹LEB‹L‹R VE ENDÜSTR‹YEL SULARIN ÖZELL‹KLER‹Dünya nüfusunun h›zla artmas›, buna paralel olarak endüstrinin geliflmesi, elektrikenerjisi tüketiminin artmas›, motorlu araç say›s›n›n art›fl› vb. olaylar daha fazla sukullan›m›na, daha fazla at›¤a ve dolay›s›yla hava ve su kirlili¤ine yol açmaktad›r.Ayr›ca do¤al sular›n pek ço¤u bafllang›çta içilebilir kalitede de¤ildir. Bu durumdagünümüzde insanlar ve kimya endüstrisi için en önemli sorunlardan biri kirlenensuyun (at›ksu), içilmeden veya endüstride kullan›lmadan önce ar›t›m›d›r. Bu amaç-la her bir endüstriyel tesis, kendi iflletmesi için gerekli suyu üretecek ekipmana veat›ksular›n› temizleyecek gereçlere sahip olmal›d›r. Böylece temiz, kullan›labilir veiçilebilir su bulma, karfl›m›zda önemli bir sorun olarak durmaktad›r. Burada yeniham su kaynaklar›n›n bulunmas›, ham suyun kullan›laca¤› amaca göre haz›rlanma-s› ve at›ksuyun zarars›z hale getirilmesi büyük önem tafl›maktad›r. At›ksu ar›t›m› ileilgili daha detayl› bilgi “At›ksu Ar›t›m›” konusunda verilecektir.

Bir suyun kalitesi ve özellikleri kullan›m yerine göre az veya çok de¤ifliklik göste-rebilir. Bununla birlikte içilebilir kalitede bir su afla¤›daki özelliklere sahip olmal›d›r.

NH4+

SO42−NO3

−


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Ya¤mur suyu, dam›t›k suolarak kabul edilir veoldukça koroziftir.

• Sa¤l›k aç›s›ndan hastal›k yap›c› organizmalar içermemelidir.• Renksiz, içimi hofl, kokusuz, berrak ve yumuflak olmal›d›r.• Korozif ve tafl yap›c› özellikler göstermemelidir.• S›cakl›¤› 10-15°C aras›nda olmal›d›r. • Hidrojen sülfür, demir, mangan, a¤›r metaller vb. gibi istenmeyen maddele-

ri içermemelidir. • Toksik etkisi olan veya istenmeyen fizyolojik etki yaratabilecek deriflimler-

de maddeler içermemelidir.• Fiyat› ucuz ve bol olmal›d›r.Yap›lan çal›flmalar, günümüz koflullar›nda ülkemizin tüketilebilir yüzey ve ye-

ralt› suyu potansiyelinin y›lda ortalama 112 milyar m3 oldu¤unu göstermektedir.Bu de¤erin 95 milyar m3’ü yüzey suyudur ve ülkemizde yüzey suyunun ancak 27,5milyar m3’ünden (~%29) yararlan›labilmektedir. Yüzey su potansiyelinin 20,9 mil-yar m3’ü (~%76) sulamada, 3,85 milyar m3’ü (~%14) belediyeler taraf›ndan içilebi-lir su olarak, 2,75 milyar m3’ü (~%10) de endüstride kullan›lmaktad›r. Dünyada ül-keler, y›lda kifli bafl›na düflen kullan›labilir su miktar›na göre su yönünden s›n›flan-d›r›l›rlar. Buna göre, y›ll›k kifli bafl›na düflen su miktar› 1000 m3’den az olan ülke-ler su fakiri, 1000-2000 m3 aras›nda olanlar su azl›¤› çeken ve 2000 m3’den çokolanlar ise su zengini ülkeler olarak s›n›fland›r›lmaktad›r. Ülkemizde y›ll›k kifli ba-fl›na düflen kullan›labilir su miktar› 1555 m3’dür ve dolay›s›yla yurdumuz su azl›¤›çeken ülkeler s›n›f›ndad›r. Bu nedenle h›zla büyüyen kentlerin su ihtiyaçlar›, kay-nak ve yeralt› sular›n›n yan›s›ra, büyük bir k›sm› akarsu, baraj ve göllerden ar›tmayap›larak sa¤lanmaya çal›fl›lmaktad›r. Bununla birlikte ülkemizde kentlerin hemsay›s›n›n hem de nüfuslar›n›n h›zl› bir flekilde artmas›, oluflan kentlerin su ihtiyaç-lar›n›n sadece kaynak ve yeralt› sular›ndan karfl›lanmas›n› olanaks›z hale getirmek-tedir.

Çevre Kanunu’na ba¤l› olarak 1988 y›l›nda yay›nlanan Su Kirlili¤i Kontrol Yö-netmeli¤i’nde (SKKY), suyun önemi, Türkiye’de su potansiyeli, su havzalar› ve sukirlili¤i konusunda düzenlemeler getirilmifltir. Bu yönetmeli¤e göre yüzey sular›,Çizelge 2.1’deki gibi kalitesine göre dört s›n›fa ayr›lm›flt›r.

‹nsani tüketim amaçl› sular kendi aralar›nda;• S›n›f 1: Kaynak (memba) sular›,• S›n›f 2: Kaynak sular› d›fl›ndaki sular

olmak üzere iki flekilde s›n›fland›r›l›rlar. S›n›f 1 sular› tek tip olmas›na karfl›n, S›n›f2 sular› kendi aralar›nda Tip 1 (‹fllem görmüfl kaynak sular›) ve Tip 2 (‹çme vekullanma sular›) fleklinde ikiye ayr›l›rlar. Su; berrak, tortusuz, kendine özgü renk-te ve kokusuz olmal›d›r.

Ülkemizde içilebilir suyun özellikleri ile ilgili olarak G›da Maddeleri Tüzü¤ü veTSE TS266 Nolu standart bulunmaktad›r. ‹çilebilir suyun ülkemiz için G›da Madde-leri Tüzü¤ü’ne göre özellikleri Çizelge 2.2’de, TSE TS266’ya göre içme suyu stan-dart› da Çizelge 2.3’de sunulmaktad›r.

Su kalite s›n›f› Tan›m›

I Yüksek kaliteli su

II Az kirlenmifl su

III Kirli su

IV Çok kirlenmifl su


Ülkemizde y›ll›k kifli bafl›nadüflen kullan›labilir sumiktar› 1555 m3 oldu¤uiçin, yurdumuz su azl›¤›çeken ülkeler s›n›f›ndad›r.

Çizelge 2.1Su kirlili¤i kontrolyönetmeli¤ine göreyüzey sular›

‹nsani tüketim amaçl› sularkendi aralar›nda; S›n›f 1:Kaynak (memba) sular› veS›n›f 2: Kaynak sular›d›fl›ndaki sular fleklindeikiye ayr›l›r. S›n›f 2 sular›n›nTip 1 ve Tip 2 türleri devard›r.


Fiziksel özellikler Kimyasal özellikler

Renk S›n›r de¤er

(mg mL–1)

S›n›r de¤er

(mg mL–1)

Koku Amonyak 0,0 Kurflun 0,05

Tat Arsenik 0,05 Mangan 0,5

Berrakl›k Bak›r 1,5 Nitrat 45

Çinko 15,0 Selenyum 0,01

Demir 1,0 Sertlik (CaCO3) 500

Fenolik bileflikler 0,002 Siyanür 0,2

Florür 1,5 Sülfat 400

Kadmiyum 0,01 pH 6,5-9,2

Klorür 600

Çizelge 2.2G›da MaddeleriTüzü¤ü’ne göresuyun fiziksel vekimyasal özellikleri

Çizelge 2.3TS266 insanitüketim amaçl›sular›n standart›

1. Zehirli ve sa¤l›¤a zararl› maddeler

Ad› ‹zin verilen maksimum miktar Birimi

S›n›f 1 ve S›n›f 2 Tip 1 S›n›f 2 Tip 2

Antimon 5,0 5,0 µg L–1

Arsenik 10 10 µg L–1

Benzen 1,0 1,0 µg L–1

Bor 1,0 1,0 µg L–1

Bromat 10 10 µg L–1

Kadmiyum 5,0 5,0 µg L–1

Krom 50 50 µg L–1

Bak›r 100 2000 µg L–1

Siyanür 50 50 µg L–1

Florür 1,0 1,5 µg L–1

Kurflun 10 10 µg L–1

Civa 1,0 1,0 µg L–1

Nikel 20 20 µg L–1

Nitrat 25 50 µg L–1

Nitrit 0,10 0,50 µg L–1

Pestisitler 0,10 0,10 µg L–1

Toplam pestisit 0,50 0,50 µg L–1

Polisiklik aromatik hidrokarbonlar 0,10 0,10 µg L–1

Selenyum 10 10 µg L–1

2. Sa¤l›¤a ve/veya içilebilme özelli¤ine etki eden maddeler

Renk 1 10 mg L–1

‹letkenlik (20°C’de) 650 2500 µS cm–1

pH 6,5 ≤ pH ≤ 9,5 6,5 ≤ pH ≤ 9,5 ---

‹çme suyu standard› için daha detayl› bilgiyi TS266 Nolu “Sular-‹nsani Tüketim Amaçl› Su-lar” Türk Standard›ndan bulabilirsiniz.

Duyusal Özellikler‹çilebilir bir suyun tat ve kokusu gerçekte suyun fiziksel özelliklerinden olup, ay-n› zamanda duyusal özellikler olarak da bilinir. Bir içme suyunun herhangi bir ko-ku ve tat içermemesi gerekir. Suya tat ve koku veren maddeler do¤al ve insanla-r›n sebep olduklar› fleklinde iki grupta incelenebilir.

Do¤al olanlar: Çürümeye yüz tutmufl organik maddeler, algler, di¤er mikroor-ganizmalar, demir ve mangan gibi elementlerin bileflikleri veya çeflitli tuzlar›, do-¤al olan suya tat ve koku veren maddeleri olufltururlar.


Aluminyum 200 200 µg L–1

Amonyak 0,05 0,50 mg L–1

Klorür 30 250 mg L–1

Clostridium perfringens(Sporlular dahil)

0 0 Say›/100 mL

Demir, en çok 50 200 µg L–1

Mangan, en çok 20 50 µg L–1

Koku Suyun kendine has kokusunda fark edilebilir bir de¤ifliklikgözlenmemelidir.

Sülfat, en çok 25 250 mg L–1

Sodyum, en çok 100 200 mg L–1

Tat Suyun kendine has tad›nda fark edilebilir bir de¤ifliklikgözlenmemelidir.

Koloni say›m›, 22°C’da Fark edilebilir bir de¤ifliklik olmamal›d›r.

Koliform bakteri 0 0 say›/100 mL

Toplam organikkarbon (TOC)

Fark edilebilir bir de¤ifliklik gözlenmemelidir.

Bulan›kl›k, en çok 5 5 NTU(Neftelometrik bulan›kl›k

birimi)

Radyoaktiflik, en çok

• Trityum 100 • Toplam gösterge

dozu• Alfa aktivitesi • Beta aktivitesi

100

0,100,11

100

0,100,11

Bq L–1

mSv y›l–1

Bq L–1

Bq L–1

3. Mikrobiyolojik özellikler

Eschericha coli (E. coli) 0/250 mL 0/100 mL -

Enterococci 0/250 mL 0/100 mL -

Pseudomonasaeruginosa

0/250 mL - -

Koloni say›s›, 22 °C’da 100/mL - -

Koloni say›s›, 37 °C’da 20/mL - -

Çizelge 2.3 devam›TS266 insanitüketim amaçl›sular›n standart›

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



‹nsanlar›n sebep olduklar›: Endüstriyel at›klar (ilaçlar, boyalar, tuzlar, plas-tikler, fenoller vb.), kanalizasyon sular› veya dezenfeksiyon için kullan›lan madde-ler (Cl2, NaOCl) insanlar›n sebep olduklar› suya tat ve koku veren maddeleri olufl-tururlar. Sulardaki koku ve tat, o suyun içilebilme özelli¤ini estetik aç›dan etkiler.Bir sudaki tat ve kokunun insan sa¤l›¤› aç›s›ndan herhangi bir zarar› yoktur.

Fiziksel ÖzelliklerRenk, bulan›kl›k, s›cakl›k ve iletkenlik gibi fiziksel özelliklerin pek ço¤u gözle gö-rülebilir. Su; renk, bulan›kl›k, ask›da kat› madde, larva, solucan, eklem bacakl› ka-buklular›, tortu ve yüzen materyalleri içerebilir.

RenkDo¤ada tamamen renksiz su bulmak neredeyse olanaks›zd›r. Özellikle yeryüzü su-lar›n›n ço¤u renklidir. Bu renk ço¤u zaman humus ürünleri ve baz› organik bileflik-lerin kar›flmas›ndan kaynaklansa da, buna organik maddeler de sebep olabilirler.Renk, insan ve hayvan kal›nt›lar›ndan ve kanalizasyon at›klar›ndan olufluyorsa sa¤-l›¤a zararl›d›r. Renk tayini, örne¤in al›nd›¤› yerde yap›lmal›d›r, çünkü suda çözün-müfl olan demir bilefliklerinin zamanla çökmesi, rengin gerçe¤inden farkl› bulun-mas›na sebep olur. Renk tayini yap›lacak örnekte kum, kil ve çamur gibi iri tanelimaddeler bulunuyorsa önce bunlar süzülmeli ve tayin, süzüntüde yap›lmal›d›r.

Suda ask› halindeki maddelerden ileri gelen renge zahiri renk, bitkisel ve or-ganik çözünmüfl maddelerden ve kolloidal taneciklerden oluflan renge ise gerçekrenk ad› verilir. Renk yo¤unlu¤u genellikle pH artt›kça artar. Sulardaki renk, su-yun estetik aç›dan içilebilme özelli¤ine etki eder. Bununla birlikte renkli sularasa¤l›k aç›s›ndan her zaman flüphe ile bak›l›r ve içilmesi arzu edilmez.

Suyun rengi yabanc› maddelerden ileri gelir ve suya renk veren maddeler or-ganik ve inorganik olmak üzere iki grupta incelenebilir.

Suya renk veren organik maddeler: Canl› bitkiler, çürümeye b›rak›lan bitki-lerin bozunmas›ndan oluflan maddeler ve topraktaki organik maddeler suya renkveren organik maddelerdir.

Suya renk veren inorganik maddeler: Demir ve mangan bileflikleri, tekstil,boya, ka¤›t vb. endüstrilerin at›ksular› suya renk veren inorganik maddeleri olufl-tururlar.

Suya hangi tür yabanc› maddeler renk verir?

Bulan›kl›k‹çme ve kullanma sular›n›n berrak olmas› istenir. Suya; kil, flist, organik maddeler,mikroskopik organizmalar vb. gibi yabanc› maddelerin ve CaCO3, Al(OH)3,Fe(OH)x vb. gibi kimyasal maddelerin kar›flmas› suyun bulan›k olmas›na yol açar.Suyun ›fl›¤› do¤rudan geçirmemesi, onun yerine da¤›tma ve absorbe etme özelli¤ibulan›kl›k olarak tan›mlan›r. Özellikle evsel ve endüstriyel at›klarla, ya¤mur sula-r›n›n bulan›kl›¤› oldukça yüksektir.

S›cakl›kEndüstriyel sularda s›cakl›k çok önemli olmamas›na karfl›n, içilebilir sularda s›cak-l›k oldukça önemli bir fiziksel özelliktir. ‹çme sular›n›n s›cakl›¤› 5-15°C aras›nda ol-mal›d›r. Saf, temiz ve so¤uk su tatl› ve ferahlat›c›d›r. S›cakl›¤› 5°C’den daha düflükolan sular sa¤l›¤a zararl› iken, 15°C’den yüksek olanlar ise ferahl›k vermez.


Renk, bulan›kl›k, s›cakl›k veiletkenlik suyun fizikselözellikleridir.

Suda ask› halindekimaddelerden ileri gelenrenge zahiri renk, kolloidalmaddelerden oluflan rengeise gerçek renk ad› verilir.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

Suyun ›fl›¤› do¤rudangeçirmeyip da¤›tmas› veabsorbe etmesi bulan›kl›kolarak tan›mlan›r.

‹çme sular›n›n s›cakl›k aral›¤› ne olmal›d›r, tart›fl›n›z.

‹letkenlikDo¤al sular, çok seyreltik tuz çözeltileri içerdi¤i için elektri¤i iletirler. Bir tuz çö-zeltisinin elektrik ak›m›n› iletmesi, çözünmüfl olan tuzlar›n tür ve miktar›na ba¤l›-d›r. Laboratuvarda üretilen saf suyun iletkenli¤i 0,5-3 µΩ cm–1, içilebilir suyun ilet-kenli¤i ise genellikle 50-1500 µΩ cm–1 aral›¤›ndad›r. Bununla birlikte ço¤u endüs-triyel tesisin at›ksuyunun iletkenli¤i 10000 µΩ cm–1 dolaylar›ndad›r.

Suyun fiziksel özellikleri nelerdir?

Kimyasal ÖzelliklerSertlik, pH vb. özellikler, suyun kimyasal özellikleri olarak bilinir.

SertlikSuyun sabunu tüketebilme (çöktürme) yetene¤ine sertlik denir. Sabun; genel ola-rak suda bulunan kalsiyum ve magnezyum iyonlar› ile birleflerek çöker. Bu ikiiyon, do¤al sularda, sertlik yapan di¤er iyonlardan daha fazla bulundu¤undan, ço-¤unlukla sertlik, kalsiyum ve magnezyum iyonlar›n›n deriflimlerinin toplam› olarakifade edilir. Suyun sertli¤i; etkileflti¤i topraktaki minerallerin çözünmesinden veyaendüstri at›ksular›n›n içme suyu kaynaklar›na kar›flmas›ndan ileri gelir. Ayr›ca do-¤al kaynaklardaki su, birtak›m kimyasal tepkimeler sonucu asidik özellik kazan›rve bu su örnekleri magnezyum ve kalsiyum tuzlar›ndan oluflan kayalarla etkileflin-ce onlar›n içindeki tuzlar› çözerler. Karbon dioksit içeren sular›n bu tür çözme ye-tenekleri çok fazlad›r ve bu nedenle de CO2 afla¤›daki tepkimeler gere¤i suda sert-li¤i oluflturan en önemli bilefliktir.

CO2 + H2O ? H2CO3CaCO3 + H2CO3 → Ca(HCO3)2MgCO3 + H2CO3 → Mg(HCO3)2

Özellikle yeralt› sular› ile tabakalaflm›fl göllerin ve rezervuarlar›n alt k›s›mla-r›nda önemli miktarlarda CO2 bulunmaktad›r. Organik maddelerin bakterilerleayr›flmas› sonucu oluflan CO2, aerobik ve anaerobik bakteriyel yükseltgenmeninson ürünü oldu¤undan, miktar› çözünmüfl oksijen ile s›n›rl› de¤ildir. Yeralt› su-lar›nda 30-50 mg L–1 kadar olabilen CO2 miktar›, yüzey sular›nda genellikle 10mg L–1’den daha azd›r. Sular›n içerdi¤i CO2 miktar› korozyon yap›c› özelli¤i ne-deniyle önemlidir.

‹çinde magnezyum ve kalsiyum iyonlar› bulunduran sulara sert su denir. Sertsudaki magnezyum ve kalsiyum iyonlar› potasyum, sodyum gibi iyonlarla yerde¤ifltirirler ve su yumuflar. Kalsiyum ve magnezyum bikarbonatlar›n›n neden ol-du¤u sertli¤e geçici sertlik denir. Geçici sertlik kaynatmayla afla¤›daki tepkime-ler gere¤i giderilebilir.

Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2OMg(HCO3)2 → MgCO3 + CO2 + H2O


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

Sertlik, suyun sabunutüketebilme yetene¤i veyasudaki kalsiyum vemagnezyum iyonlar›n›nderiflimlerinin toplam›olarak ifade edilir.

‹çinde magnezyum vekalsiyum iyonlar›bulunduran sulara sert sudenir. Kalsiyum vemagnezyumbikarbonatlar›n›n nedenoldu¤u sertli¤e ise geçicisertlik denir.

Sertli¤e ek olarak farkl› miktarlarda sodyum tuzlar›, silika, alumina, demir vemangan tuzlar› da suyun içerisinde bulunabilir. Toplam çözünmüfl kat›lar kar su-yunda bir kaç ppm’den, kaynak sular›nda bir kaç bin ppm’e kadar de¤iflebilir. ‹çin-de 1000 ppm çözünmüfl kat› bulunan sular, düflük kaliteli su olarak adland›r›l›r.‹çilebilir sular›n sertli¤i 100-200 ppm’den fazla olmamal›d›r. Sertlik bu de¤eri afl›n-ca öncelikle suyun duyusal özellikleri bozulur, böylece içimi zorlafl›r ve tad› hoflolmaz. Sert sular›n insan sa¤l›¤› aç›s›ndan bir zarar› yoktur. Bunun tersine çok yu-muflak sular›n içilmesinin dünyada baz› yörelerde kalp rahats›zl›klar›na yol açt›¤›öne sürülmektedir. Buna ek olarak çok yumuflak sular, bebek ve çocuklar içinönerilmemektedir. Su sertli¤inin fazla olmas› ise evlerde sabun tüketimini artt›rd›-¤›ndan ve endüstride de kazanlar›n tafllaflma yapmas›na neden olmas›ndan dolay›istenmez.

Kalsiyum ve magnezyum klorür, sülfat, fosfat veya silikat tuzlar›ndan oluflansertli¤e kal›c› sertlik ad› verilir ve kaynatma ile giderilemez. Kal›c› ve geçici sert-li¤in toplam›na toplam sertlik denir. Bu tür kal›c› sertlik, kazanlarda ›s› iletkenli-¤i düflük olan kazan tafllar› oluflturur ve baz› ›s› de¤ifltiricilerde de ›s› iletimini azal-t›r. Ayr›ca sert sular;

• S›cak su borular›nda, ›s›t›c›larda, kazanlarda kireç birikimine ve tafllaflmayaneden olurlar. Deride tahrifle yol açarlar.

• Lavabo ve küvetlerde beyaz rengi bozarlar. • Sebzelerin kat›laflmas›na ve renksizleflmesine neden olurlar. • Kumafllarda y›pranmalara yol açarak, kumafl›n ömrünü k›salt›rlar. • Konserve endüstrisinde sorunlara neden olurlar.Yayg›n olarak kullan›lan ve Alman, Frans›z ve ‹ngiliz olarak bilinen üç tür sert-

lik birimi vard›r. • Alman Sertlik Birimi (1 AS°): 1 L su içindeki 10 mg CaO’e veya 17,9 mg

CaCO3’a eflde¤er kalsiyum iyonlar›n›n miktar›d›r.• Frans›z Sertlik Birimi (1 FS°): 1 L su içindeki 10 mg CaCO3’a eflde¤er kalsi-

yum iyonlar›n›n miktar›d›r.• ‹ngiliz Sertlik Birimi (1 ‹S°): 1 L su içindeki 14,3 mg CaCO3’a eflde¤er kalsi-

yum iyonlar›n›n miktar›d›r.Bu üç sertlik birimi afla¤›daki gibi birbirine dönüfltürülebilir.

1 Alman Sertlik Birimi = 1,25 ‹ngiliz Sertlik Birimi = 1,79 Frans›z Sertlik Birimi

Ülkemizde ço¤unlukla Frans›z Sertlik Birimi kullan›lmaktad›r. Sular sertlik de-recelerine göre Çizelge 2.4’deki gibi s›n›fland›rabilir.

Bir su örne¤inin sertlik derecesinin Frans›z sertlik s›n›flamas›na göre 25°F olmas› nas›lyorumlanabilir?


Kalsiyum ve magnezyumklorür, sülfat, fosfat veyasilikat tuzlar›ndan oluflansertli¤e kal›c› sertlik, kal›c›ve geçici sertli¤in toplam›naise toplam sertlik ad› verilir.

S›n›f› Frans›z sertli¤ine göre CaCO3 deriflimine göre (mg L–1)

Çok yumuflak 0–7,5°F 0–75

Yumuflak 7,5–15,0°F 75–150

Sert 15,0–30,0°F 150–300

Çok sert 30,0–55°F 300–550

Çizelge 2.4Sular›n sertlikderecelerine göres›n›fland›r›lmas›

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



6

pHBir çözeltinin asitli¤inin göstergesi olan pH, içme suyu teknolojisinde en fazla kul-lan›lan parametrelerden biridir. Bir su içindeki yabanc› maddelerin çöktürülmesin-de, suyun yumuflat›lmas›nda, dezenfeksiyonunda ve korozyonun denetimi gibi ifl-lemlerde pH oldukça büyük öneme sahiptir. Biyolojik süreçlerde pH, ortamda bu-lunmas› istenen mikroorganizmalar›n yaflamas›na uygun olacak flekilde ayarlan›r.Do¤al sularda pH de¤eri 4–9 aras›nda olup, büyük ço¤unlu¤u karbonat ve bikar-bonatlar nedeniyle hafifçe baziktir.

pH’›n insan sa¤l›¤› aç›s›ndan fazla bir önemi yoktur. Bu nedenle standartlardas›n›r de¤erler oldukça genifl bir aral›kta tutulmufltur. Bununla birlikte bu s›n›r de-¤erlerin afl›lmas› durumunda pH, baz› mide fonksiyonlar›n› etkileyebilir. Yüksekbazl›k içeren sular genellikle tats›zd›r ve bu nedenle de böyle sular, tüketici tara-f›ndan çok fazla tercih edilmezler.

Suda Bulunabilecek Kimyasal MaddelerSuda bulunabilecek bafll›ca kimyasal maddeler; kalsiyum, magnezyum, klorür,sülfat, demir, mangan, fenolik bileflikler, çinko, bak›r, kurflun, krom, arsenik, se-lenyum, kadmiyum, gümüfl, civa, siyanür, nitrat, florür, bromür, silisyum vebor’dur. Tüm bunlara ek olarak yap›s›nda kimyasal maddeler içeren radyoaktifmaddeler ve deterjanlar da suda bulunabilir.

Kalsiyum‹çilebilir su elde etmek amac›yla kullan›lan sularda kalsiyumun bulunmas›; kireç-tafl›, dolomit ve gips içeren arazilerden suyun geçifli s›ras›nda, bunlar›n suya kar›fl-mas›ndan kaynaklan›r. Suyun kayna¤›na ve uygulanan ar›tma yöntemine ba¤l› ola-rak sularda s›f›r ile yüzlerce mg L–1 aras›nda kalsiyum deriflimleriyle karfl›lafl›labi-lir. ‹çilebilir sulardaki düflük CaCO3 içeri¤i metal borular›n korozyonuna yol açar.Yüksek deriflimlerdeki kalsiyum tuzlar›; kazanlar›n, su borular›n›n ve ›s›tma boru-lar›n›n CaCO3 tabakas› ile kaplanmas›na neden olur ve bu durum ›s›tma s›ras›ndabu tür malzemelerin tahrip olmas›na yol açar. Kalsiyum, sudaki toplam sertli¤e kat-k›da bulunan bir elementtir. Sulardaki kalsiyum sertli¤ini gidermek için; kimyasalyumuflatma, ters osmoz, elektrodiyaliz veya iyon de¤iflimi yöntemlerinden birisikullan›labilir.

MagnezyumDo¤ada en fazla bulunan sekizinci element olan magnezyum, do¤al sularda bulu-nan ana elementlerden birisidir. Magnezyum tuzlar› ›s›t›ld›klar›nda parçalanmayau¤rarlar ve kazanlarda tabaka oluflumuna neden olurlar. 125 mg L–1’den daha yük-sek magnezyum deriflimi katalitik ve diüretik (idrar› artt›r›c›) etki gösterir. Magnez-yum sularda sertli¤in en önemli bileflenlerinden biridir. Kimyasal yumuflatma, tersosmos, elektrodiyaliz ve iyon de¤iflimi sulardaki magnezyum deriflimini düflürerek,magnezyumun neden oldu¤u sertli¤i kabul edilebilir düzeylere indirmeye yarayanar›tma yöntemleridir. Sulardaki magnezyum, kalsiyum tuzlar› sudan uzaklaflt›r›ld›k-tan sonra tayin edilir.

Klorür ve SülfatKlorür ve sülfat genellikle deniz suyundan, arazinin jeolojik yap›s›ndan ve at›ksu-lardan kaynaklan›r. ‹çilebilir sulardaki klorür ve sülfat›n fazla olmas› suyun tad›-n›n ac›ms› olmas›na yol açar. Sularda sülfat fazlal›¤› baz› insanlarda ishale neden


olabilir. E¤er sudaki klorür NaCl tuzunun çözünmesinden kaynaklan›yorsa, 250mg L–1 Cl– deriflimi suda bir tuzluluk tad›n›n hissedilmesi için yeterlidir. Bununlabirlikte e¤er klorür, kalsiyum ve magnezyum katyonlar› ile beraber bulunuyorsa1000 µg L–1 gibi yüksek deriflimlerde bile suda tuzluluk hissedilmez. At›ksularda-ki klorür içeri¤i, içme sular›na göre çok daha fazlad›r. ‹nsan vücudundaki fazlatuz, sindirim sistemi yoluyla de¤iflikli¤e u¤ramadan vücuttan at›l›r. Deniz k›y›s›nayak›n bölgelerde tuzlu suyun kanalizasyona s›zmas› sonucu at›ksularda yüksekderiflimde klorür ile karfl›lafl›l›r. Ayr›ca baz› endüstriyel at›ksular da klorür içerir.Yüksek klorür içeri¤i, metalik borulara ve bu borular›n ba¤lant› parçalar›na zararverir. Buna ek olarak tuzlu su, tar›m alanlar›n›n verimini oldukça azalt›r.

Demir ve ManganDemir ve mangan, do¤al sularda az veya çok miktarlarda bulunur. Özellikle baz›göllerin taban›nda bol miktarda demir ve mangan, oksit ve hidroksitleri fleklindeçökmüfltür. Oksijensiz ortamda bitki ve organik at›klar, çürümeleri için gerekli ok-sijeni, bu hidroksitlerden sa¤larlar ve demir ile mangan› çözünebilir formlara dö-nüfltürürler.

Demir; beyaz çamafl›rlarda ve porselen eflyalarda sar›-k›rm›z›ms›, mangan isegri-siyah lekeler b›rak›r. Su borular›n›n kenarlar›nda tortu halinde birikerek boruçap›n› daralt›rlar ve su ak›fl h›z›n› yavafllat›rlar. 1 mg L–1’in üzerinde demir varl›¤›,suya madeni mürekkebimsi bir tat verir. Bu sulardan yap›lan çaylar da demirin ta-nik asitle tepkimesi sonucu mürekkep olufltu¤undan içilemez. Demir ve manganiçeri¤i yüksek olan sular, ilk defa içenlerde ba¤›rsak rahats›zl›klar›na yol açar. Ka-¤›t, tekstil, plastik, deri ve alkollü-alkolsüz içecek endüstrisinde ürünlerin görünü-mü ve tad›n› bozdu¤undan demir ve mangan istenmez.

Fenolik BilefliklerFenolik bileflikler sulara endüstriyel at›klar arac›l›¤›yla kar›fl›rlar. Özellikle petro-kimya endüstrisi at›klar› büyük miktarlarda fenolik bileflikler içerir. ‹çme sular›ndaklorlama ifllemi s›ras›nda klorofenollü bilefliklere dönüflen bu tür bileflikler çok dü-flük deriflimlerde bile suya kötü koku verirler.

Çinko ve Bak›rÇinko do¤al olarak sularda bulunabilir, fakat sularda yüksek deriflimlerde çinkovarl›¤› korozyonu h›zland›r›r. Sularda bak›r ise do¤al olarak bulunmaz. Sularda azmiktarda bak›r bulunmas›n›n insan sa¤l›¤› aç›s›ndan bir zarar› yoktur, fakat yüksekderiflimlerdeki bak›r toksik etkiye sahiptir.

Kurflun, Krom, Arsenik, Selenyum, Kadmiyum, Gümüfl ve CivaKurflun, krom, arsenik, selenyum, kadmiyum, gümüfl ve civa sudaki toksik metal-ler olarak bilinir ve bunlar›n tamam› insan vücudunda birikme yoluyla toksik etkigösterirler. Bu nedenle içme sular›nda bu tür metallerin deriflimleri oldukça düflükde¤erlerde olmal›d›r. Örne¤in; kurflun ve kadmiyum kan hastal›klar›na ve böbrekrahats›zl›¤›na, arsenik ise kronik arsenik zehirlenmelerine neden olmaktad›r.

SiyanürÖzellikle kimya, kömür ve metal endüstrisi at›ksular›n›n içme suyu kaynaklar›nakar›flmas› sonucunda ortamda siyanür oluflabilir ve siyanür, kan hastal›klar›na yolaçar.


NitratYüksek deriflimlerde nitrat›n, özellikle çocuklarda, kandaki hemoglobin ile birle-flerek melahemoglobin hastal›¤›na (blue-baby=mavi hastal›k) neden oldu¤u bilin-mektedir. Genellikle nitrat; azot ve metal endüstrileri at›ksular›ndan içme suyukaynaklar›na kar›fl›r. Ayr›ca sudaki amonya¤›n yükseltgenmesi de nitrat derifliminiartt›r›r.

FlorürFlorür do¤al olarak içme suyu kaynaklar›nda bulunur. Yaklafl›k 1 mg L–1 florür de-riflimi difl sa¤l›¤› aç›s›ndan gereklidir. Eksikli¤i veya fazlal›¤› özellikle geliflme ça-¤›ndaki çocuklar›n difl oluflumu üzerinde istenmeyen çürümelere neden olur.

BromürBromür, deniz k›y›s›na yak›n bölgelerde, deniz suyu giriflimi nedeniyle kuyu sula-r›nda de¤iflik oranlarda bulunabilir. Ayr›ca baz› akarsular endüstriyel at›klar nede-niyle bromür içerebilir. Genelde içme sular›nda bromür içeri¤i ihmâl edilebilecek(1 mg L–1) düzeydedir.

SülfatSülfat, do¤al sularda yayg›n bir flekilde bir kaç mg L–1’den bir kaç yüz mg L–1’yekadar de¤iflebilen deriflim aral›¤›nda bulunabilir. Maden drenaj at›klar›, pirit yük-seltgenmesiyle çevreye büyük miktarlarda sülfat verebilmektedir. Sodyum ve mag-nezyum sülfat, katalitik etkiye sahip olduklar›ndan içme sular›nda bu bilefliklerinafl›r›s› istenmez.

SilisyumSilisyum yerkabu¤unda bolluk aç›s›ndan oksijenden sonra en fazla bulunan ele-menttir. Ço¤u kayalarda oksit ve metallerle birleflmifl silikatlar halinde bulunurlar.Do¤al sularda ask›da ve kolloidal halde bulunan silisyum bilefliklerinin bafll›ca ne-deni silisyum içeren kayalar›n parçalanmas›d›r. Do¤al sular›n silisyum içeri¤i 1–30mg L–1 aral›¤›ndad›r, ancak baz› tuzlu sularda ve deniz sular›nda silisyum deriflimi1000 mg L–1’ye ç›kabilmektedir. Endüstriyel amaçlarla kullan›lan sularda silisyumistenmeyen bir parametredir. Bunun nedeni, silisyumun özellikle yüksek bas›nçl›buhar türbinlerinde saf silisyum birikimine yol açmas›d›r. Silisyumu gidermek içinbazik anyon de¤ifltiriciler veya distilasyon ifllemi uygulan›r. Silisyum tayini için ör-neklerin polietilen ve di¤er plastik malzemeden yap›lm›fl kaplara al›nmas› ve sak-lanmas› gerekir, çünkü cam kaplar silisyum içerdikleri için, örnekteki sonuçlar›ndaha yüksek bulunmas›na yol açarlar.

BorÖnemli bir bitki beslenme elementi olan bor; sulama suyunda 2,0 mg L–1’den faz-la olmas› halinde bitkilere zarar verir. ‹çme sular›nda bor 1,0 mg L–1’den daha yük-sek deriflimlerde nadiren bulunur. Genellikle 0,1 mg L–1’den az bor deriflimi içmesular›nda bulunabilir. Bor sularda do¤al olarak bulunabilece¤i gibi, endüstri at›k-sular›yla veya temizlik maddelerinin yap›s›nda bulunmas› nedeniyle di¤er at›ksu-larla do¤al su ortamlar›na ulafl›r. Deniz suyundaki bor içeri¤i ise 5 mg L–1 dolayla-r›ndad›r. Fazla miktarlarda bor vücuda al›nd›¤›nda, merkezi sinir sistemi etkilenir.Bor al›nmaya devam edilirse borizm olarak bilinen hastal›k ortaya ç›kar.


Radyoaktif MaddelerÇal›fl›r durumda olan nükleer santrallerden veya radyoaktif elementlerin ç›kar›la-rak ifllenmesi ve zenginlefltirilmesi ifllemleri s›ras›nda sulara radyoaktif elementlerkar›flabilir. Sularda bu tür elementlerin fazla miktarlarda bulunmas› kanserojen et-kilere neden olur.

DeterjanlarDeterjanlar, evsel at›ksular arac›l›¤› ile içme sular›na kar›fl›rlar. At›ksularda yüksekderiflimlerde deterjan bulunmas› zehirleyici etkiye ve mide rahats›zl›klar›na yol aç-maktad›r.

Buharlaflt›rma Kal›nt›s›Buharlaflt›rma kal›nt›s›, sudaki çözünmüfl madde derifliminin bir ölçüsüdür. Yük-sek miktarlarda olmas› suyun tad›n› bozar. Sulardaki toplam çözünmüfl maddemiktar› jeolojik yap› ile ilgilidir. Yeralt› sular›nda çözünmüfl maddeler, yüzey sula-r›na göre daha yüksek deriflimlerde bulunur.

Bakteriyolojik Özellikler‹nsan ve hayvan d›flk›lar› arac›¤› ile içme suyu kaynaklar›na kar›flan patojen orga-nizmalar bulafl›c› hastal›klara yol açarlar. Bu nedenle tüketime verilecek bir içmesuyundaki koliform miktar›n›n s›f›r olmas› istenir. Bu de¤er içme suyunda, hiç birpatojenik (hastal›k yap›c›) organizman›n bulunmad›¤›n›n bir göstergesidir.

‹ÇME, KULLANIM VE ENDÜSTR‹YEL SU ‹fiLEMLER‹Standartlara uygun olmayan sular›n ar›t›larak tüketime sunulmas› için suyun kulla-n›laca¤› amaca göre yumuflat›lmas› ve saflaflt›r›lmas› gerekir. Yumuflatma, suyunsertli¤inin azalt›lmas› veya giderilmesidir. Saflaflt›rma ise sudaki organik madde-lerin ve mikroorganizmalar›n uzaklaflt›r›lmas›d›r. Ar›tma veya yumuflatma ifllemleriar›t›lacak suyun özelli¤ine ba¤l›d›r. Bilinen bir çok ar›tma yöntemi vard›r. Bunlar›nbelli bafll› olanlar›; fiziksel, kimyasal ve biyolojik ifllemlerdir.

Yumuflatma ve saflaflt›rma terimlerini tan›mlay›n›z.

Fiziksel ‹fllemlerSuyun ar›t›lmas› ve saflaflt›r›lmas›nda kullan›lan; parçac›k boyutu, özgül kütle, vis-kozite vb. gibi baz› fiziksel ifllemler, kirlili¤in fiziksel özelliklerine ba¤l›d›r. Bu türifllemlere örnek olarak elek ve ›zgaradan geçirme, çöktürme, süzme ve gaz trans-feri (sular›n havaland›r›lmas›) verilebilir.

Kimyasal ‹fllemlerSuyun ar›t›lmas› ve saflaflt›r›lmas›nda kullan›lan kimyasal ifllemler, kirlili¤in özellik-lerine ba¤l›d›r. Burada eklenen kimyasal maddelerin özelliklerinden yararlan›l›r.Koagülasyon, çöktürme ve iyon de¤iflimi bu tip ifllemlere örnek olarak verilebilir.

Biyolojik ‹fllemlerÇözünebilir veya ask›daki organik maddeleri gidermek için biyokimyasal tepkime-lerden yararlan›l›r. Biyolojik süzme ve aktif çamur ifllemleri bu tip yöntemlerdenbirkaç›d›r.


Yumuflatma, suyunsertli¤inin azalt›lmas› veyagiderilmesi olarak bilinirken;saflaflt›rma, sudaki organikmaddelerin vemikroorganizmalar›nuzaklaflt›r›lmas› ifllemidir.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



7

Endüstride yüksek bas›nçta (170 atm ve üzeri) su buhar› üretimi, son derecedikkatli bir flekilde saflaflt›r›lm›fl besleme suyu gerektirir. Her endüstri dal›n›n ken-dine özgü su saflaflt›rma koflullar› vard›r. Örne¤in; çamafl›rhanelerde, kalsiyum vemagnezyum sabunlar› oluflumu ile bunlar›n kumafllar üzerinde çökmelerini önle-mek için, hiç sertlik içermeyen su gereklidir. Kalsiyum, magnezyum ve demir tuz-lar›, dokuma endüstrisinde ve ka¤›t üretiminde, organik boyarmaddelerle istenme-yen çökeleklerin oluflmas›na yol açarlar.

SU SAFLAfiTIRMA VE YUMUfiATMA YÖNTEMLER‹Suyun saflaflt›r›lmas› ve yumuflat›lmas›, suyun kullan›laca¤› amaca göre, farkl› yön-temlerle gerçeklefltirilir. Bu tür ifllemlerde yayg›n olarak kullan›lan yöntemler; iyonde¤iflimi, demineralizasyon, çöktürme ve tuz giderimidir.

Suyun saflaflt›r›lmas› ve yumuflat›lmas› için yayg›n olarak kullan›lan yöntemler nelerdir?

‹yon De¤iflimiBaz› toprak örneklerinden sulu amonyak çözeltisi geçirildi¤inde, amonya¤›n uzak-laflt›r›labilece¤i ve toprakta bulunan silikat›n kalsiyum iyonlar› ile amonya¤›n, yerde¤ifltirdi¤i 19. yüzy›l›n sonlar›nda bulunmufltur. Daha sonraki y›llarda yap›lan ça-l›flmalar, saf sentetik organik reçineler ve anyon de¤ifltirici reçineler üzerinde yo-¤unlaflm›flt›r. Günümüzde de halen iyon de¤iflimi ifllemi önemini korumaktad›r.Endüstriyel alanda, düflük elektrik iletkenli¤i olan, minerallerden kurtar›lm›fl (de-mineralize) suyun üretimi dahil bir çok alanda bu ifllemden çok s›k yararlan›lmak-tad›r. ‹yon de¤iflimi; kat› maddede bulunan hidratize iyonlar›n, eflde¤eri kadar çö-zeltide bulunan benzer yükteki iyonlarla yer de¤ifltirmesi fleklinde, kimyasal birtepkimedir. Kat› madde aç›k, bal›k a¤›na benzer bir yap›ya sahiptir ve hareketliiyonlar, elektriksel yönden nötral veya yüklü olarak, gruplar halinde kat› yap›yaba¤lanm›flt›r (fiekil 2.3). Bunlara iyon de¤ifltiriciler ad› verilir. De¤ifltiricinin sabityüklü gruplar› (fonksiyonel gruplar) negatif oldu¤u zaman, katyon de¤ifltirici;hareketsiz fonksiyonel gruplar pozitif oldu¤u zaman, anyon de¤ifltirici meydanagelir. ‹yon de¤ifltiriciler iskelet yap›lar›na s›n›rl› say›da iyon alabilirler, bu durumde¤iflim kapasitesi olarak bilinir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



8

‹yon de¤iflimi; kat› maddedebulunan hidratize iyonlar›n,eflde¤eri kadar çözeltide bu-lunan benzer yükteki iyonlar-la yer de¤ifltirmesi fleklinde,kimyasal bir tepkimedir. De-¤ifltiricinin sabit yüklü grup-lar› (fonksiyonel gruplar) ne-gatif oldu¤u zaman, katyonde¤ifltirici; hareketsiz fonk-siyonel gruplar pozitif oldu-¤u zaman, anyon de¤ifltiricimeydana gelir.

fiekil 2.3Na+

_

Na+Na+

Na+Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+ Na+

Na+Na+

Na+

Na+Na+

Na+

Na+

Na+

Na+Na+

Na+

Na+

Na+

Na+Na+Na+

Na+

Na+

Na+

Na+ Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+Na+

_

_

__

_

_

___

_

___

___

_

_

_

_

_

_

_

_

__

__

__

_ __

_

_

_

_ _

_

_

__

_

_ _

_

_

_

_

_

_

_

Tipik bir iyonde¤ifltirici

fiekil 2.3’den de kolayca görülebilece¤i gibi katyon de¤ifltirici olarak davrananbu iyon de¤ifltirici iskeletindeki negatif yükler aynen bir üzüm salk›m› gibi sodyumiyonlar›n› tutar.

Endüstride ilk kullan›lan iyon de¤ifltirici, yeflil kum (green sand) olarak bilinenve do¤al olarak bulunan zeolitler olmufltur. Bunlar›n iyon de¤ifltirme kapasiteleriçok azd›r. Daha sonra, sülfolanm›fl kömür, linyit ve turba gibi, do¤al ürünlerdenoluflan organik iyon de¤ifltiriciler bulunmufltur. Yüksek kapasiteli iyon de¤ifltiricireçinelerin ço¤unlu¤u, polistiren-divinilbenzen (SDVB) esasl›d›r. ‹yon de¤ifltiricireçinelerin %80’ninden fazlas› su yumuflatmada kullan›lmaktad›r. Bunun d›fl›ndakikullan›mlar› da önemlidir ve gün geçtikçe büyümektedir. ‹yon de¤iflim ifllemlerifiekil 2.4’de özetlenmektedir.

Sodyum Katyon De¤iflim ‹fllemiSodyum katyon de¤iflim ifllemi, su yumuflatmada kullan›lan en yayg›n yöntemdir.Yumuflatma ifllemi s›ras›nda, sert sudan afla¤›daki tepkime gere¤i, kalsiyum vemagnezyum iyonlar› uzaklaflt›r›l›r ve bunlar›n yerini iyon de¤ifltiricinin sodyumiyonu al›r. Tepkimede “R” sembolü, katyon de¤ifltirici radikalini göstermektedir.

‹yon de¤ifltiricinin tümüyle kalsiyum ve magnezyum bilefliklerine dönüflmesiiçin pH, 6–8 aral›¤›nda tutularak, tuz çözeltisi ile yenilenir (rejenere edilir) ve sod-yum reçinesine dönüfltürülür. Rejenerasyon yemek tuzu ile yap›l›r ve olay›n kim-yasal verimlili¤i, 1000 g uzaklaflt›r›lan sertlik karfl›l›¤›nda 0,124–0,227 g tuz ile s›-n›rl›d›r. Gerçekte ise stokiyometrik olarak 0,077 g tuz yeterlidir. Su yumuflatmadakullan›lan, sodyum veya hidrojen-ba¤l› katyon de¤ifltiriciler ço¤unlukla, SDVB (sti-ren divinilbenzen) sülfolanm›fl reçine tipindedir. Bu tip reçineler; yüksek s›cakl›k,yükseltgenme ve pH’ya karfl› son derece dayan›kl›d›r.

Tamam›yla yumuflat›lm›fl su üreten katyon de¤ifltiricinin, de¤ifltirme kapasitesitükendi¤i zaman, devre d›fl› b›rak›l›r; katyon de¤ifltirici hidrolik yönden tekrar de-¤erlendirmek ve temizlemek için, ters yönde y›kama yap›l›r. Bu ifllem için yemektuzu (NaCl) ile rejenerasyon yap›l›r. Tuz afla¤›daki tepkime gere¤i, kalsiyum vemagnezyumu, çözünen klorürleri halinde uzaklaflt›r›r ve ayn› zamanda katyon de-

CaMg

HCO

SO

Cl

NaRCaMg

+ →

( )3 2

4

2

2

+

R Na

HCO

SO

Cl2 2

3 2

4

2

( )


‹yon de¤iflimi

Katyon de¤ifltiriciler Anyon de¤ifltiriciler

Sodyum katyonde¤iflimi

H2SO4 ilerejenerasyon

Hidrojen katyonde¤ifltirici

fiekil 2.4

‹yon de¤iflimifllemleri

¤ifltiriciyi, tekrar sodyum tuzu haline dönüfltürerek tekrar su yumuflatmada kulla-n›labilir hale getirir.

Bikarbonat sertli¤i çok yüksek sular için, önce suyun bir k›sm›n›n sertli¤i kireçifllemi ile giderilmeli ve sonra katyon de¤iflimi ifllemi uygulanmal›d›r. Kireç ifllemiçözünmüfl kat›lar›n miktar›n›, bunlar› kalsiyum karbonat halinde çöktürerek azal-t›rken; katyon de¤ifltirici reçineler, kalsiyum ve magnezyum iyonlar›n›, sodyumiyonlar› ile yer de¤ifltirtirler. Bu yumuflat›c›lar›n en önemli üstünlü¤ü, kolayl›¤›ndave s›f›r sertlikte su sa¤lamas›ndad›r. Rejenerasyon gerekli oluncaya kadar, herhan-gi bir ilgi ve düzenleme gerektirmezler.

Sülfürik Asit ile RejenerasyonSülfürik asit ile rejenerasyon, rejenerasyon yöntemlerinin en yayg›n kullan›lan› veen ekonomik olan›d›r. Rejenerasyon ifllemi, afla¤›daki tepkime gere¤i gerçekleflir.

Asidik su hiç bir yerde istenmez ve bu sebeple, hidrojen katyon de¤iflimi iflle-mini terk eden su, ya nötrallefltirilir ya da e¤er demineralize etmek (minerallerdenkurtarmak) gerekli ise do¤rudan anyon de¤ifltiriciden geçirilir.

Hidrojen Katyon De¤iflim ‹fllemiHidrojen katyon de¤iflim ifllemi; sodyum katyon de¤iflim ifllemine çok benzer. Sa-dece, katyon de¤iflimi yapan reçine, de¤ifltirilebilen hidrojen iyonuna sahiptir vetüm katyonlar› uzaklaflt›rmak için kullan›labilir. R sembolü, hidrojen katyon de¤ifl-tiricinin kompleks radikalini gösterir ve afla¤›daki tepkimede görüldü¤ü gibi bikar-bonatlar ile yer de¤ifltirir.

‹yon de¤ifltiricinin organik radikalini gösteren R sembolünü kullanarak, sülfatve klorürler için ise afla¤›daki tepkime yaz›labilir.

Anyon De¤ifltiricilerAnyon de¤ifltiricilerin; afl›r› bazik ve biraz bazik olmak üzere iki tipi vard›r. Heriki tip reçine de, sülfürik, hidroklorik veya nitrik asit gibi, tamamen iyonlaflan asit-

Ca

Mg

Na

SO

ClHR

Ca

Mg

Na2

4

22

2

+ →

+

R HSO

Cl2 24

2

Ca

Mg

Na

HCO HR

Ca

Mg

Na2

3 2

2

2

+ →

( )

+ +R H O CO2 2 22 2

Ca

Mg

Na

R H SO HR

Ca

Mg

Na2

2 2 4

2

2

+ → +

SO4

Ca

MgR NaCl NaR

Ca

MgCl

+ → +

2 22 2


leri uzaklaflt›r›rlar. Bununla birlikte, fazla bazik anyon de¤ifltiriciler ayn› zamanda,silisik ve karbonik asit gibi, az iyonlaflan asitleri de uzaklaflt›r›rlar. R4N, kompleksanyon de¤ifltirici radikali göstermek üzere, h›zla iyonlaflan bir asidin anyon de¤ifli-mi afla¤›daki flekilde yaz›labilir.

H2SO4 + 2R4NOH → (R4N)2SO4 + 2H2O

Rejenerasyon ise afla¤›daki tepkimedeki gibidir.

(R4N)2SO4 + 2NaOH → 2R4NOH + Na2SO4

Fazla bazik anyon de¤ifltiriciler sodyum hidroksit ile, az bazik anyon de¤ifltiri-ciler ise, sodyum hidroksit, bazen de amonyum hidroksit ile rejenere edilebilirler.

Demineralizasyon (Mineralleri Giderme)Demineralizasyon sistemleri çok yayg›n olarak, yaln›z yüksek bas›nçl› buhar ka-zanlar›n›n suyunu yumuflatmak için de¤il, ayn› zamanda farkl› endüstriyel ifllem-lerde durulama sular›n›n yumuflat›lmalar›nda da kullan›lmaktad›r. ‹yon de¤ifltiricisistemlerin seçimi;

• Ham suyun hacim ve bileflimi, • Yumuflat›lm›fl suyun istenen özellikleri, • Karfl›laflt›rmal› yat›r›m ve iflletme giderleri gözönüne al›narak yap›l›r. Özetle, e¤er silikat giderilmesi istenmiyorsa sistem, hidrojen katyon de¤ifltirici

ünite ile zay›f bazik anyon de¤ifltirici üniteden oluflabilir. Bunu, ilk basamakta bi-karbonatlardan meydana gelen CO2’in büyük bir bölümünü uzaklaflt›rmak için,gaz gidericide yap›lan havaland›rma izler. Silikat giderilmesi istenildi¤i zaman sis-tem, hidrojen katyon de¤ifltirici ünite ile kuvvetli bazik anyon de¤ifltirici ünitedenoluflabilir ve ço¤unlukla bu iki ünite aras›na, CO2’i uzaklaflt›rmak için bir gaz gide-rici konulur. Çok yüksek kalitede yumuflat›c› ç›k›fl suyu istenildi¤inde;

• Bir hidrojen katyon de¤ifltirici ünite ve kuvvetli bazik anyon de¤ifltirici üni-tede veya,

• Hidrojen katyon de¤ifltirici ve kuvvetli bazik anyon de¤ifltiriciden oluflan,kar›fl›k bir yata¤a sahip tek bir ünitede, ikinci bir yumuflatma yap›l›r.

Suda bulunan tüm iyonlar›n uzaklaflt›r›lmas›nda kullan›lan di¤er bir yöntem,distilasyondur. Hem distillenmifl su hem de deiyonize su, çok az miktarda da olsaboru metalini çözerek kirletti¤i için, özel boru ve kaplarda saklan›r.

Çöktürme ‹fllemleriSu sertli¤inin giderilmesinde kullan›lan bir di¤er yöntem çöktürmedir ve çöktürmeyönteminde kireç-soda ifllemi en çok bilinen ifllemdir.

Kireç-Soda ‹fllemiSu sertli¤inin giderilmesinde sönmüfl kireç-soda ifllemi uzun süredir kullan›lmakta-d›r. Yöntem kendi aras›nda; so¤uk kireç-soda ve s›cak kireç-soda olmak üzere iki-ye ayr›l›r. Sert sudaki kalsiyum iyonu, CaCO3 ve magnezyum iyonu, Mg(OH)2 ha-linde afla¤›daki tepkimeler gere¤i uzaklaflt›r›l›r.

Karbonat sertli¤i için:

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3 + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 → MgCO3 + CaCO3 + 2H2O


MgCO3 oldukça fazla çözünen bir bileflik oldu¤u için, afla¤›daki tepkime ger-çekleflir.

MgCO3 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + CaCO3

Çözünebilen kalsiyum ve magnezyum tuzlar›ndan kaynaklanan karbonat d›fl›sertlik için;

MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + CaCl2CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaClCaSO4 + Na2CO3 → CaCO3 + Na2SO4MgSO4 + Na2CO3 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + CaCO3 + Na2SO4

tepkimeleri yaz›labilir.Yukar›daki tepkimelerden kolayca görülebilece¤i gibi, karbonat sertli¤i için,

her kalsiyum bikarbonat birimi için, 1 mol kireç, her magnezyum bikarbonat biri-mi için ise 2 mol kireç gerekmektedir. Karbonat d›fl› sertlikte ise, benzer flekilde,magnezyum tuzu daha fazla (soda ve kireçten l’er mol) reaktif gerektirmektedir.Kalsiyum tuzlar› ise sadece 1 mol soda gerektirirler.

So¤uk kireç-soda ifllemi: So¤uk kireç-soda ifllemi genelde k›smi yumuflatmaiçin uygulan›r ve reaktif olarak ucuz olan kireç kullan›l›r (fiekil 2.5). Çöktürme içinuygun ortam oluflturulursa, kalsiyum sertli¤i 35 ppm’e kadar düflürülebilir. So¤ukkireç-soda ifllemi, özellikle flehir sular›n›n k›smi yumuflat›lmas›nda uygulama alan›bulur. Ayr›ca, kalsiyum bikarbonat sertli¤inin kabuk oluflumuna sebep oldu¤u so-¤utma sular›nda ve kalsiyum bikarbonat sertli¤inin sorun oluflturdu¤u, ka¤›t fabri-kalar›nda da bu ifllem uygulan›r. Magnezyum karbonat sertli¤i, istenilen ekonomikbir miktara kadar düflürülebilir, fakat tortu miktar›n›n düflük olmas› isteniyorsa,Mg(OH)2’in çözünürlü¤ünü azaltmak için, hidroksit iyonlar›n›n fazlas›na gerek du-yulur. ‹flleme yard›mc› olmak üzere, ço¤unlukla Al2(SO4)3 veya Fe2(SO4)3 gibi birp›ht›laflt›r›c›, as›l› duran parçac›klar›n tafl›nmalar›n› mininuma indirmek için ve afl›-r› doygun ç›k›fl suyundan oluflacak çökelekleri azaltmak için eklenir.

So¤uk kireç-soda iflleminde, afl›r› doymufllu¤u azaltan baflar›l› bir yöntem, da-ha önce çökmüfl tortu ile suyun etkileflmesini sa¤lamaktad›r. Bu tortu, ham su vekimyasal maddelerle etkileflti¤inde, benzer yüzeyler veya tanecikler çökmeyih›zland›r›rlar.


fiekil 2.5

Yumuflak su

Kireç+soda Sert su

Çökelek

So¤uk kireç-sodaifllemi

S›cak kireç-soda ifllemi: S›cak kireç-soda ifllemi, hemen hemen tamam›ylabuhar kazan› besleme suyunun yumuflat›lmas› için kullan›l›r (fiekil 2.6). Suyunkaynama s›cakl›¤›na yak›n s›cakl›klarda çal›fl›ld›¤› için, tepkimeler daha h›zl› mey-dana gelirler. P›ht›laflma ve çökme kolaylafl›r, CO2 ve hava gibi çözünmüfl gazlar›nbüyük bir k›sm› uzaklaflt›r›l›r. Su yumuflat›lmas› için uygulanan s›cak kireç-soda ifl-lemi afla¤›daki basamaklardan oluflmaktad›r. Bunlar;

• Ham suyun analizi ve su buhar› ile ›s›t›lmas›,• Ham su analizine uygun olarak, kireç ve soda oranlar›n›n belirlenmesi ve

kar›flt›r›lmas›,• Kireç-soda kar›fl›m›n›n ham su tank›na pompalanmas›,• Önceden ›s›tarak veya ›s›tmaks›z›n, kar›flt›rma yap›larak basitlefltirilen kireç-

soda tepkimesi,• Yavafl kar›flt›rma veya tortu ile etkilefltirme, a¤›lama gibi, çeflitli yöntemlerle

p›ht›laflt›rma veya afl›r› doygunlu¤un giderilmesi,• Son bir süzme ile veya süzme olmaks›z›n, çökele¤in uzaklaflt›r›lmas› veya

durultma,• Yumuflat›lm›fl suyun pompalanmas›,• Konik tank taban›ndan (ve berraklaflt›rma filtresinden), periyodik olarak y›-

kanarak tortunun uzaklaflt›r›lmas›d›r.

Gerekli kimyasal tepkimeler tam olarak gerçekleflirse suyun sertli¤i, kalsiyumkarbonat ve magnezyum hidroksitin teorik çözünürlü¤üne kadar düflürülebilir. Bu,su sertli¤inin yaklafl›k olarak 20–25 ppm’e düflürülmesi ve pH 10–11 aras›nda uy-gulanan kireç-soda iflleminde, bunun biraz daha alt›na inilmesi gerekir. Son y›llar-da s›cak kireç-soda ifllemini terk eden suyun, iyon de¤ifltirici reçineden geçirilerektamamen yumuflat›lmas› fleklinde yeni bir yöntem uygulanmaktad›r. Bu, özellikleyüksek bas›nçl› buhar kazanlar›n›n besleme sular› için gereklidir.

Tuz GidermeTuzlu suyun tuzunun giderilmesi veya desalinizasyon, çok tuzlu sular›n; k›smenveya tamamen demineralizasyonu anlam›nda kullan›l›r. Örne¤in; deniz suyu(35.000 ppm çözünmüfl tuz) veya ac› sular›n içme ve di¤er genel kullan›mlar içinuygun olabilmesi için tuz deriflimi 500 ppm veya daha düflük de¤ere düflürülmeli-


Çökelek

Buharlaflt›rma

Yumuflaksu

BuharSert suKireç+soda

Filtre

fiekil 2.6

S›cak kireç-sodaifllemi

dir. Yüksek bas›nçl› buhar kazanlar›nda ve belirli baz› endüstriyel ifllemlerde dahadüflük tuz deriflimi içeren sular kullan›lmal›d›r. ‹yon de¤iflimi, fazla tuzlu sulara uy-gulanamaz, bu sebeple di¤er ifllemler uygulanmal›d›r.

Bu tür ifllemlerin çal›flma prensibi, tuzlu su ile dolu olan ve ard arda kapal› birflekilde yerlefltirilmifl bulunan bir seri, katyon ve anyon de¤ifltirici diyaframlardan,do¤ru elektrik ak›m› geçirilmesine dayanmaktad›r. Katyonlar, katyon de¤ifltiren di-yaframlardan ve anyonlar, anyon de¤ifltiren diyaframlardan geçerler, tuzluluk biryerde azal›rken, di¤er taraftan artar ve bu durum, depoya kadar sürer gider. Tuz-lulu¤u artm›fl su kanalizasyona ve tuzlulu¤u azalm›fl su ise depolamaya gönderilir.Bu ifllem tamam›yla demineralize su üretemez, fakat ac› sular›n tuzlulu¤unu azal-tarak, onlar› içme ve genel kullan›ma uygun hale getirir.

Desalinizasyon sistemlerinde, özellikle ac› sular›n saflaflt›r›lmas›nda uzun y›llar-dan bu yana ters osmoz yöntemi kullan›lmaktad›r.

Su Saflaflt›rma ve Yumuflatma YöntemlerininUygulamalar›Su saflaflt›rma ve yumuflatma yöntemlerinin uygulamalar›nda, endüstriyel amaçl›kullan›lan sulardaki fosfat›n yumuflat›lmas›, silisin uzaklaflt›r›lmas› ve korozyonincelenebilir.

Sudaki Fosfat›n Yumuflat›lmas›Daha önce aç›klanan yumuflatma ifllemlerinden birisiyle ba¤›nt›l› olarak çeflitli fos-fatlar kullan›l›r. Bu ifllem bir yandan, buhar kazanlar› besleme suyunun kazan için-de yumuflat›lmas›, di¤er yandan da, so¤utma ve ifllem sular›n›n yumuflat›lmalar›için kullan›l›r. Trisodyum fosfat gibi ortofosfatlar ve sodyum hekzametafosfat gibikompleks fosfatlar, ön yumuflatma sisteminden kaçan veya kondensor kaça¤› yo-luyla gelen çok az miktarlardaki kalsiyum iyonlar›n›, kazan besleme suyundançöktürmede kullan›l›rlar. Kazan besleme suyunun do¤al olarak, çok fazla baziközellik gösterdi¤i yerlerde sodyum hekzametafosfat kullan›lmas› gerekir, çünkü bubileflik, kazan suyu içinde asidik ortofosfata dönüflerek, fazla bazl›¤› düflürür. So-¤utma ve besleme suyunun, milyonda birkaç k›s›m (birkaç ppm) sodyum hekza-metafosfat ile bafllang›ç ifllemi, bu kompleks fosfat›n di¤er özelliklerine ba¤›ml›d›r.Daha bazik ortamda veya ›s›t›ld›¤› zaman, normal olarak, kalsiyum karbonat kabu-¤u halinde çökelek verecek suya kat›ld›¤› zaman, çökmeyi engeller. Sodyum hek-zametafosfat ayr›ca, korozyonu azaltmada ve dolafl›mla so¤utma sistemlerinde,fabrika su da¤›t›m sistemlerinde ve flehir suyu flebekelerinde demiri tutmak içinyayg›n bir flekilde kullan›lmaktad›r.

Sudaki Silisin GiderimiSilis, hidrojen katyon de¤iflimi ile uzaklaflt›r›lamaz ve ço¤u kez, so¤uk- veya s›cakkireç-soda ifllemleriyle k›smen giderilir. Yüzeye s›k›ca yap›flan bir kabuk olufltur-du¤u için, çok sorun ç›karan bir yabanc› bileflik olabilir. Silis, yumuflat›c›da dolo-mit kireci veya aktiflefltirilmifl MgO kullan›larak, besleme suyundan uzaklaflt›r›labi-lir. Ön-p›ht›laflt›rma ve durultma yap›lacak olursa, bir demir (III) p›ht›laflt›r›c›n›nkullan›lmas›, silisin bir k›sm›n› uzaklaflt›r›r. Bu yöntem özellikle, tamamlama su-yundaki silis deriflimi yüksek oldu¤u zaman uygundur. ‹fllem, çözünmüfl silisin tü-münü uzaklaflt›rmaz, fakat onun deriflimini, kazan içerisinde kabuk oluflturma teh-likesini ortadan kald›racak bir de¤ere düflürür.


KorozyonSuyun havas›n› giderme ifllemi, flehir suyu için gerekli de¤ilse de, endüstriyelamaçla kullan›lacak sularda kesinlikle uygulanmal›d›r. Çözünmüfl oksijen, koflulla-ra ba¤l› olarak, çok say›da tepkimeyle korozyonu h›zland›r›r. Örne¤in; bazik veyanötral ortamda, oksijen taraf›ndan oluflturulan korozyon afla¤›daki tepkime gere¤igerçekleflir. Su ile etkileflimde demir, belirli bir çözelti bas›nc› verir ve anodik yar›tepkime oluflturur.

Fe(k) → Fe2+(sulu) + 2e–

Belirli bir potansiyel de¤erine ulafl›l›nca yukar›daki tepkime durur, fakat oksi-jen, katotta OH– iyonlar› vermek üzere su ile tepkime verebilir.

O2(g) + 2H2O(s) + 4e– → 4OH–(sulu)

Fe2+ ve OH– iyonlar› tepkimeye girer ve elektronlar, anot ve katot aras›ndaakan ak›m taraf›ndan nötrallefltirilir.

Fe2+(sulu) + 2OH–(sulu) → Fe(OH)2(k)

Bafllang›çtaki tepkime daha fazla gerçekleflir. Bu elektrokimyasal korozyon afla-¤›daki tepkimedeki gibi özetlenebilir.

2Fe(k) + O2(g) + 2H2O(s) → 2Fe(OH)2(k)

Hava ve su, do¤al olarak, Fe(OH)2’i, Fe(OH)3’e dönüfltürür. Birbirini izleyen bus›ray› durduran herhangi birfley, korozyonu da durdurur. Bu ifllem, elektrot pola-rizasyonu, organik inhibitörler veya koruyucu tuzlar›n yard›m›yla, çözünmüfl oksi-jeni uzaklaflt›rarak yap›labilir. Bu koruyucu tuzlar; kromatlar, silikatlar, fosfatlar vebazlar olup, anodik veya aktif alanlar üzerinde bir film oluflturarak, anodik inhibi-törler (önleyici) gibi görev yaparak, elektrokimyasal s›ray› bir noktada keserler.10°C s›cakl›kta hava ile doyurulmufl su, yaklafl›k olarak, litresinde 8 mL çözünmüfloksijen bulundurur. Bir tank içerisinde bulunan bir dizi basamaktan ça¤layan yap-t›r›larak veya havaya püskürtülerek, oksijen uzaklaflt›r›labilir. Su afla¤›ya do¤ruakarken, yukar›ya do¤ru yükselen su buhar› taraf›ndan y›kan›p oksijeninden kur-tar›l›r. Püskürtme tipi, aç›k bir besleme suyu ›s›t›c›s›, genellikle çözünmüfl oksijenmiktar›n› 0,3 mL L–1’nin alt›na düflürür. Y›kama cihaz›, bu az miktardaki oksijenibile uzaklaflt›rabilir veya sodyum sülfit veya hidrazin gibi, bir oksijen yokedici kul-lan›larak, kimyasal bir flekilde ba¤lanabilir.

O2 + 2Na2SO3 → 2Na2SO4O2 + N2H4H2O → 3H2O + N2

Korozyonu en düflük düzeye indirmek için, yukar›da de¤inilen deoksijenasyon(oksijenden kurtarma) ifllemi, modern yüksek s›cakl›k-yüksek bas›nç buhar kazan-lar› için uygulanan bir yöntemdir.

Su Saflaflt›rmaSu saflaflt›rma terimi, ço¤u kez, flehir içme suyundan organik maddelerin ve zarar-l› mikroorganizmalar›n uzaklaflt›r›lmas› anlam›nda kullan›l›r. Organik maddeleriuzaklaflt›rmak için, p›ht›laflt›rma ve kum veya sert kömürden süzme, havaland›rmaile yükseltgenme ço¤u zaman yeterlidir. Bu ifllem ayn› zamanda, bir k›s›m mikro-


Do¤al sulardaki veat›ksulardaki çözünmüfloksijen düzeyleri, suortam›ndaki fiziksel,kimyasal ve biyokimyasalaktivitelere ba¤›ml›d›r.

organizmalar› da uzaklaflt›r›r. Güvenli ve içilebilir bir su elde etmek için, mikroor-ganizmalar›n daha da azalt›lmas› gerekir. Bunun için de bu sular klorlan›r. Halksa¤l›¤›n› korumak için, büyük miktarlarda klor gaz› tüketilir. Kloro amin ve klor di-oksit de bu amaçla kullan›l›rlar. Kloro amin, klorlanm›fl suya amonyak beslemesiyap›larak afla¤›daki tepkimedeki gibi elde edilir.

2NH3 + Cl2 → NH2Cl + NH4Cl

Bu ifllem, belirli baz› durumlarda daha tatl› su sa¤lar.

fiehir Suyunun Saflaflt›r›lmas›fiehirlerin içme ve kullanma sular›n›n sa¤lanmas›nda, içilebilir ve güvenli su üreti-mi en önemlisidir. Yayg›n bir flekilde uygulanmaya bafllanan, flehir suyu saflaflt›r-ma ifllemlerinden önce, bulafl›c› hastal›klar özellikle tifo, kirletilmifl sular taraf›ndanmeydana getirilmekte ve yayg›nlaflt›r›lmaktayd›. Güvenilir flehir suyu, süspansiyonhalindeki kat› maddelerden ve patojenik (hastal›k yapan) mikroorganizmalardankurtar›lm›fl bir sudur. Ayr›ca suyun yumuflak olmas›, hofl olmayan tat ve kokusu-nun bulunmamas› da istenir.

Hem ar›tman›n hem de yumuflatman›n gerçeklefltirildi¤i bir sistemde, flehir hamsuyu önce, demir, koku ve tad› uzaklaflt›rmak için havaland›r›l›r; sonra kireç ilek›smen yumuflat›l›r, çökelti p›ht›laflt›r›l›r ve süzülür. Patojenik mikroorganizmalar›öldürmek için, klor kat›labilir; hofl olmayan kokusunu gidermek ve tad›n› iyilefltir-mek için, aktif kömür kullan›labilir. Bu ifllemler gerçeklefltirildi¤inde, sadece sabunkullan›m›ndaki kazanç, yumuflatma giderini karfl›lamaya yeterlidir. Y›kama iflle-minde, sabunun yerini sentetik deterjanlar›n almas›, bu kazanc› bir dereceye kadarazaltmaktad›r. Yumuflak suyun daha pek çok üstünlü¤ü bulunmaktad›r.

Endüstriyel Suyun Saflaflt›r›lmas›Endüstriyel amaçla kullan›lacak suyun kalitesi kullan›laca¤› yere ba¤l›d›r. Pek çokalanda sert su, bir saflaflt›rma ifllemi yap›lmaks›z›n kullan›lamaz. Ço¤u endüstriyeliflletme, farkl› kalitede su kullan›r ve bunlar›n her biri, belirli özelliklere sahip ol-mal› ve önceden özel bir ifllem görmelidir. Suyun endüstriyel amaçl› kullan›m›n›nen önemli örneklerinden biri, kazan besleme suyu olarak kullan›lmas›d›r. Endüstri-yel ifllemlerde kullan›lacak suyun kalitesi çok de¤ifliktir. Suyun çok sert olmamas›halinde, herhangi bir saflaflt›rma ifllemi görmeksizin, kullan›lmas› olas›d›r. Bunakarfl›l›k pek çok ifllem çok yumuflak su gerektirir. Örne¤in; tekstil endüstrisinde, iyibir boyama ifllemi için, yumuflat›lm›fl su kullanmak zorunludur. Di¤er endüstriyelalanlarda ise, deiyonize veya distillenmifl su gereklidir. Deminaralizasyon (mineralmaddelerin giderilmesi) ifllemi saf suyun fiyat›n› düflürür ve pek çok endüstriyel ifl-letmede bu sistem kullan›lmaktad›r.

Su ar›t›m ifllemlerinde kullan›lan yöntemler ve kimyasallar Çizelge 2.5’de özet-lenmektedir.


ÇEVRE KORUMAÇevre; dünya üzerinde yaflam›n› sürdüren canl›lar›n›n hayatlar› boyunca iliflkileri-ni sürdürdü¤ü d›fl ortam, di¤er bir deyiflle de ekosistem olarak tan›mlanabilir. Ha-va, su ve toprak bu çevrenin fiziksel bileflenlerini, insan, hayvan, bitki ve di¤ermikroorganizmalar ise biyolojik bileflenlerini oluflturmaktad›r. Do¤an›n temel fizik-sel unsurlar› olan, hava, su ve toprak üzerinde olumsuz etkilerin oluflmas› ile orta-ya ç›kan ve canl› ö¤elerin yaflamsal aktivitelerini olumsuz yönde etkileyen cans›zçevre ö¤eleri üzerinde yap›sal zararlar meydana getiren ve özelliklerini bozan ya-banc› maddelerin hava, su ve topra¤a yo¤un bir flekilde kar›flmas› olay›na çevrekirlili¤i ad› verilmektedir.

Çevre kirlili¤inin temel nedenleri; h›zl› nüfus art›fl›, plans›z kentleflme, plans›zendüstrileflme ve do¤al kaynaklar›n hoyratça kullan›lmas›, göçler ve düzensiz fle-hirleflme; kifli bafl›na kullan›lan enerji, su, ka¤›t, kömür vb. art›fl›; afl›r› otlatma vedo¤al bitki örtüsünün tahribi; konutlardaki ve iflyerlerindeki ›s›nmadan kaynak-lanan (özellikle kalitesiz kömür kullan›m›) hava kirlili¤i; motorlu araçlar ve denizaraçlar›; maden, kireç, tafl ve kum ocaklar›; gübre ve tar›msal mücadele ilaçlar›;kanalizasyon sular›n›n ar›t›lmaks›z›n al›c› ortamlara verilmesi ve sulamada kul-lan›lmas›; kat› at›klar ve çöp; televizyon, bilgisayar ve röntgen, tomografi vb. t›bbicihazlar›n yayg›nlaflmas› ile meydana gelen radyasyondur.

Suyun içinde olabilecekler

Ar›t›mda kullan›lan yöntem

Kullan›lan kimyasal

Sertlik Çöktürme

‹yon de¤iflimi

Kireç, soda külü, sodyum hidroksit, fosfat

Tuz, asit

Bazl›k Çöktürme

‹yon de¤iflimi

Nötrallefltirme

Kireç, alç›

Asit, tuz

Asit

Karbon dioksit Çöktürme

‹yon de¤iflimi

Nötrallefltirme

Gaz giderme

Kireç

Sodyum hidroksit

Kireç, soda

—-

Çözünmüfl kat›lar Ters osmoz —-

Ask›da kat›lar P›ht›laflt›rma, topaklanma,sedimentasyon

Aluminyum sülfat, aluminat, yard›mc› p›ht›lafl-t›r›c›

Demir ve mangan Yükseltgenme ve süzme

Çöktürme

‹yon de¤iflimi

Klor, kireç

Klor, kireç, hava

Tuz, asit

Silika Çöktürme

‹yon de¤iflimi

Demir, tuzlar, magnezyum oksit

Sodyum hidroksit

Organik madde Berraklaflt›rma

Yükseltgenme

Adsorpsiyon

Aluminyum sülfat, aluminat

Klor

Aktif karbon

Oksijen Gaz giderme

‹ndirgenme

Berraklaflt›rma

Sterilizasyon

—

Sülfit, hidrazin

Farkl› p›ht›laflt›r›c›lar, yard›mc› p›ht›laflt›r›c›lar

Klor, sterilize edici


Çizelge 2.5Su ar›t›mifllemlerindekullan›lan yöntemlerve kimyasallar

ATIKSU ARITIMIBir sudaki canl› hayat›n de¤iflmesine yani aquatik hayat› etkileyecek düzeyde kir-leticiler içermesine o suyun kirlenmesi denir. Kirli su, ayn› zamanda kullan›m ama-c›na uygun olmayan su veya at›ksu olarak da tan›mlanabilir. Bununla birlikte; iç-mek için uygun olmayan bir su, sulama için uygun olabilir.

Yeryüzündeki sular, güneflin sa¤lad›¤› enerji ile sürekli bir döngü halinde bu-lunur. ‹nsanlar, ihtiyaçlar› için, suyu bu döngüden al›r ve kulland›ktan sonra tek-rar ayn› döngüye iade ederler. Bu süreç s›ras›nda suya kar›flan maddeler, suyun fi-ziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerini de¤ifltirerek su kirlili¤i olarak adland›r›-lan durum ortaya ç›kar. Su kirlenmesi su kayna¤›n›n; fiziksel, kimyasal, bakteriyo-lojik, radyoaktif ve ekolojik özelliklerinin olumsuz yönde de¤iflmesi fleklinde olur.

Su kirlili¤i genel olarak; nüfus art›fl›, kentleflme, endüstrileflme ve tar›msal mü-cadele ilaçlar› ve kimyasal gübrelerden kaynaklanmaktad›r.

Bunlardan endüstriyel ve kentleflmenin önemi tart›fl›lmazd›r. Endüstriyel kuru-lufl at›klar›n›n ar›t›lmadan akarsulara verilmesi veya bu at›klar›n topra¤a gömülme-si sonucu ya¤mur sular›na kar›flmas› yeralt› sular›n›n kirlenmesine sebep olabil-mektedir.

Enerji santralleri, çelik, ka¤›t ve araba fabrikalar› gibi büyük endüstriyel kuru-lufllar, çevreye zararl› maddeler aç›¤a ç›karan önemli kurulufllar›n bafl›nda gelmek-tedirler. Özellikle büyük flehirlerde kurulan fabrikalar›n s›v› ve kat› at›klar›n›n dasu kirlili¤ine neden olduklar› bilinmektedir. Ayr›ca, endüstrileflmesinin artmas›ylaflehirlere göç olay› daha da h›zlanm›fl, bunun sonucunda da h›zl› ve düzensiz fle-hirleflme ortaya ç›km›flt›r. fiehirlerdeki nüfus art›fl› ve buna ba¤l› olarak kentleflme-nin yaratt›¤› at›klar›n art›fl göstermesi, tar›msal mücadele ilaçlar›n›n ve kimyasalgübrelerin bilinçsizce ve denetimsiz kullan›m› da gözönüne al›nd›¤›nda “su kirlili-¤ine” etki eden faktörlerin önemi ortaya ç›kmaktad›r.

Su kirlili¤inin önemli bir baflka nedeni olan evsel at›klarda bulunan “sert (biyo-lojik parçalanmaya dayan›kl›) deterjan” kal›nt›lar›n›n do¤al su kaynaklar›n›n kir-lenmesi önemli pay› oldu¤u bilinmektedir. Deniz ve göl kenar› gibi ortamlara ya-k›n kurulan büyük flehirlerde evsel at›klar›n fazlal›¤›, kirlenmenin buralarda önem-li boyutlara ulaflt›¤›n›n bir göstergesidir.

Su kirlili¤ini oluflturan di¤er etmenlerin bafl›nda la¤›m sular›, petrol at›klar› venükleer at›klar, kimyasal kirleticiler ve tar›mda verimi artt›rmak amac›yla kullan›-lan do¤al ve yapay maddeler, tar›m ilaçlar› ve radyoaktif at›klar yer almaktad›r. Buat›klar ar›t›lmadan su ortamlar›na boflalt›ld›klar›nda veya bu at›klarla kirlenen top-raklardan sulara tafl›nd›klar› zaman su kirlili¤ine neden olurlar.

Do¤rudan hastal›k nedeni olabilece¤i gibi baz› hastal›klar›n yay›l›m›n› da ko-laylaflt›rabilen bir kirlilik türü olan su kirlili¤i baflta kanser hastal›¤› olmak üzerekalp, kronik solunum yolu hastal›klar› ve di¤er hastal›klara yol açarken, geliflim vesinir sistemi bozukluklar› ile ba¤›fl›kl›k sistemi rahats›zl›klar›na da neden olabil-mektedir.

Tar›msal alanlarda üretimi artt›rmak amac›yla kullan›lan kimyasal gübreler vezararl› böceklere karfl› kullan›lan ve içeri¤inde civa, kurflun ve di¤er a¤›r metallerbulunan kimyasal zehirler, ya¤mur sular› ile topra¤›n alt›na geçerek yeralt› sular›-n›n kirlenmesine neden olabilmektedir. Ak›nt›larla yüzeysel sulara ve su havzala-r›na ulaflan bu kimyasal maddeler akarsulardaki canl› hayat›n›n da sona ermesinesebep olmaktad›rlar. Özellikle civa ve radyoaktif madde gibi tehlikeli maddeler ge-rek deniz canl›lar›n›n yap›s›nda gerekse bitkilerin yap›s›nda birikerek insano¤lu ve


di¤er canl›lar taraf›ndan tüketildi¤i zaman zararl› etkilere yol açabilmektedirler.Özellikle tar›mda kullan›lan kimyasal maddelerle kirlenen suda bulunan “nitrat”çocuklarda ciddi hastal›klar›n görülmesine sebep olabilmektedir.

Çeflitli nedenlerle havada yo¤un olarak bulunan kurflun oksit, havadan su kay-naklar›na ve dolay›s›yla besinlere bulaflarak insan sa¤l›¤›na zararl› etki gösterebil-mektedir. Bu bilefle¤in özellikle a¤›z, yemek borusu, akci¤er, meme ve kal›nba¤›r-sak gibi önemli kanser türlerinin oluflumunda da rol oynad›¤› bilinmektedir. Ayr›-ca ço¤u su da¤›t›m sisteminde kullan›lan kurflun borular›n, çocuklar›n sinirsel ge-liflimini ve büyümeyi olumsuz etkiledi¤i ve davran›fl bozukluklar›na yol açt›¤› bi-linmektedir.

Canl› yaflam› ve dünyan›n do¤al dengesi için gereklili¤i tart›fl›lmaz olan suyunçeflitli nedenlerle kirletilmesi sonucu gerek çevreye gerekse canl› ve insan yaflam›-na verdi¤i zararlar oldukça önemlidir. Bu bilinçten yola ç›karak, yaflam›m›z› önem-li oranda etkileyen su kirlili¤ini önleyebilmek için yap›lmas› ve al›nmas› gerekenönlemler bulunmaktad›r. Öncelikle su kirlili¤inin önemli bir nedeni olan tar›m ilaç-lar› ve yapay gübreler tar›m alanlar›nda rastgele de¤il, yetkili kurulufllar›n önerisi-ne göre kullan›lmal›d›r. Endüstri kurulufllar›n›n at›klar› ar›t›lmadan akarsulara vedi¤er su kaynaklar›na boflalt›lmamal›d›r. ‹çme ve kullanma suyu olarak yararlan›-lan su kaynaklar› d›flar›dan insan veya hayvanlar›n girmesini engelleyecek biçim-de çevrelenerek kirlenmenin önlenmesi gerekmektedir. Kaynak sular›n›n bulun-du¤u beslenme bölgelerinde endüstri kurulufllar›, hayvan bar›naklar› ve çiftliklerkurulmamal›d›r. ‹çme ve kullanma suyu havzalar› içerisinde ve dolaylar›nda sula-r›n kirlenmesine neden olabilecek faaliyetler yap›lmamal›d›r. ‹çme sular›n›n flebe-ke sistemi ile da¤›t›ld›¤› durumlarda klor, ozon vb. gibi dezenfekte edici madde-lerle mikroplar›ndan ar›nd›r›lmas› gerekmektedir.

Suyun kirlenmesi; endüstriyel at›klardan, flehir kanalizasyon (evsel) at›klar›n-dan, salg›n hastal›klara neden olan ve mikroorganizmalar olarak bilinen kirletici-lerden, mineral ve kimyasal maddelerden ileri gelen at›klardan, sediment kökenlikirleticilerden, inorganik kirleticilerden, petrol kökenli kirleticilerden, radyoaktifkirleticilerden vb. kaynaklardan ileri gelir. Bunlar›n aras›nda en önemli olanlar›;endüstriyel ve evsel at›ksular (flehir kanalizasyon at›klar›)’d›r.

Endüstriyel At›ksularKulland›¤›m›z pek çok ürünün üretimi s›ras›nda çok miktarda su harcanmaktad›r.Endüstride su kullan›m›, tar›mda su kullan›m›na göre daha azd›r, ancak oluflturdu-¤u kirlilik daha fazlad›r. Fabrika at›klar›yla kirlenen nehirler ve denizler gibi sukaynaklar›, çevre için büyük tehdit oluflturmaktad›r. Endüstride; otomobil üretmekiçin 150 ton, 1 ton çelik üretmek için 240 ton, 1 kutu meyve veya sebze konserve-si elde etmek için 35 L, 1 kg kumafl için 200 L, 450 gram plastik üretmek için 90 L,450 gram pamuk veya yün üretimi için 381 L ve 1 varil hampetrolü ar›tmak için 7ton su kullan›lmaktad›r.

Endüstriyel at›ksular için bir çözüm yolu bulmak, yerleflim bölgelerinin at›ksu-lar›na oranla, çok daha karmafl›k ve güçtür. Artan bir flekilde sertleflen ulusal veuluslararas› yasa ve tüzükler, akarsular›n, göllerin ve denizlerin kirletilmelerini s›-n›rlamakta veya yasaklamaktad›r. Sat›labilir maddeleri geri kazanmak suretiyle, ka-zanç sa¤lamak veya giderleri azaltmak ve yasal gereksinmeleri en az giderle yeri-ne getirebilmek gibi özellikler, ekonomik ve teknik araflt›rmalarla olas›d›r. Tafl›n-maz mallar›n de¤erlerinde meydana gelen düflme, toplum hayat› için tehlike olufl-turma do¤al dengeyi bozma gibi di¤er faktörler de vard›r. Endüstriyel tesislerin


üretti¤i çok farkl› türdeki kimyasal at›klar, bir çok özel temizleme ifllemlerinin ya-p›lmas›n› zorunlu k›lmaktad›r. Pek çok alanda kullan›labilen sadece birkaç geneluygulama vard›r. Bunlardan biri at›klar›n depolanmas› veya aç›lan s›¤ çukurlaradoldurulmas›d›r. Bu uygulaman›n, çeflitli avantajlar› vard›r. Bunlar; hem asit, hemde baz at›klara sahip fabrikalarda, nötrallefltirme giderini azalt›r. Çok miktarda or-ganik maddeler (Örne¤in; ka¤›t hamuru at›klar›) bulunduran at›ksular, yapay göl-cüklere al›nd›¤› zaman, süspansiyon halindeki maddelerde ve Biyokimyasal Ok-sijen ‹htiyac› (Biochemical Oxygen Demand=BOD) de¤erinde bir düflme olur.Pek çok endüstride, süspansiyon halindeki maddeleri uzaklaflt›rmak için, bir yu-maklanma (flokulasyon) maddesinin (flap, FeSO4 gibi) kullan›lmas› ve BOD de¤e-rini düflürmede havaland›rma uygulanmas› yayg›nd›r. BOD, suyun kalitesini etki-ler ve sudaki organik maddelerin biyolojik olarak ayr›flmas› için gereken oksijenmiktar›n›n ölçüsü olarak tan›mlan›r. Yükseltgenebilecek herhangi bir kirletici, al›c›ortamlara geldi¤inde, biyokimyasal olarak yükseltgenecek ve bunun sonucu ola-rak da oksijen tüketilecektir. Bu oksijen tüketimi BOD olarak bilinmektedir. Bun-dan baflka suyun kalitesini etkileyen bir di¤er parametre de Kimyasal Oksijen ‹h-tiyac› (Chemical Oxygen Demand=COD) terimidir. COD, evsel ve endüstriyelat›ksular›n organik kirlilik derecesini belirlemede kullan›lan en önemli parametre-lerden biridir. Bu test, sulardaki karbonlu maddelerin, CO2’e dönüflene kadar ek-lenecek oksijeni ifade etmektedir. Testte oksijen yerine yükseltgeyici özellikte yük-seltgen kimyasal maddeler (H2SO4’li bikarbonat çözeltisi vb.) kullan›l›r. Yükselt-genmenin h›zland›r›lmas› ve tamamlanmas› için kuvvetli asidik ve yüksek s›cakl›k-ta, katalizörlerin de varl›¤›nda tepkime gerçeklefltirilir. Testte elde edilen bilgi ise,sudaki kirletici maddedeki karbonu gidermek için harcanan yükseltgen miktar›d›r.Suyun COD’si, harcanan ayarl› bikarbonat ve aç›¤a ç›kan CO2’den tayin edilir. Har-canan yükseltgen miktar›, oksijen ihtiyac› yani oksijen olarak ifade edilir. Sonuçtatestle elde edilen oksijen ihtiyac› at›ksuyun içindeki karbon miktar›n›n (deriflim)dolayl› bir ölçüsü olur, ancak bu testte organik bileflikler, yukar›da ifade edilenyükseltgeyici koflullar›na direnç gösterirler, dolay›s›yla, bu test, suyun içindeki tümkarbonun bir ölçüsü olamaz. Sadece kimyasal yükseltgenlerle yükseltgenebilenkarbonlar› içerir. Sularda bulunan karbonu do¤rudan ölçmenin yolu, Toplam Or-ganik Karbon (Total Organic Carbon=TOC) ölçümleridir. TOC yönteminde, su-daki organik bileflikler katalitik olarak 900–1000°C dolaylar›nda yak›l›r ve CO2 ha-line dönüfltürülür. Aç›¤a ç›kan CO2, bir aletli analiz yöntemiyle tayin edilir.

Endüstrinin tümünde genel bir sorun, su yumuflatma iflleminin bir sonucu ola-rak elde edilen at›klar›n, bir yere boflalt›lmas›d›r. Kireç at›¤› s›¤ çukurlara gönderi-lip, orada çökmesi sa¤lan›r veya suyu al›nd›ktan sonra, tekrar kullan›lmak için kal-sine edilir. Bu at›k ayr›ca, di¤er at›klar›n içerisindeki ya¤›n absorpsiyonunda dakullan›l›r. ‹yon de¤iflimi ünitelerinin rejenerasyonu için kullan›lan tuzlu su depola-nabilir ve denetimli seyreltme ile akan sulara verilebilir. Endüstri kompleks yap›l›organik bileflikleri hammadde olarak kulland›¤› zaman, at›ksular› ar›tmak için ak-tiflefltirilmifl çamur ifllemi uygulanabilir. Bu ifllem konserve fabrikalar›nda, et kom-binalar›nda ve mezbahalarda, süt ve süt ürünleri fabrikalar›nda, ya¤ eritme fabri-kalar›nda ve di¤erlerinde s›kl›kla kullan›lmaktad›r.

Deri ve kösele fabrikalar›n›n at›klar›na, yumaklanma (flokulasyon), çöktürme(sedimentasyon) veya süzme ifllemleri uygulanabilir. Bira fabrikas› at›klar›, BODde¤erini düflürmek ve süspansiyon halindeki kat›lar›n ço¤unu uzaklaflt›rmak için,k›r›lm›fl tafllardan oluflan bir filtreden süzülürler. Ka¤›t hamuru ve ka¤›t fabrikala-r›nda, özellikle sülfit at›klar› çok önemli ve giderilmesi gereken bir sorundur. Kim-


Biyokimyasal Oksijen‹htiyac› (BiochemicalOxygen Demand=BOD);suyun kalitesini etkiler vesudaki organik maddelerinbiyolojik olarak ayr›flmas›için gereken oksijenmiktar›n›n ölçüsü olaraktan›mlan›r.

Kimyasal Oksijen ‹htiyac›(Chemical OxygenDemand=COD); sulardakikarbonlu maddelerin, CO2’edönüflene kadar eklenecekoksijeni ifade etmektedir.

Toplam Organik Karbon(Total OrganicCarbon=TOC); sulardabulunan karbonu do¤rudanölçmede kullan›lan biryöntemdir.

yasal maddeler üreten büyük fabrikalar›n at›klar›n› temizleme ifllemi, maddelerinçeflitlili¤i sebebiyle fazlas›yla karmafl›kt›r.

Evsel At›ksularEtkili bir kanalizasyon ar›tma sistemi, her toplumun sa¤l›¤› için son derece önem-lidir. Geçmiflte uygulanan kolay bir yöntem, seyreltme idi. Bu ifllemde at›k, akarsuveya göl gibi, büyük bir su toplulu¤una verilmekte ve orada zamanla, o sulardaçözünmüfl oksijen taraf›ndan, organik art›klar haline bozundurulmaktayd›. Bugünülkeler, artan toplum nüfusu ve endüstriyel faaliyetler karfl›s›nda, büyük miktarlar-daki at›klar› seyreltecek suya da sahip de¤illerdir. Evsel at›ksular› (kanalizasyonsular›) temizleyen ünitelerin gelecekteki hedefi, kirleten maddelerin s›f›r deriflimedüflürülmesi olacakt›r. Belirli bir evsel at›ksuyun içinde bulunan maddeleri temiz-leme iflleminde bilinen iki yöntemden biri dikkate al›n›r. Bunlar;

• Süspansiyon halindeki kat›lar›n miktar›, • Biyokimyasal oksijen ihtiyac›d›r.Evsel sular›n temizlenmesinde günümüzde en çok uygulanan yöntemler; birin-

cil veya fiziksel temizleme, ikincil veya biyokimyasal temizleme ve üçüncültemizleme fleklinde s›n›fland›r›l›rlar.

HAVA K‹RL‹L‹⁄‹Çevre kirlili¤inin bir parças› olan hava kirlili¤i, atmosfere kar›flan küçük kat› par-çac›klar ile s›v› gaz kirleticilerin insan ve di¤er canl›lara zarar verebilecek boyutla-ra ulaflmas›d›r. Endüstrileflme ve kentleflme ile hava kirlili¤i artm›fl ve flehirlerin so-runlar› haline gelmifltir. Hava kirlili¤i havan›n bileflenlerindeki de¤iflme ile bafllar.Bu kirleticiler; kükürt dioksit, karbon monoksit, amonyak, hidrokarbonlar ve alde-hitler gibi maddelerdir. Bir k›sm› fotokimyasal tepkimeye girerek zararl› bileflikleriolufltururlar. Hava kirlili¤i ›s›nma, endüstrileflme ve ulafl›m gibi insan faaliyetlerisonucu meydana gelebildi¤i gibi, do¤al olaylar sonucu volkanik gazlar ve çiçektozlar›ndan da oluflabilmektedir. Do¤an›n kirlenmesi, ulasal s›n›rlarda bitmemek-te, di¤er ülkeleri de etkileyebilmektedir.

Hava veya atmosfer kirlili¤i, dünyadaki bütün ülkeleri ilgilendiren sürekli birsorundur. Hava kirlili¤inin nedenlerinden birkaç›; endüstriyel çal›flmalar, tafl›maaraçlar›, çöp ve at›klar›n bireysel yak›lmalar›d›r. Kirleticilerin ço¤u, olufltuklar›noktada giderilebilirler.

Hava kirlili¤i; canl›lar›n sa¤l›¤›n› olumsuz yönde etkileyen ve maddi zararlarmeydana getiren havadaki yabanc› maddelerin, normalin üzerindeki miktar ve yo-¤unlu¤a ulaflmas›d›r. Bir baflka deyiflle hava kirlili¤i; havada kat›, s›v› ve gaz flek-lindeki yabanc› maddelerin insan sa¤l›¤›na, canl› hayat›na ve ekolojik dengeye za-rar verecek miktar, yo¤unluk ve sürede atmosferde bulunmas›d›r. ‹nsanlar›n çeflit-li faaliyetleri sonucu oluflan üretim ve tüketim aktiviteleri s›ras›nda ortaya ç›kanat›klarla hava tabakas› kirlenerek, yeryüzündeki canl› hayat› olumsuz yönde etki-lemektedir. Kirlili¤ine neden olan kirleticilerin, kaynaklar›na göre hava kirlili¤i;do¤al kaynaklardan meydana gelen kirlilik ve insan faaliyetleri sonucu yapaykaynaklardan meydana gelen kirlilik olmak üzere iki s›n›fa ayr›l›r.

Hava kirlili¤inin insan sa¤l›¤› üzerindeki etkileri, atmosferde yüksek miktarda-ki zararl› maddelerin solunmas› sonucu ortaya ç›kar. Örne¤in; kurflunun kan hüc-relerinin geliflmesini ve olgunlaflmas›n› engelledi¤i, kanda ve idrarda birikerek sa¤-l›¤› olumsuz yönde etkiledi¤i, karbon monoksit (CO)’in ise, kandaki hemoglobinile birleflerek oksijen tafl›nmas›n› yavafllatt›¤› bilinmektedir. ‹nsanlar›n sa¤l›kl› ve


Hava kirlili¤i; havada kat›,s›v› ve gaz fleklindekiyabanc› maddelerin insansa¤l›¤›na, canl› hayat›na veekolojik dengeye zararverecek miktar, yo¤unluk vesürede atmosferdebulunmas›d›r.

rahat yaflayabilmesi için solunan havan›n kesinlikle temiz olmas› gerekir. Havan›ndo¤al yap›s›n› bozan ve kirleten maddelerin solunmas›, (Örne¤in; SO2’in üst solu-num yollar›nda keskin, bo¤ucu ve tahrifl edici etkileri vard›r.) bir baflka deyiflle kir-li havan›n solunmas›, özellikle akci¤er dokular›n› tahrip edici ve öldürücü olabil-mektedir. Solunum yolu ile hava içerisindeki parçac›klar ve duman, soluma s›ra-s›nda yutulur ve akci¤ere kadar ulafl›r. Solunum sisteminin derinliklerinde depola-nan bu parçac›klar, akci¤er kanserine kadar varan hastal›klara yol açabilmektedir.Di¤er taraftan kömür ve di¤er yak›tlar›n yanmas›ndan oluflan duman ve isin; ast›m,çeflitli burun ve bo¤az, hatta mide rahats›zl›klar› gibi özellikle solunum yollar› ileilgili hastal›klara belirli ölçüde sebep olabilece¤i öne sürülmektedir. fiiddetli havakirlili¤inin etkisinde kal›nmas› durumunda, bunun insan sa¤l›¤›na olan etkisi ilehava kirlili¤inin düflük miktarlar›n›n uzun süre etkisinde kalman›n etkileri farkl› ol-maktad›r.

Kimyasal ifllemlerin ve di¤er endüstriyel kurulufllar›n çevreye verdikleri havakirleticileri; gazlar, sisler (çaplar› 10 µm’den az s›v› damlac›klar), püskürtülendamlac›klar (çaplar› 10 µm’den fazla s›v› damlac›klar), tozlar, dumanlar veyabunlar›n bileflimleri olabilir. Tozu tutmak için, torba filtreler, siklonlar ve y›kay›c›-lar ile birlikte, elektrostatik filtreler de yayg›n bir flekilde kullan›lmaktad›r. Ayr›casis önleyiciler de gelifltirilmifl olup, s›v› damlac›klar› toplamak için, kimyasal ifllem-lerde endüstride bundan s›kl›kla yararlan›lmaktad›r.

Endüstriyel ifllemlerden ç›kan, gaz halindeki çeflitli hava kirleticileri aras›ndakükürt dioksit, belki de en fazla dikkat çekenidir. Kükürt dioksit, kükürtlü kömürve s›v› yak›t kullanan elektrik santrallerinden, büyük miktarlarda do¤rudan atmos-fere verilmektedir. Yüksek kapasiteli buhar kazanlar› için, baca gaz›ndan kükürtdioksitin giderilmesi ifllemi gerçeklefltirilmektedir. Ayr›ca, sulu magnezyum oksitveya kireçtafl› çamuru ile kükürt dioksit y›kanarak, kükürt dioksitin, kükürt triok-site katalitik olarak dönüfltürülmesi de sa¤lanabilmektedir.

Kimyasal ifllem endüstrilerinde, koku denetimi gibi, de¤iflik pek çok hava kirli-li¤i sorunu bulunmaktad›r. Bu tip sorunlar ço¤u kez, aktif kömür yata¤› kullan›l-mas›, çöp yakma veya katalitik yakma ile çözümlenebilir.

CO2 VE SERA ETK‹S‹Günümüzde elektrik ve enerji üretmek için yak›t olarak, en çok kömür ve petrolkullan›lmaktad›r. Bu yak›tlar öncelikle hidrokarbon ve di¤er karbon içeren madde-lerden oluflurlar. Bu tür yak›tlar yand›¤› zaman y›ll›k yaklafl›k olarak 20 milyar tonCO2 atmosfere sal›n›r. Normalde karbon döngüsünün bir parças› olan bu olay, fo-sil yak›tlar›n kullan›m›n›n artmas› ile atmosferdeki CO2 miktar›n›n normalden yük-sek seviyelere ç›kmas›na neden olur. Yaln›zca atmosferde bulunan CO2’in iki ka-t›na ç›kmas› durumunda, y›ll›k s›cakl›¤›n ortalama 3 derece artaca¤› san›lmaktad›r.Bu durum, verimli arazilerin çölleflmesine ve özellikle de tar›mda felakete yol aça-bilecek boyuttat›r. Havan›n bafll›ca iki bilefleni olan oksijen ve azot gazlar›, güne-flin gözle görülebilen dalga boylu ›fl›nlar›n› yans›t›r ve ultraviyole (UV) ›fl›malar›nbir k›sm›n› da absorplar. Dünya yüzeyine ulaflabilen günefl ›fl›nlar›, yeryüzü tara-f›ndan absorplanarak ›s›ya dönüfltürülür. Bu ›s›, yeryüzündeki atomlar›n titreflimi-ne ve infrared (IR) ›fl›ma yapmalar›na neden olur. Infrared ›fl›malar›, oksijen veyaazot gaz› taraf›ndan absorplanmaz. Ancak havada bulunan CO2 ve CFC (kloroflo-rokarbon) gazlar›, infrared ›fl›malar›n bir k›sm›n› absorplayarak, atmosferden d›fla-r› ç›kmalar›n› engeller. Bu absorpsiyon olay›, atmosferin ›s›nmas›na yol açar. Bu-nun sonucunda dünya, güneflin alt›na park edilmifl bir araban›n içi gibi ›s›n›r. ‹flte


bu etkiye, sera etkisi ad› verilir. Sera etkisi dünya yüzeyinin ortalama s›cakl›¤›n› de-¤ifltirece¤i için uzun vadede; iklimsel de¤iflikliklere, buzullar›n erimesine, mevsim-lerin kaymas›na ve tar›m alanlar›n›n verimsizleflmesine neden olabilir. Uzun dö-nemde, yeryüzünün, güneflten ald›¤› enerji kadar enerjiyi uzaya vermesi gerekir.

‹nsanlar›n çeflitli aktiviteleri sonucunda meydana gelen ve sera gazlar› olarakbilinen; karbon dioksit, diazot monoksit, metan, su buhar›, kloroflorokarbon vb.gibi gazlar›n miktarlar›n›n artmas› sonucunda yeryüzüne yak›n atmosfer tabakala-r› ve yeryüzü s›cakl›¤›n›n yapay olarak artmas› küresel ›s›nma olarak adland›r›l›r.

Sera gazlar› nelerdir?

AS‹T YA⁄MURLARIAsit ya¤murlar›, fosil yak›t at›klar›n›n do¤al su döngüsüne kar›flmas›yla oluflur. Kö-mür ve petrol gibi fosil yak›tlar›n otomobil motorlar›nda ve enerji santrallerindeyak›lmas› sonucu atmosferde kükürt ve azot oksitlerini içeren gazlar birikir. ‹ki ile7 gün aras›nda havada as›l› kalabilen bu kirleticiler atmosferde çeflitli kimyasal tep-kimelere u¤rayarak zamanla çok uzaklara tafl›nabilmektedir. Bu emisyonlar›n ço-¤unlu¤u elektrik üretmek amac›yla kat› ve s›v› yak›tlar yakan termik santrallerdenoluflmaktad›r. NOx’in atmosferdeki bulunuflu, yaklafl›k olarak yar› yar›ya tafl›t eg-sozu ve sabit yakma tesislerinden kaynaklanmaktad›r. Bu oksitler havada bulunanya¤mur damlalar›ndaki su buhar›yla tepkimeye girince karbonik asitten daha kuv-vetli asitler olan sülfürik ve nitrik asitleri olufltururlar. Günefl ›fl›¤› bu tepkimelerinh›z›n› art›r›r. Yeryüzündeki sular güneflin etkisiyle ›s›n›nca, bunlar›n bir k›sm› bu-harlaflarak yükselir ve atmosfere kar›fl›r. Böylece yükselen nemli havadaki su bu-har› yo¤unlaflarak yeniden s›v› durumuna geçer. Bunlar da bulutlar› oluflturur. So-nuçta oluflan, çok miktarda kükürt ve azot oksitleri içeren ve yeryüzüne düflen asitya¤murlar›d›r. Atmosferdeki asit, yaln›zca ya¤murlarla de¤il, kar, sis, havadaki gaz-lar ve tanecikler yoluyla da yeryüzüne iner. Ayr›ca endüstriyel iflletmelerin ç›kard›-¤› baca gazlar› havadaki oksijen ve su buhar› ile birleflerek, bir dizi kimyasal tep-kimeler sonucu asit ya¤murlar›na dönüflür. Asit ya¤murlar› topra¤›n yavafl yavaflasitlenmesine yol açarak, a¤açlar›n ve bitkilerin topraktan beslenmesine engelolur. Asit ya¤murlar› ayr›ca çeflitli yollardan sulara kar›flarak, sulardaki canl›lar›nhayat›n› da etkiler. Özellikle termik santrallerin bacalar›ndan ç›kan dumanlar›niçinde bol miktarda kükürtdioksit ve azot oksit gibi gazlar bulunmaktad›r. Bunlaratmosferdeki nem ile birleflince yak›c› asitlere (sülfirik asit, nitrik asit vb.) dönüfl-mekte; kar, ya¤mur, sis ya¤›fllar›yla da yeryüzüne ulaflmaktad›r.

Asit ya¤murlar› nas›l oluflur?


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



9

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



10


Suyun önemini ifade etmek.

Su, yaflam›m›z için oldukça büyük öneme sahipolan, renksiz, kokusuz ve tats›z bir s›v›d›r. Dün-yam›zda çok oldu¤u san›lan suyun; %97,13’ü ok-yanuslarda, %2,24’ü buzullarda, %0,61’i yeralt›n-da ve sadece %0,02’si nehirler ve göllerdedir. Ge-nel olarak sular olufltuklar› kaynaklara göre; me-teor sular› (ya¤mur ve kar sular›), yeralt› ve kay-nak sular›, yeryüzü sular› (nehir, göl, baraj vedeniz sular›) ve maden (mineral) sular› fleklindes›n›fland›r›l›rlar. Endüstride su en çok, so¤utmasuyu ve buhar olarak kullan›lmaktad›r.

‹çilebilir ve endüstriyel sular›n özelliklerini

tart›flmak.

Do¤al sular›n pek ço¤u bafllang›çta içilebilir ka-litede de¤ildir. Bu durumda günümüzde insanlarve kimya endüstrisi için en önemli sorunlardanbiri kirlenen suyun (at›ksu), içilmeden veya en-düstride kullan›lmadan önce ar›t›m›d›r. Ülkemiz-de y›ll›k kifli bafl›na düflen kullan›labilir su mikta-r› 1555 m3 oldu¤u için, yurdumuz su azl›¤› çekenülkeler s›n›f›ndad›r.‹çilebilir bir suyun tat ve kokusu gerçekte suyunfiziksel özelliklerinden olup, ayn› zamanda du-yusal özellikler olarak da bilinir. Bir içme suyu-nun herhangi bir koku ve tat içermemesi gerekir.Renk, bulan›kl›k, s›cakl›k ve iletkenlik suyun fi-ziksel özellikleridir. Sertlik, pH vb. suyun kim-yasal özellikleridir.

Su sertli¤ini ifade etmek.

Sertlik, suyun sabunu tüketebilme yetene¤i veyasudaki kalsiyum ve magnezyum iyonlar›n›n deri-flimlerinin toplam› olarak ifade edilir. ‹çinde mag-nezyum ve kalsiyum iyonlar› bulunduran sularasert su denir. Kalsiyum ve magnezyum bikarbo-natlar›n›n neden oldu¤u sertli¤e geçici sertlik de-nir. Kalsiyum ve magnezyum klorür, sülfat, fos-fat veya silikat tuzlar›ndan oluflan sertli¤e kal›c›sertlik, kal›c› ve geçici sertli¤in toplam›na ise top-lam sertlik ad› verilir. Yayg›n olarak kullan›lanAlman, Frans›z ve ‹ngiliz olmak üzere üç sertlikbirimi vard›r. Do¤al sularda pH de¤eri 4–9 ara-s›nda olup, büyük ço¤unlu¤u karbonat ve bikar-bonatlar nedeniyle hafifçe baziktir.

‹çme, kullan›m ve endüstriyel su ifllemlerini

aç›klamak.

Standartlara uygun olmayan sular›n ar›t›larak tü-ketime sunulmas› için suyun kullan›laca¤› ama-ca göre yumuflat›lmas› ve saflaflt›r›lmas› gerekir.Yumuflatma, suyun sertli¤inin azalt›lmas› veyagiderilmesidir. Saflaflt›rma ise sudaki organikmaddelerin ve mikroorganizmalar›n uzaklaflt›-r›lmas›d›r.

Su saflaflt›rma ve yumuflatma ifllemlerini tart›flmak.

Belli bafll› su ar›tma veya yumuflatma yöntemle-ri; fiziksel, kimyasal ve biyolojik ifllemlerdir. Su-yun saflaflt›r›lmas› ve yumuflat›lmas›nda yayg›nolarak kullan›lan yöntemler; iyon de¤iflimi, çök-türme (kireç-soda ifllemi), demineralizasyon vetuz giderimidir.

Çevre koruman›n önemini ifade etmek.

Do¤an›n temel fiziksel unsurlar› olan, hava, suve toprak üzerinde olumsuz etkilerin oluflmas›ile ortaya ç›kan ve canl› ö¤elerin yaflamsal aktivi-telerini olumsuz yönde etkileyen cans›z çevreö¤eleri üzerinde yap›sal zararlar meydana geti-ren ve özelliklerini bozan yabanc› maddelerinhava, su ve topra¤a yo¤un bir flekilde kar›flmas›olay›na çevre kirlili¤i ad› verilmektedir.

At›ksu ar›t›m› ve hava kirlili¤ini aç›klamak.

Bir sudaki canl› hayat›n de¤iflmesine yani aqua-tik hayat› etkileyecek düzeyde kirleticiler içer-mesine o suyun kirlenmesi denir. Kirli su, ayn›zamanda kullan›m amac›na uygun olmayan suveya at›ksu olarak da tan›mlanabilir. Su kirlili¤igenel olarak; nüfus art›fl›, kentleflme, endüstrilefl-me, tar›msal mücadele ilaçlar› ve kimyasal güb-relerden kaynaklanmaktad›r. Biyokimyasal Oksi-jen ‹htiyac› (Biochemical Oxygen De-mand=BOD), Kimyasal Oksijen ‹htiyac› (Chemi-cal Oxygen Demand=COD) ve Toplam OrganikKarbon (Total Organic Carbon=TOC) suyun ka-litesini etkiler. Hava kirlili¤i; havada kat›, s›v› ve gaz fleklindekiyabanc› maddelerin insan sa¤l›¤›na, canl› hayat›-na ve ekolojik dengeye zarar verecek miktar, yo-¤unluk ve sürede atmosferde bulunmas›d›r. Ha-

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç

3NA M A Ç

4NA M A Ç

5NA M A Ç

6NA M A Ç

7NA M A Ç


vada bulunan CO2 ve CFC (kloroflorokarbon)gazlar›, infrared ›fl›nlar›n›n bir k›sm›n› absorpla-yarak, atmosferden d›flar› ç›kmalar›n› engeller.Bu absorpsiyon olay›, atmosferin ›s›nmas›na yolaçar. Bunun sonucunda dünya, güneflin alt›napark edilmifl bir araban›n içi gibi ›s›n›r. ‹flte buetkiye, sera etkisi ad› verilir. Yeryüzündeki sulargüneflin etkisiyle ›s›n›nca, bunlar›n bir k›sm› bu-harlaflarak yükselir ve atmosfere kar›fl›r. Böyleceyükselen nemli havadaki su buhar› yo¤unlaflarakyeniden s›v› durumuna geçer. Bunlar da bulutla-r› oluflturur. Sonuçta oluflan, çok miktarda kü-kürt ve azot oksitleri içeren ve yeryüzüne düflenasit ya¤murlar›d›r.


1. Afla¤›dakilerden hangisi suyun istenmeyen özellikle-rinden biridir?

a. Renk içermemesib. Koku içermemesic. Berrak olmas›d. Çözücü olarak kullan›labilmesie. Bulan›kl›k içermesi

2. Suyun bulundu¤u yerlerle ilgili olarak afla¤›daki ifa-delerden hangisi yanl›flt›r?

a. Suyun; %10,0’u denizlerdedir.b. Suyun; %2,24’ü buzullardad›r.c. Suyun; %0,61’i yeralt›ndad›r.d. Suyun; %0,02’si nehirler ve göllerdedir.e. Suyun; %97,13’ü okyanuslardad›r.

3. Afla¤›dakilerden hangisi içilebilir kalitedeki suyunözelliklerinden biri de¤ildir?

a. Sa¤l›k aç›s›ndan hastal›k yap›c› organizmalariçermemesi

b. Korozif ve tafl yap›c› özellikler göstermemesic. S›cakl›¤› 10-15°C aras›nda olmas›d. A¤›r metalleri içermesie. Fiyat›n›n ucuz ve bol olmas›

4. Y›ll›k kifli bafl›na düflen su miktar› 1000 m3’den azolan ülkeler su fakiri, 1000-2000 m3 aras›nda olanlar suazl›¤› çeken ve 2000 m3’den çok olanlar ise su zenginiülkeler olarak s›n›fland›r›lmaktad›r. Buna göre, ülkemiz afla¤›dakilerden hangisine girmek-tedir?

a. Su fazlal›l›¤› olan ülkelerb. Afl›r› su fazlal›l›¤› olan ülkelerc. Su zengini ülkelerd. Su fakiri ülkelere. Su azl›¤› çeken ülkeler

5. Afla¤›daki bilefliklerden hangisi geçici sertli¤e nedenolur?

a. MgCl2b. Ca(HCO3)2c. Ca3(PO4)2d. CaSO4

e. MgSO4

6. CaCO3 deriflimi 350 mg L–1 olan bir suyun sertli¤ineiliflkin afla¤›dakilerden hangisi söylenebilir?

a. Yumuflak sub. Çok yumuflak suc. Sert sud. Çok sert sue. Biraz sert su

7. Afla¤›dakilerden hangisi suyun ar›t›lmas› ve saflaflt›-r›lmas›nda kullan›lan bir fiziksel ifllem de¤ildir?

a. Elekten geçirmeb. Izgaradan geçirmec. Koagülasyond. Süzmee. Sular›n havaland›r›lmas›

8. Afla¤›dakilerden hangisi suyun saflaflt›r›lmas› ve yu-muflat›lmas›nda yayg›n olarak kullan›lan yöntemlerdenbiri de¤ildir?

a. ‹yon de¤iflimib. Komplekslefltirmec. Tuz giderimid. Demineralizasyone. Çöktürme

9. Afla¤›dakilerden hangisi çevre kirlili¤inin temel ne-denlerinden biri de¤ildir?

a. Nüfusun h›zl› artmas›b. Kentleflmenin plans›z olmas›c. Endüstrileflmenin plans›z olmas›d. Do¤al kaynaklar›n hoyratça kullan›lmas›e. Fabrikalara baca tak›lmas›

10. Sulardaki karbonlu maddelerin, CO2’e dönüflenekadar eklenecek oksijeni ifade etmek için afla¤›dakiler-den hangisi kullan›labilir?

a. Kimyasal oksijen ihtiyac›b. Toplam organik karbonc. Biyokimyasal oksijen ihtiyac›d. Toplam organik azote. Elektrokimyasal oksijen ihtiyac›



1. e Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Suyun Önemi” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

2. a Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Suyun Önemi” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

3. d Yan›t›n›z yanl›fl ise, “‹çilebilir ve Endüstriyel Su-lar›n Özellikleri” konusunu yeniden gözden ge-çiriniz.

4. e Yan›t›n›z yanl›fl ise, “‹çilebilir ve Endüstriyel Su-lar›n Özellikleri” konusunu yeniden gözden ge-çiriniz.

5. b Yan›t›n›z yanl›fl ise, “‹çilebilir ve Endüstriyel Su-lar›n Özellikleri” konusunu yeniden gözden ge-çiriniz.

6. d Yan›t›n›z yanl›fl ise, “‹çilebilir ve Endüstriyel Su-lar›n Özellikleri” konusunu yeniden gözden ge-çiriniz.

7. c Yan›t›n›z yanl›fl ise, “‹çme, Kullan›m ve Endüs-triyel Su ‹fllemleri” konusunu yeniden gözdengeçiriniz.

8. b Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Su Saflaflt›rma ve Yumuflat-ma Yöntemleri” konusunu yeniden gözden ge-çiriniz.

9. e Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Çevre Koruma” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

10. a Yan›t›n›z yanl›fl ise, “At›ksu Ar›t›m›” konusunuyeniden gözden geçiriniz.


Sudan 7 kat daha yo¤un oldu¤u halde bir çelik i¤ne su-da yüzer, çünkü suyun yüzey gerilimi oldukça yüksek-tir.

S›ra Sizde 2

Buz sudan daha hafif olmasayd›, göller ve nehirlerdeyaflam olmazd›. Göl ve nehirlerin donmas› dipten yüze-ye do¤ru olurdu ve içindeki canl›lar ölürdü. Buz, s›v›sudan yaklafl›k %9 daha az yo¤undur, dolay›s›yla dahayo¤un olan su altta yer al›r ve buz üstte kal›r. Bunundo¤al bir sonucu olarak da göller ve nehirler üstten afla-¤›ya do¤ru donarlar. Bu durum bal›klar›n ve sudaki di-¤er canl›lar›n yaflamas›na olanak sa¤lar. Buz daha hafifoldu¤u için yüzeyde bir tabaka oluflturur ve böylecealttaki suyun s›cakl›¤›n› donma noktas›n›n üstünde birde¤erde tutar. Bunun tersine buz suda yüzmeyip bat-sayd›, su molekülleri üstte yer alacak ve suyun dip böl-

gesi daha so¤uk olacak ve suyun alt›nda canl› yaflam›pek olmayacakt›.

S›ra Sizde 3

Suyun rengi yabanc› maddelerden ileri gelir ve suyarenk veren maddeler organik ve inorganik olmak üze-re iki grupta incelenebilir. Suya renk veren organikmaddeler; canl› bitkiler, çürümeye b›rak›lan bitkilerinbozunmas›ndan oluflan maddeler ve topraktaki organikmaddelerdir. Suya renk veren inorganik maddeler; de-mir ve mangan bileflikleri, tekstil, boya, ka¤›t vb. en-düstrilerin at›ksular›d›r.

S›ra Sizde 4

‹çme sular›n›n s›cakl›¤› 5-15°C aras›nda olmal›d›r. Saf,temiz ve so¤uk su, tatl› ve ferahlat›c›d›r. S›cakl›¤›5°C’den daha düflük olan sular sa¤l›¤a zararl› iken,15°C’den yüksek olanlar ise ferahl›k vermez.

S›ra Sizde 5

Suyun fiziksel özellikleri; renk, bulan›kl›k, s›cakl›k veiletkenliktir.

S›ra Sizde 6

Bir su örne¤inin sertlik derecesinin Frans›z sertlik s›n›f-lamas›na göre 25°F olmas›, bu suyun Çizelge 2.4’dende kolayca anlafl›labilece¤i gibi sert bir su oldu¤unugösterir. Bu sertlikteki bir suyun kullan›lmadan önceyumuflat›lmas› gerekir.

S›ra Sizde 7

Yumuflatma, suyun sertli¤inin azalt›lmas› veya gideril-mesidir. Saflaflt›rma ise sudaki organik maddelerin vemikroorganizmalar›n uzaklaflt›r›lmas›d›r.

S›ra Sizde 8

Suyun saflaflt›r›lmas› ve yumuflat›lmas› için yayg›n ola-rak kullan›lan yöntemler; iyon de¤iflimi, çöktürme, de-mineralizasyon ve tuz giderimidir.

S›ra Sizde 9

Sera gazlar›; karbon dioksit, diazot monoksit, metan, subuhar›, kloroflorokarbon vb. gibi gazlardan oluflur.

S›ra Sizde 10

Asit ya¤murlar›, fosil yak›t at›klar›n›n do¤al su döngü-süne kar›flmas›yla oluflur.



Ak›n, M. ve Ak›n, G. (2007). Suyun Önemi, Türki-

ye’de Su Potansiyeli, Su Havzalar› ve Su Kirlili-

¤i. Ankara Üniversitesi Dil ve Tarih-Co¤rafya Fakül-tesi Dergisi 47 (2), 105-118.

Alpar, S.R., Hakdiyen, M.‹. ve Bigat, T. (1971). S›naî

Kimya Analiz Metodlar›. ‹stanbul: ‹stanbul Üni-versitesi Yay›nlar›, Yay›n No: 1601.

An Introduction to Industrial Chemistry (2nd Ed.).(1991). (Heaton, C.A. (Ed.)), Glasgow: Blackie Aca-demic and Professional.

Atal›k, A. (2006). Küresel ›s›nman›n su kaynaklar› ve ta-r›m üzerine etkileri, Bilim ve Ütopya, 139, 18-21.

Atkins, P. & Jones, L. (1999). Chemistry: Molecules,

Matter, and Change (2nd ed.). Temel Kimya: Mo-

leküller, Maddeler ve De¤iflimler (Çev. Editörleri: E.K›l›ç, F. Köseo¤lu ve H. Y›lmaz). Ankara: Bilim Ya-y›nc›l›k.

Brown, T.L., LeMay, H.E., Jr. and Bursten, B.E. (2000).Chemistry: The Central Science, (8th ed.). UpperSaddle River, New Jersey: Prentice-Hall.

The NALCO Water Handbook (2. Bask›). (1988). Nal-co Chemical Company. (Kemmer, F.N. (Ed.)), NewYork: McGraw-Hill Book Co.

Sawyer, C.N., McCarty, P.L. and Parkin, G.F. (2003).Chemistry for Environmental Engineering and

Science (5th ed.). Boston: McGraw-Hill.Shreve, R.N. and Brink, J.A., Jr. (1983). Chemical Pro-

cess Industries. Kimyasal Proses Endüstrileri (Çev.:‹. Çataltafl). ‹stanbul: ‹nk›lap ve Aka Kitabevleri.

Snoeyink, V.L. and Jenkins, D. (1980). Water Che-

mistry. New York :J. Wiley.Standard Methods for the Examination of Water

and Wastewater (18 th ed.). (1992). American Pub-lic Health Association, American Water Works Asso-ciation, Water Environment Federation, Washing-ton, D.C.: American Public Health Association.

Stumm, W. and Morgan, J.J. (1996). Aquatic Che-

mistry: Chemical Equilibria and Rates in Natu-

ral Waters (3rd ed.). New York: J. Wiley.Sular-‹nsani Tüketim Amaçl› Sular. (2005). Ankara:

TS266 Türk Standard›.fiahin, Y., Endüstriyel Kimya Ders Notlar›. Anadolu

Üniv. Eskiflehir.fiengül, F. ve Türkman, A. (1991). Su ve At›ksu Analiz-

leri. ‹zmir: Paflahan Matbaas›.Türkiye Çevre Atlas›. (2004). Ankara: T.C. Çevre ve

Orman Bakanl›¤›.

http://baol-biyo.blogcu.com/cevre-kirliligi, Eriflim Tari-hi: 07/07/2010.

http://baol-biyo.blogcu.com/cevre-kirliliginin-nedenle-ri, Eriflim Tarihi: 07/07/2010.

http://baol-biyo.blogcu.com/hava-kirliligi-kaynaklari-ve-nedenleri, Eriflim Tarihi: 07/07/2010.

http://baol-biyo.blogcu.com/hava-kirliliginin-insan-sagligina-etkileri/7223143, Eriflim Tarihi:07/07/2010.

http://baol-biyo.blogcu.com/su-kirliligi/7836998, Eri-flim Tarihi: 07/07/2010.

http://www.bilgiustam.com/asit-yagmurlari-nedir-na-sil-olusur-etkileri-nelerdir/, Eriflim Tarihi:08/07/2010.

http://www.cevreonline.com/emisyon/acid.htm, EriflimTarihi: 08/07/2010.

http://www.delinetciler.net/forum/ekoloji-ve-cevre-so-runlari/45230-cevre-kirliligi-nedir-ve-cozum-yollari-nelerdir.html, Eriflim Tarihi: 07/07/2010.

http://www.frmtr.com/kimya/706997-asit-yagmurla-ri.html, Eriflim Tarihi: 08/07/2010.

http://www.genbilim.com/content/view/2934/75/, Eri-flim Tarihi: 08/07/2010.

http://www.hayatsu.com.tr/suyun_uzmanindan/maka-le_1.aspx, 07/10/2009.

http://www.kibris.net/kktc/kurumlar/lefkectd/kure-sel_isinma.htm, Eriflim Tarihi: 07/07/2010.

http://www.kuresel-isinma.org/kuresel-isinma/hava-kirliligi-etkileri-ve-alinacaktedbirler.html, Eriflim Ta-rihi: 07/07/2010.

http://www.turkcebilgi.net/kimya/cevre-kimyasi/su-kirlenmesi-51007.html, Eriflim Tarihi: 06/07/2010.

http://www.yildiz.edu.tr/~filhan/KOI.pdf, Eriflim Tari-hi: 06/07/2010.

Yararlan›lan Kaynaklar

Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Azot gaz›n›n temel özelliklerini ve endüstride azot gaz› üretiminde kullan›lanyöntemleri tan›yabilecek,Amonyak, amonyum nitrat, amonyum sülfat, üre ve nitrik asit bilefliklerininönemini ve üretim safhalar›n› tan›mlayabilecek,Gübreler ve türlerini tan›yabilecek,Patlay›c› maddelerin yap›s›nda bulunan azotlu bileflikleri tan›yabilecek,Azotlu organik bilefliklerin endüstriyel uygulamalardaki önemini kavrayabilecek,Azot miktar›n› belirlemede kullan›lan yöntemleri aç›klayabilecek bilgi ve be-ceriler kazanacaks›n›z.


• Haber prosesi• Oswald yöntemi• Katalizör zehirlenmesi

• Gübre• Nitrogliserin• Biüre

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

N

N

NNNN

Endüstriyel Kimya Azot Endüstrisi

• AZOTUN K‹MYA ENDÜSTR‹S‹NDEK‹YER‹

• AZOT GAZININ TEMEL ÖZELL‹KLER‹• AMONYAK• AMONYUM N‹TRAT• AMONYUM SÜLFAT• ÜRE • N‹TR‹K AS‹T• GÜBRELER• AZOTLU PATLAYICILAR• AZOTLU ORGAN‹K B‹LEfi‹KLER• PEST‹S‹TLER• AZOT TAY‹N YÖNTEMLER‹


AZOTUN K‹MYA ENDÜSTR‹S‹NDEK‹ YER‹Do¤ada en çok bulunan elementlerden biri azot elementidir. Atmosferde bol mik-tarda bulunan azot (%78), hayvanlar›n ve bitkilerin yaflamsal fonksiyonlar›na kat›-larak çeflitli organik ve anorganik azot bilefliklerine dönüflür ve atmosfere geri sa-l›n›r. Bu olaya azot döngüsü ad› verilir.

Birçok bitkinin köklerindeki nodüllerde (yumrularda) havan›n içindeki azotuekstrakte eden bakteriler bulunur ve bunlar azotu çözünebilir nitratlara (toprakgübresi) dönüfltürür. Azot oksitler ve üre gibi azotlu bilefliklerin ço¤u bu dönüflü-mün ürünleridir. Fasulye, bezelye ve yonca gibi bitkiler havadaki azotu do¤rudankullanarak protein sentezleyebilirler. Hayvanlar protein sentezleyemedikleri içinbitkisel kaynaklardan gerekli protein ihtiyaçlar›n› karfl›larlar. Azot içeren proteinlerhayvan at›klar›yla birlikte amonyum tuzlar› fleklinde tekrar topra¤a kar›fl›rlar. Buamonyum tuzlar› toprakta bulunan baz› bakteriler taraf›ndan yükseltgenerek nitrattuzlar›na dönüflürler.

Azotun endüstriyel alanda kullan›labilmesi için baz› bileflikleri haline dönüfltü-rülmesi gerekir. Elementel azotun reaktif olmamas› bu süreci zorlaflt›rmaktad›r.Çünkü azot ancak, yüksek bas›nç ve/veya yüksek s›cakl›k alt›nda di¤er element-lerle birleflir. Amonyak, nitrik asit ve üre gibi azot bileflikleri bugün dünyada üre-tilen en önemli kimyasal maddelerdendir. Atmosferde ve organik/anorganik fosilyataklar›nda bol miktarda bulunan azotun endüstriyel alandaki kullan›m› oldukçagenifl bir yelpazeye yay›lm›flt›r. Azot gaz› ve çeflitli azot bileflikleri:

• Azotlu gübre üretimi• Patlay›c› maddelerin (nitrogliserin vb.) yap›m›• Boyar madde üretimi• Metal endüstrisi• ‹laç sanayi (a¤r› kesiciler, morfin, quinin, asetanalit vb.)• Parfüm endüstrisi• Plastik üretimi• Madencilik• Zirai ilaçlar (Herbisitler)• Düflük s›cakl›klara so¤utma ifllemleri gibi çok çeflitli alanlarda kullan›l-

maktad›r.

Azot Endüstrisi

AZOT GAZININ TEMEL ÖZELL‹KLER‹Azot renksiz, kokusuz, nötral, inert (kimyasal tepkimeye girmeyen) ve havadanhafif (d=1,25 kgm3-) bir gazd›r. Havay› oluflturan bileflenler genel olarak incelen-di¤inde (%78 N2, %21 O2, %0,04 CO2, %0,96 asal gazlar) miktar› en fazla olan bi-leflen azot gaz›d›r.

• Amonyak üretiminde• Nitritlerin üretiminde• ‹nert atmosfer oluflturmada• Cam endüstrisinde pürüzsüz cam eldesinde• Çelik endüstrisinde metallerin oksidasyonunu engellemede• G›da endüstrisinde yiyeceklerin bozunmas›n› önlemede• Elektrik da¤›t›m endüstrisinde da¤›t›m kablolar›nda kullan›l›r.

Azot gaz›n›n endüstride hangi alanlarda kullan›ld›¤›n› aç›klay›n›z.

Soludu¤umuz havada N2 gaz›n›n olmad›¤›n› ve %100 O2 gaz›n›n oldu¤unu düflünecek olur-sak bu durumdan canl› yaflam›n›n nas›l etkilenece¤ini aç›klay›n›z.

Azot Gaz› ÜretimiEndüstride yüksek safl›kta azot gaz› eldesi ço¤unlukla s›v›laflt›r›lm›fl havadan kar-fl›lan›r. Havadan azot gaz› eldesine ait endüstriyel prosesin flemas› fiekil 3.1’de gö-rülmektedir.

Prosesin detaylar› flöyledir; azot gaz› üretiminde hammadde olarak hava kulla-n›l›r. Hava içindeki safs›zl›klar›n uzaklaflt›rmas› için öncelikle filtre edilir ve sonrabir komprasör yard›m›yla 77 psi bas›nca s›k›flt›r›l›r. Buradan oksidasyon (yükselt-geme) bölmesine geçen hava içindeki hidrokarbon safs›zl›klar CO2 ve H2O’yayükseltgenerek oksidasyon bölmesinden ç›kar. ‹çindeki suyun bir k›sm›n›n uzak-laflt›r›lmas› için su ay›r›c›ya (seperatör) gönderilir. Su miktar› azalt›lan gaz kar›fl›m›bir ›s› de¤ifltirici yard›m›yla çok düflük s›cakl›klara so¤utulur. Kalan su ve karbon-dioksit kat› hale getirilerek kar›fl›mdan uzaklaflt›r›l›r. Is› de¤ifltiriciden ç›kan gaz ka-r›fl›m› (N2 ve O2) fraksiyon kolonuna gönderilir. Bu aflamada amaç N2 ve O2 gaz-lar›n› kaynama noktalar› fark›ndan yararlanarak birbirinden ay›rmakt›r. S›v› azot -196 °C, oksijen -183 °C’da kaynar. Fraksiyon kolonu iki rafl› flekilde dizayn edilmiflve ortas›nda ›s› de¤ifltirici bulunan bir sistemdir. Is› de¤ifltirici alt kolon için yo¤un-


Havan›n içinde bulunanoksijenin meydana getirdi¤ikorozyonu azaltmak veyüksek s›cakl›klarda yanmariskini azaltmak için uçaklastikleri azot gaz› ilefliflirilir.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

Hava Filtre Komprasör Oksidasyon bölmesi Su ay›r›c›77 psi

H2O, CO2

N2 gaz›K.n:-196°C

S›v› O2K.n:-183°C

Fraksiyonkolonu-190°C7 psi

N2 ve O2

-168°C, 72 psiIs› de¤ifltirici

32°C, 77 psi

H2O(k), CO2(k)

fiekil 3.1

S›v› havadan azotgaz› üretim flemas›.

Azot gaz›n›n en büyükkullan›m alan› amonyaksentezidir.

laflt›r›c›, üst kolon için buharlaflt›r›c› görevi görür. Dolay›s›yla üst kolonda azot ga-z› yükselirken yo¤unlaflan s›v› oksijen alt kolona iner.

Azot gaz› üretiminde hammadde olarak niçin hava tercih edilir?

Azot gaz› ayr›ca sodyum azid (NaN3) ve amonyum dikromat ((NH4)2Cr2O7) bi-lefliklerinin bozunmas› veya amonya¤›n kireç kayma¤›yla (CaOCl2) reaksiyonu ilede saf olarak elde edilebilmektedir.

2NaN3 → 2Na + 3N2 (Eflitlik 1)

(NH4)2Cr2O7 → N2 + Cr2O3 + 4H2O (Eflitlik 2)

2NH3 + 3CaOCl2 → 3CaCl2 + N2 + 3H2O (Eflitlik 3)

S›v› azot çok düflük s›cakl›kta s›v› halde bulunan so¤utucu (kriyojenik) birmaddedir. Atmosfer bas›nc›nda s›v› azot 77 K (-196 °C) s›cakl›kta kaynar ve 63 K(-210 °C) s›cakl›kta donar. Canl› bir dokuyla temas etti¤i anda donmaya nedenolur. Donma noktas› çok düflük olan s›v› azot üreme hücrelerinin (sperm, yumur-ta), canl› dokular›n ve di¤er biyolojik örneklerin dondurularak korunmas›nda; bi-limsel çal›flmalarda düflük s›cakl›klara so¤utma ifllemlerinde; g›da ürünlerinin don-durulmas›, muhafazas› ve tafl›nmas›nda; dermatolojide si¤il veya potansiyel kanserriski tafl›yan cilt yaralar›n›n so¤uk ortamda al›nmas› gibi farkl› alanlarda kullan›masahiptir. S›v› azot endüstride s›v› havan›n fraksiyonlu dam›tmas› ile elde edilir.

AMONYAKTicari olarak kullan›lan amonyak saf s›v›, gaz ve sulu amonyak halinde bulunur.Susuz amonyak renksiz, kaynama noktas› -33 °C olan keskin kokulu ve renksiz birgazd›r. 175 psi bas›nç alt›nda 25 °C’da s›v›laflt›r›l›r. Susuz amonyak nitrik asit (Eflit-lik 5) ve azotlu gübrelerin üretiminde kullan›l›r. Amonya¤›n sulu çözeltisi amon-yakl› su, sulu amonyak, amonyum hidroksit ya da s›kl›kla sadece amonyak olarakisimlendirilir.

Amonyak ve amonyak türevleri endüstride kullan›lan azotlu bileflikler içindeen önemli ilk on aras›ndad›r. Endüstride üretilen amonya¤›n %80’i do¤rudan güb-re olarak kullan›labildi¤i gibi bir k›sm›da amonyum nitrat (Eflitlik 6), üre (Eflitlik7), amonyum fosfat, amonyum sülfat (Eflitlik 8) gibi azot içeren gübrelerin yap›-m›nda kullan›l›r. Amonya¤›n ikinci önemli kullan›m yeri ise patlay›c›lard›r. Dina-mit yap›m›nda kullan›lan nitrogliserin gibi maddeler amonyaktan üretilir. Bununyan›nda ka¤›t hamuru, nitrik asit ve amin gibi maddelerin üretiminde de amon-yak kullan›l›r. Afla¤›da baz› amonyak türevlerinin eldesinde kullan›lan reaksiyon-lar gösterilmifltir.

N2 + 3H2 @ 2NH3 (Eflitlik 4)

NH3 + 2O2 → HNO3 + H2O (Eflitlik 5)

NH3 + HNO3 → NH4NO3 (Eflitlik 6)

2NH3 + CO2 → NH2CONH2 + H2O (Eflitlik 7)

2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 (Eflitlik 8)

613. Ünite - Azot Endüstr is i

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

S›v› azot, genel olarak so¤utma ifllerinde kullan›l›r.

Amonyak eldesi çok eskitarihlere dayan›r. Simyac›larderi, boynuz, toynak gibihayvan parçalar›n›dam›tarak amonyak eldeetmifllerdir.

Amonya¤›n kullan›m alanlar› ve ilgili bileflikleri fiekil 3.2’de flema ile verilmifltir.

Amonyak ÜretimiGenellikle sentetik yollarla üretilen amonyak baz› proseslerde yan ürün olarak daelde edilmektedir. Amonya¤›n endüstriyel üretiminde genellikle Haber prosesi (fie-kil 3.3) olarak bilinen yöntem kullan›l›r. Prosesin temeli afla¤›da verilen kimyasalreaksiyona dayan›r.

(Eflitlik 9)

(Eflitlik 10)

Amonya¤›n azot ve hidrojen gazlar›ndan elde edildi¤i bu reaksiyon ekzotermikve tersinir bir reaksiyon olup reaksiyon s›ras›nda ›s› aç›¤a ç›kar. Le Chatelier pren-sibine göre dengenin yönünü sa¤a yani amonyak oluflumu yönüne kayd›rmak içinbas›nc›n artt›r›lmas› ayn› zamanda da s›cakl›¤›n düflürülmesi gerekir. Fakat çok dü-flük s›cakl›klar reaksiyon h›z›n› düflürdü¤ü için reaksiyon yavafl ilerler. Uygun re-aksiyon h›z›n›n sa¤lanmas› için 400-600 °C civar›ndaki s›cakl›klarda ve katalizörlerkullan›larak üretim yap›lmaktad›r. Amonyak üretiminde katalizör olarak genellikledemir metali kullan›lmaktad›r. Bunun yan›nda mangan, platin, uranyum, tungstengibi metaller de katalizör olarak iyi sonuçlar vermektedir.

Le Chatelier Prensibi’nin ilkelerini Genel Kimya ders kitab›n›zdan bulabilirsiniz.

Kataliz ifllemi s›ras›nda karbonmonoksit, su buhar›, karbondioksit gibi madde-ler oluflur ve bunlar kullan›lan katalizörün etkinli¤ini azalt›r. Bu duruma katalizörzehirlenmesi denir. Katalizörlerin yenisiyle de¤ifltirilmesini gerektiren bu durumsistem maliyetini çok fazla artt›r›r. Proseste demir katalizörünün zehirlenmesini en-gellemek ve etkinli¤ini artt›rmak için alüminyum oksit, potasyum oksit ve kalsi-yum oksit gibi maddeler kullan›l›r.

Endüstriyel üretimde saflaflt›r›lm›fl hidrojen ve azot gazlar› 3:1 oran›nda (H2:N2)kar›flt›r›larak 2,0-10,0 psi (150-600 atm) bas›nca s›k›flt›r›l›r. Reaksiyon s›ras›nda ›s›aç›¤a ç›kt›¤› için yüksek s›cakl›k ve bas›nca dayan›kl› çelik dönüfltürücüler (reak-törler) kullan›l›r. Reaksiyonda Fe + Al2O3 kar›fl›m› katalizör olarak kullan›l›r. Kata-lizör bas›nca dayan›kl› çelik reaktörlerin içinde bulunan katalizör yata¤›na konulur.Gaz kar›fl›m› dönüfltürücüye girmeden önce 400-600 °C’ye ›s›t›l›r ve daha sonra ka-talizör üzerinden geçirilir. Kataliz ifllemi tamamland›ktan sonra azot, hidrojen veamonyak gazlar›n› içeren kar›fl›m ›s› de¤ifltiricilere gönderilir ve kar›fl›m -10 veya -

KpP

P P

NH

N H

= 3

2 2

2

3

N H NHFe

2 2 33 2+


AMONYAK

Hayvan BesiniÜre

Amonyum sülfat

GübrelerAmonyum fosfatAmonyum nitrat

Üre

Patlay›c›larAmonyum nitrat

Nitrik asitNitrogliserin

PlastiklerNitrik asitAkrilonitril

Üre-Melamin

fiekil 3.2

Amonya¤›n kullan›m alanlar›.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Katalizör zehirlenmesi:Katalizörün etkinli¤inin baz›maddeler taraf›ndanazalmas›na denir.

20 °C’ye so¤utulur. So¤utulan gaz kar›fl›m› ay›rma kolonlar›na geçer. Burada amon-yak s›v›laflt›r›larak azot ve hidrojenden ayr›l›r ve kolonun alt k›sm›ndan al›n›r. Tep-kimeye girmeyen hidrojen ve azot gazlar› ise yeniden sisteme gönderilerek kullan›-l›rlar. Bu iflleme geri döngü ad› verilir ve prosesin verimini (%85-90) önemli dere-cede etkiler.

Amonyak üretiminde kullan›lan di¤er baz› yöntemler:Nitrürlerden amonyak eldesi: Alüminyum nitrür (Al2N2), magnezyum nitrür

(Mg3N2) gibi baz› nitrür bilefliklerinden amonyak elde edilmektedir.

Al2N2 + 6NaOH → Al2O3.3Na2O + 2NH3 (Eflitlik 11)

Mg3N2 + 6H2O → 3Mg(OH)2 + 2NH3 (Eflitlik 12)

Siyanürden amonyak eldesi: Alkali siyanür bilefliklerinin su buhar› ile reaksiyo-nu sonucu amonyak elde edilir.

2NaCN + 4H2O(g) → Na2CO3 + CO(g) + H2(g) + 2NH3 (Eflitlik 13)

Kalsiyum siyanamitden amonyak eldesi: Kalsiyum siyanamitin 11 atm bas›nçtasu ile olan tepkimesi sonucu amonyak elde edilmektedir.

CaCN2 + 3H2O → CaCO3 + 2NH3 (Eflitlik 14)

Endüstride ayr›ca Casale, Fauser, Uhde Mont Cenis, Nitrogen Engineering Cor-poration gibi çeflitli yöntemler kullan›larak da amonyak üretimi yap›lmaktad›r.

AMONYUM N‹TRATAmonyum nitrat erime noktas› 169 °C olan nem çekici (hidroskopik) beyaz bir ka-t›d›r. Yan›c› maddelerle kar›flt›r›ld›¤›nda patlay›c› özellik kazan›r. Suda çözünürlü-¤ü yüksektir (0°C’da %55). Amonyum nitrat (NH4NO3) azotlu gübreler aras›ndaiçerdi¤i azot miktar› aç›s›ndan (~%35) oldukça önemlidir. Bu maddenin eldesindeamonyak gaz›n›n nitrik asitle olan nötralizasyon tepkimesi kullan›l›r.

(Eflitlik 15)

Prosesi oldukça kolay olan bu reaksiyon ön ›s›tma yap›lm›fl bir reaktörde nitrikasitin amonyakla kar›flt›r›lmas› ile gerçeklefltirilir. Bu yöntemle 100 gr çözeltide ~75gr NH4NO3 elde edilir. NH4NO3’ün sudaki çözünürlü¤ünün yüksek olmas› nede-

NH + HNO NH NO3 3 4 3


fiekil 3.3

DönüfltürücüN2, H2N2, H2

(400-600°C)

Katalizör(Fe+Al2O3)

Is› de¤ifltirici

NH3(s›v›)

N2, H2, NH3

(-20°C)

N2,

H2,

NH

3

Ay›rmakolonu

Haber Prosesi ileamonyak üretimiflemas›.

Amonya¤›n üretim maliyetinibüyük ölçüde bas›nç,s›cakl›k, kullan›lankatalizörlerin fiyat› ve geridöngünün verimi etkiler.

niyle çözelti ortam›ndan ayr›lmas› güçtür. Bu nedenle tepkime kar›fl›m› derifliklefl-tirilerek kat› NH4NO3 elde edilmeye çal›fl›l›r. Derifliklefltirme ifllemi çözeltinin bu-harlaflt›r›lmas› ile yap›l›r ve bu s›rada ›s› aç›¤a ç›kar. Aç›¤a ç›kan ›s› çözeltideki su-yun buharlaflt›r›lmas› için kullan›l›r. Fakat bu ifllemin iyi kontrol edilmesi gerekir.Çünkü NH4NO3 patlay›c› bir maddedir. Özellikle ticari ve askeri patlay›c›lar amon-yum nitrattan oluflur. Amonyum nitrat›n h›zl› ve fliddetli bir flekilde patlamas› so-nucu elementel azot aç›¤a ç›kar. Patlama reaksiyonu;

2NH4NO3 → 2N2(g) + 4H2O + O2 (Eflitlik 16)

Amonyum nitrat 200-260 °C s›cakl›kta güvenli bir flekilde parçaland›¤›nda isediazotoksit elde edilir.

NH4NO3 → N2O + 2H2O (Eflitlik 17)

Diazotoksit anestezide kullan›lan önemli bir maddedir ve gülme gaz› olarak dabilinir.

AMONYUM SÜLFATAmonyum sülfat, endüstride genellikle sülfürik asitin amonyakla olan reaksiyo-nundan elde edilir.

2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 (Eflitlik 18)

Kalsiyum sülfat›n (CaSO4.2H2O) amonyum karbonatla olan reaksiyonu sonu-cunda da amonyum sülfat üretilmektedir. Üretimde amonyak gaz›n›n su dolu birabsorbsiyon kolonunda karbondioksit gaz›n› absorblamas› sonucu amonyum kar-bonat, (NH4)2CO3, oluflumu ilk aflamad›r.

2NH3(g) + CO2(g) + H2O → (NH4)2CO3(sulu) (Eflitlik 19)

‹kinci aflamada amonyum karbonat sulu çözeltisi ara ›s›tma ifllemi yap›ld›ktansonra alç› tafl› (CaSO4.2H2O) ile reaksiyona sokulur.

(NH4)2CO3(sulu) + CaSO4.2H2O(s) → (NH4)2SO4(sulu) + CaCO3(k) + 2H2O(Eflitlik 20)

Reaksiyon s›ras›nda oluflan CaCO3 kat›s› vakum filtreleri ile amonyum sülfat çö-zeltisinden ayr›l›r. Amonyum sülfat çözeltisi sülfürik asit bulunan bir asitlendirmekab›nda nötrallefltirildikten sonra kuru buhar kullan›larak kristalizatörde ›s›t›l›r vekristallendirilir. Oluflan kristaller santrifüjlenerek ayr›l›r (fiekil 3.4).

Amonyum sülfat gübresinin üretim basamaklar›n› aç›klay›n›z.


NH3 CO2 (NH

4)2C

O3

CaSO4.2H2O

CaCO3

H2SO4

(NH4)2SO4(k)

Su

Kar

bond

ioks

it ko

lonu

Am

onya

k ko

lonu

Reaksiyonkab›

Asitlendirmekab› Kristalizatör Santrifüj

(NH4)2SO4

fiekil 3.4

Amonyum sülfatüretim flemas›.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

ÜREÜre erime noktas› 135 °C olan küçük boncuk fleklinde beyaz organik bir maddeolup azot içeri¤i fazlad›r (% 46). Bunun yan›nda s›v› gübrelerde, çiftlik hayvanlar›-n›n yemlerinde, üre-formaldehit reçinelerinde (yal›t›m malzemesi=köpük), yap›flt›-r›c›larda, kaplama malzemelerinde, tekstilde çekme önleyici maddelerin üretimin-de de kullan›lan çok önemli bir maddedir.

Üre, iki basamakta üretilir. ‹lk basamakta amonyak ve karbondioksitten amon-yum karbamat (NH2COONH4) oluflur. Daha sonra oluflan amonyum karbamat›ndehidratasyonu sonucu üre elde edilmektedir.

2NH3 + CO2 → NH2COONH4 ∆H = -37,220 kcal/kmol (Eflitlik 21)

NH2COONH4 → NH2CONH2 ∆H = +10,000 kcal/kmol (Eflitlik 22)

Prosesin detaylar› flöyledir; Üretim aflamas›nda 3:1 mol oran›nda NH3/CO2 ka-r›fl›m› 190 °C, 1500-3000 psi bas›nçta bir otoklavda iki saat ›s›t›l›r. Oluflan kar›fl›myaklafl›k olarak %35 üre, %8 amonyum karbamat, %10 su ve %47 amonyak içerir.Daha sonra kar›fl›m so¤utulur ve amonyak 60 °C’de dam›tma ile ayr›l›r. Elde edi-len bulamaç halindeki çözelti santrifüjlenir ve kat› üre elde edilir.

Üre eldesine ait reaksiyon denklemini yaz›n›z.

N‹TR‹K AS‹TSaf (%100) nitrik asit kaynama noktas› 86 °C olan renksiz, oldukça korozif ve çokgüçlü bir yükseltgeyicidir. Günefl ›fl›¤› etkisiyle zamanla azotdioksite bozunarakrengi sar›ya döner.

4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2 (Eflitlik 23)

Konsantrasyonlar›na göre üç tür nitrik asit vard›r: Asit yüzdesi %94 olan du-manl›, %63 olan adi ve %53 olan seyreltik nitrik asit olarak bilinir.

Önemli bir inorganik asit olan nitrik asit ço¤unlukla azotlu gübrelerden amon-yum nitrat›n eldesinde kullan›l›r. En önemli kullan›m alanlar›ndan biri de nitroglise-rin üretimidir. Nitrogliserin en ufak bir sars›nt›da patlama tehlikesi olan kuvvetli birpatlay›c›d›r. Nitrik asit ayr›ca adipik asit, nitroselüloz (patlay›c›), amonyum pikrat,trinitro toluen (TNT), nitrobenzen, gümüfl nitrat, bak›r nitrat, sodyum nitrat, boyarmaddeler, aromatik nitro bileflikleri, anilin gibi maddelerin eldesinde de kullan›l›r.

Kuvvetli bir yükseltgen olan nitrik asit birçok metalin oksitlenmesine nedenolur. Yükseltgeyici özelli¤i dolay›s›yla hayvansal ve bitkisel dokular›n parçalanma-s› gibi biyokimyasal ifllemlerde de kullan›lmaktad›r.

Nitrik asit üretiminde uzun y›llar sülfürik asit ile sodyum nitrat›n afla¤›daki re-aksiyonu kullan›lm›flt›r.

NaNO3 + H2SO4 → NaHSO4 + HNO3 (Eflitlik 24)

Günümüzde ise Oswald yöntemi olarak bilinen amonya¤›n do¤rudan oksidas-yonu ile nitrik asit üretilmektedir. Bu prosese ait kimyasal reaksiyon birkaç basa-maktan oluflmaktad›r.

4NH3(g) + 5O2(g) → 4NO(g) + 6H2O(g) ∆H= -216,6 kcal (Eflitlik 25)

2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g) ∆H= -27,1 kcal (Eflitlik 26)

3NO2(g) + H2O(s) → 2HNO3(sulu) + NO(g) ∆H= -32,2 kcal (Eflitlik 27)


Yemek tabaklar›nda ekstrasert bir yüzey (formika)oluflturmak için kullan›lanmelamin-formaldehitreçinelerinin içeri¤indekimelamin maddesi üre ç›k›fll›bir maddedir.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

Prosesin detaylar› flöyledir; %10 amonyak ve %90 hava kar›fl›m› bir reaktöregönderilir. Reaktör içinde platin-rodyum katalizörü (%2-10 rodyum) bulunur. Gazkar›fl›m› yaklafl›k 900 °C s›cakl›kta katalizör üzerinden geçirilir. Bu s›rada azotmo-noksit (NO) gaz› ve su buhar› oluflur. Oluflan gazlar so¤utucuda so¤utulduktansonra paslanmaz çelik absorbsiyon kulesine gönderilir. Absorbsiyon kulesi fazlahava ile beslenir. Böylece NO gaz›n›n azot dioksite (NO2) yükseltgenmesi sa¤la-n›r. Oluflan azotdioksit ortamdaki su ile tepkimeye girerek konsantrasyonu %61-65olan nitrik asit (HNO3) elde edilir. Oluflan nitrik asit bir asit kapan› yard›m›yla ka-r›fl›mdan ayr›l›r. Kuleden ç›kan at›k gazlar NO ve NO2 içerir. Bunlar hidrojen veyametanla amonyak veya azot gaz›na dönüfltürülerek atmosfere sal›n›r.

Bu yöntemle elde edilen nitrik asit deriflimi ~%65’dir. Endüstride asitin derifli-mini artt›rmak için farkl› ifllemler uygulanmaktad›r. Örne¤in fraksiyonlu dam›tmayöntemiyle asit deriflimi artt›r›labilmektedir. Ancak bu yöntemde nitrik asit derifli-minin en fazla %68,4 olmas› sa¤lanabilmektedir. Daha deriflik nitrik asit eldesi içingenellikle nitrik asit %98’lik H2SO4 ile dam›t›l›r. Bunun için önce nitrik asit buhar-laflt›r›l›r. Buhar faz›nda at›k azot oksitler ve su buhar› bulunur. Buharlaflt›rma ilebunlar›n nitrik asitten uzaklaflmas› sa¤lan›r. Yani bu ifllem ayn› zamanda saflaflt›r-ma ifllemidir. Daha sonra %98’lik H2SO4 içeren bir distilasyon kulesine gönderilir.Nitrik asit içindeki su, sülfürik asitle reaksiyona girer. Yani burada kullan›lan sül-fürik asit bir su tutucudur (dehidrant). Derifliklefltirilen nitrik asit bir so¤utucudayo¤unlaflt›r›ld›ktan sonra %90’l›k HNO3 olarak elde edilir. Alternatif bir yöntem isekurutucu bir kimyasal olan magnezyum nitratla muameledir. Bu yöntemle eldeedilen nitrik asit deriflimi %100’dür (fiekil 3.5).

Deriflimi %65’den daha düflük olan nitrik asit üretimi için ise hava ve amonyakkar›flt›r›l›r ve kar›fl›m genellikle Pt-Rh katalizörleri üzerinden azotmonoksite yük-seltgenir. Azotmonoksit yükseltgenerek kahverengi bir gaz olan azotdioksite dö-nüflür. Oluflan azotdioksit absorbsiyon kulelerinde su ile reaksiyona girerek % 50HNO3’e dönüfltürülür.

Deriflimi %65 olan nitrik asitin deriflimi nas›l artt›r›l›r?

GÜBRELERKarbon, hidrojen ve oksijen elementleri bitkilerin yap›s›nda bulunan üç temel ele-menttir. Bitkilerin büyümesi için önemli olan 16 element daha vard›r. Bunlar; N, P,K, Ca, Mg, S, B, Cl, Cu, Fe, Mn, Mo, Zn, Co, F ve I elementleridir.


%90 Hava Su vefazla hava

At›k gaz

%10 NH3

NO

O2

NO

O2

%65 HNO3

%90 HNO3

%75 H2SO4

Reaktör So¤utucu

Abs

orbs

iyon

kul

esi

%98

H2S

O4

fiekil 3.5

Oswald yöntemi ilederiflik nitrik asitüretim flemas›.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



6

Tar›m alanlar›nda ifllenen toprak azot, potasyum, fosfor gibi suda çözünen ele-mentlerin zamanla azalmas› nedeniyle verimsizleflir. Topra¤›n kaybetti¤i bu ele-mentlerin yeniden kazand›r›lmas› ve daha iyi ürün elde etmek için topra¤a verilenbesin maddelerine gübre denir.

Kimyasal gübreleri içerdikleri elementlere göre üç s›n›fa ay›rabiliriz.• Azot Gübreleri • Fosfor Gübreleri • Potasyum Gübreleri

Azot GübreleriDo¤al azotlu gübre olarak tar›mda halen kullan›lmakta olan hayvan gübreleri hay-vanlar›n kendi at›klar›n›n yap›s›nda bulunan ürenin zamanla amonyum nitrit ve ar-d›ndan amonyum nitrata dönüflmesi sonucu oluflan gübrelerdir. Fakat bunlar›nazot miktar› topra¤›n kaybetti¤i azotu karfl›lamada yeterli de¤ildir. Bunun içintar›mda azotlu kimyasal gübreler kullan›l›r. Azotlu gübrelerin yap›s›ndaki azot,amonyum (NH4

+) veya nitrat (NO3-) formlar›ndad›r. Bunlar›n d›fl›nda organik bir

madde olan üre de, CO(NH2)2, azotlu gübre s›n›f›nda yeral›r.Azotlu gübreler dört s›n›fa ayr›l›r:1. Nitrat gübreleri2. Amonyum tuzu gübreleri3. Kalsiyum siyan amit gübresi4. ÜreAzotlu gübrelerde bulunan azot miktar› ne kadar fazla ise gübrenin verimi o ka-

dar yüksektir.1. Nitrat gübreleri:Sodyum, potasyum ve kalsiyumun nitrat tuzlar› nitrat gübreleri olarak kullan›l-

maktad›r. Sodyum nitrat (NaNO3) gübresi nitrik asitin sodyum klorürle (NaCl)(Eflitlik 28) veya seyreltik nitrik asitin sodayla (NaHCO3) reaksiyonu sonucu eldeedilir.

HNO3 + NaCl→ NaNO3 + HCl (Eflitlik 28)

Potasyum nitrat (KNO3) ise sodyum nitrat›n potasyum klorür (KCl) ile olan tep-kimesi sonucu elde edilir.

NaNO3 + KCl→ KNO3 + NaCl (Eflitlik 29)

Bu tepkimenin ürünlerinden NaCl’ün 100 °C’daki çözünürlü¤ü KNO3’dan dahadüflüktür. 100 °C’ye ›s›t›lan reaksiyon kar›fl›m›nda çözünmemifl NaCl bulunur. S›-cak süzme ifllemi yap›larak çözünmeyen NaCl, KNO3 den ayr›l›r. Geriye kalan sü-züntüde çözünmüfl halde KNO3 bulunur. Süzüntü so¤utuldu¤unda ise kristal hal-de KNO3 elde edilir.

KNO3 eldesinde kullan›lan di¤er bir yöntem de potasyum karbonat›n nitrik asitile reaksiyonudur.

(Eflitlik 30)

2. Amonyum tuzu gübreleri:Amonyum nitrat (NH4NO3) gübresi: %35 azot içeri¤ine sahip amonyum nitrat

suda kolay çözünen bir gübredir. Bitkiler azot ihtiyac›n› daha çok amonyum venitrat formundaki azot kaynaklar›ndan karfl›lar. Amonyum nitrat içeri¤indeki azo-

K CO 2HNO KNO CO H O2 3 3 3 2 22+ + +


Topra¤›n kaybetti¤ielementlerin yenidenkazand›r›lmas› ve daha iyiürün elde etmek için topra¤averilen besin maddelerinegübre denir.

tun yar›s› amonyum yar›s› da nitrat bilefli¤i fleklinde oldu¤u için bitkiler taraf›ndankolay özümlenerek daha fazla etki gösterir. Kireçli ve saf olmak üzere iki türü bu-lunmaktad›r. Kireçli amonyum nitrat gübresi a¤›rl›¤›n›n 1/4’ü oran›nda yani %25saf azot içerir. Saf amonyum nitrat gübresinde ise bu oran daha fazlad›r (%33).

Üretiminde modifikasyonlar (farkl› s›cakl›k, vakumda kristallendirme vb.) yap›-larak kristalize, granül, tane (pril) gibi farkl› formlarda amonyum nitrat elde edilir.

Amonyum sülfat ((NH4)2SO4) gübresi: Genellikle beyaz renkli olan amon-yum sülfat gübresi toz flekere benzedi¤inden dolay› fleker gübre olarakda adlan-d›r›l›r. Bu gübre %21 oran›nda azot içerir. Amonyum sülfat asidik özellikte ol-du¤u için kireçli topraklarda güvenle kullan›labilir. Fakat asidik topraklardauzun süre ve çok kullan›l›rsa topra¤›n asidik olmas›na neden olaca¤›ndan top-ra¤› verimsizlefltirir.

Amonyum nitrat gübresinin özelliklerini belirtiniz.

3. Kalsiyum siyanamit gübresi:Kalsiyum siyanamit (CaCN2), %38 Ca ve %22 N içeren bir gübredir. ‹çerdi¤i

azot organik bir bileflik olan siyanamitden (CN) gelir. Bazik karakterde olan kalsi-yum siyanamit gübresi pH’› 7 ve 7’den düflük olan topra¤a uyguland›¤›nda yeterlioranda nemle birlikte üreye dönüflür. Kalsiyum siyanamit etkinli¤i yavafl olan vekullan›ld›¤› topra¤›n pH’›na ba¤l› olarak zararl› ara ürünlere (disiyanamit gibi) dö-nüflebilen bir gübre oldu¤u için çok fazla tercih edilmez.

4. Üre: Önceki bölümlerde özellikleri ve üretimine de¤inilen üre azotlu gübreler ara-

s›nda en yüksek azot içeri¤ine sahiptir. Suda çok iyi çözündü¤ü (108 g/100g su)için bitkiler taraf›ndan kolayl›kla özümlenir. Bu nedenle gübre endüstrisinde öne-mi büyüktür.

Azotlu gübreleri s›ralay›n›z.

Fosfor GübreleriFosforlu gübreler fosforik asit veya do¤rudan fosfat kayalar›ndan elde edilir. Fos-fat kayas› içeri¤i trikalsiyum fosfat, Ca3(PO4)2, olan hayvan ve bitki at›klar› bak›-m›ndan zengin bir kayaçt›r. ‹çeri¤indeki fosforpentaoksit (P2O5) suda çözünmesi-ni sa¤lar. P2O5 içeri¤i fazla olmayan fosfat kayalar› suda ve zay›f organik asitlerdeçözünmez. Bunlar baflka ifllem yap›lmadan ince bir flekilde ö¤ütülüp asidik toprak-larda kullan›l›rlar.

Fosfat gübrelerinin en yayg›n türleri normal süperfosfat, deriflik süperfosfat veamonyum fosfatt›r. Süperfosfatlar do¤al apatit ve fosfat kayas› kullan›larak üretilir.Apatitler hidroksiapatit Ca5(PO4)3(OH), florapatit Ca5(PO4)3F ve klorapatitCa5(PO4)3Cl gibi fosfat mineralleri içeren kristal kat›lard›r. Sudaki çözünürlükleriçok az olan apatitler sülfürik asitle muamele edilerek süperfosfatlar›na dönüfltürü-lür. Normal süperfosfat (monokalsiyum fosfat) % 18-20 fosfat P2O5 içerir ve en çokkullan›lan fosfatl› gübredir.

(Eflitlik 31)

CaF 3Ca (PO ) 7H SO 17H O 3 CaH (PO ) H O 72 3 4 2 2 4 2 4 4 2 2. + + → [ ]+ CCaSO .2H O+2HF

Normal süperfosfat (NSP)4 2


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



7

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



8

Deriflik (triple) süperfosfat, normal süperfosfattan üç kat fazla P2O5 (% 45-50)içerdi¤i için zenginlefltirilmifl süperfosfat olarak da bilinir. P2O5 içeri¤i fazla oldu-¤u için suda çok iyi çözünür. Fosfat kayalar› ve fosforik asitten elde edilir.

(Eflitlik 32)

Amonyumfosfat ise hem fosfor hem de azot elementlerini içerdi¤i için önemligübrelerdir. Monoamonyum fosfat (MAP) ve diamonyum fosfat (DAP) olmak üze-re iki türde bulunur. Diamonyumfosfat›n içeri¤inde bulunan fosforun %90’›ndanfazlas› suda çözünür. Dolay›s›yla rutubetli toprakta yetiflen bitkiler bu gübreniniçindeki fosfor ve azottan kolayl›kla yararlanabilirler. DAP fosforik asit ve amon-yaktan elde edilir.

(Eflitlik 33)

(Eflitlik 34)

Potasyum GübreleriPotasyum gübreleri potasyum içeren kayalardan üretilen ve suda çok kolay çözü-nen gübrelerdir. Ticari potasyum gübreleri potasyum nitrat (KNO3) ve potasyumsülfat (K2SO4): tuzlar›ndan elde edilir. Potasyum nitrat gübresi % 46 potasyum(K2O) ve % 13 azot (NO3) içerir. Suda tamamen çözündü¤ü için bitkiler taraf›ndantercih edilen bir gübredir. Potasyum sülfat gübresi ise % 48-52 oran›nda potasyumiçeren asidik bir gübredir.

AZOTLU PATLAYICILARYap›s›nda azot elementi bulunan çeflitli patlay›c›lar vard›r. Bunlar›n en çok bilinenve kullan›lanlar› nitrogliserin, nitroselüloz ve trinitoluendir.

NitrogliserinKimyasal formülü C3H5(ONO2)3 olan nitrogliserin trinitrogliserin veya gliserintrinitrat olarak da isimlendirilir. Renksiz, ya¤›ms› ve patlay›c› bir madde olan nit-rogliserinin bilefliminde %18,5 oran›nda azot bulunur. Ufak bir sars›nt›da yap›s›nda-ki azot ve oksijen serbest kal›r. Patlama an›nda s›cakl›k 5000 °C’ye bas›nç ise20,000 atm’e ç›kar. Patlama riskini önlemek için nitrogliserin kil ve odun talafl› gi-bi maddelere absorblanarak kullan›l›r. Böylece kararl› bir hale getirilen nitroglise-rin bir fünye ile kontrollü bir flekilde patlayabilen dinamite dönüfltürülür. AlfredNobel taraf›ndan keflfedilip üretilen dinamit ilk zamanlarda özellikle madenlerde,yol yap›mlar›nda, tünellerin aç›lmas›nda kullan›lmaya bafllasa da sonraki y›llardaaskeri amaçla kullan›lan önemli bir patlay›c› olmufltur. A.Nobel’in ölümünden son-ra (10 Aral›k 1896) miras› üzerine kurulan bir vak›f taraf›ndan her y›l ölüm y›l›ndabar›fl, edebiyat, kimya, fizik, t›p veya fizyoloji alanlar›nda insanl›¤a faydal› çal›flma-lar› olan kiflilere Nobel ödülleri verilmektedir.

Nitrogliserinin önemli kullan›m alanlar›ndan biri de t›pd›r. Az miktarda nitrog-liserin içeren baz› ilaçlar koroner kalp hastal›klar›nda gö¤üste meydana gelen a¤-r›lar›n dindirilmesinde kullan›l›r.

NH H PO NH H PO

Monoamonyumfosfat (MAP)

2NH

3 4 4 2 4

3

3 + →

++ H PO (NH ) HPO

Diamonyumfosfat (DAP)3 4 4 2 4→

CaF 3Ca (PO ) H PO CaH (PO ) 2HF

Triple 2 3 4 2 3 4 4 4 214 10. + → +

ssüperfosfat (TSP)


Nitrogliserin

NitroselülozNitroselüloz ka¤›t yap›m›nda kullan›lan selülozun nitrik asit ve sülfürik asit ile tep-kimeye girmesi sonucu elde edilen bir maddedir. Nitroselüloza dumans›z barut dadenir. Kat›laflt›r›ld›¤›nda karbonmonoksit, karbondioksit, azot, hidrojen ve buharmeydana getiren patlay›c› bir maddedir. 150 °C’nin üzerinde tutuflma özelli¤ine sa-hip olan bu madde itici özelli¤inden dolay› özellikle mermilerde kullan›l›r.

TrinitrotoluenTrinitrotoluen (TNT), C7H5N3O6, toluenin H2SO4 varl›¤›nda nitrolanmas› sonucuelde edilen sar›-turuncu renkli bir kat›d›r. Trinitrotoluen, bomba, torpido ve ma-y›nlarda kullan›lan kuvvetli bir patlay›c›d›r.

AZOTLU ORGAN‹K B‹LEfi‹KLERAzotlu organik bileflikler biyolojik moleküller, ilaç, boyar madde, patlay›c› ve po-limerik malzemelerin yap›s›nda bulunan önemli maddelerdir. ‹nsan vücudundakiaminoasit, protein gibi önemli biyolojik moleküller azotlu bilefliklerden oluflur. Bubafll›k alt›nda baz› azotlu organik bilefliklere ve bunlar›n kullan›m alanlar›na de¤i-nilecektir.

• Aminler (R-NH2): Azotlu organik bileflikler aras›nda en iyi bilineni amin-lerdir. Aminler azot atomuna ba¤l› organik gruplar›n (alkil veya aril) say›s›na gö-re birincil (primer), ikincil (sekonder) ve üçüncül (tersiyer) aminler olarak s›n›f-land›r›l›rlar.

Aminlerin düz zincirli olanlar›na alifatik aminler, halkal› yap›da olanlar›na isearomatik aminler denir. Hem alifatik hem de aromatik aminler endüstride yayg›nolarak kullan›lan maddelerdir. Birincil aromatik aminler azo boyar maddelerin üre-timinde ve sentetik iplik yap›m›nda kullan›lan poliimitlerin sentezinde bafllang›çmaddesi olarak kullan›lan önemli bilefliklerdir. Bunun yan›nda bir çok ilac›n bile-fliminde amin türevleri bulunur. Örne¤in aromatik bir amin olan anilin boya ve ilaçhammaddesi olarak kullan›l›r.

Ticari aç›dan önemli bir di¤er amin türevi ise amin tuzlar›d›r. Bunlara kuater-ner amonyum tuzlar› denir ve sekonder aminlerin alkil halojenürlerle tepkimesisonucu elde edilirler. Kuaterner amonyum tuzlar› biyolojik aktifli¤e sahip pek çokmolekülün bilefliminde bulunur. Örne¤in sinirsel uyar›lar›n iletiminde görev alanasetilkolin, (CH3)3NCH2CH2O2CCH3, önemli bir amonyum tuzudur.

Aminler ayr›ca bir çok biyolojik molekülün yap›s›nda da bulunur. Aminoasitler,peptitler, proteinler, alkaloidler, DNA ve RNA gibi biyolojik moleküllerin yap›s›n-da bulunan amino (-NH2) gruplar› bu moleküllerin birçok biyokimyasal tepkime-de etkin olmalar›na neden olur.

• Azo bileflikleri (R-N=N-R): Azotlu organik bilefliklerden bir di¤eri azo bile-flikleridir. Azo bileflikleri kimyasal analizlerde belirteç, g›da endüstrisinde renklen-dirici, matbaac›l›kta mürekkep olarak kullan›lmas›n›n yan›s›ra ilaç, ka¤›t, plastik,tekstil, kozmetik ve boya endüstrisi gibi genifl bir yelpazenin içinde kullan›lanönemli bilefliklerdir. Azo boyar maddeleri sulu ortamlarda kolayl›kla sentezlenenmaddelerdir. Yap›lar›ndaki sübstitüe gruplar (R), alifatik veya aromatik olabilir.Aromatik azo bileflikleri sübstitüe gruplara ba¤l› olarak farkl› renklerde bulunurlar.


Trinitrotoluen

TNT ciltde ve t›rnaklardasararmaya neden olur.Birinci dünya savafl›nda TNTile haz›rlanan cephanelerinüretiminde çal›flankad›nlara derilerindemeydana gelen sararmanedeniyle “canary girls”(kanarya k›zlar) denilmifltir.

Bunlar aras›nda karboksilik asit (-COOH) veya sülfanilik asit (-SO3H) gibi fonksi-yonel gruplar içerenlerinin renkleri daha kal›c›d›r. Bu tür azo bileflikleri kimyasalanalizlerde belirteç (indikatör) olarak daha çok tercih edilirler. Alifatik azo boyar-maddelerinin ise renk fliddetleri zay›ft›r. Boyar madde veya indikatör olarak kulla-n›lan baz› azo bileflikleri fiekil 3.6’da verilmifltir.

Aromatik aminlerin hidroklorik asit varl›¤›nda nitröz asit ile reaksiyonu sonucudiazo bileflikleri elde edilir. Diazo bileflikleri iki azot aras›nda üçlü ba¤a sahipfonksiyonel grup içeren bilefliklerdir ve azo boyar maddelerin sentezinde kullan›-l›rlar. Diazo bileflikleri kararl› olmad›¤›ndan izole edilemezler. Kararl› olarak eldeetmek için tuzlar›na (diazonyum tuzu) dönüfltürülürler.

Ar-NH2 + HNO2 + HCI → [Ar-N2]Cl + 2H2O (Eflitlik 35)

• Amitler (RCO-NH2): Asitlerdeki (RCOOH) hidroksi (OH) grubunun yerineamin (NH2) grubunun geçti¤i bilefliklere amitler denir. Amitler, genellikle su ve al-kol gibi çözücülerde çözünebilen zay›f asidik karakterde bilefliklerdir. Formamitd›fl›ndaki tüm amitler kat› haldedir. Amitler farkl› yöntemlerle elde edilebilir. Kar-boksilli asitlerin amonyum tuzlar›n›n ›s›t›lmas›; asit halojenürlerin amonyakla reak-siyonu veya esterlerin amonyak ile ›s›t›lmas› bu yöntemlerden baz›lar›d›r. Amitleruygun ba¤lay›c›larla reaksiyona sokularak polimerlefltirilirler. En önemli polimerikamit bilefli¤i poliamitlerdir. Poliamitler polimerik zincirde amit gruplar›n›n birbirle-rine ba¤lanmas› sonucu oluflan uzun zincirli moleküllerdir. Yüksek molekül a¤›rl›-¤›na sahip ilk sentetik poliamit 1935 y›l›nda üretilmifltir. 1940 y›l›nda Du Pont fir-mas› bir poliamit türevi olan ve naylon 6,6 ( Ma=10,000-25,000 g/mol) olarak bi-linen poli(hekzametilenadipamit) polimerini sentezlemifltir.

Naylon 6,6 giysi, oto lasti¤i, iplik, çorap, difl f›rças› k›llar›, misina gibi günlükyaflam›m›zda çok s›k kulland›¤›m›z malzemelerin yap›s›n› oluflturur.

Azotlu organik bilefliklerin endüstrideki önemini aç›klay›n›z.

PEST‹S‹TLER Pestisitler daha çok tar›mda, istenmeyen canl›lar›n (böcekler, bitki patojenleri, kufl-lar, fareler, solucanlar, mikroplar vb.) oluflumunu engellemek, yok etmek veyaüremelerini yavafllatarak kontrol alt›na almak amac›yla kullan›lan kimyasal maddeveya madde kar›fl›mlar›d›r. Pestisitler etkin olduklar› organizman›n türüne göreafla¤›daki gibi s›n›fland›r›l›rlar.

• Yabanc› otlara karfl› kullan›lan ilaçlar (Herbisit)• Böcek ve haflerelere karfl› kullan›lan ilaçlar (‹nsektisit)• Mantarlara karfl› kullan›lan ilaçlar (Fungusit)• Yumuflakçalara karfl› kullan›lan ilaçlar (Mollusit)• Kemirgenlere karfl› kullan›lan ilaçlar (Rodentisit)


fiekil 3.6

Baz› azo boyarmaddelerinin yap›s›

Do¤ada bulunan poliamitzincirleri ipek olarak bilinendo¤al maddeyi oluflturur.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



9

Naylon 6,6:

Pestisitler yararlar›n›n yan›nda insan sa¤l›¤›na, di¤er yararl› organizmalara veçevreye verdikleri toksikolojik zararlardan dolay› kullan›mlar› s›n›rland›r›lm›fl olankimyasal bilefliklerdir.

Tar›m Bakanl›¤›n›n web sayfas›ndan g›dalarda bulunmas›na izin verilen maksimum pesti-sit miktarlar›na ulaflabilirsiniz.

HerbisitlerYabanc› otlar› öldürme veya normal geliflimini önlemek için herbisitler kullan›l›r.Sülfürik asit, demir sülfat, bak›r nitrat, amonyak ve baz› potasyum tuzlar›; hetero-siklik azotlu bileflikler; karboksilik asit ve türevleri; amitler; dinitroanilinler herbisitolarak kullan›lan kimyasal maddelerdir. fiekil 3.7’de yayg›n olarak kullan›lan baz›azotlu herbisitler verilmifltir.

Pestisitlerin ne amaçla kullan›ld›¤›n› belirtiniz.

AZOT TAY‹N YÖNTEMLER‹Bilimsel çal›flmalarda, biyolojik materyallerde ve endüstriyel uygulamalarda yayg›nolarak kullan›lan azotlu bilefliklerin yap›s›ndaki azot miktar› çeflitli deneysel yön-temlerle belirlenebilmektedir. Yöntemlerden baz›lar› numunenin içerdi¤i azot (N)miktar›n› do¤rudan belirleyebildi¤i gibi baz›lar› da azotlu bilefli¤in yap›s›ndakiazotun (amonyak (NH3) azotu, nitrat (NO3

-) azotu, nitrit (NO2-) azotu, organik

azot vb.) tayin edilmesine yönelik olabilmektedir. Nitrik asit ve nitratlar sodyum hidroksit ve Devarda alafl›m› ad› verilen madde

ile amonya¤a dönüfltürülerek azot miktarlar› tayin edilirler. Devarda alafl›m› alü-minyum, bak›r ve çinko metallerinden oluflan bir kar›fl›md›r.

Amin, protein ve amitlerde bulunan azot miktar›da genellikle azotun amonya-¤a dönüfltürülmesi ile bulunur. Bunun için oldukça eski bir yöntem olan Kjeldahlmetodu kullan›l›r. Yöntem 1883 y›l›nda Johan Kjeldahl taraf›ndan gelifltirilmifltir.Metod deriflik sülfürik asitle ›s›t›ld›¤›nda amonyum sülfata dönüflebilen organik bi-leflikler için kullan›labilir. Halkal› yap›s›nda azot içeren piridin, kinolin gibi mad-delere ve nitro (-NO2) ve diazo (-N=N-) grubu içeren maddelere uygulanamaz. Bumetodda bilefliklerde bulunan azot, deriflik H2SO4 ve Cu2+ iyonu gibi katalizörler-le reaksiyona sokularak NH3’e dönüflür. ‹ki aflamadan oluflan yöntemde ilk aflamadabelirli bir miktar organik bileflik al›narak Kjeldhal balonuna konur ve az miktardapotasyum sülfat, bak›r sülfat ve deriflik H2SO4 varl›¤›nda parçalan›r. Potasyum sül-fat sülfürik asitin kaynama noktas›n› artt›rmak için, bak›r sülfat ise parçalamay› h›z-land›rmak yani katalizör olarak kullan›l›r. Bu aflamada organik bileflik 3-4 saat için-de tamamen amonyum sülfata dönüflür.

(Eflitlik 36)Azotlu organik bileÄ ik+H SO (NH ) SO2 4 4 2 4Cu+

→2


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



fiekil 3.7

Azot atomu içerenbaz› herbisitler.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



10

‹kinci aflama dam›tma basama¤›d›r. Reaksiyon kar›fl›m› so¤utulur ve bir dam›t-ma balonunda deriflik alkali çözeltisi (NaOH) ile dam›t›l›r. Bu ifllem sonucu kar›-fl›mdaki amonyum sülfat amonya¤a dönüflür.

(Eflitlik 37)

Oluflan NH3 dam›tma ile al›n›r ve fenolftalein belirteci kullan›larak ayarl› hid-roklorik asit (HCl) ile titre edilir. Titrasyon sonucu harcanan HCl miktar›ndan nu-munedeki NH3 miktar› belirlenebilir. Ortamda protein d›fl›nda baflka azot kayna¤›var ise önce proteinler çöktürülür sonra azot tayini yap›l›r.

Proteinler aminoasitlerin peptid ba¤lar› ile birbirine ba¤lanarak oluflturduklar›uzun polimerik zincirlerdir. Bir proteinin içerdi¤i azot miktar›n› belirlemek içinkullan›lan en yayg›n yöntem Biüre testidir. Yöntemde ürenin kuru ›s›t›lmas› sonu-cu oluflan biüre adl› madde (H2N-CO-NH-CO-NH2) kullan›ld›¤› için bu isim veri-lir. Biüre testi ile bir proteinin içerdi¤i azot hem kalitatif hemde kantitatif olarakbelirlenebilmektedir. Protein yap›s›n› oluflturan komflu iki peptid ba¤›nda bulunanazot, alkali ortamdaki Cu2+ iyonlar›yla reaksiyona girer. Bu s›rada mavi-menekflerenkli bak›r-tetraamin kompleksi oluflur.

(Eflitlik 38)

Spektrofotometrik yöntemle 540 nm’de bak›r tetraamin çözeltisinin absorbans›ölçülür ve bu de¤erden amonya¤›n miktar› tayin edilir.

Kjeldahl metodu ile amonyak tayininin nas›l yap›ld›¤› hakk›nda bilgi veriniz.

(NH ) SO 2NaOH Na SO 2H O 2NH4 2 4 2 4+ → + +Isı2 3


fiekil 3.8

So¤utucu

K

Kjeldahl yöntemi ileazot tayini deneydüzene¤i

Biüre, 0,15 g bak›r sülfat(CuSO4.5H2O) ve 0,6 g Na,K-tartarat 50 mL sudaçözülür. 30 mL %10’lukNaOH ilave edilir ve hacim100 mL’ye tamamlanarakhaz›rlan›r.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



11


Azot gaz›n›n temel özelliklerini ve endüstride azot

gaz› üretiminde kullan›lan yöntemleri tan›mak.

Azot gaz› renksiz, kokusuz, nötral, inert ve hava-dan hafif bir gazd›r. Endüstride azotlu gübre üre-timi, patlay›c› maddelerin yap›m›, boyar maddeüretimi, metal endüstrisi, ilaç sanayi, parfüm en-düstrisi, plastik üretimi, madencilik, zirai ilaçlar,so¤utma ifllemleri gibi pek çok alanda kullan›lanönemli bir endüstriyel gazd›r. Endüstride yükseksafl›kta azot gaz› eldesinde s›v›laflt›r›lm›fl havakullan›l›r. S›v› azot ise düflük s›cakl›kta s›v› haldebulunan so¤utucu bir maddedir. Atmosfer bas›n-c›nda 77 K (-196 °C) s›cakl›kta kaynama ve 63 K(-210 °C) s›cakl›kta donma özelli¤ine sahiptir.Donma noktas› çok düflük olan s›v› azot üremehücrelerinin, canl› dokular›n ve di¤er biyolojikörneklerin dondurularak korunmas›nda; bilimselçal›flmalarda düflük s›cakl›klara so¤utma ifllemle-rinde; g›da ürünlerinin dondurulmas›, muhafaza-s› ve tafl›nmas›nda; potansiyel kanser riski tafl›-yan cilt yaralar›n›n so¤uk ortamda al›nmas› gibiçeflitli alanlarda kullan›ma sahiptir.

Amonyak, amonyum nitrat, amonyum sülfat,

üre ve nitrik asit bilefliklerinin önemini ve üretim

safhalar›n› tan›mlamak.

Amonyak ve amonyak türevleri endüstride kulla-n›lan azotlu bileflikler içinde en önemli ilk onaras›ndad›r. Endüstride üretilen amonya¤›n %80’ido¤rudan gübre olarak kullan›labildi¤i gibi birk›sm›da amonyum nitrat, üre, amonyum fosfat,amonyum sülfat gibi azot içeren gübrelerin yap›-m›nda kullan›l›r. Ticari olarak kullan›lan amon-yak saf s›v›, gaz ve sulu amonyak halinde bulu-nur. Amonya¤›n sulu çözeltisi amonyakl› su, su-lu amonyak, amonyum hidroksit ya da s›kl›klasadece amonyak olarak isimlendirilir. Amonyakayr›ca patlay›c› maddelerin üretiminde, ka¤›t ha-muru, nitrik asit ve amin gibi maddelerin üreti-minde de kullan›l›r. Genellikle sentetik yollarlaüretilen amonyak baz› proseslerde yan ürün ola-rak da elde edilmektedir. Endüstride amonyaküretimi Haber prosesi ile gerçeklefltirilir. Nitrikasit oldukça korozif ve çok güçlü bir yükseltge-yicidir. Konsantrasyonlar›na göre üç türde bulu-nur. %94 olan dumanl›, %63 olan adi ve %53 olan

seyreltik nitrik asit olarak bilinir. Nitrik asit en-düstride genellikle amonyum nitrat gübresinineldesinde kullan›l›r. Bunun yan›nda nitrogliserin,trinitrotoluen gibi patlay›c› bilefliklerin yap›m›n-da da kullan›lmaktad›r. Yükseltgeyici özelli¤i do-lay›s›yla metalin oksitlenmesinde ve biyolojik do-ku türlerinin parçalanmas›nda kullan›l›r. Nitrikasit endüstride amonya¤›n do¤rudan oksidasyo-nu (Oswald yöntemi) ile üretilmektedir.

Gübreler ve türlerini tan›mak.

Gübreler topra¤›n kaybetti¤i elementlerin yeni-den kazand›r›lmas› ve daha iyi ürün elde etmekiçin topra¤a verilen besin maddeleridir. Gübreleriçerdikleri elementlere göre azot gübresi, fosforgübresi ve potasyum gübresi olarak üç s›n›fa ay›-r›l›r. Azotlu gübrelerin yap›s›ndaki azot amon-yum veya nitrat formlar›nda veya üre formundabulunur. Sodyum, potasyum ve kalsiyumun nit-rat tuzlar› nitrat gübreleri olarak kullan›l›r. Amon-yum nitrat ve amonyum sülfat ise amonyum tu-zu gübrelerindendir. Amonyum nitrat içeri¤inde-ki azotun yar›s› amonyum yar›s› da nitrat bilefli¤ifleklinde oldu¤u için bitkiler taraf›ndan kolayözümlenir. Kalsiyum siyanamit (CaCN2), %38 Cave %22 N içeren bir gübredir. Etkinli¤i yavafl vekullan›ld›¤› topra¤›n pH’›na ba¤l› olarak zararl›ara ürünlere dönüflebilen bir gübre oldu¤u içinçok fazla tercih edilmez. Üre azotlu gübreler ara-s›nda en yüksek azot içeri¤ine sahiptir. Sudakiçözünürlü¤ü yüksek oldu¤u için bitkiler taraf›n-dan kolayl›kla özümlenir.

Patlay›c› maddelerin yap›s›nda bulunan azotlu

bileflikleri tan›mak.

Nitrogliserin renksiz ve ya¤›ms› bir bilefliktir vepatlay›c› olarak kullan›l›r. Sars›nt›ya maruz kald›-¤›nda içeri¤indeki azot ve oksijen serbest kal›rve patlar. Bu nedenle kil ve odun talafl› gibi mad-delere absorblanarak güvenli bir flekilde kullan›-m› sa¤lan›r. Bunun yan›nda nitroselüloz ve trinit-rotoluende mermi, bomba ve may›nlar›n üreti-minde kullan›lan önemli patlay›c› türlerindendir.

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç

3NA M A Ç

4NA M A Ç


Azotlu organik bilefliklerin endüstriyel uygula-

malardaki önemini kavramak.

Yap›s›nda azot içeren organik bileflikler insanvücudu baflta olmak üzere ilaç, boyar madde,patlay›c› ve polimerik malzemelerin yap›s›ndabulunan önemli maddelerdir. Alifatik ve aroma-tik aminler, kuaterner amonyum tuzlar›, diazon-yum bileflikleri, azoboyar maddeler ve amit türe-vi bileflikler endüstride yayg›n olarak kullan›lanazotlu bilefliklerdir. Bunun yan›nda ziraa-i faliyetlerde kullan›lan istenmeyen canl›lar›n olu-flumunu engellemek, yok etmek veya üremesiniyavafllatarak kontrol alt›na almak amac›yla kulla-n›lan kimyasal madde veya madde kar›fl›mlar›(pestisitler) azot türevi ilaçlard›r.

Azot miktar›n› belirlemede kullan›lan yöntemleri

aç›klamak.

Azotlu bilefliklerin yap›s›ndaki azot miktar› çeflit-li deneysel yöntemlerle belirlenebilmektedir. Nit-rik asit ve nitrat türevleri Devarda alafl›m› ileamonya¤a dönüfltürülerek tayin edilirler. Amin,protein ve amitlerde bulunan azot miktar› Kjel-dahl metodu kullan›larak tayin edilir. Proteinleriçerdi¤i azot miktar›n› belirlemek için ise biüre(H2N-CO-NH-CO-NH2) reaktifi kullan›l›r ve buyönteme Biüre testi ad› verilir.

5NA M A Ç

6NA M A Ç


1. Endüstride yüksek safl›kta azot gaz› afla¤›dakilerdenhangisi kullan›larak elde edilir?

a. CaCl2b. NaOHc. S›v› azotd. S›v› havae. NH3

2. I. Is› de¤ifltirmeII. Fraksiyon (bileflenlerine ay›rma)III. OksidasyonIV. S›k›flt›rma V. Filtrasyon

Azot gaz› üretiminde verilen ifllemlerin s›ralamas› do¤ruolarak ve birlikte afla¤›dakilerden hangisinde verilmifltir?

a. II-I-III-V-IVb. V-IV-III-I-IIc. V-IV-I-II-IIId. IV-I-III-II-Ve. IV-III-I-II-V

3. Amonyak üretimi ile ilgili olarak afla¤›daki ifadeler-den hangisi do¤rudur?

a. Amonyak üretiminde verimi artt›rmak için ba-s›nc›n düflürülmesi gerekir.

b. Amonyak üretiminde bas›nç ve s›cakl›¤›n düflü-rülmesi reaksiyon verimini artt›r›r.

c. Amonyak üretiminde katalizör zehirlenmesi ne-deniyle metalik katalizörler kullan›lmaz.

d. Amonyak üretiminde yüksek bas›nç, düflük s›-cakl›k ve katalizör yard›m›yla reaksiyon verimiartt›r›l›r.

e. Amonyak üretiminde Oswald yöntemi kullan›l›r.

4. Afla¤›dakilerden hangisi nitrik asitin kullan›m alanla-r›ndan biri de¤ildir?

a. Azot gaz› eldesib. Amonyum nitrat eldesic. Patlay›c›lar›n eldesid. Boyar maddelerin eldesie. Nitro bilefliklerinin eldesi

5. Afla¤›dakilerden hangisi azotlu gübre s›n›f›nda yeralmaz?

a. Amonyum sülfatb. Potasyum nitratc. Kalsiyum siyanamit d. Üree. Potasyum karbonat

6. Gübreler ile ilgili olarak afla¤›daki ifadelerden han-gisi yanl›flt›r?

a. Amonyum fosfat gübreleri hem fosfor hem deazot elementlerini içerirler.

b. Potasyum gübreleri potasyumun nitrat ve sülfattuzlar›ndan elde edilir.

c. Diamonyum fosfat (DAP) gübresinin suda çözü-nürlü¤ü düflüktür.

d. Kalsiyum siyanamit bazik bir gübredir.e. ‹çeri¤inde en çok azot elementi bulunduran

gübre üredir.

7. Azotlu patlay›c›lar ile ilgili olarak afla¤›daki ifadeler-den hangisi yanl›flt›r?

a. Nitrogliserin %18,5 oran›nda azot içerir.b. Nitroselüloz toluenin asit varl›¤›nda nitrolanma-

s› sonucu elde edilir.c. Nitrogliserin t›pta a¤r› kesici olarak kullan›l›r.d. Trinitrotoluen ciltde sararmaya neden olur.e. Nitrogliserin sars›nt›ya maruz kald›¤›nda patlama

riski tafl›r.

8. Endüstride Naylon 6,6 üretiminde kullan›lan azotlubileflik afla¤›dakilerden hangisidir?

a. Poliamitb. Metil oranjc. Asetilkolind. Polipeptite. Anilin

9. Afla¤›dakilerden hangisi pestisit s›n›f›nda yer almaz?a. Herbisitlerb. Fungusitlerc. Rodentisitlerd. Peptitlere. ‹nsektisitler

10. Azot tayin yöntemleri ile ilgili olarak afla¤›daki ifa-delerden hangisi yanl›flt›r?

a. Proteinlerdeki azot miktar› tayininde biüre kul-lan›l›r.

b. Nitrik asit tayininde Devarda alafl›m› kullan›l›r.c. Piridin bileflimindeki azot miktar› Kheldahl me-

todu ile tayin edilir. d. Kjeldahl metodunda bak›r sülfat organik bilefli-

¤in parçalanmas›n› h›zland›rmak için kullan›l›r. e. Kjeldahl metodunda azotlu organik bileflik içeri¤in-

deki azot amonya¤a dönüfltürülerek tayin edilir.



1. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Azot Gaz›n›n Temel Özel-likleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

2. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Azot Gaz›n›n Temel Özel-likleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

3. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Amonyak” konusunu yeni-den gözden geçiriniz.

4. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Nitrik Asit” konusunu yeni-den gözden geçiriniz.

5. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Gübreler” konusunu yeni-den gözden geçiriniz.

6. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Gübreler” konusunu yeni-den gözden geçiriniz.

7. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Azotlu Patlay›c›lar” konu-sunu yeniden gözden geçiriniz.

8. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Azotlu Organik Bileflikler”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

9. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Pestisitler” konusunu yeni-den gözden geçiriniz.

10. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Azot Tayin Yöntemleri” ko-nusunu yeniden gözden geçiriniz.


Azot gaz› endüstride amonyak üretimi, nitritlerin üreti-mi, inert atmosfer oluflturma, cam endüstrisinde pürüz-süz cam eldesi, çelik endüstrisinde metallerin oksidas-yonunu engelleme, g›da endüstrisinde yiyeceklerin bo-zunmas›n› önleme, elektrik da¤›t›m endüstrisinde da¤›-t›m kablolar›n›n imalat› gibi alanlarda kullan›lmaktad›r.

S›ra Sizde 2

Soludu¤umuz havada %100 O2 gaz›n›n olmas› duru-munda afl›r› yanma olabilir ve bu akci¤erlerimizde tah-ribat meydana gelmesine neden olur.

S›ra Sizde 3

Endüstriyel üretimde hammaddelerin ucuz ve bol bu-lunmas› iflletme maliyetlerini düflürür. Hava içinde enfazla miktarda bulunan gaz azot gaz›d›r. Havan›n için-deki bu gaz› di¤er bileflenlerinden ay›r›p saflaflt›rmakdi¤er yöntemlere göre daha avantajl› oldu¤u için tercihedilmektedir.

S›ra Sizde 4

Amonyum sülfat gübresi üretiminde ilk aflamada amon-yak gaz› su dolu bir absorbsiyon kolonunda karbondi-oksit gaz›n› absorblayarak amonyum karbonata,(NH4)2CO3, dönüfltürülür. (2NH3(g) + CO2(g) + H2O →(NH4)2CO3(sulu)). Sonraki aflamada amonyum karbo-nat›n sulu çözeltisi ara ›s›tma ifllemi yap›ld›ktan sonraalç› tafl› (CaSO4·2H2O) ile reaksiyona sokulur.((NH4)2CO3(sulu) + CaSO4.2H2O(s) → (NH4)2SO4(su-lu) + CaCO3(k) + 2H2O). Oluflan CaCO3 kat›s› vakumfiltreleri ile amonyum sülfat çözeltisinden ayr›l›r. Amon-yum sülfat çözeltisi sülfürik asit ile nötrallefltirildiktensonra kuru buhar kullan›larak kristalizatörde ›s›t›l›r vekristallendirilir. Oluflan kristaller santrifüjlenerek ayr›l›r.

S›ra Sizde 5

S›ra Sizde 6

Deriflik nitrik asit eldesi için önce nitrik asit buharlaflt›-r›l›r. Buhar faz›nda at›k azot oksitler ve su buhar› bulu-nur. Buharlaflt›rma ile bunlar›n nitrik asitten uzaklaflma-s› sa¤lan›r. Daha sonra %98’lik H2SO4 içeren bir disti-lasyon kulesine gönderilir. Nitrik asit içindeki su, sülfü-rik asitle reaksiyona girer. Derifliklefltirilen nitrik asit birso¤utucuda yo¤unlaflt›r›ld›ktan sonra %90’l›k HNO3 ola-rak elde edilir.

S›ra Sizde 7

Azotlu gübreler içinde %35 azot içeri¤ine sahip amon-yum nitrat suda kolay çözünen bir gübredir. ‹çeri¤inde-ki azotun yar›s› amonyum yar›s› da nitrat bilefli¤i fleklin-de oldu¤u için bitkiler taraf›ndan kolay özümlenerekdaha fazla etki gösterir. Kireçli ve saf olmak üzere ikitürü bulunmaktad›r. Kireçli amonyum nitrat gübresia¤›rl›¤›n›n 1/4’ü oran›nda saf azot içerir. Saf amonyumnitrat gübresinde ise bu oran daha fazlad›r.

S›ra Sizde 8

Azotlu gübreler dört s›n›fa ayr›l›r:1. Nitrat gübreleri2. Amonyum tuzu gübreleri3. Kalsiyum siyanamit gübresi4. Üre

2NH CO NH COONH H = -37,220 kcal/kmol

NH COON2 2 4

2

3 + → ∆HH NH CONH H = +10,000 kcal/kmol4 2 2→ ∆



S›ra Sizde 9

Aminler azo boyar maddelerin üretiminde, ilaçlar›n bi-lefliminde; azo bileflikleri kimyasal analizlerde belirteç,g›da endüstrisinde renklendirici, matbaac›l›kta mürek-kep olarak; ayr›ca ilaç, ka¤›t, plastik, tekstil, kozmetikve boya endüstrisi gibi pek çok alanda kullan›ld›klar›için endüstride oldukça önemli bilefliklerdir.

S›ra Sizde 10

Pestisitler tar›mda böcekler, bitki patojenleri, kufllar, fa-reler, solucanlar, mikroplar vb. istenmeyen canl›lar›nüremesini yavafllatarak kontrol alt›na almak veya olu-flumlar›n› tamamen engellemek amac›yla kullan›l›rlar.

S›ra Sizde 11

Kjeldahl metodu iki aflamadan oluflur. Belirli miktardatart›lan organik bileflik potasyum sülfat, bak›r sülfat vederiflik H2SO4 varl›¤›nda parçalan›r ve organik bileflik3-4 saat içinde amonyum sülfata dönüflür.

Sonraki aflamada reaksiyon kar›fl›m› so¤utulur ve deri-flik NaOH gibi bir alkali çözeltisi ile birlikte dam›t›l›r.Bu ifllem sonucu kar›fl›mdaki amonyum sülfat amonya-¤a dönüflür.

Oluflan NH3 distilasyon ile ayr›larak miktar› titrasyon iletayin edilir. Titrasyonda belirteç olarak fenolftalein kul-lan›l›r ve bazik numune ayarl› hidroklorik asit (HCl) iletitre edilir. Harcanan HCl miktar›ndan numunedeki NH3

miktar› hesaplan›r.

Chenier, Philip J. (2002) Survey of Industrial Che-

mistry, Kluwer Academic/Plenum, New York.Erbil, Ö. (2002) Endüstriyel Anorganik Kimya, Ege

Üniversitesi Bas›mevi, ‹zmir.San›gök,Ü. (1987) Anorganik Endüstriyel Kimya, ‹s-

tanbul Üniversitesi Yay›nlar›, ‹stanbulShreve, R. N., Brink, J. A. Jr. (1983) Kimyasal Proses

Endüstrileri (Çev. Editörü Çataltafl, ‹.). ‹nk›lapve Aka Kitabevleri, ‹stanbul.

http://www-agecon.ag.ohio-state.edu. Eriflim Tarihi: 23.02.2010

http://www.samsuntarim.gov.tr. Eriflim Tarihi: 25. 02.2010

(NH ) SO 2NaOH Na SO 2H O 2NH4 2 4 2 4+ → + +Isı2 3

Azotlu organik bileÄ ik+H SO (NH ) SO2 4 4 2 4Cu+

→2


Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Enerji ile ilgili kavramlar› aç›klayabilecek,Enerji kaynaklar›n› s›n›fland›rabilecek,Kömür ve petrol yak›tlar›n›n özelliklerini ifade edebilecek,Günefl, nükleer, rüzgar, hidrojen, jeotermal, dalga ve gelgit, biyokütle, hidroelektrik ve yak›t hücrelerini aç›klayabilecek,Dünyada ve Türkiye’de enerji durumu hakk›nda bilgi sahibi olabilecek bilgive beceriler kazanacaks›n›z.


• Enerji • Enerji Kaynaklar›• Kömür • Petrol• Alternatif enerji kaynaklar›• Günefl enerjisi• Nükleer enerji• Rüzgar enerjisi

• Hidrojen enerjisi• Jeotermal enerji• Dalga ve Gelgit enerjisi• Biyokütle enerjisi• Hidroelektrik enerjisi• Yak›t hücreleri• Dünyada ve Türkiye’de enerji

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNNNN

Endüstriyel Kimya Yak›tlar ve EnerjiKaynaklar›

• ENERJ‹• ENERJ‹ KAYNAKLARI• KLAS‹K ENERJ‹ KAYNAKLARI• ALTERNAT‹F ENERJ‹ KAYNAKLARI• DÜNYADA VE TÜRK‹YE’DE ENERJ‹


ENERJ‹Enerji, tüm canl›lar›n yaflamlar›n› sürdürebilmeleri için önemli bir gereksinimdir.‹nsanlar›n ›s›nma amac› ile ilk kulland›¤› ateflten çekirdek tepkimeleri sonucundaaç›¤a ç›kan nükleer enerjiye kadar bir çok alternatif enerji kaynaklar› kullan›lm›flve halen kullan›lmaktad›r. Miktar› k›s›tl› olan, u¤runda binlerce masum insanöldürülen, çevreyi kirleterek yaflamsal dengeleri alt üst eden, bununla beraber birçok malzemenin hammaddesi olan petrolün yerine alternatif enerji kaynaklar›n›netkin bir flekilde kullan›m›na geçilmesi hem insanlar›n hem de dünyada yaflayandi¤er tüm canl›lar›n gelece¤i için önem arz etmektedir. Ekonomisi iyi olan ülkeleringüçlü ve öncü oldu¤u bir dönemde ülkemizin de d›flar›ya ba¤›ml› kalmadan kendiöz kaynaklar›n› de¤erlendirerek bu önemli pazarda söz sahibi olmas›gerekmektedir.

ENERJ‹ KAYNAKLARI Canl›lar›n ihtiyac› olan enerjinin üretimi enerji kaynaklar› taraf›ndan gerçeklefltirilir.Enerji üretiminde temel olarak kullan›lan hammaddelerden en önemlisi karbontemelli fosil yak›tlard›r (klasik enerji kaynaklar›). Petrol ve kömür kaynaklar›s›n›rl› iken teknolojik ilerlemeler sonucunda aç›¤a ç›kan enerji talebi h›zlaartmaktad›r. Bu enerji ihtiyac›n›n karfl›lanabilmesi için yeni ve yenilenebilir enerjikaynaklar› üzerinde yo¤un çal›flmalar bafllat›lm›fl ve devam etmektedir.

KLAS‹K ENERJ‹ KAYNAKLARI Günümüzde enerji ihtiyac›n›n çok büyük bir k›sm› petrol, kömür ve do¤al gaz gibikarbon temelli yak›tlardan karfl›lanmaktad›r. Karbonun yanma tepkimeleri sonucuaç›¤a ç›kan CO2 ve CO gibi gazlar havada çok fazla birikerek sera etkisine veküresel ›s›nmaya neden olurlar. Bu da çevre aç›s›ndan oldukça önemli vetehlikelidir. Fosil yak›tlar›n›n milyonlarca y›lda olufltu¤u düflünüldü¤ünde tekraryeniden oluflumu için milyonlarca y›l beklemek imkans›z ve anlams›z oldu¤u içinbu tür yak›tlara yenilenemez enerji kaynaklar› denir.

Fosil yak›tlar kömür ve petrol olmak üzere iki s›n›fa ayr›l›r.

Kömür Kömür, kat› yak›tlar aras›nda yer alan en önemli fosil yak›t›d›r. Kömür, batakl›klardauygun nem ve s›cakl›¤›n oluflmas›, ortam pH’›n›n azalmas› (asitli¤in artmas›),

Yak›tlar ve Enerji Kaynaklar›

Petrol, kömür ve do¤al gazgibi yak›tlardan elde edilenenerjiye klasik enerjikaynaklar› denir.

Dünyadan yans›yan günefl›fl›nlar›n›n atmosfereb›rak›lan karbondioksit,metan ve su buhar› gibigazlar taraf›ndantutulmas›na sera etkisidenir.

Küresel ›s›nma, sera etkisisonucunda dünyan›n›s›nmas›na verilen isimdir.

bozunmufl çürüyen hayvan ve bitkilerin su alt›na inmesi ve batakl›¤›n zamanlaüstünün örtülmesi gibi olaylar sonucu oluflur. Kömürün bulunmas› muhtemel olanyerler aras›nda en önemlileri eskiden deniz, göl veya nehir olan bölgelerdir. Kömüryer alt› madencili¤i veya aç›k iflletme yöntemleri kullan›larak ç›kar›l›r. Kömürleriçerdikleri karbon oranlar›na veya ticari de¤erlerine göre de¤iflik flekillerdes›n›fland›r›l›r. ‹çerdikleri karbon oranlar›na göre yap›lan bir s›n›fland›rmada kömürüç grupta incelenir: Tafl kömürü, antrasit ve linyit. Antrasit %95 oran›nda karboniçeren, ›s› de¤eri en yüksek olan, sert, dayan›kl›, nem oran› düflük, siyah renkli vecams› parlak görünüfle sahip de¤erli bir kömür türüdür. Tafl kömürünün karboniçeri¤i yaklafl›k %70 olup ›s› de¤eri antrasitten daha az, linyitten ise daha fazlad›r.Tafl kömürü sert, k›sa mavi renkli alevle yanabilen, koku ve duman oran› az olanbir kömürdür. Tafl kömürünün havas›z ortamda yüksek s›cakl›klara kadar ›s›t›larakiçindeki gazlar›n ç›kart›lmas›yla kok kömürü elde edilir. Linyit kömüründe karbonoran› %50’den daha azd›r. Linyit kömürü di¤er kömür türlerine göre daha yumuflakve kolayca parçalanabilme özelli¤ine, mat görünüfle ve yüksek nem oranlar›nasahiptirler.

Kömürlerin tafl›d›klar› ticari de¤erlere göre yap›lan bir baflka s›n›fland›rmadaise kömürün içerdi¤i elementler (kükürt, vb.), organik ve anorganik bilefliklerdikkate al›n›r. Örne¤in, kükürt kötü kokusu ve korozyona (afl›nmaya) nedenoldu¤u için kömürlerde istenmeyen bir element olup kömürün ticari de¤erinidüflürür.

Kömür petrolden sonra organik bileflikler için temel bir hammaddedir. Buradanelde edilen maddeler ilaç, tekstil, boya, parfüm ve g›da gibi önemli birçokendüstriyel alanda kullan›lmaktad›r. Ayr›ca kömürün hidrojen ve karbon monoksitile birlikte yak›lmas›yla elde edilen karbon monoksit (CO) ve hidrojen (H2) gazlar›Fischer-Tropsch yöntemiyle s›v›laflt›r›larak benzin veya mazota dönüfltürürler. Buteknoloji özellikle petrolün bulunmad›¤› bölgelerde kömür ve do¤al gazdan benzinüretmek için kullan›lmaktad›r. Bu tür yak›tlar daha pahal› olmakla beraber dahasaf ve performanslar› daha iyidir.

Türkiye nin en önemli taflkömürü havzas› Zonguldak Ere¤li’de bulunmaktad›r.Ülkemizin taflkömürü rezervi yaklafl›k toplam 1,35 milyar ton’dur. Bununla beraber›s›l de¤eri en yüksek olan antrasit kömür yataklar›na rastlanmam›flt›r. Ülkemizdeen bol olan kömür çeflidi ise linyittir. Türkiye linyit bak›m›ndan oldukça zengin birülke olup toplam 8,4 milyar ton linyit rezervine sahiptir. Fakat bu rezervin %68’inin›s›l de¤eri az oldu¤undan, üretilen linyitler genellikle termik santrallerde kullan›l›r.Türkiye’deki bafll›ca linyit yataklar›:

• Afflin Elbistan (Kahraman Marafl)• Karaisal› (Adana) • Merzifon (Amasya)• Mengen (Bolu) • Eynez ve Ifl›klar (Soma-Manisa) • Uluçay›r (Divri¤i-Sivas) • Gülflehir (Nevflehir) • Zonguldak • Tunçbilek (Kütahya)

PetrolPetrol, sadece dünyan›n enerji ihtiyac›n› karfl›layan en de¤erli yeralt› hammaddelerinden biri olmay›p birçok alanda insanl›¤a büyük yararlar sa¤lamaktad›r.


Petrol, yüz milyonlarca y›l önce denizlerde yaflayan veya sular›n denizleresürükledi¤i hayvan ve bitki kal›nt›lar›n›n havas›z bir ortamda çürüdükten sonrakikal›nt›lar›ndan meydana gelmifltir. Petrol farkl› uzunluklardaki hidrokarbonzincirlerinden oluflur. Hidrokarbonlar petrolün ar›t›m sürecinde, dam›tmakolonlar›nda ayr›flt›r›larak gaz (etan ve bütan gibi) ve s›v› (benzin, motorin, gazya¤›, jet yak›t›, fuel-oil vb.) ürünler elde edilir.

Fuel-oil koyu renkli, ak›flkanl›¤› az, kaynama ve alevlenme noktas› yüksek,içerdi¤i su ve tortu oran› fazla ve karbon at›¤› benzine göre daha yüksek olanönemli bir s›v› yak›tt›r. Elektrik, ›s› veya buhar sistemleri için uygun olan fuel-oil,her türlü endüstriyel fabrika, tesis ve binalarda kullan›labilmektedir. Fuel-oil uzunzincirli alkanlar, sikloalkanlar ve aromatiklerden oluflmaktad›r. Fuel-oil yak›tlarfarkl› numaraland›r›larak fiyatland›r›l›r. Numaras› artt›kça fiyat› azal›r.

• 1 numaral› fuel-oil: Distile fuel-oiller (kerosene benzeyen özelliktedir)• 2 numaral› fuel-oil: Dizel fuel-oiller (kamyonlarda ve otomobillerde

kullan›lan dizel yak›tlar)• 3 numaral› fuel-oil: Hafif fuel-oiller • 4 numaral› fuel-oil: 2 ve 6 numaral› fuel-oillerin kar›fl›m›d›r• 6 numaral› fuel-oil: Art›k veya a¤›r fuel-oiller (%75-80 6 numara ve %25-20

2 numara fuel-oil kar›fl›m›d›r)Do¤al Gaz fosil kaynakl› yan›c› bir gaz kar›fl›m› olan bir petrol türevidir. Yak›t

olarak önem s›ralamas›nda ham petrolden sonra ikinci s›ray› al›r. Do¤al gaz›n enönemli bilefleni %70-90 oran›nda olan metan (CH4) gaz›d›r. Di¤er temel bileflenleriise etan (C2H6), propan (C3H8) ve bütan (C4H10) gazlar›d›r. ‹çeri¤inde eser miktardakarbondioksit (CO2), azot (N2), helyum (He) ve hidrojen sülfür (H2S) bulunur.

Oto gaz olarak da bilinen LPG hidrokarbon gaz kar›fl›mlar›ndan oluflan, ›s›tmasistemlerinde ve araçlarda kullan›lan kokusuz yan›c› bir gazd›r. Ayr›ca LPG, sony›llarda ozon tabakas›na zarar veren kloroflorokarbon gazlar› yerine dekullan›lmaktad›r. LPG genel olarak %60 propan (C3H8) ve %40 bütandan (C4H10)oluflmaktad›r. Herhangi bir kullan›m an›nda LPG kaça¤›n›n olup olmad›¤›n›anlamak için içerisine bir miktar güçlü kokusu olan etantiyol, tiyofen veya amilmerkaptanlar eklenir. Karbondioksit emisyonunun di¤er yak›tlara göre daha azolmas› LPG’nin kullan›m alanlar›n› önemli ölçüde art›rm›flt›r.

Petrol ile ilgili detayl› bilgi için kitab›n›z›n 8. ünitesini gözden geçiriniz.

En s›k kullan›lan kat›, s›v› ve gaz yak›tlara örnekler veriniz.

ALTERNAT‹F ENERJ‹ KAYNAKLARI Fosil yak›tlar›n›n belirli bir süre sonra bitece¤i düflüncesi ülkeleri ciddi önlemleralmaya yöneltmifltir. Bu ba¤lamda bilim insanlar› yeni enerji kaynaklar› gelifltirmekonusunda araflt›rmalara h›z vermifl ve bunun sonucu olarak önemli geliflmelerkaydetmifltir. Özellikle petrol ve kömürün yerine kullan›lacak olan enerji kaynaklar›alternatif enerji kaynaklar› olarak isimlendirilmektedir. ‹nsanl›¤›n ihtiyac› olanenerjinin üretilebilmesi için yeni ve yenilenebilir alternatif enerji kaynaklar›nagereksinim duyulmaktad›r. Bunlar aras›nda önemli olan baz› yenilenebilir enerjitürleri ve bunlar› elde etmek için kullan›lan kaynaklar Çizelge 4.1’de özetlenmifltir.

834. Ünite - Yak› t lar ve Ener j i Kaynaklar ›

LPG (liquified petroleumgas) s›v›laflt›r›lm›fl petrolgaz›d›r. Araçlarda yak›tolarak kullan›l›r.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

Alternatif enerji kaynaklar›,fosil yak›tlar› yerinekullan›labilecek tüm enerjikaynaklar›na verilen genelisimdir.

Günefl Enerjisi Do¤ada sürekli var olan ve ona hayat veren, bunun karfl›l›¤›nda hiçbir ücret talepetmeyen günefl, klasik enerji kaynaklar›na alternatif olarak kullan›labilecek pahabiçilmez bir hammaddedir. Günefl ›fl›nlar›ndan yararlanmak için pek çok teknolojigelifltirilmifltir. Bu teknolojilerin bir k›sm› günefl enerjisini ›fl›k veya ›s› enerjisifleklinde direkt olarak kullan›rken, di¤er teknolojiler günefl enerjisinden elektrikelde etmek için kullan›lmaktad›r. Günefl enerjili s›cak su sistemlerinde suyu ›s›tmakiçin günefl ›fl›nlar›ndan faydalan›l›r. Bu sistemler evsel s›cak su ihtiyac›n› karfl›lamakveya belirli bir alan› (havuz) ›s›tmak için kullan›l›r. Bu sistemler ço¤unlukla termalgünefl paneli ve depodan oluflur.

Yüzeylerine gelen günefl enerjisini elektrik enerjisine dönüfltüren sistemlerefotovoltaik piller, fotovoltaik hücreler veya günefl pilleri, günefl hücreleridenir. Günefl pilleri, kurulan sisteme ba¤l› olarak bir kaç kW’dan birkaç MW’akadar elektrik üretebilir. Üretim maliyetlerinin yüksek olmas› nedeniyle bafllang›çtasadece uydu sistemlerinde, elektrik hatt›ndan uzak bölgelerde, yol kenarlar›ndakiacil telefon cihazlar›nda veya uzaktan alg›lama sistemlerinde kullan›l›rken sony›llarda, evlerde elektrik flebekesi ile birlikte çal›flan sistemlerde de kullan›m›yayg›nlaflm›flt›r.

Günefl enerjisini elektrik enerjisine çeviren temel bileflenler yar› iletkenmaddelerdir. Günefl pili yap›m›nda ço¤unlukla silisyum, galyum arsenit, kadmiyumtellür gibi anorganik yar› iletken maddeler kullan›l›r. Bir günefl pilinin flematikgörünümü fiekil 4.1.’de verilmifltir. Günefl pilinin üst k›s›mlar› yans›may› önleyicikaplama ve koruyucu tabakalardan oluflur. Günefl, pilin yap›s›ndaki maddeler ileetkileflti¤inde elektronlar P tipi (pozitif) yar› iletken tabakadan (alüminyum, galyum,indiyum, vb.) N tipi (negatif) yar› iletken tabakaya (fosfor, arsenik, antimon vb.)hareket eder. Elektronlar›n bir yerden baflka bir yere hareketi sonucu bir ak›m yanielektrik enerjisi oluflur. Böylece art› (+) ve eksi (-) kutuplara sahip bir pil eldeedilir. Bu pillerin birlefltirilmesiyle günefl panelleri oluflturulur. 10-25 birim panelgünefl pili içeren bir evin tüm elektrik ihtiyac›n› karfl›layabilir. Endüstriyeluygulamalar veya elektrik santralleri için binlerce günefl panelinin bir arayagetirildi¤i büyük sistemler kurulmaktad›r. Bir günefl pilinin performans› verimi ileölçülür. Ald›¤› günefl enerjisinin yüzde kaç›n› kullan›labilir elektri¤e dönüfltürdü¤üverimi belirler. Sadece belli dalga boylar›ndaki ›fl›k elektri¤e dönüfltürülebilir. Geri


Alternatif enerji kayna¤› Kaynak (hammadde)

Günefl enerjisi Günefl

Nükleer enerji Radyoaktif elementler

Rüzgar enerjisi Rüzgar

Hidrojen enerjisi Su, hidrokarbon

Jeotermal enerji Yer alt› sular›

Dalga ve Gelgit enerjisi Deniz ve okyanus

Biyokütle enerjisi Biyolojik at›klar, ya¤lar

Hidroelektrik enerjisi Nehirler, flelaleler

Yak›t hücreleri Hidrojen, metanol vb.

Çizelge 4.1Alternatif enerjikaynaklar› veüretimlerindekullan›lanhammaddeler.

‹çerdikleri yar› iletken maddesayesinde günefl enerjisinielektrik enerjisinedönüfltüren sistemlerefotovoltaik piller,fotovoltaik hücreler veyagünefl pilleri, güneflhücreleri denir.

kalan büyük miktar günefl pilini oluflturan maddeler taraf›ndan ya emilmekte ya dayans›t›lmaktad›r. Günefl panelleri, mevsimlere ba¤l› olarak farkl› aç›larla günefledo¤ru yönlendirilerek her mevsimde azami verim al›nmas› mümkün olmaktad›r.

A: Cam tabakaB: Antireflektan kaplamaC: N-tipi yar› iletken malzemeD: P-tipi yar› iletken malzemeE: Arka kontak

Son y›llarda ucuz, kolay flekillendirilebilen,hafif, fleffaf, çevre dostu organik yar› iletkenmaddelerin kullan›ld›¤› günefl pilleri üzerindeyo¤un çal›flmalar yap›lmaktad›r. Organik yar›iletken maddelerin kullan›larak üretilen güneflpillerine organik günefl pilleri veya organikfotovoltaik piller denir. Organik günefl pillerininüretti¤i elektrik enerjisi verimlerinin silisyumtemelli anorganik günefl pillerine göre dahadüflük ve kararl›l›¤› daha azd›r. Bu özelliklerorganik günefl pilleri için bir dezavantaj olarakgörünse de birçok stratejik alanda (uzaymekiklerinin içinde, askeri kamp alanlar›nda,vb.) kullan›lmaktad›r. Organik günefl pillerielektron veren ve elektron alan organik bilefliklerin bir araya getirilmesiyleoluflturulur. Bir organik günefl pilinin yap›s› fiekil 4.2’ de görülmektedir. Bu organikgünefl pili; bir anot (alt›n), bir katot (ITO, indiyum katk›l› kalay oksit), organikboyar maddeler ve iletken polimer tabakalardan oluflmaktad›r. ‹ki elektrotaras›ndaki toplam film kal›nl›¤› yaklafl›k 100 nm’dir. Bu tabakalar›n say›s› vekal›nl›¤› istenilen özelliklere göre de¤ifltirilebilir.

Günefl enerjisinin avantajlar›:1- Günefl enerjisi ücretsizdir. 2- Herhangi bir yak›ta gereksinim olmad›¤› gibi at›k veya kirlilik de olmaz.

Çevre dostudur.3- Güneflin bol oldu¤u ülkelerde elektrik üretiminin büyük k›sm› günefl

enerjisiyle karfl›lanabilir.4- Düflük güç gerektiren (bahçe ayd›nlatmas›, pil flarjlar›, vb.) alanlarda

kullan›larak enerjiye harcanan fatura azalt›labilir.

Günefl enerjisinin dezavantajlar›:1- Günefl enerji sistemi uygun bir flekilde depolanmaz ise geceleri çok etkin

çal›flmaz.2- fiu anki teknoloji ile günefl enerji panellerini kurmak oldukça pahal›d›r.

Günefl pillerinin maliyeti kullan›m ömürleri süresince üretti¤i enerji ilekarfl›laflt›r›l›r.


fiekil 4.1

A B C D E

G Ü N E fiBir günefl piliningenel görüntüsü.

Organik günefl pillerininüretti¤i elektrik enerjisiverimi %5-8 civar›nda ikenanorganik günefl pillerininverimi %15-20 civar›ndad›r.

fiekil 4.2

Anot (Au)

CuPc

MEH-PPV:PCBM

BCP veya Perilen

Katot (ITO)

Cam

Bir organik güneflpilinin yap›s›.

Kaynakça: fiahin,Y., Alem, S.,Bettings, R., Nunzi,J.M., “Developmentof air stablepolymer solar cellsusing an invertedgold-on-top anodestructure”, ThinSolid Films, 476,340-343 (2005)

3- Çok güneflli olmayan iklimler için gerçekçi de¤ildir. Özellikle yüksek güçgerektiren uygulamalar için kullan›fll› de¤ildir.

Günefl enerjisi yenilenebilir bir enerji kayna¤›d›r.

Günefl pillerinin çal›flma prensibini aç›klay›n›z.

Nükleer Enerji Baz› atomlar›n çekirdek yap›lar›nda de¤ifliklikler meydana gelebilir. Bu de¤iflimlernükleer reaksiyonlar olarak adland›r›l›r. Nükleer reaksiyon sonucunda meydanagelen enerjiye nükleer enerji veya atomik enerji denir. Nükleer enerji büyükçekirdeklerin parçalanmas› (Fisyon) veya küçük çekirdeklerin birleflmereaksiyonlar› (Füzyon) sonucu aç›¤a ç›kar. Nükleer fisyonda, uranyum çekirde¤inötronlar ile bombard›man edildi¤inde parçalanarak yeni nötronlar oluflur. Oluflanbu nötronlar di¤er uranyum çekirdekleri ile tepkimeye girerek daha küçükparçac›klara ayr›lmas›na neden olurlar. Birbirini takip eden bu olaylara zincirreaksiyonlar› denir. Zincir reaksiyonlar› süresince büyük bir enerji aç›¤a ç›kar.Nükleer füzyonda, atomlar›n çekirdekleri bir araya gelerek birleflirler. Bu birleflmes›cakl›¤›n yüksek oldu¤u durumlarda gerçekleflir. Örne¤in, güneflte bulunanhidrojen çekirdekleri nükleer fisyon tepkimesi sonucu birleflerek helyumuolufltururlar ve bu olay sonucunda yüksek enerji aç›¤a ç›kar.

Nükleer bir reaktörde elektrik enerjisi elde edilmesi için izlenen temel fiekil4.3’de verilmifltir. Nükleer füzyon sonucunda aç›¤a ç›kan enerjiyle s›cak su buharlar›üretilir. Üretilen s›cak buharlar türbinlere gönderilerek türbinleri harekete geçirir.H›zla dönmeye bafllayan türbinler elektrik jeneratörünü çal›flt›r›r ve bunun sonucuolarak elektrik üretilir.

Dünya üzerindeki insanlar›n tamam›n› öldürebilecek kadar nükleer bomba birçok ülkede mevcuttur. Bunlar›n bafl›n› Amerika ve Rusya çekmektedir. Nükleerenerjiyle ilgili ciddi tereddütler bulunmaktad›r. Nükleer enerji ve buralardakullan›lacak hammaddeler ile ilgili akla gelebilecek ilk sorular; nükleer savaflç›karsa? Teröristler nükleer bomba edinirlerse? Nükleer silahlar kaza ile patlarsa?Nükleer santralde radyoaktif s›z›nt› olursa? vb. Baz› insanlar nükleer enerjininfaydal› oldu¤unu ve bununla beraber yaflamay› ö¤renmenin gereklili¤i üzerindedururken baz› insanlar da nükleer enerjiden ve silahlardan uzak durulmas›gerekti¤ini düflünmektedir. Bununla beraber birçok ülkede nükleer santraller enerjiüretiminde kullan›lmaktad›r. Temmuz 2010 itibariyle Türkiye’de nükleer enerjisantrali bulunmamaktad›r. Fakat kurulmas› için çal›flmalar devam etmektedir.

Nükleer enerjinin avantajlar›: 1- Nükleer enerji üretiminde ihtiyaç duyulan yak›t miktar› fosil yak›tlardan çok

daha azd›r. Bir ton uranyumun üretti¤i enerji birkaç milyon ton kömür veyabirkaç milyon varil petrolden daha fazlad›r.

2- ‹yi organize edilmifl bir nükleer santralin çevreye zarar› azd›r.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

Büyük çekirdeklerinparçalanarak daha küçükçekirdek oluflturmareaksiyonuna nükleer fisyondenir.

Küçük çekirdeklerinbirleflerek daha büyükçekirdek oluflturmareaksiyonuna nükleer füzyondenir.

NükleerFüzyon

S›cak buharüretimi

Türbinlerin buharile dönmesi

Jeneratörlerin türbinlertaraf›ndan çevrilmesi

Elektriküretimi

fiekil 4.3

Nükleer enerjiyleelektrik üretimi

Nükleer enerjinin dezavantajlar›:1- Nükleer enerji üretimi s›ras›nda veya bir patlama sonucunda radyasyon

aç›¤a ç›kar. Nükleer radyasyonun yaflayan tüm canl›lar üzerine zararl› veöldürücü etkisi bulunur. Hastal›klar, özellikle kanser vakalar›, nükleerpatlamadan y›llar sonra bile artarak devam etmektedir.

2- Nükleer reaktörlerin at›klar› radyoaktif özellikte oldu¤u için önemli birproblemdir. Radyoaktif at›klar ile ayn› ortamda olmak veya dokunmakinsanlar›n hastal›¤›na ve ölümüne neden olur.

Nükleer enerji yenilenemez bir enerji kayna¤›d›r.

Günümüz teknolojisinde kurulan ve çal›flan nükleer enerji santralleri hangi nükleerreaksiyon ile çal›fl›r?

Rüzgar EnerjisiRüzgar enerjisi çevre dostu temiz bir enerji kayna¤›d›r. Rüzgar enerjisi üretimiesnas›nda karbon monoksit, karbondioksit, kükürt dioksit gibi gazlar ve at›kürünler oluflmaz. Rüzgar enerjisinden elektrik üretiminde kullan›lan türbinlerinpervaneleri (kanatlar›) rüzgardaki kinetik enerjiyi tutacak flekilde dizayn edilir.Türbin kanatlar› rüzgar enerjisini yakalayarak hareket etmeye bafllad›¤›nda bir milyard›m›yla jeneratörü çal›flt›r›r. Jeneratör dönme enerjisini elektrik enerjisinedönüfltürür. Rüzgardan elektrik üretimi tamamen bir enerji türünün di¤er bir enerjitürüne dönüflmesidir. Üretilen enerji miktar› bafll›ca rüzgar›n esme h›z›na, enerjiüretimini etkileyen havan›n yo¤unlu¤una, havan›n nem oran›na ve barometrikbas›nca ba¤l›d›r. Rüzgar h›z› artt›¤›nda üretilecek elektrik miktar› da artar. Buyüzden rüzgar türbinleri rüzgar h›z›n›n en fazla oldu¤u bölgelere kurulmal›d›r. Bubölgelere rüzgar tarlalar› denir. Rüzgar enerjisinin maliyeti rüzgar türbinlerininkurulmas› için gereken miktar belirler. Rüzgar›n fazla ve fliddetli oldu¤u bölgelerdekurulan sistemler ile daha az ucuz elektrik üretilir. Ortalama bir rüzgar enerjisistemi kurulumundan yaklafl›k 3-5 ay sonra maliyetini karfl›layabilecek durumagelmektedir. Modern bir rüzgar türbini 20 y›ldan daha fazla çal›flabilecek flekildedizayn edilir. Kullan›m ömrünü tamamlayan sistem çok düflük bir maliyet ileçevreye zarar vermeden yenilenebilir. Modern bir rüzgar türbini çal›flma zaman›n›n%70-85’inde elektrik üretir. Fakat rüzgar h›z› ve miktar› de¤ifliklikler gösterdi¤indendolay› enerji ç›kt›lar› da farkl›l›klar gösterir. Teorik olarak bir y›lda maksimumenerji ç›k›fl› %30 civar›nda gerçekleflir. Rüzgar enerjisi çevreye verece¤i zararl› etkiyönünden kömür ve nükleer enerji ile karfl›laflt›r›ld›¤›nda rüzgar enerjisinin hiç birat›¤›n›n olmad›¤› görülür. Rüzgar için herhangi bir ücret ödenmemekte olup yak›tgereksinimi ve çevre kirlili¤ini giderici maliyeti de yoktur.

Rüzgar enerji santralleri karada oldu¤u gibi deniz ve okyanuslara da kurulur.Rüzgar enerji santrallerinin genifl bir alan kaplad›¤› düflünüldü¤ünde bunlar›ndeniz veya okyanusta olmas› bir avantaj sa¤lar. Özellikle kara parças›n›n az oldu¤uülkeler için bu ciddi bir kazançt›r. Bununla beraber deniz ve okyanuslarda bulunanrüzgar santrallerinin baz› problemleri vard›r. Tuzlu suyun yaratt›¤› korozyon etkisiönemli sorunlardan biridir. Bak›m-onar›m iflleri de karada bulunan sistemlere göredaha zordur.

Türkiye hem kara hem de deniz rüzgar potansiyeli aç›s›ndan flansl› ülkeleraras›nda yer almaktad›r. T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanl›¤›’na ait internetsayfas›ndan al›nan verilere göre: Türkiye’nin toplam enerji potansiyeli 131,756 MWiken bunun 17,393 MW’› deniz rüzgar enerji potansiyeline aittir. Türkiye’de kurulanrüzgar enerji santrallerinin baz›lar› afla¤›da verilmifltir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

• ‹zmir (Çeflme-Germiyan, Alia¤a, Alaçat›)• Çanakkale (Bozcaada, ‹ntepe, Gelibolu)• ‹stanbul (Had›mköy, Silivri)• Manisa (Akhisar, Sayalar)• Hatay (Samanda¤) • Bal›kesir’de (Band›rma) Çanakkale Bozcaada’da kurulan rüzgar türbinleri fiekil 4.4’de görünmektedir.

Rüzgar enerjisinin avantajlar›:1- Çevre kirlili¤i yapmaz.2- Yak›ta ihtiyac› yoktur.3- Gece, gündüz ve dört mevsim çal›flabilir.4- Kurulumu di¤er yöntemlere göre daha ucuzdur.


fiekil 4.4

Bozcaada’da(Çanakkale)kurulan rüzgartürbinleri.

Kaynakça:http://tr.wikipedia.org/wiki/Dosya:Bozcaada_windfarm.jpg)

Rüzgar enerjisinin dezavantajlar›:1- Çok kuvvetli rüzgarlarda türbin kanatlar› k›r›labilir.2- Rüzgar türbinlerinin gürültüsü çevreyi rahats›z edebilece¤inden yerleflim

yerlerinden uzak arazilere kurulur.3- Rüzgar türbinleri kufllara zarar verebilir.4- Rüzgar türbinlerinin k›r›lmas› durumunda kopan parçalar çevreye zarar

verebilir.5- Deniz ve okyanuslardaki rüzgar türbinlerinin korozyon, bak›m ve onar›m

problemleri olabilir.Rüzgar enerjisi yenilenebilir bir enerji kayna¤›d›r.

Hidrojen EnerjisiHidrojen periyodik tabloda en temel elementtir ve H simgesiyle gösterilir. Birhidrojen atomu sadece bir proton ve bir elektron içerir. Hidrojen dünya üzerindebaflka elementler ile yapm›fl oldu¤u bileflikler fleklinde bulunur.

Hidrojen hidrokarbonlar ad› verilen organik bilefliklerin yap›s›nda bulunur.Kulland›¤›m›z yak›tlar›n büyük bir k›sm› (benzin, do¤al gaz, motorin, do¤algaz,metanol, propan, vb.) farkl› özellikteki hidrokarbonlardan oluflur. Hidrokarbonlaras›cakl›k uyguland›¤›nda hidrojen elde edilir. Endüstriyel boyutlu hidrojenüretiminin büyük bir k›sm› do¤al gazdan bu yöntem ile gerçeklefltirilir.

Suyun elektrolizi sonucu hidrojen ve oksijen gazlar› aç›¤a ç›kar. Dünyam›z›nyaklafl›k üçte birinin su oldu¤u düflünüldü¤ünde hidrojenin sonsuz bir enerjikayna¤› olabilece¤i düflünülmektedir. Geliflmifl ülkeler hidrojen enerjisine çokbüyük yat›r›mlar yapm›flt›r. Günümüz teknolojisinde kullan›lan motorlar›nhidrojene uyumlu olmamas› ve hidrojen enerjisinde yaflanan s›k›nt›lar ilginin veçal›flmalar›n baflka yönlere kaymas›na neden olmufltur.

Hidrojen elde etmenin bir baflka yolu asitlerin metaller ile tepkimeyesokulmas›d›r. Soy metaller (Cu, Hg, Ag, Pt ve Au) hariç di¤er metaller asitlerletepkimeye girerler. Tepkime sonucunda bir metal tuzu ve H2 gaz› meydana gelir.Örne¤in hidroklorik asit nikel metali üzerine damlat›ld›¤›nda NiCl2 tuzu oluflur vehidrojen gaz› aç›¤a ç›kar.

Hidrojen gaz› (H2) standart s›cakl›k ve bas›nç alt›nda renksiz, kokusuz, havadançok daha hafif, tats›z ve yan›c› bir gazd›r. Günefl ve di¤er y›ld›zlar›n yaym›fl olduklar››s›n›n temelini yani evrenin temel enerji kayna¤›n› hidrojen oluflturur. Hidrojengaz› yaklafl›k -252 °C’da s›v›laflt›r›labilir. Hidrojen enerjisi elde etmek içinkullan›lan hidrojen yak›t› bilinen tüm yak›tlar içerisinde birim kütle bafl›na enyüksek enerji içeri¤ine sahiptir. Hidrojen gaz›n›n yanmas› sonucunda sadece subuhar› aç›¤a ç›kar. S›v› hidrojenin enerjisi ayn› a¤›rl›ktaki benzine göre yaklafl›k üçkat daha fazlad›r.

Hidrojen farkl› amaçlar için kullan›lan önemli bir yak›tt›r. Hidrojenin baz›kullan›m alanlar›:

• Is›tma: Hava veya oksijen gibi yak›c› gazlar ile birlikte yak›larak ›s›tmaamaçl› olarak kullan›labilir.

• Elektrik üretimi: Elektrik jeneratörlerinde veya yak›t hücrelerinde (pillerinde)yak›t olarak kullanarak yüksek bir verim ile elektrik üretilebilir.

• Araçlarda motor yak›t›: Kara, hava ve deniz tafl›tlar›n›n iflleyebilmesi içinmotor yak›t› olarak kullan›l›r.

• Hammadde: Hidrojen kimya endüstrisinin bir çok alan›nda hammaddeolarak kullan›l›r (örne¤in, g›da endüstrisinde s›v› ya¤lar›n kat›laflt›r›lmas› içinyap›lan hidrojenasyon yöntemi).


1 kg hidrojenden elde edilenhidrojen enerjisi, 2,1 kgdo¤algaz veya 2,8 kgpetrolden elde edilenenerjiye denktir.

Hidrojenin yak›t hücrelerinde kullan›m› hakk›nda ayr›nt›l› bilgiyi kitab›m›z›n “Yak›tHücreleri” bölümünde bulabilirsiniz.

Hidrojen enerjisinin avantajlar›:1- Hidrojen yak›t› yüksek enerji içeri¤ine sahiptir.2- S›v› hidrojenin enerjisi benzine göre çok daha fazlad›r.3- Çevreye at›k olarak su verir.4- Temiz bir enerji üretilir.

Hidrojen enerjisinin dezavantajlar›:1- Hidrojen gaz› yan›c› bir gaz oldu¤u için üretimi, depolanmas› ve tafl›nmas›

büyük riskler tafl›r.2- Do¤al gazdan veya di¤er hidrokarbonlardan elde edilen hidrojenin

saflaflt›r›lmas› gerekir.3- Pahal› bir yöntemdir.Hidrojen enerjisi yenilenebilir bir enerji kayna¤›d›r.

Hidrojenin yak›t olarak kullan›m›n›n yayg›nlaflmamas›n›n nedenlerini aç›klay›n›z.

Jeotermal EnerjiJeotermal enerji, yer kabu¤unun iç k›s›mlar›nda ›s›nan s›cak su veya buhardanelde edilen ucuz, güvenilir, çevre dostu ve yeflil bir enerji türüdür. Yerkürenins›cakl›¤› içten d›fla do¤ru azal›r (fiekil 4.5). ‹ç çekirdek s›cakl›¤› 4200 °C civar›ndaiken yaflad›¤›m›z tabakan›n s›cakl›¤› baz› bölgelerde eksilere düflmektedir.Böylesine s›cakl›k fark›n›n yüksek oldu¤u bir ortamda aç›¤a ç›kan enerji de önemlihale gelir. Jeotermal enerjinin yer alt›nda oluflumunda insano¤lunun hiçbir eme¤iyoktur. Tamamen yerkürenin do¤as›ndan kaynaklanan ve insanl›¤›n hizmetinesunulmufl muazzam bir hediyedir. Enerjinin çok de¤erli oldu¤u ça¤›m›zda bizleresunulan bu enerjiden sonuna kadar verimli bir flekilde kullanmam›z gerekir.

90 Endüstr iye l K imyaS O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

fiekil 4.5

Yerküredekis›cakl›k da¤›l›m›

Kaynakça:http://www.jeotermaldernegi.org.tr/nedir%20i.htm)

Yerkabu¤unun çeflitli derinliklerinde birikmifl s›cak su, buhar ve gazlar jeotermalenerji kaynaklar›n› olufltururlar. Jeotermal enerji kaynaklar›n üç önemli bileflenivard›r. Bunlar:

1- Yüksek s›cakl›¤a sahip bir kaynak (yerkürenin iç çekirdek veya magmatabakas›)

2- Yeralt› s›cakl›¤›n› yüzeye tafl›yan ak›flkan (su, buhar, gaz)3- Ak›flkan dolafl›m›n› sa¤lamaya uygun gözenekli ve gözeneksiz kayaçlar.Bir jeotermal alan›n flematik gösterimi fiekil 4.6’da verilmifltir. ‹ç çekirdek bir

›s›t›c› gibi davranarak iki gözeneksiz (geçirimsiz) kayaç aras›ndaki suyu ›s›tmaktad›r.Geçirimsiz tabakan›n özelli¤inden dolay› su baflka bölgelere s›zmaz ve sanki sabitduruyormufl gibi belirli bölgede muhafaza edilir. Yer alt› sular›n›n temel kayna¤›(beslemesi) yeryüzüne ya¤an ya¤murlar ve karlard›r. Yer alt›na inen so¤uk sus›cak ortamda ›s›narak büyük bir enerji potansiyeli oluflturur. Geçirmez kayan›n enzay›f oldu¤u noktadan s›cak su veya buhar yeryüzüne ç›kar. Jeotermal alanlardas›cak kayaç ve s›cakl›¤› yüksek yeralt› suyu normal alanlara göre daha s›¤ yerlerdebulunur. Bunun bafll›ca nedenleri:

• Magman›n kabu¤a do¤ru yükselmesi ve dolay›s›yla ›s›y› tafl›mas›, • Kabu¤un inceldi¤i yerlerde yüksek s›cakl›k fark› sonucunda s›cak bölgeden

daha so¤uk bölgeye do¤ru oluflan ›s› ak›fl›, • Yeralt› suyunun birkaç kilometre derine inip ›s›nd›ktan sonra tekrar yüzeye

do¤ru yükselmesidir.

Jeotermal kaynaklar sahip olduklar› s›cakl›klara göre iki gruba ayr›l›r:1- Düflük s›cakl›kl› sistemler: Rezervuar s›cakl›¤›n›n 150°C’ dan düflük oldu¤u

sistemler genelde yeryüzüne ulaflm›fl do¤al s›cak su veya kaynar ç›k›fllargösterirler.

2- Yüksek s›cakl›kl› sistemler: Rezervuar s›cakl›¤›n›n 200°C’ dan yüksek oldu¤usistemler ise do¤al buhar ç›k›fllar›, kaynayan çamur göletleri ile kendinigösterir.

Jeotermal suyu ve sahip oldu¤u ›s›l enerjiyi ekonomik olarak elde edebilmekiçin suyun içinden geçti¤i kayaçlar›n çok miktarda su içermeleri ve geçirgenlikle-rinin fazla olmas› gerekir. Çatlakl› kuvartz, kireçtafl›, k›r›lm›fl volkanik kayalar,


fiekil 4.6

jeotermal alan›nflematik gösterimi.

Kaynakça:http://www.eie.gov.tr/turkce/YEK/jeotermal/11jeotermal_enerji_nedir.html)

serbest kum ve çak›l yüksek depolama katsay›s›na sahiptir ve genellikle büyükmiktarlarda su üretimine olanak sa¤larlar. Geçirgenli¤i yüksek kayaçlar en üretkenjeotermal rezervuarlar› olufltururlar. Uzun süreli enerji üretimi için bu rezervuarlar›ngenifl alanlara yay›lmas› gerekir.

Jeotermal kaynaklar›n baz› kullan›m alanlar›:1- Elektrik enerjisi üretimi. Jeotermal enerjiden elektrik enerjisi üretiminde

çeflitli santral tipleri kullan›lmaktad›r. Bunlardan baz›lar›: Kuru buharl›jeotermal santraller; buhar ay›rmal› (tek faz dönüflümlü) santraller; buharay›rma ve su buharlaflt›rmal› (çift faz dönüflümlü) santraller; buhar ay›rma veçok kademeli su buharlaflt›rmal› (çok faz dönüflümlü) santraller; kuyudanpompayla jeotermal s›v› çekilen s›v› buharlaflt›rmal› (tek faz dönüflümlü)santraller,

2- Merkezi ›s›tma ve so¤utma, 3- Kimyasal madde üretimi (karbondioksit, gübre, lityum, vb.)4- Termal tesisler ve termal tedavi amaçl› kullan›m›,5- Mineralli su üretimi,6- Serac›l›k, 7- Bal›kç›l›k.

Jeotermal enerjinin avantajlar›:1- Temiz ve çevre dostudur.2- Do¤al ve haz›r bir enerjidir3- Di¤er alternatif enerji kaynaklar›na göre çok daha ucuzdur4- Yan›c›, yak›c› ve patlay›c› özelli¤i yoktur5- Çok amaçl› ›s›tma ifllemlerinde kullan›labilir6- Meteorolojik koflullardan ba¤›ms›zd›r7- Jeotermal enerjinin ç›kart›laca¤› bölgenin çok büyük olmas›na gerek yoktur.

Sondaj ile ç›kar›l›r.

Jeotermal enerjinin dezavantajlar›:1- Belirli oranlarda radyoaktif element içerebilir2- Yap›lar›nda bulunan hidrojen sülfür ve karbondioksit gibi gazlar›n aç›¤a

ç›kmas› nedeniyle reenjeksiyon (yeralt› suyunun ifllevi tamamland›ktan sonratekrar yeralt›na gönderilmesi) gereklidir.

Ya¤mur, kar, deniz ve magmatik sular›n yeralt›ndaki gözenekli ve çatlakl› kayaçkütlelerini besleyerek oluflturduklar› jeotermal rezervuarlar, yeralt› ve reenjeksiyonkoflullar› devam etti¤i müddetçe Jeotermal enerji yenilenebilir ve sürdürülebilirözelliklerini korurlar.

Türkiye Elektrik ‹flleri Etüt ‹daresi Genel Müdürlü¤ü’ne ait internet sayfas›ndanal›nan bilgiye göre: Türkiye 31500 Mwt’lik jeotermal potansiyel ile Dünyada ilk 10ülke aras›ndad›r. Ülkemiz jeotermal kullan›m›nda Dünya’da 5’inci Avrupa’da ise1’incidir.

Yeralt› enerji kayna¤›n› oluflturan s›cak su ve buhar nas›l oluflur?

Dalga ve Gelgit Enerjisi Yerkürenin yaklafl›k %75’i su ile kapl›d›r. Böylesine büyük bir alan› kaplayansuyun nerelerde hammadde olarak kullan›labilece¤i sorusu ve buna verilecekcevaplar oldukça önemlidir. Bu devasa büyüklük bizlere suyun do¤al gücünden


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

yararlan›p enerji elde etmek konusunda ümit vermektedir. Dalga ve gelgit enerjiteknolojileri günefl ve rüzgar enerjisiyle k›yasland›¤›nda, nispeten yeni ve büyükölçüde keflfedilmemifl enerji türleridir. Dalga enerjisi suyun muazzam kuvvetindenfaydalanabilmemizi sa¤lar. Bu gücün bir k›sm› bile kullan›lsa dünyan›n büyük birk›sm›n›n elektrik ihtiyac› karfl›lanabilir. Gerçekçi hesaplara göre flu anki teknolojiile dalga enerjisinden dünyan›n elektrik ihtiyac›n›n %10’u karfl›lanabilir. Oysateorik olarak okyanuslarda bulunan dalga enerjisinin sadece %20’si bile tümdünyan›n elektrik ihtiyac›n› karfl›layabilir.

Çevre kirlili¤ine yol açmadan, tükenmeyecek olan yenilenebilir enerjikaynaklar›ndan biri olan dalga enerjisi çal›flmalar›n artmas› ile birlikte son y›llardaönem kazanm›flt›r. Okyanus ›s›s› termal enerjiden, gelgitler, dalgalar, ak›nt›lar damekanik enerjiden elektrik üretiminde kullan›lmaktad›r.

Dalga enerjisi, güçlü rüzgarlar›n bulundu¤u denizlerde daha verimli olmaktad›r.Deniz dalga enerjisinin kökeninde rüzgar enerjisi vard›r. Suyun alt›nda kurulandüzenekle dalgalar›n hareketlerinden tulumba gibi bir taraftan dalga girip ç›karkenüst taraftan ise hava girifl ç›k›fl yapar. Bu ifllem sonucunda türbinler çal›fl›r veelektrik üretilir. Bu flekilde çal›flan tek bir ünitenin üretti¤i elektrik enerjisi yaklafl›kolarak 1 MW kadard›r. Yüzey dalgalar› kullan›larak sahile kurulan tesislerdenelektrik üretimi yap›l›r.

Dalga enerji dönüfltürücü sistemleri genel olarak üç bafll›kta incelenir:1- Aç›k deniz sistemleri2- K›y› yak›n› sistemler3- Deniz k›y›s› sistemlerDalga enerjisinden elektrik üretmek için özel tasarlanm›fl türbinler kullan›l›r.

Dalga türbininde, dalgalar›n itme gücü ile hava içeride s›k›fl›r. Türbin, genifl çapl›boru fleklindedir ve havan›n ç›k›fl delikleri türbinin üst k›sm›ndad›r. Dolay›s›ylayüksek bas›nçla yukar› do¤ru ç›kan hava ak›m›, türbinleri çal›flt›r›r ve böyleceelektrik üretilir. Günümüzde dalga enerjisinin kullan›m› pek yayg›n de¤ildir. Dalgaenerjisinde yaflanan en önemli sorun denizlerde ve okyanuslarda meydana gelenfliddetli f›rt›nalar sonucunda dalga enerjisi türbinlerinin zarar görmesidir. Bununyan› s›ra, bu türbinlerden maksimum verimin al›nabilmesi için türbinlerin dalgan›nfazla oldu¤u yerlere kurulmas› gerekmektedir.

Gelgit hareketlerinin enerjiye dönüfltürülme fikri 11. yüzy›la kadar dayan›r.Okyanus seviyesinin günlük alçal›p yükselmesi anlam›na gelen gelgitler, günefl veay›n çekimiyle ortaya ç›kar. Gelgit hareketlerinden elektrik üretmek için, alçalanve yükselen gelgit aras›ndaki fark›n en az befl metre olmas› gerekir. Yeryüzündebu büyüklükte gelgitlerin bulundu¤u yaklafl›k k›rk bölge bulunmaktad›r. Körfezler,gelgit enerjisi üretmek için en ideal bölgelerdir. Gelgitlerden enerji elde etmek içinkullan›lan yöntemler:

1- Bir körfeze boydan boya baraj veya barikat kurularak gelgitler s›k›flt›r›l›r.Gelgit baraj›n di¤er taraf›nda yeterli su seviye fark›n› üretti¤inde geçitleraç›l›r, su türbinlere do¤ru akar ve türbinler elektrik jeneratörleri vas›tas›ylaelektrik üretilir.

2- Suyun alt›na gelgit türbinleri yerlefltirierek elektrik üretilir.3- Gelgit çitleri (turnikeleri)gelgitler sonucunda dönerek enerji üretir.

Dalga ve gelgit enerjilerinin avantajlar›:1- Deniz üzerinde kuruldu¤u için, tar›m arazilerini yok etmez2- Temiz enerji üretilir3- ‹lk yat›r›m›ndan baflka hiçbir girdisi yoktur.


Dalga ve gelgit enerjilerinin dezavantajlar›:1- fiiddetli f›rt›nalarda türbinler zarar görebilir.2- Deniz ve okyanuslarda yaflayan bal›klar türbinlere zarar verebilir.3- Deniz ve okyanuslardaki türbinler tuzlu suyun korozyon etkisine maruz

kal›r.Üç taraf› denizlerle kapl› olan ülkemizin dalga enerjisi potansiyeli Çizelge 4.2’de

verilmifltir. Karadeniz’in di¤er denizlere göre daha dalgal› oldu¤u iddialar›n›naksine, güneybat› Anadolu yönünde hakim olan Ege Denizi ve Akdeniz üzerindekirüzgar potansiyeli 4-17 kW/m’lik y›ll›k ortalama dalga gücünde bir yo¤unlaflmayaneden olur. Dalga enerjisinden yararlanmak, daha do¤rusu çal›flmalara bafllamakiçin en uygun yer ‹zmir-Antalya aras› veya tam olarak belirtmek gerekirse Dalaman-Finike aras›na tekabül eden denizlerdir. Denizlerimizin bölgesel ortalama dalgayo¤unluklar› flu flekildedir:

Biyokütle EnerjisiBiyokütle yenilenebilir, sosyo-ekonomik geliflme sa¤layan, çevre dostu, elektriküretilebilen, tafl›tlar için yak›t elde edilebilen stratejik bir enerji kayna¤›d›r.Biyokütle, yaflayan veya yak›n zamanda yaflam›fl fosilleflmemifl organik maddeleriçin kullan›lan bir terimdir. Biyokütle elde etmek üzere fleker kam›fl›, fleker pancar›,m›s›r, arpa, keten tohumu, ayçiçe¤i, kolza, soya fasulyesi gibi pek çok de¤iflik bitkiyetifltirilir. Petrol ba¤›ml›l›¤›n› azaltma ve küresel ›s›nma ile mücadeledeyenilenebilir yak›tlar›n artan önemi nedeniyle biyokütle üretimi büyüyen birendüstri haline gelmifltir. Biyokütleler, bir yak›t olarak yak›labilen organik at›klar›da içerir. Buna karfl›n, co¤rafi etkilerle de¤iflikli¤e u¤ram›fl, kömür, petrol gibiorganik maddeleri içermez. Geliflmekte olan ülkelerin kulland›¤› temel biyokütlekaynaklar› ormanlar, hayvan d›flk›lar› ve bitki at›klar›d›r.

Biyokütleler de petrol ve kömür gibi günefl enerjisinin depolanm›fl halidirler.Bitkiler günefl enerjisini fotosentez arac›l›¤›yla tutarlar. Biyoyak›tlar›n içerisindekikarbon, bitkilerin havadaki karbondioksiti parçalamas› sonucu elde edildi¤i içinbiyoyak›tlar›n yak›lmas›, dünya atmosferinde net karbondioksit art›fl›na nedenolmaz. Bu nedenle, pek çok insan, atmosferdeki karbondioksit miktar›n›n art›fl›naengel olabilmek için, fosil yak›tlar yerine biyoyak›tlar›n kullan›lmas› gerekti¤igörüflünü savunmaktad›r.

Biyokütleden; fiziksel süreçler (boyut küçültme-k›rma ve ö¤ütme, kurutma,filtrasyon, ekstraksiyon ve briketleme) ve dönüflüm süreçleri (biyokimyasal vetermokimyasal süreçler) ile yak›t elde edilir. Biyokütle kaynaklar›, çeflitlilikaç›s›ndan çok genifl olup karalardan denizlere kadar hemen her yerde bulmakmümkündür. Do¤al olarak yetiflen biyokütle kaynaklar›n›n yan› s›ra, son y›llardasadece bu kayna¤› elde etmeye yönelik özel ürün çal›flmalar› da yap›lmaktad›r.

Son y›llarda, yüksek büyüme h›zlar›na sahip ve oldukça verimsiz topraklardabile yetiflebilen enerji bitkileri üzerine çal›flmalar yap›lmaktad›r. Bitkilerin enerji


Bölge Güç (kWh/m

Karadeniz 1.96-4.22

Marmara Denizi 0.31-0.69

Ege Denizi 2.86-8.75

Akdeniz 2.59-8.26

‹zmir-Antalya 3.91-12.05

Çizelge 4.2Ülkemizin dalgaenerjisi potansiyeli

sa¤lamak için ekiminin ve hasat›n›n yap›lmas›na enerji tar›m› denir. Enerji tar›m›n-da kullan›lan baz› bitkilerin tohumlar› genetik mühendisli¤i yard›m›yla gelifltiril-mektedir. Bu bitkiler aras›nda fleker kam›fl›, m›s›r, kanola, fleker panacar› ve ayçi-çe¤i gibi ürünler bulunmaktad›r. Bu bitkilerin genel özellikleri:

• Düflük karbondioksit deriflimine gereksinim duyarlar,• Yüksek s›cakl›¤a gereksinimleri vard›r,• Suya daha az ihtiyaçlar› vard›r,• Kurakl›¤a dayan›kl›d›rlar,• Ifl›¤› daha verimli kullan›rlar.Biyokütle enerjisi karasal bitkilerin yan› s›ra deniz yosunlar› ve algler gibi su

bitkilerinden de elde edilmektedir. Biyokütleden; fiziksel süreçler (boyut küçültme, k›rma, ö¤ütme, kurutma,

filtrasyon, ekstraksiyon, vb.) ve dönüflüm süreçleri (biyokimyasal ve termokimyasal(›s›sal) süreçler) ile yak›t elde edilmektedir. Böylece mevcut yak›tlara eflde¤erözelliklerde alternatif biyoyak›tlar (kolay tafl›nabilir, depolanabilir ve kullan›labiliryak›tlar) üretilerek enerji teknolojisinde de¤erlendirilir.

Biyokütle bak›m›ndan ülkemiz oldukça zengin olup bu kayna¤›n gelifltirilmesiaç›s›ndan da yeterli olanaklara ve çevresel koflullara sahiptir. Ülkemizin enerjibak›m›ndan d›fla ba¤›ml›l›¤›n› azaltmak için, enerji ormanc›l›¤› ve enerji tar›m›nageçilmesi, bunlardan ve at›klardan biyoyak›t eldesinin gelifltirilmesi, gübreler veçöplerden elde edilecek biyogaza gerekli önemin verilmesi gerekmektedir.

Biyokütle enerjisinin avantajlar›:1- Organik at›klar de¤erlendirilerek katma de¤eri yüksek olan bir ürüne

dönüfltürülür.2- Her yerde yetifltirilebilen bitkiler kullan›labilir.3- Çevre dostu bir enerji kayna¤›d›r, elektrik üretilebilen, tafl›tlar için yak›t elde

edilebilen stratejik bir enerji kayna¤›d›r.

Biyokütle enerjisinin dezavantajlar›:1- Biyokütle enerjisi için kullan›lan bitkilerin g›da amaçl› kullan›mlar›nda fiyat

art›fllar›n›n görülmesi.2- Geneti¤i de¤ifltirilmifl ürün yelpazesinin artmas›na ve buna ba¤l› olarak

toprak kalitesinin düflmesine neden olmas›.

Bir biyokütleden nas›l yak›t elde edilir?

Hidroelektrik Enerjisi Hidroelektrik enerjisi hammadde olarak suyun kullan›ld›¤› bir enerji türüdür.Buradaki temel prensip; suyun sahip oldu¤u potansiyel enerjiyi önce mekanikdaha sonra elektrik enerjisine çevirmektir. Bu çevirim hidroelektrik santrallerindegerçekleflir. Belirli bir yükseklikte bulunan su daha düflük seviyedeki türbinlereiletilir. Türbin çarklar›na büyük bir h›zla çarpan su, türbin milini döndürerekjeneratörü çal›flt›r›r ve elektrik üretilir.

Hidroelektrik santraller teknik, su yap›lar›, kurulu güç, topografik ve düflüflyüksekliklerine göre s›n›fland›r›labilir. En yayg›n olan s›n›fland›rma düflüflyüksekliklerine göre yap›lan›d›r. Düflüfl yüksekli¤i 25 m’den küçük olanhidroelektrik santraller alçak bas›nçl›, 25-100 m aras›ndakiler orta bas›nçl›, 100m’den büyük olanlar yüksek bas›nçl›d›r.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



6

Alçak bas›nçl› hidroelektrik santraller, daha çok bir akarsu üzerinekurulmufllard›r. Orta bas›nçl› tesisler, baraj gövdesinde infla edilirler. Gövdeyeyerlefltirilen bas›nçl› borularla baraj gölündeki su türbinlere iletilir. Ülkemizdekurulan Karakaya ve Atatürk Barajlar›nda orta bas›nçl› sistem vard›r. Yüksekbas›nçl› tesislerde baraj haznesinin uygun bir yerinden al›nan su aç›k kanal, serbestyüzeyli veya bas›nçl› galeri ile yükleme odas› veya denge bacas›na kadar getirilir.Su iletim tesisinin e¤imi azd›r. Buna karfl›n uzunlu¤u kilometrelerce olabilir.

Elektrik ‹flleri Etüt idaresi (E‹E) ve Devlet Su ‹flleri (DS‹), Türkiye’dekihidroelektrik potansiyelinin geliflimini takip eder, etüt hizmetlerini yürütür, barajve santrallar›n ön incelemesini yapar, planlama ve proje çal›flmalar›n› yürütür.

Uluslararas› Büyük Barajlar Komisyonu (ICOLD) standartlar›na göre, temeldenyüksekli¤i 15 m ve 3 hm3 veya daha fazla su kapasiteli rezervuarlara sahip barajlarbaraj olarak nitelendirilmektedir. Bu de¤erlerden az özelliklere sahip barajlar göletolarak adland›r›lmaktad›r. ICOLD standartlar›na göre flu anda Türkiye’de 673 barajvard›r. Gövde tiplerine göre s›n›fland›r›lm›fl barajlar ve say›lar› flu flekildedir:

• Kaya veya toprak dolgulu barajlar: 650 adet, • Beton a¤›rl›k barajlar: 8 adet: (Çubuk I, Elmal› II, Sar›yar, Kemer, Gülüç,

Porsuk, Arpaçay, Karacaören), • Kemer tipi barajlar: 6 adet (Gökçekaya, Oymap›nar, Karakaya, Gezende, S›r,

Berke) • Kar›fl›k barajlar 9 adet: (Beton kaplamal› kaya dolgu veya silindirle

s›k›flt›r›lm›fl beton dolgu (Kürtün, Birecik, Karkam›fl, Keban, Muratl› TBMM85 Y›l Milli Egemenlik, Yamula, Cindere, Dim, Torul)

Hidroelektrik enerjisinin avantajlar›:1- Çevre dostu bir enerji türüdür, kirlilik yaratmaz.2- H›zl› devreye girip h›zla devreden ç›kabilir.3- Baraj göllerinden su ihtiyac› giderilebilir.4- ‹klimde yumuflamaya neden olur.5- Bal›kç›l›k, turizm, a¤açland›rma gibi toplumsal katk›lar sa¤lar.6- Sel ve taflk›nlar› engeller.

Hidroelektrik enerjisinin dezavantajlar›:1- Yat›r›m maliyetleri fazlad›r.2- Ya¤›fllar›n az olmas›ndan olumsuz etkilenebilir.3- Toplam inflaat süresi uzundur.4- Genifl alanlara ihtiyaç duyulur.

Yer alt› sular›ndan jeotermal enerji eldilirken yeryüzünde bulunan sulardan hangialternatif enerjiler elde edilebilir?

Yak›t Hücreleri Yak›t hücresi, kullan›lan yak›t›n sahip oldu¤u enerjiyi elektrik enerjisine dönüfltü-ren elektrokimyasal bir hücredir. Hidrojenin yak›t olarak kullan›ld›¤› sistemlerehidrojen yak›t hücresi denir. Hidrojenin d›fl›nda metanol veya etanol de yak›t ola-rak kullan›l›r. Yak›t hücrelerinde yan›c› (hidrojen) ve yak›c› (oksijen) maddelerelektrot ve elektrolit bulunan ortamlarda tepkimeye girdi¤inde elektrik, ›s› ve suaç›¤a ç›kar. Yak›t hücreleri ve piller kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüfltür-dükleri için s›kl›kla birbirleri ile karfl›laflt›r›l›r. Yak›t hücrelerinde, reaksiyona gire-cek olan hammaddelerin miktar› üretilecek olan elektrik miktar›n› belirler. Sürekli


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



7

olarak bir hammadde beslemesi oldu¤unda enerji üretimi de sürekli olur. Piller isekapal› bir sistem içinde elektrik enerjisi üretirler. Pil içinde gerçekleflen elektrokim-yasal tepkime sonland›¤›nda (indirgenme ve yükseltgenmenin olmad›¤› tersinmeztepkime) tekrar flarj edilemez ve bitmifl olan pil yenisi ile de¤ifltirilir. Örne¤in ceptelefonlar›nda, diz üstü bilgisayarlarda ve birçok cihazda kullan›lan Li-iyon pilleri-nin performans›, hiç kullan›lmasa bile, belirli bir süre sonra düfler. Pil performan-s›n› art›rmak için d›flar›dan müdahale edilmesi (Li-iyon eklenmesi) söz konusu de-¤ildir. Anot-katot aras›ndaki elektron ak›fl›n›n kesilmesi pil ömrünün tamamland›-¤›n› gösterir. Bu durumda olan pil, pil geri dönüflüm kutusuna at›l›r. Pillerin patla-ma riski oldu¤u için kullan›m ömrünü tamamlayan piller çöpe at›lmayarak pil ge-ri dönüflümüne gönderilir.

Yak›t hücre dizaynlar› birbirlerinden farkl›l›klar gösterse de çal›flma prensiplerigenel olarak benzerdir. Yak›t hücreleri anot, katot ve elektrolit olmak üzere üçbileflenden oluflur. Anotta yükseltgenme, katotda indirgenme tepkimeleri gerçek-leflir. Hidrojen anotta bulunan katalizör yard›m›yla yükseltgenerek pozitif yüklüiyona (H+) ve negatif yüklü elektrona (e-) dönüflür. Oluflan iyonlar elektrolit içeri-sinden geçerek katota giderken elektronlar da devreyi tamamlamak için kullan›lantelden geçerek elektrik ak›m› üretirler. Katota giden pozitif yüklü iyonlar buradaoksijen ile reaksiyona girerek su olufltururlar. Bir hidrojen yak›t hücresinin flema-tik gösterimi genel hatlar›yla fiekil 4.7’de verilmifltir.

Yandaki yak›t hücresinde gerçekleflen re-aksiyonlar:

Anot: 2H2 → 4H+ + 4e-

Katot: O2 + 4H+ + 4e- →2H2OToplam: 2H2 + O2 → 2H2O + ENERJ‹

Yak›t hücreleri sahip olduklar› özellikleregöre çeflitli s›n›flanlara ayr›l›rlar. Yak›t hücre-leri;

• Kullan›lan yak›t türüne (hidrojen yak›thücresi, metanol yak›t hücresi, etanolyak›t hücresi, vb.),

• Yak›t›n sistemin içinde veya d›fl›nda ifl-lenmesine,

• Kullan›lan elektrolit türüne, • ‹flletme s›cakl›¤›na göre s›n›fland›r›l›r.

Yak›t hücreleri genellikle kullan›lan elektrolitlerin türüne göre s›n›fland›r›l›r.Burada önemli noktalardan biri de elektrolitlerin çal›flma s›cakl›k aral›¤›d›r. Farkl›elektrolitlerin kullan›ld›¤› yak›t hücreleri ve s›cakl›k de¤erleri afla¤›da verilmifltir.

1. Polimer elektrolit yak›t hücresi (PEFC - polymer electrolyte fuel cell) / 80°C 2. Alkalin yak›t hücresi (AFC - alkaline fuel cell) / 100°C - 200°C 3. Fosforik asit yak›t hücresi (PAFC - phosphoric acid fuel cell) / 200°C 4. Erimifl karbonat yak›t hücresi (MCFC - molten carbonate fuel cell ) / 650°C 5. Kat› oksit yak›t hücreleri (SOFC - solid oxide fuel cell) / 800°C-1000°C Düflük s›cakl›kta çal›flan yak›t hücrelerinde (PEFC, AFC, PAFC) protonlar ve

hidroksil iyonlar› elektrolit içindeki temel elektrik yükü tafl›y›c›lar›d›r. Yüksek


Yükseltgenme tepkimesianot elektrotta gerçekleflir.

‹ndirgenme tepkimesi katotelektrotta gerçekleflir.

Pil içerisinde elektri¤i iletenbileflenlere elektrolit denir.

fiekil 4.7

ANOT

ElektrolitH+

H+

H+

H+

H+

H+

KATOT

O2 H2O

H2

e-

e-

Bir hidrojen yak›thücresi

s›cakl›kta çal›flan yak›t hücrelerinde ise (MCFC, ITSOFC, TSOFC) s›ras›yla hemkarbonat iyonlar› hem de oksijen iyonlar› elektrik yükü tafl›y›c›lar›d›r.

Polimer elektrolit yak›t hücresinde kullan›lan elektrolit bir iyon de¤iflimmembran›d›r. Bu membranlar›n en önemli özelli¤i seçici olarak proton geçirgenolmas›d›r. Örne¤in fiekil 4.7’deki yak›t hücresi incelendi¤inde; anotta oluflan protonelektrolitten (membrandan) geçerek katot bölmesine gider ve burada hidroksil iletepkimeye girerek su fleklinde sistemden d›flar› ç›kar. Burada membran›n en önemligörevi protonun d›fl›nda hiç bir iyonu katot bölmesine geçirmemesidir. Ticariolarak en çok kullan›lan membran flor ve sülfonik asit gruplar› içeren Nafion’dur.Membrandaki suyun kontrolü yak›t hücresinin verimi (membran›n devaml› olarak›slak kalabilmesi) aç›s›ndan çok önemlidir.

Hidrojen yak›t hücrelerine alternatif olarak üzerinde en çok çal›fl›lan konulardanbiri do¤rudan metanol yak›t hücreleridir (DMFC). Do¤rudan metanol (CH3OH)yak›t hücresi, proton de¤iflim membranl› yak›t hücresinin alt kategorisidir. Metanolyak›t hücresinde metanol do¤rudan yak›t hücresine verilir. Metanolün üretimi,depolanmas› ve tafl›nmas› hidrojene göre çok daha kolay ve daha güvenlidir.Metanolü önemli bir yak›t haline getiren özelliklerinden bir de çevre kirlili¤ine vesera etkisine neden olan karbondioksit gaz›ndan elde edilebiliyor olmas›d›r.Karbondioksit gaz› elektrokimyasal olarak indirgendi¤inde metanole dönüflür.Fakat flu anki teknolojiyle bu dönüflümün maliyeti yüksektir. Söz konusu maliyetindüflürülmesi durumunda metanol yak›t hücresine gelece¤in enerji kayna¤› gözü ilebak›lmaktad›r.

Bir metanol yak›t hücresinde gerçekleflen reaksiyonlar:

Anot: CH3OH + H2O $ CO2 + 6H+ + 6e-

Katot: (3/2)O2 + 6H+ + 6e- → 3H2OToplam: CH3OH + (3/2)O2 → CO2 + 2H2O + ENERJ‹

Yak›t hücresinin avantajlar›:1. Çevre dostu bir enerjidir.2. Do¤rudan metanol yak›t hücreleri ile hem çevre kirlili¤i azalt›labilir hem de

enerji üretilebilir.3. ‹stenilen güç ve kapasiteye sahip yak›t hücreleri diz$ayn edilebilir.

Yak›t hücresinin dezavantajlar›:1. Üretim maliyetleri pahal›d›r.2. Katalizör ve membran sistemleri yak›t hücresinin performans›n› önemli

ölçüde etkiler.3. Hiderojen yak›t hücreleri hidrojenin sahip oldu¤u dezavantajlar› aynen tafl›r

(hidrojenin üretimi, depolanmas›, tafl›n›m, vb.)

Bir yak›t hücresinin temel bileflenleri nelerdir?

DÜNYADA VE TÜRK‹YE’DE ENERJ‹Bir ülke zenginli¤inin fert bafl›na düflen milli gelir ile ifade edildi¤i günümüzdünyas›nda fert bafl›na tüketilen elektrik enerjisi de geliflmenin ve sosyal refah›nönemli bir göstergesini oluflturmaktad›r. Dünya nüfusunun artmas›, teknolojininh›zla ilerlemesi ve refah›n yayg›nlaflmas› ile insanlar›n enerjiye olan ihtiyaçlar› vetüketimi h›zla artmaktad›r. Bununla beraber petrol, kömür ve do¤al gaz gibi


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



8

tükenebilir klasik enerji kaynaklar›n›n fiyatlar› da giderek yükselmekte ve u¤rundasavafllar yap›lmaktad›r. Hakl› olan›n de¤il güçlü olan›n hakim oldu¤u ve sözününgeçti¤i bir dünya düzeninde güçlü olabilmek için gerekli koflul; enerji üretiminded›fla ba¤›ml›l›¤› azaltan, kendi kaynaklar›m›za öncelik veren bir enerji politikas›n›nuygulanmas›d›r. Ülkemizde özellikle petrol ve do¤al gaz gibi fosil enerji kaynaklar›oldukça s›n›rl› miktarda oldu¤undan ithal edilmektedir. Bundan dolay›, Türkiyeenerji kaynaklar› bak›m›ndan d›fla ba¤›ml› bir ülke durumundad›r. T.C. Enerji veTabii Kaynaklar Bakanl›¤›’na ait internet sayfas›nda yer alan bir yaz› aynen fluflekildedir: “Enerji ve maden kaynaklar›n› verimli, etkin, güvenli, zaman›ndave çevreye duyarl› flekilde de¤erlendirerek d›fla ba¤›ml›l›¤› azaltmay› veülke refah›na en yüksek katk›y› sa¤lamay› görev edindik.”

Türkiye özellikle hidroelektrik, rüzgâr, günefl, jeotermal ve biyokütle olmaküzere önemli miktarda yenilenebilir enerji kaynaklar›na sahiptir. Yenilenebilirenerji kaynaklar› potansiyel olarak kömürden sonra ikinci s›rada gelmektedir. 2007y›l›nda yenilenebilir kaynaklardan üretilen enerji 9,5 milyon Ton Eflde¤er Petrolün(TEP) üzerinde gerçekleflmifl olup bu de¤er toplam birincil enerji arz›n›n %8,9’udur.Yenilenebilir enerji kaynaklar›ndan üretilen elektrik enerjisi miktar› 2008 y›l›ndagenel üretimin %17’sini karfl›lam›flt›r.

Ülkemizdeki yenilenebilir enerji üretiminde en önemli pay hidroelektrik vebiyokütleye aittir. Rüzgâr ve günefl enerjisinin pay› henüz çok küçük olmaklabirlikte gelecekte artmas› beklenmektedir.

Kaynak:(http://www.enerji.gov.tr/index.php?sf=webpages&b=yenilenebilirenerji)

Ülkemizde yenilenebilir enerji kaynaklar›n kullan›m›n›n art›r›lmas› için; Yenile-nebilir Enerji Kanunu (2005) ve Jeotermal Kanunu (2007) ç›kar›lm›flt›r. Yenilenebi-lir Enerji Kanunu’nda elektrikda¤›t›m flirketlerine yenilenebi-lir enerjiyi “YEK” belgeli tesis-lerden 10 y›l boyunca, toptanenerji fiyat›ndan alma zorunlu-lu¤u getirilmifl, üretilen elektrikenerjisi için 5-5,5 avro-cent al›mgarantisi verilmifltir.

2009 y›l›nda elektrik üreti-mimizin, %48,6’s› do¤al gazdan,%28,3’ü kömürden, %18,5’i hid-rolikten, %3,4’ü s›v› yak›tlardanve %1,1’i yenilenebilir kaynak-lardan elde edilmifltir. Dünya elektrik üretiminde kullan›lan enerji kaynaklar›n›nda¤›l›m› fiekil 4.8’de verilmifltir. Buradan da görüldü¤ü gibi dünya genelinde deelektrik üretiminin temelini fosil yak›tlar oluflturmaktad›r.

Dünyada ve Türkiye’de elektrik üretiminde en çok kullan›lan yak›t/yak›tlar nedir?


Kaynak Türü Yerli Potansiyel

Rüzgâr Çok Verimli: 8.000 MW, Orta Verimli: 40.000 MW

Jeotermal 31.500 MW (1.500 MW’› elektrik üretimine elveriflli)

Biyokütle 8,6 MTEP

Günefl Enerjisi 80 MTEP (380 milyar kwh/y›l elektrik)

Çizelge 4.32008 y›l› itibariyleyenilenebilir enerjideyerli kaynakpotansiyelininülkemizdeki durumu(MTEP; milyon tonpetrol eflde¤eri).

fiekil 4.8

GazHidro

Nükleer Kömür

Günefl, Jeotermal, Rüzgar3,86,2

Biyokütle

Petrol6,6

15,2

19,7

16

40

Dünya elektriküretimindekullan›lanyak›tlar›n %da¤›l›mlar›

Kaynakça:http://saferenvironment.files.wordpress.com/2008/11/wind_energy.jpg=

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



9


Enerji ile ilgili kavramlar› aç›klamak

Tüm canl›lar›n yaflamlar›n› sürdürebilmeleri içinenerjiye ihtiyaçlar› vard›r. Enerjinin üretimi ener-ji kaynaklar› taraf›ndan gerçeklefltirilir.

Eneri kaynaklar›n› s›n›fland›rmak

Enerji üretiminde temel olarak kullan›lan ham-maddelerden en önemlisi karbon temelli fosil ya-k›tlard›r. Fosil yak›tlar›n kullan›ld›¤› enerji kay-naklar›na klasik veya yenilenemez enerji kay-naklar› denir.

Kömür ve petrol yak›tlar›n›n özelliklerini ifade

etmek

Fosil yak›t›lar aras›nda en önemli kat› yak›t kö-mür, s›v› yak›t petrol ve gaz yak›t do¤al gazd›r.Fosil yak›tlar›n›n belirli bir süre sonra bitece¤idüflünüldü¤ünde petrol, do¤al gaz ve kömürünyerine insanl›¤›n ihtiyac› olan enerjinin üretile-bilmesi için yeni ve yenilenebilir alternatif enerjikaynaklar›na gereksinim duyulmaktad›r. Bunlararas›nda önemli olan yenilenebilir enerji türleri:günefl enerjisi, nükleer enerji, rüzgar enerjisi, hid-rojen enerjisi, jeotermal enerji, dalga ve gelgitenerjisi, biyokütle enerjisi, hidroelektrik enerjisive yak›t hücreleridir.

Günefl, nükleer, rüzgar, hidrojen, jeotermal,

dalga ve gelgit, biyokütle, hidroelektrik ve yak›t

hücrelerini aç›klamak

Günefl enerjisi yenilenebilir çevre dostu temiz birenerji kayna¤›d›r. Yüzeylerine gelen günefl ener-jisini elektrik enerjisine dönüfltüren sistemlere fo-

tovoltaik piller veya günefl pilleri denir. Güneflpilleri, kurulan sisteme ba¤l› olarak bir kaçkW’dan birkaç MW’a kadar elektrik üretebilir.Nükleer enerji yenilenemez bir enerji kayna¤›d›r.Nükleer reaksiyon sonucunda meydana gelenenerjiye nükleer enerji veya atomik enerji denir.Nükleer enerji büyük çekirdeklerin parçalanma-s› (Füzyon) veya küçük çekirdeklerin birleflmereaksiyonlar› (Fisyon) sonucu aç›¤a ç›kar.Rüzgar enerjisi yenilenebilir bir enerji kayna¤›-d›r. Rüzgar enerjisi üretimi esnas›nda karbon mo-noksit, karbondioksit, kükürt dioksit gibi zararl›gazlar ve at›k ürünler oluflmaz. Rüzgar enerjisin-den elektrik üretiminde türbinler kullan›l›r. Rüz-

gar türbinlerinin kuruldu¤u bölgelere rüzgar tar-

lalar› denir. Rüzgar tarlalar› karada, denizde ve-ya okyanuslarda rüzgar›n kuvvetli oldu¤u yerler-de oluflturulur.Hidrojen enerjisi yenilenebilir temiz bir enerjikayna¤›d›r. Hidrojen gaz›n›n yanmas› sonucun-da sadece su buhar› aç›¤a ç›kar. Hidrojen bilinentüm yak›tlar içerisinde birim kütle bafl›na en yük-sek enerji içeri¤ine sahiptir. 1 kg hidrojenden el-de edilen enerji, 2,1 kg do¤algaz veya 2,8 kg pet-rolden elde edilen enerjiye denktir. S›v› hidroje-nin enerjisi ayn› a¤›rl›ktaki benzine göre yaklafl›küç kat daha fazlad›r. Jeotermal enerji, yer kabu¤unun iç k›s›mlar›nda›s›nan s›cak su veya buhardan elde edilen ucuz,güvenilir, çevre dostu ve yeflil bir enerji türüdür.Ya¤mur, kar, deniz ve magmatik sular›n yeralt›n-daki gözenekli ve çatlakl› kayaç kütlelerini bes-leyerek oluflturduklar› jeotermal rezervuarlar, ye-ralt› ve reenjeksiyon koflullar› devam etti¤i müd-detçe jeotermal enerji yenilenebilir ve sürdürüle-bilir özelliklerini korurlar. Türkiye 31500 Mwt’likjeotermal potansiyel ile Dünyada ilk 10 ülke ara-s›ndad›r. Ülkemiz jeotermal kullan›m›nda Dün-ya’da 5’inci Avrupa’da ise 1’incidir. Dalga ve gelgit enerjileri yenilenebilir enerji kay-naklar›ndan olup di¤er alternatif enerji kaynakla-r›yla karfl›laflt›r›ld›¤›nda büyük ölçüde keflfedil-memifl enerji türleridir. Dalga ve gelgit enerjilerisuyun muazzam kuvvetinden faydalanabilmemi-zi sa¤lar. Dalga ve gelgit enerjilerinden elektriküretmek için özel tasarlanm›fl türbinler kullan›l›r.Biyokütle yenilenebilir, çevre dostu, elektrik üre-tilebilen, tafl›tlar için yak›t elde edilebilen strate-jik bir enerji kayna¤›d›r. Biyokütleden; fiziksel

süreçler ve dönüflüm süreçleri ile yak›t elde edil-mektedir. Biyokütle kaynaklar›, çeflitlilik aç›s›n-dan çok genifl olup karalardan denizlere kadarhemen her yerde bulmak mümkündür. Hidroelektrik enerjisi hammadde olarak suyunkullan›ld›¤› yenilenebilir bir enerji türüdür. Bura-daki temel prensip; suyun sahip oldu¤u potansi-yel enerjiyi önce mekanik daha sonra elektrikenerjisine çevirmektir. Bu çevirim hidroelektriksantrallerinde gerçekleflir.Yak›t hücresi, kullan›lan yak›t›n sahip oldu¤uenerjiyi elektrik enerjisine dönüfltüren elektro-

Özet

1NA M A Ç

4NA M A Ç

2NA M A Ç

3NA M A Ç


kimyasal bir hücredir. Hidrojenin d›fl›nda meta-nol veya etanol de yak›t olarak kullan›l›r. Yak›thücrelerinde yan›c› (hidrojen) ve yak›c› (oksijen)maddeler elektrot ve elektrolit bulunan ortamlar-da tepkimeye girdi¤inde elektrik, ›s› ve su aç›¤aç›kar.

Dünyada ve Türkiye’de enerji durumu hakk›nda

bilgi sahibi olmak

Türkiye özellikle hidroelektrik, rüzgâr, günefl,jeotermal ve biokütle olmak üzere önemli mik-tarda yenilenebilir enerji kaynaklar›na sahiptir.Yenilenebilir enerji kaynaklar› potansiyel olarakkömürden sonra ikinci s›rada gelmektedir. 2007y›l›nda yenilenebilir kaynaklardan üretilen ener-ji 9,5 milyon Ton Eflde¤er Petrolün (TEP) üzerin-de gerçekleflmifl olup bu de¤er toplam birincilenerji arz›n›n %8,9’udur. Yenilenebilir enerji kay-naklar›ndan üretilen elektrik enerjisi miktar› 2008y›l›nda genel üretimin %17’sini karfl›lam›flt›r.

5NA M A Ç


1. Afla¤›dakilerden hangisi fosil yak›tlar›n›n özellikle-

rinden biri de¤ildir?

a. Yand›¤›nda karbonmonoksit gaz›n›n aç›¤a ç›-

karmas›

b. Yand›¤›nda karbondioksit gaz›n›n aç›¤a ç›kar-

mas›

c. Yenilenemez bir enerji kayna¤› olmas›

d. Antrasit önemli bir fosil yak›t olmas›

e. Sera etkisini azaltmas›

2. Fosil yak›tlarla ilgili olarak afla¤›daki ifadelerden

hangisi do¤rudur?

a. 6 numaral› fuel-oilin enerjisi en fazlad›r.

b. LPG metan ve bütan gaz kar›fl›mlar›nan oluflur.

c. Linyit kömürünün ›s›l de¤eri taflkömüründen da-

ha fazlad›r.

d. Organik bilefliklerin temel kayna¤›d›r.

e. Türkiye’de elektrik üretiminde en fazla kullan›-

lan fosil yak›t› fuel-oildir..

3. Afla¤›dakilerden hangisi günefl pilinin özelliklerin-

den biri de¤ildir?

a. Günefl pilinin di¤er ad›n›n fotovoltaik hücre ol-

mas›

b. Günefl pilinin günün her saatinde flarj edilebil-

mesi

c. Organik günefl pillerinin veriminin anorganikle-

re göre daha az olmas›

d. P tipi ve N-tipi yar› iletken maddelerin kullan›l-

mas›

e. Günefl pilinin hammaddesinin günefl olmas›

4. Afla¤›dakilerden hangisi rüzgar enerjisi özelliklerin-

den biri de¤ildir?

a. Rüzgar enerjisi ile elektrik rüzgar›n›n türbinle-

rinden elde edilmesi

b. Rüzgar türbinlerinin denizlerde de kurulabilme-

si

c. Rüzgar enerjisinin çevre dostu bir enerji kayna-

¤› olmas›

d. Rüzgar enerjisinin yenilenemez bir enerji kayna-

¤› olmas›

e. Rüzgar türbinlerinin kanatlar›n›n çevreye zarar

verebilmesi

5. Alternatif enerji kaynaklar›na iliflkin afla¤›daki ifade-

lerden hangisi yanl›flt›r?

a. Fotovoltaik hücreler güneflin bol oldu¤u bölge-

ler için daha uygundur.

b. Rüzgar enerjisinin hammaddesi karadan, deniz-

den veya okaynustan sa¤lanabilir.

c. Nükleer enerji yenilenebilir bir enerji kayna¤›-

d›r.

d. Biyokütle enerjisi at›klar›n de¤erlendirilmesi aç›-

s›ndan önemlidir.

e. Hidrojen yak›t hücresinde at›k olarak su aç›¤a ç›-

kar.

6. Jeotermal enerji kaynaklar›na iliflkin afla¤›daki ifade-

lerden hangisi yanl›flt›r?a. Jeotermal kaynaklarda reenjeksiyon yap›lmas›

enerji verimini azalt›r.b. Jeotermal kaynaklar serac›l›kta kullan›labilir.c. Jeotermal kaynak geçirmez kayaçlar aras›nda

bulunur.d. Jeotermal kaynaklar sahip olduklar› s›cakl›klara

göre iki gruba ayr›l›r.e. Jeotermal kaynaklar elektrik enerji üretiminde

kullan›l›r.

7. Afla¤›dakilerden hangisi yak›t hücresinin özelli¤in-

den biri de¤ildir?

a. Yak›t hücrelerinin çevre dostu enerji kaynaklar›olmas›

b. Metanol yak›t hücresinde su, karbondioksit veenerjinin aç›¤a ç›kmas›

c. Yak›t hücrelerinin genel olarak anot, katot veelektrolitten oluflmas›

d. Karbondioksit elektrokimyasala indirgendi¤indemetanol elde edilmesi

e. Polimer elektrolit yak›t hücresinde kullan›lanmembran›n hidrojen gaz› geçirgenli¤inin yük-sek olmas›n›n istenmesi



8. Afla¤›dakilerden hangisi biyokütle enerji kaynaklar›-n›n özelliklerinden biri de¤ildir?

a. Organik at›klardan biyokütle enerjisinin eldeedilmesi

b. Kullan›lm›fl ya¤lar›n yeniden de¤erlendirilerekyak›t haline dönüfltürülmesi

c. Biyokütleden otomobiller için yak›t üretilmesid. Biyokütle enerjisi eldesi için sadece karasal bit-

kilerin kullan›lmas›e. Enerji tar›m›n›n biyokütle enerji kaynaklar›n›n

yetifltirilmesi için yap›lmas›

9. Elektrik üretimi ileilgili ›larak afla¤›daki ifadelerdenhangisi yanl›flt›r?

a. Dünya elektrik üretiminin büyük bir bölümü kö-mürden gerçeklefltirilir.

b. Nehirlerin ak›fl h›zlar› gelgit enerjisi aç›s›ndanönemlidir.

c. Türkiye’de elektri¤in büyük bir bölümü do¤algazdan üretilir.

d. Nükleer enerji elektrik üretimi aç›s›ndan önem-lidir.

e. Organik günefl pilleriyle elektrik üretim verimidüflüktür.

10. Enerji kaynaklar› aç›¤a ç›kard›klar› at›klar aç›s›ndandüflünüldü¤ünde afla¤›daki ifadelerden hangisi yanl›fl-

t›r?

a. Kömür yand›¤›nda aç›¤a ç›kan karbondioksit ga-z› sera etkisine neden olur.

b. Jeotermal kaynaklarda su ile beraber sülfür bile-flikleri de aç›¤a ç›kar.

c. Rüzgar enerjisinin at›¤› hidrokarbonlard›r d. Hidrojen yak›t hücresinde su aç›¤a ç›kar.e. Nükleer enerji üretiminde radyoaktif at›klar aç›-

¤a ç›kar.

1. e. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Klasik Enerji Kaynaklar›”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

2. d. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Klasik Enerji Kaynaklar›”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

3. b. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Günefl Enerjisi” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

4. d. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Rüzgar enerjisi” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

5. c. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Alternatif Enerji Kaynaklar›”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

6. e. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Jeotermal Enerji” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

7. a. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Yak›t Hücresi” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

8. d. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Biyokütle Enerjisi”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

9. b. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Klasik Enerji Kaynaklar› veAlternatif Enerji Kaynaklar›” konular›n› yenidengözden geçiriniz.

10. c. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Klasik Enerji Kaynaklar› veAlternatif Enerji Kaynaklar›” konular›n› yenidengözden geçiriniz.



S›ra Sizde 1

En s›k kullan›lan kat› yak›t kömür, s›v› yak›t fuel-oi-

li,benzin ve motorin, gaz yak›t do¤al gaz ve LPG’dir.

S›ra Sizde 2

Günefl ›fl›nlar›na maruz kalan günefl pilinde elektron,

kolay elektron veren yar› iletken bir maddeden elek-

tron alan di¤er yar› iletken maddeye hareket eder. Gü-

nefl pilinin art› ve eksi uçlar›n› oluflturan bu maddeler

aras›nda gerçekleflen elektron ak›m› ile elektrik üretilir.

S›ra Sizde 3

Günümüz teknolojisinde nükleer enerji, büyük çekir-

deklerin parçalanarak daha küçük paraçac›klar›n olufl-

mas› temeline dayanan nükleer füzyon reaksiyonu ile

elde edilir.

S›ra Sizde 4

Günümüzde kullan›lan motor teknolojisi genel olarak

benzin ve mazota göre dizayn edilmifltir. Bunun d›fl›n-

da hidrojen gaz› yan›c› bir gaz oldu¤u için üretimi, de-

polanmas› ve tafl›nmas› büyük riskler tafl›r. Bu faktörler

göz önüne al›nd›¤›nda hidrojenin yak›t olarak kullan›-

m› yayg›nlaflmam›fl olup bu sorunlar›n üstesinden gele-

bilmek için araflt›rmalar devam etmektedir.

S›ra Sizde 5

Yer küre iç çekirde¤inin s›cakl›¤› yaklafl›k 4200 °C’dir.

‹ç çekirdek bir ›s›t›c› gibi davranarak iki geçirimsiz ka-

yaç aras›ndaki suyu ›s›t›r. S›cakl›¤›n yüksek oldu¤u böl-

gelerde (> 200 °C) buhar daha düflük s›cakl›klarda s›-

cak su üretilir. Geçirimsiz tabakan›n özelli¤inden dola-

y› su s›zmaz ve sanki sabit duruyormufl gibi belirli böl-

gede muhafaza edilir.

S›ra Sizde 6

Biyokütleden; boyut küçültme, k›rma, ö¤ütme, kurut-

ma, filtrasyon, ekstraksiyon, vb.(fiziksel süreçler) ve bi-

yokimyasal ve termokimyasal süreçler (dönüflüm süreç-

leri) ile yak›t elde edilir.

S›ra Sizde 7

Hammadde olarak yüzey sular›n›n kullan›ld›¤› alternatif

enerji kaynaklar›; dalga, gelgit ve hidroelektrik enerjisidir.

S›ra Sizde 8

Yak›t hücre dizaynlar› birbirlerinden farkl›l›klar göster-

se de çal›flma prensipleri genel olarak benzerdir. Yak›t

hücreleri anot, katot ve elektrolit olmak üzere üç bile-

flenden oluflur.

S›ra Sizde 9Dünya elektrik üretiminin %40’› kömürden karfl›lan›r-ken Türkiye’de ise elektrik üretiminde en çok kullan›-lan yak›t do¤al gazd›r (%48,6).

Yararlan›lan KaynaklarSa¤lam, Mustafa, Uyar, Tanay S›dk›. Dalga Enerjisi ve

Türkiye’nin Dalga Enerjisi Teknik Potansiyeli,

Marmara Üniversitesi, Makine Mühendisli¤i Bölümü,Enerji Ana Bilim Dal›, Göztepe, ‹stanbul.

Shreve, R.N. and Brink, J.A., Jr. (1983). Chemical

Process Industries. Kimyasal Proses Endüstrileri(Çev.: ‹. Çataltafl). ‹stanbul: ‹nk›lap ve AkaKitabevleri.

fiahin, Y., Alem, S., Bettings, R., Nunzi, J.M. Develop-

ment of air stable polymer solar cells using an

inverted gold-on-top anode structure, Thin So-lid Films, 476, 340-343 (2005).

http://www.fenokulu.net/portal/Sayfa.php?Git=KonuKategorileri&Sayfa=KonuBaslikListesi&baslikid=162&KonuID=956

http://www.turkcebilgi.com/enerji_kaynaklar%C4%B1/ansiklopedi

http://tr.wikipedia.org/wiki/K%C3%B6m%C3%BCrhttp://tr.wikipedia.org/wiki/Petrolhttp://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_oilhttp://tr.wikipedia.org/wiki/Do%C4%9Fal_gazhttp://tr.wikipedia.org/wiki/G%C3%BCne%C5%9F_ene

rjisihttp://library.thinkquest.org/3471/nuclear_energy.htmlhttp://www.al ternaturk.org/turkiyede-ruzgar-

enerjisi.phphttp://tr.wikipedia.org/wiki/Dosya:Bozcaada_windfar

m.jpg

S›ra Sizde Yan›t Anahtar›


http://tr.wikipedia.org/wiki/Hidrojenhttp://www.enerji.gov.tr/index.php?dil=en&sf=webpages&b=hidrojenenerjisi_EN&bn=225&hn=&nm=40717&i

d=40739http://www.eie.gov.tr/turkce/YEK/jeotermal/11jeoterm

al_enerji_nedir.htmlhttp://www.okyanusenerji.com.tr/defaultda10.html?say

fa=icerik&id=9http://www.ekoses.com/ekolojikyasamportali/bpg/pu

blication_view.asp?iabspos=1&vjob=vdocid,147053http://www.ibb.gov.tr/sites/aydinlatmaenerji/Pages/En

erjiKaynaklari.aspxhttp://www.msxlabs.org/forum/cevre-bilimleri/21246-

hidroelektrik-enerji.htmlhttp://www.eie.gov.tr/turkce/YEK/HES/proje/turkeyhi

dro.dochttp://www.dsi.gov.tr/topraksu.htmhttp://www.google.com.tr/imgres?imgurl=http://tersan

e.uskudar.biz/resimler/yazilar/yakit_hucresi_sema.gif&imgrefurl=http://tersane.uskudar.biz/makaleler/hbt_yakit_hucresi.htm&h=520&w=499&sz=27&tbnid=EzqaOIs5TodNvM:&tbnh=131&tbnw=126&prev=/images%3Fq%3Dyak%25C4%25B1t%2Bh%25C3%25BCcreleri&hl=tr&usg=__EkOPAKdygteh0P9IJLpn5m0BfCM=&sa=X&ei=nU9TMjDIcTvOZui_KAP&ved=0CBYQ9QEwAw

http://www.enerji.gov.tr/index.phphttp://www.enerji.gov.tr/index.php?sf=webpages&b=y

enilenebilirenerjihttp://www.endaenerji.com.tr/enda_enerji.php?sayfa_i

d=650&kategori_id=650&lng=1http://saferenvironment.files.wordpress.com/2008/11/

wind_energy.jpg

Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Çimentoyu oluflturan tüm hammadde ve yard›mc› hammaddelerin özellikle-rini ve çimento içindeki bileflimlerini tan›yabilecek,Çimento çeflitleri ve s›n›fland›rmalar›n›n nas›l yap›ld›¤›n› aç›klayabilecek,Çimento türlerinin özelliklerini ve bunlar›n her birinin kullan›m yerlerini ta-n›mlayabilecek,Çimento üretim aflamalar›n› tan›yabilecek,Beton üretiminde çimentonun ifllevini ve betonun temel özelliklerini tan›ya-bilecek,Kireç üretimi ve kirecin kullan›m alanlar›n› aç›klayabilecek,Çimentonun kalite kontrolünün yap›lmas›nda kullan›lan mekanik, fiziksel vekimyasal deney yöntemlerini aç›klayabilecek,Türkiye Çimento Sanayinde çimentonun yeri ve önemini tart›flabilecek bilgive beceriler kazanacaks›n›z.


• Kalker• Kil• Klinker• Alç› tafl›• Priz

• Puzolan• Portland Çimentosu• Hidratasyon• Kalsinasyon

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

N

NN

NN

NN

N

Endüstriyel Kimya Çimento Endüstrisi

• Ç‹MENTONUN ÖNEM‹• Ç‹MENTO ‹ÇER‹S‹NDEK‹

B‹LEfiENLER• Ç‹MENTO ÇEfi‹TLER‹• Ç‹MENTOLARIN ÖZELL‹KLER‹ VE

KULLANIM ALANLARI• Ç‹MENTO ÜRET‹M‹• Ç‹MENTO VE BETON• K‹REÇ ÜRET‹M‹ VE KULLANIM

ALANLARI• Ç‹MENTO KAL‹TE KONTROLÜ• TÜRK‹YE Ç‹MENTO SANAY‹S‹


Ç‹MENTONUN ÖNEM‹Su eklendi¤inde hamur k›vam› alan, zamanla sertleflerek plastik özelli¤ini kaybe-den ba¤lay›c› özelli¤e sahip toz veya s›v› haldeki malzemelere ba¤lay›c› maddelerdenir. Alç›, çimento ve kireç toz ba¤lay›c› s›n›f›ndad›r.

Kökeni Latince’de “cementum” kelimesinden gelen ve yontulmufl tafl anlam›n-daki çimento su ile kar›flt›r›ld›¤›nda sertleflerek tu¤la, briket, fayans, kum, çak›l gi-bi malzemelerin birlefltirilmesinde kullan›lan hidrolik bir ba¤lay›c›d›r. Avrupa Bir-li¤inin EN 197-1 standartlar›nda çimento “suyla kar›flt›r›ld›¤›nda hamur oluflturabi-len, bu süreç zarf›nda giderek kat›laflan ve sertleflen, sertlefltikten sonra su alt›ndakalsa dahi belirli bir dayan›ma ve hacme sahip olan, genleflmeyen, ince ö¤ütülmüflhidrolik ba¤lay›c›” fleklinde tan›mlanmaktad›r. ‹çeri¤inde bulunan ba¤lay›c› mad-deler çimentonun suyla etkileflime girmesinde etkindir. Üretimde ve uygulamalar-da ço¤unlukla hidrolik (suyla etkileflime giren) çimentolar (Portland çimentosu,kompoze çimento vb.) kullan›lmas›na ra¤men suyla etkileflime girmeyen yani hid-rolik olmayan çimentolarda bulunmaktad›r.

Yap› malzemelerinin en önemlisi olarak kabul edilen çimentonun tarihi MÖ2000’li y›llara kadar uzanmaktad›r. Eski M›s›rl›lar›n yap›larda kalsine edilmifl killijipsten (alç› tafl›) oluflan bir tür çimento kulland›klar›, Anadolu’da antik Hitit kent-lerindeki yap›larda kireç ile do¤al puzolanik topraklar›n kar›flt›r›lmas› ile elde edi-len harçlar›n kullan›ld›¤› bilinmektedir. Çimentonun geliflim süreci içinde en önem-li aflama Portland çimentosunun üretimidir. ‹ngiltere’nin Portland adas› civar›ndabulunan tafllara benzerli¤i nedeniyle Portland Çimentosu olarak isimlendirilen buçimentonun do¤al çimentodan daha iyi özelliklere sahip oldu¤u anlafl›lm›flt›r. Gü-nümüzde en çok tercih edilen Portland çimentosu özellikle beton üretimindeönemli bir bileflen olarak ifllev görür. Çimento sanayinin geliflmesi ve ekonomiköneminin artmas› ülkeleri bu sanayi alan›na daha fazla yat›r›m yapmaya yönlendir-mifltir. Özellikle kalk›nma planlar› çerçevesinde ülkemizde önemli bir sanayi dal›olan çimento sektörüne büyük destekler verilmektedir.

Ç‹MENTO ‹ÇER‹S‹NDEK‹ B‹LEfiENLER Çimento içerisindeki bileflenler iki gruba ayr›l›r. Bunlar:

• Ana hammaddeler• Yard›mc› hammaddeler

olarak s›n›fland›r›l›r.

Çimento Endüstrisi

Ana Hammaddeler Çimento üretiminde kullan›lan ana ham maddeler flunlard›r:

• Kireçtafl› (kalker)• Kil• Marn• Alç› tafl›

Kireçtafl› (Kalker) Kimyasal bileflimi %90 CaCO3 (kalsiyum karbonat) olan kayaçlara do¤al kalker veyakireçtafl› ad› verilir. Kireçtafl› gevflek yap›l› ve k›r›lgan, sertlik derecesi 3 (Mohrs ska-las›na göre), özgül a¤›rl›¤› 2,5-2,7 gcm-3 olan ve genelde beyaz renkte bir maddedir.

Yerkabu¤unun %10’u kalkerden oluflur ve genellikle kalker do¤ada saf olarakbulunmaz. Yeralt› sular›nda travertenler, deniz ya da tatl› sularda ise mekanik,kimyasal veya organik çökelmeler sonucu kalker yataklar› oluflmaktad›r. Kalkermineralojik olarak saf halde kalsit ve çok az miktarda aragonit kristallerinden olu-flur. Bu kristal türlerinin %56 CaO ve %44 CO2 bilefliminde bir araya gelmesiylekalsiyum karbonat formu oluflur.

Do¤al kalker bünyesinde kalsiyum karbonata ilave olarak de¤iflik oranlardamagnezyum karbonat ve kil mineralleri bulundurur. Kalker, içeri¤indeki bu mad-delere göre farkl› isimler almaktad›r. Bunlar Çizelge 5.1’de verilmifltir.

Kalker bu bilefliklerden baflka demir oksit, demir sülfür ve silis (SiO2) içerebi-lir. ‹çeri¤indeki bu maddelerin varl›¤› çimentonun safs›zl›¤›n›n göstergesidir. Saf-s›zl›klar›n türüne göre kalkerin rengi de¤iflir. Örne¤in demir bileflikleri rengin sar›-kahve rengi olmas›na neden olur. Safs›zl›klar üretilen çimentonun kalitesinide de-¤ifltirmektedir. Örne¤in çakmaktafl›, opal, kuvars gibi silisyumdioksit bileflikleriö¤ütme ve piflirme s›ras›nda sorunlara yol açan istenmeyen safs›zl›klard›r. Kalke-rin safl›k derecesi içerdi¤i CaCO3 ve CaO miktar›na göre de¤iflir. Çizelge 5.2’dekalkerlerin safl›klar› ile ilgili s›n›fland›rma verilmifltir.

Kalkerin safl›¤› % CaCO3 %CaO

Çok fazla saf >98,5 >55,2

Çok saf 97-98,5 54,3-55,2

Orta saf 93,5-97 52,4-54,3

Az saf 85-93 47,6-52,4

Saf olmayan <85 <47,6

‹simlendirme %CaCO3%MgCO3

5-30 >30

Kalker 90-100 Dolamitik kalker Dolomitik

Marnl› kalker 85-90 Dolamitik marn Marnl› dolamitik

Kalkerli marn 70-85 Dolamitik kalkerli marn Dolamitik marn

Marn 50-70 Dolamitik marn Dolamitik

Killi marn 30-50 Dolamitik killi marn Dolamitik killi marn

Marnl› kil 10-30 Dolamitik marn Dolamitik marnl› kil

Kil 0-10 Kil Kil


Çizelge 5.1Kalker çeflitleri ve%CaCO3, %MgCO3oranlar›.

Çizelge 5.2Kalkerlerin safl›kderecesi.

KilKil çimento üretiminde hammadde olarak kullan›lan genellikle 0,002 mm’den kü-çük taneli, su çekici, yumuflak ve gevflek yap›l› do¤al bir mineraldir. Kil mineralle-ri esas olarak alüminyum oksit (Al2O3) ve sulu alüminyum silikatlardan oluflur. Ya-p›s›nda ayr›ca SiO2 (silis), Fe2O3 (demir oksit), CaO (kireç), MgO, K2O, Na2O, SO3gibi bilefliklerde bulunduran killer bileflimlerine göre farkl› s›n›flara ayr›l›rlar.

• Kaolinit grubu kil mineralleri (iki tabakal› killer)• Montmorillonit grubu kil mineralleri (üç tabakal› killer)• Kil mineralleri grubu• Amorf killerÇimento sanayinde en çok tercih edilen kil türü kaolin (Al2O3.2SiO2.2H2O) dir.

Kaolin özellikle beyaz çimento yap›m›nda önemli olan bir kil türüdür. Çimentoüretiminde kullan›lan kilin türü ve kalitesi X-›fl›nlar› difraksiyonu ve diferansiyeltermik analiz (DTA) ile yap›labilmektedir. Bu analizler sonucu kil içerisindekiAl2O3, SiO2, Fe2O3, CaO, MgO, K2O, Na2O, SO3 ve k›zd›rma kayb› miktarlar› sap-tanabilmektedir. Çimento üretiminde kullan›lacak kilin Al2O3/Fe2O3 oran›n›n 2/1olmas› gerekmektedir. Silis miktar› yüksek olan killer üretimde sorunlar yaratmak-tad›r. Ayr›ca toprakalkali oksitlerin miktar›n›n %1’in alt›nda olmas› gerekir.

Killerin bir di¤er özellikleri plastisitedir. Bu killerin suyla kar›flt›r›ld›¤›nda flekil-lenebilme özelli¤i kazanmalar›n› sa¤lar. Çimento üretiminde plastisitesi %15-20 ara-l›¤›nda olan ve 900-1050 °C piflirme s›cakl›¤›nda sinterleflebilen killer tercih edilir.

Marn Do¤ada kil ve kalkerin belirli oranlarda kar›flmas› sonucu oluflmufl kayaçlar bulu-nur. Bu do¤al kayaçlar %50-70 oran›nda kalker ve %30-50 oran›nda kil içerir vebunlara marn ad› verilir. Di¤er bir deyiflle marn, çimentonun ana hammaddelerin-den kalker ve kilin beraber bulundu¤u tek do¤al hammaddedir. Yerkabu¤undayayg›n olarak bulundu¤u için çimento üretiminde hammadde olarak en çok tercihedilen malzemedir. Bunun yan›nda kalkerden daha yumuflak oldu¤u için üretimindaha kolay olmas›n› ve ö¤ütme-piflirme gibi aflamalarda az enerji tüketilmesinisa¤layan bir hammaddedir.

Alç› Tafl› Alç› tafl› do¤ada iki halde bulunur. Bünyesinde iki molekül kristal suyu bulundu-ran türe (CaSO4.2H2O) jips ve susuz flekline de anhidrit (CaSO4) ad› verilir. Çi-mento üretiminde genellikle jips kullan›lmaktad›r. Alç›tafl› çimentonun priz süresi-ni geciktirme amac›yla %3-5 oran›nda klinkere kar›flt›r›larak kullan›l›r. BünyesindeMgCl2, NaCl, KCl türü tuzlar›n; opal, çört, kalsiden gibi minerallerin bulundu¤u al-ç›tafllar› ö¤ütme ve çözünmeyen safs›zl›k sorunlar›na neden olur. Bu yüzden çi-mentoda kullan›lacak alç›tafl›n›n bu maddeleri içermemesine dikkat edilmelidir.Alç›tafl› genellikle maden ocaklar›ndan ç›kt›¤› haliyle yani herhangi bir iflleme tabitutulmadan çimento üretimine kat›lmaktad›r.

Çimento hammaddelerinden hangisi maliyet aç›s›ndan daha çok tercih edilir?

Yard›mc› Hammaddeler Çimento üretiminde ham maddelerin kimyasal bileflimini düzeltici etki sa¤lamakamac›yla yard›mc› hammaddelerde kullan›l›r. Ençok tercih edilen yard›mc› ham-maddeler puzolanik maddeler (tras, yüksek f›r›n cünufu, pomza, uçuçu kül vb.) vedemir cevheridir.

1095. Ünite - Çimento Endüstr is i

Çimentonun yaklafl›k 2/3’sihava bofllu¤udur.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

Puzolanik Maddeler Puzolanlar tek bafllar›na ba¤lay›c› özellikleri olmayan (veya çok az olan) fakatçok ince ö¤ütüldüklerinde ortamdaki kireç ve nemle beraber kimyasal reaksiyonagirerek ba¤lay›c›l›k özelli¤i kazanan katk› maddeleridir. Son y›llarda çimento sana-yindeki yak›t fiyatlar›n›n yüksek olmas› nedeniyle üretim maliyetlerinin azalt›lma-s› için puzolanlar tercih edilmektedir. Çünkü çimentoda %30 oran›nda kullan›m›-na izin verilen puzolanik maddeler maliyeti oldukça azaltmaktad›r. Bu maddeleryüksek miktarda SiO2 ve Al2O3 içerirler. Puzolanik maddeler genel olarak üç s›n›-fa ayr›l›r. Bunlar:

• Do¤al Puzolanlar: Do¤adan ç›kar›ld›klar› halleri ile yani hiçbir ›s›l iflleme ta-bi tutulmadan kullan›labilen katk› maddeleridir. Ço¤unlukla volkanik kö-kenli olan bu malzemelerin en çok tercih edileni tüflerdir. Bunun yan›ndavolkanik kül, volkanik cam, zeolit, fleyl, pomza ve opalde do¤al puzolanlar-d›r. Ülkemizde genellikle tras ve volkanik ifllevlerin bir ürünü olan do¤al cü-ruf kullan›lmaktad›r.

• Aktive edilmifl puzolanlar: Baz› ›s›l ifllemler uygulanarak aktive edilmifl pu-zolanlar bu s›n›fa girer. Kaolinit, illik, montmorillonit vb. kil mineralleri bun-lara örnektir.

• Yapay puzolanlar: Fabrikalarda yan ürün veya at›k madde olarak aç›¤a ç›-kan puzolanik aktiviteye sahip uçucu kül, yüksek f›r›n cürufu, ö¤ütülmüfltu¤la, flist kal›nt›lar› bu s›n›ftad›r. Uçucu küller özellikle elektrik üretimi ya-pan tesislerin kömür f›r›nlar›ndaki toz toplama ünitelerinden sa¤lanan katk›maddeleridir. Bileflimlerinde SiO2, Al2O3 ve Fe2O3 bulunur. Ca(OH)2 ile bir-leflti¤inde ba¤lay›c›l›k özelli¤i kazan›rlar. Uçucu küllerde spesifik yüzey ala-n›n›n yüksek olmas› reaktivitelerini artt›ran bir parametredir. Çimento üreti-minde uçucu küllü çimentolar için %10-30 oran›nda, katk›l› çimentolar içinise en fazla %19 oran›nda uçucu kül kullan›lmas›na izin verilir.

Puzolanik maddelerin özellikleri nelerdir?

Demir Cevheri Do¤ada serbest halde bulunmas› zor olan demir cevheri sanayide flu formlarda bu-lunur:

- Oksitli demir cevheri: FeO, Fe2O3, Fe2O3.H2O, 2Fe2O3.3H2O- Sülfürlü demir cevheri: (FeS, Fe5S7, FeS2)- Sülfatl› demir cevheri: FeSO4- Karbonatl› demir cevheri: FeCO3 formlar›nda kullan›lmaktad›r. Bunlar aras›nda Fe2O3, Fe2O3.H2O, 2Fe2O3.3H2O bileflikleri çimento sanayin-

de en çok kullan›lan demir cevherleridir. Demir cevherleri yap›lar›nda baz› zararl›elementler bar›nd›r›rlar. Kükürt, arsenik, fosfor, klor ve düflük miktarda bak›r,krom, kurflun, nikel gibi elementler üretilen çimentoya zarar verece¤i için bunla-r›n cevher içindeki miktarlar›n›n yüksek olmamas›na dikkat edilmelidir.

Çimento sanayinde hangi yard›mc› hammaddeler tercih edilir?


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

Puzolanlar tek bafllar›naba¤lay›c› özellikleri olmayan(veya çok az olan) fakat çokince ö¤ütüldüklerindeortamdaki kireç ve nemleberaber kimyasal reaksiyonagirerek ba¤lay›c›l›k özelli¤ikazanan katk› maddeleridir.

Ç‹MENTO ÇEfi‹TLER‹ Piyasada farkl› amaçlara yönelik çimento çeflitleri bulunmaktad›r. Çimentonun çe-flitlili¤i asl›nda içeri¤indeki bileflen oranlar›n›n de¤iflik olmas› veya farkl› yard›mc›bileflenler içermesi anlam›na gelmektedir. Çimentolardaki çeflitlilik bunlarda birstandart›n olmad›¤› anlam›na gelmemelidir. Avrupa Birli¤inin EN 197 standart›naefl çimento üretim standartlar› Türk Standartlar›’nda TS EN 197 olarak isimlendiri-lirler. Bu standartlara uygun olarak üretilen çimentolara CEM çimentosu ad› verilir.CEM çimentosu öncelikle kalsiyum silikatlar›n hidratasyonu sonucu hidrolik sert-leflmesi meydana gelen ve bilefliminde reaktif CaO ve reaktif SiO2 toplam›n›n küt-lece en az %50 olmas› gereken çimentodur.

CEM çimentosunun ana tipleri: Bileflimlerine göre befl ana tip CEM çimentosuvard›r.

• CEM I Portland çimentosu • CEM II Portland kompoze çimento• CEM III Yüksek f›r›n cüruflu çimento• CEM IV Puzolanik çimento• CEM V Kompoze çimento Ana bileflenler ve minör ilave bileflenlerle beraber toplam 27 çeflit CEM

çimentosu üretilmektedir.CEM çimentosunun ana bileflenleri: Çimento içerisinde kütlece %5’den fazla

olan maddelere ana bileflen denir. Ana bileflenlerden miktar› en fazla olan klinker-dir. Klinker miktar›n› belirlemek için A, B ve C harfleri kullan›l›r.

A: Çimentonun klinker oran› en fazla olan tipi B: Çimentonun klinker oran› orta derecede olan tipi C: Çimentonun klinker oran› en az olan tipi

CEM çimentosunun katk› maddeleri: Her çimento tipine %0-5 aras›nda katk›maddeleri ilave edilebilmektedir. Bu katk› maddelerinin türlerini belirtmek içindeharf sembolleri kullan›l›r. Katk› maddelerinin türü ve sembolleri Çizelge 5.3’de ve-rilmifltir.

Ülkemizde katk› maddesi olarak en çok tras (P), silisli uçucu kül (V), kalkersiuçucu kül (W) ve yüksek f›r›n cürufu (S) kullan›lmaktad›r.

CEM çimentosunun dayan›m s›n›flar›: Çimentolar›n 3 standart dayan›m s›n›f›vard›r. 32,5, 42,5 ve 52,5 fleklinde dayan›m say›lar›n› belirterek yap›lan bu s›n›flan-


Katk› maddesinin sembolü Katk› maddesi türü

Granüle yüksek f›r›n cürufu S

Silis duman› D

Do¤al puzolan P

Do¤al kalsine puzolan Q

Silisli uçucu kül V

Kalkersi uçucu kül W

Piflmifl flist T

Kalker L

Çizelge 5.3Katk› maddelerinintürü ve sembolleri.

d›rmada bir çimento numunesinin 28 günde ulaflt›¤› N/mm2 veya MPa biriminde-ki bas›nç dayan›m› dikkate al›nmaktad›r. Bunun yan›nda her standart dayan›m s›-n›f› için iki erken dayan›m s›n›f› tan›mlanm›flt›r. Bunlar normal erken dayan›m (N)s›n›f› ve h›zl› erken dayan›m (R) s›n›f›d›r.

CEM II A-S 42,5 N fleklinde iflaretlenmifl bir çimentonun özelliklerini inceleyelim.Ana çimento s›n›f›: CEM IIPortland çimentosu klinkerinin oran›: Yüksek (A)Katk› maddesi: Yüksek f›r›n cürufu (S)Standart dayan›m s›n›f›: 42,5 MPaAlt s›n›f dayan›m›: Normal erken dayan›m (N)

Ç‹MENTOLARIN ÖZELL‹KLER‹ VE KULLANIM ALANLARI Genel olarak çimentolar kar›fl›m oranlar›na göre dört s›n›fa ayr›l›rlar. Bunlar:

• Portland Çimentosu: %100 klinker• Katk›l› Çimento: %81 (min.) klinker + %19 (max.) puzolanik madde • Trasl› Çimento: %60-80 klinker + %40-20 tras• Yüksek F›r›n Cüruflu Çimento: %70-90 klinker + %30-10 uçucu külÇimentoda en yüksek maliyetli bileflen klinkerdir. Bu nedenle ülkemizde ço-

¤unlukla klinker oran› daha az olan katk›l› çimento ve trasl› çimento üretilmekte-dir. Bunlar›n mukavemetleri, priz süreleri ve genleflmeleri Portland çimentosu ileayn›d›r.

Portland Çimentolar› Do¤al kalker (%80) ve kil (%20) kar›fl›m› 1400-1500 °C’de piflirilerek toz haline ge-tirildi¤inde gri-siyah renkte klinker ad› verilen bir ara ürün elde edilir. Elde edi-len bu ara ürün su ile kar›flt›r›ld›¤›nda çok h›zl› bir flekilde donar. Donmay› gecik-tirmek için klinkere a¤›rl›¤›n›n yaklafl›k %4-6’s›na yak›n oranlarda alç› tafl› (Ca-SO4.2H2O) ilave edilip ö¤ütüldü¤ünde “Portland Çimentosu” olarak bilinen çi-mento elde edilir.

%100 Portland çimentosu klinkeri + Alç›tafl› → Portland çimentosu

Portland çimentosu bileflimi CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO ve SO3 bilefliklerin-den oluflur. Çizelge 5.4’de Portland çimentosunda bulunan bu bileflikler ve yakla-fl›k miktarlar› verilmifltir.


Ö R N E K

Genel Ad Oksit Sembolü % Miktar

Kireç CaO C 60-67

Silis SiO2 S 17-25

Alümin Al2O3 A 3-8

Demir oksit Fe2O3 F 0,5-6

Kükürt trioksit SO3 S 1-3

Magnezyum oksit MgO M 0,1-4

Alkaliler Na2O + K2O N + K 0,2-1,3

Çizelge 5.4PortlandÇimentosunuOluflturan Oksitler veMiktarlar›.

% 80 kalker ve %20 kilkar›fl›m›n›n piflirilmesi ileelde edilen ana ürüneklinker ad› verilir.

Yüksek s›cakl›kta CaO, SiO2, Al2O3 ve Fe2O3 birleflerek dört temel oksit bilefli-¤ine dönüflür (Çizelge 5.5).

Çimentonun içeri¤inde bulunan bileflenlerin herbiri su ile tepkimeye girer vebu tepkimeler ekzotermik oldu¤u için ›s› aç›¤a ç›kar. Su ve çimento aras›nda ger-çekleflen bu olaya hidratasyon ad› verilir. Çimento klinkerinde dört temel oksitbilefli¤inin herbiri su ile farkl› ürünler oluflturmak üzere hidratasyona u¤rarlar vesonuç olarak ortaya ç›kan enerjiye hidratasyon ›s›s› ad› verilir. Portland çimento-sunun hidratosyon ›s›s› ~ 90-110 cal/g aral›¤›ndad›r.

Trikalsiyum silikat›n hidratasyonu: C3S silikat› çimentonun prizini kolaylaflt›-ran ve erken dayan›m kazanmas›na neden olan bir bileflendir. C3S’in hidratasyontepkimesi Eflitlik 5.1’de verilmifltir.

2(3CaO.SiO2) + 6H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2 Eflitlik 5.1

Dikalsiyum silikat›n hidratasyonu: C2S silikat› çimentoya yavafl fakat sürekli birdayan›m kazand›r›r. C2S’in hidratasyon tepkimesi Eflitlik 5.2’de verilmifltir.

2(2CaO.SiO2) + 4H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2 Eflitlik 5.2

Her iki silikat bilefli¤inin hidratasyonu sonucu 3CaO2 .2SiO2 .3H2O ve Ca(OH)2oluflur. Fakat C2S’in hidratasyonu sonucu oluflan Ca(OH)2 miktar› daha azd›r.Ca(OH)2 yani serbest kireç suda çözünürlü¤ü yüksek olan bir bilefliktir. OluflanCa(OH)2 miktar› ne kadar fazla ise çimentonun mekanik dayan›m› o kadar azal›r.Örne¤in su içindeki köprü ayaklar›nda kullan›lan betonda oluflan Ca(OH)2’in sü-rekli olarak çözünmesi beton içinde boflluklar yarat›r ve giderek artan bu boflluk-lar nedeniyle betonun dayan›m› azal›r.

Trikalsiyum alüminat›n hidratasyonu: C3A, çimentodaki miktar› az olmas›nara¤men çimentonun hidratasyonu ve priz süresini etkileyen önemli bir bileflendir.C3A suyla h›zla tepkimeye girer ve çimentonun erken priz almas›na yol açar. Tri-kalsiyum alüminat su ve alç› tafl› ile ayr› ayr› iki farkl› hidratasyon tepkimesi verir(Eflitlik 5.3-5.4).

3CaO.Al2O3 + 6H2O → 3CaO.Al2O3.6H2O + ›s› Eflitlik 5.3

3CaO.Al2O3.6H2O + 3(CaSO4.2H2O) + 19H2O → 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O Trikalsiyumsülfoalüminat

Eflitlik 5.4

Bu reaksiyonlardan ikincisinde oluflan trikalsiyumsülfoalüminat klinker tane-ciklerinin üzerini kaplayan ince i¤ne fleklinde kristallerdir ve bunlar çimentonunhidratasyonunu geciktirir.


‹sim Kimyasal Formül Sembol

Trikalsiyum silikat (alit) 3CaO.SiO2 C3S

Dikalsiyum silikat (belit) 2CaO.SiO2 C2S

Trikalsiyum alüminat (celit) 3CaO.Al2O3 C3A

Tetra kalsiyum alüminoferrit (felit) 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF

Çizelge 5.5Klinkeri oluflturanoksit mineralleri vesembolleri.

Hidratasyon, çimentonun suile tepkimesi sonucu ›s›aç›¤a ç›kan süreçtir.

Portland çimentosunun hidratasyonu s›ras›nda önce C3A, daha sonra C3S veC2S çözünerek hidroliz olur. Çözünme kat› taneciklerin yüzeylerinde olur ve çözü-nen bilefliklerin hidratlar› tane yüzeyini jelleflerek kaplar. Bu sayede reaksiyonagirmeyen bilefliklerin suyla temas› önlenir. Bu s›rada çözünerek çözeltiye geçen bi-lefliklerde çimentonun çözünme h›z›n› yavafllatmaktad›r. Tüm bu sebeplerden do-lay› çimentonun hidratasyonu zamanla azalma gösterir.

Çimentonun hidratasyonunu aç›klay›n›z.

Portland çimentosu klinkeri haz›rlan›rken bileflenlerin oranlar› de¤ifltirilerekfarkl› özelliklere sahip çimentolar elde edilmektedir. Örne¤in C3S miktar› yüksekolan bir çimento erken dayan›m› yüksek bir çimentodur. C3A ve C3S bileflikleri çi-mentonun ilk günlerdeki dayan›m›n› sa¤lar yani erken dayan›m almas› istenen yer-lerde C3A ve C3S yüzdesi fazla olan çimentolar kullan›l›r.

Portland çimentosu klinkerinin ana bileflimi ve bu bileflenlerin yaklafl›k oranlar›n› belir-tiniz.

Portland çimentosu bina, köprü, yol, prefabrik elemanlar vb. için kullan›lan hertür betonun üretiminde kullan›l›r. Yüksek dayan›ml› çimento kullan›lacak olanyerlerde mukavemeti 52,5 MPa veya 42,5 MPa olan Portland çimentolar› tercihedilmelidir. E¤er erken kal›p alma ve erken dayan›m isteniyorsa R tipi çimento kul-lan›l›r. R tipi çimentolar so¤uk hava flartlar›nda kullan›mlar› uygun olan çimento-lard›r. S›cak hava flartlar›nda N tipi çimentolar tercih edilir.

Katk›l› Çimentolar Katk›l› Çimentolar Portland çimentosu klinkerine %19’u geçmeyecek oranda puzo-lanik madde ve alç› tafl› ilave edilerek elde edilir. Bu çimento puzolan takviyeli çi-mento olarak da bilinirler.

%81 Portland çimentosu klinker + %19 puzolanik madde + Alç›tafl› → Katk›l› çi-mento

Katk›l› çimentonun Portland çimentosuna göre avantajlar› flunlard›r:• Puzolanik madde ilave edildi¤i için daha ucuza mal olur,• Hidratasyon ›s›s› düflüktür,• ‹fllenebilirli¤i daha yüksektir,• Son dayan›m› daha yüksektir,• Su geçirmezli¤i daha fazlad›r.Bunun yan›nda erken dayan›m›n›n, erime ve donmaya karfl› direncinin Port-

land çimentosundan daha düflük olmas› dezavantajlar›ndand›r.

Katk›l› çimentolar›n avantajlar› nelerdir?

Trasl› Çimentolar Do¤al puzolan s›n›f›nda olan tras, silisli ve alüminli maddeler içeren volkanik birtüfdür. Bu kendi bafl›na ba¤lay›c› özellik göstermeyen fakat kireçle beraber hidra-tasyona u¤rad›¤›nda ba¤lay›c› özellik kazanan bir malzemedir. Trasl› çimento Port-land çimentosu klinkerine %20-%40 oran›nda tras ve alç› tafl› eklenerek elde edilir.

%60-80 Portland çimentosu klinker + %40-20 tras (do¤al puzolan) + Alç›tafl› →Trasl› çimento


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

Puzolanlar kendi bafllar›naba¤lay›c›l›k de¤eri olmayan,sulu ortamda kalsiyumhidroksitle birleflti¤indehidrolik ba¤lay›c›l›kgösterebilme özelli¤ikazanan silikal› ve alüminal›malzemelerdir.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



6

Trasl› çimentonun kimyasal bileflimi magnezyum oksit (MgO) ve kükürt triok-sit (SO3) den oluflur. Bas›nç dayan›m› 7 günde 21 N/mm2, 21 günde 32,5 N/mm2

de¤erindedir. Trasl› çimentonun bafllang›çtaki dayan›m h›z› portland çimentosun-dan daha yavaflt›r. Fakat ilerleyen zamanda bas›nç dayan›m› artar ve zamanla port-land çimentosu ile eflit dayan›ma sahip olur. Bu çimentolar›n hidratasyon ›s›lar› dü-flük oldu¤u için özellikle deniz içi yap›larda tercih edilirler.

Uçucu Küllü Çimentolar Uçucu küller termik santrallerde elektrik üretimi s›ras›nda kullan›lan kömürlerinart›¤› olan yapay puzolanik malzemelerdir. Çimento üretiminde do¤rudan ham-madde olarak veya klinker ve alç›tafl›na kat›l›p (%10-30 oran›nda) kullan›l›rlar.Uçucu küllü çimentonun kimyasal bileflimi magnezyum oksit (MgO), kükürt triok-sit (SO3), alüminyum oksit (Al2O3) ve çözünmeyen kal›nt›dan oluflur. Bas›nç daya-n›m› trasl› çimento ile ayn›d›r.

Yüksek F›r›n Cürufu ÇimentolarBu tür çimentolar yüksek f›r›n cürufu ve portland çimentosu klinkerinin bir miktaralç› tafl› ile ö¤ütülmesiyle elde edilirler. Farkl› oranlarda yüksek f›r›n cürufu içerentürleri üretilmektedir. Bunlar:

CEM III/A: %35-65 CEM III/B: %66-80 CEM III/C: %81-95 CEM III/A ve CEM III/B türü çimentolar hidratasyon ›s›s›n›n düflük olmas› ge-

reken özellikle su yap›lar› ve barajlarda kullan›lan betonlar için uygundur.

Kütle betonlarda aç›¤a ç›kan ›s› nedeniyle beton içinde s›cakl›k aniden yükselir. Hidratas-yon ›s›s› düflük çimento kullan›ld›¤›nda betonun içinde oluflan bu s›cakl›k yükselmesininönüne geçilir.

Beyaz Portland ÇimentosuDayan›m› Portland çimentosu ile ayn› olan beyaz çimento genellikle dekoratifamaçla kullan›lan bir çimento türüdür. Özel nitelikli katk› maddeleri ve beyaz kiliçeren klinkerin bir miktar alç› tafl› (CaSO4.2H2O) ile ö¤ütülmesi sonucu elde edi-lir. Bilefliminde renk verici demir ve mangan oksit bilefliklerini içermez veya bun-lar›n oranlar› çok düflüktür.

Cüruf ÇimentolarBilefliminde genel olarak %42-48 CaO, %26-34 SiO2, %12-18 Al2O3 ve düflük mik-tarda Fe2O3, MgO, MnO, CaS ve MnS bileflikleri bulunan cüruf, ham demir üretimis›ras›nda at›k madde olarak oluflur. Cüruf çimento üretiminde kil yerine kullan›la-bilmesinin yan› s›ra kireç, alç›tafl› gibi ba¤lay›c› maddelere kar›flt›r›larak da kullan›l-maktad›r. Cüruflu çimentolar›n dayan›mlar› Portland çimentosundan daha yüksekoldu¤u için deniz sular›, termal sular, klorlu sular ve sülfatl› sularda; hidratasyon ›s›-s›n›n düflük olmas› nedeniyle baraj inflaat› gibi büyük yap›larda tercih edilirler.

Sorel Çimentosu Magnezyumoksiklorür çimentosu olarak da bilinen bu çimento MgO ve MgCl2 çö-zeltilerinin belirli oranda kar›flt›r›lmas› ile üretilen bir çimentodur. Bu çimento özel-


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



likle k›v›lc›m tehlikesi alan yerlerde, cephane üretimi yapan fabrikalarda ve cep-haneliklerde, atefle dayan›kl› panellerin üretiminde kullan›lan özel bir çimentodur.

Alüminli Çimento ‹çeri¤indeki alüminyum miktar› % 30’dan fazla olan alüminli çimentonun kimyasalbileflimi kalsiyum alüminat (CA) ve dikalsiyum silikat (C2S)’d›r. Asidik özelli¤e sa-hip oldu¤u için asitlerden etkilenmez. Dayan›mlar› Portland çimentosuna k›yaslaoldukça uzun sürelidir. Özelliklede yüksek s›cakl›¤a karfl› dayan›kl›d›rlar.

Sülfata Dayan›kl› Portland Çimentosu Trikalsiyumalüminat (C3A) miktar› en fazla %5 olan Portland çimentosu klinkeri-nin bir miktar alç› tafl› ile ö¤ütülmesi sonucu üretilen hidrolik bir çimentodur.Özellikle sülfatl› sularla temas halindeki yap›lardaki betonun tahrip olmamas› içinbu çimento kullan›lmaktad›r.

Süper Sülfat Çimentosu En az %65 oran›nda granül halindeki yüksek f›r›n cürufu, susuz kalsiyum sülfat veen fazla %15 oran›nda Portland çimentosu klinkeri kullan›larak üretilen bir çimen-todur. Ço¤unlukla Avrupa ve Amerika’da üretilen bu çimento ülkemizde özel istekolmas› durumunda üretilir. Özellikle deniz yap›lar› ve kanalizasyon gibi sülfatl› or-tamlarda kullan›lan betonlarda tercih edilir.

Harç Çimentosu Dolgu, s›va ve harç iflleri için kullan›lan ve yüksek dayan›m gerektirmeyen bu çi-mentolar›n üretiminde %60’a kadar puzolanik madde kullan›lmaktad›r. Dayan›m›düflük (10 MPa/7gün, 16 MPa/28 gün) oldu¤u için betonarme yap›larda kullan›l-mamal›d›r.

Ç‹MENTO ÜRET‹M‹Çimento üretimi çeflitli basamaklardan oluflmaktad›r. fiekil 5.1’de bir çimento fab-rikas›nda çimento üretimine ait süreçler flematize edilmifltir.


KIRICI

Kalker, Kil, Marn

DE⁄‹RMEN

FAR‹N STOKS‹LOSU

DÖNERFIRIN

DE⁄‹RMEN

PAKETLEME

Ç‹MENTOS‹LOSU

Alç›tafl›, yard›mc› hammaddelerYak›t

Fari

n

Klinker

fiekil 5.1

Çimento üretimflemas›.

Hammadde Temini Çimentonun hammaddeleri olan kil ve kalker (veya marn) ifl makineleri ve/veyapatlay›c› kullan›larak bulunduklar› ocaklardan ç›kar›l›r ve fabrikaya sevk edilirler.

Hammaddenin Ö¤ütülmesi ve Kar›flt›r›lmas›Ocaklardan ç›kar›lan hammaddeler belirli bir büyüklü¤e getirilmek için (~ 0-1,5m3 boyutundan 0-50 mm’ye) k›r›c›larda ö¤ütülür. Ö¤ütme ifllemi önemli bir afla-mad›r. Çünkü klinker oluflum reaksiyonu yani kalker ve kilin yüksek s›cakl›kta pi-flirilmesi kat› fazda gerçekleflen bir olayd›r. Bu tepkimenin verimini artt›rman›n yo-lu da kullan›lan kat› bileflenlerin temas yüzeylerini mümkün oldu¤unca artt›rmak-t›r. Bu nedenle ocaklardan gelen hammaddelerin çok ince ö¤ütülmesi ve homojenolmas› için çok iyi kar›flt›r›lmas› gerekir. Ocaklardan ç›kan hammaddelerin kimya-sal analizleri yap›ld›ktan sonra bileflimlerine göre ayr› ayr› depolan›rlar. Bileflimle-ri bilinen hammaddeler belirli bir düzenle de¤irmenlere gönderilip ö¤ütülürler.Ö¤ütülmüfl hammaddelerin f›r›na girmeden önceki ince ö¤ütülmüfl hallerine Fran-s›zca’da un anlam›na gelen farin (farine) ad› verilmektedir. Farin haz›rlamada kul-lan›lan üç farkl› yöntem vard›r.

1. Yafl yöntem2. Yar› yafl yöntem3. Kuru yöntem Bu üç yöntemden teknolojisi en yeni olan kuru yöntemdir. Yafl yöntem ile ku-

ru yöntem üretimleri aras›ndaki farklar› k›saca özetleyecek olursak; Yafl yöntemdekil su dolu havuzlarda su ile kar›flt›r›l›r. Buna k›rmatafl halindeki kalker eklenerekbirlikte ö¤ütülür ve tekrar havuzlara gönderilir. Havuzlarda bulunan kar›flt›r›c›larlaiyice kar›flt›r›larak kar›fl›m homojenize edilir ve sulu bir kar›fl›m halinde f›r›nlaragönderilir.

Kuru yöntemde ise kalker ve kil ayr› ayr› ö¤ütüldükten sonra toz haline getiri-lip bas›nçl› hava kullan›larak belirli oranlarda kar›flt›r›l›rlar. Kuru yöntemle eldeedilen kar›fl›m yafl yöntemle elde edilenden daha az su içerir (~%10). Yafl yöntem-de kar›fl›mdaki su miktar› fazla oldu¤u için (~%35) f›r›n piflirme s›cakl›klar›n›n yük-sek olmas› gerekir, bu da daha fazla yak›t harcamay› gerektirdi¤i için maliyeti art-t›r›r. Özellikle yak›t ekonomisi aç›s›ndan avantaja sahip olan bu sistem iflletme ma-liyetlerini düflürdü¤ü için tercih edilmektedir.

Farin yukar›da anlat›lan yöntemlerden birine (yafl veya kuru yöntem) göre ha-z›rlan›r ve f›r›nlara gönderilerek piflirilir.

Farin nedir? Farin haz›rlamada kullan›lan yöntemler nelerdir?

Klinkerin PiflirilmesiÖ¤ütülen ve istenen kimyasal bileflime sahip hammadde kar›fl›m› (farin) döner f›-r›nda piflirilmeden önce ön ›s›tma yap›l›r. Ön ›s›tman›n amac› hammaddeleri hembelli bir s›cakl›¤a (800 °C) getirmek hemde kalsinasyon ifllemini gerçeklefltirmektir.

Kalsinasyon kalkerin yüksek s›cakl›kta ›s›t›lmas› sonucu kirece (CaO) dönüfl-mesi sürecine verilen add›r (Eflitlik 5.5).

CaCO3 + Is› → CaO + CO2 Eflitlik 5.5

Kalker yap›s›ndan CO2 gaz› tamamen uzaklaflt›ktan sonra ise CaO kal›r. Kalsinas-yon süresince k›l yap›s›nda bulunan suda uzaklaflt›r›l›r yani kil dehidrate olur.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



7

Yüksek s›cakl›kta kalsiyumkarbonat›n kalsiyum oksitedönüflmesi sürecinekalsinasyon ad› verilir.

Ön ›s›tma ifllemi yap›lan kar›fl›m piflirmenin yap›laca¤› döner f›r›nlara girmedenönce art›k yap›s›ndaki su ve karbondioksitin büyük bir k›sm›n› kaybetmifltir ve s›-cakl›¤› yaklafl›k 800 °C civar›ndad›r. Piflirmenin yap›laca¤› f›r›nlar üretim yöntemi-ne ba¤l› olarak farkl› türlerde olabilirler. Yafl yöntemle yap›lan üretimde 80-100 muzunlu¤unda, kuru yöntemle yap›lan üretimde ise 40-50 m uzunlu¤unda, % 3,5-4,0e¤imli ve kendi ekseni etraf›nda dönen f›r›nlarda kar›fl›m piflirilir. Burada önemliolan nokta her iki yöntemde kullan›lan f›r›n›n e¤imli yap›da olmas›d›r. Bu kar›fl›-m›n kendi ekseni etraf›nda dönerek homojen bir flekilde piflirilmesini sa¤lamakiçindir. F›r›n içindeki s›cakl›k 1100-1200 °C oldu¤unda kar›fl›m eriyip yap›flkan ha-le gelmeye (sinterleflme) bafllar. Bu aflamada kat› tanecikler aras›nda reaksiyonlargerçekleflmeye bafllar. Yani CaO ile ortamdaki reaktif silis (SiO2) birleflerek C2S bi-lefli¤ini oluflturur. 1200-1350 °C’de s›v› faz oluflmaya bafllar. S›v› fazda C2S ile CaObirleflerek C3S olufltururlar. Bu tepkime sonras› ortamdaki CaO deriflimi oldukçaazal›r. 1450 °C’de C3S oluflumu sonlan›r. So¤utma ifllemiyle sonland›r›lan bu afla-man›n ürünleri C3S, C2S, C3A, C4AF ve serbest kireçtir.

K›saca piflirme iflleminde 1500 °C’yi bulan yüksek s›cakl›¤›n etkisiyle hammad-denin içeri¤indeki kireç, silis, alümin, demir oksit bileflikleri önce serbest hale ge-lir sonrada aralar›nda reaksiyona girerek silikat ve alüminat bilefliklerine dönüflür-ler. Tüm bu aflamalar sonucu oluflan ürüne klinker ad› verilir.

S›cak farin kar›fl›m›n›n döner f›r›nlarda ›s›t›lmas› s›ras›nda hangi kimyasal de¤iflimlerinmeydana geldi¤ini aç›klay›n›z.

Klinkerin So¤utulmas› ve Ö¤ütülmesi Klinkerin içindeki bileflenlerden C3S dayan›kl›l›¤› artt›r›c›d›r. 1250 °C alt›ndaki s›-cakl›klarda klinkerin içindeki C3S, C2S’e dönüflmeye bafllar.

C3S → C2S + CaO Eflitlik 5.6

Bu dönüflüm hem çimentonun dayan›kl›l›¤› aç›s›ndan istenmeyen bir durumyarat›r hemde oluflan CaO yani serbest kireç betonda çatlamalara neden olur. Bureaksiyonun önlenmesi için 1450 °C s›cakl›kta iken ani so¤utma yap›l›r. BöyleceC3S’in C2S ve CaO’e dönüflümü engellenmifl olur. S›cak klinker farkl› flekilde tasar-lanm›fl (›zgaral›, silindirli vb.) hava so¤utucular›nda normal s›cakl›¤a kadar so¤utu-lur. Bu s›rada so¤utmada kullan›lan havan›n s›cakl›¤› yaklafl›k 900 °C’a yükselir. Buda döner f›r›nlarda ›s›tmaya destek vermek için kullan›l›r. Klinkerin çabuk so¤utul-mas› ilk dayan›kl›l›¤›n›n artt›r›lmas› aç›s›ndan önemlidir.

So¤utulan klinker gözenekli ve yaklafl›k 1-3 cm boyutlar›nda gri sert topaklarfleklindedir. Bu haliyle su ile etkileflime girmez. ‹nce bir flekilde ö¤ütüldükten son-ra ba¤lay›c› olarak kullan›labilecek duruma gelir. Bu nedenle f›r›ndan ç›kan klin-ker çimento de¤irmenlerinde önce ince toz haline gelene kadar ö¤ütülür ve a¤›r-l›¤›n›n ~%5’i kadar alç› tafl› ile kar›flt›r›l›r. Alç› tafl› çimentonun priz süresini düzen-leyici olarak kullan›l›r. Bunun yan›nda üretilmek istenen çimento türüne göre çe-flitli katk› maddelerinin ilavesi de bu aflamada yap›l›r. Ö¤ütme ifllemi tamamlanançimento so¤umas› ve kararl› hale gelmesi için silolarda bekletilir ve bu sürenin so-nunda paketlemeye gönderilir.

Çimento fabrikalar›nda bulunan önemli ünitelerden biride toz toplama ünitele-ridir. Piflirme, ö¤ütme, depolama ve paketleme ifllemleri s›ras›nda oluflan tozlar›ntoplanarak de¤erlendirilmeleri ve çevreye zarar vermelerinin önlenmesi oldukça


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



8

önemlidir. Bu nedenle fabrikalarda elektrofiltreler, çökeltme odalar›, torba filtreler,silikon ve multisilikonlar kullan›l›r. Örne¤in baca gazlar›nda bulunan tozlar topla-narak katk› maddesi olarak kullan›lmaktad›r.

F›r›ndan ç›kan klinkerin neden hemen so¤utulmas› gerekir?

Paketleme Üretim aflamas› tamamlanan çimento taneciklerinin boyutu 90 ile 6,5 mikron ara-s›nda de¤iflir. Çimento, al›c›n›n iste¤ine ba¤l› olarak ya torbalanm›fl halde yada di-rekt kamyon vb. araçlarla kullan›laca¤› yere sevk edilir.

Depolama Çimentolar›n belirli bir kullan›m süresi vard›r. Dört aydan fazla depolarda (silolarda)bekletilen çimento havan›n nemini adsorblayaca¤› için yap›s› bozulur. Bu neden-le depoland›¤› ortam›n (silolar›n) nemden uzak olmas›na, ambalajlar›n›n kuru vehava almamas›na dikkat edilir.

Ç‹MENTO VE BETON Beton çimento, agrega, su ve baz› katk› maddelerinin kar›flt›r›lmas›yla üretilen biryap› malzemesidir. Kum, çak›l, k›rmatafl gibi taneli malzemeler agrega olarak isim-lendirilir. Çimento ba¤lay›c› özelli¤e sahip oldu¤u için agrega taneciklerinin yü-zeylerini kaplar, aralar›ndaki boflluklar› doldurur ve tanecikleri bir arada tutar. Çi-mento, su ve ince agrega kar›fl›m›ndan oluflan malzemeye harç ad› verilir.

Bilindi¤i gibi çimentonun ba¤lay›c› özelli¤inin olmas› için su ile kar›flt›r›lmas›gerekir. Su ile kar›flt›r›ld›¤›nda elde edilen hamura çimento hamuru ad› verilir. Çi-mento hamuru ilk oluflmaya bafllad›¤›nda k›vam› yumuflak, plastik özelliktedir. Fa-kat zamanla hamur kat›laflmaya bafllar. Benzer olarak beton ilk kar›lman›n ard›n-dan bir süre plastik k›vamdad›r. ‹flte bu süre içinde betonun kal›planmas›, yüzeyi-nin düzeltilebilmesi mümkündür. Betonun kat›laflmas› tamamland›ktan sonra taflgibi sert bir malzeme haline gelir.

Sertleflmifl bir betonda olmas› gereken özellikler:• Dayan›m› 7, 28 veya 90 gün dayan›m sürelerinden birine uygun olmal›d›r. • Su veya herhangi bir s›v›yla temas etti¤inde geçirimsiz olmal›d›r.• Çeflitli etkenler (donma-çözülme, ›slanma-kuruma, afl›nma, asitler, sülfatlar)

dayan›kl› olmal›d›r. • Hacminin yeteri kadar sabit olmas› gerekir. K›saca büzülmesi (rötre) veya

genleflmesi çatlamalar oluflturmayacak derecede olmal›d›r.Beton üretiminde kullan›lan çimentonun türü, miktar›, agregalar›n oran›, mine-

ral ve kimyasal katk›lar›n özellikleri betonun servis ömrünü etkileyen etkenlerdir.Beton üretirken kar›flt›r›lmas›, tafl›nmas›, yerlefltirilmesi ve saklanmas›na özen gös-terilmelidir. Betonun 1-2 cm kal›nl›¤›ndaki yüzey bölgesi çevre koflullar›ndan etki-lenip hasar görebilir. Buna dikkat edilmelidir. Dayan›kl› bir beton için geçirgenli-¤in olabildi¤ince azalt›lmas› flartt›r.

Beton di¤er yap› malzemelerinden (ahflap, çelik vb.) daha avantajl›d›r. Betonlaçeli¤in birçok özelli¤i birbirine benzer. Özellikle termal genleflme katsay›lar› birbi-rine yak›n olan bu iki malzeme betonarme yap›larda tek bir malzeme gibi bir ara-da bulunarak yap›n›n sa¤laml›k kazanmas›nda etkilidirler. Organik bir malzeme


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



9

Betonun d›fl etkenlere karfl›dayan›kl›l›¤›na durabilitead› verilir.

Çimentonun kum, çak›l gibitaneli malzemeler ve suylakar›flt›r›lmas› ile beton eldeedilir.

olan ahflab›n biyokimyasal reaksiyonlar sonucu çürümesi veya çelik bir yap›da za-manla meydana gelen korozyon gibi dezavantajlar beton yap›lar› avantajl› hale ge-tirmektedir.

K‹REÇ ÜRET‹M‹ VE KULLANIM ALANLARI Kalkerin piflirilmesi (kalsinasyonu) s›ras›nda oluflan kireç (CaO) suda ve havadasertleflerek kat› hal alan, beyaz renkli bir ba¤lay›c›d›r. Havada kat›laflan türüne ha-va kireci, hem havada hemde suda kat›laflan türüne ise su kireci ad› verilmektedir.Bunun yan›nda kömür kireci, mermer kireci, esmer kireç ve çal› kireci gibi türleride üretilmektedir.

Özellikle çimento sanayinde önemli bir bileflen olan kireç s›va, ba¤lay›c› boyamalzemesi, beton ve plastik endüstrisinde de hammadde olarak kullan›l›r.

Kireçtafl› ocaklar›ndan ç›kar›lan kireçtafllar› belirli boyutlara getirilmek için ön-ce k›r›lmakta sonra f›r›nlarda piflirilerek sönmemifl kireç elde edilmektedir (Eflitlik5.5). Sönmemifl kireç oldukça hidroskopik (nem çekici) bir maddedir ve söndürül-mesi için a¤›rl›¤›n›n yaklafl›k yar›s› kadar su ilave edilir. Hidratasyon ad› verilen busüreç ile sönmüfl kireç elde edilir (Eflitlik 5.7).

CaO + H2O → Ca(OH)2 + Is› Eflitlik 5.7

Kirecin su ile söndürülmesi ekzotermik bir reaksiyondur yani ›s› aç›¤a ç›kar.Söndürme ifllemi ayn› zamanda hacim genifllemesine neden olur. Kalsinasyon sü-resince kil yap›s›nda bulunan suda uzaklaflt›r›lm›fl olur yani kil dehidrate olur.

Sönmemifl kirecin söndürülme ifllemi ya üretildi¤i yerde yada kullan›laca¤› yer-de (flantiye, ev vb.) suyla kar›flt›r›larak yap›lmaktad›r. Kirecin kullan›lmadan öncesöndürme iflleminin tamamlanmas› çok önemlidir. Aksi halde kullan›ld›¤› yerdesönmesini tamamlayacakt›r. Bu durumda da yap›da çatlamalara, dökülmelere ne-den olacakt›r. Söndürme ifllemi genellikle kireç kuyular›nda bekletilerek yap›lmak-tad›r. Kireç duvar harc›nda kullan›lacak ise bekletme süresi en az 2-3 hafta olma-l›d›r. Kireç inflaat sektöründe;

• S›va,• Harç,• Beton,• Kireç-kum tu¤las› üretimi,• Badana iflleri,• Yollarda stabilizasyon malzemesi olarak kullan›lmaktad›r.Harçlara plastisite ve ifllenebilirlik özelli¤i kazand›ran kirecin s›va ve duvar

harçlar›nda çimento ile kullan›lmas› malaya yap›flmayan, çatlamayan bir s›va iflle-mi yap›lmas›na imkan verir. Kireç kaynat›ld›¤›nda sudaki çözünürlü¤ü azalan birmaddedir. Bu nedenle de kalorifer kazanlar›n›n ve borular›n›n t›kanmas›na nedenolmaktad›r.

Sönmüfl kireç nas›l oluflur? Tepkimelerini yazarak aç›klay›n›z.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



10

Ç‹MENTO KAL‹TE KONTROLÜÇimento üretimi tamamlan›p kullan›ma sunulmadan önce TSE taraf›ndan belirle-nen standartlara uygunluklar› test edilir. Bu aflamada yap›lan ifllemler kalite-kontrollaboratuvarlar›nda gerçeklefltirilmektedir. TSE standartlar›nda çimento kalitesinibelirlemek için yap›lan deneyler genel olarak mekanik, fiziksel ve kimyasal olmaküzere üçe ayr›l›rlar.

Çimentonun Fiziksel Özelliklerine Yönelik Deneyler Çimentonun fiziksel özelikleri ile ilgili deneyler; çimentonun priz süresi tayini, çi-mento için gerekli su miktar› tayini, çimentonun incelik tayini, çimentonun hacimgenleflmesi tayini, özgül a¤›rl›k tayini deneyleridir.

1. Çimentonun Priz Süresi Deneyi: Çimento havada ve suda priz yapmaözelli¤i olan bir ba¤lay›c›d›r. Ba¤lay›c› maddelere su eklendi¤inde belirli bir süreplastik k›vamlar›n› korurlar, bu aflamada istenen flekil verilebilir. Bir süre sonraplastik hamur kat›laflmaya bafllar. Bu olaya priz ad› verilir. Çimentonun suyla ka-r›flt›r›ld›ktan sonra plastik hamur k›vam›na gelip zamanla kat›laflarak plastik özelli-¤ini kaybetti¤i süre priz süresi olarak adland›r›lmaktad›r. Portland çimentosundapriz süresinin 1 saatten erken bafllamamas› ve en az 10 saatten öncede tamamlan-mamas› gerekir. Priz süresini belirlemek için Vicat aleti kullan›l›r. Bir çimento ha-muru numunesine belirli bir yükseklikten vicat i¤nesi ad› verilen i¤ne düflürülür vei¤nenin batma miktar› ölçülür. Bu ifllem bafllang›çtan itibaren belirli zamanlardayap›l›r. ‹¤nenin hamura 3-5 mm sapland›¤› an prizin bafllad›¤› süre olarak al›n›r. ‹¤-nenin 0,5 mm batt›¤› yükseklik ise prizin bitifl süresi olarak ölçülür.

Çimentonun priz süresi neden önemlidir?

2. Çimento ‹çin Gerekli Su Miktar› Tayini Deneyi: Bu deney için de Vicataleti kullan›l›r. 500 gr çimento numunesi a¤›rl›¤›n›n %25-30’u kadar su ile kar›flt›r›-larak çimento hamuru haz›rlan›r ve vicat kab›na numune konulur. Vicat aletinin300 gr a¤›rl›¤›ndaki ucuna bir sonda tak›l›r ve bu çimento hamuruna bat›r›l›r. Son-dan›n kar›fl›ma batma yüksekli¤i 5-7 mm aras›nda ise su miktar› yeterlidir. E¤ersonda 7 mm’nin üzerinde kal›yorsa su miktar› az, 5 mm’den daha fazla afla¤› ini-yorsa su miktar› fazlad›r.

3. Çimentonda ‹ncelik Tayini Deneyi: Çimento taneciklerinin inceli¤i suylatepkimeye girmeleri ve hidratasyonlar› için önemli bir parametredir. Bunun yan›n-da beton dayan›m›n›n yüksek olmas› için incelik önemlidir. Çimento taneleri ge-nellikle 6,5-90 mikron büyüklü¤ünde olmal›d›r. Çimentonun inceli¤ini tayin etmekiçin uygun boyutlardaki eleklerden eleme yap›l›p elekten geçen taneciklerin mik-tar› belirlenir. Uygulamada özgül yüzey alan› ad› verilen yöntemde kullan›lmakta-d›r. Bu yöntemde s›k›flt›r›lan çimento tabakas›ndan sabit ak›mda hava geçirilerekgeçifl süresi belirlenir ve çimentonun özgül yüzeyi bulunur. Çimentonun özgül yü-zeyinin büyüklü¤ü çimentonun inceli¤inin ölçüsüdür. Bu deney çimento fabrika-lar›nda Blaine aleti olarak bilinen cihazla otomatik olarak yap›lmaktad›r.

4. Hacim Genleflmesi Deneyi: Çimentolar›n içinde sönmemifl kireç (CaO), mag-nezyum oksit (MgO) ve kükürt trioksit (SO3) bilefliklerinin suyla tepkimeye girmesisonucu hacimde art›fl meydana gelir. Bu maddelerin çimento içindeki miktarlar›n› be-lirlemek için Le Chatelier (Genleflme) deneyi yap›l›r. Bu deneyde amaç çimento için-de bulunan serbest kireç (CaO) ve/veya magnezyum oksit miktarlar›n› belirlemektir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



11

Çimentonun Mekanik Dayan›m Özelliklerine Yönelik Deneyler Ba¤lay›c› maddelerde aranan en önemli özellik yüksek bir dayan›ma sahip olma-lar› ve bunu zamanla yitirmemeleridir. Bunu test etmek için üretilen çimentolar(%100 katk›s›z veya katk›l› türler) su ile kar›flt›r›larak kal›plara dökülür ve priz al-malar› beklenir. Sertleflen numuneler kal›ptan ç›kar›ld›ktan sonra 28 gün 20 °C’debekletilir. 28 gün sonra kal›plar›n üzerine pres aleti ile bas›nç uygulanarak numu-nenin k›r›ld›¤› bas›nç de¤eri belirlenir. Standartlara göre çimentolar›n mekanik da-yan›mlar›n›n 32,5, 42,5 veya 52,5 MPa olmas› gerekmektedir.

Çimentonun Kimyasal Bilefliminin Tayinine Yönelik DeneylerTürk Standartlar› Enstitüsü taraf›ndan çimentonun kimyasal analizinde uygulana-cak standart yöntemler ve elementlerin s›n›r de¤erleri belirlenmifltir. Çimentonunkimyasal bilefliminin tayini yani çimento içinde bulunan elementlerin türünü vemiktarlar›n› belirlemek için çeflitli yöntemler kullan›lmaktad›r. Türkiye ÇimentoMüstahsilleri Birli¤i’nin (TÇMB) araflt›rma, gelifltirme ve teknik e¤itim alanlar›ndafaydalan›lmak üzere kurdu¤u Çimento ve Beton Araflt›rma ve Gelifltirme (AR-GE)Enstitüsü’nün, çimento bölümünde bulunan laboratuvarlar ve bu laboratuvarlardabulunan cihazlar›n ifllevleri afla¤›da verilmifltir.

i. Yafl Kimyasal Analiz Laboratuvar›: Bu laboratuvarda her tür çimento ve ba¤-lay›c› maddelerin; kil, kalker, marn, demir cevheri, alç›tafl› gibi çimentohammaddelerinin; yard›mc› hammaddeler olan tras, cüruf, uçucu kül, silisduman› gibi puzolanlar›n kimyasal analizleri yap›lmaktad›r. Bu analizlerdebahsi geçen maddelerin CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, SO3, klorür, sülfür,kristal suyu, k›zd›rma kayb›, katk› miktar› belirlenebilmektedir.

ii. Yak›t Laboratuvar›: Her tür çimento numunesinin 1,2,3,...365 gün veya dahafazla zamanlardaki hidratasyon ›s›lar› tayin edilmektedir.

iii. X-Ifl›nlar› Difraktometre Laboratuvar›: X-Ifl›nlar› Difraktometre (XRD) cihaz›kullan›larak çimento numunelerinin içerdi¤i kalker, kil, marn ve puzolanla-r›n (tras, cüruf, uçucu kül vb.) mineralojik analizleri yap›lmaktad›r. Ayr›caçimento numunelerinin faz analizleri (%C3S, %C2S...) ile serbest CaO, ser-best SiO2 miktar›da tayin edilmektedir.

iv. X-Ifl›nlar› Floresans Spektrometre Laboratuvar›: X-Ifl›nlar› Floresans Spek-trometre (XRF) cihaz› kullan›larak çimento numuneleri ve klinker içindekiCaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, Na2O, K2O bilefliklerinin miktarlar› nicelolarak belirlenmektedir. Nitel analizde ise numunelerin içindeki sodyumelementinden uranyum elementine kadar olan tüm elementlerin varl›¤› be-lirlenebilmektedir.

v. Fotometre Laboratuvar›: Atomik absorbsiyon Spektrofotometre ve Alev Fo-tometre cihazlar› kullan›larak çimento ve hammadde numunelerinde CaO,SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, Na2O, K2O gibi ana element analizleri, TiO2,Mn2O3, P2O5, Cr2O3, NiO, ZnO gibi ikincil elementlerin analizleri ve sudaçözünen alkalilerin (Na2O, K2O) analizleri yap›lmaktad›r.

vi. Termal Analiz Laboratuvar›: Diferansiyel Tarama Kalorimetresi (DSC) cihaz›ile çimento numunelerinde cams› geçifller, erime ve kristalleflme davran›flla-r› ve ›s›lar›, reaksiyon ›s›s›, özgül ›s› kapasitesi, safs›zl›k ölçümü gibi analiz-ler yap›lmaktad›r.

vii.Mikroskopi Laboratuvar›: Tarama Elektron Mikroskobu (TEM) ile çimento,klinker ve hammaddelerin morfolojik ve mikroyap›sal özellikleri, tane boyuda¤›l›mlar› belirlenmektedir.


TÜRK‹YE Ç‹MENTO SANAY‹S‹Çimento hammaddeleri, özellikle kalker rezervleri oldukça fazla olan ülkemiz kul-lan›lan yeni teknolojiler ve teknik bilgi birikimi yüksek deneyimli çal›flanlar saye-sinde çimento üretiminde di¤er ülkeler aras›nda ön s›ralarda bulunmaktad›r.

1911 y›l›nda Türkiye’nin ilk çimento fabrikas› ‹stanbul Dar›ca’da y›ll›k 20000ton üretim ile faaliyetine bafllad›ktan sonra Cumhuriyet y›llar›ndaki kalk›nma he-defleri do¤rultusunda çimento sanayi giderek büyümüfltür. 1970 y›ll›na kadar ye-terli ihtiyac› karfl›layacak üretim yap›lamad›¤› için ülkemizin çimento ihtiyac› ya-banc› ülkelerden ithalat yap›larak karfl›lanm›flt›r. 1970 y›l›ndan sonra taleplerin art-mas› nedeniyle yeni fabrikalar›n say›s› artm›fl ve art›k di¤er ülkelere ihracat yap›l-maya bafllanm›flt›r. Y›ldan y›la de¤iflmekle birlikte genellikle Dünya’da ilk sekiz ül-keden biri aras›na girmeyi baflaran ülkemiz çimento üretiminde ve ihracatta Avru-pa’da ilk üç ülke aras›nda bulunmaktad›r. Ülkemizde halen faaliyet gösteren 20milyon ton üretim kapasitesine sahip 39 entegre tesis ve 16 ö¤ütme-paketleme te-sisi olmak üzere 55 çimento fabrikas› bulunmaktad›r (Çizelge 5.5).


Bölgeler Çimento Fabrikas› Ö¤ütme ve paketleme tesisi

Marmara 8 4

Ege 4 2

Karadeniz 6 5

Akdeniz 3 3

‹ç Anadolu 8 3

Güneydo¤u Anadolu 6 -

Do¤u Anadolu 4 -

Toplam 39 16

Çizelge 5.5Türkiye Çimentofabrikalar›n›nco¤rafi da¤›l›m›.

Türkiye dünya çimentoüretiminin % 1,5’inigerçeklefltirmektedir.


Çimentoyu oluflturan tüm hammadde ve yar-d›mc› hammaddelerin özelliklerini ve çimentoiçindeki bileflimlerini tan›mak.Çimento içerisindeki bileflenler ana hammadde-ler ve yard›mc› hammaddeler olarak iki grubaayr›l›r. Ana ham maddeler kireçtafl› (kalker), kil,marn ve alç›tafl›d›r. Çimento klinkerinde en faz-la bulunan bileflen olan kalker CaCO3, MgCO3ve kil minerallerini içeren bir malzemedir. Kilmineralleri ise alüminyum oksit (Al2O3) ve sulualüminyum silikatlardan oluflur. Çimento sana-yinde en çok tercih edilen kil türü kaolin(Al2O3.2SiO2.2H2O) dir. Kaolin özellikle beyazçimento yap›m›nda önemli bir kil türüdür. Killersu ile kar›flt›r›ld›¤›nda flekillenebilen do¤al mal-zemelerdir. Bir di¤er hammadde %50-70 oran›n-da kalker ve %30-50 oran›nda kil içeren marn-d›r. Alç›tafl› ise çimentonun priz süresini gecik-tirme amac›yla %3-5 oran›nda klinkere kar›flt›r›-lan kalsiyum sülfat bilefli¤idir. Bunun yan›ndaçimento klinkerine tras, uçucu kül, silisli uçucukül, pomza, kil mineralleri vb. katk› maddelerikat›larak çimentolar çeflitlendirilir ve farkl› alan-larda kullan›ma sunulur.

Çimento çeflitleri ve s›n›fland›rmalar›n›n nas›lyap›ld›¤›n› aç›klamak.Bileflimlerine göre befl ana tip CEM çimentosu var-d›r. CEM I Portland Çimentosu, CEM II PortlandKompoze Çimento, CEM III Yüksek F›r›n CürufluÇimento, CEM IV Puzolanik Çimento, CEM VKompoze Çimento. Bu çimentolar ana bileflenleriklinker olmak üzere bunun yan›nda a¤›rl›klar›n›n%5’inden daha az miktarda katk› maddeleri içerir-ler. En az katk› maddesi içerenler A, orta miktar-da içerenler B, en fazla katk› maddesi içerenlerise C tipi çimento olarak s›n›fland›r›l›rlar. Çimen-tolar›n içerdikleri katk› maddelerinin türü harfsembolleri ile iflaretlenerek birbirinden ay›rt edi-lir. Ülkemizde en çok tras (P), silisli uçucu kül(V), kalkersi uçucu kül (W) ve yüksek f›r›n cüru-fu (S) katk›lar› kullan›lmaktad›r. 3 standart daya-n›m s›n›f› olan çimentolar›n bas›nç dayan›mlar›32,5 MPa, 42,5 MPa ve 52,5 MPa de¤erlerindedir.Bunun yan›nda her standart dayan›m s›n›f› için ikierken dayan›m s›n›f› tan›mlanm›flt›r. Bunlar nor-mal erken dayan›m (N) s›n›f› ve h›zl› erken daya-n›m (R) s›n›f›d›r.

Çimento türlerinin özelliklerini ve bunlar›n her

birinin kullan›m yerlerini tan›mlamak.

Çimento sanayinde Portland Çimentosu (%100klinker), katk›l› çimento (%81 klinker + %19 pu-zolanik madde), trasl› çimento (%60-80 klinker +%40-20 tras), yüksek f›r›n cüruflu çimento (%70-90 klinker + %30-10 uçucu kül) türlerinde çimen-tolar üretilmektedir. Öncelikli olarak inflaat iflle-rinde kullan›lan bu çimentolar içerdikleri katk›la-r›n türüne göre farkl› yap› ifllerinde kullan›labil-mektedir. Örne¤in hidratasyon ›s›lar› düflük olantrasl› çimento deniz içi yap›larda; beyaz renklibeyaz portland çimentosu dekoratif yap› ifllerin-de; Sorel çimentosu k›v›lc›m tehlikesi alan yer-lerde, cephane üretimi yapan fabrikalarda ve cep-haneliklerde kullan›l›r.

Çimento üretim aflamalar›n› tan›mak.

Çimento üretimi hammadde temini, hammadde-nin ö¤ütülmesi ve kar›flt›r›lmas›, klinkerin pifliril-mesi, klinkerin so¤utulmas› ve ö¤ütülmesi, pa-ketleme ve depolama aflamalar›ndan oluflur.

Beton üretiminde çimentonun ifllevini ve beto-

nun temel özelliklerini tan›mak.

Beton çimento, agrega, su ve baz› katk› madde-lerinin kar›flt›r›lmas›yla üretilen bir yap› malze-mesidir. Çimento ba¤lay›c› özelli¤e sahip bir mal-zeme olarak betonun oluflmas› için agrega tane-ciklerinin yüzeylerini kaplar, aralar›ndaki bofl-luklar› doldurur ve tanecikleri bir arada tutar.Sertleflmifl bir betonda olmas› gereken özellikler;Dayan›m› 7, 28 veya 90 gün dayan›m sürelerin-den birine uygun olmal›, su veya herhangi bir s›-v›yla temas etti¤inde geçirimsiz olmal›, çeflitli et-kenler (donma-çözülme, ›slanma-kuruma, afl›n-ma, asitlere, sülfatlara) dayan›kl› olmal›, hacmiyeteri kadar sabit olmal›d›r.

Kireç üretimi ve kirecin kullan›m alanlar›n›

aç›klamak.

Kireç (CaO) suda ve havada sertleflerek kat› halalan, beyaz renkli bir ba¤lay›c›d›r. ‹nflaat sektö-ründe s›va, harç, beton, kireç-kum tu¤las› üreti-mi, badana iflleri, yollarda stabilizasyon malze-mesi olarak kullan›l›r.

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç

3NA M A Ç

4NA M A Ç

5NA M A Ç

6NA M A Ç


Çimentonun kalite kontrolünün yap›lmas›nda

kullan›lan mekanik, fiziksel ve kimyasal deney

yöntemlerini aç›klamak.

Çimentonun fiziksel özellikleri ile ilgili deneyler-de çimentonun priz süresi tayini, çimento içingerekli su miktar› tayini, çimentonun incelik tayi-ni, çimentonun hacim genleflmesi tayini, özgüla¤›rl›k tayini yap›lmaktad›r. Çimentonun meka-nik özellikleri ile ilgili deneylerde çimentolar(%100 katk›s›z veya katk›l› türler) su ile kar›flt›r›-larak kal›plara dökülür ve priz almalar› beklenir.Sertleflen numunelere pres aleti ile bas›nç uygu-lanarak numunenin k›r›ld›¤› bas›nç de¤eri belir-lenir. Çimentonun kimyasal bilefliminin tayini ya-ni çimento içinde bulunan elementlerin veyabilefliklerin türünü ve miktarlar›n› belirlemek içinspektroskopik, spektrofotometrik, fotometrikyöntemler ile ›s›l ifllemler ve gravimetrik yöntem-ler kullan›l›r.

Türkiye Çimento Sanayinde çimentonun yeri ve

önemini tart›flmak.

Çimento hammaddeleri özellikle kalker rezervle-ri oldukça fazla olan ülkemiz, kullan›lan yeni tek-nolojiler ve teknik bilgi birikimi yüksek dene-yimli çal›flanlar sayesinde di¤er ülkeler aras›ndaön s›ralarda bulunmaktad›r. Y›ldan y›la de¤ifl-mekle birlikte genellikle Dünya’da ilk sekiz ül-keden biri aras›na girmeyi baflaran ülkemiz çi-mento üretiminde ve ihracatta Avrupa’da ilk üçülke aras›nda bulunmaktad›r. Ülkemizde 20 mil-yon ton üretim kapasitesine sahip 39 entegre te-sis ve 16 ö¤ütme-paketleme tesisi olmak üzere55 çimento fabrikas› bulunmaktad›r.

7NA M A Ç

8NA M A Ç


1. Afla¤›dakilerden hangisi çimentonun ana hammad-delerinden biri de¤ildir?

a. Kilb. Kireç tafl›c. Kireçd. Marne. Alç› tafl›

2. Yüksek f›r›n cürufu çimentolarda klinker oran› afla-¤›dakilerden hangisinde do¤ru olarak verilmifltir?

a. %81-90b. %70-90c. %60-80d. %30-50e. %30-10

3. Afla¤›daki maddelerden hangisi do¤al puzolan s›n›-f›nda yer almaz?

a. Volkanik külb. Uçucu külc. Zeolitd. Pomza e. Opal

4. Afla¤›dakilerden hangisinde CEM grubu çimentolardo¤ru olarak s›n›fland›r›lm›flt›r?

a. CEM I Portland kompoze çimentob. CEM II Puzolanik çimentoc. CEM IV Kompoze çimento d. CEM III Yüksek f›r›n cürufu çimentoe. CEM V Portland çimentosu

5. Portland çimentosu klinkerinin bilefliminde verilenoksitlerin sembolleri afla¤›dakilerden hangisinde do¤ruolarak verilmifltir?

a. 2CaO.SiO2 = C2Sb. 4CaO.Al2O3.Fe2O3 = C3Ac. 3CaO.SiO2 = C3Sd. 3CaO.Al2O3 = C4AFe. 2CaO.SiO2 = C3S

6. Afla¤›dakilerden hangisi çimentonun fiziksel özellik-lerini belirlemek için yap›lan deneylerden de¤ildir?

a. Su tutma kapasitesib. Bas›nç dayan›m›c. ‹ncelik tayinid. Priz süresi tayinie. Hacim genleflmesi tayini

7. Normal k›vam tayini deneyi için çimento a¤›rl›¤›n›nkaçta kaç› kadar su kullanmak gereklidir?

a. %25-30b. %15-20c. %20-40d. %35-40e. %40-45

8. Çimentonun priz süresinin tamamland›¤› nas›l an-lafl›l›r?

a. Vicat i¤nesi çimento hamuruna 0,01 mm batt›¤›zaman

b. Vicat i¤nesi çimento hamuruna 0,02 mm batt›¤›zaman

c. Vicat i¤nesi çimento hamuruna 0,03 mm batt›¤›zaman

d. Vicat i¤nesi çimento hamuruna 0,04 mm batt›¤›zaman

e. Vicat i¤nesi çimento hamuruna 0,05 mm batt›¤›zaman

9. Çimento hammaddeleri ile ilgili afla¤›daki ifadeler-den hangisi yanl›flt›r?

a. Alç›tafl›n›n kimyasal bileflimi Ca(OH)2’dir.b. Kalker saf halde kalsit ve çok az miktarda ara-

gonit kristallerinden oluflur.c. Kil mineralleri alüminyum oksit (Al2O3) ve sulu

alüminyum silikatlardan oluflur.d. Marn %50-70 oran›nda kalker ve %30-50 oran›n-

da kil içerir.e. Do¤al kalker bünyesinde kalsiyum karbonat,

magnezyum karbonat ve kil mineralleri bulun-durur.

10. Çimento üretimiyle ilgili afla¤›daki ifadelerden han-gisi do¤rudur?

a. Kuru yöntemle elde edilen farinin su miktar› yaflyöntemden daha fazlad›r.

b. Kalker yüksek s›cakl›kta ›s›t›ld›¤›nda hidratasyo-na u¤rar.

c. Kalker kalsine olduktan sonra Ca(OH)2 bilefli¤i-ne dönüflür.

d. Klinkerin h›zl› so¤utulmas› dayan›kl›l›¤›n› art›r›r.e. Klinker dikey f›r›nlarda piflirilir.



1. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Çimento ‹çerisindeki Bile-flenler” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

2. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Çimentolar›n Özellikleri veKullan›m Alanlar›” konusunu yeniden gözdengeçiriniz.

3. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Çimento ‹çerisindeki Bile-flenler” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

4. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Çimento Çeflitleri” konusu-nu yeniden gözden geçiriniz.

5. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Çimentolar›n Özellikleri veKullan›m Alanlar›” konusunu yeniden gözdengeçiriniz.

6. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Çimento Kalite Kontrolü”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

7. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Çimento Kalite Kontrolü”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

8. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Çimento Kalite Kontrolü”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

9. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Çimento ‹çerisindeki Bile-flenler” konusunu yeniden gözden geçiriniz.

10. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Çimento Üretimi” konusu-nu yeniden gözden geçiriniz.

S›ra Sizde 1

Do¤ada yayg›n olarak bulunmas›n›n yan›nda di¤er ham-maddelere göre daha yumuflak olmas› nedeniyle ö¤üt-me- piflirme aflamalar›nda daha az enerji harcanmas›naneden olan Marn tercih edilir.

S›ra Sizde 2

Puzolanlar›n tek bafllar›na ba¤lay›c› özellikleri yokturveya çok azd›r. Çok ince ö¤ütüldüklerinde ortamdakikireç ve nemle beraber kimyasal reaksiyona girerekba¤lay›c›l›k özelli¤i kazan›rlar. Yüksek miktarda SiO2

ve Al2O3 içerirler. Bu yüzden Ca(OH)2 ile kolay tepki-meye girerler. Ayr›ca suyla kar›flt›r›ld›¤›nda çimentoklinkeri gibi sertleflmezler.

S›ra Sizde 3

Çimento sektöründe kullan›lan yard›mc› hammaddeleriki gruba ayr›l›r1. Katk› maddeleri: Tras, volkanik kül, volkanik cam,

zeolit, fleyl, pomza, opal, kil mineralleri, yüksek f›r›ncürufu, uçucu kül, ö¤ütülmüfl tu¤la, flist kal›nt›lar›.

2. Düzeltme maddeleri: Kum, boksit, demir cevheri.

S›ra Sizde 4

Çimentonun içeri¤inde bulunan bileflenlerin herbiri suile tepkimeye girer ve bu tepkimeler ekzotermik oldu-¤u için d›flar›ya ›s› sal›nmas›na neden olur. Su ve çi-mento aras›nda gerçekleflen bu olaya hidratasyon ad›verilir.

S›ra Sizde 5

Portland çimentosu CaO (%65), SiO2 (%20), Al2O3 (%6),Fe2O3 (%2,5), MgO (%3) ve SO3 (%2,5) bilefliklerindenoluflur.

S›ra Sizde 6

Katk›l› çimentolar puzolanik madde ilave edildi¤i içindaha ucuza mal olan, hidratasyon ›s›s› düflük, ifllenebi-lirli¤i ve son dayan›mlar› yüksek, su geçirmezli¤i fazlaolan çimentolard›r.

S›ra Sizde 7

Ö¤ütülmüfl hammaddelerin f›r›na girmeden önceki in-ce ö¤ütülmüfl hallerine farin denir. Farin haz›rlamadakullan›lan üç farkl› yöntem vard›r: Yafl yöntem, Yar› yaflyöntem, Kuru yöntem.

Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› S›ra Sizde Yan›t Anahtar›


S›ra Sizde 8

F›r›n içindeki s›cakl›k 1100-1200 °C oldu¤unda kar›fl›meriyip yap›flkan hale gelir. Bu aflamada CaO ile ortamda-ki reaktif silis (SiO2) birleflerek C2S bilefli¤ini oluflturur.1200-1350 °C’de s›v› faz oluflur. S›v› fazda C2S ile CaObirleflerek C3S olufltururlar. Bu tepkime sonras› ortam-daki CaO deriflimi oldukça azal›r. 1450 °C’de C3S oluflu-mu sonlan›r. So¤utma ifllemiyle sonland›r›lan bu aflama-n›n ürünleri C3S, C2S, C3A, C4AF ve serbest kireçtir.

S›ra Sizde 9

Klinkerin içindeki bileflenlerden C3S 1250 °C alt›ndakis›cakl›klarda C2S’e dönüflmeye bafllar.

C3S → C2S + CaO

Bu hem çimentonun dayan›kl›l›¤› aç›s›ndan istenmeyenbir durum yarat›r hem de oluflan CaO yani serbest kireçbetonda çatlamalara neden olur. Bu reaksiyonun ön-lenmesi için 1450 °C s›cakl›kta iken ani so¤utma yap›-l›r. Böylece C3S’in C2S ve CaO’e dönüflümü engellen-mifl olur.

S›ra Sizde 10

CaCO3 + Is› → CaO + CO2 reaksiyonu sonucu sönme-mifl kireç (CaO) oluflur ve bu oldukça hidroskopik birmaddedir. Sönmemifl kireç a¤›rl›¤›n›n yaklafl›k yar›s›kadar su ilave edilerek söndürülür. Böylece sönmüfl ki-reç elde edilir.

CaO + H2O → Ca(OH)2 + Is›

S›ra Sizde 11

Priz süresi çimentonun kullan›m› aç›s›ndan bilgi verdi-¤i, çimentonun ba¤lay›c›l›¤›n› etkiledi¤i ve çimentonunkal›p alma sürelerini etkiledi¤i için önemlidir.

Erdo¤an, T. Y., (2007). Beton, ODTÜ Yay›nc›l›k, Ankara.Göçer, C. (2009) Çimento Kimyas› I Hammaddeler,

Dünya Yay›nc›l›k, ‹stanbul.Shreve, R. N., Brink, J. A. Jr. (1983). Kimyasal Proses

Endüstrileri (Çev. Editörü: Çataltafl, ‹.). ‹nk›lap veAnka Kitabevleri, ‹stanbul.

Sönmez, F., M›s›rl›o¤lu, A., Onulay, B., Akbulut, C., Er-gin, H., Saylan, N. ve Ergin, H. (2000). Çimento Sa-

nayi Hammaddeleri Çal›flma Raporu, VIII. BeflY›ll›k Kalk›nma Plan› Madencilik Özel ‹htisas Ko-misyonu Endüstriyel Hammaddeler Alt Komisyonu.

Türkiye Çimento Müstahsilleri Birli¤i (1999). Çimento

ve Beton Araflt›rma-Gelifltirme Enstitüsü, TÇMB,Ankara.

Yalç›n, H., Gürü, M. (2006). Çimento ve Beton, PalmeYay›nc›l›k, Ankara.

Ye¤inobal›, A. (2004). Çimento: Yeni Bir Ça¤›n

Malzemesi, Türkiye Çimento Müstahsilleri Birli¤i,Ankara.

Ye¤inobal›, A., Ertün, T. (2004). Çimentoda Yeni

Standartlar ve Mineral Katk›lar, Ayy›ld›zMatbaac›l›k, Ankara.

http://hun.pamukkale.edu.tr/ders_notlari/yapi_malzemesi/Yapi_Malzemesi_4_cimento.pdf. Eriflim Tarihi:05.04. 2010.


Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Sabun ve sabun yap›m›yla ilgili terimleri tan›mlayabilecek,Sabun üretiminde kullan›lan katk› maddeleri ve fonksiyonlar›n› yorumlaya-bilecek,Deterjanlar ve deterjan katk› maddelerinin sahip olmas› gereken özellikleri-ni yorumlayabilecek,Sentetik deterjanlar›n özelliklerini de¤erlendirebilecek,Deterjanlar›n çevreye etkisini yorumlayabilecek bilgi ve beceriler kazana-caks›n›z.


• Yüzey aktif madde• Ya¤ asidi• Ya¤ alkolleri

• Kostik soda• Köpük düzenleyici• Deterjan

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NN

N

NN

Endüstriyel Kimya

• TAR‹HÇE• SABUN ÜRET‹M METODLARI VE

SABUN ÇEfi‹TLER‹• SABUN ÜRET‹M‹NDE KULLANILAN

KATKI MADDELER‹ VEFONKS‹YONLARI

• DETERJANLAR• DETERJAN B‹LEfi‹M‹• KOMPLEKS DETERJAN ÜRET‹M‹• SENTET‹K DETERJANLARIN SAH‹P

OLMASI GEREKEN ÖZELL‹KLER VEKAL‹TE KONTROL YÖNTEMLER‹

• DETERJANLARIN ÇEVREYE ETK‹S‹

Sabun veDeterjanlar


TAR‹HÇESabun ve deterjan endüstrisinin geçmifli neredeyse 2000 y›l öncesine dayanmakta-d›r. Pliny the Elder, birinci yüzy›lda hem sert hem de yumuflak sabunun üretildi¤i-ni ifade etmifltir. 1800’lü y›llara kadar sabunun, ya¤ ve bir baz›n kar›fl›m› oldu¤udüflünülmekteyken, Chevreul ad›ndaki bir Frans›z kimyac›, asl›nda sabunun birkimyasal reaksiyon sonucunda olufltu¤unu göstermifltir. Sabun yap›m›nda kullan›-lan temel yöntem 2000’li y›llardan günümüze kadar ayn› flekilde devam etmekte-dir. Sürekli sabun üretim prosesi 1937 y›l›nda Procter and Gamble flirketinin yük-sek bas›nçta hidroliz ve sürekli nötralizasyon prosesini Quincy (Mass-A.B.D)’dekurmas›yla bafllam›flt›r. Daha sonra Sharples and Lever Brothers flirketlerinin ortakçal›flmalar› sonucu 1945 y›l›nda Baltimore’da sürekli sabunlaflma prosesi kullananfabrika kurulmufltur. Sürekli sabun üretim ifllemi günümüzde de teknolojisini ge-lifltirerek devam etmektedir.

Osmanl› ‹mparatorlu¤u’nda önemli bir imalat kolu olan sabunculuk geliflmifl veözel zamanlarda tertip edilen tören alaylar›nda sabun esnaf› yerini alm›flt›r. Os-manl›larda sabunla ilgili ilk düzenlemeler Fatih Sultan Mehmet, ‹kinci Beyaz›t, Ya-vuz Sultan Selim ve Kanuni Sultan Süleyman devri kanunnamelerinde görülür.

Osmanl›’da “Sabunhane” denilen ve flah›slara ait olan imalathanelerde gelenek-sel yöntemlerde üretilen sabunlar›n de¤erli olan› ve tercih edileni zeytinya¤›ndanimal edilen sabunlard›. Bu yüzden Osmanl› ‹mparatorlu¤u’nda sabun üretimi yap›-lan yerlerin bafl›nda Bat› Anadolu ve Adalar, fiam ve Halep gibi zeytin a¤ac›n›n bolbulundu¤u yerler gelmekteydi. Osmanl› topraklar›nda geleneksel sabunhanelerinyan›s›ra sabun fabrikalar›n›n da kurulup seri üretime geçmesi 19. yüzy›l›n ikinciyar›s›n› bulur. Bu tarihlerde Edirne Bedesten ve Arasta çarfl›lar›nda bulunan sabun-cu esnaf›n›n fazla olmas› ve Edirne’nin en önemli ticaret maddesi olan meyve sa-bunlar›n›n Saray için özel üretilmesi nedeni ile burada “Sabuni” adl› bir mahallekurulmufl ve Edirne sabunculu¤un en önemli flehirlerinden biri olmufltur.

Deterjanlar sabunlardan sonra piyasaya ç›km›fllard›r. Deterjan kelimesi asl›ndabilimsel anlamda sabunu da kapsayan genel temizlik malzemelerine verilen add›r.Fakat günlük hayatta deterjan dendi¤inde sentetik temizlik malzemeleri akla gel-mektedir. Sabun ve deterjanlar›n hem üretim prosesleri hem de bileflim ve etkileribirbirlerinden farkl›d›r.

Sabun ve Deterjanlar

SABUNSabun, suyla birleflti¤inde temizlik amaçl› kullan›lan kal›p ya da s›v› flekilde olanmaddelere verilen genel isimdir. Sabunun temizleyici etkisi, suyu çeken ince bir ta-baka ile ya¤ parçac›klar›n› sarabilme yetene¤inden do¤ar. Sert ve yumuflak sabun-larda stearik, oleik, palmitik ve laurik asit gibi de¤iflik ya¤ asitlerinin sodyum vepotasyum tuzlar› kullan›l›r.

SABUN ÜRET‹M METODLARI VE SABUN ÇEfi‹TLER‹Sabun üretiminde temel kimyasal reaksiyon bir baz ile ya¤ esteri aras›nda gerçek-leflen ve sabunlaflt›rma olarak bilinen ifllemdir.

3NaOH + (C17H35COO)3C3H5 → 3C17H35COONa + C3H5(OH)3Kostik Gliseril stearat Sodyum stearat Gliserinsoda

Öncelikle ya¤lar parçalan›r veya hidroliz yap›l›r. Ard›ndan gliserin ayr›l›r ve ya¤asitleri kostik soda çözeltisiyle nötrallefltirilir.

(C17H35COO)3C3H5 + 3H2O → 3C17H35COOH + C3H5(OH)3Gliseril stearat Stearik asit Gliserin

C17H35COOH + NaOH → C17H35COONa + H2O

Stearik asit Kostik Sodyum stearatsoda

Kal›p sabun üretiminde baz olarak NaOH, arap sabunu üretiminde ise KOHkullan›l›r. Bununla beraber sabun fabrikasyonunda iki temel proses kullan›l›r.

1. Ya¤lar›n Potalarda Sabunlaflt›r›lmas›: Sabunlaflt›rma ifllemi aç›k kazan-larda olur. Do¤rudan ›s›tma ifllemi yap›l›r. Kazan 3 ayr› k›sma bölünür. Sa-bun yap›l›rken ya¤ önce kazanda ›s›t›l›r. Seyreltik bölmeden bafllanarak ser-best ya¤ asitleri nötralize edilir. Sonra kaynatmaya bafllan›r. Sabun olufluncaak›c› yapmak için bir miktar NaOH çözeltisi eklenir. Bu ifllem reaksiyon sü-resini k›saltt›¤› için redüksiyon ismi verilir. Bundan sonra fazladan NaOHçözeltisi eklenerek sabun çözeltiden ayr›l›r. Bu esnada ortam fazla s›cak ol-du¤undan sabun yar› s›v› halde yüzeye ç›kar. Alttaki çözelti at›l›r. Kalan sa-buna bir miktar deiyonize su kat›l›r ve sabun kal›plara dökülerek kal›plan›r.

2. Ya¤ asitlerinin nötralizasyonu: Üretim, paslanmayan çelikten yap›lm›flaç›k kazanlarda yap›l›r. Önce NaOH ve Na2CO3 direkt kaynat›l›r. ‹çine s›v›veya erimifl ya¤ kat›l›r. ‹yice kar›flt›r›l›r. Meydana gelen sabun tutkal› NaCl iletuzlanarak ayr›l›r.

Sabun üretiminde kullan›lan ya¤lar :• Don ya¤›: Sabun yap›m›nda en çok kullan›lan ya¤d›r (%70). S›¤›r kat› ya¤la-

r›ndan subuhar› ile eritme yöntemi uygulanarak elde edilir. Su buhar› ile eri-tilir (çözünürlefltirilir) ve bu don ya¤› su yüzeyinde bir tabaka oluflturur vekolayl›kla uzaklaflt›r›l›r.

• Gresler: Sabun yap›m›nda en s›k kullan›lan ikinci ya¤d›r (%20). Evcil do-muzlardan veya baflka tür küçük evcil hayvanlardan elde edilir.


Redüksiyon: Sabunu ak›c›yapmak için az miktardaNaOH eklenir. Reaksiyonsüresini k›saltan bu ifllemeverilen add›r.

• Hindistan cevizi ya¤›: Sabun üretiminde kullan›lan önemli bir ya¤d›r. Sertya¤ yap›m›nda kullan›l›r. Oldukça iyi köpürür.

• Bitkisel ya¤lar: Zeytinya¤›, ayçiçek ya¤›, pamuk ya¤›, m›s›rözü ya¤› ve soyafasülyesi ya¤lar›da sabun yap›m›nda kullan›lan ya¤lard›r.

Sabuna ilave edilen inorganik kimyasal maddelere yard›mc›lar ad› verilir.Monsanto (A.B.D) flirketinden Haris ve çal›flma arkadafllar› taraf›ndan yap›lan birçal›flmada, tetrasodyum pirofosfat ve sodyum tripolifosfat›n, al›fl›lm›fl›n d›fl›nda et-kili yard›mc›lar olduklar› ortaya konmufltur. Susuz soda ile tetrasodyum pirofosfatveya sodyum tripolifosfat›n birlikte kullan›lmalar›n›n fosfat›n tek bafl›na kullan›lma-s›na oranla daha iyi sonuç verdi¤i ve önemli üstünlü¤ü bulundu¤u gösterilmifltir.

Arap Sabunu ÜretimiDoymam›fl ya¤ asitleri al›n›r ve 70 °C’de ›s›t›l›r. Sonra ›s›tma kesilip sisteme KOHverilir ve tekrar ›s›t›larak 98 °C’ye yükseltilir. Bu s›rada köpüklenme olur. Bunu ön-lemek için bir miktar su kat›l›r. ‹fllemin sonuna do¤ru viskoziteyi ayarlamak için %5 oran›nda Na2CO3 eklenir. Su ile merhem k›vam›na getirilir.

Günlük yaflamda temizlik amac›yla kulland›¤›m›z sabun ile arap sabunu aras›ndaki temelfark nedir?

Sabun ÇeflitleriSabun Çeflitleri k›vam›na göre ikiye ayr›l›r.

Sert sabunlar (sodyum sabunlar› ):Sert sabunlar kendi içinde üçe ayr›l›rlar;1. Kal›p sabunlar (sodyum sabunlar›)2. Kal›p - Tutkal sabunlar ( çekirdek sabunlar›)3. Tutkal sabunlar›

1336. Ünite - Sabun ve Deter janlar

Yard›mc›lar: Sabuna ilaveedilen inorganik kimyasalmaddelerdir.

fiekil 6.1

Doymam›fl ham ya¤deposu

KOH deposu

Do¤rudan ›s›tmakazan›

Paketleme

Sat›fl

su Na2CO3

Arap sabunuüretim flemas›

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

SABUN ÜRET‹M‹NDE KULLANILAN KATKI MADDELER‹ VE FONKS‹YONLARISabunun özelliklerini de¤ifltirmek ve kalitesini art›rmak için üretim esnas›nda çe-flitli katk› maddeleri eklenir. Bunlar›n baz›lar› afla¤›da verilmifltir.

1. Tinopol: Optik beyazlat›c›2. Titandioksit: Sabunun rengini açmak için kullan›l›r.3. Türpinol: (SC) a) Antioksidan b) A¤›r metal katyonlar›n› sa¤lar. c) Stebiliza-

tördür.4. Tansil: A¤artma topra¤› olup don ya¤›n›n rengini açar.5. Blauhit: Sabun hamurunun piflmesi s›ras›nda sabunun rengini açar.6. Bistanol : a) Cildin kurumas›n› önler, b) D›fl yüzeye parlakl›k verir, c) Çatla-

may› önler ve iyi köpürür, d) Sabuna plastiklik kazand›r›r.7. EDTA: Metal katyonlar›n› komplex yaparak ba¤lar.8. Cosevin: Sabunun bozulmas›n› önleyen antioksidanlardand›r.9. CMC: a) Sabunun yüzey aktifli¤ini artt›r›r, b) Lifteki kirleri tafl›r ve absorplar,10. Calgon: a) Ca2+ ve Mg2+ iyonlar›n› ba¤lar, suyu yumuflat›r, b) Kirlerin liflere

yap›flmas›n› önler.11. Komperland (KI): a) Köpükte stabilite sa¤lar, b) parfümü ba¤lar, c) Cildi ko-

rur ve d) Köpük yap›m›na etki eder.12. Linolin: a) Cilde yumuflakl›k verir ve b) Cildi nemli tutar.13. Lusidol: Renk açmak için kullan›l›r.14. Vazelin: Linolin ile ayn› ifllemi yapar.15. Kükürt: Dezenfektan özelli¤i gösterir.16. Alüminyum sülfat: Sular›n temizlenmesinde kullan›l›r.17. Sodyum hipoklorit: Tortu sabunlar›n›n rengini a¤artmada kullan›l›r.18.Hipoklorik asit: Sular›n yumuflat›m›nda kullan›l›r.19. Fosforik Asit: Sodyum klorit, a¤artmada.

Sabun, temizleme amac› yan›nda kozmetik, losyon, krem, sprey, ilaç yap›m›ndakullan›l›r. Endüstride boya, plastik döküm, metal çekme ifllerinde, sentetik kauçukve plastiklerin birçok türünün imalat›nda, su geçirmez tekstil üretiminde, metallerinpaslanmas›n› önleyici yard›mc› malzeme olarak birçok alanda kullan›lmaktad›r.

DETERJANLARDeterjan, petrol türevlerinden elde edilen, temizleme, ar›tma özelli¤i bulunan, toz,s›v› veya krem durumunda olabilen kimyasal madde veya ar›t›c›d›r. Deterjan›n, ke-lime anlam› kir sökücü olup sabun d›fl›ndaki temizleyicilerin tümünü kapsar. De-terjanlar, yüzey aktif özelli¤i nedeniyle sabunlara göre daha karmafl›k yap›ya sahipsentetik temizlik malzemeleridir. Deterjanlar her biri temizleme iflleminde ayr› ay-r› görev yapan bir çok malzemenin kar›fl›m›ndan oluflmaktad›r.

‹lk deterjan üretimi 1917 y›l›nda yap›lm›flt›r. Alman kimyac› F. Günther, naftali-ni alkillefltirerek elde etti¤i maddeyi sülfonlam›fl ve böylece ilk deterjan›n aktifmaddesini elde etmifltir. Bunu sonraki y›llarda özellikle Alman kimyac›lar›n araflt›r-malar› takip etmifl ve 1932 y›l›nda Henkel’in Fewa ve Procter and Gamble’›n Dreftmarkalar›yla piyasaya ç›kard›¤› ya¤ alkolü sülfat› bazl› deterjanlar ilk deterjanlarolarak tarihe geçmifltir. Bugün bat›da üretilen deterjanlar›n %50-60’› endüstride vetemizlik amac›yla büyük kurulufllarda, %25-30’u temizlik amac›yla evlerde ve gerikalan› kozmetik ve kiflisel bak›m ürünlerinin formülasyonlar›nda kullan›lmaktad›r.


DETERJAN B‹LEfi‹M‹Deterjan içerisine farkl› özelliklere sahip katk› maddeleri eklenir.

a. Yüzey Aktif Maddeb. Komplekslefltiricic. Parlakl›k Vericid. Güçlendiricie. Köpük Düzenleyicif. Parfümg. Di¤er katk› maddeleri (dezenfektan, afl›nma önleyici, çivit, a¤art›c›)

Yüzey Aktif MaddeDeterjan üretiminde büyük miktarlarda yüzey aktif organik bileflikler veya surfak-tanlar kullan›lmaktad›r. Lineer alkilbenzen sülfonat (LAS) ve ya¤ alkolü sülfat› yü-zey aktif maddelere örnek olarak verilebilir. Yüzey aktif maddelerin molekülleriasimetriktir. Yani moleküllerin bir ucu polar öteki ucu ise apolard›r. Böyle asimet-rik moleküllerin polar ucu suda apolar ucu da ya¤da çözülür. Üzerinde ya¤ lekesiolan bir kumafl deterjanl› suyla ›slat›l›nca deterjan molekülleri ya¤ tabakas›yla sutabakas› aras›na girer. Polar uçlar› suda apolar uçlar› ya¤da çözülür. Bunun sonu-cunda deterjan moleküllerinin apolar uçlar› ya¤ moleküllerini bulunduklar› yerdençekerek al›r. Böylece ya¤ molekülleri su ortam›na al›nm›fl olur ve dolay›s›yla ku-mafl temizlenmifl olur.

Yüzey aktif maddelerin ikinci özellikleri, suyun yüzey gerilimini düflürmeleri-dir. Yüzey gerilimi düflmüfl olan su, içinde y›kanmakta olan kumafl›n dokular›na vehatta liflerinin aras›na daha iyi nüfus eder ve temizlemeyi kolaylaflt›r›r. Temizlemeifllemi flu aflamalarla gerçekleflir:

a. Deterjan çözeltisi ile y›kanacak maddenin yüzeyini ve kirleri ›slatmakb. Kirleri yüzeyden uzaklaflt›rmak c. Kiri kararl› deterjan çözeltisi içerisinde tutmak.

Yüzey aktif maddelerin deterjanlarda kullan›m nedenleri nelerdir?

Yüzey Aktif Maddelerin S›n›fland›r›lmas›Yüzey aktif maddeler kendi içinde 4 grupta incelenebilirler:

1. Anyonik2. Katyonik3. ‹yonik Olmayan4. AmfoterikPek çok yüzey aktif maddede hidrofobik k›s›m 8-12 karbondan oluflan düz ve-

ya çok az dallanm›fl bir hidrokarbondur. C12H25-, C9H19.C6H4- örne¤inde oldu¤ugibi belirli baz› bilefliklerde karbon atomlar›n›n bir k›sm›n›n yerini, bir benzen hal-kas› alabilir. Hidrofilik fonsiyonel grup çok de¤iflik olabilir. -OSO3

- veya SO3- ör-

neklerinde oldu¤u gibi anyonik, -N(CH3)3+ veya C5H5N

+- örne¤inde oldu¤u gibikatyonik -N+(CH3)2(CH2)2COO- örne¤inde oldu¤u gibi anyonik ve katyonik, -N(CH3)2O örne¤inde oldu¤u gibi semi (yar›) polar veya -(OCH2CH2)nOH örne¤in-de oldu¤u gibi iyonik olmayan (noniyonik) bir yap›da olabilir. Petrolden elde edi-len lineer alkilbenzen sülfonatlar ile hayvansal ve bitkisel ya¤lardan elde edilensülfonatlar›n oluflturdu¤u anyonik s›n›f en yayg›n kullan›lan bilefliklerdir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

Di¤er örnekler alkilbenzen eter sülfonat ya¤ alkolü-etilen oksid sülfat, alkil gli-serin-eter sülfonat, izotiyonat›n alkil esterleri ve metilalkil lauratlard›r. Son bahse-dilenler genel olarak, daha yeni uygulamalarda kullan›l›rlar, örne¤in, özellikler is-teyen ve yüksek fiyat ödenmesini gerektiren yerlerde s›v› ve çubuklar halinde kul-lan›l›rlar.

Sabun da anyonik karakterdedir. Setiltrimetilamonyum bromürün bir örnekoluflturdu¤u kuarterner trimetilalkilamonyum halojenürler en yayg›n katyonik yü-zey aktif maddelerdir. Deterjan gücünün genel olarak zay›f olmas›na karfl›n iyi birkayd›r›c›, antistatik ve mikrop öldürücü etkiye sahiptir fakat evlerde kullan›lmayauygun bir deterjan de¤ildir. Çözünmeyen bir çökelti vermek üzere birlefltikleri içinanyonik ve katyonik yüzey aktif maddeler birlikte kullan›lmazlar. Ayn› nedenlekatyonik deterjanlar› sabunla birlikte kullanmak uygun de¤ildir. ‹yonik olmayanyüzey aktif maddedeler en üstün kir uzaklaflt›r›c›lard›r ve daha çok emülsifiyanmadde olarak kullan›l›rlar. Fakat, köpük oluflturma özellikleri düflüktür. Bu neden-le otomatik çamafl›r ve bulafl›k y›kama makinalar› için yararl›d›rlar. Bunlardan en-çok kullan›lanlar› (yaklafl›k %60) anyonik deterjanlard›r. Katyonik ve iyonik olma-yan deterjanlar›n pahal› olmalar› nedeniyle kullan›mlar› olukça s›n›rl›d›r. Katyonikdeterjanlar çok iyi bakteri öldürücülerdir. Bu nedenle anyonik deterjanlara birmiktar katyonik deterjanlar kat›l›r. Amfoterik deterjanlar›n kullan›m› halen s›n›rl›-d›r (%1 gibi)zira bunlar çok pahal›d›r. Anyonik deterjanlardan en çok kullan›lan-lar› lineer alkil benzen sülfonatlard›r. Bunlar›n da en çok kullan›lan›lan› “sodyumdodesilbenzensülfonatt›r” (fiekil 10.2).

1) Anyonik Yüzey Aktif Maddeler Çözeltide negatif bir yük tafl›yan yüzey aktif iyon-

lara sahip olan maddelerdir.

Anyonik yüzey aktif maddenin sentezi afla¤›daki gibidir:

NaOHC12H25OH + SO3 → C12H25OSO3H C12H25OSO3

-Na+ (deterjan)

NaOHYa¤ + H2O → C17H35COOH C17H35COO-Na+ (sabun)


fiekil 6.2

Sodyumdodesilbenzensülfonat

2) Katyonik Yüzey Aktif MaddeleriÇözeltide pozitif bir yük tafl›yan yüzey aktif iyonlara sahip olan maddelerdir.

Katyonik yüzey aktif maddenin sentezi afla¤›daki gibidir:

C12H25Cl + N(CH3)3 → C12H25N(CH3)3+Cl-

Dialkildimetil amonyum klorür, kumafllar için katyonik bir yumuflat›c›d›r. Evselbir deterjan olmamas›na karfl›n, antistatik ve mikrop öldürücü etkiye sahiptir. An-yonik ve katyonik yüzey aktif maddeler çözünmeyen çökelek oluflturabileceklerin-den birlikte kullan›lmazlar. Yine ayn› sebeple katyonik yüzey aktif maddeler ile sa-bunlar da birlikte kullan›lmazlar.

3) ‹yonik Olmayan Yüzey Aktif MaddelerAlkil fenol etoksilatlar

‹yonik olmayan yüzey aktif maddeler, kir uzaklaflt›rmada çok etkin olmalar›nakarfl›n köpük oluflturma özellikleri düflüktür. Bu özelliklerinden dolay› otomatikçamafl›r ve bulafl›k makineleri deterjanlar›nda tercih edilirler.

‹yonik olmayan yüzey aktif maddenin sentezi afla¤›daki gibidir:

4) Amfoterik Yüzey Aktif MaddelerÇift iyonlu(anyonik-katyonik) yüzey aktif maddeler olarakta bilinirler.


Kuaterner amonyum tuzlar›

Alkil betainler:

Çift iyonlu yüzey aktif maddenin sentezi afla¤›daki gibidir:

Anyonik ve katyonik yüzey aktif maddeler deterjanda birlikte kullan›labilirler mi? Niçin?

b) KomplekslefltiriciDeterjan formülasyonunda kullan›lan komplekslefltiricinin bafll›ca görevi suya

sertlik veren Ca2+, Mg2+ gibi iyonlar› ba¤lamak (komplekslefltirmek) ve onlar›nhidroksitleri halinde çökmelerini önlemektir bu maddeler bazik olduklar›ndan su-yun pH ›n› yeterince yükseltirler ve kirlerin daha iyi temizlenmesini sa¤larlar. Bu-gün için deterjanlarda en çok kullan›lan komplekslefltirici sodyumtripolifosfatt›r.

c) Parlakl›k VericiKumafla ba¤lanan ve UV ›fl›nlar›n› absorblayan ve absorblad›klar› bu ›fl›nlar› be-

yaz veya uçuk mavi fleklindeki görünür ›fl›k haline çeviren maddelerdir. Bu mad-deler fluoresant boyalard›r. Bu amaçla kullan›lan iki organik boyar madde vard›r :

• 4(2H-nafto[1,2-d]triazol-2-yl)stilben-2-sülfonat• disodyum 4,4’-bis(4-anilino-6-morfolino-S-triazin-2-ylamino)-2,2’-stilben di-

sulfonatd) GüçlendiriciGüçlendiriciler, deterjan›n temizlik gücünü art›r›rlar. Y›kama suyundaki kirlerin

kumafl yüzeyine çökmesini engellerler. Bu amaçla polifosfatlar kullan›lmaktad›r.Örne¤in, sodyum tripolifosfat ve tetrasodyum pirofosfat s›kl›kla kullan›lan türleri-dir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

e) Köpük DüzenleyiciYüzey aktif madde ile birlikte çok kez bir köpük düzenleyici kullan›l›r. Bu kim-

yasal maddeler yayg›n kimyasal iliflkiye sahip de¤illerdir ve çok kez belirli yüzeyaktif maddeler için özeldirler. Stabilizör yüzey aktif madde sistemlere örnek olaraklaurik etanolamid-alkilbenzen sülfonat ve lauril alkol-alkil sülfat gösterilebilirler.Köpük tutucular genel olarak hidrofobik maddelerdir; bunlarla ilgili birkaç örnek;uzun zincirli ya¤ asitleri, silikonlar ve iyonik olmayan yüzey aktif maddeler. Deter-jan bilefliminin büyük bir bölümünü yüzey aktif maddeler, köpük düzenleyicilerve güçlendiriciler oluflturmaktad›r.

f) ParfümParfüm deterjan içeri¤inde yayg›n olarak kullan›l›r. Bileflimi ve kokusu çok çe-

flitlilik gösterir. Sabun ve deterjan endüstrileri ABD’ deki en büyük parfüm tüketi-ci endüstrilerdir.

h) Di¤er Katk› MaddeleriDezenfektan olarak karbanilidler ve salisilanilidler özellikle ev tipi deterjanlar-

da yayg›n olarak kullan›l›rlar. Sodyum silikat gibi maddeler afl›nma önleyicidirler.Bunlar›n görevi bulafl›k deterjanlar›n›n mutfak malzemelerine zarar vermesini ön-lemektir. Çivit ise özellikle beyaz kumafllar›n sararmas›n› engelleyerek daha beyazgörünmelerine yard›mc› olur. Peroksijen tip ve hipoklorit tip olmak üzere iki çeflita¤art›c› evsel ve ev d›fl› yerlerin temizli¤inde kullan›lmaktad›r.

Deterjan›n bilefliminde en fazla yüzdeye sahip türler hangileridir?

KOMPLEKS DETERJAN ÜRET‹M‹Deterjan üretiminde yayg›n olarak kullan›lan kimyasal proses Lineer AlkilbenzenSülfonasyonudur.

Lineer Alkilbenzen Sülfonasyonu


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

SENTET‹K DETERJANLARIN SAH‹P OLMASI GEREKENÖZELL‹KLER VE KAL‹TE KONTROL YÖNTEMLER‹Görünüfl: Deterjanlar homojen ve tortusuz olmal›, kötü kokulu olmamal› yabanc›maddeler ve gözle görülen safs›zl›klar içermemelidir.Fiziksel ve Kimyasal Özellikler: Deterjanlar›n sahip olmalar› gereken fiziksel vekimyasal özellikler bir dizi deneysel ifllem ile belirlenir

• Sentetik anyonik aktif madde miktar›• Toplam aktif madde miktar›• Etil alkolde çözünmeyen madde miktar›• 80-90 °C’de suda çözünmeyen inorganik madde miktar›• pH de¤eri (%1’lik dam›t›k sudaki çözelti).• Stabilite (s›v› için) homojen kalmal› ve çökelti bulunmamal›d›r• Köpük miktar›Deterjanlar›n kalite tayinleri yap›l›rken tüm fiziksel ve kimyasal denemelerin

sonuçlar› göz önünde bulundurulur. Bunun yan›nda piyasada kullan›lan deterjan-larda kalite ve fiyat farklar›n› yaratan en önemli etken deterjan›n sahip oldu¤u ak-tif madde miktar›d›r. Kaliteli bir deterjana oranla kalitesiz bir deterjandaki aktifmadde miktar› oldukça azd›r.

DETERJANLARIN ÇEVREYE ETK‹S‹ Deterjanlarda kullan›lan fosfatlar çevre sular›na kar›flt›¤›nda suda artan azot nede-niyle algler ço¤al›r ve afl›r› ço¤alma sonucunda oksijen yetersiz kalarak ölürler.Bunlardan dolay› suyun yüzeyi k›rm›z› tabakayla kaplan›r. Evsel veya endüstriyelalanlardan ç›kan sular nehirler oradan da denizlere tafl›n›rlarken çözünmüfl gübreve nitratlar› da tafl›rlar. Afl›r› derecede beslenen makro ve tek hücreli canl›lar›n art-mas›yla organik maddelerin dengesi de¤iflir. Yüksek miktarda organik madde bi-rikmesi ve düflük oksijen düzeyi nedeniyle çok say›da omurgas›z tür ve bal›kçeflidi yok olur. Bu nedenle deterjanlara fosfatlar›n kat›lmas›, baz› ülkelerde yasak-lanm›fl bulunmaktad›r. Deterjan endüstrileri ise at›k su ifllem ünitelerinde özel ifl-lemlerle at›k sulardan fosfatlar›n uzaklaflt›rma çal›flmalar› yapmaktad›r.

Su kirlenmesini kontrol ve önleme konusunun önem kazanmas› nedeniyle, de-terjan üreticileri, son y›llarda at›k su iflleme ünitelerinde ve yüzey sular›nda yeralan mikrobik etki taraf›ndan, ev ve endüstri deterjanlar›n›n, kolayl›kla bozundu-rulabilen türde olmalar› üzerinde durmaktad›rlar. Bu yeni parametre, deterjan en-düstrisinin yeni ürünler gelifltirmede göz önünde bulundurdu¤u ifllerlik, yeterlik vefiyat faktörlerine kat›lm›flt›r. Tetrapropilenden türetilmifl alkilbenzen sulfonat gibibir k›s›m yüzey aktif maddeler yavafl yavafl parçalan›rlar ve geride kal›c› bir at›k b›-rak›rlar. Mikrobik etki taraf›ndan yüzey aktif maddelerin kolay bozunabilirlikleri,biyolojik parçalanabilirlikleri olarak adland›r›l›r. Bu konuda testler ve standartlarortaya konulmufltur. Yetersiz at›k ifllem prosesleri ile, yaln›z k›smen parçalanabi-len malzemeler, daha yapay biyolojik ifllem sistemleri taraf›ndan tamam›yla bozun-durulabilirler. Nehir suyunun da yavafl yavafl yok olma ölçütü veya at›k su ifllemeünitelerinde kullan›lan biyolojik proseslerin tekrar›, biyolojik parçalanabilirli¤in öl-çülmesinde kullan›lan, yayg›n testlerden sadece bir k›sm›d›r.

Bu konuda at›lan en önemli ad›m, tetrapropilen benzensülfonat›n (TPBS) di-¤erlerinin yerini almas›d›r. Bu deterjan malzemesi, deterjan endüstrisinin hammaddesidir. Bulafl›k ve çamafl›r y›kama deterjanlar›nda kullan›lan yüzey aktif mad-deler pazar›nda, a¤›rl›k olarak %70’lik paya sahiptir. Y›lda yaklafl›k 250 milyon kg


civar›nda bir tüketim gücüne eriflmifltir. TPBS; Benzenin önce bir propilen tetramerile alkillendirilmesi ve sonra, benzen halkas›n›n sulfonasyonu ile üretilir. Propilentetramer, dallanm›fl izomerlerin bir kar›fl›m›ndan ibarettir ve pek az›, düz zincirli al-kil gruplar›na sahiptir. Daha kolay parçalanabilen yüzey aktif bir maddenin bulu-nabilmesi konusunda yap›lan çal›flma, alkil benzen oluflturmak için, düz zincirli birhidrokarbon gelifltirilmifltir. Düz zincirli maddeler, daha kolay parçalanabilen de-terjanlar verir ve deterjan formülasyonuna kolayl›kla uyar.

Deterjanlarda son zamanlarda yüzey aktif madde olarak kullan›lan tetrapropilen benzen-sülfonat›n (TPBS) önemini aç›klay›n›z?

S›v› Bulafl›k Deterjan›Gerekli Malzemeler: LABSA (Lineer Alkil Benzen Sülfonit Asit), Lauryl alkol (C12H25OH), KokoDiet-

hanolamin, Triethanol amin, Sodyum Laureth Eter Sülfat, Su, Caustic sodyum hidroksit

(%45’lik sodyum hidroksit çözeltisi), Formaldehit, Esans, EDTA, Tuz.Yap›l›fl›:Önce 837 lt suyun içerisinde 100 kg LABSA yavafl yedirilerek kar›flt›r›l›r, LAB-

SA’ n›n kar›fl›m› tamamlan›nca 10 kg’lik kokodiethanolamin ve 20 kg triethano-lamin ilave edilir. Daha sonra 17 kg lauril alkol ilave edilir.Viskositesi (ak›flkanl›-¤›) ayarlan›r. Bu ifllem bitince 10 kg’lik Sodyum Laureth Eter Sülfat eklenir. 6 kgoran›nda Tuz (NaCI) kat›l›r. Ürünün raf ömrünü uzatmak amac›yla formaldehit ila-ve edilir. Daha sonra EDTA kat›l›r. En son da esans› ilave edilir.

60 °C/dak redükter ile kar›flma ifllemi bittikten sonra dolum varillerinden bi-donlara aktar›l›r. pH de¤eri 6,5-7,5 aras›nda ve Rf de¤eri 13’tür.Bu ifllem sonucun-da s›v› deterjan piyasaya sürülmek için haz›r bir duruma getirilmifltir. Üretilen de-terjan çeflitli boyutlarda bidonlara aktar›l›r.

Deterjan imalat› s›ras›nda çeflitli kriterlere uyulmal›d›r. Öncelikle kimyasal mad-delerin birbirleriyle uyumlu olmalar› gerekmektedir. Ayr›ca eklenen maddeler bir-birlerini tamamlay›c› özellikte olmal›d›r.

Örne¤in; Labsa ya¤› çözer ama elleri tahrifl eder . Lauryl alkol temizler ancakk›vam yapmaz. Sodyum sülfat ›slat›r ama durulama güçlü¤ü verir. Dietanolamin sufaz›na geçmede yard›mc› olur. Bu bileflikler birbirlerini tamamlay›c› özellikte ol-duklar›ndan kullan›l›rlar.

S›v› El SabunuS›v› el sabunu temelde bulafl›k deterjan› imalat›na benzer flekilde üretilir. Ancakelin yap›s› daha farkl› ve hassas oldu¤undan el sabunu yap›m›ndan farkl›l›klarmevcuttur.

Gerekli Malzemeler:Sodyum Laureth Eter Sülfat (SLES), Betain, KokoDiethanolamin, Gliserin, Tuz,

Lauril alkol, Sedef, Sodyum Alkan Sülfat, Formaldehit (Koruyucu), ParfümYap›l›fl›: 790 lt su içerisinde 120 kg SLES yedirilerek kar›flt›r›l›r. SLES kar›fl›m› tamamlan-

d›ktan sonra 30 kg kokoDiethanolamin kazana aktar›l›r. 15 kg lauryl alkol, 15 kgsodyum alkan sülfat eklenir. Vizkosite ve pH ayarlar› yap›l›r. 2 kg betain belirlimiktarlarda gliserin, tuz ,sedef ve formaldehit ilave edilir. Kar›fl›m kazandan çeflit-li ebatlardaki bidonlara aktar›l›r.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

CamsilCam gibi çizilebilen ve hassas yüzeye sahip olan bölgelerin temizlenmesinde kul-lan›lan maddelerdir.

Kullan›lan Malzemeler:‹zopropil alkol, Lutensol T08 (Okzo alkol), Esans, Boyar maddeYap›l›fl›: 20 lt izopropil alkol ve 5 lt okzo alkol al›narak kar›flt›r›l›r. Alkolden gelen ko-

kuyu gidermek amac›yla esans ilave edilir. Daha sonra boyar madde ilave edilir ve300 lt’ ye seyreltilir ve bidonlara aktar›l›r.

Kir ve Cila SökücüCilal› ve kirli yüzeyleri temizlemek amac›yla kullan›lan s›v› malzemelerdir.

Kullan›lan Malzemeler:Sodyum alkan sülfonat, izopropil alkol, aseton, çözücü, köpük giderici madde

(Laurik etanolamit), boyar madde, esans, su.Yap›l›fl›:Gerekli malzemeler s›rayla kazana aktar›l›r. Seyreltme ifllemi uygulan›r ve kar›fl-

t›r›l›r.

Kireç ÇözücüSert sulardan kaynaklanan ve lavabo, çaydanl›k gibi bölgelerde birikmeye nedenolan birikintileri temizlemek amac›yla kullan›l›r.

Kullan›lan Malzemeler:Nitrik Asit, Su.Yap›l›fl›:50 lt nitrik asit ve 150 lt su kazana aktar›l›r ve kar›flt›r›l›r. Daha sonra da bidon-

lara aktar›l›r.

Bulafl›k Makinesi Parlat›c›s›Kullan›lan Malzemeler:Fosforik asit ve sitrik asit, ‹zopropilalkol ve parlakl›k sa¤layan madde.Yap›l›fl›:150 ml fosforik asit al›n›r, sitrik asitin 1 kg’ › suda çözülür. Bu ikisi kar›flt›r›l›r. 5

lt izopropilalkol ilave edilir en son olarak da parlakl›k sa¤layan madde ilave edilir.60 kg’ a seyreltilir.

Protein ve Kan Sökücü DeterjanKullan›lan Malzemeler:Enzim, Sodyumbikarbonat, Tripolifosfat.Yap›l›fl›:60 kg enzim 60 kg sodyumbikarbonat ve 80 kg tripolifosfat al›n›r. Toz halinde-

ki malzemeler kar›fl›m haline getirilir ve ambalajlan›r.

Makinalarda Yard›mc› Y›kama Deterjan›Gerekli Malzemeler:Sodyum silikat, sodyumbikarbonat, sodyumperborat tetrahidrat, tripolifosfat,

sodyumglukarat (NaC6H11O7).


Yap›l›fl›:Her bileflikten 50’ fler kilo al›n›r ve toz malzemelerin kar›fl›m›n› sa¤layan maki-

neye konulur. Daha sonra toz kar›fl›m 30 ‘ar kg’l›k bidonlara aktar›l›r.

Oksijenli A¤art›c›Gerekli Malzemeler:Hidrojen Peroksit (H2O2), stebilizatör, Okzo Alkol, Esans, Boyar maddeYap›l›fl›: Malzemelerden hidrojen peroksit tehlikeli ve patlay›c› bir maddedir. Malzeme-

lerden uygun miktarlar al›narak kar›flt›r›l›r. Daha sonra bidonlara aktar›l›r.

Çamafl›r suyuBitkisel maddelerden yap›lm›fl çamafl›rlar› temizlemek ve beyazlatmak için kullan›-lan ve alkali hipoklorit halinde aktif kloru, bazen de sodyum perborat› içeren çö-zeltilerdir. Tüketiciler, çamafl›r sular›n›, üzerinde belirtildi¤i oranda seyreltmeli (su-land›r›lmal›), kesinlikle cilde temas ettirilmemeli ve sadece keten ve benzeri çama-fl›rlar›n temizli¤inde kullan›lmal›, ipekli ve yünlü çamafl›rlarda kullan›lmamal›d›r.

Gerekli Malzemeler:Sodyumhipoklorit (NaClO)’in %5’lik çözeltisi, Su.Yap›l›fl›:%30’luk konsantre sodyumhipoklorit (NaClO) çözeltisi al›n›r. Sonra imalat ye-

rinde %5’e seyreltilir. Daha sonra kazanlarda yap›lan kar›flt›rma ifllemi bitince bi-donlara doldurulur. En sonunda 5, 10, 20, 30 litrelik bidonlara aktar›larak piyasa-ya sunulmak üzere haz›r hale getirilir.

Tuz RuhuEn az % 18 hidroklorik asit (HCl) içeren çözeltilerdir. % 35-37’lik hidroklorik asi-din (HCI) seyreltilmesinden (suland›r›lmas›ndan) elde edilmifltir. Sadece hidroklo-rik asit kullan›l›r. Tuz ruhu, kapal› ambalajlar ve cam veya polietilen kaplar içindepiyasaya sunumu yap›l›r. A¤›zlar› hava s›zd›rmayacak flekilde kapat›l›r ve amyantveya polietilen conta kullan›l›r.



Sabun ve sabun yap›m›yla ilgili terimleri tan›m-

lamak.

Sabun, suyla birleflti¤inde temizlemede kullan›-lan maddelerden, kal›p ya da s›v› flekilde olanla-ra verilen genel isimdir. Sabunun temizleyici et-kisi, suyu çeken ince bir tabaka ile ya¤ parçac›k-lar›n› sarabilme yetene¤inden do¤ar. Sert ve yu-muflak sabunlarda stearik, oleik, palmitik ve lau-rik asit gibi de¤iflik ya¤ asitlerinin sodyum ve po-tasyum tuzlar› kullan›l›r. Öncelikle ya¤lar parça-lan›r veya hidroliz yap›l›r ard›ndan gliserin ayr›l›rve ya¤ asitleri kostik soda çözeltisiyle nötralleflti-rilir. Kal›p sabunlarda NaOH. Arap sabunu üreti-minde ise KOH kullan›l›r. Bununla beraber Sa-bun fabrikasyonunda iki temel proses kullan›l›r.1. Ya¤lar›n potalarda sabunlaflt›r›lmas› 2. Ya¤ asitlerinin nötralizasyonuSabun üretiminde kullan›lan ya¤lar :1. Don ya¤›: Sabun yap›m›nda en çok kullan›lan

ya¤d›r. (%70) S›¤›r kat› ya¤lar›ndan subuhar›ile eritme yöntemi uygulanarak elde edilir. Subuhar› ile eritilir (çözünürlefltirilir) ve bu donya¤› su yüzeyinde bir tabaka oluflturur ve ko-layl›kla uzaklaflt›r›l›r.

2. Gresler: Sabun yap›m›nda en s›k kullan›lan ikin-ci ya¤d›r (%20). Evcil domuzlardan veya baflkatür küçük evcil hayvanlardan elde edilir.

3. Hindistan cevizi ya¤›: Sabun üretiminde kul-lan›lan önemli bir ya¤d›r. Sert ya¤ yap›m›ndakullan›l›r. Oldukça iyi köpürür.

4. Bitkisel ya¤lar: Zeytinya¤›, ayçiçek ya¤›, pa-muk ya¤›, m›s›rözü ya¤› ve soya fasülyesi ya¤-lar›da sabun yap›m›nda kullan›lan ya¤lard›r.

Sabun üretiminde kullan›lan katk› maddeleri ve

fonksiyonlar›n› yorumlamak.

1. Tinopol : Optik beyazlat›c› 2. Titandioksit: Sabunun rengini açmak için kul-

lan›l›r. 3. Türpinol : (SC) a)Antioksidan b)A¤›r metal

katyonlar›n› sa¤lar. c) Stebilizatördür. 4. Tansil: A¤artma topra¤› olup don ya¤›n›n ren-

gini açar. 5. Blauhit : Sabun hamurunun piflmesi s›ras›nda

sabunun rengini açar. 6. Bistanol : a) Cildin kurumas›n› önler b)D›fl yü-

zeye parlakl›k verir. c) Çatlamay› önler ve iyiköpürür. d)Sabuna plastiklik kazand›r›r.

7. EDTA : Metal katyonlar›n› komplex yaparakba¤lar.

8. Cosevin : Sabunun bozulmas›n› önleyen anti-oksidanlardand›r.

9. CMC : a) Sabunun yüzey aktifli¤ini artt›r›r. b)Lifteki kirleri tafl›r ve obsorplar

10.Calgon : a) Ca2+ ve Mg2+ iyonlar›n› ba¤lar, su-yu yumuflat›r. b) Kirlerin liflere yap›flmas›n›önler.

11.Komperland (KI): a) Köpükte stabilite sa¤lar.b) parfümü ba¤lar c) Cildi korur d) Köpük ya-p›m›na etki eder.

12.Linolin : a) Cilde yumuflakl›k verir. b) Cildinemli tutar.

13.Lusidol : Renk açmak için kullan›l›r. 14.Vazelin : Linolin ile ayn› ifllemi yapar. 15.Kükürt : Dezenfektan özelli¤i gösterir. 16.Alüminyum sülfat : Sular›n temizlenmesinde

kullan›l›r. 17.Na Hipoklorit : Tortu sabunlar›n›n rengini

a¤artmada kullan›l›r. 18.Hipoklorik asit : Sular›n yumuflat›m›nda kulla-

n›l›r. 19.Fosforik Asit : Sodyum klorit ; A¤artmada.

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç


Deterjanlar ve deterjan katk› maddelerinin sahip

olmas› gereken özelliklerini yorumlamak.

Deterjan, petrol türevlerinden elde edilen, temiz-leme, ar›tma özelli¤i bulunan, toz, s›v› veya kremdurumunda olabilen kimyasal madde veya ar›t›-c›d›r. Deterjan›n, kelime anlam› kir sökücü olupsabun d›fl›ndaki temizleyicilerin tümünü kapsar.Deterjanlar, yüzey aktif özelli¤i nedeniyle sabun-lara göre daha karmafl›k yap›ya sahip sentetik te-mizlik malzemeleridir. Deterjanlar her biri temiz-leme iflleminde ayr› ayr› görev yapan bir çok mal-zemenin kar›fl›m›ndan oluflmaktad›r. Deterjan bi-leflimi; Yüzey Aktif Madde, Yüzey aktif maddele-rin molekülleri asimetriktir. Yani moleküllerinbir ucu polar öteki ucu ise apolard›r. Böyle asi-metrik moleküllerin polar ucu suda apolar ucuda ya¤da çözülür. Üzerinde ya¤ lekesi olan birkumafl deterjanl› suyla ›slat›l›nca deterjan mole-külleri ya¤ tabakas›yla su tabakas› aras›na girer.Polar uçlar› suda apolar uçlar› ya¤da çözülür.Bunun sonucunda deterjan moleküllerinin apo-lar uçlar› ya¤ moleküllerini bulunduklar› yerdençekerek al›r. Böylece ya¤ molekülleri su ortam›-na al›nm›fl olur ve dolay›s›yla kumafl temizlenmiflolur. Yüzey aktif maddelerin ikinci özellikleri,suyun yüzey gerilimini düflürmeleridir. Yüzey ge-rilimi düflmüfl olan su, içinde y›kanmakta olankumafl›n dokular›na ve hatta liflerinin aras›na da-ha iyi nüfus eder ve temizlemeyi kolaylaflt›r›r.Yüzey aktif maddeler kendi içinde 4 grupta ince-lenebilirler: Anyonik, Katyonik, ‹yonik Olmayanve Amfoterik. Komplekslefltirici, Deterjan formü-lasyonunda kullan›lan komplekslerfltiricinin bafl-l›ca görevi suya sertlik veren Ca2+, Mg2+ gibi iyon-lar› ba¤lamak (komplekslefltirmek) ve onlar›nhidroksitleri halinde çökmelerini önlemektir. Par-lakl›k Verici, Kumafla ba¤lanan ve UV ›fl›nlar›n›absorblayan ve absorblad›klar› bu ›fl›nlar› beyazveya uçuk mavi fleklindeki görünür ›fl›k halineçeviren fluoresant boyalard›r. Güçlendirici, Güç-lendiriciler, deterjan›n temizlik gücünü art›r›rlar.Y›kama suyundaki kirlerin kumafl yüzeyine çök-mesini engellerler. Köpük Düzenleyici, Yüzeyaktif madde ile birlikte çok kez bir köpük dü-zenleyici kullan›l›r. Bu kimyasal maddeler yay-g›n kimyasal iliflkiye sahip de¤illerdir ve çok kezbelirli yüzey aktif maddeler için özeldirler. Par-füm, Parfüm deterjan içeri¤inde yayg›n olarakkullan›l›r. Bileflimi ve kokusu çok çeflitlilik göste-

rir. Di¤er katk› maddeleri de; dezenfektan, afl›n-ma önleyici, çivit ve a¤art›c› olarak s›ralanabilir.

Sentetik deterjanlar›n özelliklerini de¤erlen-

dirmek.

Görünüfl: Deterjanlar homojen ve tortusuz olma-l›, kötü kokulu olmamal› yabanc› maddeler vegözle görülen safs›zl›klar içermemeli. Fiziksel veKimyasal Özellikler: Deterjanlar›n sahip olmalar›gereken fiziksel ve kimyasal özellikler bir tak›mdeneysel ifllem ile belirlenir Deterjanlar›n kalitetayinleri yap›l›rken tüm fiziksel ve kimyasal de-nemelerin sonuçlar› göz önünde bulundurulur.

Deterjanlar›n çevreye etkisini yorumlamak.

Deterjanlarda kullan›lan fosfatlar çevre sular›nakar›flt›¤›nda Yüksek miktarda organik madde bi-rikmesi ve düflük oksijen düzeyi nedeniyle çoksay›da omurgas›z tür ve bal›k çeflitleri yok olur.Bu nedenle deterjanlara fosfatlar›n kat›lmas›, ba-z› ülkelerde yasaklanm›fl bulunmaktad›r. Su kir-lenmesini kontrol ve önleme konusunun önemkazanmas› nedeniyle, deterjan üreticileri, son y›l-larda at›k su iflleme ünitelerinde ve yüzey sula-r›nda yer alan mikrobik etki taraf›ndan, ev ve en-düstri deterjanlar›n›n, kolayl›kla bozundurulabi-len türde olmalar› üzerinde durmaktad›rlar. Buyeni parametre, deterjan endüstrisinin yeni ürün-ler gelifltirmede göz önünde bulundurdu¤u ifller-lik, yeterlik ve fiyat faktörlerine kat›lm›flt›r.

3NA M A Ç

4NA M A Ç

5NA M A Ç


1. Deterjan›n kalitesini ve fiyat›n› etkileyen özellik afla-¤›dakilerden hangisidir?

a. Yüzey aktif maddeb. Köpük düzenleyicic. Parfümd. Komplekslefltiricie. Parlakl›k verici

2. Afla¤›dakilerden hangisi deterjanlar›n sahip olmas›gereken fiziksel ve kimyasal özelliklerden biri de¤ildir?

a. pH de¤erib. Köpük miktar›c. So¤uk suda çözünmeyen organik madde miktar›d. Toplam aktif madde miktar›e. Etil alkolde çözünmeyen madde miktar›

3. Deterjanlarda fluoresant boyalar ne amaçla kulla-n›lmaktad›r?

a. Köpük düzenleyicib. Güçlendiricic. Dezenfektand. Parlakl›k vericie. A¤art›c›

4. Afla¤›dakilerden hangisi deterjan›n temizlik gücünüart›r›rak y›kama suyundaki kirlerin kumafl yüzeyine çök-mesini engellerler?

a. Lineer alkilbenzen sülfonatb. Sodyum tripolifosfatc. Sodyum hipokloritd. Karbanilidlere. 4(2H-nafto[1,2-d]triazol-2-yl)stilben-2-sülfonat

5. Arap sabunu üretiminde kullan›lan baz afla¤›dakiler-den hangisidir?

a. Anilinb. NH3c. NaOHd. KOHe. Ba(OH)2

6. Afla¤›dakilerden hangisi sabun üretiminde kullan›-lan katk› maddelerinden biri de¤ildir?

a. Titandioksitb. Bistanolc. EDTAd. Linoline. Tetrasodyum pirofosfat

7. Sabun ile ilgili olarak afla¤›daki ifadelerden hangisiyanl›flt›r?

a. Sabun üretim prosesi Lineer Alkilbenzen Sulfo-nasyonu ile gerçekleflir.

b. Suyla birleflti¤inde temizlemede kullan›lan mad-delerden, kal›p ya da s›v› flekilde olanlara veri-len genel isimdir.

c. Sabunun temizleyici etkisi, suyu çeken ince birtabaka ile ya¤ parçac›klar›n› sarabilme yetene-¤inden do¤ar.

d. Sabun üretiminde temel kimyasal reaksiyon sa-bunlaflt›rma olarak bilinen ifllemdir.

e. Sabun üretiminde öncelikle ya¤lar parçalan›r ve-ya hidroliz yap›l›r ard›ndan gliserin ayr›l›r ve ya¤asitleri kostik soda çözeltisiyle nötrallefltirilir.

8. Ca2+, Mg2+ gibi iyonlar›n hidroksitleri halinde çök-melerini önlemek amac›yla kullan›lan katk› maddesiningenel ad› afla¤›dakilerden hangisidir?

a. Parlakl›k vericib. Köpük düzenleyicic. Komplekslefltiricid. A¤art›c›e. Yüzey aktif madde

9. Deterjanlarda dezenfektan afla¤›dakilerden hangisiamaçl› kullan›lmaktad›r?

a. Dialkildimetil amonyumklorürb. Alkil fenoletoksilatlarc. Sodyumtripolifosfatd. Disodyum 4,4’-bis(4-anilino-6-morfolino-S-tria-

zin-2-ylamino)-2,2’-stilben disulfonate. Karbanilidler ve salisilanilidler

10. Deterjanlar›n çevreye olan zararl› etkilerini azalt-mak için son y›llarda en çok kullan›lan yüzey aktif mad-de afla¤›dakilerden hangisidir?

a. Laurik etanolamid-alkilbenzen sülfonatb. Tetrapropilen benzensülfonat›nc. Gliseril stearatd. Hipoklorik asit e. Alkil betainler



1. a Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Yüzey Aktif Maddeler” ko-nusunu yeniden gözden geçiriniz.

2. c Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Sentetik Deterjanlar›n Sa-hip Olmas› Gereken Özellikler ve Kalite Kon-trol Yöntemleri” konusunu yeniden gözden ge-çiriniz.

3. d Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Deterjan Bileflimi” konusu-nu yeniden gözden geçiriniz.

4. b Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Deterjan Bileflimi” konusu-nu yeniden gözden geçiriniz.

5. d Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Sabun” konusunu yenidengözden geçiriniz.

6. e Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Sabun Üretiminde Kullan›-lan Katk› Maddeleri” konusunu yeniden göz-den geçiriniz.

7. a Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Sabun” konusunu yenidengözden geçiriniz.

8. c Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Deterjan Bileflimi” konusu-nu yeniden gözden geçiriniz.

9. e Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Deterjan Bileflimi” konusu-nu yeniden gözden geçiriniz.

10. b Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Deterjanlar›n Çevreye Etki-si” konusunu yeniden gözden geçiriniz.


Günlük yaflant›m›zda kulland›¤›m›z sabunlarda NaOH.Arap sabunu üretiminde ise KOH kullan›l›r.

S›ra Sizde 2

Yüzey aktif maddelerin molekülleri asimetriktir. Yanimoleküllerin bir ucu polar öteki ucu ise apolard›r. Böy-le asimetrik moleküllerin polar ucu suda apolar ucu daya¤da çözülür. Üzerinde ya¤ lekesi olan bir kumafl de-terjanl› suyla ›slat›l›nca deterjan molekülleri ya¤ tabaka-s›yla su tabakas› aras›na girer. Polar uçlar› suda apolaruçlar› ya¤da çözülür. Bunun sonucunda deterjan mole-küllerinin apolar uçlar› ya¤ moleküllerini bulunduklar›yerden çekerek al›r. Böylece ya¤ molekülleri su ortam›-na al›nm›fl olur ve dolay›s›yla kumafl temizlenmifl olur.Yüzey aktif maddelerin ikinci özellikleri, suyun yüzeygerilimini düflürmeleridir. Yüzey gerilimi düflmüfl olansu, içinde y›kanmakta olan kumafl›n dokular›na ve hat-ta liflerinin aras›na daha iyi nüfus eder ve temizlemeyikolaylaflt›r›r.

S›ra Sizde 3

Kullan›lamazlar. Çünkü; anyonik ve katyonik yüzey ak-tif maddeler birlikte kullan›l›rsa çözünmeyen çökelekoluflturabilirler.

S›ra Sizde 4

Deterjan bilefliminin büyük bir bölümünü yüzey aktifmaddeler, köpük düzenleyiciler ve güçlendiriciler olufl-turmaktad›r.

S›ra Sizde 5

TPBS deterjan endüstrisinin ham maddesidir.; benzeninönce bir propilen tetramer ile alkillendirilmesi ve son-ra, benzen halkas›n›n sulfonasyonu ile üretilir. Böylecekolay parçalanarak do¤aya olan zararl› etkileri en azainmifl olur deterjan formülasyonuna kolayl›kla uyar.

Yararlan›lan Kaynaklar Shreve, R. N. ve Brink Jr., J. “ Kimyasal Proses Endüs-

trileri 2” ‹nk›lap Kitabevi, 1. Bask›.http://stu.inonu.edu.trhttp://www.sabunkursu.com


Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Polimer, monomer, yinelenen birim ve polimerizasyon derecesi kavramlar›n›aç›klayabilecek,Polimerlerin çeflitli amaçlara göre s›n›fland›r›lmalar›n› yapabilecek,Polimerlerde molekül a¤›rl›¤› ve molekül a¤›rl›k da¤›l›m›n› tart›flabilecek,hesaplamalar›n› yapabilecek,Polimerlerde ›s›l geçiflleri ifade edebilecek,Ekstrüzyon, kal›plama, merdaneleme, döküm, köpüklendirme, lif çekme vekauçuk iflleme tekniklerini aç›klayabilecek bilgi ve beceriler kazanacaks›n›z.


• Polimer• Termoplastik• Termoset• Kauçuk• Lif• Plastik• Molekül A¤›rl›¤›• Cams› Geçifl S›cakl›¤›• Erime S›cakl›¤›• Ekstrüzyon• Film Ekstrüzyonu• Ekstrüzyonla Film fiiflirme

• Ekstrüzyonla Kaplama• S›k›flt›rarak Kal›plama• Transfer Kal›plama• Enjeksiyon Kal›plama• fiiflirerek Kal›plama• Dönerek Kal›plama• Merdaneleme• Döküm• Köpük• Lif çekme• Vulkanizasyon

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

N

NN

NN

Endüstriyel Kimya Polimer Teknolojisi

• POL‹MER ALANINDAK‹ TEMELKAVRAMLAR VE KONULAR

• POL‹MERLER‹N ‹fiLENMESÜREÇLER‹


POL‹MER ALANINDAK‹ TEMEL KAVRAMLAR VE KONULARPolimerler günlük yaflam›n her an›nda kullan›lan önemli malzeme gruplar›ndan bi-ridir ve basitçe büyük, dev moleküllerden oluflan maddeler olarak tan›mlanabilir.Bu nedenle makromoleküller olarak da adland›r›l›rlar.

Polimerler; kaynaklar›na göre sentetik, do¤al ve yar›-sentetik olarak s›n›fland›-r›labilirler. Sentetik polimerler genellikle ham petrol, do¤al gaz, kömür gibi kay-naklardan elde edilen maddelerden yola ç›k›larak üretilirler. Do¤al polimerler isedo¤an›n üretti¤i polimerler olup pamuk, ipek, selüloz, DNA, proteinler bunlara ör-nek olarak verilebilir. Yar› sentetik polimerler ise do¤al polimerlerin modifikasyo-nu ile elde edilirler ve bunlara selüloz asetat, selüloz nitrat örnek olarak verilebi-lir. Bu ünite kapsam›nda ele al›nacak polimerler sentetik polimerlerdir.

Bu ünite kapsam›nda kullan›lan polimer kelimesi ile sentetik polimer kastedilmektedir.

Polimerlerin günlük yaflamdaki kullan›m alanlar› say›lamayacak kadar çok ves›n›rs›zd›r. Baz› örnekler vermek gerekirse; ambalaj malzemeleri (poflet, torba,streç film, kap, meflrubat ve su fliflesi, köpük), boru, hortum, depolama tank›,oyuncak, masa, sandalye, kulp, kablo k›l›f›, izolasyon malzemesi, araç lasti¤i, araçaksam› (panel, tampon, far), bot, boya, yer döflemesi, sentetik kumafl, ip, iplik,ayakkab› taban›, conta, cam profili, elektronik eflya kabini, silgi, yüzey kaplamas›,mi¤fer, kurflun geçirmez yelek, protez, ilaç kapsülü, kontak lens, organik gözlükcam›, gözlük çerçevesi, ameliyat ipli¤i, su ar›tma filtresi dolgu malzemesi, bebekbezi, güneflten elektrik enerjisi üreten panel say›labilir. Bu örnek olarak sayd›¤›m›zmalzemeler, ürünler; polimerlerin g›da, giyim, sa¤l›k, eflya, inflaat, ulafl›m, iletiflimgibi temel sektörlerdeki kullan›mlar› ile ilgili s›n›rl› bir liste olsa da polimerleringünlük yaflamda kullan›m alanlar›n›n ne kadar genifl oldu¤unu göstermektedir.Ayr›ca gün geçtikçe hem yeni polimerlerin üretilmesi hem de kullan›lmakta olanpolimerlerin özelliklerinin iyilefltirilmesi ile polimer kullan›m alanlar›na yeni alan-lar eklenmektedir. Polimerden üretilmifl malzeme ve eflyalar›n olmad›¤› bugünkübir dünyada yaflam›n ne kadar güç olaca¤›n› tahmin edebilirsiniz.

Polimerlerin bir malzeme veye eflya (ürün) olarak kullan›m›n›za gelene kadarhangi önemli üretim aflamalar›ndan geçti¤ini hiç düflündünüz mü? ‹lk önce hampetrol, do¤al gaz, kömür gibi bir kaynaktan polimer sentezlenebilecek kimyasalla-

Polimer Teknolojisi

Polimerler, günlük yaflamda(tam do¤ru olmasa da)plastik olarak isimlendirilen,nitelendirilen maddelerdirveya malzemelerdir.Gerçekte plastiklerpolimerlerin bir grubudur.

Günlük yaflamda kullan›lanmalzemeler genellikle metal,polimer, seramik esasl› veyado¤al kaynakl›malzemelerdir.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



r›n eldesi gerekir. Bu kimyasallar (ki bunlar›n ço¤u monomer olarak isimlendirilenmaddelerdir) petrokimya tesislerinde üretilirler. Ard›ndan üretilen bu kimyasallar-dan polimerler sentezlenir. Son olarak sentezlenmifl polimerler çeflitli firmalar tara-f›ndan bir ürüne (flifleye, taba¤a, masaya, oyunca¤a vs) veya son ürün haline dö-nüfltürülebilecek bir malzemeye (boruya, profile, panele, life vs) dönüfltürülür (fie-kil 7.1). Buradan polimer endüstrisinin ne kadar büyük ve yayg›n bir endüstri ol-du¤unu tahmin edebilirsiniz. Yak›n çevrenizde bile bu endüstri içinde yer alan bü-yük-küçük tesislerin oldu¤unu görebilirsiniz.

Sentetik polimerler ilk kez 1900’lü y›llar›nda bafllar›nda üretilebilmifl ve 1930-1940 aras›nda dünyada bugün kullan›lan ticari polimerlerin önemli bir k›sm›n›nüretimleri bafllam›flt›r. 1960’l› y›llardan itibaren üstün özellikleri olan mühendislikpolimerleri olarak da adland›r›lan polimerler kullan›ma sunulmufltur. Bu grup po-limerler birçok uygulamada metal, ahflap gibi geleneksel malzemelerin yerine kul-lan›labilen polimerlerdir. Polimerler genel anlamda elektri¤i iletmeyen yani yal›t-kan malzemeler olmas›na karfl›n son 20 y›ld›r elektri¤i oldukça iyi iletebilen ilet-ken polimerler de gelifltirilmifl ve uygulamalar› bafllam›flt›r.

Temel KavramlarPolimer teknolojisinde kullan›lan baz› temel kavram ve konular afla¤›daaç›klanm›flt›r.PolimerPolimerler küçük, basit kimyasal yap›lar›n (moleküllerin) birbirine kovalent ba¤larile ba¤lanarak oluflturduklar› büyük, dev moleküllerdir ve monomer olarak adlan-d›r›lan küçük moleküllerin polimerizasyonuyla (birbirlerine kovalent ba¤larla ba¤-lanma reaksiyonlar›yla) sentezlenirler (fiekil 7.2).

Polimerlerde bir kimyasal yap›, polimer molekülünde sürekli olarak tekrar ederve polimer moleküllerine polimer zincirleri de denir. Polimer molekülünü (zinci-rini) ipe dizilmifl boncuk dizisi gibi gözümüzde canland›rabiliriz ve böyle bir dizi-de boncuk; küçük, basit kimyasal yap› gibi düflünülebilir.


fiekil 7.1

Polimerik birürünün eldesinekadar geçenaflamalar.

Dünyada petrol flirketleridiye bilinen flirketlerin pekço¤unun petrol rafinelerininyan› s›ra petrokimya tesisleride vard›r ve bu flirketlerinönemli bir k›sm› dünyan›nen büyük flirketleri aras›ndayer al›r.

fiekil 7.2

Polimerizasyonunve bir polimerzincirinin flematikgösterimi.

Afla¤›da poli(vinil klorür) (PVC) polimerine ait molekülün (zincirin) bir parças›verilmifltir.

Gördü¤ünüz gibi bu yap›da,

yap›s› sürekli tekrar etmektedir.Polimerler; küçük, basit kimyasal yap›lar›n bir araya kimyasal yollarla getirilme-

si sonucu oluflmalar›na karfl›n kimyasal ve fiziksel özellikleri olufltuklar› basit, kü-çük yap›lar›n özelliklerinden çok farkl›d›r. Örne¤in poflet malzemesi, flifle gibi uy-gulamalarda s›k kullan›lan bir polimer olan polietilen, etilenin polimerizasyonu ileüretilir. Etilen kaynama noktas› -103,7 °C olan günlük bas›nç ve s›cakl›k koflulla-r›nda bir gazd›r. Bu gaz halindeki kimyasaldan üretilen polimer kat› olup, yukar›-da da ifade edildi¤i gibi, etilene göre çok farkl› fiziksel ve kimyasal özelliklere sa-hiptir ve 5-10 kg kadar yükü tafl›yabilen market torbalar›n›n, onlarca kilo s›v› de-polayabilen tanklar›n, s›v›lar›n ambalajland›¤› fliflelerin üretilmesinde malzeme ola-rak kullan›labilmektedir.

Polimerler genellikle hafif, ucuz, yeterli kimyasal ve mekanik dayan›mlar› olan,esnek, düflük s›cakl›klarda kolayca flekillendirilebilen maddeler oldu¤u için birçokuygulamada metallere, ahflaba, seramiklere karfl› belli üstünlükleri vard›r. Örne¤inmetallere göre genellikle daha ucuz , daha hafif ve korozyona u¤ramayan madde-lerdir. Serami¤e göre daha hafif ve daha az k›r›lgand›rlar. Ahflaba göre suya, do¤a-n›n tahribat›na daha dayan›kl›d›rlar.

MonomerPolimer oluflturmak için kovalent ba¤lar ile birbirlerine ba¤lanan küçük, basit kim-yasal yap›lara monomer denir. Monomer polimer sentezlemek için gerekli bafllan-g›ç maddesidir. Bir polimer ayn› tür monomerlerin polimerlefltirilmesi ile haz›rla-nabildi¤i gibi farkl› yap›lardaki monomerlerin polimerizasyonu ile de haz›rlanabi-lir. Afla¤›da, yukar›da verdi¤imiz poli(vinil klorür)’ün sentezinde kullan›lan vinilklorür monomeri verilmifltir.

Önemli bir grup monomer afla¤›da verilen vinil grubu

içeren kimyasallard›r. fiekil 7.3’de baz› önemli monomerlerin yap› formülleri veril-mifltir.

1517. Ünite - Pol imer Teknolo j is i

Poli(etilen tereftalat) (PET)sentezinde oldu¤u gibi baz›polimerleri sentezlemek ikiküçük molekülü kullanarakmümkündür. Bu türmolekülleri ‘monomer’olarak adland›rmak yerine‘ç›k›fl maddesi’ olarakadland›rmak damümkündür.

Yinelenen BirimYinelenen birim, bir polimerin kimyasal yap›s›n› göstermeye yarayan veya yap›y›temsil eden formüldür. Çok say›da yinelenen birim birbirine eklendi¤inde, uçlarhariç, polimer zinciri elde edilir. Yukar›da molekül yap›s›n›n bir parças›n› göster-di¤imiz poli(vinil klorür)’ün yinelenen birimini

fleklinde gösterilebilir. Polistiren (PS) ve poli(etilen tereftalat) (PET) için yinelenenbirimler ise flu flekildedir:

fiekil 7.3’de baz› polimerlerin yinelenen birimleri, fiekil 7.4’de ise baz› polimertürlerine ait moleküllerdeki karakteristik ba¤lar verilmifltir.

Yukar›da yinelenen birimleri verilen polstiren (PS) ve poli(etilen tereftalat) (PET)polimerlerinin monomerlerini yaz›n›z.

Çözüm: PS için stiren kullan›l›r.

PET için (genellikle) etilen glikol ve tereftalik asit kullan›l›r

Yinelenen birimi olan polietilenin monomerini yaz›n›z.

(propilen)’den sentezlenen polipropilenin (PP) yinelenen birimini yaz›n›z.

Polimerizasyon Derecesi (PD)Polimerizasyon derecesi, bir polimer molekülündeki yinelenen birim say›s›d›r. Yu-kar›da verilen yinelenen birimlerindeki n de¤eri bu polimerlerin polimerizasyonderecesini verir. Örne¤in bir PVC örne¤inde n=240; PP örne¤inde n=1300 ise yi-nelenen birimler

fleklinde yaz›labilir.


Ö R N E K 1

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

Sentetik polimerlerde polimer moleküllerinin büyüklükleri bir baflka ifade ilezincir uzunluklar› farkl› farkl›d›r yani bir da¤›l›m gösterir. Bu nedenle polimerizas-yon derecesi (PD) ortalama bir say›sal de¤erdir. Bir polimerin ortalama moleküla¤›rl›¤›; yinelenen birimin formül a¤›rl›¤› (Mo) ile polimerizasyon derecesinin (PD)çarp›m› ile yaklafl›k olarak bulunabilir.

Polimerizasyon derecesi 1300 (n) olan bir polipropilen örne¤inin ortalama mole-kül a¤›rl›¤›n› yaklafl›k olarak hesaplay›n›z.

Çözüm:Polipropilenin yinelenen biriminin formül a¤›rl›¤› 42 g/mol’dür.Ortalama molekül a¤›rl›¤›=Mo × PD = 42 × 1300 = 54600 olur.

Ortalama molekül a¤›rl›¤› 77000 olan bir polistiren örne¤indeki polimerleflme derecesikaçt›r?


Ö R N E K 2

Sentetik polimerlerin aksineprotein, enzim gibibiyopolimerler ayn› polimerbüyüklü¤üne, moleküla¤›rl›¤›na, bileflime ve üç -boyutlu yap›ya sahiptirler.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

fiekil 7.3

Etilen

Propilen

Stiren

Vinil klorür

Metil metakrilat

Akrilonitril

Vinil asetat

1,6-Hekzandiamin+ adipik asit

Etilen glikol+tereftalik asit

Tolilen-2,4-diizosiyanat(TDI) + etilen glikol

Bisfenol A+ fosgen

Bütadien

Izopren

Polietilen(PE)

Polipropilen(PP)

Polistiren(PS)

Poli(vinil klorür)(PVC)

Poli (metil metakrilat)(PMMA)

Poli(vinil asetat)

Poliakrilonitril(PAN)

Poli(hekzametilenadipamit)(Naylon 6,6)

Poli(etilentereftalat)(PET)

Poliüretan

Polikar-bonat

Polibütadien

Poliizopren

Monomer Polimer

Cl

Baz› polimerler,yinelenen birimlerive sentezlediklerimonomerler.

Uç GruplarUç gruplar, polimer zincirlerinin ucunda bulunan ve yinelenen birimden farkl› yap›-lara sahip gruplard›r. Bu gruplar polimerizasyonu bafllatmak için kullan›lan bafllat›-c›dan ve polimerizasyonu sonland›rmak için kullan›lan maddelerden veya sonlanmareaksiyonlar›ndan kaynaklanan gruplard›r. Genelde uç gruplar, polimerlerin fizikselve kimyasal özelliklerini etkilemez ve yinelenen birim yap›lar›nda gösterilmezler.

Polimerlerin S›n›fland›r›lmas›Polimerler amaca ba¤l› olarak çeflitli flekillerde s›n›fland›r›labilirler. Ünitenin Giriflk›sm›nda polimerlerin kaynaklar›na göre olan s›n›fland›r›lmas›n› vermifltik. Buünite için bilmemiz gereken s›n›fland›rmalar polimerlerin ifllenmesine göre ve sonkullan›mlar›na göre yap›lan s›n›fland›rmalard›r. Ayr›ca polimerlerin; molekül ya-p›lar›na, molekül mimarilerine ve fiziksel yap›lar›na göre olan s›n›fland›rmalar›n-da bilinmesi ünitenin anlafl›lmas› aç›s›ndan önemlidir. fiimdi bu s›n›fland›rmalar›k›saca görelim:

Polimerlerin Moleküler Yap›lar›na Göre S›n›fland›r›lmas›Polimerler yap›lar›na göre homopolimer ve kopolimer olarak s›n›fland›r›l›r (fiekil 7.5).

Homopolimer, tek bir tip yinelenen birime sahip polimerlerdir. fiimdiye kadarünitede verdi¤imiz yinelenen birimler homopolimer yap›s›ndaki polimerlere aittir.

Kopolimer ise zincirlerinde iki veya daha fazla tipte monomerlerden veya ayn›fonksiyonelli¤e sahip farkl› tipte ç›k›fl maddelerinden gelen yap›lar bulunduranpolimerlerdir. Bu nedenle farkl› monomerlerin polimerlefltirilmesiyle elde edilir-ler. Kopolimerler temelde rastgele, ard›fl›k, graft (afl›) ve blok kopolimerler olmaküzere 4 farkl› türde olabilir (fiekil 7.5). Herbir tür kopolimer sentezi için farkl›yöntemler kullan›l›r. Rastgele kopolimerde farkl› monomerlerden gelen yap›lar po-limer zincirinde rastgele da¤›lm›fllard›r. Tüketimleri yüksek olan kopolimerler ge-nellikle rastgele kopolimerlerdir. Ard›fl›k kopolimerlerde ise polimer zincirindekibir monomerden gelen yap›y› di¤er monomerden gelen yap› takip eder. Graft(afl›) kopolimerlerinde genellikle bir homopolimer zincirine baflka bir homopoli-merin veya kopolimerin zincirleri dallar fleklinde ba¤lan›r. Blok kopolimerlerde isemonomerlerden gelen yap›lar polimer zincirinde bloklar halinde yer al›r. ‹ki blok-lu bir kopolimer A ve B monomerlerinden gelen polimer bloklar›nda oluflurken,üç bloklu bir kopolimer s›ras›yla A, B ve A monomerlerinden gelen polimer blok-lar›ndan veya A, B ve C monomerlerinden gelen polimer bloklar›ndan oluflabilir.


Polimer Karakteristik ba¤

Poliolefin(Karbon zincirli polimer)

Poliester

Poliamid (naylon)

Poliüretan

Polikarbonat

fiekil 7.4

Baz› polimertürlerine aitmoleküllerdekikarakteristikba¤lar.

Kopolimerler; homopolimerlerin zay›f, kötü özelliklerinin iyilefltirilmesi, farkl›uygulama alanlar›na uyarlanmalar›, yeni polimerlerin sentezlenmeleri gibi amaç-larla sentezlenirler ve kopolimerlerde farkl› monomerlerden gelen yap›lar›n birbir-lerine oran› ço¤u kez genifl aral›klarda (%10-90, %50-50 gibi) ayarlanabilir.

Polimerlerin Molekül Mimarilerine Göre S›n›fland›r›lmas›Polimerler moleküler mimarilerine göre do¤rusal, dallanm›fl ve flebeke (a¤, örgü)polimerleri olarak s›n›fland›r›labilirler (fiekil 7.6).

Do¤rusal polimerler düz zincirlere sahiptirler. Dallanm›fl polimerler ise genel-likle daha k›sa polimer zincirlerinin birer dal gibi polimer zincirine ba¤land›¤› po-limerlerdir. Polimerler dall› olmalar›n› sa¤layacak flekilde amaçlanarak sentezlene-bilirler. Ayr›ca sentezlenen polimer, sentez yöntemine göre do¤rusal olabildi¤i gi-bi dallanm›fl yap›da da olabilir. Buna en iyi örnek farkl› polimerizasyon yöntemle-ri ile sentezlenen yüksek yo¤unluklu polietilen (YYPE) ile alçak yo¤unluklu poli-etilen (AYPE) verilebilir. YYPE, do¤rusal bir polietilen iken AYPE dallanm›fl bir po-lietilendir. Her iki polietilenin fiziksel, mekanik ve kimyasal özellikleri bir miktarfarkl› oldu¤undan polimerik malzeme olarak farkl› kullan›m alanlar›na sahiptirler.fiebeke polimerleri ise polimer zincirlerinin birbirlerine küçük bir molekülden ge-len yap›lar ile ba¤lanmas› ile oluflan polimerlerdir. Bu zincirleri birbirine ba¤layanyap›lara çapraz ba¤ ve bu ba¤lanmay› sa¤layan maddelere çapraz ba¤lay›c› denir.fiebeke polimerleri a¤, örgü polimerleri olarak da bilinirler. Bu flekilde elde edilenpolimer 3 boyutlu a¤ yap›s›ndad›r. fiebeke polimerleri (çapraz ba¤l› yap›), polime-rin sentezi esnas›nda üretilebildi¤i gibi do¤rusal veya dallanm›fl polimerlerin zin-cirlerinin birbirine ba¤lanmas› ile de oluflturulabilirler. fiebeke polimerleri genellik-le üstün mekanik özelliklere sahiptirler, erimezler ve çözücülerde çözünmezler.


fiekil 7.5

Polimerlerinmolekül yap›lar›n›nflematik gösterimi(‹çi bofl ve doludaireler farkl›monomerlerdengelen yap›lar›temsil etmektedir).

Polimerlerin Fiziksel Yap›lar›na Göre S›n›fland›r›lmas›Polimerler fiziksel yap›lar›na göre amorf, yar›-kristalin ve kristalin olarak s›n›flan-d›r›labilirler.

Amorf polimerlerde polimer zincirleri birbirine kar›flm›fl (dolaflm›fl) halde bulu-nur. Genellikle yap›s›nda polar gruplara sahip olmayan dallanm›fl polimerler ve/ve-ya yinelenen birimi düzgün istiflenmeyi (paketlenmeyi) engelleyen yan gruplarasahip polimerler amorf polimer oluflturma e¤ilimindedirler. Yap›lar›nda polar grupolmayan polimerlerin zincirleri genellikle C-C ba¤lar›n› içerir.

Yar› kristalin polimerler, yap›lar›nda amorf k›s›mlar ile birlikte, genel kabul gö-ren teoriye göre, polimer zincirlerinin kurdela gibi katlanarak oluflturduklar› paket-lenmifl (istiflenmifl) k›s›mlarda bulunduran polimerlerdir. Bu düzenli (paketlenmifl,istiflenmifl) yap›lara kristalit denir. Genellikle ana zincirlerinde istiflenmeyi engelle-yici yan grup bulundurmayan veya dallanm›fl polimer yap›s›nda olmayan yüksekyo¤unluklu polietilen gibi polimerler ile ana zincirlerinde polar gruplar bulunduranpoliamid (örne¤in polikaprolaktam (naylon 6)), poliester (örne¤in PET) benzeripolimerler yar›-kristalin polimerler oluflturur. Bir polimerde kristallenme derecesi ilekristalitlerin boyutu polimerin kimyasal yap›s›na ba¤l› olman›n yan›nda polimeriflekillendirme yöntemine ve flekillendirme sürecindeki so¤utma h›z›na da ba¤l›d›r.

Kristalin polimer ise amorf bölgelere sahip olmayan polimer anlam›na gelir kipratikte bu tür polimer (makroskopik boyutta) haz›rlamak mümkün de¤ildir.

Polimerlerin ‹fllenmesine Göre S›n›fland›r›lmas›Polimerler ifllenmelerine göre termoplastik ve termoset olarak s›n›fland›r›l›rlar. Buünite temelde polimerlerin ifllenmesini ö¤retmeyi amaçlad›¤›ndan bu s›n›fland›rmaünitemiz aç›s›ndan önemlidir.

Termoplastikler ›s›t›ld›klar›nda (ve bas›nç alt›nda) yumuflayan ve bu nedenlekolayca belli bir flekle sokulabilen veya flekil verilebilen polimerlerdir. Termoplas-tikler flekil verildikten sonra so¤utulduklar›nda flekillerini korurlar. Bunlara günlükyaflamda say›s›z malzemeyi örnek olarak verebiliriz. Yukar›da anlatt›¤›m›z do¤ru-sal ve dallanm›fl polimerler ayn› zamanda (bu s›n›fland›rmaya göre) termoplastikpolimerlerdir. Termoplastikler birkaç kez ›s›t›l›p yumuflat›larak flekillendirilebilirleryani termoplastikleri geri dönüflümde tekrar kullanmak mümkündür ve uygun çö-zücülerde çözünürler.

Termosetler (veya termoset plastikler) ise bir kez flekillendirildikten sonra, yanibir ürüne dönüfltürüldükten sonra, flekillerini kal›c› olarak koruyan polimerlerdir.Termosetler, termoplastik özellikli polimerlerin flekillendirilmesi yani ürün flekline


fiekil 7.6

Polimerlerinmimari yap›lar›n›nflematik gösterimi.

sokulmas› s›ras›nda veya polimerin monomerlerinden do¤rudan polimerizasyonus›ras›nda gerçekleflen kimyasal reaksiyon(lar) sonucu oluflur. Kimyasal reaksiyon-lar polimer zincirleri aras›nda çapraz ba¤lar oluflturur. Termoplastiklerden termo-set oluflum sürecinde do¤rusal veya dallanm›fl polimer zincirleri birbirine ba¤lana-rak flebeke polimerlerine dönüflür. Bu sürece polimerin kür edilmesi, piflirilmesigibi adlar verilir. Termosetler flebeke yap›l› polimerler oldu¤undan ›s›t›l›p yumufla-t›larak tekrar flekillendirilemezler, çözücülerde çözünmezler, rijittirler, çok ›s›t›ld›k-lar›nda bozunurlar. Bu nedenle termosetler yeni bir ürün için geri dönüfltürüle-mezler. Araç lastikleri, prizler, melamin tabaklar termoset polimerlere örnek olarakverilebilir.

Polimerlerin Son Kullan›mlar›na Göre S›n›fland›r›lmas›Polimerler son kullan›m alanlar›na göre kauçuk (elastomer), lif (fiber) ve plastikolarak s›n›fland›r›l›rlar. Bu s›n›fland›rma bir polimerin hangi amaçla ya da hangi türpolimerik ürünün üretilmesinde kullan›labilece¤ini gösterir.

Kauçuklar üzerlerine kuvvet uyguland›¤›nda (çekildiklerinde) ilk boylar›n›nyaklafl›k 10 kat›na kadar uzayabilen ve kuvvet kald›r›ld›¤›nda ilk boyuna (tersinirolarak) dönebilen polimerlerdir. Kauçuklara elastomer de denir. Kauçuklar düflükcams› geçifl s›cakl›¤›na sahip amorf polimerler olup uzat›ld›klar›nda tekrar eski hal-lerine dönebilmeleri için çok düflük çapraz ba¤ yo¤unlu¤una sahiptirler. Cams› ge-çifl s›cakl›¤› ünitenin ilerleyen k›sm›nda görülecektir. Kauçuklar genellikle C-C zin-cirine sahip olan polimerler (yani polar gruplar içermeyen polimerler) oldu¤u içinmolekülleri aras›ndaki etkileflim kuvvetleri zay›ft›r. Bu nedenle dura¤an haldeki birkauçuk örne¤inde yumaklanm›fl halde olan polimer zincirleri kuvvet uyguland›-¤›nda kolayl›kla aç›l›rlar bu da polimer örne¤inin boyunun yaklafl›k 10 kat›na ka-dar uzayabilmesini sa¤lar. Kauçuklar uzat›ld›kça yumuflakl›klar›n› kaybederek git-tikçe sertleflirler. Kauçuk özellikli polimerlere örnek olarak poliizopren, poliizobü-tilen, poli(vinil klorür), polisilokzan gibi polimerler verilebilir. Poliizoprenin izo-merlerinden biri olan cis-1,4-poliizopren do¤al kuçuk olup sentetik olarak da üre-tilebilmektedir.

Lifler kuvvet uyguland›¤›nda (çekildiklerinde) ilk boylar›n›n %10-50si kadaruzayabilen polimerlerdir. Ço¤u lif, boyu %20 kadar uzamadan kopar. Dolay›s›ylalifler flekil de¤ifltirmeye dirençli polimerlerdir ve zaten bu nedenle lif olarak kulla-n›ma uygundurlar. Lifler; fiber, filament gibi adlarla da adland›r›l›r. Lif özelli¤inesahip polimerler oldukça yüksek kristaliniteye sahip zincirlerinde polar gruplariçeren (genellikle poliester, poliamid, poliakrilonitril türü) polimerlerdir. Lif özel-likli polimerlerin moleküllerinde bulunan polar gruplar nedeniyle oluflan dipol-di-pol, H-ba¤› gibi ikincil (molekülleraras›) etkileflimler, lif özellikli polimerlerin zin-cirlerinin kolay aç›lmamas›n›n nedenidir. Liflerin genifl bir s›cakl›k aral›¤›nda (yak-lafl›k -50 °C-+150 °C gibi) özellikleri pek de¤iflmez. Bu nedenle liflerin en büyükkullan›m alan› iplik olarak tekstil endüstrisidir. Tekstil ürünlerinin günlük karfl›lafl-t›¤› s›cakl›k koflullar› k›fl›n s›f›r›n alt›ndaki s›cakl›ktan ütüleme s›ras›nda 100 °C’ninüstündeki s›cakl›klara de¤iflir.

Plastikler, özellikleri lifler ile kauçuklar aras›nda olan büyük bir polimer grubu-dur. Plastik grubu alt›nda çok genifl ve çeflitli polimerler yerald›¤› için bu tür poli-merlerin mekanik, kimyasal özellikleri çok genifl aral›klarda de¤iflir. Plastiklere bir-kaç örnek vermek gerekirse polietilen, polipropilen, polistiren, poli(metil metakri-lat), poli(vinil klorür), fenol-formaldehit reçinesi, melamin-formaldehit reçinesi gi-


bi ve poliester, poliamid, poliüreten grubu birçok polimer say›labilir. Genel olaraksert plastikler ve esnek (yumuflak) plastikler olarak ikiye ayr›labilirler.

Sert plastikler flekil de¤ifltirmeye çok dirençli, rijit, amorf polimerlerdir. Kuvvet-le uzat›labilmeleri çok azd›r (<%0,5-3). Bu tür polimerlerin rijit olmas› yo¤un çap-raz ba¤lamalar nedeniyledir. Esnek plastikler ise orijinal boylar›n›n %20-800 aras›n-da esneyebilen polimerler olup düflükten yüksek kristalineye kadar genifl bir ara-l›kta kristaliniteye sahip olabilirler. Polimerlerde genellikle kristalinite artt›kça es-neklik azal›r, sertlik artar. Çok farkl› cams› geçifl ve erime s›cakl›¤› de¤erlerine sa-hip plastikler vard›r.

Bir polimerin kauçuk, lif ya da plastik olarak m› kullan›ma uygun oldu¤u bü-yük oranda kimyasal yap›s›na ba¤l›d›r. Yukar›da kauçuk, plastik ve lif olarak kul-lan›ma sahip polimerlere baz› örnekler verdik. Ancak polimere flekil verilme tek-ni¤i (kal›plama, çekme gibi) ile flekil verildikten sonraki son ürüne dönüfltürme ifl-lemleri (süreçleri) bir polimeri plastik veya lif, kauçuk veya plastik haline dönüfl-türebilir. Yani bir polimer baz› uygulamalarda plastik özellikli, baflka bir uygula-mada lif özellikli bir ürün olabilir. Örne¤in poli(etilen tereftalat) (PET) flifle olaraküretildi¤inde plastik, bir tül perde ipli¤i olarak üretildi¤inde lif özellikli bir poli-merdir. Bu de¤ifliklik flifle ve iplik üretimi süreçlerinden kaynaklanmaktad›r. Plas-tik olan PET’te (fliflede) kristalitler polimer matrisinde 3 boyutta rastgele yönlenmifliken lif yap›s›ndaki PET’te (iplikte) lif boyunca yönlenirler. Bu yönlenmeyi dePET’i ürüne dönüfltürme sürecindeki teknik sa¤lamaktad›r. Polipropileni, polies-terleri ve poliamidleri hem plastik hem de lif olarak kullanmak ço¤u zaman müm-kündür. Benzer flekilde polistiren, poli(vinil klorür), poliüretanlar ve polisilokzan-lar hem plastik ve hem de kauçuk olarak kullan›labilmektedir.

Polimerleri son kullan›mlar›na göre kauçuk, plastik ve lif olarak s›n›fland›rd›kve adland›rd›k. Ancak baz› kaynaklar bunlara polimerik köpükleri, kaplamalar›,yap›flt›r›c›lar›, filmleri de ilave etmektedirler.

Polimerlerde Molekül A¤›rl›¤› ve Molekül A¤›rl›k Da¤›l›m›Molekül a¤›rl›¤› ve molekül a¤›rl›k da¤›l›m›, bir polimerin bir kullan›m alan›ndakine tür ürünlerin üretiminde kullan›labilece¤ini belirleyen en önemli parametreler-dir. Çünkü bu iki parametre, polimerin mekanik özelliklerini ve flekil verilme sü-recini do¤rudan etkileyen parametrelerdir. Polimerlerde molekül a¤›rl›¤› daha ön-ce ifade etti¤imiz gibi küçük molekülerinkinden binlerce-onbinlerce kez dahayüksektir ve küçük moleküllerin molekül a¤›rl›klar›n›n aksine ortalama bir de¤er-dir. Bunun nedeni de sentetik polimerlerde polimer molekülleri (zincirleri) efl bü-yüklükte de¤ildir yani polimerler polidisperstir. Polimerlerde ortalama moleküla¤›rl›¤› artt›kça polimerin mekanik dayan›m› (çekme gerlimi, çarpma direnci vs.)artar. Polimerlerde ortalama molekül a¤›rl›¤a göre mekanik dayan›m›n genel an-lamda de¤iflimi fiekil 7.7’de verilmifltir. Grafikten de görüldü¤ü gibi düflük moleküla¤›rl›kl› bölgede, molekül a¤›rl›¤› art›fl› ile h›zla artan mekanik dayan›m yüksekmolekül a¤›rl›kl› bölgede daha az artmaktad›r. Buna karfl›l›k yüksek molekül a¤›r-l›¤›na sahip polimerlerin ürüne dönüfltürülme sürecinde flekillendirme güçlü¤üvard›r. Bunun nedeni de yüksek molekül a¤›rl›kl› polimerlerin yüksek erime s›cak-l›¤›na ve viskozitesine (düflük ak›c›l›¤a) sahip olmas›d›r (fiekil 7.7). Bu nedendendolay› yüksek molekül a¤›rl›kl› polimer, ayn› polimerin düflük molekül a¤›rl›kl›olan›na göre daha yüksek s›cakl›klarda flekillendirilmek zorundad›r. Bu da polime-rin iflleme maliyetini artt›r›r hatta polimer flekillendirilirken yüksek s›cakl›k nede-niyle bozunabilir. Sonuçta bir ürünün üretiminde kullan›lacak polimer yeterli me-


Polimerlerde molekül a¤›rl›¤›ve molekül a¤›rl›k da¤›l›m›terimleri için mol kütle vemol kütle da¤›l›m› terimleride kullan›lmaktad›r.

kanik dayan›ma sahip ancak flekillendirmesi de kolay olacak bir molekül a¤›rl›ktaolmal›d›r. fiekil 7.7’ye göre bu koflullar› sa¤layan polimerin molekül a¤›rl›¤› M1 veM2 molekül a¤›rl›klar› aras›ndad›r. Kabaca molekül a¤›rl›klar› 10000 - 1000000 ara-s›nda olan bir polimer eflya, malzeme üretiminde kulan›labilir. fiüphesiz bir poli-merden üretilecek eflya, malzeme için optimum bir polimer molekül a¤›rl›¤› vard›r.Bugün piyasada ayn› (kimyasal yap›daki) polimerin farkl› ortalama molekül a¤›r-l›klar›na sahip üretimleri sat›lmakta ve bunlar farkl› alanlarda kullan›lan ürünlerinüretiminde kullan›lmaktad›r.

Polimerlerin ortalama molekül a¤›rl›klar›n›n belirlenmesi için çeflitli deneyselyöntemler kullan›lmaktad›r. Polimerler polidispers olduklar›ndan yani molekülleriefl büyüklükte olmad›¤›ndan deneylerde molekül a¤›rl›k ölçüm yöntemine görefarkl› molekül a¤›rl›k de¤erleri elde edilir. Polimerler için en çok kullan›lan ortala-ma molekül a¤›rl›¤› türleri; say›ca-ortalama molekül a¤›rl›¤› (Mn), a¤›rl›kça-orta-lama molekül a¤›rl›¤› (Mw), viskozite-ortalama molekül a¤›rl›¤› (Mv)’dir.

Say›ca-Ortalama Molekül A¤›rl›¤›Say›ca-ortalama molekül a¤›rl›¤›, bir polimer örne¤inin kütlesinin (W) örnektekipolimer moleküllerinin mol say›lar› toplam›na oran› olan molekül a¤›rl›¤›d›r. Birpolimerin say›ca-ortalama molekül a¤›rl›¤›; osmotik bas›nç, buhar bas›nc› alçalma-s› gibi koligatif özelliklere ve uç grup analizine dayanan ölçüm teknikleri yard›m›y-la belirlenir ve bu molekül a¤›rl›¤›n›n matematiksel ifadesi flu flekildedir:

A¤›rl›kça-Ortalama Molekül A¤›rl›¤›A¤›rl›kça-ortalama molekül a¤›rl›¤›, polimer örne¤indeki her bir efl büyüklüktekipolimer moleküllerinin kütle kesri (wi) ile molekül a¤›rl›klar›n›n çarp›mlar›n›n top-lam› sonucu bulunan molekül a¤›rl›¤›d›r. Bir polimerin a¤›rl›kça-ortalama moleküla¤›rl›¤›; ›fl›k saç›lmas› ölçümleri ile belirlenir ve bu molekül a¤›rl›¤›n›n matematik-sel ifadesi afla¤›da verilmifltir.

M w MN M

N Mw i ii i

i i

= ∑ =∑∑

2

MW

N

N M

Nni

i i

i

=∑

=∑

∑


fiekil 7.7

Polimerlerdemekanik dayan›mile s›v›viskozitesininmolekül a¤›rl›klade¤iflimi.

Molekül a¤›rl›¤› 60000 olan bir polistiren örne¤inden 8 gram, molekül a¤›rl›¤›200000 olan bir baflka polistiren örne¤inden 2 gram al›n›p harmanlanarak 10graml›k bir polistiren örne¤i (kar›fl›m›) haz›rlan›yor. Bu kar›fl›m›n a¤›rl›kça-orta-lama molekül a¤›rl›¤› ile say›ca-ortalama molekül a¤›rl›¤›n› hesaplay›n›z.

Çözüm:

veya

Polimer molekül a¤›rl›klar›, ortalama bir de¤er oldu¤undan de¤erleri çok say›da anlaml›rakam içerecek flekilde verilmemeli, yani yuvarlanarak verilmelidir. Örnek 3’deki Mn içinbulunan de¤er 69767’dir, ancak bu bir polimer ortalama molekül a¤›rl›k de¤eri oldu¤un-dan 69800 olarak verilmesi daha do¤rudur.

Herbiri kütlece %25 oran›nda kar›flt›r›lan bir polimere ait dört örne¤in molekül a¤›rl›kla-r› 54000, 93000, 128000 ve 185000’dir. Bu kar›fl›m için Mw ve Mn de¤erlerini bulunuz.

Viskozite-Ortalama Molekül A¤›rl›¤›Viskozite-ortalama molekül a¤›rl›¤›nda, polimer örne¤indeki her bir efl büyüklük-teki (boyuttaki) polimer moleküllerinin kütle kesri (wi) ile molekül a¤›rl›klar›n›nçarp›mlar›n›n toplam› flu flekilde iliflkilidir:

Viskozite-ortalama molekül a¤›rl›¤›, polimer örne¤inin farkl› deriflimlerde haz›r-lanm›fl seyreltik çözeltilerinin ve saf çözücünün viskozimetreden ak›fl sürelerininölçülmesi ile elde edilen veri kullan›larak belirlenir. Bir çözeltinin viskozimetredenak›fl süresinin saf çözücünün ak›fl süresine oran› (t/to); bu çözelti ve çözücününviskozitelerinin oran›na ( / o) yaklafl›k olarak eflittir. / o oranlar›ndan yola ç›-k›larak polimer örne¤inin ölçüm koflullar›ndaki viskozite say›s› ([ ]) belirlenir. Vis-kozite say›s› ([ ]) ile viskozite-ortalama molekül a¤›rl›¤› (Mv), afla¤›da verilen veMark-Houwink ba¤›nt›s› olarak bilinen ba¤›nt›daki flekilde iliflkilidir.

ηη

ηηηη

M w MN M

N Ma

aa

/ a

v i i

1i i

1

i

= ( ) =

∑ ∑∑

+/

i

1

MN M

N

W

W Mni i i

i i

= = =+

+=∑

∑∑

∑i( )

8 28

600002

200000

69800

MN M

N M

W M

W

W M

Wwi i

2

i

i i

i

i i= = = =× + ×∑

∑∑∑

∑i

( ) (8 60000 2 2000000

1088000

)=

MN M

N

N M N M

N Nni i A A B B

A B

= =+

+=

×

∑∑ i

860000

60000+ ×

+=

2200000

200000

860000

2200000

669800

M w M w M w Mw i i A A B B

= = + = × + × =∑ ( , ) ( , )0 8 60000 0 2 200000 880000

wW

Ww

AA

B

gg

ve= = = =8

100 8 0 2, ,


Ö R N E K 3

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

Burada K ve a; polimer türüne, polimer çözeltilerinin haz›rlanmas›nda kullan›-lan çözücüye ve s›cakl›¤a ba¤l› sabitlerdir.

Bir poli(metil metakrilat) (PMMA) örne¤inin farkl› deriflimlerdeki kloroform çözel-tilerinin 30 °C’de viskozimetreden ak›fl süreleri ölçülmesi sonucu elde edilen veri-lerden viskozite say›s› ([ ]) 1,38 desilitre/gram bulunmufltur. PMMA için 30 °C vekloroform için Mark-Houwink sabitleri K=4,3 × 10 -5 dL/g ve a=0,80 oldu¤una gö-re bu örne¤in viskozite-ortalama molekül a¤›rl›¤› kaçt›r?

Çözüm:

Viskozite-ortalamas› molekül a¤›rl›¤› 134000 bulunan bir polimer örne¤inin viskozite sa-y›s› kaçt›r? Bu polimer için deney koflullar›nda K=6,3 × 10-5 dL/g ve a=0,78’dir.

Bu gördü¤ümüz üç polimer ortalama molekül a¤›rl›¤› farkl› yöntemler kullan›-larak elde edildiklerinden (dolay›s›yla yöntemler farkl› teorik temellere dayand›k-lar›ndan) ayn› sentetik polimer örne¤i için farkl› say›sal de¤erlerde olurlar. Ancakbu ortalama molekül a¤›rl›klar› için polidispers bir polimerde her zamanMn<Mv<Mw iliflkisi geçerlidir. fiekil 7.8’de bir polimer örne¤i için molekül a¤›rl›kda¤›l›m grafi¤i verilmifl ve bu da¤›l›ma karfl›l›k gelen Mn, Mv ve Mw de¤erleri gra-fik üstünde iflaretlenmifltir.

Polimerlerde polidispersitenin göstergesi olarak heterojenlik (polidispersite) in-deksi kullan›l›r. Heterojenlik indeksi; a¤›rl›kça-ortalama molekül a¤›rl›¤›n›n (Mw)say›ca-ortalama molekül a¤›rl›¤›na (Mn) oran›d›r.

Heterojenlik indeksi kat›lma polimerlerinde genellikle 1,5-2,0 iken dallanm›flpolimerlerde 20-50 aras›nda de¤erlerde olabilmektedir. ‹fllenerek son ürüne dö-nüfltürülecek bir polimerin ortalama molekül a¤›rl›¤› veya a¤›rl›klar› kadar hetero-

Heterojenlik indeksi w

n

=M

M

MK

a

v -5

[ ] dL/g

4,3 10 dL/g=

=×

η1

1 38,

= =

1 0 80

1 2532093 430000/ ,

,

η = KM a

v

η

η = KM a

v


Ö R N E K 4

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

fiekil 7.8

Polimerlerdemolekül a¤›rl›kda¤›l›m› ve buda¤›l›m için Mn,Mv ve Mw de¤erleri.

jenlik indeksi de¤erinin de bilinmesi polimerin ifllenmesi ve ürün kalitesi aç›s›ndanönemlidir. Ayn› polimer ortalama molekül a¤›rl›klar›ndan birine, örne¤in say›ca-ortalama molekül a¤›rl›¤›na, sahip iki polimerin heterojenlik indeksleri farkl› ola-bilir. Yani polimerlerden biri dar molekül a¤›rl›k da¤›l›ml› iken di¤eri genifl mole-kül a¤›rl›k da¤›l›ml› olabilir. Polimerlerin ifllenmesinde mümkün oldu¤u kadar he-terojenlik indeksi de¤eri küçük olan (molekül a¤›rl›k da¤›l›m› dar olan) polimerlerseçilmelidir. Bir polimer örne¤inde molekül a¤›rl›k da¤›l›m›n›n dar olmas› polimerzincirlerinin büyüklüklerinin birbirlerine yak›n olmas› anlam›na gelir. Bildi¤iniz gi-bi bir polimerin molekül a¤›rl›¤› polimerin mekanik dayan›m›n› ve ak›flkan halinegelme s›cakl›¤›n› belirler. Bu nedenle düflük heterojenlik indeksli veya dar mole-kül a¤›rl›k da¤›l›ml› bir polimer örne¤inde zincir büyüklükleri birbirlerine nispetenyak›n olduklar›ndan mekanik dayan›mlar›, yumuflama ve erime s›cakl›klar› birbiri-ne yak›nd›r. Buna karfl›l›k genifl molekül a¤›rl›k da¤›l›ml› bir polimer örne¤indenürün elde edilirken, uzun zincirleri eritmek için k›sa zincirlerinin eridi¤i s›cakl›ktançok daha yüksek s›cakl›¤a ç›kmak gerekir ve böyle bir polimerden üretilen ürün-de yer alan polimer zincirleri farkl› mekanik dayan›ma sahiptirler. Bu da ürün ka-litesini olumsuz etkiler.

Bir polistiren örne¤inin a¤›rl›kça-ortalama molekül a¤›rl›¤› 165000, say›ca-ortala-ma molekül a¤›rl›¤› 116000 olarak belirlenmifltir. Bu polimerin heterojenlik indek-si kaçt›r?

Çözüm:

Polimerlerde Is›l GeçifllerPolimerlerde genellikle iki ›s›l geçifl gözlenir. Bunlar cams› geçifl s›cakl›¤› (Tg) veerime s›cakl›¤› (Tm)’dir. Yukar›da yar›-kristalin polimerlerin yap›lar›nda amorf vekristalin k›s›mlar bulundu¤unu ifade etmifltik. Bu s›cakl›klar bu yap›lardaki dönü-flümlere aittir ve bu dönüflümler belli bir s›cakl›ktan ziyade bir s›cakl›k aral›¤›ndagerçekleflir (fiekil 7.9). Cams› geçifl s›cakl›¤›, polimerdeki amorf k›s›mlar›n kauçu-¤umsu (yumuflak, esnek) bir halden cams› (k›r›lgan, sert) bir hale dönüfltü¤ü veyatersinin gerçekleflti¤i s›cakl›k aral›¤›d›r. Erime s›cakl›¤› ise yar›-kristalin bir poli-merdeki son kristalitlerin ortadan kalkt›¤› (eriyerek yap›lar›n› kaybettikleri) s›cak-l›k geçiflidir. Amorf polimerlerde kristalitler bulunmad›¤› için sadece cams› geçifl s›-cakl›¤› gözlenir (fiekil 7.9.a). Yar›-kristalin polimerlerde Tg ve Tm s›cakl›k aral›¤›n-da gözlenen yap› esnek termoplastik olarak adland›r›l›r ve bu yap›daki polimerdekauçu¤umsu amorf k›s›mlar aras›nda kristalin k›s›mlar (kristalitler) bulunur. Tg veTm, polimerlerin özgül hacminde de¤iflim, ›s› kapasitesinde de¤iflim gibi özellikler›s›l analiz cihazlar› ile ölçülerek belirlenebilir. Polimerlerde cams› geçifl s›cakl›¤›n›nde¤eri; polimer moleküllerinin esnek-sert olufllar›na, yan gruplara (simetriye), po-limer mimarisine, molekülleraras› kuvvetlere ve molekül a¤›rl›¤›na ba¤l›l›k göste-rir. Yüksek çapraz ba¤l› polimerlerde Tg ve Te ›s›l geçiflleri gözlenmez. fiekil 7.9’daamorf ve yar›-kristalin polimerlerin özgül hacimlerinin s›cakl›kla de¤iflimleri göste-rilmifltir.

Heterojenlik indeksi w

n

= = =M

M165000116000

1 42,


Ö R N E K 5

Bir polimerin ifllenmesi ve ürün/malzeme olarak kullan›m›nda Tg ve Tm de¤er-leri önemlidir. Tg, amorf yap›daki poli(metil metakrilat), polistiren gibi termoplas-tiklerde ürünün/malzemenin üst kullan›m s›cakl›¤›n› belirlerken stiren-bütadienkauçu¤u, poliizopren gibi kauçuklar›n alt kullan›m s›cakl›¤›n› belirler.

POL‹MERLER‹N ‹fiLENME SÜREÇLER‹Polimerlerin ifllenme süreçlerinde temel yaklafl›m polimerin bas›nç alt›nda ›s›t›la-rak eritilmesi veya yumuflat›lmas›, ard›ndan flekil verilmesidir. Bu amaçla önce gra-nül, toz, pelet gibi flekillerde sat›lan polimer(ler)e baz› gerekli katk› maddeleri ila-ve edilerek kar›fl›mlar haz›rlan›r. Katk› maddelerinin ifllevleri polimerin ifllenme sü-recini kolaylaflt›rmak, bu sürece yard›mc› olmak ve üretilen ürünün kalitesini, kul-lan›m süresini, dekoratifli¤ini vs. artt›rmakt›r. Üretilen ürün bir termoplastik isefleklini koruyabilmesi için so¤utulur, termoset ise çapraz ba¤lar oluflturmak için ›s›-t›l›r. Ard›ndan üründeki istenmeyen bileflenleri uzaklaflt›rma, temizlik, kesme gibiifllemler yap›l›r. Bu nedenle bir polimerin ifllenme süreci son ürünün termoplastikmi yoksa termoset mi olaca¤›na oldukça ba¤l›d›r. Polimerleri ürünlere dönüfltür-mek için çok çeflitli iflleme süreçleri vard›r. Örne¤in polimer esasl› flifle, boru, film,bardak, lif üretimleri farkl› üretim süreçlerinden geçirilerek yap›l›r ve üretimdefarkl› makineler, aksamlar kullan›l›r. Ayr›ca polimere flekil veren makineler ürete-cekleri ürünün boyutuna ve kapasiteye ba¤l› olarak çok farkl› büyüklükte olabilir-ler. Örne¤in evlerimizde kullan›lan su tesisat› borular›n›n üretildi¤i ekstrüder ilealtyap› su borular›n›n üretildi¤i bir ekstrüder ayn› teknikle üretim yapmalar›na kar-fl›n kapasite ve boyut olarak birbirlerinden çok farkl›d›rlar.

Bir polimerden ürün, malzeme üretmek için ürün, malzeme yap›s›na, flekline,boyutuna göre çok çeflitli tekniklerin uyguland›¤›n› yukar›da ifade etmifltik. Kulla-n›lan belli bafll› teknikler flunlard›r:

Ekstrüzyon: Ekstrüzyon, film ekstrüzyonu, ekstrüzyonla film fliflirme, eks-trüzyonla kaplama,Kal›plama: S›k›flt›rarak kal›plama, transfer kal›plama, enjeksiyon kal›plama,fliflirerek kal›plama, dönerek kal›plama, vakum kal›plama, reaksiyon enjek-siyon kal›plama, Merdaneleme, Döküm, Köpüklendirme, Lif çekme, Kauçuk iflleme.

fiimdi bu yöntemlerin önemlileri üzerinde k›saca dural›m.


fiekil 7.9

a. Amorf, b. Yar›-kristalinpolimerlerde özgülhacmin s›cakl›klade¤iflimi.

EkstrüzyonEkstrüzyon; boru, profil, tabaka, levha, film, çubuk gibi belli kesit geometrilerinesahip termoplastik malzemenin üretiminde kullan›lan önemli ve yayg›n bir teknik-tir. Bu sayd›¤›m›z malzemeler genellikle daha sonra uygun boyutlarda kesilerekve/veya son (ikincil) bir ifllemden geçirilerek nihai ürüne dönüfltürülürler. Ekstrüz-yona uygun bafll›ca polimerler olarak polistiren, alçak ve yüksek yo¤unluklu poli-etilen, polipropilen, poli(vinil klorür), poli(metil metakrilat) say›labilir.

Ekstrüder sisteminin en önemli elemanlar› besleme hunisi, silindirik bir yap›olan kovan, bunun içinde dönen vida (sonsuz vida, burgu) ve polimeri flekillendi-ren ekstrüzyon kal›b› veya kafad›r. fiekil 7.10’da bir ekstrüder flematik olarak gös-terilmifltir. Bu teknikte kovanda ak›flkan hale getirilen polimer (kar›fl›m›), bas›nçuygulanarak bir kafadan (kal›ptan) geçirilerek flekillendirilir. Ekstrüzyon sürecin-de, granül, toz, pelet halindeki polimer ve katk› maddeleri kar›fl›m› besleme huni-si arac›l›¤›yla kovana sürekli gönderilir. Kovana giren polimerik kar›fl›m, vidan›ndönme hareketiyle ileriye (vidan›n ucuna) do¤ru itilir, bu s›rada kovan›n›n ›s›t›lma-s› ve vida ve kovan ile sürtünmesi sonucu (oluflan sürtünme kuvveti nedeniyle)kovan boyunca ilerledikçe s›k›lafl›r ve erir. En sonunda bu erimifl polimer kendisi-ne malzeme fleklini verecek bir kafadan bas›nçla ç›kar. Kafadan ç›kan ürün çekilirve fleklinin bozulmamas› (deforme olmamas›) için hava ya da su so¤utmal› bir sis-temle cams› geçifl s›cakl›¤›n›n alt›na h›zla so¤utulur. Baz› polimerlerin ekstrüzyonusürecinde aç›¤a gaz, buhar ve uçucu maddeler ç›kabilir. Bunlar›n kaçabilmes› içinhavaland›rma (gaz alma) aç›kl›¤›na (deli¤ine) sahip ekstrüderler ile gaz kaç›fl›naizin verecek flekilde tasarlanm›fl vidalar kullan›l›r.

Yukar›da anlatt›¤›m›z teknikte polimerik kar›fl›m sisteme granül, toz gibi flekil-lerde beslendi¤inden kuru ekstrüzyon olarak adland›r›l›r ve polimer için bir engelyoksa ekstrüzyon, kuru ekstrüzyon olarak yap›l›r. Polimerin ›s›l kararl›¤›n›n düflükolmas›, kolay alevlenebilir olmas› gibi nedenler varsa polimerin çözeltisi ekstrüz-yon sistemine beslenir. Bu tür ekstrüzyona yafl ekstrüzyon denir.

Ekstrüzyonda tek vidal› (burgulu) ekstrüderler daha çok kullan›l›r. Vidan›n kökçap› ucuna do¤ru artar (fiekil 7.10). Bu nedenle polimerin içinde hareket etti¤i vi-da diflleri aras›ndaki hacim, vidan›n ucuna gidildikçe azal›r. Ekstrüderde vidan›npolimeri ilerletme, ›s›tma, kar›flt›rma ve bas›nç oluflturma ifllevleri vard›r ve üç k›s-m› bulunur. Bunlar besleme, s›k›flt›rma ve dozajlama (ölçme) k›s›mlar›d›r (fiekil7.10). Vidan›n besleme k›sm›n›n ifllevi, besleme hunisinden ald›¤› tanecikli, toz ya-p›l› polimer ve katk› maddesi kar›fl›m›n› ileriye do¤ru itmektir. Kovan›n beslemehunisi civar›ndaki k›sm›, kar›fl›m ile kovan aras›ndaki sürtünmeyi artt›rmak için ge-


Vidan›n içinde döndü¤ükovan ocak olarak daadland›r›lmaktad›r.

fiekil 7.10

Tek vidal› birekstrüderin flematikgösterimi.

nellikle so¤utulur. Vidan›n s›k›flt›rma k›sm›na ulaflan kar›fl›m bu k›s›mda s›k›fl›r (s›-k›lafl›r), ›s›tma ve sürtünme etkileriyle erir. Vidan›n dosajlama (ölçme) k›sm›, eri-mifl polimeri sabit bas›nca getirerek flekil verilmek üzere sabit s›cakl›kta ve sabitmiktar h›z›nda kafaya gönderir. Bunu sa¤lamak için dosajlama bölgesinde yüksekbas›nç gerekir. Bu da dosajlama bölgesindeki vida kanal derinli¤inin azalt›lm›fl ol-mas› sonucu gerçekleflir ve bu bas›nc›n de¤eri vidan›n s›k›flt›rma oran›na ba¤l›d›r.Vida s›k›flt›rma oran› besleme k›sm›ndaki vida kanal derinli¤inin dosajlama bölge-sindeki vida kanal derinli¤ine oran› olup 2-6 aras›nda de¤iflir. Ço¤u ekstrüzyonmakinesi için bu oran 3 civar›ndad›r.

Vida dönüflü birbiri ile ayn› yönde ve ters yönde olan ve vidalar›n yanyanayerlefltirildi¤i iki vidal› ekstrüderlerde belli kullan›mlar (örne¤in daha iyi kar›fl›msa¤lamak) için piyasada bulunmaktad›r.

Ekstrüderin üretim h›z› kovan›n çap›na, vida difli e¤im aç›s›na (maksimum 30°),vida dönme h›z›na (büyük ekstrüderler için 60-120 devir/dakika) ve kafa aç›kl›¤›-na ba¤l›d›r. Bunlardaki art›fl üretim h›z›n› artt›r›r. Ekstrüder vidalar›n›n çap› genel-likle 20-600 mm aras›nda olup en çok kullan›lanlar› 60-150 mm çapl› olanlard›r. Vi-dalar›n boy-çap oranlar› ekstrüderleri tan›mlayan bir karakteristik (özellik) olup ço-¤u uygulamalar için 15/1-25/1 aras›ndad›r. Vidalar polimer kar›fl›m› özelliklerine veiflleme koflullar›na ba¤l› olarak baflta çaplar›n›n farkl›l›¤› yan›nda farkl› heliks aç›la-r›nda (vida difli e¤im aç›s›), farkl› uzunluklarda, farkl› besleme, s›k›flt›rma ve dozaj-lama (ölçme) uzunluklar›nda olmak üzere çeflitli tasar›mlarda çelikten üretilirler.

Yukar›da anlatt›¤›m›z ekstrüzyon ile üretilebilen ürünlerin yan›nda ekstrüder-ler; film fliflirme, kaplama, fliflirerek kal›plama teknikleri için de kullan›l›r. Bunlar›bu ünitenin ilerleyen k›s›mlar›nda görece¤iz.

Film ve Levha EkstrüzyonuPolimerik film ve levhalar›n say›s›z kullan›m alan› vard›r. Filmlerin ambalaj ve ör-tü amaçl› kullan›mlar›n› ve yayg›nl›¤›n› hemen düflünebilirsiniz. Ekstrüzyon siste-mi ile film ve levha üretiminde, elde edilecek ürün boyutlar›na (kal›nl›k ve genifl-lik) uygun düz bir kafa kullan›l›r ve ekstrüder yatay olarak çal›fl›r. Bu teknik do¤-rudan üretim tekni¤i olarak adland›r›l›r. Bunun yan›nda film üretmek için bu ko-nunun ard›ndan ifllenecek olan fliflirme tekni¤i de kullan›l›r.

Film ve levha ekstrüzyonunda 0,3-30 milimetre kal›nl›¤›nda 4 metreye kadargenifllikte ürünler üretmek mümkündür. Ayr›ca ekstrüder kafas›ndan gelen film,enine gerdirilmek suretiyle kal›nl›¤› 10 mikrometreye kadar düflürülebilir. Gerdir-me filmin mekanik direncinin artmas›n› ve gaz geçirgenli¤inin düflmesini sa¤lar.Ayr›ca ekstrüderden gelen filmin bir rulo (merdane) sisteminden geçirilerek dahaince kal›nl›kta olmas› sa¤lanabilir ve rulolar yard›m›yla film yüzeyi parlat›labilir,kendinden desenlenli hale getirilebilir.

Film üretim h›z› dakikada 500 metre kadar levha üretim h›z› ile dakikada 5-10metre kadar olabilir. Polistiren, polietilen, polipropilen film ve levha üretimi içinuygun polimerlerdir.


Film, döküm vemerdaneleme teknikleri ilede üretilir.

Ekstrüzyonla Film fiiflirmeEkstrüzyonla film fliflirme tekni¤inde yukar› do¤ru ç›k›fl veren bir ekstrüder kafa-s›ndan tüp fleklinde sürekli ç›kan polimerik ürün yukar› do¤ru çekilirken içine ha-va üflenerek fliflirilir ve ayn› anda kafa ç›k›fl›nda yine hava ile d›flar›dan so¤utulur(fiekil 7.11). fiiflmeyi sa¤layan hava, kafadaki bir ç›k›fltan tüpün içine gönderilir vetepede tüp fleklindeki film iki kat yap›ld›¤› için yap›n›n içinde hapsolur. Bu süreçuzun flekle sahip bir balonun fliflirilmesine benzer. Bu ifllem ile kafadan gelen tüpfleklinde ürünün çap› artar (bu art›fl 5 kata kadar olabilir), kal›nl›¤› azalarak filmhaline gelir. fiiflmenin derecesi hava bas›nc› ile ayarlan›r. Ayr›ca hava bas›nc› ileçekme h›z› birlikte kontrol edilerek filmdeki yönlenme kontrol alt›na al›nabilir.Yönlenme; yüksek çekme h›z›nda çekme yönünde, yüksek hava bas›nc›nda iseçekme yönüne dik gerçekleflir. fiiflmifl haldeki tüp yap›l› film tepede iki kat yap›-l›r ve rulolara sar›l›r. Elde edilen tüp fleklindeki yap› poflet üretimi gibi, bir yan›n-dan kesilerek aç›k film kullan›m›na yönelik, örne¤in sera örtüsü gibi, uygulama-larda kullan›l›r.

Ekstrüzyonla KaplamaEkstrüzyonla kaplamada metal, ka¤›t, kumafl, film, bant gibi metaryeller polimerikbir film ile kaplan›r. Polimerik kaplama; yal›tkanl›k sa¤lama, korozyondan koru-ma, dekoratif özellik kazand›rma, yüzeyi koruma gibi çeflitli amaçlara yönelik ya-p›l›r. Kablolar›n k›l›flanmas› (kablo telinin veya tellerinin polimerle kaplanmas›),karton süt, meyve suyu kutular›n›n içlerinin polietilen ile kaplanmas› ekstrüzyonile kaplamaya iyi birer örnektir.

Kablo k›l›flanmas›nda ›s›t›lmakta olan bir ç›plak tel ekstrüder kafas›n›n içindensürekli çekilerek geçirilir. Tel kafadan geçerken üzerine ekstrüderden gelen polimerkaplan›r. Polimer kaplanm›fl tel (kablo) kafadan sonra so¤utulur ve bobinlere sar›l›r.Tel k›l›flama h›z› dakikada 3000 metre gibi yüksek de¤erlerde gerçeklefltirilebilir.

S›k›flt›rarak Kal›plamaS›k›flt›rarak kal›plama daha çok termoset ürünlerin üretilmesinde kullan›l›r. S›k›flt›-rarak kal›plamada, kal›p sistemi oldukça basit olup bir mengenede oldu¤u gibi bir


fiekil 7.11

Ekstrüzyonla filmfliflirme süreci.

sabit parça ve bir hareketli parçadan oluflur (fiekil 7.12). Kal›plama için kal›ptakisabit parçan›n içine termoplastik polimer (gere¤inden bir miktar fazla) konulur vekal›p hareketli parça ile kapat›l›r. Ard›ndan ›s›t›larak ve bas›nç alt›nda tutularak po-limerin eriyip homojen hale gelmesi ve kal›b› doldurmas› sa¤lan›r. Kal›p; ürününözelliklerine, boyutuna, flekline ba¤l› olarak genellikle 130-200 °C s›cakl›kta ve 35-700 atm bas›nç alt›nda belli bir süre tutulur. Bu esnada polimer zincirleri aras›ndakimyasal reaksiyonlar sonucu çapraz ba¤lanmalar gerçekleflir ve bafltaki termop-lastik, süreç sonunda bir termoset polimerine (flebeke yap›l› sert bir polimere) dö-nüflerek belli flekle sahip ürün olarak elde edilir. Kal›plama süresi birkaç dakika-d›r, ancak büyük ve kal›n parçalarda bu süre 1 saate kadar ç›kabilir. Bu yöntemnadirde olsa termoplastik özellikli (çapraz ba¤l› olmayan) ürün üretiminde de kul-lan›l›r. Bu durumda polimer, eritilip kal›b›n fleklini ald›ktan sonra polimerin yap›-s›na göre Tg veya Tm s›cakl›klar›n›n alt›na so¤utulur.

S›k›flt›rarak kal›plama genellikle büyük parça üretimine uygundur ve basit birtekniktir. Kal›plar basit, kullan›m süreleri uzun, maliyetleri düflük olup genellikleçelikten imal edilirler ve içleri krom ile kaplan›r. Bu kal›plamada, kal›plama s›ra-s›nda oluflabilen gaz veya buhar›n ç›k›fl› kolayl›kla gerçekleflir. Genellikle üretimsonunda ç›kan at›k miktar› düflüktür ve üründe büzülme azd›r. S›k›flt›rarak kal›pla-man›n bu üstün ve iyi yönlerine karfl›l›k dezavantajl› yönleri flunlard›r: Detaylar›fazla olan parçalar› üretmek, üretilecek ürüne metal parça, pim, vida gibi ekler yer-lefltirmek güçtür, ürünün kenarlar›ndaki fazlal›klar›n, çapaklar›n temizlenmesi (t›-rafllanmas›) ifllemi gereklidir, ürünlerde iflçilik maliyeti oran› yüksektir.

S›k›flt›rarak kal›plama genellikle otomotiv endüstrisinde araç parça ve panelle-rinin, mutfaklarda kullan›lan melamin tabak, tepsi gibi eflyalar›n, kulplar›n, çeflitliyerlerde kullan›lan dü¤melerin, elektrik endüstrisindeki baz› ürünlerin (priz, fifl, si-gorta), araç lastiklerinin üretiminde kullan›l›r.

Transfer Kal›plamaTransfer kal›plama genellikle termoset özellikli ürünlerin üretilmesinde kullan›l›rve temelde s›k›flt›rarak kal›plaman›n bir baflka fleklidir. Bu nedenle ayn› tür termo-set ürünlerin üretilmesinde kullan›l›r. Transfer kal›plamada, s›k›flt›rarak kal›plama-n›n aksine polimer kal›ba do¤rudan de¤il d›fl›na yerlefltirilir ve burada yumuflat›lanpolimer kal›ba veya kal›plara bir piston yard›m›yla kanal ve yolluklardan bas›l›r(fiekil 7.13). Polimerdeki çapraz ba¤ oluflumu kal›pta gerçekleflir ve bu s›rada ka-l›p piston arac›l›¤›yla bas›nç alt›nda tutulur. Çapraz ba¤lanma için yeterli süre geç-tikten sonra bas›nç kald›r›l›r, kal›p aç›l›r ve ürün d›flar› al›n›r.


fiekil 7.12

S›k›flt›rarakkal›plama. a. Yükleme, b. Kal›plama, c. Kal›ptan alma.

Transfer kal›plama ile s›k›flt›rarak kal›plamaya göre daha detayl› ürünler üret-mek mümkündür. Ayr›ca ürünlerin kenarlar›ndaki fazlal›klar›n, çapaklar›n oluflma-mas› nedeniyle temizlik süreci daha k›sad›r. Transfer kal›plamada kal›plar s›k›flt›ra-rak kal›plamaya göre daha az bas›nç alt›nda kal›rlar ve bu nedenle daha uzun sü-re kullan›labilirler. Ancak kal›plar daha pahal›d›r ve kal›pta bulunan kanal ve yol-luklarda da polimer kalmas› nedeniyle daha fazla polimere ihtiyaç duyulur.

Enjeksiyon Kal›plamaEnjeksiyon kal›plama daha önce gördü¤ümüz ekstrüzyon ile birlikte en önemliplastik iflleme tekni¤idir ve termoplastiklerin yaklafl›k üçte biri enjeksiyon kal›pla-ma ile ürünlere dönüfltürülür. Enjeksiyon kal›plama ile detayl› (karmafl›k geomet-rili) termoplastik ürünlerin büyük miktarlarda üretimleri gerçeklefltirilir. Ayr›ca buteknik termoset özellikli ürünlerin üretilmesinde de kullan›labilmektedir.

Enjeksiyon kal›plama sisteminin en önemli parçalar›, ekstrüder sisteminde ol-du¤u gibi, kovan (ocak) denilen silindirik bir yap› ve bunun içine yerlefltirilmifl birsonsuz vidad›r (fiekil 7.14). Helezon da denilen vida kovan içinde hem dönebilenhem de ileri-geri (eksenel) hareket edebilen bir vidad›r. Hat›rlarsan›z ekstrüder vi-das› sadece dönmekte, eksenel hareket etmemektedir. Bu parçalara ek olarak ko-van›n bir ucunda polimer kar›fl›m› besleme ünitesi (hunisi), di¤er ucunda kal›p sis-temi yeral›r. Sistemde kal›plama s›ras›nda geriye s›v› polimer kaçmas›n› engelle-mek için vida ucunda geri dönüflsüz valf ve kovan ucunda madde birikirken kal›-ba madde ak›fl›n› kesmek için meme aksam› bulunur. Kal›b›n sabit parças› kova-n›n ucuna tak›lm›fl olup bunu kapatan parça hareketlidir. Ayr›ca enjeksiyon siste-minde sonsuz viday› döndüren, ileri-geri hareket ettiren ve kal›ba bas›nç uygula-may› sa¤layan bir hidrolik sistem vard›r.

Enjeksiyon kal›plama vidas›n›n da, ekstrüder vidas›nda oldu¤u gibi, besleme,s›k›flt›rma ve dosajlama (ölçme) k›s›mlar› bulunur ve kök çap› genellikle ucuna gi-dildikçe artar. Vidan›n k›s›mlar› esktrüder vidas›n›n yapt›¤› ifllevlere benzer ifllev-ler yapar ve boy-çap oran› 15/1-25/1 aras›ndaki vidalar bir çok uygulamalarda kul-lan›l›r.


fiekil 7.13

Transfer kal›plama.a. Yükleme, b. Kal›plama, c. Kal›ptan alma.

Enjeksiyon ile kal›plama sürecinde ardarda iki süreç vard›r: Plastikasyon süre-ci, enjeksiyon süreci. Plastikasyon sürecinde; polimer ve katk› maddelerinden olu-flan kar›fl›m besleme hunisinden kovan içinde bulunan sonsuz vidan›n üzerinegönderilir. Sonsuz vida dönme hareketi ile kuvvet uygulayarak bu kar›fl›m› ileriyedo¤ru iter. Bu süreç s›ras›nda vidan›n diflleri ile kovan›n iç yüzeyi aras›nda ileriyehareket eden kar›fl›m, hem sürtünme kuvvetinin yaratt›¤› ›s› hem de kovan›n ›s›t›l-mas› nedeniyle erimeye bafllar. Kar›fl›m kovan›n kal›p taraf›ndaki ucuna do¤ru iler-ledikçe erimesi devam eder ve daha homojen bir s›v› haline gelir. Bu süreç ile ucukapal› kovan ile vidan›n ucu aras›ndaki bofllukta (meme bofllu¤unda), enjekteedilmeye haz›r erimifl polimer birikir. Yeterli miktarda erimifl polimer birikti¤indeenjeksiyon süreci bafllar, bas›nç etkisiyle kovan ucundaki meme aç›l›r ve bu s›ra-da dönmesi duran sonsuz vida ileriye do¤ru hareket ederek polimeri enjeksiyondeli¤inden kapal› kal›ba 600-2000 atm bas›nçla basar (enjekte eder). Kal›b›n s›cak-l›¤› polimerin kat›laflma s›cakl›¤›n alt›nda bir s›cakl›kta tutulur. Bu nedenle kal›baenjeksiyon h›zl› ve kal›b› k›sa sürede dolduracak flekilde yap›lmal›d›r. Kal›ba bas›l-m›fl plastik sertleflinceye kadar k›sa bir süre vida kal›p içeri¤ine bas›nç uygular. Buifllemin ard›ndan kovan›n a¤z› kapan›r, vida bir sonraki enjeksiyon için yeterli mik-tarda polimeri biriktirmek için dönmeye bafllar ve meme bofllu¤u erimifl polimerile doldukça geri çekilir. Bu esnada önceki enjeksiyon ile doldurulm›fl kal›p genel-likle hava ile h›zla so¤utulur, itici bir sistemle aç›l›r ve içindeki polimerik ürün ve-ya ürünler hava veya yayl› bir sistem arac›l›¤›yla d›flar› at›l›rlar. Kal›p bir sonrakienjeksiyon için kapan›r. Enjeksiyon kal›plamada genellikle ürünün kal›pta so¤utul-mas› için geçen süresi üretim h›z›n› belirler.

Enjeksiyon kal›plamada, üretim otomasyon ile gerçeklefltirildi¤inden yüksek h›zve hacimde (miktarda) üretim mümkündür ve iflçilik maliyeti düflüktür. Çokoyuklukal›plar kullan›larak çok say›da (ayn› veya farkl› flekilde) ürünün üretimi bir sefer-de gerçeklefltirilebilir ve kal›plama süreci genellikle 10-30 saniye içinde bafllar vebiter. Detayl› ve yüzeyleri düzgün, içlerine metal parça yerlefltirilmifl plastik ürün-ler üretmek mümkündür. Küçük termoplastik parça üretimi kolayl›kla gerçekleflti-rilir. Üretilen ürünler az bir ifllemden geçirildikten sonra kullan›ma sunulabilirler.Enjeksiyon kal›plaman›n en büyük dezavantaj› pahal› makine yat›r›m› ve kullan›m›-d›r. Ayr›ca kaliteli ürün üretimi için üretim sürecinin iyi kontrol edilmesi gerekir.

Enjeksiyon kal›plama makineleri çok genifl bir yelpazede üretilirler. Bu maki-neler s›k›flt›rma kapasitelerine göre s›n›fland›r›l›rlar. Küçük makineler 25-150 ton,orta boy makineler 150-750 ton, büyük makineler 750-5000 ton aral›klar›nda s›k›fl-t›rma kapasitesine sahiptirler. S›k›flt›rma kapasitesi ile üretim kapasitesi iliflkilidir.Örne¤in 150 ton s›k›flt›rma kapasitesine sahip bir makinenin sonsuz vida çap› ~5


fiekil 7.14

Enjeksiyonmakinas›n›nflematik gösterimi.

cm, kal›plama kapasitesi ~0,3 kg ve günlük polimer iflleme kapasitesi ~1,5 tondur.750 ton s›k›flt›rma kapasitesine sahip bir makinenin ise sonsuz vida çap› ~10 cm,kal›plama kapasitesi ~3 kg ve günlük polimer iflleme kapasitesi ~8 tondur.

Termoset Enjeksiyon Kal›plamaEnjeksiyon kal›plama ile genellikle termoplastik özellikli polimerlerin ifllendi¤iniyukar›da ifade etmifltik. Ancak baz› termoset ürünlerde enjeksiyon kal›plama süre-ci ile üretilebilmektedir. Doymam›fl poliester, fenolik türü baz› polimerik ürünlerinbu flekilde üretimleri yap›l›r. Termoset ürünlerin enjeksiyon kal›plama ile üretimi-nin termoplastik üretimine göre temel fark› kal›plama s›ras›nda üründe çapraz ba¤-lar›n (flebeke polimerin) oluflturulmas›d›r. Bu süreçte kal›ba bas›lan termoplastikburada termoset polimerine dönüflür. Çapraz ba¤lanma sürecini h›zland›rmak içinkal›p ›s›t›l›r ve kal›plama süresi termoplastik ürün üretimindeki süreye göre dahauzundur. Bu nedenle dönerli kal›plar ile üretim yap›larak hem kal›ba basma aral›-¤› k›salt›l›r hem de kal›ptaki flekillendirilmifl ürünün sertleflmesine (piflmesine) za-man tan›nm›fl olur. Bu tür polimerlerin enjeksiyon kal›planmas› s›ras›nda dikkatedilmesi gereken çok önemli bir nokta çapraz ba¤lanma sürecinin kovan içindebafllamamas›n›n veya gerçekleflmemesinin sa¤lanmas›d›r. Bu nedenle polimerinkovanda kal›fl süresi ve s›cakl›¤› çok dikkatli ayarlanmal›d›r. Termosetlerin enjek-siyon kal›plamas›nda kovan s›cakl›¤› termoplastiklerin ifllenmesi s›ras›ndaki kovans›cakl›¤›ndan düflük tutulur.

fiiflirerek Kal›plamafiiflirerek kal›plama flifle, damacana gibi içi bofl plastik ürünlerin üretiminde kulla-n›lan önemli bir termoplastik iflleme tekni¤idir. Bu tür kal›plama, ekstrüzyon flifli-rerek kal›plama ve enjeksiyon fliflirerek kal›plama olarak ikiye ayr›l›r. Bu teknik-teki temel prensip k›sa boru veya tüp fleklinde yumuflak halde olan veya yumu-flak hale getirilen bir termoplastik parça buna son fleklini verecek bir kal›p içindefliflirilir.

Ekstrüzyon fliflirerek kal›plamada, ekstrüder kafas›ndan afla¤›ya do¤ru ç›kan veparison (k›sa boru) olarak isimlendirilen silindirik (tüp) termoplastik parça aç›kkal›b›n içine sark›t›l›r (fiekil 7.15). Kal›p kapat›l›r (bu kapatma parisonun bir ucu-nu s›karak kapat›r) ve bir i¤ne arac›l›¤›yla parisonun içine hava, buhar veya azotgaz› bas›larak yumuflak haldeki parçan›n fliflmesi sa¤lan›r. fiiflen yap› kal›p bofllu-¤unu kaplar ve kal›p bofllu¤undaki so¤uk yüzeye temas edince kat›lafl›r. Kal›p aç›-l›r ve üretilen ürüne at›klar› temizleme, t›rafllama gibi son ifllemler uygulan›r.


fiekil 7.15

Ekstrüzyon fliflirerekkal›plama; a. Parisonunkal›ba uzat›lmas›,b. Kal›b›nkapanmas›, c. fiiflirme, d. Kal›b›n aç›lmas›,e. Fazlal›klar›kesilmifl ürün(flifle).

Enjeksiyon fliflirerek kal›plamada, yukar›da anlat›lan enjeksiyon kal›plama tekni-¤iyle önce uygun boyutta tüp fleklinde termoplastik malzeme haz›rlan›r ve depola-n›r. Bu malzeme flifle gibi içi bofl bir ürüne dönüfltürülmek istenildi¤i zaman önceyumuflat›l›r ve içinde fliflirilece¤i kal›ba konulur. Ard›ndan ekstrüzyon fliflirerek ka-l›plamada oldu¤u gibi fliflirilir, kal›p aç›l›r ve üzerinde son ifllemler yap›l›r.

Polietilen (PE), polipropilen (PP), poli(vinil klorür) (PVC) ve poli(etilen terefta-lat) (PET) polimerleri fliflirerek kal›plamada çok kullan›lan polimerlerdir.

Dönerek Kal›plamaDönerek kal›plama ile genellikle içi bofl (bidon, depolama tank› gibi) büyük bo-yutlardaki (100-1000 litre gibi) plastik ürünlerin üretimi yap›l›r. Bu teknikte, genel-likle 0,2-0,5 milimetre boyutunda toz fleklindeki plastik özellikli bir polimer ve kat-k› maddelerinden gerekli bir miktar kal›b›n parçalar›ndan birine yerlefltirilir (fiekil7.16). Kal›p kapat›ld›ktan sonra, kendisine iki eksende dönme sa¤layacak bir sis-teme monte edilir. ‹ki eksende dönme kal›ba dönme-yuvarlanma hareketi sa¤lar.Ard›ndan dönerek kal›plama aksam› polimeri eritmek ve kal›plamak için bir f›r›naal›n›r. Kal›p f›r›nda 250-450 oC’ye ›s›t›l›rken iki ekseni etraf›nda h›zla döndürülür.Bu dönme-yuvarlanma hareketi, polimer eridikçe eriyen k›sm›n kal›b›n iç duvarla-r›na homojen olarak yap›flmas›n› (s›vanmas›n›), erimemifl k›sm›n ise kal›b›n iç yü-zeyine tutunmadan yuvarlanmas›n› sa¤lar. Bu süreç tüm polimer eriyip kal›b›n içduvarlar›na yap›fl›ncaya kadar sürdürülür. Kal›p bir süre daha ürün kal›nl›¤›n› ho-mojenlefltirmek, ürünün yüzeyini düzgünlefltirmek gibi nedenler için ›s›t›l›r. Ard›n-dan kal›p önce hava, sonra su ile h›zl› bir flekilde so¤utulur, aç›l›r ve ürün d›flar›al›n›r (fiekil 7.16). Bu teknikle genellikle duvar (cidar) kal›nl›¤› 3-6 milimetre olanürünler üretilir ancak daha ince veya daha kal›n (1-2 cm gibi) duvar kal›nl›¤›na sa-hip ürünler de üretmek mümkündür. Ayr›ca dönerek kal›plama ile çoklu kal›p sis-temi kullan›larak bir seferde birden fazla küçük boyutlu ürünler de üretilebilmek-tedir. Büyük kal›plar 1-3 mm kal›nl›¤›nda çelik saclardan, küçük kal›plar ise hafifve iyi ›s› iletkenli¤i nedeniyle alüminyumdan üretilir. Bu teknikte kal›p maliyetidüflüktür. Ancak üretimde ›s›tma-so¤utma süreci zaman alan bir süreçtir ve detay-l› flekle sahip ürünlerin üretimi güçtür.

MerdanelemeMerdaneleme polimerik film, tabaka ve levhalar›n kesiksiz üretiminde ve kauçuk-lar›n (elastomerlerin) flekillendirilmesinde kullan›lan bir tekniktir. Polimer yumufla-t›ld›ktan sonra birbirlerine z›t yönde dönmekte olan yüzeyleri düzgün, h›zlar› vebirbirlerine göre aral›klar› hassas flekilde kontrol edilebilen s›cak silindirler aras›n-


fiekil 7.16

Dönerek kal›plama;a. Yükleme, b. Is›tma-döndürme, c. So¤utma, d. Kal›b›n aç›lmas›.

dan geçirilerek film veya levha flekline dönüfltürülür (fiekil 7.17). Kaliteli bir üre-tim için silindir s›cakl›klar›, dönüfl h›zlar› ve polimere uygulad›klar› bas›nç iyi kon-trol edilmelidir. Silindirler aras›ndaki bir sonraki aral›k bir öncekinden daha dar tu-tulur. Bafltaki sisteme beslenen polimer granül, kal›n bir levha veya ekstrüder ka-fas›ndan ç›kmakta olan bir levha, çubuk olabilir. Merdanelemede kullan›lan silin-dirler çelikten yap›lm›fl olup genellikle 40-90 cm çap›nda 1-2,5 m boyundad›r veiçlerinden su, buhar veya s›cak ya¤ geçirilerek veya elektrikle ›s›t›l›rlar. Üretilecekürüne ba¤l› olarak kullan›lan silindir say›s› (genellikle 3-5) ve silindirlerin yerleflti-rilme düzenleri farkl› farkl› olabilir. Son silindir veya silindir çifti ile ürünün yüze-yi parlak, mat veya desenli hale getirilir. Bu teknikte üretim kesiksiz oldu¤undanh›z› yüksektir ve polimerin s›cakl›kla temas süresi (silindirlerin dönme h›zlar› vedüzenlenme flekli ile de kontrol edilebilir) k›sa oldu¤undan ›s›l kararl›l›¤› düflükpolimerler bu teknikle ifllenebilir. Bunlara karfl›l›k sistemin ekonomik çal›flmas›için uzun süreli (kesiksiz) üretim yap›lmas› gerekir. Bu da belli bir anda bir çeflitürünün üretimine izin verir. Merdaneleme sisteminin ilk yat›r›m maliyeti yüksektir.

Merdanelemede üretim h›z› genellikle dakikada 30-120 metredir ve kal›nl›¤›0,05-6 mm aras›nda de¤iflen ürünler üretilebilir. Bu teknikle genellikle plastikleflti-rici kat›lm›fl poli(vinil klorür) (PVC)’den yer döflemesi veya kaplamalar›, masa ör-tüleri, dufl perdeleri, kredi kartlar› malzemesi gibi ürünler üretilir. Kauçuk tabaka-lar›n üretiminde de merdaneleme tekni¤i kullan›l›r.

DökümBu teknikte; monomer ile polimerizasyon için gerekli maddeleri içeren bir s›v› ka-r›fl›m veya polimer ve gerekli katk› madelerini içeren s›v› kar›fl›m bir kal›ba dökü-lür. Ard›ndan kal›ptaki içeri¤in polimerizasyonu veya kat›laflmas› sa¤lan›r (fiekil7.18). Oluflan ürün kal›ptan al›n›r. Döküm süreci atmosferik bas›nç alt›nda olduk-ça düflük s›cakl›k koflullar›nda yürür.

Döküm de monomer ve polimerizasyon için gerekli maddeleri içeren bir s›v›kar›fl›m kullan›l›yorsa ürün polimerizasyon sonucu oluflur. Bu reaksiyon için dö-küm s›ras›nda kal›p belli süre ›s›t›l›r. Piyasada pleksiglas olarak bilinen levha, pla-ka, çubuk, boru flekillerinde sat›lan fleffaf polimerik malzemeler, döküm tekni¤i ilemetil metakrilat ve komonomerlerinin polimerizasyonu ile haz›rlanan poli(metilmetakrilat) ve kopolimerleridir. Ayr›ca poliamid esasl› ürünler de döküm tekni¤iy-le üretilebilmektedir. Döküm ile termoset polimerik ürünlerde üretilebilmektedir.Bu süreçte polimerizasyon ve çapraz ba¤lanma birlikte yürür. Bunlara örnek ola-


fiekil 7.17

Bir merdanelemesistemi.

rak doymam›fl poliester, poliüretan, epoksi, fenolik reçine ürünleri verilebilir. Dö-küm tekni¤inde; üründe büzülme, polimerizasyon s›ras›nda ›s› ç›k›fl›n›n kontrol al-t›nda tutulamamas› gibi problemlerle karfl›lafl›labilir.

Döküm tekni¤i ile film üretilmek istenirse polimerin deriflik (viskoz) bir çözel-tisi haz›rlan›r ve bu çözelti düz bir yüzeyin üstüne yay›l›r. Çözücünün uçmas› ve-ya uçurulmas›ndan sonra geriye kalan film yüzeyden al›n›r. Bu teknik baz› yüzey-lerin polimerik film ile kaplanmas› amac›yla da kullan›l›r.

Köpük ÜretimiPolimerik köpüklerin hacminin %90’dan fazlas› hava (veya bir baflka gaz) ile kap-l›d›r. Bu nedenle hafif, ›s› ve ses iletkenlikleri düflük ve darbe emicilikleri (daya-n›mlar›) yüksek olan malzemelerdir. Bu özelliklerinden dolay› ambalaj kutular›ndaiçindeki ürünü darbelerden koruyucu olarak, binalarda ›s› ve ses yal›t›m malzeme-si olarak, yatak, koltuk gibi ürünlerde ‘sünger’ olarak nitelenen malzeme olarak vebaz› uygulamalarda ürüne hafiflik kazand›rmak amac›yla kullan›l›rlar. Köpüklerde-ki boflluklar aç›k gözenek (hücre) veya kapal› gözenek (hücre) yap›s›nda olabilir.Aç›k gözenekli yap›da gözenekler birbiriyle temas halindedir, köpü¤ün d›fl›na aç›-l›r ve bu tür köpükler sünger olarak adland›r›l›r. Kapal› gözenekli köpüklerde isehücreler birer küçük baloncuk gibidir ve birbirleriyle ba¤lant›lar› yoktur. Köpükte-ki gözenekler (hücreler) polimer kat›lafl›rken yap›ya gazlar›n hapsolmas› ile oluflurveya gaz kabarc›klar›n›n yap›dan uzaklafl›rken oluflturdu¤u oyuk veya kanallard›r.Hem termoplastik hem de termoset polimerleri köpük olarak kullan›labilmektedir.Köpükler; sert (rijit) ve esnek olarak iki gruba ayr›labilir.

Köpükte gözenekler uygun kimyasal ve fiziksel ajanlar kullan›larak veya meka-nik olarak oluflturulur. Kimyasal köpüklendirmede eritilmifl polimere ›s›l kararl›l›¤›yüksek olmayan ve bozundu¤unda gaz ürün(ler) veren bir kimyasal köpüklendir-me ajan› kat›l›r. Ard›ndan kar›fl›m ›s›t›l›r ve kimyasal köpüklendirme ajan›n bozun-mas›yla aç›¤a ç›kan gaz(lar) ortamdan uzaklafl›rken veya ortamda kalarak polime-ri gözenekli bir hale getirir. Bu süreç, hamura kat›lm›fl yemek sodas›n›n (sodyumhidojenkarbonat›n) piflirme s›ras›nda karbon dioksit gaz› vererek hamur iflini ka-bartmas›na benzer. Fiziksel köpüklendirme de ise s›v› polimere azot, karbon diok-sit, hava gibi bir gaz yüksek bas›nçta bas›l›r veya uçuculu¤u yüksek bir s›v› kar›fl-t›r›l›r. Gaz kullan›ld›¤› durumda bir süre sonra gaz›n bas›nc› düflürülürek ortamdankaçmas› sa¤lan›r ve geriye köpük halindeki polimer kal›r. Ortama uçucu s›v› kon-du¤unda ise kar›fl›m ›s›t›larak uçucu s›v›n›n buharlaflmas› sa¤lanarak polimerdegözenekler oluflturulur. Mekanik köpüklendirme ise polimer eriyi¤inde veya çö-zeltisinde h›zl› bir kar›flt›rma ile hava kabarc›klar›n›n oluflmas› sa¤lan›r. Kal›ba al›-nan bu haldeki polimer kat›laflt›r›larak köpük haline dönüfltürülür.


fiekil 7.18

Döküm tekni¤i ileüretim.

Köpüklendirilmifl polimere flekil verilmesi için baflta döküm, püskürtme olmaküzere çeflitli teknikler kulan›l›r ve süreç kesikli ve kesiksiz olarak gerçeklefltirilebi-lir. Döküm tekni¤inde kullan›lan kal›plar; aç›k, kapal› veya bir parças› hareketli ka-l›p fleklinde olabilir. Döküm tekni¤inde köpük oluflturacak maddeler h›zla kar›flt›-r›larak bir kal›ba dökülür ve kal›pta köpük oluflumu sa¤lan›r (fiekil 7.19). Bu tek-nik kullan›larak diizosiyanat ile poliolun polimerlefltirilmesiyle yatak, yast›k sün-gerleri haz›rlan›r. Ayr›ca özel flekillerde köpük, boru gibi, üretilmesi gerekti¤indemodifiye edilmifl ekstrüzyon tekni¤i kullan›l›r. Bir yüzeyin köpükle kaplanmas› is-tenildi¤inde püskürtme ile köpük oluflturularak yüzey kaplan›r. Bu teknikte birpüskürtme tabancas› yard›m›yla polimer, köpüklendirici ajan ve viskozite düflürü-cü s›v› içeren bir kar›fl›m yüzeye püskürtülür. Yüzeye yap›flan maddeden viskozi-te düflürücü s›v› uzaklafl›r ve geriye köpük kal›r.

Lif (Filament) ÇekmeLifler; tekstil endüstrisinde en önemli malzeme girdisi olan ipliklerin üretilmesindekullan›l›r. Bir malzemeyi lif olarak nitelendirebilmek için boy-çap oran› en az 100olmal›d›r. Bu k›s›mda sentetik liflerin nas›l üretildi¤ini görece¤iz. Sentetik liflerinyan› s›ra pamuk, ipek, yün gibi do¤al lifler; rejenere selüloz, selüloz asetat gibi ya-r›-sentetik liflerde vard›r. Sentetik liflerin özelliklerini ünitemizin bafl k›sm›nda ‘Po-limerlerin Son Kullan›mlar›na Göre S›n›fland›r›lmas›’ bafll›¤› alt›nda görmüfltük. Buk›sm› tekrar okumak faydal› olur. Genellikle poliamid (naylon), poliester, poliole-fin grubu polimerler ile poliakrilonitril lif üretimine uygun polimerlerdir.

Lif (filament) üretimi, lif çekme diye adland›r›lan bir teknikle yap›l›r ve eriyik-ten çekme, çözeltiden kuru çekme ve çözeltiden yafl çekme olarak adland›r›lan fle-killeri vard›r. E¤er bir engel yoksa bir polimerden lif çekme için eriyikten çekmetekni¤i kullan›l›r. Bu teknik ile erimifl haldeki polimer lif (filament) flekline dönüfl-türülür. Çok say›da lifin biraraya getirilip e¤irme, bükme gibi ifllemlerden geçiril-mesi ile tekstilde kullan›lan iplikler elde edilir.

Lif üretiminde s›v› polimer veya eriyi¤i düze ad› verilen bir kafadan geçirilir.Düze üzerinde çok say›da ve belli çapta delik olan bir kafad›r. Polimerin düzedengeçme süreci etin k›yma makinesinden geçmesine benzer bir süreçtir. Düze, ge-nellikle 5-7,5 cm çap›nda kal›nl›¤› 1 cm den az olan ve üzerinde çap› yar›m mili-metre veya daha az 50-60 delik olan çelikten yap›lm›fl bir plakad›r.

Eriyikten lif çekmede, eritilmifl polimer süzülür, üzerine bas›nç uygulanarak(pompalanarak) sabit ak›fl h›z›nda düzeden afla¤› do¤ru geçmesi sa¤lan›r (fiekil7.20). Sisteme polimer bir ekstrüderden de beslenebilir. Düzeden sürekli gelen lif-ler, üzerlerine so¤uk hava gönderilerek kat›laflt›r›l›r, biraraya getirilir ve bobinleresar›l›rlar. Sarma h›z›nda dakikada 750 metre gibi bir de¤ere ulaflmak mümkündür.


fiekil 7.19

Döküm tekni¤i ileaç›k kal›pta köpüküretimi; a. Kal›ba kar›fl›m›nkonmas›, b. Oluflmufl köpük.

Daha sonra bu bobinlere sar›lm›fl lifler, polimer zincirlerinin ve kristalitlerinin lifboyunca yönlenmelerini sa¤lamak için ikinci bir iflleme, germe-çekme ifllemine, ta-bi tutulur. Germe-çekme ifllemi liflerin düzeden ç›k›fl›nda da uygulanabilir. Bir lif-de yönlenme sa¤land›¤› zaman zincirler birbirine daha yak›n olur ve kristalinite ar-tar, bunlarda molekülleraras› kuvvetlerin artmas›na neden olur. Molekülleraras›kuvvetlerin artmas› lifin mekanik, kimyasal ve ›s›l özelliklerini iyilefltirir ancak lifesnekli¤inde ve boya tutma kapasitesinde düflüfle neden olur. Bu nedenle lifleringerdirme-çekme ifllemi kontrollü bir flekilde yap›l›r.

Çözeltiden kuru çekme ve yafl çekme teknikleri eriyikten çekmeye göre lif üre-timinde daha az kullan›lan tekniklerdir ve gerekirlerse, örne¤in polimerin eriyik-ten çekme için ›s›l kararl›l›¤› yeterli de¤ilse, kullan›l›rlar. Her ikisinde de fiberi üre-tilecek polimerin uygun deriflimde çözeltisi haz›rlan›r ve düzeden geçirilir. Kuruçekmede polimeri çözmek için uçucu bir çözücü kullan›l›r. Düzeden ç›kan lifler-deki çözücü, s›cak hava veya inert bir gaz kullan›larak h›zla buharlaflt›r›l›r ve geri-ye çekilmifl lif ürün kal›r. Yafl çekmede ise çözücü içeren lifler, içinde polimer içinkötü çözücü olan bir banyoya dald›r›lm›fl düzeden d›flar› ç›karlar. D›flar› ç›kan lifkötü çözücü ile karfl›laflt›¤›nda derhal çöker (p›ht›lafl›r). Ancak bu yöntemde üre-tim h›z› di¤er iki çekme yöntemindeki kadar h›zl› de¤ildir.

Üretilen ve ard›ndan germe-çekme ifllemine tabi tutulan lifler (ipler), daha son-ra temizleme, koruma, boyama gibi ifllemlerinden geçirilerek tekstil endüstrisindekullan›ma örne¤in dokumaya haz›r hale getirilirler.

Kauçuk ‹fllemeKauçuklar›n özelliklerini ünitemizin bafl k›sm›nda ‘Polimerlerin Son Kullan›mlar›-na Göre S›n›fland›r›lmas›’ bafll›¤› alt›nda görmüfltük. Kauçuklar tersinir olarak boy-lar›n›n 10 misline kadar esneyebilen polimerlerdi. Bu özelliklere sahip sentetik po-limerler olarak sentetik poliizopren (yüksek oranda do¤al kauçuk yap›l› polimer),stiren-bütadien, bütadien, bütil, neopren, nitril, silikon kauçuklar› say›labilir. Kau-çuk ifllemede kullan›lan bafll›ca teknikler yukar›da gördü¤ümüz s›k›flt›rarak, trans-fer ve enjeksiyon kal›plamalar ile ekstrüzyon ve merdanelemedir. Bu teknikler kul-lan›larak çok çeflitli kauçuk ürün ve malzeme üretilmektedir. Kauçuklar›n en önem-li kullan›m alanlar› araç lastikleridir ve s›k›flt›rarak kal›plama ile üretilirler.


fiekil 7.20

Eriyikten lif çekme.

Bir polimer için kötü çözücüpolimeri çözmeyen ve ilaveedildi¤inde polimeriçözeltisinden çöktürençözücüdür.

Gerçekte kauçuklar›n mekanik ve kimyasal özellikleri bir çok uygulama içinyeterince iyi de¤ildir, zay›ft›r. Bu nedenle kauçuklar, mekanik ve kimyasal özellik-lerini iyilefltirmek için vulkanizasyon ifllemine tabi tutulurlar. Ayr›ca baz› dolgumaddeleri ile takviye edilirler (güçlendirilirler). fiimdi k›saca bu konular› görelim:

VulkanizasyonVulkanizasyon, temelde kauçuk özellikli bir polimerdeki zincirlerin çapraz ba¤larile ba¤lanmas› ifllemi olup bu ifllem kauçu¤u kuvvetli, elastik, sert ve ›s› dayan›m›yüksek bir madde, vulkanize edilmifl kauçuk, haline dönüfltürür. Vulkanizasyon1839 y›l›nda Goodyear taraf›ndan do¤al kauçu¤un kükürt ile ›s›l iflleme tabi tutul-mas› sonucu keflfedilmifltir. Günümüzde kükürt ile vulkanizasyonda, sürecin h›zl›ve daha düflük s›cakl›kta yürümesi için kükürt ile birlikte h›zland›r›c›lar ve aktiveediciler kullan›lmaktad›r. H›zland›r›c›lar yap›lar›nda genellikle kükürt atomu bu-lunduran tiyozol, ditiyokarbamat türü bilefliklerdir. Aktive ediciler, h›zland›r›c›lar›netkisini artt›ran anorganik veya organik maddeler olup bu amaçla çinko oksit(ZnO) baflta olmak üzere magnezyum oksit ve baz› ya¤ asitleri kullan›lmaktad›r.Vulkanizasyon için kükürt ve kükürt bilefliklerinin kullan›m› flart de¤ildir. Baz› ok-sitleyiciler ve serbest radikal oluflturucu maddeler kauçuklar›n vulkanizasyonunda(çapraz ba¤l› yap› oluflturulmas›nda) kullan›lmaktad›r.

Dolgu MaddeleriVulkanize edilmifl kauçu¤un baz› uygulamalar, örne¤in araç lastikleri, için çekmegerilimi, sertlik, afl›nma ve y›rt›lma dayan›mlar› gibi özellikleri yeterli de¤ildir. Bunedenle kauçuk hamuruna vulkanizasyon sürecinde dolgu maddeleri de eklenir.Her kauçukta kullan›lamasa da karbon siyah› en iyi bilinen ve en çok kullan›lanucuz bir kauçuk dolgu maddesidir. Araç lastikleri siyah renklerini karbon siyah›n-dan almaktad›r. Vulkanize edilmifl kauçukta çapraz ba¤lar uzun zincirlerin hare-ketlerini düflürürken karbon siyah› tanecikleri polimer zincirlerinin iki çapraz ba¤aras›ndaki segmentlerinin (lokal parçalar›n›n) hareketlerini düflürür. Sonuçta kau-çuk, vulkanize edilip karbon siyah› ile dolguland›¤› zaman üstün mekanik ve fizik-sel özellikler sahip bir polimerik malzeme haline dönüflür.

Kauçuklarda dolgu maddesi olarak kullan›l›pta elde edilen vulkanize kauçu¤unmekanik ve fiziksel özelliklerini pek etkilemeyen (inert) dolgu maddeleri de var-d›r ve bunlar›n kullan›lmas›n›n temel amac› kauçu¤un ifllenme sürecini kolaylaflt›r-makt›r. Bunlara örnek olarak baryum sülfat ve baz› killer verilebilir.

Di¤er Polimer ‹flleme TeknikleriYukar›da anlat›¤›m›z polimer iflleme tekniklerinden baflka tekniklerde vard›r. Bun-lar aras›nda vakum kal›plama, kaplama, ›s›l flekillendirme, reaksiyon enjeksiyonkal›plama say›labilir.

Polimerlerde Kullan›lan Katk› MaddeleriPolimerlerin ifllenme sürecinde ortama baz› katk› maddeleri kat›l›r. Katk› maddesikat›lmas›n›n iki amac› vard›r: 1. Polimerin ifllenme/flekillendirme sürecini kolaylafl-t›rmak ve polimerin bozunmas›n› engellemek; 2. Üretilen ürünün ömrünü, kalite-sini, fl›kl›¤›n› vs. artt›rmakt›r. Afla¤›da bu amaçlar için kullan›lan katk› maddeleri veifllevleri tan›mlanm›fl olup bunlardan bir k›sm› üretilecek ürüne ba¤l› olarak üretimsürecinde ortama ilave edilirler.


Plastiklefltiriciler: Üretim süreci esnas›nda kar›fl›m›n viskozitesini düflürerek(ya¤lay›c› rolü oynayarak) polimerin ifllenmesini kolaylaflt›r›r, elde edilen ürününk›r›lganl›¤›n› azalt›r (daha esnek olmas›n› sa¤lar) ve Tg de¤erini düflürür.

Ya¤lay›c›lar: Üretim süreci esnas›nda kar›fl›m›n ak›flkanl›¤›n› artt›rarak, kolayifllenmesini ve aksama yap›flmamas›n› sa¤lar.

Dolgu Maddeleri: Dolgu maddeleri çeflitli amaçlara yönelik olarak kar›fl›mailave edilirler. Bu amaçlar aras›nda elde edilen ürüne daha iyi mekanik ve kimya-sal özellikler kazand›r›lmas›, üründe polimer miktar›n›n azalt›lmas›, ürüne antista-tik özellik kazand›r›lmas› say›labilir.

Antioksidantlar: Antioksidantlar ürünün üretim süreci, depolama ve uzun y›l-lar kullan›m› esnas›nda oksidasyona engel olmak için kullan›l›rlar. Oksidasyonürünün kullan›m süresini azalt›r (yafllanma sürecini h›zland›r›r).

Is› ve Ifl›k Stabilizörleri: Polimerlerin ifllenme sürecinde bozunmas›n› engel-lemek ve ürünün kullan›m› s›ras›nda maruz kalaca¤› ›s› ve ›fl›k etkilerinin zararla-r›n› azaltmak için ortama ilave edilirler.

Renklendiriciler: Polimerler genellikle beyaz renkli maddelerdir. Pigmentlerveya boyalar ortama kat›larak renkli polimerik ürünler elde edilir.

Alev Geciktiriciler: Ulafl›m araçlar›, konutlar gibi baz› yerlerde kullan›lan po-limerlerin yan›c›l›¤›n›n düflük olmas› gereklidir. Bu nedenle polimerik ürün üretimsürecinde ortama ürün için alev geciktirici katk› maddeleri eklenir.

Di¤er Katk› Maddeleri: Biyostabilizörler, floresant ve beyazlat›c›lar, ultraviyo-le stabilizörleri gibi katk› maddeleri de çeflitli amaçlar için polimerlerde kullan›l›r.



Polimer, monomer, yinelenen birim ve po-limerizasyon derecesi kavramlar›n› aç›klamak.Polimerler küçük, basit kimyasal yap›lar›n (mo-leküllerin) birbirine kovalent ba¤lar ile ba¤lana-rak oluflturduklar› büyük, dev moleküllerdir vemonomer olarak adland›r›lan küçük molekülle-rin polimerizasyonuyla sentezlenirler. Polimermoleküllerine polimer zincirleri de denir. Sente-tik polimerler genellikle ham petrol, do¤al gaz,kömür gibi kaynaklardan elde edilen maddeler-den yola ç›k›larak üretilirler ve günlük yaflamda-ki kullan›m alanlar› say›lamayacak kadar çok ves›n›rs›zd›r. Polimerlerde bir kimyasal yap›, poli-mer molekülünde sürekli olarak tekrar eder vebu yap›ya polimerin yinelenen birimi denir. Po-limerizasyon derecesi, bir polimer molekülünde-ki yinelenen birim say›s›d›r. Polimerler genellik-le hafif, ucuz, yeterli kimyasal ve mekanik daya-n›mlar› olan, esnek, düflük s›cakl›klarda kolaycaflekillendirilebilen maddeler oldu¤u için birçokuygulamada metallere, ahflaba, seramiklere karfl›belli üstünlükleri vard›r.

Polimerlerin çeflitli amaçlara göre s›n›flan-

d›r›lmalar›n› yapmak.Polimerler; yap›lar›na göre homopolimer ve ko-polimer, moleküler mimarilerine göre do¤rusal,dallanm›fl ve flebeke (a¤, örgü), fiziksel yap›lar›-na göre amorf, yar›-kristalin ve kristalin, ifllenme-lerine göre termoplastik ve termoset ve son kul-lan›m alanlar›na göre kauçuk, lif ve plastik ola-rak s›n›fland›r›l›rlar.

Polimerlerde molekül a¤›rl›¤› ve molekül a¤›rl›kda¤›l›m›n› tart›flmak ve hesaplamalar›n›yapmak.Polimerlerde molekül a¤›rl›¤› ortalama bir de¤er-dir ve en çok kullan›lan ortalama molekül a¤›r-l›klar›; say›ca-ortalama molekül a¤›rl›¤› (Mn), a¤›r-l›kça-ortalama molekül a¤›rl›¤› (Mw), viskozite-ortalama molekül a¤›rl›¤› (Mv)’dir. Heterojenlikindeksi; a¤›rl›kça-ortalama molekül a¤›rl›¤›n›nsay›ca-ortalama molekül a¤›rl›¤›na oran› olup po-limerin molekül a¤›rl›k da¤›l›m› hakk›nda fikirverir.

Polimerlerde ›s› geçiflleri ifade etmekCams› geçifl s›cakl›¤›, polimerdeki amorf k›s›mla-r›n kauçu¤umsu (yumuflak, esnek) bir haldencams› (k›r›lgan, sert) bir hale dönüfltü¤ü veya ter-sinin gerçekleflti¤i s›cakl›k aral›¤›d›r. Erime s›-cakl›¤› ise yar›-kristalin bir polimerdeki son kris-talitlerin ortadan kalkt›¤› s›cakl›k geçiflidir.

Ekstrüzyon kal›plama, merdaneleme, döküm,köpüklendirme, lif çekme ve kauçuk ifllemetekniklerini aç›klamak.Bir polimerden ürün, malzeme üretmek içinürün, malzeme yap›s›na, flekline, boyutuna göreçeflitli teknikler kullan›l›r. Ekstrüzyon; boru, pro-fil, tabaka, levha, film, çubuk gibi belli kesit geo-metrilerine sahip termoplastik malzemenin üreti-minde kullan›lan önemli ve yayg›n bir tekniktir.Bu teknikte kovanda ak›flkan hale getirilen poli-mer, bas›nç uygulanarak bir kafadan geçirilerekflekillendirilir. Ekstrüzyonla film fliflirme tekni¤in-de yukar› do¤ru ç›k›fl veren bir ekstrüder kafa-s›ndan tüp fleklinde sürekli ç›kan polimerik ürünyukar› do¤ru çekilirken içine hava üflenerek flifli-rilir. S›k›flt›rarak kal›plama daha çok termosetürünlerin üretilmesinde kullan›l›r. Kal›plama içinkal›ptaki sabit parçan›n içine termoplastik poli-mer konulur ve kal›p hareketli parça ile kapat›-l›r. Ard›ndan ›s›t›larak ve bas›nç alt›nda tutularakpolimerin eriyip homojen hale gelmesi ve kal›b›doldurmas› sa¤lan›r. Transfer kal›plamada, s›k›fl-t›rarak kal›plaman›n aksine polimer kal›ba do¤-rudan de¤il d›fl›na yerlefltirilir ve burada yumufla-t›lan polimer kal›ba veya kal›plara bir piston yar-d›m›yla kanal ve yolluklardan bas›l›r. Enjeksiyonkal›plama ile detayl› termoplastik ürünlerin bü-yük miktarlarda üretimleri gerçeklefltirilir. Enjek-siyon ile kal›plama sürecinde ardarda iki süreçvard›r: Plastikasyon süreci ve enjeksiyon süreci.fiiflirerek kal›plamada temel prensip k›sa boruveya tüp fleklindeki yumuflak halde olan veyayumuflak hale getirilen bir termoplastik parça bu-na son fleklini verecek bir kal›p içinde fliflirilir.Dönerek kal›plama ile genellikle içi bofl büyükboyutlardaki plastik ürünlerin üretimi yap›l›r.Merdaneleme polimerik film, tabaka ve levhala-r›n kesiksiz üretiminde ve kauçuklar›n flekillen-dirilmesinde kullan›lan bir tekniktir. Polimerikköpüklerin hacminin %90’dan fazlas› hava (veya

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç

3NA M A Ç

4NA M A Ç

5NA M A Ç


bir baflka gaz) ile kapl›d›r. Köpükte gözenekleruygun kimyasal ve fiziksel ajanlar kullan›larakveya mekanik olarak oluflturulur. Köpüklendiril-mifl polimere flekil verilmesi için baflta döküm,püskürtme olmak üzere çeflitli teknikler kullan›-l›r ve süreç kesikli ve kesiksiz olarak gerçekleflti-rilebilir. Lif üretimi, lif çekme diye adland›r›lanbir teknikle yap›l›r. Lif üretiminde s›v› polimerveya eriyi¤i düze ad› verilen bir kafadan geçirilir.Düze üzerinde çok say›da ve belli çapta delikolan bir kafad›r. Eriyikten lif çekmede, eritilmiflpolimer süzülür, üzerine bas›nç uygulanarak(pompalanarak) sabit ak›fl h›z›nda düzeden afla-¤› do¤ru geçmesi sa¤lan›r. Kauçuk ifllemede kul-lan›lan bafll›ca teknikler s›k›flt›rarak, transfer veenjeksiyon kal›plamalar ile ekstrüzyon ve mer-danelemedir. Vulkanizasyon, temelde kauçuközellikli bir polimerdeki zincirlerin çapraz ba¤larile ba¤lanmas› ifllemi olup bu ifllem kauçu¤u kuv-vetli, elastik, sert ve ›s› dayan›m› yüksek bir mad-de, vulkanize edilmifl kauçuk, haline dönüfltürür.Polimerlerin ifllenme sürecinde ortama baz› katk›maddeleri kat›l›r. Katk› maddesi kat›lmas›n›n ikiamac› vard›r: 1. Polimerin ifllenme/flekillendirmesürecini kolaylaflt›rmak ve polimerin bozunmas›-n› engellemek; 2. Üretilen ürünün ömrünü, kali-tesini, fl›kl›¤›n› vs. artt›rmakt›r.


1. Poli(bütilen tereftalat)’›n yinelenen birimi afla¤›daki-lerden hangisidir?

a.

b.

c.

d.

e.

2. Yinelenen birimi

olan polimer afla¤›dakilerden hangisidir?a. Politoluenb. Polistirenc. Poli(vinil alkol)d. Poli(4-metilstiren)e. Poli(divinil benzen)

3. Afla¤›dakilerden hangisi bir kopolimer türü polimerde¤ildir?

a. Blokb. Ard›fl›kc. Graftd. Dallanm›fle. Rastgele

4. Afla¤›dakilerden hangisi kauçuklar›n özelliklerindenbiri de¤ildir?

a. Boyunun 5-10 kat›na kopmadan uzayabilmesib. Molekülleri aras›nda etkileflim kuvvetlerinin zay›f

olmas›c. Çapraz ba¤ yo¤unluklar›n›n düflük olmas›d. Yüksek kristaliniteye sahip olmas›e. Çekilerek uzat›ld›klar›nda bafltaki esnekliklerinin

azalmas›

5. Polietilen örneklerinden molekül a¤›rl›¤› 44000 olan-dan 3 gram, 83000 olandan 2 gram, 116000 olandan 5gram al›n›p harmanlanarak haz›rlanan bir polietilen ör-ne¤inin yaklafl›k a¤›rl›kça-ortalama molekül a¤›rl›¤›(Mw) ile say›ca-ortalama molekül a¤›rl›¤› (Mn) de¤erle-ri afla¤›dakilerden hangisinde do¤ru olarak ve birlikteverilmifltir?

a. Mw=52000 Mn=48000b. Mw=64000 Mn=54000c. Mw=69000 Mn=65000d. Mw=80000 Mn=70000e. Mw=88000 Mn=74000

6. Viskozite say›s› 1,29 dL/g polimer olarak belirlenenbir polimer örne¤inin viskozite- ortalama molekül a¤›r-l›¤› afla¤›dakilerden hangisidir? (Bu polimer için deneykoflullar›nda K=5,7 × 10-4 dL/g ve a=0,71’dir.)

a. 26000b. 53000c. 112000d. 240000e. 335000

7. Afla¤›dakilerden hangisinin üretimi için ekstrüzyontekni¤i uygun de¤ildir?

a. Olukb. Su borusuc Tabakd. Kablo k›l›flamae. Levha



8. Afla¤›dakilerden hangisi enjeksiyon kal›plama içinsöylenemez.

a. Büyük miktarda üretim için uygun olmas›b. Kompleks geometrik flekilli parçalar üretilmesic. ‹lk yat›r›m›n›n pahal› olmas›d. Vidas›n›n hem dönebilen hem de eksenel hare-

ket edebilen bir vida olmas›e. Sadece termoset özelikli ürün üretilebilmesi

9. Afla¤›daki tekniklerin hangisi film üretiminde kulla-n›lmaz.

a. Ekstrüzyonb. Vulkanizasyonc. Dökümd. fiiflirmee. Merdaneleme

10. Afla¤›daki hangisi polimer iflleme sürecinde kullan›-labilen bir katk› maddesi de¤ildir?

a. Plastiklefltiricib. Is› stabilizörüc. Ya¤lay›c›d. Boya/boyar maddee. Düze

1.e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Temel Kavramlar” bafll›kl›k›sm› yeniden okuyunuz.

2.d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Temel Kavramlar” bafll›kl›k›sm› yeniden okuyunuz.

3.d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Polimerlerin S›n›fland›r›l-mas›” bafll›kl› k›s›mlar› yeniden okuyunuz.

4.d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Polimerlerin Son Kullan›m-lar›na Göre S›n›fland›r›lmas›” bafll›kl› k›sm› ye-niden okuyunuz.

5.e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Polimerlerde Molekül A¤›r-l›¤› ve Molekül A¤›rl›k Da¤›l›m›” bafll›kl› k›sm›yeniden okuyunuz.

6.b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Polimerlerde Molekül A¤›r-l›¤› ve Molekül A¤›rl›k Da¤›l›m›” bafll›kl› k›sm›yeniden okuyunuz.

7.c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Ekstrüzyon” bafll›kl› k›sm›yeniden okuyunuz.

8.e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Enjeksiyon Kal›plama” bafl-l›kl› k›sm› yeniden okuyunuz.

9.b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Film ve Levha Ekstrüzyonu,Ekstrüzyonla Film fiiflirme, Merdaneleme ve Dö-küm” bafll›kl› k›s›mlar› yeniden okuyunuz.

10.e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Polimerlerde Kullan›lan Katk›Maddeleri” bafll›kl› k›s›mlar› yeniden okuyunuz.


H2C=CH2

S›ra Sizde 2

S›ra Sizde 3

Ortalama molekül a¤›rl›¤›=Mo × PD

77000 = 104 × PD

PD = 740

3



S›ra Sizde 4

S›ra Sizde 5

Akyüz Ö. F. (1998) Plastikler ve Plastik Enjeksiyon

Teknolojisine Girifl. ‹stanbul: Pagyay.Charrier J.-M. (1990). Polymeric Materials and Pro-

cessing: Plastics, Elastomers and Composites.

New York: Hanser.Fried J. R. (2003) Polymer Science & Technology

(2nd. ed.). New Jersey: PrenticeOsswald T. A. (1998). Polymer Processing Funde-

mantals. Munich: Hanser.Rudin A. (1982). The Elements of Polymer Science

and Engineering. Orlando: Academic PressSaçak M. (2004) Polimer Kimyas› (2. Bask›). Ankara:

Gazi.Saçak M. (2005) Polimer Teknolojisi. Ankara: Gazi.Savaflç›, Ö. T., Uyan›k N. & Akoval› G. (1998). Plastik-

ler ve Plastik Teknolojisi. ‹stanbul: Çantay.Smith W. F. (1990). Principles of Materials Science

and Engineering (2nd ed.). New York: McGraw-Hill.

Turaçl› H. (1999). Ekstrüzyon Teknolojisine Girifl.

‹stanbul: Pagyay.


Mw

= × + × +

×

( , ) ( , )

( ,

0 25 54000 0 25 93000

0 25 1288000 0 25 185000 115000) ( , )+ × =

Mn

=+ + +

+ + +

25 25 25 2525

5400025

9300025

12800025

185000

== 94100

[ ] dL/gη = = × −K M aV

( , ) ( )

,6 3 10 1340005 0 78

( , ) ( ) ,= × =−6 3 10 9980 0 635 dL/g dL/g

Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Petrol bileflenlerini ve özelliklerini aç›klayabilecek,S›v› petrol gaz› tan›mlayabilecek, Petrol rafinasyonunu tart›flabilecek,Petrol ürünlerinin ayr›lmas› ve saflaflt›r›lmas› süreçlerini aç›klayabilecek,Petrol ürünlerinin kullan›m›n› tart›flabilecek bilgi ve beceriler kazanacaks›n›z.


• Petrol• Benzin• Rafineri

• Kraking• S›v› petrol gaz›

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNNNN

Endüstriyel KimyaPetrol ve PetrolEndüstrileri

• PETROL• PETROL B‹LEfiENLER‹ VE

ÖZELL‹KLER‹• SIVI PETROL GAZI (LPG)• PETROL RAF‹NASYONU• PETROL ÜRÜNLER‹N‹N AYRILMASI

VE SAFLAfiTIRILMASI• PETROL ÜRÜNLER‹N‹N

KULLANIMI


PETROLPetrol deniz hayvanlar›, bitkiler ve plankton tipi organizma çökeltilerinin, deniz di-binde, kum içinde yavafl bir flekilde mayalanmas›ndan do¤mufl, koyu renkli, ya-¤›ms› bir maddedir. Birkaç milyon y›l içerisinde, yeryüzü tabakalar›n›n kaymas› so-nucunda bu hammadde, yerini karmafl›k bir hidrokarbon kar›fl›m›na b›rak›r. Buhidrokarbon kar›fl›m› s›v› haldeyken petrolü ve gaz haldeyken s›v› petrol gaz› olufl-turmaktad›r. Genellikle geçirimsiz sert kayaçlarla karfl›laflarak alttaki tabakalara s›-z›p kararl› bir hal alm›fl ve yo¤unluk s›ras›na göre yay›lm›flt›r. Sünger gibi gözenek-li kayaçlar içine yerleflerek 'petrol yataklar›'n›n do¤mas›na yol açm›flt›r (fiekil 8.1).

Bir yata¤›n yerini belirlemek için havadan çeflitli foto¤raflarla bölgenin oluflu-mu incelenip, yüzeyden veya derinden al›nan kayaç örnekleri X ›fl›nlar›yla kimya-sal çözümlemeden geçirilir. Yata¤›n yeri belirlendikten sonra yer kabu¤unu dele-cek güçte kuyu açma (sondaj) gereçleriyle çal›flmalara bafllan›l›r ve büyük bir ku-le kurulur. Kuyu açma s›ras›nda çubuklar›n içinden özel bir çamur yollan›r; delmenoktas›na ulaflan çamur, o yeri ya¤lar; araçlar› so¤utur ve matkap a¤z›nda topla-

Petrol ve Petrol Endüstrileri

fiekil 8.1

Do¤ada petrolyataklar›n›nbulunuflu

nan döküntülerin boflalmas›n› sa¤lar. Ayr›ca, a¤›rl›yla petrolün veya gaz›n f›flk›rma-s›n› engeller. Deniz dibi yataklar›nda ise kuleler, kuyu açma platformunu olufltu-ran dev dubalarla veya kaz›k ayaklarla su üstünde tutulmaktad›r (fiekil 8.2). 200metreyi aflan derinliklerde, yaln›zca kuyu açma gemileri çal›flabilir. Gemi, gövdesi-ne yerlefltirilen ses ötesi vericiler sistemiyle, demir atmadan su üstünde durabilir.

PETROL B‹LEfiENLER‹ VE ÖZELL‹KLER‹Ham petrol bafll›ca s›v› hidrokarbonlarla, de¤iflen oranlarda çözünmüfl gazlarda(C1-C4), katranlardan ve katk› maddelerinden oluflur. Ham petrolün fiziksel özel-likleri genifl s›n›rlar aras›nda de¤iflir. Ço¤unlukla hafif petroller aç›k kahverengi, sa-r› veya yeflil renkli, a¤›r petroller ise koyu kahverengi veya siyah renklidirler. Ha-fif petrolün rafinerizasyonundan ço¤unlukla benzin, gazya¤› ve motorin gibi hafifürünler, a¤›r petrolün rafinerizasyonundan ise daha çok fuel oil ve asfalt gibi a¤›rürünler elde edilir.

Petrolün genel özellikleri, yo¤unluk, hacim, viskozite, k›r›lma indisi, floresans,renk ve koku, kalori de¤eri ve parlama noktas›d›r. Bu özellikler elde edilen hampetrolün kalitesinde önemli etkenlerdir.

Petrolün yo¤unlu¤u 600 F (15,5 °C) s›cakl›k ve 1 atmosfer bas›nç alt›ndaki pet-rolün yo¤unlu¤u ile ifade edilir. Ham petrolün yo¤unlu¤u onun kimyasal bilefli-mini yans›t›r. Petrol içerisindeki hidrokarbon yüzdesi, gaz miktar›, asfalt gibi a¤›rhidrokarbonlar›n oran›, sülfür oran›, s›cakl›k gibi faktörler petrolün yo¤unlu¤unuetkiler. Petrolün yo¤unlu¤u 0,6 - 1.00 g.cm-3 aras›nda de¤iflir. Yo¤unluk Ameri-ka'da API, Avrupa'da ise Baume derecesi ile ifade edilir. Dünya petrolleri 270-350API yo¤unlu¤undad›r. En yüksek 570 API petrol bulunmufltur. Petrolün fiyat› yo-¤unlu¤una göre de¤iflmektedir.

S›v› petrolün hacmi 600 F de ve 1 atmosfer bas›nçta ölçülür ve varil cinsindenifade edilir. 1 varil=159 litredir. S›v› petrol gaz››n hacmi ayn› koflullarda ft3 veya m3

cinsinden ifade edilir. Hacmi denetleyen faktörler s›cakl›k, bas›nç ve petrolün içe-risinde çözünmüfl olan maddelerdir. Rezervuardaki petrol hacmi, petrolün tanktadinlendirilmesi ile % 6-8 oran›nda azal›r.


fiekil 8.2

Denizden petrolç›karmak içinkurulan birplatform.

API, Amerikan PetrolEnstitüsü (AmericanPetroleum Institute).

Denizde petrol aramaplatformu.

Petrolün viskozitesi petrolün bileflimine ba¤l›d›r. Yo¤unluk ve a¤›r bileflen mik-tar› artt›kça viskozite de artarken, s›cakl›k ve gaz miktar› artt›kça viskozite düfler.

Viskozite birimi Poiz'dir. Bir s›v› 1 cm2 kesitindeki bir tüp içerisinde 1 dyn ba-s›nç alt›nda 1 saniyede 1 cm ilerleyebiliyorsa viskozitesi 1 Poiz'dir. Poiz'in yüzdebirine Santipoiz denir. Yüksek viskoziteli petrolün tafl›nmas› ve üretilmesinde güç-lükler vard›r.

K›r›lma indisi petrolün kimyasal bileflimine ba¤l› bir özelliktir. Petrolün yo¤unlu-¤una göre 1,39 ile 1,49 aras›nda de¤iflir, hafif petrollerin k›r›lma indisi de küçüktür.

Petrol ultraviyole ›fl›k alt›nda sar›-yeflil-mavi renklerde floresans gösterir. Buözellik eser miktardaki petrolün kolayca belirlenmesini sa¤lar.

Petrolün rengi yans›yan ›fl›kta yeflilimsi, k›r›lan ›fl›kta ise aç›k sar›, k›rm›z› ve ba-zen siyaht›r. Özgül a¤›rl›k artt›kça renk de koyulafl›r. Hafif hidrokarbonlu petrollerhofl kokulu; doymam›fl hidrokarbon, kükürt ve azot içeren petroller ise kötü ko-kuludur.

Petrolün kalori de¤eri özgül a¤›rl›¤› ile ters orant›l›d›r. Özgül a¤›rl›¤› 0,9 olan 17API petrolün kalori de¤eri 10500 kal/g iken özgül a¤›rl›¤› 0,7 olan 70 API petrolünkalori de¤eri 11700 kal/g'd›r.

Petrol üzerine alev tutuldu¤unda petrol buhar›n›n ilk atefllenme (alevlenme)an› petrolün parlama noktas›d›r. Bu nokta petrolün bileflimine göre de¤iflir. Parla-ma noktas› çeflitli s›cakl›klarda distile edilebilen ürün oranlar›n›n belirlenmesindekullan›l›r. Ham petrol bileflenlerinin ço¤unlu¤u (%83-87 karbon ve %11-15 hidro-jen) hidrokarbonlardan oluflmas›na karfl›n, kantitatif analizler (%0-6) azot, (%0,1-5,5) kükürt ve (%0-3,5) oksijen bulundu¤unu göstermektedirler. Petrolün bilefleniolan hidrokarbonlar, iki kimyasal s›n›fa ayr›labilirler.

Alifatik BilefliklerAlkanlar (CnH2n+2), pek çok ham petrolde di¤er bileflenlerin her birinden dahabüyük bir oran olufltururlar. Ham petrollerin hacim oran›na göre önemli üyeler n-hekzan ve n-heptand›r. Pek çok normal benzinde alkanlar ço¤unlu¤u olufltururlar.Dallanm›fl zincire sahip bileflikler; katalitik reforming, alkilasyon ve izomerizasyonprosesleri ile üretilirler. Do¤al olarak bulunan üyeleri 2- ve 3-metilpentanlar, 2,3-dimetilpentan ve 2-metilhekzan olup ham petrolde bulunurlar.

Alkenler (CnH2n), ham petrol içerisinde ya hiç yoktur veya çok az miktarlardabulunurlar. Kraking (parçalama) prosesi ile büyük miktarlarda alken üretimi ger-çekleflir. Depoland›¤›nda meydana gelen polimerizasyon veya oksidasyon nede-niyle, kar›fl›m içerisinde çok miktarda bulunmalar› istenmez. Alkenler, kimyasalprosesler ve dönüflümler yoluyla di¤er ürünlerin yap›m› konusunda ham petrol-den kimyasal olarak türetilmifl en önemli bilefliklerdir. Düflük molekül a¤›rl›kl›üyelerine örnek olarak etilen, propilen ve bütilen gösterilebilir.

Aromatik BilefliklerNaftalinler ve alkenler ayn› ampirik formüle sahip olan ancak kimyasal olarak tü-müyle farkl› özelliklere sahip kimyasal maddelerdir. Ham petrolde, ikinci en çokbulunan bileflik serisini naftalinler olufltururlar. Ham petrolde bulunan üyeleri, me-tilsiklopentan, siklohekzand›r. Naftalinler, her tip ham petrolden elde edilen disti-le petrol ürünleri ve kayd›r›c› ya¤larda, çoklukla bulunurlar.

Aromatikler, pek çok ham petrolde yaln›zca az bir miktar bulunurlar. Bu bile-flikler, kimyasal proseslerle elde edilirler.

1878. Ünite - Petro l ve Petro l Endüstr i ler i

dyn bir kuvvet birimidir. 1g.f = 980 dyn olarak al›n›r.

Alkanlar, Alkenler ve Aromatik bilefliklerle ilgili daha detayl› bilgiyi Organik Kimya Kita-b›n›z›n “Alkanlar, Alkenler ve Aromatik Bileflikler” konusunda bulabilirsiniz.

Petrolün bileflenlerini s›n›fland›r›n›z.

SIVI PETROL GAZI (LPG)S›v› petrol gaz› metan (CH4), etan (C2H6), propan (C3H8) ve bütan (C4H10) gibi ha-fif moleküler a¤›rl›kl› alkanlardan oluflan bir kar›fl›md›r. Yeralt›nda yaln›z bafl›naveya petrol ile birlikte bulunabilir. S›v› petrol gaz›, yüzeyde ayr›flt›r›larak içerisindebulunan a¤›r hidrokarbonlar uzaklaflt›r›l›r. Petrol ve s›v› petrol gaz›, ayn› tip hidro-karbon moleküllerinden oluflmufl, s›ras› ile s›v› ve gaz fazlar›ndaki ak›flkanlara ve-rilen isimlerdir. S›v› petrol gaz› yeralt›nda yaln›z bafl›na bulunabilece¤i gibi, petrolrezervuarlar›nda gaz bafll›¤› olarak veya petrol içerisinde çözünmüfl olarak da bu-lunur. S›v› petrol gaz›, ço¤unlukla C1-C4 hidrokarbonlar›ndan oluflurken, petroliçerisinde C1-C60+ (C60 ve daha a¤›r) aras›nda hidrokarbonlar bulunur. Petroliçerisinde çözünmüfl gaz, petrolün kuyuya akmas›n› sa¤layan en önemli enerjikayna¤›d›r. Petrol ve s›v› petrol gaz›, ayn› hidrokarbon ailesine ait moleküllerinfarkl› bileflimlerde bir araya gelmesiyle oluflur (Çizelge 1.)

S›v› petrol gaz›dan do¤al benzinin kurtar›lmas› ile bir hayli uçucu bir benzin el-de edilir. Bu benzin so¤uk havalarda kolay ateflleme sa¤lamas› için motor yak›tla-r›na kar›flt›r›l›r. Do¤al benzin fabrikalar› alkilasyon için büyük miktarlarda saf izo-bütan ve izopentan›, izomerizasyonla üretmektedir. Bu ifllem alkillenmifl benzinsa¤lamak amac›yla, bütilen gibi hafif alkenlerin alkillenmesi fleklindedir. Ham pet-rol üzerinde bulunan s›v› petrol gaz››n bas›nc›yla kuyu a¤z›ndan ç›kt›¤› zamanham petroldeki bir k›s›m hafif bileflenler gaz faz›na geçerler. Bunun bir sonucuolarak kurtar›lan do¤al benzinin bileflimi ve karakteristi¤i, ham petrolün bileflimiile s›n›rl›d›r. Kimyasal ham madde yan›nda yak›t olarak da s›v› haldeki hafif hidro-karbonlar›n s›v› petrol gaz›dan ekstrakte edilmelerine neden olmufltur.

S›v› petrol gaz›, doymam›fl hidrokarbonlar ve hidrojen yönünden çok fakirdir. Bubileflikler, rafinerilerin kraking gaz›nda bulunmaktad›r. Kraking prosesleri ile üretilendoymam›fl bilefliklerin miktarca fazla olmas› ve ayr›ca yüksek bir kimyasal reaktivite-ye sahip bulunmalar› nedeniyle petrol endüstrisi, yeni sentezler yönünde geliflmekte-dir. Kraking gazlar›n›n alken hidrokarbonlar› polimerlefltirilmifl ve alkillenmifl benzi-nin, antifrizlerin, petrokimyasal maddelerin, patlay›c› maddelerin, çözücülerin, ilaçla-r›n, reçinelerin, sentetik lasti¤in ve pek çok maddenin üretiminde kullan›lmaktad›r.

Do¤al benzinden yan ürün olarak üretilen propan ve bütan gibi hafif hidrokar-bonlar, s›v›laflt›r›lm›fl petrol gazlar› olarak yayg›n bir kullan›m alan› bulmufllard›r.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

BileflenPetrol gaz›

Mol Kesri

Petrol

Mol Kesri

Metan (CH4) 0.90 0.44

Etan (C2H6) 0.05 0.04

Propan (C3H8) 0.03 0.04

Bütan (C4H10) 0.01 0.03

Pentan (C5H12) 0.01 0.02

Heksan (C6H14) ve daha a¤›r << 0.01 0.43

Çizelge 8.1Petrol ve petrolgaz›nda bulunanhidrokarbonlar›nmol kesirleri.

Is›tma, ayd›nlatma ve piflirme arac› olarak kullan›ld›¤› gibi, özel uygulamalarda (ta-r›m ve di¤er amaçl› traktörler, kamyonlar ve otobüsler) do¤rudan motor yak›t› ola-rak kullan›lmaktad›r. Gaz›n bir k›sm›, tafl›mada güç olarak kullan›l›r. LPG gündelikkullan›mlar›m›zda benzin ve dizel gibi yak›tlarla rekabet halindedir.

PETROL RAF‹NASYONU Petrol rafinasyonunun genel karakteri ham petrolün tüketici ürünlerine ekonomikproseslerle dönüfltürülmesidir. Petrol ürünlerinin ve petrokimyasallar›n üretimi veyarafinasyonu içerisinde fiziksel ifllemler veya ay›rma operasyonlar› ve kimyasal ifllem-lerrveya dönüflüm prosesleri yer al›r. Genel olarak rafineri ifllemleri sadece hidrojen-leme ifllemi için, kraking ifllemi için, ya¤lama ya¤lar›n›n üretimi için veya de¤iflikkimyasal maddelerin üretimlerine yönelik aromatik maddeleri kazanma, izomerizas-yon , alkalizasyon, polimerizasyon, kok oluflturma vb. gibi üniteleri içerirler.

Rafinasyon ifllemi önce distilasyonla yap›lan bir ay›rmad›r ve burada, ak›flkanak›m›, ›s› transferi ve distilasyon gibi temel fiziksel de¤iflimler yer al›r. Yanl›zca fi-ziksel ay›rmalarda oluflan bu ifllemi petrol ürünlerinin daha ileri rafinasyonundakimyasal dönüflümler izler. Petrol ürünlerinin üretiminde kimyasal ifllemlerin kul-lan›lmas›nda en büyük neden benzin tüketiminin h›zl› bir flekilde artmas› olmufl-tur. Bu durum, petrol ürünlerine piroliz uygulanmas›n› zorunlu k›lm›flt›r. Endüstri-nin kraking olarak adland›rd›¤› bu ifllemde büyük moleküller benzin için uygunolan ufak moleküllere parçalan›r. Termal ve katalik kraking, günümüzde petrolendüstrisinde kullan›lan en önemli kimyasal reaksiyonlar olmalar›na karfl›n petrol-den türetilen daha kaliteli benzin, alkol, aseton veya di¤er çeflitli kimyasal madde-lere duyulan ihtiyac› karfl›lamak için di¤er kimyasal dönüflümler de büyük kapasi-telerde uygulanmaya bafllam›flt›r. Bunlar aras›nda alkilasyon, izomerizasyon, poli-merizasyon, hidrojenasyon, katalitik reforming ve dehidrojenasyon yer almaktad›r.

Bafllang›çta kullan›lan borulu kazan tipi imbik yard›m›yla ham petrolden, ben-zin ve di¤er benzeri ürünlerin elde edilmesinden günümüzde çal›flt›r›lan 200.000varil/gün veya daha fazla kapasiteli ve karmafl›k yap›l› sürekli çal›flan modern ra-finerilere gelinceye kadar uzun bir yol izlenmifltir. Boru tipi distilasyon cihazlar›n›nkullan›lmaya bafllanmas› gazdan petrokimyasallara kadar uzanan benzin, gazya¤›,dizel, kayd›r›c› ya¤, fuel oil, art›klar ve katranlar gibi petrol ürünlerinin sürekli ça-l›flan fraksiyon kulelerinde ayr›lmalar› ile mümkün olmufltur. Fraksiyonlu distilas-yon sürekli bir süreçtir. Ham petrol fraksiyonlu distilasyon ile birçok faydal› ürünedönüfltürülür. Bu ürünler saf olmay›p ekstra saflaflt›rma ifllemleri gerekmektedir.Fraksiyon kulesinde kaynama noktas› en düflük olan LPG en üst noktadan al›n›r-ken zift en alt k›s›mdan al›n›r (fiekil 8.3).


Rafinasyonda uygulanan kimyasal dönüflümler nelerdir?

PETROL ÜRÜNLER‹N‹N AYRILMASI VE SAFLAfiTIRILMASIRafineri ürünleri ara ham maddeler, ara distilatlar, hafif distilatlar, a¤›r distilatlar vekimyasal maddelerdir.

Petrokimyasal maddelerin üretiminde asetilen, alkenler ve aromatiklerin artanönemini aç›kça ortaya koymak için bu bilefliklere “ara ham madde” denilir. Araham maddeler do¤rudan do¤al petrolden veya kraking ifllemi görmüfl ham mad-delerden kimyasal dönüflümler ile sa¤lan›rlar. Esas ara ham maddeler; asetilen,propilen, benzen, ksilen, etilen, büten, toluen, ve naftalindir. Etilen, en büyük ha-cimde kullan›lan organik maddedir ve etandan a¤›r gaz ya¤›na veya ham petrolekadar de¤iflebilen ana ham maddelerden üretilebilir.

Yüksek bir fliddetle k›sa süreli krakinge u¤rat›lm›fl nafta, % 1,2 hidrojen, % 15,2metan, % 1,3 asetilen, % 2,8 etan, % 31,8 etilen, % 2,8 etan, % 1,2 propadien, %11,6 propilen, % 0,3 propan, % 4,7 bütadien, %2,2 bütadien, % 27,7 C5 ve sonra-s› s›v›lar› verir. Elde edilen gazlar hemen suya dald›r›l›r, so¤utulur, dehidrate edilirve yüksek safl›kta bileflenler üretmek için franksiyonlan›r ve istenilmeyen madde-ler, ifllemin bafl›na geri gönderilir. As›l istenilen ürünlerin propilen ve büten olma-s› halinde, de¤iflik ham madde ve flartlar kullan›l›r. Rafineri gaz›n›n tipik analizi: %25 metan, % 19 hidrojen, % 15 etan, % 7 etilen, % 12 propan, % 6 propilen, % 16N2, CO, H2S ve daha yüksek hidrokarbonlardan ibarettir. Naftalin benzenle birlik-te son y›llarda, a¤›r bir katalitik reformat ak›m›n›n 650 °C 'de, bir Cr2O3ve Al2O3katalizörü kullan›larak, 10 saniyelik sürede dealkilasyonu ile elde edilmektedir. Buyöntemle elde edilen naftalin kömür katran›ndan elde edilen al›fl›lm›fl ürüne oran-la daha saft›r.

Ara ham maddeler petrolden, s›v› petrol gaz›dan hatta kömürden elde edilebi-lirler. S›v› petrol gaz›dan karbon siyah›, asetilen ve metan eldedilebilir. Ham pet-rolden karbon siyah›, asetilen, metan, etilen, propilen, bütilen, benzen, toluen, ksi-len ve naftalin elde edilebilir. Kömürden benzen, toluen, ksilen, naftalin ve kok el-de edilebilir. Bunlar› flematik olarak gösterirsek ortak ürünler oldu¤u kolayl›kla gö-rülecektir (fiekil 8.4.)


fiekil 8.3

Petrol endüstrisindesürekli fraksiyonludam›tma kulesi.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

Hafif distilatlar, naftalar› ve rafine petrol ürünlerini, uçak benzini, motor benzi-nini, petrol esasl› çözücüleri, jet yak›t›n› ve gaz ya¤›n› kapsarlar. Benzin, en önem-li petrol ürünlerinin bafl›nda gelir. ‹çten yanmal› motorlar›n bulunufluyla bir yak›-t›n vuruntu veya patlama e¤ilimi giderek artan ve fliddetlenen bir flekilde önlenme-ye çal›fl›lm›flt›r. Kurflun tetra etil (TEL), kurflun tetrametil, (TML) ve demir karbonilgibi belirli bir k›s›m bileflikler, vuruntuyu önleme e¤ilimi gösterirler. Oktan say›s›,normal heptan ile izooktandan (2,2,4-trimetilpentan) oluflan bir kar›fl›mda izookta-n›n yüzdesidir. Oktan say›s› 100 ve bazen de daha yüksek olan uçak benzini yak-lafl›k üçte bir oran›nda izobütan ve gaz halindeki olefinlerden türetilmifl alkilatlar-la kar›flt›r›lm›fl ve vuruntu e¤ilimini azaltmak için her galona birkaç kurflun tetra etililave edilmifltir. Oktan say›s› normal heptan ile izo-oktan'dan oluflan bir kar›fl›mdaizo-oktan (%)yüzdesidir. (izo-oktan oktan say›s› 100, n-heptan›n s›f›r oktan say›s›-n› artt›rmak için (benzinin yapt›¤› vuruntuyu önlemek için) iki madde kullan›l›r;

TEL (kurflun tetra etil)TML (kurflun tetra metil)

Naftalar giderek artan bir flekilde ya¤l› boyalarda çözücü, kuru temizleme veetilen ham maddesi olarak kullan›lmaktad›r. Jet uçaklar›nda di¤er tüm uçak ben-zinlerine oranla daha fazla gaz ya¤› ( kerosin ) kullan›l›r. Gaz ya¤› ayr›ca, bir yak›tve bir ayd›nlatma arac› olarak da kullan›lmaktad›r. Hafif ›s›tma ya¤lar› ev f›r›nlar›n-da yak›t olarak kullan›l›r.


fiekil 8.4

S›v› petrol gaz›,ham petrol vekömürden eldeedilen ara ürünler.

Katk› maddelerinin çok az miktar›n›n petrol ürünlerine kat›lmas› petrol ürünle-rinin performans derecelerinde büyük iyilefltirmelere neden olur. Katk› yap›lan pet-rol ürünleri; benzinler, distilatlar, yak›tlar, kayd›r›c› ya¤lar ve fren s›v›lar› (ya¤la-r›)'d›r. En iyi bilinen katk› maddeleri TEL ve TML gibi vuruntu önleyen bilefliklerdir.Karbüratörde buzlanma önleyici maddelerin kullan›m› so¤uk havalarla birlikte bü-yük hacimde artar ve izopropil alkol gibi donma noktas› düflürücülerden oluflurlar.

Ara distilatlar, gaz ya¤›, a¤›r f›r›n ya¤›, dizel yak›t›, absopsiyon ya¤› ile uygun ka-litede benzin elde etmek için, kraking ve reforming yap›lm›fl distilatlar bu gruba gi-rerler. Distilatlar çok kez katran›n viskozitesini azaltmak için, a¤›r katranla kar›flt›r›-l›rlar ve bu flekilde haz›rlanan kar›fl›mlar fuel oil olarak pazarlanabilirler. Bir k›s›mözel a¤›r naftalar asfalt›n viskozitesini düflürmek için kullan›l›r. Bu asfalt yol kaplan-mas›nda kolayl›kl› uygulanabilir ve bunlara katk›l› asfalt ad› verilir. Gaz ya¤lar› ön-celeri yapay yak›t gaz›n zenginlefltirilmesi için piroliz edilirdi; bugün ise ya do¤ru-dan bir yak›t olarak kullan›l›r ya da kraking ile benzine dönüfltürülür. Dizel yak›t›gaz ya¤›n›n özel bir kalitesidir ve son y›llarda önemli bir motor yak›t› olmufltur.Benzinde oktan say›s› önemli iken dizel yak›tlarda bunun eflde¤eri setan say›s›d›r.

A¤›r distilatlar kayd›r›c› ya¤lar, de¤iflik amaçl› a¤›r ya¤lar ve mumlard›r. A¤›rdistilatlar ayr›ca, daha hafif distilat yak›tlara ve benzine dönüfltürülmek üzere hid-rokraking ifllemine sokulurlar. Parlama noktas›, viskozite, akma noktas›, emülsiyonoluflturabilme ve tortu oluflturma direncinin yer ald›¤› testler kayd›r›c› ya¤lar›n kul-lan›lacaklar› yerleri bulmada yard›mc› olmaktad›r. Çözücü ekstraksiyonu ve kimya-sal ifllemler, kayd›r›c› ya¤lar›n iyilefltirilmesinde uzun süredir uygulanan önemli ifl-lemlerdir. Kayd›r›c› ya¤lar›n çal›flmalar› antioksidanlar, deterjanlar, yüksek bas›nçmaddeleri, köpük önleyiciler, viskozite indeksini iyilefltiriciler ve sürtünme azalt›c›maddeler gibi % 0,001 ila 25 katk› maddelerin kullan›lmas›yla iyilefltirilir. Rafineedilmifl mum, özellikle kâ¤›t endüstrisinde olmak üzere, endüstride yayg›n bir fle-kilde kullan›l›r.

Asfalt art›k fuel oil, kok ve petrol at›klar›ndan meydana gelir. Bunlar, normalbir rafinasyon prosesinin yan ürünleri veya art›klar›d›r. Petrol koku elektrot yap›-m›nda, kalsiyum karbür üretiminde, ya¤l› boyalarda ve seramik endüstrisinde tica-ri olarak kullan›l›r. Asfalt da büyük öneme sahiptir. Yap›lar› su geçirmez hale ge-tirmek için kald›r›m veya çat› kaplama malzemesi olarak kullan›l›r. Asfalt›n özellik-leri yüksek bir s›cakl›¤a ›s›tmak ve içerisinden hava geçirerek (k›smen oksitlene-rek) önemli derecede de¤ifltirilebilir. Bu gibi malzemelere oksit asfalt ad› verilir.Bunlar, normal asfalta oranla daha viskoz ve daha az esnektir; çat› ve duvar kap-lama malzemelerinin yap›m›nda kullan›l›rlar. Çok sert asfalt briket ba¤lay›c› olarakkullan›m alan› bulur.

Kimyasal maddeler, petrol ürünlerinden ve s›v› petrol gaz›dan elde edilmekte-dir. Bunlara örnek olarak amonyak, karbon siyah›, bütadien ve stiren, de¤eri gide-rek artan yüzlerce organik ve inorganik kimyasal madde gösterilebilir.

Genel olarak rafineri ürünleri nelerdir?

Ham petrol rafinasyonunun temel fiziksel de¤iflmeleri teorik olarak basit gibigörünse de gerçekçe çok karmafl›kt›r. Tipik bir rafineride distilasyon kazan› ad› ve-rilen bir veya daha fazla ünite vard›r. Bir rafineri f›r›n, brülörlü ›s›t›c›, franksiyonkulesi, su buhar› s›y›r›c›s›, ›s› de¤iflimi cihaz›, so¤utucular ve kondensörler, depo-


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

lama tanklar›, kükürdün zararl› bilefliklerini uzaklaflt›rmak ve istenilen bir renkoluflturmak için, ürünleri ifllemeye mahsus kesikli veya sürekli çal›flan kar›flt›r›c›lar,kapal› tank tipi üniteler, filtre sistemleri, haz›rlama ve kar›flt›rma tanklar›, ham pet-rolü rafineriye almak için boru hatt›, ham petrolü iletmek ve ürünleri tafl›ma araç-lar›na doldurmak için pompalar, ham petrol ve ürünler için depolama tanklar›, bu-har geri-kazanma sistemi ve çok say›da yard›mc› cihazdan oluflmaktad›r (fiekil 8.5).Ayr›ca su buhar› üretimi için bir buhar jeneratörüne, elektrik gücü ve ayd›nlatmaiçin de elektri¤e gereksinim duyulur.

Bir rafineri hangi temel sistemlerden oluflur?

Rafinasyonun ay›rma bölümü afla¤›daki flekilde fiziksel temel ifllemlere ayr›labilir.1. Distilasyon: En önemli temel fiziksel de¤iflimler aras›nda yer al›r. Günümüz-

de uygulanan sistemde ham petrol bir f›r›n içerisine yerlefltirilmifl boru sistemindepompalan›r ve borudan kaynama (püskürme) ile ç›kan iki fazl› (buhar-s›v›) kar›fl›m,bir fraksinasyon kolonu içerisinde buharlafl›r. Kolonun çeflitli noktalar›ndan de¤iflikkaynama noktas›na sahip ürünler çekilir (fiekil 8.3). Kolonun taban›ndan al›nan ar-t›k vakum veya su buhar› distilasyonuna sokulur. Ham petrol kolonundan çeflitliürünler çekilir. Gaz ya¤› ve nafta fraksiyonlar› kaba bir flekilde ayr›lm›fl ve az mik-tarda ana fraksiyondan daha yüksek uçuculukta ham petrol benzini ihtiva eder.Bunlar, su buhar› püskürtülerek striperlerde uzaklaflt›r›l›rlar. Striperlerin üst k›sm›n-dan benzin al›n›r ve ham petrol distilasyon kulesine geri gönderilir.

2. Absopsiyon: Genel olarak, buhar veya gaz bir sistemin yüksek s›cakl›ktakaynayan bilefliklerini di¤er bilefliklerinden ay›rmada kullan›l›r. Absopsiyon ortam›özel bir petrol ürünü olan gaz ya¤›d›r. Absopsiyon petrol kuyusu gazlar›ndan do-¤al benzinin ve depolama tanklar›nda meydana gelen buharlar›n kurtar›lmas›ndayayg›n bir flekilde kullan›l›r. Absopsiyon ayr›ca, pek çok rafineri prosesinde (kata-litik kraking, hidrokraking, koklaflt›rma, v.b) hafif hidrokarbonlar›n elde edilmesi-


fiekil 8.5

Ham petrol rafineriak›m flemas›

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

ne de yarar. Kullan›lan çözücü a¤›r benzin, gaz ya¤› ve daha a¤›r ürünler olabilir.Absorplanan ürünler, fraksinasyon veya su buhar› distilasyonu ile ayr›l›r.

Fraksiyon ve su buhar› distilasyonu ile ilgili detayl› bilgiyi Kimya Laboratuvar Tekniklerikitab›nda, ay›rma ve saflaflt›rma ifllemleri konusunda bulabilirsiniz.

3. Adsorpsiyon: Absopsiyon benzeri amaçla kullan›l›r. Petrol kuyusu gazlar›n-dan do¤al benzinin eldesinde, bunun odun kömürü taraf›ndan adsorplanmas›ndanyararlan›l›r. Adsorpsiyon ayr›ca, aktif kil kullan›larak kayd›r›c› ya¤lardan istenme-yen rengin uzaklaflt›r›lmas›nda da kullan›l›r.

4. Süzme: Mum distilatlar›ndan mumun uzaklaflt›r›lmas› için al›fl›lm›fl yöntemdistilat› so¤uttuktan sonra süzmektir. Filtre preslerde elde edilen mum kar›fl›m› vebunlara yap›flan di¤er petrol ürünleri dondurulur ve yavafl yavafl ›s›nmaya b›rak›-l›r. Ya¤ k›sm› eriyerek kekden akar ve böylece mum daha da saflaflt›r›lm›fl olur. Ki-lin kullanm›fl oldu¤u kontakt filtrasyon yöntemi madeni ya¤lar›n saflaflt›r›lmas›ndauygulanan yayg›n bir yöntemdir.

5. Kristallendirme: En eski ay›rma yöntemlerinden biridir. Kristallendirme ileham petrolden veya kayd›r›c› ya¤lardan kristal veya mikrokristal halinde mumuzaklaflt›r›labilir. Kristallendirme ayr›ca, tereftalik asit üretiminde ve p-ksileni di¤erC8 aromatiklerden yüksek safl›kta ay›rmak için de kullan›labilir.

6. Ekstraksiyon: Bir çözeltiden farkl› bir s›v›n›n seçimli çözücü etkisi ile bir bi-leflenin uzaklaflt›r›lmas›d›r. Çözücülerde seçimli ekstraksiyon ifllemi kayd›r›c› ya¤-lar›n daha ileri saflaflt›r›lmas›nda önemlidir. Di¤er bir örnek de özel ifllem görmüflpetrolden benzen, toluen ve ksilenlerin üretimidir. Kayd›r›c› ya¤lardan viskoziteindeksi düflük hidrokarbonlar›n, dengesiz tortular›n ve bir k›s›m renkli maddelerinuzaklaflt›r›lmas› da bu yöntemle gerçeklefltirilebilir. S›k kullan›lan di¤er çözücülers›v› kükürt dioksit (SO2), propan ve kresilik asit, dikloroetil eter, fenol ve nit-robenzendir. Çözücüler ayr›ca, kayd›r›c› ya¤lardan mumlar›n uzaklaflt›r›lmas›ndada yayg›n bir flekilde kullan›l›r ve bu yolla akma noktas› düflürülür.

Rafinasyonda kullan›lan fiziksel ifllemler nelerdir?

Petrol hem benzin hem de petrokimyasal maddeler konusunda, kimyasal sen-tezler için verimli bir alan sunmaktad›r. Afla¤›da çok önemli birkaç temel reaksiyonörnek olarak verilmifltir.

1. Kraking: Is› ve/ veya katalizör uygulanmas›yla büyük moleküllerin dahaufak moleküllere dönüfltürülmesi prosesidir. Bu ifllem sonucunda genel olarak ole-finler oluflur. Bu moleküllerin önemli bir bölümü polimerizasyona u¤rar ve birmiktar karbon oluflur. Zeolit katalizörler yayg›n bir flekilde kullan›l›r.

2. Polimerizasyon: Kraking prosesinde oluflan yan ürün hidrokarbon gazlar›-n› yüksek oktanl› motor ve uçak yak›tlar›nda ve petrokimyasal maddelerde kullan-mak üzere s›v› hidrokarbonlara dönüfltürme iflinde polimerizasyon prosesine bü-yük görev düflmüfl olup, bu konuda h›zl› geliflmeler sa¤lanm›flt›r. Olefinik gazlar›polimerizasyonla bir araya getirmek ve daha a¤›r fraksiyonlar› oluflturmak içinfraksiyonlar›n doymam›fl olmas› gereklidir. Kraking kazanlar›ndan ç›kan hidrokar-bon gazlar›, özellikle olefinler, polimerizasyonun temelini olufltururlar.

3. Alkilasyon: Bir olefinin aromatik veya parafinik bir hidrokarbonla birleflmesiki katalizör ile (florlu hidrojen ve sülfürik asit) sa¤lan›r. S›v› florlu hidrojen ile sa¤-lanan alkilasyon tekrar tekrar kullan›l›r ve bu nedenle asit at›¤› problemi yoktur.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

Doymam›fl hidrokarbon + doymufl hidrokarbon - doymufl dallanm›fl zincir (ör-ne¤in, katalitik alkilasyon)

4. Hidrojenasyon: Hafif naftalardan kayd›r›c› ya¤lara kadar uzanan beslemeak›mlar›n›n yumuflak hidrojenasyonu kükürt, azot, oksijen, halojenler, diolefinlerve asetilenleri seçimli bir flekilde daha az problem ç›kacak bilefliklere dönüfltürme-de kullan›l›r. fiartlar flöyledir ; bas›nç 27,2 ile 68 atm., s›cakl›k 205 ile 400 derecearas›ndad›r. Nikel bulunduran katalizör yayg›n bir flekilde kullan›l›r. A¤›r ya¤lar›nhidrojenasyonu ile viskozite endeksi yüksek karbon kal›nt›s› düflük ve oksidasyondirenci yüksek benzin ve kayd›r›c› ya¤ elde edilir. Sonuç, ürün kalitesinin yüksel-tilmesidir.

5. ‹zomerizasyon: Atomlar›n say›s›n› de¤ifltirmeksizin atomlar›n molekül içerisin-deki yerlerinin de¤ifltirilmesidir. Bu dönüflüm prosesi uçak benzininin esas›n› olufltu-ran alkilat yapmak için gerekli izobütan sa¤lamada çok büyük öneme sahiptir.

6. Reforming veya aromatizasyon: Daha yüksek oktan say›l› ürünler elde et-mek için naftalar›n dönüflüme sokulmalar›d›r. Krakinge benzer fakat daha uçucukar›fl›mlar kullan›l›r. Yayg›n olarak kullan›lan katalizörlerde renyum, platin veyakrom vard›r.

7. Esterleflme ve hidrasyon: Bu tip reaksiyonlarda ürünün oluflur oluflmazortamdan al›nmas› ve reaksiyona giren maddelerden birinin fazlas›n›n kullan›lma-s› reaksiyonu tamamlamaya zorlar. Ham maddeler, fazla miktarlarda asetik asit, etilalkol ve katalizör de az miktarda sülfürik asittir. Küçük moleküllü organik asitlerinkat›lmas›yla olefinlerin esterlefltirilmesi polimerizasyon reaksiyonlar›nda kullan›la-bilen doymam›fl vinil esterlerinin üretiminde bir yöntemdir. En önemli esterler vi-nil asetat, vinil klorür, akrilonitril ve vinil florür gibi vinil esterleridir. Kat›lma reak-siyonu s›v› veya buhar faz›nda gerçeklefltirilebilir. Seçim, asidin özelliklerine ba¤-l›d›r. Her iki halde de vinil ester ürününün polimerizasyonunu önleyecek önlem-ler al›nmal›d›r.

Rafinasyonda kullan›lan reaksiyonlar nelerdir?

PETROL ÜRÜNLER‹N‹N KULLANIMIPetrol kurulufllar› s›v› petrol gaz› dahil petrol ham maddesinden kimyasal madde-ler üretirler (fiekil 8.6). Petrolden yeni ham maddeler elde etmede baflvurulan ay›r-ma ifllemlerinin pek ço¤u, ileri derecede duyarl› fiziksel yöntemlerdir. Fakat ger-çekten endüstriyel kullan›ma giren petrokimyasal maddelerin hemen tümü, çeflitlikimyasal dönüflümlerden do¤arlar. Bunlardan pek ço¤u, örne¤in yüksek oktanl›benzin ve iyilefltirilmifl ya¤lama ya¤lar›, sadece petrol ürünleridir. Petrokimyasalmaddeler daha sonra u¤rad›klar› kimyasal dönüflümlerle suni gübreler, örne¤inamonyak, her y›l cins ve miktarca artan plastikler, lastikler, özellikle naylon, pol-yesterler ve akrilikler olarak suni elyaflar, giderek büyüyen önemde ya¤l› boyalarüretimi için temel ve ekonomik ham maddeleri olufltururlar. Petrokimyasal madde-ler ya¤lama ya¤lar› katk›lar›, pestisit ve çözücü üretiminde de önemlidir. Ayr›ca,aromatik kimyasal maddeler için zengin di¤er kaynak olufltururlar.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



6

Petrol ürünlerinin en çok bilinenleri asfalt, mazot (dizel), s›v› petrol gaz›, benzin,parafin, katran ve ya¤lama ya¤lar›d›r. fiimdi bunlar› tek tek inceleyelim.

Asfalt stabilize, ak›flkan halden kat› hale kadar de¤iflkenlik gösteren siyah ve kah-verengi organik bir maddedir. Çamur ve göl halinde bulundu¤u gibi, yer alt›nda ka-ya aralar›nda sert halde de bulunur. Sert haldekiler yer alt›ndan maden ç›kar›l›r gibi ç›-kar›l›r. Ayr›ca kum tafllar›nda ve killer aras›nda da bulunur. Esas olarak bir hidrokar-bon olan asfalt›n, kimyasal bileflimi oldukça kar›fl›k ve de¤iflken olup petrolün desti-lasyonundan elde edilir. Kullan›lan asfalt petrolün rafinasyonundan elde edilen yanüründür. Maden kömürünün dam›t›lmas› esnas›nda elde edilen siyah madde ise zifttir.Asfalt yollar›n, hava alanlar›n›n kaplanmas›nda, çat› izolasyonunda, su ile irtibatl› olanyap›larda su geçirmezlik sa¤lamada kullan›l›r. Yap›flkan özelli¤i vard›r. Boya sanayiin-de, akü imalat›nda, su kanallar›n› kaplamada ve kil tu¤lalar›n› yap›flt›rmada kullan›l›r.

Mazot ham petrolün dam›t›lmas› s›ras›nda 200 - 300 °C kaynama aral›¤›nda al›nanüçüncü ana üründür. Mazot önemli bir dizel motoru yak›tt›r. Ço¤u durumda taflkömü-rünün yerini alm›flt›r. Termik verim bak›m›ndan dizel makinesi gaz ve benzin makine-lerinden daha verimlidir. Çünkü daha yüksek bir s›k›flt›rma oran› ile çal›fl›r. ‹lk imal edi-len dizeller a¤›r devirli ve büyük silindirli olduklar›ndan piyasaya arz edilen fueloil'le-rin silindire püskürtülerek yanma suretiyle kullan›lmalar› mümkün oluyordu. Fakat za-manla dizel imalatç›lar› makine ebatlar›n› küçültüp devir adedini art›rarak daha fazlagüç üretimi yoluna gidince bu ihtiyaca cevap verecek yak›tlar›n yap›lmas› zorunlu ha-le geldi.

Benzin kimyasal olarak ham petrolün özelli¤ine ba¤l› olarak 120'den fazla hidro-karbon ihtiva eder. Bunlar›n ço¤u doymufl hidrokarbon yap›s›nda olup yap›lar›nda4'den 12'ye kadar karbon bulundururlar. Sentetik olarak benzini Alman kimyager Ber-gius'un yöntemi ile kömürden elde etmek mümkündür. Bu metoda göre kömür yük-sek bas›nç alt›nda katalitik hidrojenasyon ile s›v› hidrokarbonlara dönüfltürülür. Fisc-her-Tropsch ise karbonmonoksit ile hidrojeni katalitik olarak birlefltirerek s›v› hidro-karbon elde etmifltir. Her iki yöntem ile hem daha pahal› hem de daha kalitesiz ben-zin elde edilmektedir.


fiekil 8.6

Petrokimyasal ürüngruplar›

Organik bileflenlerin parçalanmas›, katalitik veya s›cakl›k ile bozunmas›yla el-de edilen benzin bugünün motorlar›n›n ço¤u için gerekli olan yüksek performan-s› sa¤lar. Benzin en fazla içten yanmal› motorlarda ve bir dereceye kadar da özelsobalarda yak›t olarak, organik kimyada ise çözücü olarak kullan›l›r. Ya¤ endüstri-sinin ilk zamanlar›nda büyük ölçüde at›lan benzin otomobil sanayiinin geliflmesiy-le büyük önem kazanm›flt›r. Motor benzininin kaynama noktas› 32,2 °C ile 210 °Caras›ndad›r.

Benzinin motorlarda hava ile olan hassas kar›fl›m› iklim ve mevsime göre dü-zenlenir. Benzinin kalitesini belirleyen en önemli faktör oktan say›s›d›r. Oktan sa-y›s› benzinin yanma esnas›nda vurmaya karfl› direnç kabiliyetinin bir ölçüsüdür.fiayet oktan say›s› çok küçük ise motorda vuruntu olur ve zarara u¤rar. Oktan sa-y›s› çok yüksek ise fazla kaliteli olmas› istenmedi¤inden gereksiz yere para öden-mifl olur. Otomobil motorlar› çeflitli oktanlara ihtiyaç gösterdi¤inden piyasaya çoksay›da oktan say›lar› farkl› olan benzin sürülmektedir. Çeflitli türlerdeki benzinlerinverdikleri enerjiler aras›nda küçük farklar vard›r. fiayet otomobil vurmadan çal›fl›-yorsa farkl› benzinlerle ald›¤› mesafeler ayn›d›r.

Parafin mumu petrolden elde edilen renksiz, kokusuz bir mum çeflitidir. Para-fin mumu ilk defa 1829 y›l›nda Carl Reichenbach taraf›ndan odun katran›ndan, da-ha sonra bütümlü tabakalardan, 1867'den sonra da petrolden elde edildi. 1947'dede sentetik parafin mumu yap›ld›. Petrolün bir yan ürünüdür ve ham petrolden pa-rafininin giderilmesi gerekir. Ham petrolün rafinasyonunda yan ürün olarak eldeedilen ya¤l› parafin önce s›cakta eritilir, sonra da so¤utularak yaln›z parafinin don-mas› sa¤lan›r ve donan posa fleklindeki parafin ya¤l› k›s›mlar›ndan süzülerek ayr›-l›r. Bugün modern olarak çal›flan parafin imalathaneleri de yukardaki esasa daya-narak parafin mumunu üretir. Yeni yöntemlere göre yap›lan parafin mumlar› % 20kadar ya¤ ihtiva eder. Baz› durumlarda ya¤ miktar› % 3'e kadar düflürülür. Dahaileri saflaflt›rma ile renk, koku ve tad› daha iyilefltirilir. Saflaflt›rma iflleminde sülfatasidi ve kil kullan›l›r. Parafin mumlar›, Poennsylvania ham petrolü gibi parafinesasl› petrol türlerinden elde edilir. Ham parafin mumunun erime noktas› 37 ile 48°C, tam rafine edilmifl parafin mumunun ergime noktas› ise 48 ile 66 °C aras›ndade¤iflir. Erime noktas› yüksek olan parafin mumu ço¤unlukla 26-30 karbonlu al-kanlard›r.

Sentetik parafin mumu, ikinci dünya savafl›ndan sonra Fischer-Tropsch yönte-miyle elde edildi. Bu yöntem ise ham madde kömürdür. Kömürden elde edilen kar-bon monoksit ve H2 kar›fl›m› manyetik demirin katalitik etkisiyle hidrokarbonlaradönüflür. Elde edilen ürünlerden bir k›sm› parafin mumudur. Bunlar çok beyazolup petrolden yap›lan parafin mumlar›ndan daha serttir. 50-55 karbon bulunduransentetik parafinlerin molekül a¤›rl›¤› ortalama 750 civar›ndad›r. Baz› özelliklerdendolay› petrolden yap›lan mumlar›n yerine kullan›l›r. Parafine bat›r›lm›fl veya para-finle kaplanm›fl kâ¤›t ve karton s›v› ve kat› yiyeceklerin saklanmas›nda kullan›l›r.Çünkü parafin mumlar› reaksiyona girmez. Çeflitli sanayi dallar›nda kimyevi veelektri¤i yal›tma maddesi olarak kullan›l›r. Tekstilde, eczac›l›kta, kozmetik sanayin-de, plastik, patlay›c› madde ve elektrik malzemelerinin yap›m›nda, ba¤c›l›kta afl›yerlerinin izolasyonunda kullan›l›r. Mum imalat›nda balmumunun yerini alm›flt›r.

Katran organik maddenin dam›t›lmas›ndan elde edilen yo¤un siyah bir s›v›d›r.Katran basitçe m›s›r saplar›n›n mikrodalgada ›s›t›lmas›yla elde edilebilir. Bu ifllem›s›l bozunma olarak bilinmektedir. Katran›n ço¤u kok üretiminin bir yan ürünüolarak kömürden elde edilir, ancak ayn› zamanda petrolden, turba veya servi, ar-d›ç gibi baz› a¤açlar›n gövdelerinde özsulardan da elde edilmektedir.


Ya¤lama ya¤lar› yap›m› için uygun bileflenler bütün ham petrollerde bulunmaz.‹lk dam›tmadaki at›¤a vakumda dam›tma uygulanarak uygun viskozite aral›¤›ndaya¤lama ya¤lar› elde edilir. Bunlar sonradan istenmeyen bileflikleri uzaklaflt›rmakiçin yeniden iflleme sokulur. Asfalt gidermede asfalt ve propanla uzaklaflt›r›l›r. Aro-matikler ürünün viskozite ve s›cakl›k niteliklerini bozduklar›ndan çözücü ekstrak-siyonu ile al›n›rlar. Düflük s›cakl›klarda ak›fl› durduran parafin çözücüyle uzaklafl-t›r›l›p yararl› bir yan ürün olarak kullan›l›r. Bu yolla elde edilen ana ya¤lar, çeflitliuygulamalar için harmanlan›r ve genellikle baflka katk› maddeleriyle kar›flt›r›l›r.

Yayg›n olarak kullan›lan petrol ürünleri nelerdir?


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



7


Petrol bileflenlerini ve özelliklerini aç›klamak.

Ham petrol bafll›ca s›v› hidrokarbonlarla, de¤i-flen oranlarda çözünmüfl gazlarda (C1-C4), kat-ranlardan ve katk› maddelerinden oluflur. Hampetrolün fiziksel özellikleri genifl s›n›rlar aras›ndade¤iflir. Ço¤unlukla hafif petroller aç›k kahve-rengi, sar› veya yeflil renkli, a¤›r petroller ise ko-yu kahverengi veya siyah renklidirler. Hafif pet-rolün rafinerizasyonundan ço¤unlukla benzin,gazya¤› ve motorin gibi hafif ürünler, a¤›r petro-lün rafinerizasyonundan ise daha çok fuel oil veasfalt gibi a¤›r ürünler elde edilir. Petrolün genelözellikleri, yo¤unluk, hacim, viskozite, k›r›lmaindisi, floresans, renk ve koku, kalori de¤eri veparlama noktas›d›r.

S›v› petrol gaz› tan›mlamak.

S›v› petrol gaz› metan (CH4), etan (C2H6), pro-pan (C3H8) ve bütan (C4H10) gibi hafif molekü-ler a¤›rl›kl› alkanlardan oluflan bir kar›fl›md›r. Ye-ralt›nda yaln›z bafl›na veya petrol ile birlikte bu-lunabilir. S›v› petrol gaz›, yüzeyde ayr›flt›r›larakiçerisinde bulunan a¤›r hidrokarbonlar uzaklaflt›-r›l›r. Petrol ve s›v› petrol gaz›, ayn› tip hidrokar-bon moleküllerinden oluflmufl, s›ras› ile s›v› vegaz fazlar›ndaki ak›flkanlara verilen isimlerdir. S›-v› petrol gaz› yeralt›nda yaln›z bafl›na bulunabi-lece¤i gibi, petrol rezervuarlar›nda gaz bafll›¤›olarak veya petrol içerisinde çözünmüfl olarakda bulunur. S›v› petrol gaz›, ço¤unlukla C1-C4hidrokarbonlar›ndan oluflurken, petrol içerisindeC1-C60+ (C60 ve daha a¤›r) aras›nda hidrokar-bonlar bulunur. Petrol içerisinde çözünmüfl gaz,petrolün kuyuya akmas›n› sa¤layan en önemlienerji kayna¤›d›r.

Petrol rafinasyonunu tart›flmak.

Petrol ürünlerinin ve petrokimyasallar›n üretimiveya rafinasyonu içerisinde fiziksel ifllemler veyaay›rma operasyonlar› ve kimyasal ifllemler veyadönüflüm prosesleri yer al›r. Genel olarak rafine-ri ifllemleri sadece hidrojenleme ifllemi için, kra-king ifllemi için, ya¤lama ya¤lar›n›n üretimi içinveya de¤iflik kimyasal maddelerin üretimlerineyönelik aromatik maddeleri kazanma, izomeri-zasyon , alkalizasyon, polimerizasyon, kok olufl-turma vb. gibi üniteleri içerirler. Rafinasyon iflle-mi önce distilasyonla yap›lan bir ay›rmad›r veburada, ak›flkan ak›m›, ›s› transferi ve distilasyongibi temel fiziksel de¤iflimler yer al›r. Yanl›zca fi-ziksel ay›rmalarda oluflan bu ifllemi petrol ürün-lerinin daha ileri rafinasyonunda kimyasal dönü-flümler izler. Petrol ürünlerinin üretiminde kim-yasal ifllemlerin kullan›lmas›nda en büyük nedenbenzin tüketiminin h›zl› bir flekilde artmas› ol-mufltur. Bu durum, petrol ürünlerine piroliz uy-gulanmas›n› zorunlu k›lm›flt›r. Endüstrinin kra-king olarak adland›rd›¤› bu ifllemde büyük mole-küller benzin için uygun olan ufak moleküllereparçalan›r. Termal ve katalik kraking, günümüz-de petrol endüstrisinde kullan›lan en önemli kim-yasal reaksiyonlar olmalar›na karfl›n petroldentüretilen daha kaliteli benzin, alkol, aseton veyadi¤er çeflitli kimyasal maddelere duyulan ihtiyac›karfl›lamak için di¤er kimyasal dönüflümler debüyük kapasitelerde uygulanmaya bafllam›flt›r.Bunlar aras›nda alkilasyon, izomerizasyon, poli-merizasyon, hidrojenasyon, katalitik reformingve dehidrojenasyon yer almaktad›r.

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç

3NA M A Ç


Petrol ürünlerinin ayr›lmas› ve saflaflt›r›lmas›

süreçlerini aç›klamak.

Rafineri ürünleri ara ham maddeler, ara distilat-lar, hafif distilatlar, a¤›r distilatlar ve kimyasalmaddelerdir. Petrokimyasal maddelerin üretimin-de asetilen, alkenler ve aromatiklerin artan öne-mini aç›kça ortaya koymak için bu bilefliklere“ara ham madde” denilir. Ara ham maddeler do¤-rudan do¤al petrolden veya kraking ifllemi gör-müfl ham maddelerden kimyasal dönüflümler ilesa¤lan›rlar. Esas ara ham maddeler; asetilen, pro-pilen, benzen, ksilen, etilen, büten, toluen, venaftalindir. Etilen, en büyük hacimde kullan›lanorganik maddedir ve etandan a¤›r gaz ya¤›na ve-ya ham petrole kadar de¤iflebilen ana ham mad-delerden üretilebilir.

Petrol ürünlerinin kullan›m›n› tart›flmak.

Endüstriyel kullan›ma giren petrokimyasal mad-delerin hemen tümü, çeflitli kimyasal dönüflüm-lerden do¤arlar. Bunlardan pek ço¤u, örne¤inyüksek oktanl› benzin ve iyilefltirilmifl ya¤lamaya¤lar›, sadece petrol ürünleridir. Petrokimyasalmaddeler daha sonra u¤rad›klar› kimyasal dönü-flümlerle suni gübreler, örne¤in amonyak, her y›lcins ve miktarca artan plastikler, lastikler, özel-likle naylon, polyesterler ve akrilikler olarak su-ni elyaflar, giderek büyüyen önemde ya¤l› boya-lar üretimi için temel ve ekonomik ham madde-leri olufltururlar. Petrokimyasal maddeler ya¤la-ma ya¤lar› katk›lar›, pestisit ve çözücü üretimin-de de önemlidir. Ayr›ca, aromatik kimyasal mad-deler için zengin di¤er kaynak olufltururlar.

4NA M A Ç

5NA M A Ç


1. Afla¤›dakilerden hangisi petrolün genel özelli¤i de¤il-dir?

a. Yo¤unlukb. Parlama noktas›c. Renkd. Kokue. Faz

2. Petrolün vizkozitesinin de¤iflimi ile ilgili afla¤›dakiifadelerden hangisi do¤rudur?

a. Petrolün yo¤unlu¤u artt›kça vizkozite artar.b. Petrolün s›cakl›¤› artt›kça vizkozite artar.c. Petrolün içerisindeki gaz miktar› artt›kça vizkozite

artar.d. Petrolün içerisindeki hafif bileflikler artt›kça vizko-

zite artar.e. Petrolün kokusu artt›kça vizkozite artar.

3. Petrolün özellikleri ile ilgili afla¤›daki ifadelerden han-gisi yanl›flt›r?

a. Hafif petrol ürünlerinin k›r›lma indisi küçüktür.b. Petrolün yo¤unlu¤u API birimi ile ölçülür.c. Petrolün flüoresans özelli¤i IR ile ölçülür.d. Petrolün hacmi s›cakl›k ve bas›nçla de¤iflir.e. Petrolde çok az miktarda azot ve oksijen bulunur.

4. Afla¤›dakilerden hangisi rafineri ürünü de¤ildir?a. Ara ham maddelerb. Ara distilatlarc. A¤›r distilatlard. At›k maddelere. Kimyasal maddeler

5. Afla¤›daki ürünlerden hangileri hem ham petroldenhem de s›v› petrol gaz›ndan elde edilebilir?

a. Metan- naftalinb. Metan- asetilenc. Benzen-naftalind. Benzen- asetilene. Benzen- toluen

6. Afla¤›dakilerden hangisi ekstraksiyonda s›k kullan›lançözücülerden biri de¤ildir?a. Propanb. S›v› azotc. Fenold. Dikloroetil etere. Nitrobenzen

7. Petrol rafinasyonunda absorpsiyon hangi amaçla kul-lanl›r?

a. Absorpsiyon, aktif kil kullan›larak kayd›r›c› ya¤lar-dan istenmeyen rengin uzaklaflt›r›lmas›nda da kul-lan›l›r.

b. Absorpsiyon, distilatlardan mumun uzaklaflt›r›lma-s› için distilat› so¤uttuktan sonra kullan›l›r.

c. Absorpsiyon, buhar veya gaz bir sistemin, yükseks›cakl›kta kaynayan bilefliklerini di¤er bilefliklerin-den ay›rmada kullan›l›r.

d. Absorpsiyon, farkl› bir s›v›n›n seçimli çözücü etki-si ile, bir bileflenin uzaklaflt›r›lmas›nda kullan›l›r.

e. Absorpsiyon, ham petrolden veya kayd›r›c› ya¤lar-dan, kristal veya mikrokristal halinde, mum uzak-laflt›r›lmas›nda kullan›l›r.

8. Petrol rafinasyonunda kullan›lan temel reaksiyonlar-dan “kraking”in tan›m› afla¤›dakilerden hangisidir?

a. Kraking, ›s› ve katalizör uygulanmas›yla, büyükmoleküllerin daha ufak moleküllere dönüfltürül-mesidir.

b. Kraking, Olefinik gazlar› bir araya getirmek ve da-ha a¤›r fraksiyonlar› oluflturmakt›r.

c. Kraking, bir olefinin aromatik veya parafinik birhidrokarbonla birleflmesidir.

d. Kraking, hafif naftalardan kayd›r›c› ya¤lardan kü-kürt, azot, oksijen, halojenler, diolefinler ve aseti-lenleri seçimli bir flekilde dönüfltürmektir.

e. Kraking, atomlar›n say›s›n› de¤ifltirmeksizin, atomla-r›n molekül içerisindeki yerlerinin de¤ifltirilmesi-dir.

9. Afla¤›daki maddelerden hangisi saflaflt›rma ifllemiyapmadan petrokimyasallardan elde edilebilir?

a. Parfümlerb. Parfümlerc. Tatland›r›c›lard. ‹laçlare. Kozmetikler

10. Benzin ile ilgili afla¤›daki ifadelerden hangisi yanl›flt›r?a. Benzin, kimyasal olarak ham petrolün özelli¤ine

ba¤l› olarak 120'den fazla hidrokarbon ihtiva eder.b. Benzin, sentetik olarak Alman kimyager Bergi-

us'un metodu ile kömürden elde etmek mümkün-dür.

c. Benzin en fazla içten yanmal› motorlarda ve birdereceye kadar da özel sobalarda yak›t olarak, or-ganik kimyada ise çözücü olarak kullan›l›r.

d. Benzinin kalitesini belirten en önemli faktör, k›r›l-ma indisidir.

e. Benzin, organik bileflenlerin parçalanmas›, katali-tik veya ›s› ile bozunmas›yla elde edilir.



1. e. Yan›t›n›z yanl›flsa petrol bileflenleri ve özellikle-ri konusunu yeniden gözden geçiriniz.

2. a. Yan›t›n›z yanl›flsa petrol bileflenleri ve özellikle-ri konusunu yeniden gözden geçiriniz.

3. c. Yan›t›n›z yanl›flsa petrol bileflenleri ve özellikle-ri konusunu yeniden gözden geçiriniz.

4. d. Yan›t›n›z yanl›flsa petrol rafinasyonu konusunuyeniden gözden geçiriniz.

5. b. Yan›t›n›z yanl›flsa petrol rafinasyonu konusunuyeniden gözden geçiriniz.

6. b. Yan›t›n›z yanl›flsa petrol rafinasyonu konusunuyeniden gözden geçiriniz.

7. c. Yan›t›n›z yanl›flsa rafineri ürünlerinin ayr›lmas›ve saflaflt›r›lmas› konusunu yeniden gözden ge-çiriniz.

8. a. Yan›t›n›z yanl›flsa rafineri ürünlerinin ayr›lmas›ve saflaflt›r›lmas› konusunu yeniden gözden ge-çiriniz.

9. e. Yan›t›n›z yanl›flsa petrol ürünlerinin kullan›m›konusunu yeniden gözden geçiriniz.

10. d. Yan›t›n›z yanl›flsa petrol ürünlerinin kullan›m›konusunu yeniden gözden geçiriniz.


Petrolün bileflenleri, alifatik ve aromatik bilefliklerdir.Alifatik bilefliklerde kendi içerisinde alkanlar ve aklen-ler olarak ayr›l›r.

S›ra Sizde 2

Alkilasyon, izomerizasyon, polimerizasyon, hidrojenas-yon, katalitik reforming ve dehidrojenasyon.

S›ra Sizde 3

Rafineri ürünleri, ara ham maddeler, ara distilatlar, ha-fif distilatlar, a¤›r distilatlar, katk› maddeleri ve kimya-sal maddelerdir.

S›ra Sizde 4

Bir rafineri f›r›n, brülörlü ›s›t›c›, franksiyon kulesi, subuhar› s›y›r›c›s›, ›s de¤iflimi cihaz›, so¤utucular ve kon-densörler; depolama tanklar›; kükürdün zararl› bileflik-lerini uzaklaflt›rmak ve istenilen bir renk oluflturmakiçin, ürünleri ifllemeye mahsus kesikli çal›flan kar›flt›r›c›-lar veya sürekli çal›flan, kapal› tank tipi üniteler; filtresistemleri, haz›rlama ve kar›flt›rma tanklar›; ham petro-lü rafineriye almak için boru hatt›; ham petrolü iletmek

ve ürünleri tafl›ma araçlar›na doldurmak için pompalar;ham petrol ve ürünler için depolama tanklar›; buhar ge-ri-kazanma sistemi ve çok say›da yard›mc› cihazdanoluflmaktad›r

S›ra Sizde 5

Distilasyon, absorpsiyon, adsorpsiyon, süzme, kristal-lendirme, ekstraksiyon.

S›ra Sizde 6

Kraking, polimerizasyon, alkilasyon, hidrojenasyon,izomerizasyon, aromatizasyon, esterleflme.

S›ra Sizde 7

Petrol ürünlerinin en bilinenleri, asfalt, mazot, s›v› pet-rol gaz›, benzin, parafin, katran ve ya¤lama ya¤lar›d›r.

Yararlan›lan KaynaklarJames G. Speight. (2001). Handbook of petroleum

analysis. New York : Wiley-Interscience.John C. Reis. (1996). Environmental control in pet-

roleum engineering. Houston, Tex. : Gulf Pub.Ozren Ocic. (2005.) Oil refineries in the 21st cen-

tury : energy efficient, cost effective, environ-

mentally benign, Weinheim : Wiley-VCH.R. Norris Shreve, Joseph A. Brink, Jr; çeviren ‹hsan Ça-

taltafl. (1985). Kimyasal proses endüstrileri. ‹s-tanbul. ‹nk›lap ve Aka Kitapevleri.

Robert A. Meyers. (1997). Handbook of petroleum

refining processes, 2nd ed. Boston, Mass.:McGraw-Hill.

Speight, James G. (1999). The Chemistry and Tech-

nology of Petroleum. Marcel Dekker. http://www. naturalgas.org /naturalgas/proces-

sing_ng.asphttp://www.petrol.itu.edu.tr/question/faq_t.html#1http://atlas.cc.itu.edu.tr/~pdgmb/documents/turkiye-

depetrol.html


Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Koku ve tat veren maddelerin temel özelliklerini tan›mlayabilecek ve s›n›f-land›rmas›n› yapabilecek,Parfümün tan›m›n› yaparak parfümü oluflturan ögeleri aç›klayabilecek,Parfümün yap›s›nda yer alan bileflenler hakk›nda bilgi verebilecek,G›da katk› maddelerinin temel özelliklerini tan›mlayabilecek ve s›n›fland›ra-bilecek bilgi ve beceriler kazanacaks›n›z.


• Parfüm• Uçucu ya¤• G›da Katk› Maddeleri

• Distilasyon• Koku ve Tat Bileflenleri

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

N

NNN

Endüstriyel Kimya

• KOKU VE TAT VERENMADDELER

• KOKUNUN TANIMI VESINIFLANDIRILMASI

• PARFÜMÜ OLUfiTURANB‹LEfiENLER

• PARFÜM ENDÜSTR‹S‹NDEKULLANILAN BAZI UÇUCUYA⁄LAR

• UÇUCU YA⁄LARIN ELDE ED‹LMEYÖNTEMLER‹

• GIDA KATKI MADDEL‹R‹


Kimya EndüstirisindeKoku ve Tat VerenKatk› Maddeleri

KOKU VE TAT VEREN MADDELEREski ça¤lardan beri hayvan ve bitkilerden elde edilen baharat ve reçineler parfüme-ride ve tat vermek (flavor) amac›yla yo¤un bir flekilde kullan›lm›fl ve bunlar›n ko-ruyucu özellikleri oldu¤u da gözlenmifltir. Örne¤in böcekleri uzaklaflt›rmak için ko-kulu odunlardan yararlan›lm›flt›r. Koku ve tat veren maddeler, basit kar›fl›mlardanoldukça kompleks kar›fl›mlara kadar de¤iflkenlik göstermektedir. Bu maddelerin ta-rihi; insano¤lunun basit yöntemlerle zenginlefltirilmifl olan do¤al ürünlerin karakte-ristik koku bileflenlerini keflfetmesiyle bafllam›flt›r. Örne¤in eski M›s›rl›lar kokuyuyakma yoluyla elde etmifllerdir. Zeytinya¤›n›n ekstraksiyonunu ve distilasyonu-nu içeren reçeteler eski dönemlerden günümüze kadar ulaflm›flt›r. Sistematik olarakgeliflim; XIII. yüzy›lda eczac›lar›n tedavi edici ya¤lar› haz›rlamas›yla bafllam›fl ve da-ha sonra birçok kaynakta bu ya¤lar›n fizyolojik etkileri ve özellikleri kaydedilmifltir.XVI. ve XVII. yüzy›lda birçok uçucu ya¤ koku ve parfümeri uzmanlar› taraf›ndanorijinal olarak eczanelerde distilasyon yöntemi ile haz›rlanm›flt›r.

Do¤al koku veren maddelerin tarihinde di¤er önemli bir ad›m ise, XIX. yüzy›-l›n ilk yar›s›nda parfüm ve hofl koku hammaddesi olarak kullan›lan uçucu ya¤laraolan talebin artmas› nedeniyle bu ya¤lar›n endüstriyel olarak üretilmesi olmufltur.Bu amaçla çeflitli firmalar (Schimmel & Co., Almanya gibi) kurulmufltur. 1828'deWohler'in üre'yi sentezlemesi ile birlikte organik sentez de ortaya ç›km›flt›r. ‹lkkeflfedilen koku kimyasallar›ndan baz›lar› ise Çizelge 1'de gösterilmektedir.

Y›l Araflt›rmac› Koku veren molekül

1853 Piria ve Canizzaro Alifatik aldehitler ve benzil alkol

1856 Chiozza Sinnamik aldehitler

1863 Cahours Benzaldehit

1875 Perkins, Tiemann ve Riemer Kumarin ve vanilin

1877 Tiemann ve Herzbeg Anisik aldehit

1888 Bauer Nitro musk

1899 Tiemann ‹yonon

Kimya Endüstrisinde Kokuve Tat Veren Katk›

Maddeleri

Ekstraksiyon: Bir çözeltiiçindeki bileflenlerinçözünürlük fark›prensibinden yararlan›larakbirbirinden ayr›lmas›ifllemidir. Etken maddeyiçekip ç›karmak anlam›na dagelmektedir.

Distilasyon: Is›tma veso¤utma yoluyla iki ya dadaha fazla maddenin s›v›veya buhar kar›fl›mlar›n›nsaflaflt›r›lmas› için küçükbileflenlere ayr›lmas›ifllemidir.

Çizelge 9.119.yüzy›ldasentezlenen baz›koku verenmoleküller,

Kaynak: A.Baydar,Parfümler. KozmetikBilimi, Y.Yazan(Editör), ‹stanbul;Nobel T›p Kitabevleri,2004.

1850'lerde uçucu ya¤lar›n endüstriyel olarak üretimi amac›yla basit bilefliklerkullan›lmaya bafllanm›flt›r. Bu geliflim, 1834'de J.B. Dumas ve E.M. Peligot taraf›n-dan tarç›n ya¤›ndan sinnamaldehitin ve 1837'de J. Liebig ve F. Wohler taraf›ndan ac›badem ya¤›ndan benzaldehitin izolasyonlar› ile sonuçlanm›flt›r. 1845-1850 y›llar›aras›nda oluflturulan ilk sentetik aroma ya¤lar›; baz› alkollerin ya¤ asitli esterlerin-den ibaret olup meyva lezzetli (meyvemsi, fruity) kokulard›r. Ayr›ca 1859'da metil-salisilat (wintergreen ya¤› olarak) ve 1870'de ise benzaldehit (ac›badem ya¤› olarak)üretilmifltir. Çizelge 1'de görüldü¤ü gibi modern koku endüstrisinde kumarin, vani-lin, misk (musk) ve iyonon ilk sentezlenen maddeler aras›nda yer almaktad›r. Art›kinsano¤lu günümüzde do¤ada bulunmayan koku kimyasallar›n› bile laboratuvar or-tam›nda yar› sentetik veya tam sentetik olarak üretebilecek düzeye gelmifltir. Bafl-lang›çta ana bileflenlerin sadece do¤al maddelerden izolasyonlar› yap›l›rken dahasonra bunlar›n izolasyon ve sentezleriyle beraber yap› ayd›nlat›lmalar› da gerçeklefl-tirilmifltir. Di¤er bir yeni e¤ilim ise, do¤al bileflikler içinde eser miktarda mevcutolan karakteristik koku ve tat bileflenlerinin izole edilmesi ve tan›mlanmas›d›r. Böy-lece yükde hafif parasal anlamda a¤›r maddeler piyasaya sunulmaktad›r.

KOKUNUN TANIMI VE SINIFLANDIRILMASIEndüstride koku; iki veya daha fazla koku veren bilefli¤in kar›fl›m› olarak tan›m-lanmaktad›r. Bu maddeler karakteristik ve kuvvetli kokan organik bileflikler ol-makla beraber genelde hofl kokuludurlar. Koku g›da endüstrisinde kullan›ld›¤›ndasözlük anlam›yla tat (flavour), di¤er alanlarda kullan›ld›¤›nda ise hofl koku (frag-rance) olarak ifade edilmektedir. Güzel kokular, endüstride örtme (maskeleme)yan›nda nötrallefltirme ve çeflitli ürünlerin kokular›n› de¤ifltirmek amac›yla tercihedilirler. Ayr›ca kokusuz maddelere belirgin bir koku vermek amac› ile de kullan›-labilirler.

Endüstriyel amaçl› kullan›lan kokular genel olarak 4 ana bafll›k alt›nda s›n›flan-d›r›labilir;

Ev ürünleriSabun ve deterjanlar Parlat›c›larTemizleyiciler BoyalarDezenfektanlar Yap›flt›r›c›larHava temizleyiciler

Kiflisel ÜrünlerKozmetikler, makyaj ürünleri Güzellik malzemeleriParfümler ve kozmetik sular›

Endüstriyel ÜrünlerKuru temizleme Deri ve lastik malzemeleriSuni deri LinoleumPlastikler Matbaa mürekkepleri, parfümlü

tahta ve ka¤›tTekstil ürünleri

Tar›msal ürünler‹nsektisitler Böcek ve hayvan kovucularHayvan yemleri Veteriner malzemeleri vb.

206 Endüst i r i ye l K imya

Yukar›da belirtilen genel s›n›fland›rman›n yan›nda kokular (fragrances=hofl ko-ku) izole edildikleri maddeler esas al›nd›¤›nda flu flekilde gruplara ayr›labilir;

1. Yeflil (green) kokusu: Taze kesilmifl ot veya yaprak kokusunu tan›mlar.2. Meyvemsi (Fruity): Çeflitli meyve tiplerini içeren bir kokuyu tan›mlar.3. Çiçeksi (Floral): Çeflitli çiçek kokular›n› anlat›r.4. Aldehidik: Uzun zincirli ya¤lar›n aldehitlerini anlatan bir kokudur. 5. Deri, odun ve yosunumsu: Deri, odun, orman ve denizde yer alan yosunu

an›msatan kokulard›r.6. Çiçek demetleri: Gül ve yasemin gibi kokulu çiçeklerin kar›fl›mlar›ndan el-

de edilen bir kokudur.7. fi›pr (Chypre): Bergamut ya¤› a¤›rl›kl› bir kokudan ibarettir.8. Oryantel: Yasemin, gül, bergamut ya¤›, vanilya ve çeflitli reçinelerden olu-

flan bir kokudur.9. Kolonya (Eau de cologne, narenciye): Bergamut, petitgrain ve limon ya¤› gi-

bi turunçgil a¤›rl›kl› bir kokuyu anlat›r.10. Fujer (Fougere): A¤›rl›kl› olarak benzil asetat, fenil etil alkol ve lavanta ya-

¤›ndan ibarettir.11. Balsamik: A¤›r, flekerli kokular, örne¤in: kakao, vanilya, tarç›n, Peru balsam›

gibi.12. Otsu (herbaceous): Nane, adaçay›, ökaliptusa benzer bitkilerin veya bunla-

r›n farkl› topraklarda yetiflen türlerini içeren ve karakteristik olmayan, komp-leks bir yeflil ot kokusudur.

13. Metalik: Çelik ve pirinç gibi metallerin yüzeyinde gözlenen kendine has birkokudur.

14. Baharl› (spicy): Çeflitli baharatlarda yer alan kokular için kullan›l›r.15. Ya¤l› (fatty): Hayvan ya¤› ve don ya¤›n› and›ran kokuyu tan›mlar.16. T›bbi: Fenol, metilsalisilat gibi dezenfektanlar› hat›rlatan bir kokudur.17. Kafurumsu (camphoraceous): Kafuru and›ran bir kokuyu aç›klar.

Kokunun tan›m›n› yaparak kullan›lan koku tiplerinden 4 tanesini (izole edildikleri mad-deler esas al›narak) aç›klay›n›z.

Yukar›da belirtilen kokular için kullan›lan hammaddelere örnek olarak benzal-dehit, fenil etil alkol, bergamut ya¤›, kumarin, labdanum reçinesi, oakmoss reçine-si (Evernia prunastri adl› bir likenden elde edilen reçine), vetiver ya¤› (Hindistan-da yetiflen Chrysopogon zizanioides adl› bir ot), vanillin, amil sinnamik aldehit, sit-ronellol, lavanta ya¤›, nerol, linalol, sitralil aldehit, menekfle reçinesi, metil iyonon,indol, benzil fenil asetat, hidroksi sitronellal, terpineol, heliotropin, anisaldehit,sinnamik alkol, linalil asetat, limon ya¤›, petitgrain ya¤›, benzil format verilebilir.Bu hammaddeler tek bafllar›na kullan›labildi¤i gibi baz›lar›n›n kar›fl›m› da kullan›-labilir. Özellikle parfüm endüstrisinde kar›fl›mlar tercih edilmektedir.

Parfüm Nedir?Parfüm (esans), Latincede kullan›lan "per femum" kelimesinden türemifl olup "du-man›n içinden" anlam›na gelmektedir. Parfümden günlük yaflam›m›zda kiflisel koz-metik ürünü olarak s›kl›kla yararlan›lmaktad›r. ‹lk gül ya¤› esans› (parfümünü)Araplar taraf›ndan ortaça¤da haz›rlanm›fl olup 1200'lerin bafl›nda da Haçl› seferle-ri esnas›nda Filistin'den Avrupa'ya getirmifllerdir. Medici taraf›ndan parfümerininFransa'ya tafl›nmas› bu ülkeyi parfüm endüstrisinin merkezi durumuna getirmifltir.

2079. Ünite - K imya Endüst i r is inde Koku ve Tat Veren Katk › Maddeler i

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

Parfümler kötü kokuyu maskelemekle beraber haz vermek ve cinsel çekicili¤i desa¤lamak amac›yla kullan›lmaya bafllanm›flt›r.

PARFÜMÜ OLUfiTURAN B‹LEfiENLERParfümü oluflturan bileflenler üç ana gruptan oluflmaktad›r. Bunlar;A- Çözücü (solvent) veya tafl›y›c›,B- Ba¤lay›c› (fiksatif) ve C- Kokulu maddelerdir.

ÇözücüKokulu maddeleri çözme ve kar›flt›rma amac› ile kullan›lan çözücü, kokulu ya¤›nçözünürlü¤üne göre, az ya da çok su ile kar›flt›r›lm›fl safl›k derecesi yüksek etil al-kolden oluflmaktad›r. En çok kullan›lan çözücüler su ve etil alkoldür. Bir madde-nin çözücü olarak kullan›labilmesi için insan sa¤l›¤›na ve çevreye zarar vermeme-si, bol ve ucuz olmas›, yüksek safl›kta ve kokusuz olmas›, oda koflullar›nda bilebuharlaflabilmesi vb. gibi özelliklere sahip olmas› gerekmektedir. Kokulu madde-leri çözebilen ve aktar›m›n› sa¤layan her madde çözücü olarak kullan›lamaz. Ko-ku giderme (deodarizasyon) veya önceden tutma (prefiksasyon) ile çözücüdeki al-kol kokusunu gidermek olas›d›r. Çözücü olarak tercih edilen alkole benzoin sak›-z› vb. bir reçinemsi ba¤lay›c› ilave edip bir müddet bekletilerek alkol kokusununönceden giderilmesi sa¤lan›r. ‹fllem sonunda kokusuz alkol elde edilir. Burada fe-niletilalkol de tercih edilen bir kar›flt›r›c› maddedir.

Ba¤lay›c› (Fiksatif)Güzel kokulu maddelerin alkoldeki çözeltisi haz›rland›¤›nda öncelikle daha uçucumaddeler buharlafl›r ve daha sonra oluflan kokuda toplu bir etkiden ziyade bir serietki gözlenir. Yani belirli zaman aral›klar›nda parfümdeki bileflenlerin kokusu bibi-rinden ba¤›ms›z olarak hissedilir. Bu güçlü¤ü ortadan kald›rmak ve parfümden tekbir koku alabilmek için ortama bir ba¤lay›c› eklenir. Ba¤lay›c›lar (fiksatifler); koku-lu ya¤lardan daha az uçuculu¤a sahip ve parfüm kokusunun sabitli¤ini sa¤layanmaddeler olarak ifade edilirler. Ba¤lay›c›lar, parfümün kalitesini ve fiyat›n› etkileyenen önemli bileflenlerdir. Çeflitli ba¤lay›c› tipleri vard›r. Bunlar; reçinemsi ba¤lay›c›-lar, hayvansal salg›lar, kokulu uçucu ya¤lar ve sentetik kimyasal maddelerdir. Buba¤lay›c›lar son ürünün içerisine bir koku katabilirler. Koku katmalar› durumundaana kokuyu tamamlamal› veya ürün ile kolayl›kla kar›flabilmelidirler.

Reçinemsi ba¤lay›c›lar Bu tip ba¤lay›c›lar, baz› bitkilerden normal veya patolojik olarak salg›lanan

maddeleri (reçineleri), oleoresinleri (uçucu ya¤ tafl›yan reçineleri) ve ya¤›ms› mad-deleri (terpenler gibi) içermektedir. Burada kullan›lan reçineler yumuflak, sert ve-ya orta sertlikte reçinelerdir. Yumuflak olanlara örnek olarak sar› sak›z ve labda-num (Cistus ladanifer ve C.creticus türlerinden elde edilen kahverengi bir reçine)verilebilir. Tolu balsam›, Peru balsam› ve günlük a¤ac›ndan elde edilen reçinelerorta sertliktedir. Sert tipte reçinelere örnek olarak sak›z ve benzoin verilebilir.

Tüm bu maddelerden parfüm elde etmek için haz›rlanan çözelti so¤ukta haz›r-lan›rsa "tentür"denir, bu çözeltiye s›cakl›k uygulan›rsa "infüzyon" ad›n› al›r.

Hayvansal ba¤lay›c›larAmbergris, kastor, misk ve sivet en çok kullan›lan hayvansal kaynakl› ba¤lay›-

c›lard›r.


Ambergris: Balinalar›n gövdesinden elde edilen siyah hofl kokusu olmayan birsalg›d›r. Bu madde çok kuvvetli bir fiksatif özelli¤e sahiptir. Uzun süre deniz suyuüzerinde kald›¤›nda ve ›fl›k etkisiyle rengi aç›k griye döner. Bu fiksatifin ana mad-desi kokusuz bir triterpen alkol olan "ambrein"dir.

Kastor (Castor): Kunduzun salg›lad›¤› terden elde edilen turuncu renkte, deri-ye benzer bir kokusu olan bir fiksatiftir. Bu amaçla alkollü tentürüne ilaveten, re-çine formundan ve kuru ekstrelerinden yararlan›l›r. Kokuyu veren maddeler p-al-kilfenoller, katekol gibi fenolik bilefliklerden kaynaklanmaktad›r.

Sivet (Civet): Misk kedisinin salg› bezlerinden salg›lanan yumuflak bir salg›d›r.Alkollü tentürü seyreltildi¤inde hofl bir kokuya sahiptir. Asetonla haz›rlanan koyukahve-k›rm›z› renkli reçinesinden de faydalan›lmaktad›r. Ana madde "civeton"dur.Buna ilaveten sivet, siklohekza- ve sikloheptadekanon ve 6-cis-sikloheptadesenongibi makrosiklik ketonlar da içermektedir.

Misk (Musk): Nepal ve Tibet'te yaflayan difli misk geyi¤inin (Moschus moschi-ferus) salg› bezlerinden elde edilir. Musk kokusunun ana maddeleri "(-)muskon ve(+)muskopiridin"dir. En s›k kullan›lan hayvansal fiksatiflerden biridir.

Sentetik Ba¤lay›c›larÖnemli hayvansal ba¤lay›c›lar yerine benzil benzoat, etil ftalat ve gliseril diase-

tat gibi yüksek kaynama noktas›na sahip esterler bu gruba dahildir.Kullan›lan ba-z› sentetik fiksatifler ise kendilerine özgü bir kokuya sahip olmakla birlikte içindeyer ald›¤› kar›fl›ma da katk›da bulunurlar. Heliotropin, indol, skatol, asetofenon,benzofenon, amil benzoat, sinnamik alkol esterleri, vanilin, kumarin ve musk ke-ton bu gruptaki ba¤lay›c›lara örnek olarak verilebilir.

Kokulu Uçucu Ya¤ ‹çeren Ba¤lay›c›larUçucu ya¤lar genellikle bitkilerden ve canl› organizmalardan elde edilen koku

ve tat maddelerinin kompleks kar›fl›mlar›d›r. Bu do¤al kompleks bilefliklerin ço¤uparfüm ve tat unsurlar› (bileflenleri) olarak kullan›l›r. Baz› ya¤lar da basit koku vetat bilefliklerinin üretilmesi için kullan›lmakta olup bunlar›n ana bileflenleri kolay-l›kla izole edilebilir veya di¤er bilefliklerin sentezi için uygun bafllang›ç maddesiolabilirler. Baz› uçucu ya¤lar kokular› yan›nda ba¤lay›c› özellikleri nedeniyle detercih edilirler. Vetiver ya¤› (Vetiveria zizanoides adl› bir otun köklerinden buhardistilasyonu ile elde edilen bir uçucu ya¤), adaçay›, patchouli, sandal a¤ac› odunuve süsen (orris) ya¤lar› en s›k kullan›lan kokulu uçucu ya¤ ba¤lay›c›lar›d›r.

Kokulu MaddelerParfümeride kullan›lan koku maddeleri hofl kokuludur. Bu hofl kokulu maddeler;

A- Kokulu uçucu ya¤larB- ‹zolasyon ürünleri (izolatlar, ay›r›c›lar) ve C- Yar› sentetik veya sentetik kimyasal maddelerdir.Kokulu uçucu ya¤larKokulu uçucu ya¤lar, ço¤unlukla bitkilerden elde edilen uçucu özelli¤e sahip

kokulu ya¤lard›r. Bu ya¤lar›n bir k›sm› da hayvansal kaynakl›d›r veya mikroorga-nizmalardan üretilmektedir. Uçucu ya¤ elde etmek için bitkisel materyallerin çiçek,meyve, meyve kabu¤u, yaprak, tomurcuk, gövde, kök, kabuk, tohum gibi çeflitliorganlar›ndan faydalan›l›r. Ayr›ca bitkinin salg› hücrelerinden, salg› ceplerindenveya bitkiden yaralama sonucu aç›¤a ç›kan uçucu ya¤lar elde edilirler. Uçucu ya¤-lar, suda az çözünüp organik çözücülerde ve ya¤larda çok çözünürler. Uçucu ya¤-lar›n hofl kokusu yap›s›ndaki oksijenli bilefliklerden kaynaklanmaktad›r.


Uçucu Ya¤lar›n Kimyas› Uçucu ya¤lar, hidrokarbonlar ve hidrokarbonlar›n oksijenli türevlerinden iba-

rettir. Yap›lar›nda alkol (linalool, geraniol, terpinol ve borneol gibi), asit (benzoik,sinnamik, miristik asitler gibi), ester (linalilasetat vb.), aldehit (sinnamik aldehit,sitral, sitronellal vb.), keton (karvon vs.), eter (kamfor vb), fenol (timol, karvakrolvs.) gibi bileflikler de yer almaktad›r. Tüm bu bilefliklerin yap›s›nda (C5H8)n genelformülüne uyan izopren ünitelerinden meydana gelmifl olan terpen ad› verilenmaddeler bulunmaktad›r.

Parfümü oluflturan ögeler nelerdir? Belirtiniz.

PARFÜM ENDÜSTR‹S‹NDE KULLANILAN BAZIUÇUCU YA⁄LAR

Limon ya¤›: Citrus limon (Limon)un kabu¤unun s›k›lmas› ile elde edilen birya¤d›r. Ana bilefleni limonendir.

Bergamot ya¤›: Citrus aurantium subsp. bergamian›n yani bergamot meyve-sinin kabu¤unun s›k›lmas› ile elde edilir. Bu uçucu ya¤›n önemli bileflenleri linalilasetat, linalool ve sitraldir.

Ac› portakal ya¤›: Citrus aurantium subsp. amara (ac› portakal a¤ac›)›n tazekabuklar›n›n preslenmesi ile uçucu ya¤ elde edilir. Kolonya ve likör yap›m›nda ter-cih edilir. Yap›s›nda dekanal adl› bir aldehit mevcuttur.

Tatl› portakal ya¤›: Citrus sinensis türü portakallar›n kabuklar›n›n so¤ukta s›-k›lmas›yla elde edilen bir uçucu ya¤d›r. Özellikle (+)-limonen içermektedir. Kolon-ya, sabun ve ev ürünlerinin üretiminde tercih edilir. Birçok parfüm ve kolonyan›nana maddesi olan bir uçucu ya¤d›r.

Petitgrain ya¤›: Genellikle petitgrain ya¤› denince C.aurantium adl› bir tu-runçgilden elde edilen ya¤ anlafl›lmaktad›r. Paraguay'da yetiflen Citrus aurantiumsubsp.aurantium yaprak ve dallar›ndan buhar distilasyonu ile elde edilir. Ayr›caFransa, ‹talya ve Kuzey Afrika'da yetiflen Citrus aurantium subsp.amara narenci-yeden elde edilen uçucu ya¤ daha iyi kalitede olup ana madde olan (-)-linalilase-tat yüzdesi daha yüksektir.

Neroli ya¤›: Citrus aurantium subsp. aurantium (ac› portakal a¤ac›)n›n çi-çeklerinden buhar distilasyonu sonucu elde edilen bir uçucu ya¤d›r. Bu uçucu ya-¤›n ayr›lmas›ndan sonra ele geçen distillat›n sulu k›sm›, portakal çiçe¤i suyu ola-rak adland›r›l›r ve toluen ile ekstre edilir. Toluenin uzaklaflt›r›lmas› ile de koyukahve-k›rm›z› renkli bir s›v› geriye kal›r. Bu ürün neroli ya¤›ndan daha polar bile-flikler içermekte olup linalool içerir.

Sedir ya¤›: Birçok Sedir a¤ac› (Cedrus) türlerinin taze yapraklar›ndan ve odu-nundan buhar distilasyonu ile elde edilen uçucu ya¤larda C15H24 kapal› formülü-ne sahip terpenler olan seskiterpenler mevcuttur.

Ökaliptus ya¤›: Çeflitli ökaliptus a¤açlar›n›n (Eucalyptus globulus, E. citriodo-ra vs.) yapraklar›ndan elde edilen karakteristik kokulu, 1,8-sineol, sitronellal veya(-)-piperiton veya linalool/linalil asetatca zengin uçucu ya¤lard›r. Parfümeri yan›n-da farmasötik ürünlerde ve g›dalarda çok tercih edilen bir uçucu ya¤d›r.

Lavanta ya¤›: Çok çeflitli lavanta türlerinin (Lavandula angustifolia, L. latifoli-a ve bu her iki türün melezlefltirilmesiyle elde edilen bir lavanta türü) taze çiçek uç-lar›ndan buhar distilasyonu ile elde edilir. Her bir tür ana madde olarak, farkl› oran-larda linalil asetat içerir. Bu uçucu ya¤ parfümeride, kozmetik ve banyo ürünlerin-de s›kl›kla kullan›l›r.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

Nane ya¤›: Mentha piperita (nane), M. spicata (bahçe nanesi), M. pulegium(Filiskin nanesi) baflta olmak üzere bir çok nane (Mentha) türünden buhar distilas-yonu sonucunda çeflitli kalitede nane ya¤lar› elde edilir. Bunlar›n yap›lar›nda men-tol, mentil asetat, menton gibi terpenik maddeler mevcuttur.

Gül ya¤›: Özellikle ünlü Türk gezgini olan Evliya Çelebi'nin "Evliya Çelebi'ninSeyahatnamesi" adl› eserinde belirtildi¤i gibi Osmanl›lardan günümüze yetifltirilençok çeflitli mis kokulu gül (Rosa) türleri Anadolu'da da gülya¤› sanayini gelifltirmifl-tir. K›rm›z› k›zanl›k gülü, beyaz gül, Sadberk gülü, Ziba gülü gibi çok güzel adla-ra sahip güller yetifltirilmifltir. Kendilerine özgü kokuya sahip uçucu ya¤lar güle ti-pik kokusunu veren geraniyolce zengindir. Ayr›ca gülden elde edilen uçucu ya¤çok düflük verimli oldu¤undan çok pahal› olup, gül suyu, absolü ve konkreti deparfümeride çok de¤erlidir.

Sandal a¤ac› ya¤›: Avustralya'da yetiflen Eucarya spicata adl› a¤ac›n odunun-dan ekstraksiyon ile ve Hindistan'›n do¤usunda yetiflen Santalum album adl› pa-rasitik a¤açtan kuru distilasyon ile elde edilir. Bir seskiterpen alkol olan santalolcezengin uçucu ya¤lard›r.

Yasemin ya¤›: Yasemin (Jasminum grandiflorum) çiçeklerinin buhar distilas-yonu ile elde edilen uçucu ya¤d›r. Daha çok haz›rlanan absolu ve konkreti k›ymet-lidir. Yasemin ya¤›n›n ana uçucu bilefleni benzil asetatt›r.

Ylang ylang ya¤›: Filipin ve Madagaskar'da yetiflen Cananga odorata adl› bit-kinin taze toplanan çiçeklerinin buhar distilasyonu ile elde edilir. Distilasyonda el-de edilen 4 ayr› fraksiyondan yararlan›l›r. ‹lk 2 fraksiyon parfümeride daha çok ter-cih edilmekte olup p-krezil metil eter, linalool, benzil asetat ve geranil asetat içer-mektedir. Son 2 fraksiyon ise parfümlü sabun yap›m›nda kullan›lmaktad›r.

Parfümeride daha çok narenciye türlerinin kullan›ld›¤› uçucu ya¤lar hangileridir? Adlar›-n› belirtiniz.

UÇUCU YA⁄LARIN ELDE ED‹LME YÖNTEMLER‹Uçucu ya¤lar›n elde edilmesinde kullan›lan yöntemler afla¤›da belirtilmektedir:

Distilasyon Yöntemleri

Su DistilasyonuBu yöntemde; taze ya dakuru olarak al›nan bitki-sel malzemeler su ile bir-likte kaynat›l›nca oluflanuçucu ya¤ buhar ile sü-rüklenip so¤utucuda yo-¤unlafl›r. Daha sonra uçu-cu ya¤ "Florentin kab›"denilen toplama kab›ndabulunan suyun yüzeyindeveya alt›nda toplan›r. La-boratuvar ölçekli çal›flma-larda su distilasyonu ileuçucu ya¤ eldesinde Cle-venger apareyinden ya-rarlan›l›r (fiekil 1.1.).


Konkret: Taze aromatikbitkisel materyalinhidrokarbon türevi birorganik çözücü ileekstraksiyonu sonucu eldeedilen kat› ekstredir.

Absolü: Konkretin etanolleekstre edilir ve bu etanolluekstre so¤utulur (yaklafl›k-15°C'de). Süzüldükten sonraayr›lan alkollü s›v› vakumalt›nda yo¤unlaflt›r›l›ncageriye uçucu ya¤ yönündezengin, koyu renkli ve yar›-s›v› bir ürün elde edilir. Buürüne absolü denir.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

Florentin kab›: Ya¤›n sudanayr›lmas›n› sa¤layan birtoplama kab›d›r.

fiekil 9.1

Su distilasyonuyöntemiyle uçucuya¤ eldesi

Buhar distilasyonuBuhar distilasyonu yön-

teminde; delikli sepetlereyerlefltirilen bitkisel malze-me üzerine alttan su buha-r› gönderilir, böylelikle sü-rüklenen uçucu ya¤ so¤u-tucuya gelir. Toplama ka-b›nda biriken su-ya¤ kar›fl›-m› yo¤unluk farklar›ndanötürü iki faz halinde ayr›l›r.Uçucu ya¤ sudan hafif ve-ya a¤›r olmas›na göre top-lama kab›n›n üstünde veyaalt›nda birikir. (fiekil.1.2.)

Su-Buhar DistilasyonuBuhar distilasyonu yönteminde kullan›lan su, distilasyon kazan›ndan ayr› bir

k›s›mda kaynat›l›r ve elde edilen buharlar bitkisel malzemenin üzerine yollan›rsabu yöntem su-buhar distilasyonu ad›n› al›r.

Çözücü EkstraksiyonuUçucu ya¤ elde etmek için seçilen bitkisel malzeme uygun bir organik çözücü(hekzan, heptan, benzen vb.) ile kar›flt›r›larak ekstraksiyon (özütleme) ifllemi ger-çeklefltirilir. Bu esnada oluflan uçucu ya¤, sabit ya¤, mumlar ve renk maddeleri or-ganik çözücüye geçer. Bu organik çözücünün düflük bas›nçta uzaklaflt›r›lmas› ileuçucu ya¤ ve di¤er maddeler elde edilir. Oluflan bu kar›fl›m konkret ad›n› al›r. Kon-krete etanol eklenirse kokulu bileflikler etanole geçer. Bu etanollü ekstreden ya¤,mum vb. maddeler dondurularak ayr›l›r ise absolü denilen bir s›v› k›s›m elde edi-lir. Parfümeri endüstrisinde kullan›lan gül ve tütün konkretleri bu yöntemle eldeedilirler.

Ayr›ca anfloraj (Enfleurage) ad› verilen pahal› bir yöntem ile çiçek kokulu ya¤-lar›n eldesinde ve parfümeride tercih edilir. Bu yöntem ile özellikle nadide çiçek-lerin taze petalleri ince ve kokusuz bir sabit ya¤ tabakas› üzerine yay›l›r. Bir sürebekletildikten sonra oluflan uçucu ya¤ sabit ya¤a geçer, bu sabit ya¤›n kaz›narakal›nmas› ve etanolle ekstraksiyonu sonucunda absolü elde edilir.

So¤ukta S›kmaNarenciye ya¤lar› eldesinde yararlan›lan bu distilasyon yönteminde, narenciye ka-buklar› s›k›l›r ve kabuklardan al›nan ya¤ suyla y›kan›r. Oluflan su-ya¤ emülsiyonu-nun santrifüj edilmesi sonucunda narenciye esans› elde edilir. Limon ve portakalya¤lar› da bu flekilde elde edilirler.

S›v›laflt›r›lm›fl Gazlarla Ekstraksiyon YöntemiBu ekstraksiyon yönteminde, s›v›laflt›r›lm›fl gaz olarak genellikle karbondioksit ter-cih edilmektedir. Çünkü karbondioksit inert ve toksik olmayan bir gazd›r. Bu yön-temde, s›v›laflt›r›lm›fl gaz kritik noktas›na (73 kg/cm2 bas›nçta ve 31°C'de ) yak›nbir s›cakl›kda ve yüksek bas›nçta ekstraksiyon kab›nda sirküle edilir. ‹fllem s›ras›n-da çözücü gaz ekstreden bas›nc›n de¤ifltirilmesi suretiyle buharlaflt›r›l›p uzaklaflt›-


fiekil 9.2

Buhar DistilasyonuÜnitesi

Santrifüj: bir motoryard›m›yla dönme hareketiverilerek ve merkezkaçkuvvet uygulayaraksüspansiyon içindeki kat›parçaç›klar›n s›v› k›s›mdanayr›flmalar›n› sa¤layanlaboratuvar aletidir.

r›l›r. Elde edilen ürünün safs›zl›k içermemesi ve kullan›lan gaz›n da tekrar geri ka-zan›labilmesi sebebiyle çok tercih edilen bir yöntemdir. Örne¤in, kiflnifl meyvala-r›ndan uçucu ya¤ eldesi bu yöntemle yap›lmaktad›r.

‹zolasyon ürünleri (izolatlar, ay›r›c›lar)Parfümeride kullan›lan baz› saf kimyasal maddeler vard›r ki bunlar›n da kayna-

¤› uçucu bir ya¤ veya di¤er bir parfümdür. Bunlara örnek olarak karanfil ya¤›ndanizole edilen öjenol, terebentinden elde edilen pinen, anason ya¤›ndan elde edilenanetol verilebilir.

Yar› sentetik veya sentetik kimyasal maddeler19. yüzy›l›n ortalar›ndan itibaren parfümeri endüstrisinde sentetik veya yar› sen-

tetik kimyasallar›n kullan›m› organik kimyan›n da geliflmesiyle birlikte artm›flt›r. Bumaddelerin daha fazla miktarda üretilebilmesi ve maliyetlerinin daha düflük olmas›da bu yöne olan e¤ilimi h›zland›rm›flt›r. Yar› sentetik maddeler; izolatlardan veyadi¤er do¤al bafllang›ç maddelerinden kimyasal proseslerle sentezlenmektedir. Ör-ne¤in; g›da endüstrisinde baharat olarak da kullan›lan bir uçucu ya¤ olan karanfilya¤›ndan elde edilen öjenolden vanilinin üretimi, limonotu ya¤›ndan elde edilensitralden iyonenin eldesi, terebentin ve çam ya¤›ndan terpineollerin üretimi gibi.

Bu amaçla vanilinin tat ve lezzetini art›ran, endüstriyel ürünlerin kötü kokusu-nu örtme amac›yla kullan›lan kumarin adl› sentetik ürün; salisilaldehitin asetan-hidrit ve sodyum asetat ile ›s›t›lmas› sonras› ekstraksiyonu veya distilasyonu esas›-na dayal› olan Perkin reaksiyonundan yararlan›larak elde edilir.

‹yi kalite parfümlerin içindeki menekfle tipi kokuyu veren iyonon ve homolog-lar›n›n üretimi ise 2 kademede gerçekleflir. ‹lk kademede, limonotu ya¤›ndan el-de edilen sitral kondenzasyona tabi tutulur. ‹kinci kademede ise; ortaya ç›kanpseudo-iyonondaki asit halkas›n›n kapanmas› ile ticari iyonon üretilir. Bu da disti-lasyonla saflaflt›r›l›r.

Benzaldehit ve asetaldehit kar›fl›m›na alkali ilavesi ile tarç›n kokusuna sahipsinnamik aldehit sentezlenir. Fiksatif ve koku verici olarak kullan›lan benzil ben-zoat ise benzoik asidin alkolle esterlefltirilmesi ile ticari olarak üretilmektedir.

Çiçeksi kokusu ve ucuz olmas› sebebiyle s›k kullan›lan bir ester olan benzilasetat ise benzil alkolün asetanhidrit ya da asetik asit ile mineral asitli ortamda ›s›-t›l›p esterlefltirilmesiyle (esterlefltirme prosesi ile) elde edilir.

Parfümlerde ve koku giderici olarak yayg›n olarak kullan›lan vanilin ise 3 ayr›yöntemle karanfil ya¤›ndan, ligninden ya da fenol ve o-kloronitrobenzenden ayr›ayr› oksidasyon ifllemleri sonucunda üretilmektedir.

Parfümeri endüstrisi yan›nda g›dada da kullan›lan koku veren maddelerle be-raber tat ve lezzet veren maddeler de bulunmaktad›r. Bu amaçla do¤al meyve kon-santreleri, vanilya ekstraktlar›, kakao tozu kullan›lmakta ve monosodyum glutamatgibi tat ve lezzet kuvvetlendirici maddelerden yararlan›lmaktad›r.

GIDA KATKI MADDELER‹Günlük yaflant›m›zda tüketti¤imiz pek çok g›da kimyasal madde içermektedir. Bumaddelerin ço¤u g›dalardaki do¤al bileflikler olup protein, karbonhidrat, ya¤, vita-min ve mineraller olarak s›n›fland›r›l›rlar. Bu do¤al bilefliklerin yan›nda g›dan›n ifl-lenmesi esnas›nda g›daya kat›lan veya istenmeden bulaflan baz› maddeler de yeralmaktad›r. Çal›flan kesimin artmas›, günümüz insan›n›n beslenme al›flkanl›klar›n›nde¤iflmesi, besin haz›rlama için az zaman harcanmas›n›n istenmesi vb. gibi tercih-ler yar›-haz›r veya ticari olarak haz›rlanm›fl g›dalar›n tüketilmesini teflvik etmifl, budurum da g›da katk› maddelerinin kullan›m›n› ortaya ç›karm›flt›r.


G›da Katk› Maddesi Nedir?G›dalara üretim, iflleme, depolama veya ambalajlama s›ras›nda kat›lan, tek bafl›nag›da özelli¤i tafl›mayan madde veya madde kar›fl›mlar›na g›da katk› maddesi ad›verilmektedir. Türk G›da Kodeksi Yönetmeli¤inde ise flu tan›m yer almaktad›r;

• Tek bafl›na g›da olarak tüketilmeyen veya g›da hammaddesi veya yard›mc›maddesi olarak kullan›lmayan,

• Tek bafl›na besleyici de¤eri olan veya olmayan, • Seçilen teknoloji gere¤i kullan›lan, • ‹fllem veya imalat s›ras›nda kal›nt› veya türevleri mamul maddede bulunabilen,• G›dan›n üretilmesi, tasnifi, ifllenmesi, haz›rlanmas›, ambalajlanmas›, tafl›n-

mas›, depolanmas› s›ras›nda g›da maddesinin tat, koku, görünüfl, yap› ve di-¤er niteliklerini korumak, düzeltmek veya istenmeyen de¤iflikliklere engelolmak ve düzeltmek amac›yla kullan›lan maddelerdir.

G›da Katk› Maddelerinin TarihçesiM.Ö. 3000 y›llar›nda et ürünlerini haz›rlarken tuzun kullan›ld›¤›, M.Ö. 900 y›llar›n-da ise tuz ve odun tütsüsünden g›da saklama yöntemi olarak yararlan›ld›¤› bilin-mektedir. M.Ö. 50. yüzy›lda lezzet vermek amac›yla baharatlardan faydalan›lm›fl,günümüzden 3500 y›l öncesinde ise M›s›rl›lar g›da boyalar›n› renklendirici olarakkullanm›fllard›r. 1856 y›l›nda "aniline purple" ad›ndaki renk maddesi sentezlenmiflve 19. yy'da da benzoik asit, sodyum karbonat, sakkarin g›da katk› maddesi ola-rak çok miktarda kullan›lmaya bafllanm›flt›r. G›dan›n duyusal kalitesini artt›rmakiçin lezzet maddeleri ve lezzet artt›r›c›lar› kullan›lm›fl, emülsifiye edici tuz olarakfosfatlar ve ifllenmifl peynir yap›m› için sitratlardan yararlan›lm›flt›r. Ancak katk›maddeleri üzerinde toksikolojik çal›flmalar›n yap›lmas› baz› g›da katk› maddeleri-nin k›s›tlanmas›na sebep olmufltur. Bu konu, g›da katk› maddelerinin kullan›m›nailiflkin yasal düzenlemelerin yap›lmas›n› da beraberinde getirmifltir.

G›dalarda Katk› Maddelerinin Kullan›m›na ‹liflkin Yasal DüzenlemelerG›dalarda katk› maddelerinin kullan›m› Uluslararas› G›da Kodeks Komisyonu (Co-dex Alimentarius Commission, CAC) taraf›ndan ele al›nm›flt›r. Katk› maddeleriyleilgili tüm konularda görüfl ve tavsiyeleri ise CAC bünyesinde kurulan G›da Katk›-lar› ve Kontaminantlar› Kodeks Komitesi (Codex Committee on Food Additivesand Contaminants, CCFAC) adl› bir kurulufl vermektedir. Ayn› zamanda CAC'ninbir alt komitesi de bu konuda uzman kiflilerden oluflmaktad›r. Bu komite g›da kat-k› maddeleri konusunda ç›kar›lan spesifikasyonlar› ve mg/kg vücut a¤›rl›¤› bafl›nagünlük al›nabilecek g›da katk› maddesi miktar›n› (Acceptable Daily Intake, ADI)de¤erlendirerek sonuçlar›n Dünya Tar›m Örgütü (FAO) ve Dünya Sa¤l›k Örgütü(WHO) raporlar›nda yer almas›n› sa¤lamaktad›r.

Ülkemizde katk› maddeleriyle ilgili olarak 1983 ve 1984'de Sa¤l›k ve SosyalYard›m Bakanl›¤› taraf›ndan yönetmelikler ç›kar›lm›flt›r. Türk G›da Kodeksi Yönet-meli¤i ise, Amerika Birleflik Devletlerinde G›da ‹laç Dairesi (FDA) gibi uluslararas›kurulufllarca meydana getirilen düzenlemelerden faydalan›larak, Tar›m ve Köyiflle-ri Bakanl›¤›'nca haz›rlan›p 16 Kas›m 1997 tarihinde yay›nlanan Resmi Gazete ileyürürlü¤e girmifltir.

CCFAC adl› kuruluflun listelerinde, katk› maddesinin spesifik ad›n›n veya komp-leks kimyasal yap›s›n›n kullan›lmas› yerine tasdiklenmifl say›sal bir sistemin uygu-lanmas› için Uluslararas› Numaraland›rma Sistemi (International Numbering System,


INS) ortaya ç›kar›lm›flt›r. Bu sistemde halen Avrupa Birli¤i (European Union, EU)ülkelerindeki E uygulamas› ("Europe" kelimesinin bafl harfi olan E ) esas al›nmak-tad›r. Türk G›da Kodeksinde de g›da katk› maddeleri tan›mlanm›fl ve bu maddele-rin EC kodlar›, isimleri, g›da gruplar› ve müsaade edilen maksimum miktarlar lis-teler halinde belirtilmektedir. Bu kodekste belirtilen tüm g›da katk› maddeleri vebunlara ait dozlar yukar›da bahsedilen tüm kurulufllar taraf›ndan onaylanmaktad›r.

G›da katk› maddesini içeren bir ürünün üzerinde yer alan E kodlar› neyi simgelemektedir?

G›da Katk› Maddelerinin Kullan›m›na Ait HususlarG›da Katk› maddelerinin kullan›m›na iliflkin olarak Uluslararas› G›da Kodeks Ko-misyonu (CAC) taraf›ndan belirlenen önemli ilkelerden baz›lar› flunlard›r;

1. Kullan›lmakta olan ve kullan›lmas› önerilen tüm katk› maddeleri insan sa¤-l›¤›na zarar vermemeli ve bu maddelerin toksikolojik (zehirli etki) de¤erlen-dirmeleri yap›lmal›, kanserojen olup olmad›klar› belirlenmelidir.

2. Bu maddelerin kullan›m›n›n tüketiciye yarar sa¤lamas› ve CAC taraf›ndanbelirtilen bir veya daha fazla teknolojik koflulu (uygun teknoloji gereklerini,GMP) sa¤lamas› gerekmektedir.

3. G›da katk› maddeleri izin verilen besinlerde ve izin verilen miktarlarda kul-lan›lmal›d›r.

4. G›dan›n besin de¤eri korunmal›d›r.5. G›da katk› maddesi g›dan›n kalitesini korumak amac›yla kullan›lmal›, g›da-

larda istenilen etkiyi oluflturabilecek en düflük düzeyde olmal›d›r. Dolay›s›y-la CAC ve di¤er kurulufllar taraf›ndan gelifltirilen spesifikasyonlara uygunlukgöstermelidir.

G›da Katk› Maddelerinin S›n›fland›r›lmas›G›da Katk› Maddelerini kullan›m amaçlar› esas al›narak 4 grupta toplamak müm-kündür.

Koruyucular (Kaliteyi Koruyup Raf Ömrünü Uzatanlar)Bu grupta yer alan g›da katk› maddeleri; küflenmeyi, bakteri üremesini ve en-

zimatik bozulmay› önleyicileri ve antioksidanlar› içermektedir.Antioksidanlar: G›dalar›n yap›s›nda yer alan ya¤lar›n oksidasyon (yükselt-

genme) sonucu ac›laflarak bozulmas›n› önlerler ve raf ömrünü uzat›rlar. Vitaminle-rin zarar görmesini ve ürünlerde lezzet kayb›n› önlerler. Bu amaçla özellikle do¤alantioksidanlar çok eskiden beri kullan›lmakta olup yapay antioksidanlar da g›dasanayine katk›da bulunmaktad›rlar. Sentetik olan bütillenmifl hidroksi asitler (BHA),bütillenmifl hidroksi toluen (BHT) en fazla kullan›lan antioksidanlard›r. Bunun ya-n›nda k›zartma ya¤lar›n› oksidasyona karfl› korumada yararlan›lan tersiyer bütilhid-rokinon (TBHQ)’un iyi bir antioksidan oldu¤u bilinmektedir.

En yayg›n ve en fazla bilinen di¤er bir antioksidan grubu ise Tokoferollerdir. Bun-lardan özellikle A vitamini, karotenoidler ve hayvansal ya¤lar için kuvvetli antioksidanetkiye sahiptir. Baz› durumlarda antioksidan kar›fl›mlar› da tercih edilebilmektedir.

Antioksidan etkiye sahip do¤al baz› do¤al maddeler ise flavon bileflikleri (rutin,kersetin), baz› soya ürünleri ve baz› baharatlard›r (zencefil, biberiye, adaçay› vs.).

Örnek: Bütillenmifl hidroksi asitler=BHA, Bütillenmifl hidroksi toluen=BHT, Ga-latlar. E kodlar› ise E300-E321'dir. Askorbik asit ve türevleri, sülfitler, sitrik asit,polifosfatlar, etilendiamintetraasetikasit (EDTA) ise s›kl›kla kullan›lan di¤erantioksidanlard›r. Di¤er koruyucular ise E200-E285, E330 kodlar›na sahiptirler.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

Antimikrobiyal maddeler: G›dalar›n muhafazas›nda kullan›lan yöntemlerinbafll›calar› ›s›l ifllem, dondurma, kurutma ve ›fl›nlamad›r. Bu yöntemlerin uygulana-mad›¤› veya yetersiz kald›¤› durumlarda g›dalara antimikrobiyal madde ilavesi sözkonusu olmaktad›r. Bakteri, küf ve mayalara karfl› besinleri korur, raf ömrünüuzatmakla beraber do¤al renk ve aromay› da korurlar. Antimikrobiyallerin etkisi,ço¤almay› durdurucu veya öldürücü olabilmektedir. Bu maddelerin etkili olabil-meleri için ortam›n pH’s›na, bileflimine, su aktivitesine ve kullan›lma miktar›na dik-kat edilmelidir. Uygulaman›n etkili bir sonuç vermesi için uygun antimikrobiyalinseçilmesi ve etkili dozunun iyi ayarlanmas› gerekmektedir. Özellikle sucuk, salam,sosis gibi et ürünlerinde nitrit ve nitratlar ete renk, tat ve aroma vermek için kulla-n›l›r. Nitrat ve nitritler›n en etkili oldu¤u mikroorganizmalar Clostridium botulinum,C. putrificum ve C. sporogenes’tir. Sülfitler ise flarapç›l›kta, taze meyve ve sebzele-rin enzimatik kararmas›n› önlemede tercih edilirler. Ayr›ca pektin üretiminde, pa-tates püresi ve cipsinde mikrobiyal geliflmenin kontrolünde de sülfit tuzlar› ve SO2(Kükürdioksit) den faydalan›lmaktad›r. Zay›f bir antimikrobiyal madde olan asetikasit de çok eskiden beri bilinen koruyuculardan biri olup ekmekteki ipliklenmeyi(rope) önlemekte ve küflere karfl› etkili olmaktad›r. Propiyonik asitler ise güçlü an-timikrobiyal etkileri, ucuz olmalar›, tat ve kokular›n›n bulunmay›fl› nedeniyle g›daendüstrisinde çoklukla tercih edilirler. Bunlar›n kalsiyum ve sodyum tuzlar› peynirteknolojisinde ve f›r›n ürünlerinde kullan›lmaktad›r. Peynir imalat›nda ayr›ca sor-bik asit de tercih edilmektedir. Maya ve bakterilere etkili olan benzoik asit ve tuz-lar›ndan da turflu, ketçap ve çeflitli soslar›n, meyve sular›, bisküvi ve gofret krema-lar›n›n korunmas›nda yararlan›lmaktad›r. Antimikrobiyal etkileri 1924 y›l›nda kefl-fedilmifl olan parabenler ise g›da sanayinde reçel, jöle, flurup ve kremalarda, hu-bubat ürünlerinde, bira ve peynir yap›m›nda tercih edilmektedirler. Örnek: Nitrit,nitrat, benzoik asit, sorbik asit, propiyonik asit, kükürtdioksit.

Yap›y›, Haz›rlama ve Piflme Özelli¤ini GelifltirenlerBu grupta yer alan katk› maddeleri, g›dalarda asitli¤i düzenlemek, emülsiyonu sa¤-lamak, topaklaflmay› önlemek, stabilizasyonu ve k›vam› sa¤lamak, nemi ayarlamakamac›yla tercih edilirler.

Emülsifiyerler, emülgatörler, yüzey aktif maddeler, surfaktanlar: G›-dada s›v›n›n yüzey gerilimini artt›rmak, ya¤ ve su aras›nda homojen bir da¤›l›m veemülsiyon sa¤lamak için kullan›l›rlar. Emülsiyon g›da ürünlerinde çok rastlanan veistenen bir özelliktir. Emülgatör veya stabilizörlerin kullan›lmas›ndaki amaç, g›dan›nuzun süre ayn› yap›da kalmas›n› sa¤lamakt›r. Emülgatörlerin kolay hazmedilebilirve fizyolojik yönden temiz olmas› istenen bir özelliktir. Emülgatörler do¤al veyapay emülgatörler olmak üzere iki gruba ayr›l›rlar.

Do¤al emülgatörler de 2 alt gruba ayr›lmaktad›r. Bunlardan iyonik olan emül-gatörlere örnek olarak; safra tuzlar›, fosfolipitler-lesitin, inositol fosfat verilebilir.Kolesterol ve saponinler ise non-iyonik (iyonik olmayan) emülgatörlerdir.

Yapay emülgatörler de do¤al emülgatörlerde oldu¤u gibi iyonik ve iyonik ol-mayan yapay emülgatörler fleklinde s›n›fland›r›l›r. Dioktilsodyumsülfosüksinat vesabunlar iyonik yapay emülgatörlere örnek teflkil ederken sakkaroz esterleri, pro-pilenglikol monoesterleri, poligliserol esterleri ve benzeri kompleks esterler iseiyonik olmayan yapay emülgatörlere dahildir. Bu emülgatörlerden ticari olarak ençok kullan›lanlardan biri lesitindir. Lesitin özellikle çikolata sanayinde, flekerlemeve dondurmac›l›k sektöründe tercih edilmektedir. Unlu ürünlerde (yufka, makar-na vs.) de lesitin yayg›n flekilde kullan›lmaktad›r. Ayr›ca yemeklik margarinlerin


do¤al maddeleri olan stearik ve oleik alkoller ve bunlar›n sitrik, malik asit gibi asit-lerle oluflturdu¤u esterler f›r›n ürünlerinde tercih edilen emülgatörlerdir. Mono vedigliseritleri içeren emülgatörlerden ise margarin endüstrisi yan›nda sütlü içecek-lerde yararlan›l›r. Yukar›da belirtilen emülgatörler sayesinde ürüne homojen biryap› kazand›r›lmakta veya emülsiyon oluflturmufl suyun hamurlu g›dalarda dahaiyi tutulmas› sa¤lanmaktad›r. Bunun yan›nda di¤er bir emülgatör olan saponin isedondurma ve krema yap›m›nda, bira ve gazl› içeceklerin üretiminde kullan›lmak-tad›r. Örnek: Mono ve digliseritler, lesitin, sodyum pirofosfat, sodyum oleat,polisorbatlar gibi.

pH ayarlay›c›lar: Asitli¤i düzenleyicidirler, yani besinlerin asit ve bazl›¤›n›kontrol edip de¤ifltirme özelli¤i gösterirler. Böylelikle g›dada mikroorganizma üre-mesini engelleyerek raf ömrünü uzat›rlar. Ekflilefltiriciler olarak da bilinen pH ayar-lay›c›lar, g›dada tad› dengeleyip istenmeyen tad› da maskelemektedir. Örne¤in;asetik asit ve bunun kalsiyum veya potasyum tuzu sirke üretimi yan›nda elma su-yu, üzüm suyu eldesinde kullan›lmaktad›r. Ayr›ca konserveler, hububat ürünleri,sosis ve peynirlerde yüzeydeki küflenmeyi önlemede ve dolay›s›yla asitli¤i ayarla-makla birlikte antimikrobiyal etkiyi de sa¤lamakta propiyonik asit ve tuzlar› s›kl›k-la tercih edilen g›da katk› maddeleri aras›ndad›r. G›dan›n tat ve kokusunda olum-suz etki yapmayan ve küf ve bakteri faaliyetini de engelleyen di¤er bir asit ise sor-bik asit olup bunun tuzlar›ndan yararlan›lmaktad›r. Reçel, jöle, bira ve çeflitli mey-ve sular›n›n muhafaz›s›nda bu asit ve tuzlar› kullan›lmaktad›r. Örnek: Asetik asit,sitrik asit, malik asit, laktik asit, fosforik asit ve tüm bu asitlerin tuzlar› vb.

Topaklanmay› önleyiciler: fieker, süt tozu, baharat vb. g›dalarda partikülle-rin birbirine yap›fl›p topaklanmas›n› önlerler. Topaklanmay› önleyiciler; yap›flmay›önleyici maddeler, kurutma ajanlar› ya da serbest ak›fl ajanlar› ad›yla da bilinmek-tedir. Bu katk› maddeleri, ince toz edilmifl partiküller olup g›da parçac›klar›n› incebir tabaka halinde kaplamaktad›r. Fazla miktarda g›daya kat›lmalar› halinde ise g›-dada ak›fl› geciktirmektedirler. Sofra tuzlar›nda, keklerde, haz›r çorba yap›m›nda,toz fleker ve hububat ürünlerinde kalsiyum fosfat, kalsiyum karbonat gibi çeflitli to-paklanmay› önleyiciler kullan›l›r. Örnek. Magnezyum karbonat, magnezyum oksit,kalsiyum silikat vb.

Stabilizörler: Besinlerde birbiriyle kar›flmayan iki veya daha fazla faz›n uygunbir flekilde kar›fl›m›n› sa¤larlar. Köpük stabilizatörü, sertlefltirme ve nem/su tutmaajanlar› bunlara dahildir. Do¤al kaynakl› olanlara bitki ekstraktlar› (pektin), denizyosunu ekstraktlar› (agar, alginik asit gibi) ve kimyasal olarak modifiye edilmifl do-¤al orijinli stabilizatörlere düflük metoksilli pektinler, dekstranlar örnek verilebilir.Bunlardan pektin do¤al olarak metil alkol ve galakturonik asit kar›fl›mdan meyda-na gelmifl olan bir polisakkarittir. Do¤ada elma ve turunçgillerin kabuklar›nda pek-tin bolca bulunmas›na karfl›n, özellikle reçel sanayiinde k›vamlaflt›r›c› ve jellefltiri-ci olarak kullan›lmak üzere s›v› veya toz halinde sat›lmaktad›r. Agar ise Gelidiumve di¤er alg türlerinden suyla ekstraksiyon sonucu elde edilen bir jellefltiricidir. Jelyapma yetene¤i jelatinden bile fazlad›r. Bu sebeple, jöleli flekerlemelerde, pudingve tatl›larda, pastac›l›kta, et ve bal›k konservelerinde agardan faydalan›l›r. Algler-den elde edilen bir di¤er stabilizör olan alginik asit ise kalsiyum ve sodyum tuzla-r› fleklinde kullan›l›p flerbet ve peynirlerde stabilizasyonu sa¤lay›c›, mayonezdeemülgatör olarak, puding gibi tatl›larda jellefltirici özelli¤e sahiptir. Çikolata üreti-minde ve dondurma yap›m›nda kullan›lan Karagenan (Chondrus crispus adl› alg-den elde edilen bir polisakkarit) da ticari önemi agardan fazla olan bir stabiliza-tördür.


Do¤al bir stabilizatör olan Arap Zamk› (Afrika’da yetiflen bir akasya a¤ac›n›ngövdesinin çizilmesiyle oluflan bir hidrokolloit), en çok tat ve kokuyu koruyucuözelli¤i nedeniyle içeceklerde, ayr›ca soslarda ve kek kremalar›nda köpük tutucuolarak kullan›l›rlar. Ayr›ca bu g›da katk› maddesi dondurma ürünlerinde stabilizörözelli¤i yan›nda emülgatör olarak da tercih edilir. Koyulaflt›r›c› özelli¤i ise çiklet vepastil yap›m›nda kullan›m›n› sa¤lamaktad›r. Di¤er bir do¤al stabilizatör olan KitreZamk› (Geven adl› bitkinin köklerinin kesilmesi sonucu akan bir s›v›) ise jöle, ket-çap ve sos imalat›nda koyulaflt›r›c› etkisi yan›nda eczac›l›k ve kozmetik ürünlerin-de emülgatör özelli¤e sahiptir.

Krema ve ç›rp›lm›fl kremal› g›dalarda stabilizör olarak, et ürünlerinde ba¤lay›c›olarak, peynirden suyun ayr›lmas›n› sa¤lay›c› olarak ve salata soslar›nda emülga-tör olarak yararlan›lan di¤er bir g›da katk› maddesi ise Karaya Zamk›’d›r.Bu zamktürü Hindistan’da yetiflen Sterculia urens adl› a¤açtan elde edilen bir salg›d›r. Ürü-nün lezzet özelli¤ini sabitlefltirmek amac›yla da arabinogalaktan yapay tatland›r›c›-larda ve salata sosu ve puding kar›fl›mlar›nda yer alan do¤al bir stabilizatördür.Uzakdo¤u’da yetiflen Anogeissus latifolia adl› a¤ac›n gövdesinden elde edilen birzamk türü olan Gutti Zamk› da stabilizör özelli¤i nedeniyle kozmetik ve eczac›l›k-ta tercih edilmektedir. Keçiboynuzu bitkisinin meyvalar›ndan elde edilen Keçiboy-nuzu Zamk› dondurma ve soslar›n imalat›nda kullan›lmaktad›r. Guar Zamk›ndanise (Cyamopsis tetragonolobus bitkisin tohumlar›ndan elde edilen bir zamk) özel-likle dondurma sanayinde s›kl›kla yararlan›lmaktad›r.

Yar› yapay stabilizatörlere örnek olarak selüloz türevleri (metilselüloz, karbok-simetilselüloz, hidroksipropil selüloz, hidroksi propilmetil selüloz, etilhidroksietilselüloz, mikrokristalin selüloz), niflasta türevleri (karboksimetil niflasta, hidroksie-til niflasta, hidroksipropil niflasta), mikrobiyal kökenli zamklar (dekstran, ksantan)ve di¤erleri (propilen glikol aljinat, trietanolamin aljinat, düflükmetoksil pektin vs.)verilebilir. Bunlardan karboksimetilselüloz ticari öneme sahip olup dondurma veflerbet yap›m›nda buz kristallerinin oluflumunu önleyici, mayonez ve çeflni emülsi-yonlar›nda koloit yap›y› koruyucu ve meflrubat sanayinde emülgatör ve stabiliza-tör rolünü üstlenmektedir.Hem metilselüloz hem de hidroksipropilmetilselüloz isef›r›n ve süt ürünlerinde ra¤bet gören yar› yapay stabilizatörlerdir.

Yapay stabilizatörler ise Vinil polimerleri (polivinilalkol, polivinilpirolidan), Ak-rilik polimerleri (poliakrilamit, poliakrilik asit) ve Etilenoksit polimerleri olmaküzere 3 grupta toplanmaktad›r. Örnek: Kalsiyüm klorür, kalsiyum sitrat, amonyumkarbonat.

Tatland›r›c›lar: G›daya tatl› tat vermek, aromas›n› ve tad›n› daha cazip halegetirmek için tercih edilirler. Yapay ve do¤al tadland›r›c›lar bu s›n›fa dahildirler.E kodlar› E950-E959 aras›ndad›r. fiekerli g›dalar›n özellikle uzun süreli kullan›m-larda sa¤l›k problemlerine neden olmas› (diyabet, difl çürümesi gibi) tüketiciyi ya-pay tatland›r›c›lar kullanmaya yöneltmifltir. Tatl› bir lezzet vermenin yan›nda tica-ri önemi olan yapay tatland›r›c›lara örnek olarak; sakkarin, dulsin, aspartam, sik-lamatlar ve asesülfam-K verilebilir. Bunlar do¤al tatland›r›c›lar›n tersine fazla mik-tarda kullan›ld›klar›nda tatl› yerine ac› bir tat vermektedirler. Sakkarin; fiyat›n›nucuz olmas›, kalori vermemesi, difl sa¤l›¤›n› olumsuz etkilemeyip kararl› olmas›gibi olumlu özellikleri nedeniyle günlük yaflamda s›kl›kla tercih edilmektedir.Kalsiyum ve sodyum tuzlar› fleklinde kullan›lmaktad›r. Bir di¤er yapay tatland›r›-c› madde grubu olan siklamatlar ise sakkarozdan çok daha fazla tatl› olup düflükkalorili g›dalarda genifl bir kullan›m alan›na sahiptir. Aspartam da çok tatl› bir lez-zet veren ve 2 aminoasitten (fenilalanin ve aspartik asit) meydana gelmifl bir


yapay tatland›r›c›d›r. Difl çürümelerine neden vermeyip laksatif etkili olmamas›,kullan›m sonras› a¤›zda kuruluk yapmamas› sebebiyle tercih edilmektedir. Di¤erbir yapay tatland›r›c› olan dulsin ise kanserojenik etkiye sahip olmas› nedeniylekullan›lmamaktad›r. Çeflitli meyveli içeceklerde, çiklet üretiminde ve a¤›zspreylerinde ise Asesülfam-K ucuz ve stabil olmas›ndan ötürü tercih edilmektedir.

Do¤al tatland›r›c›lar ise karbonhidratlardan ibarettir. Karbonhidratlar isekimyasal yap›lar›na göre flu flekilde s›n›fland›r›l›rlar:

Monosakkaritler: Pentozlar (riboz ve deoksiriboz), heksozlar (glukoz, fruktoz,galaktoz)

Monosakkarit türevleri: fieker alkolleri (sorbit), fleker asitleri (galakturonikasit), glikozitler (metilglikozit)

Disakkaritler: Maltoz, laktoz ve sakkarozOligosakkaritler: Trisakkaritler (rafinoz ve melezitoz)Polisakkaritler:Homopolisakkaritler : Glukanlar (selüloz ve niflasta), fruktanlar (inülin),

galaktanlar (agar agar), glukoranlar (pektin)Heteropolisakkaritler : Arap zamk›.Örnek: Aspartam, sorbitol, sakkarin gibi. K›vam artt›r›c›lar: Arzu edilen k›vam› sa¤lamak amac›yla modifiye niflastalar

kullan›l›rlar.Nem ayarlay›c›lar, nem vericiler: G›dalar›n kurumas›n› önlerler.Ayr›ca mayalanmay› sa¤lay›c› ajanlar, olgunlaflt›r›c›lar, a¤art›c›lar, köpük

ayarlay›c›lar, dolgu maddeleri, parlat›c›lar da bu gruba dahildir. Kal›nlaflt›r›c› vejellefltiricilere ait E kodlar› E400-E495 aras›nda bulunmaktad›r.

Renk ve Aromay› GelifltiricilerHer g›daya özgü ve tüketici taraf›ndan benimsenmifl bir renk ve aroma vard›r,

bunun korunmas› ya da gelifltirilmesi amac›yla çeflitli g›da katk› maddelerindenfaydalan›lmaktad›r.

Renklendiriciler: G›daya renk vermek, do¤al rengi korumak ve kuvvetlendir-mek için kullan›l›rlar. E kodlar› E100-E180 aras›ndad›r. Örnek: Lesitin, indigotin,tartrazin vb. Tüketicinin g›da konusunda yapt›¤› tercihte ürünün rengi ve aromas›son derece önem tafl›maktad›r. Bu nedenle g›dalar›n zamanla renginin kaybolmas›n›önlemek, üründe standart bir renk oluflturmak veya de¤iflik renk ya da renktonlar›n› vermek amac›yla g›dalara renk maddeleri kat›lmaktad›r. Uluslararas› G›daKodeks Komisyonu (CAC) g›dalara kat›lan renk maddelerini listeler halindebelirlemifltir.

1. listede; ADI (kabul edilebilir günlük en yüksek tüketim miktar›) de¤erleri vekatk› oranlar› belirlenmifl do¤al ve sentetik renk katk›lar› yer almaktad›r.

2. listede; yine FAO/WHO taraf›ndan saptanan renk katk› maddeleri bu listedeyer almakta ancak baz› tereddütlerin olmas› nedeniyle bu listede yer alan madde-lerin henüz kullan›m› tavsiye edilmemektedir.

3. listede kullan›m› k›s›tl› renk maddeleri yer almaktad›r.Renk katk› maddesi olarak kullan›lan ve ürüne verdikleri renkler aç›s›ndan bo-

yalar flu flekilde s›n›fland›r›lmaktad›r;Mavi renk oluflturanlar (Patent Blue, ‹ndigo Carmin ve Brilliant Blue)Kahverengi renk oluflturanlar (Brown FK, Karamel, Brown HT)Beyaz renk verenler (Kalsiyum karbonat, talk, titandioksit)Sar› renk oluflturanlar ( Safran, Lutein, Riboflavin, Curcumin)


Turuncu renk oluflturanlar ( Paprika, Beta-karoten, Sunset yellow vs.)K›rm›z› renk oluflturanlar (Karmoisin, Eritrosin, Allura Red 40 gibi)Yeflil renk oluflturanlar (Brilliant green, klorofil vs.)Siyah renk oluflturanlar (Bitkisel kaynakl› karbon, Black 7984 gibi)Menekfle renk oluflturanlar (Antosiyaninler, Violet 6B)Belirtilen renk maddeleri do¤al veya sentetik kökenli olmalar›na göre çeflitlilik

tafl›maktad›r. Bunlardan do¤al renk maddeleri mikroorganizmalardan ya da hay-vansal veya bitkisel kökenli organizmalardan meydana gelmektedir. Bunlara birkaçörnek olarak antosiyaninler, betaalaninler, kurkumin ve karotenoitler verilebilir.

Sentetik renk maddeleri ise sertifikal› ya da sertifikas›z olmak üzere 2 gruptatoplanmaktad›r. Kömür katran› bu tip renk maddelerinin sentezinde bafllang›çmaddesini oluflturmaktad›r. Sertifikal› renk maddeleri de boyalar ve boyarmadde-ler (pigmentler) olarak ikiye ayr›lmaktad›r. Boyalar çözünerek renk verirlerken bo-yarmaddeler çözünmeyen pigmentler olup renk verme özelliklerini dispersiyonsonras› ortaya koymaktad›rlar. Di¤er bir deyiflle, boyalar sülfonatlar›n ya da asitle-rin suda çözünen sodyum veya potasyum tuzlar› olup boyarmaddeler ise boya ileberaber alüminyum hidroksit içermektedirler. Ancak her iki grup da toksik de¤il-dir. Bunlar›n ortam flartlar›na dayan›kl› olmalar› gerekmektedir.

G›da sektöründe faydalan›lan renk maddeleri önce uygun bir çözücüde çözü-lür ve daha sonra toz, s›v›, granül, macunumsu vs. formlarda üretilirler.

Sertifikas›z renk maddeleri ise; bitki, hayvan ve mikroorganizmalardan sentez-le elde edilen do¤al renk katk› maddelerini içermektedir. Klorofiller, flavonoitler(kateflinler, antosiyaninler ve antoksantinler), karotenoitler, karamel, biksin, kar-min ve karminik asit bunlara örnek olarak gösterilebilir.

G›da sanayinde meyve sular›nda Sunset Yellow, Tartrazin, Carmoisin+SunsetYellow, Ponceau 4R gibi renk maddeleri kullan›l›rken flekerli ürünlerde ChocolateBrown HT, Kantaksantin, Amarant s›kl›kla tercih edilirler. Pastac›l›k sektöründe deyine Tartrazin, Chocolate Brown gibi renk maddelerinden yararlan›lmaktad›r. Sütürünlerinde de Apokarotenal, Sunset Yellow ile Tartrazin’in kar›fl›m› gibi çok çe-flitli renk maddeleri kullan›lmaktad›r.

Çeflni vericiler (aroma maddeleri) ve çeflni artt›r›c›lar (MSG= monosodyumglutamat) da bu s›n›fa dahildir.

Besin De¤erini Koruyup Gelifltiriciler (Besin Ö¤eleri)Vitaminler, mineraller ve aminoasitler bu gruba dahil olan g›da katk› maddeleridir.Diyette yer almayan besin ögelerinin eklenmesi (A ve D vitaminleri) ve ifllem es-nas›nda kaybolan besin ögelerini tekrardan eklemek (B vitaminleri) besin de¤eri-ni koruyup gelifltirmede önemli ifllemlerdir.

Et ve süt ürünleri baflta olmak üzere bir çok g›daya mineral ve çeflitli esansiyelaminoasitlerin (lösin, izolösin, valin, fenilalanin gibi) ilavesi de gerekmektedir.

Yukar›da belirtilen tüm g›da katk› maddelerinin nitel ve nicel analizleri için,Yüksek Performansl› S›v› Kromatografisi, Gaz Kromatografisi, ‹yon Kromatografi-si, Ultraviyole Spektroskopisi, Gaz Kromatografisi-Kütle Spektrometresi baflta ol-mak üzere birçok analitik teknikten yararlan›lmaktad›r.



Koku ve Tat veren maddelerin temel özelliklerinitan›mlamak ve s›n›fland›rmas›n› yapmak. ‹nsano¤lunun hayvan ve bitkilerden elde edilenbaharat ve reçineleri koku ve tat vermesi amac›y-la kullanmas›yla bafllayan yo¤un ilgi, bu madde-leri günlük yaflant›m›zda parfümeri ve g›da bafltaolmak üzere birçok alanda kullanmay› da bera-berinde getirmifltir. Özellikle endüstriyel amaçl›kokular; ev ürünlerinde (sabun, deterjan, boya-lar, yap›flt›r›c›lar gibi), kiflisel ürünler (kozmetik-ler, güzellik ve makyaj malzemeleri vs.), endüs-triyel ürünler (kuru temizleme ürünleri, plastik-ler, tekstil ürünleri vb.) ve tar›m ürünlerinde (bö-cek ve hayvan kovucular vb.) çok yayg›n flekildekullan›lmaktad›r. Burada yer alan kokular›n s›n›f-land›r›lmas›nda yeflil, meyvemsi ve aldehidik ko-kular, deri, odun ve yosunumsu kokular, çiçekdemetleri olarak adland›r›lan kokular yan›nda fu-jer, balsamik, metalik, ya¤l›, t›bbi, oryantel ve ka-furumsu kokular da bulunmaktad›r.

Parfümün tan›m›n› yaparak parfümü oluflturanö¤eleri aç›klamak.Meyvemsi, odunsu, çiçek demetleri gibi bir çokkoku türünü yo¤un bir flekilde içeren ve Latin-ce'de per femum (duman›n içinden) olarak bili-nen parfüm ise üç madde grubundan oluflmakta-d›r. Bunlar s›ras›yla çözücü, ba¤lay›c› (fiksatif) vekokulu maddelerdir. Çözücü; kokulu maddelerikar›flt›rma ve tutma amac›yla kullan›lan saf etilal-kol gibi organik maddelerden ibarettir. Ba¤lay›c›ise, kokulu maddelerden daha az uçuculu¤a sa-hip ve parfümün sabitli¤ini sa¤layan maddelerolarak bilinmektedir. Bu ba¤lay›c›lar reçinemsi,sentetik, hayvansal, kokulu uçucu ya¤ içeren ni-telikte olabilmektedirler. Parfümün üçüncü unsu-ru olan kokulu maddeler ise baflta kokulu uçucuya¤lar olmak üzere izolasyon ürünleri, yar› sente-tik veya sentetik kimyasal maddelerden meydanagelmektedir.

Parfümün yap›s›nda yer alan bileflikler hakk›ndabilgi vermek.Parfümün yap›m›nda kullan›lan uçucu ya¤lar;hidrokarbon ve hidrokarbonlar›n oksijenli türev-lerinden oluflmaktad›r. Parfüm yap›m›nda en s›kkullan›lan uçucu ya¤lara örnek olarak limon ya-

¤›, bergamot ve portakal ya¤lar›, petitgrain ya¤›,ökaliptus ve lavanta ya¤lar›, gül ya¤›, yaseminya¤› verilebilir.Belirtilen uçucu ya¤lar› elde etmek için çeflitli dis-tilasyon ve ekstraksiyon yöntemlerinden yararla-n›lmaktad›r. Bu yöntemler; su distilasyonu, buhardistilasyonu, su-buhar distilasyonu, çözücü eks-traksiyonu, so¤ukta s›kma ve s›v›laflt›r›lm›fl gaz-larla ekstraksiyon olarak s›n›fland›r›lmaktad›r.

G›da katk› maddelerinin temel özelliklerinitan›mlayabilmek ve s›n›fland›rabilmek.G›dalara üretim, iflleme, depolama ya da amba-lajlama esnas›nda kat›lan tek bafl›na g›da özelli¤itafl›mayan madde veya madde kar›fl›mlar›na g›dakatk› maddesi ad› verilmektedir. M.Ö. 3000'de et ürünlerinde tuzun kullan›lmas›,M.Ö.900 y›llar›nda g›da saklama yöntemi olaraktuz ve odun tütsüsünden yararlan›lmas› g›da kat-k› maddelerinin çok eski ça¤lardan beri kullan›l-d›¤›n› göstermektedir. G›da katk› maddelerinin kullan›m›na iliflkin ola-rak Uluslararas› G›da Kodeks Komisyonu (Co-dex Alimentarius Commission-CAC) kurulmufl veülkemizde de bu amaçla Türk G›da Kodeksi Yö-netmeli¤i oluflturulmufltur. Say›lar› yüzlerce olang›da katk› maddelerine belirtilen komisyon çer-çevesince çok çeflitli E kodlar› (E harfi, Europekelimesinin bafl harfini temsil eder) verilmifltir.Halen bu kodlar kullan›lmaktad›r. Uluslararas›G›da Kodeks Komisyonunca belirlenen baz›önemli ilkeler aras›nda; g›da katk› maddelerinininsan sa¤l›¤›na zarar vermemesi, bunlar›n toksikde¤erlendirmelerinin yap›lmas›, tüketiciye yararsa¤lamas›, izin verilen besinlerde ve izin verilenmiktarlarda g›dada kullan›mlar› yer almaktad›r. Günlük yaflant›m›zda ço¤unu kulland›¤›m›z g›dakatk› maddeleri 4 grupta toplanmaktad›r. Bunlar;koruyucular (antioksidanlar, antimikrobiyal mad-deler), yap›y›, haz›rlama ve piflme özelli¤ini ge-lifltirenler (emülgatörler, pH ayarlay›c›lar, topak-lanmay› önleyiciler, stabilizörler, tatland›r›c›lar,nem verip k›vam artt›r›c›lar gibi), renk ve aroma-y› gelifltirenler (renklendiriciler, çeflni verip çeflniartt›r›c›lar) ve besin de¤erini koruyup gelifltiren-ler (vitaminler gibi) dir.

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç

3NA M A Ç

4NA M A Ç


1. Ekstraksiyonun tan›m› afla¤›dakilerden hangisidir?a. Ekstraksiyon bir ay›rma ifllemidir.b. Is›tma ve so¤utma yoluyla iki veya daha fazla mad-

de kar›fl›m›n› saflaflt›r›larak ayr›lmas› ifllemidir.c. Bir çözelti içindeki bileflenlerin çözünürlük fark›

prensibinden yararlan›larak birbirinden ayr›lma-s› ifllemidir.

d. Bir kar›fl›mda bulunan maddeleri farkl› faz vebölgelerde ay›rma ifllemidir.

e. Ekstraksiyon basit kar›fl›mlardan çok komplekskar›fl›mlar› ay›rma ifllemidir.

2. Afla¤›dakilerden hangisi endüstriyel amaçl› kokular-dan biri de¤ildir?

a. Sabun ve deterjanlarb. Kozmetiklerc. Kuru Temizlemed. Veteriner malzemelerie. G›da maddeleri

3. Kokular ile ilgili afla¤›daki ifadelerden hangisi yan-

l›flt›r?

a. Balsamik koku, a¤›r ve flekerli bir kokudur.b. Yasemin, gül, bergamut ya¤›, vanilya ve reçine-

lerden oluflan koku türü fujerdir.c. Turunçgil a¤›rl›kl› koku kolonya kokusunda yer

almaktad›r.d. Çiçek demetleri kokulu çiçeklerin kar›fl›m›ndan

ibaret bir kokudur.e. Çeflitli meyve tiplerini içeren koku meyvemsi

kokuyu tan›mlar.

4. Afla¤›dakilerden hangisi parfümü oluflturan ögeler-den biri de¤ildir?

a. Adsorbanb. Ba¤lay›c› (fiksatif)c. Kokulu maddelerd. Uçucu ya¤lare. Çözücü

5. Afla¤›dakilerden hangisi sentetik ba¤lay›c›lardan biridir?a. Ambergris b. Heliotropinc. Sivetd. Miske. Kastor

6. Uçucu ya¤larla ilgili afla¤›daki ifadelerden hangisiyanl›flt›r?

a. Kokulu uçucu ya¤lar genellikle bitkilerden eldeedilen uçucu özelli¤e sahip kokulu ya¤lard›r.

b. Uçucu ya¤lar bitkilerin her organ›ndan elde edi-lebilirler.

c. Uçucu ya¤lar suda çok çözünüp organik çözü-cülerde az çözünürler.

d. Uçucu ya¤lar›n hofl kokusu yap›s›nda mevcutolan oksijenli bilefliklerden kaynaklanmaktad›r.

e. Uçucu ya¤lar suda az çözünüp organik çözücü-lerde ve ya¤larda çok çözünürler.

7. Afla¤›dakilerden hangisi uçucu ya¤ elde edilmesin-de kullan›lan ekstraksiyon yöntemlerinden biridir?

a. Buhar distilasyonub. Su distilasyonuc. Su-buhar distilasyonud. Çözücü ekstraksiyonue. So¤ukta s›kma

8. Türk G›da Kodeksi Yönetmeli¤inde yer alan g›dakatk› maddesinin özellikleri ile ilgili afla¤›dakiifadelerden hangisi yanl›flt›r?

a. G›da katk› maddeleri tek bafl›na kullan›lmaz.b. G›dan›n üretimi, ifllenip haz›rlanmas› s›ras›nda

g›da maddesinin tat, koku, görünüfl ve di¤erözelliklerini de¤ifltirmemesi amac›yla g›da katk›maddeleri kullan›l›r.

c. ‹fllem veya imalat s›ras›nda g›da katk› maddele-rine ait kal›nt› veya türevleri mamul maddedebulunabilir.

d. G›da katk› maddelerinin tek bafl›na besleyici de-¤eri mutlaka olmal›d›r.

e. G›da katk› maddesi tek bafl›na g›da özelli¤i tafl›-maz.

9. Afla¤›dakilerden hangisi g›da katk› maddelerine da-hil emülgatörlerdir?

a. Nitrat b. Sodyum oleatc. Asetik asitd. Magnezyum karbonate. Aspartam


10. G›da katk› maddelerine ait afla¤›daki ifadelerdenhangisi do¤rudur?

a. Lesitin ve ve indigotin renklendirici g›da katk›maddesidir.

b. Aspartam s›k kullan›lan bir stabilizördür.c. Magnezyum oksit pH ayarlay›c› bir g›da katk›

maddesidir.d. Lesitin g›dalarda topaklanmay› önleyici olarak

kullan›l›r.e. BHA ve BHT antimikrobiyal madde olarak g›da-

lara eklenir.

1. c Yan›t›n›z yanl›fl ise "Koku ve Tat Veren Madde-ler" konusunu yeniden gözden geçiriniz.

2. e Yan›t›n›z yanl›fl ise "Kokunun Tan›m› ve S›n›flan-d›r›lmas›" konusunu yeniden gözden geçiriniz.

3. b Yan›t›n›z yanl›fl ise "Kokunun Tan›m› ve S›n›flan-d›r›lmas›" konusunu yeniden gözden geçiriniz.

4. a Yan›t›n›z yanl›fl ise "Parfümü Oluflturan Bileflen-ler" konusunu yeniden gözden geçiriniz.

5. d Yan›t›n›z yanl›fl ise "Parfümü Oluflturan Bileflen-ler" konusunu yeniden gözden geçiriniz.

6. c Yan›t›n›z yanl›fl ise "Uçucu Ya¤lar›n Kimyas›"konusunu yeniden gözden geçiriniz.

7. d Yan›t›n›z yanl›fl ise "Uçucu Ya¤lar›n Elde Edil-me Yöntemleri" konusunu yeniden gözden ge-çiriniz.

8. d Yan›t›n›z yanl›fl ise "G›da Katk› Maddeleri" ko-nusunu yeniden gözden geçiriniz.

9. b Yan›t›n›z yanl›fl ise "G›da Katk› Maddelerinin S›-n›fland›r›lmas›" konusunu yeniden gözden ge-çiriniz.

10. a. Yan›t›n›z yanl›fl ise "G›da Katk› Maddelerinin S›-n›fland›r›lmas›" konusunu yeniden gözden ge-çiriniz.


Koku endüstride iki veya daha fazla koku veren bilefli-¤in kar›fl›m› olarak tan›mlanmaktad›r. Koku tiplerineörnek olarak;1- Çelik ve pirinç gibi metallerin yüzeyinde gözlenenkendine has bir kokuya metalik koku denir.2- Hayvan ya¤› ve don ya¤›n› an›msatan kokuya ya¤l›

koku denir.3- Gül, yasemin gibi kokulu çiçeklerin kar›fl›m›ndanibaret kokuya çiçek demetleri denir.4- Kakao, vanilya, tarç›n, Peru balsam›nda oldu¤u gibia¤›r ve flekerli kokular balsamik koku olarak tan›mlan›r.

S›ra Sizde 2

Parfümü oluflturan unsurlar;1-Çözücü (solvent) veya tafl›y›c›,2- ba¤lay›c› (fiksatif) ve 3- kokulu maddelerdir.

S›ra Sizde 3

Neroli ya¤›, petitgrain ya¤›, limon ya¤›, ac› ve tatl› por-takal ya¤lar› narenciye ürünlerinden elde edilen uçucuya¤lard›r.




S›ra Sizde 4

"Europe" kelimesinin bafl harfi olan E kodlar›, Türk G›-da Kodeksinde ve Avrupa Birli¤ine dahil ülkelerin ko-deksinde yer alan g›da katk› maddelerini ve bunlara aitgruplar› simgelemektedir.

Ak›n, N. (2009). Dondurma Bilimi ve Teknolojisi,

Damla Ofset, Konya.Altu¤, T. (2009). G›da Katk› Maddeleri, Üçüncü Bask›,

Sidas Medya Ltd., ‹zmir.Bafler, K. H. C. (1995). R&D, Analysis and Quality As-

sesment of Essential Oils, Third Un›do Workshopon Essential Oils and aroma Chemicals Industries,6-9 November 1995, Eskiflehir, Türkiye.

Bauer, K.; Garbe, D. (1985). Common Fragrance and

Flavor Materials, Preparation, Properties and

Uses, VCH, Germany.Baydar, A. (2004). Parfümler. Kozmetik Bilimi, Ya-

zan, Y. (Editör), Nobel T›p Kitabevleri, ‹stanbul.Çakmakç›, S.; Çelik, ‹. (2004). G›da Katk› Maddeleri,

Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Ofset Tesisi,Erzurum.

Evans, W. C. (2005). Trease and Evans Pharmacog-

nosy, 15th Edition, Elsevier Ltd., China.H›fl›l, Y. (1999). Enstrümental G›da Analizleri-I (Yük-

sek Bas›nç S›v› Kromatografisi), 2. Bask›, EgeÜniversitesi Bas›mevi, ‹zmir.

Jain, S. Parfümeri Kursu Notlar›, Anadolu Üniversite-si, 21-24 Ocak 1991, Eskiflehir.

K›r›mer, N.; Mat, A. (1999). Essential Oils, AnadoluÜniversitesi Bas›mevi, Eskiflehir.

Sa¤lam, Ö. F. (1999). Türk G›da Mevzuat› (En Son

De¤iflikliklere Göre), Ankara.Sell, C. S. (2006). The Chemistry of Frangrences,

From Perfumer to Consumer, 2nd Edition, Edi-ted by C.S.Sell, The Royal Society Chemistry Publis-hing, UK.

Shereve, R. N., Brink, J. A., Çeviren Çataltafl, A. ‹. (1983).Kimyasal Proses Endüstrileri II, ‹nk›lap-Aka Ba-s›mevi, ‹stanbul.

Williams D. G., (1996). The Chemistry of Essential

Oils, Micelle Press, England.Yurttagül, M.; Ayaz, A. (2008). Katk› Maddeleri: Yan-

l›fllar ve Do¤rular, Sa¤l›k Bakanl›¤› yay›n No: 727,Klasmat Matbaac›l›k, Ankara.


Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Klor-Alkali ve Elektrolitik Endüstrilerinde yer alan kimyasallar› tan›mlayabilecek,Klor-Alkali ve Elektrolitik Endüstrilerindeki üretim proseslerini ö¤renerek,aç›klayabilecek,Organik bilefliklerin indirgenme yükseltgenme yöntemi hakk›nda bilgi sahi-bi olabilecek,Elektrokimyasal hücre çeflitlerini ö¤renerek, hücre içinde gerçekleflen yük-seltgenme-indirgenme olaylar›n› aç›klayabilecek ve elektrolitik endüstri üre-tim prosesi ile ba¤lant› kurabilecek bilgi ve beceriler kazanacak,Klor-Alkali ve Elektrolitik Endüstrilerindeki kimyasallar›n üretim alanlar› hak-k›nda bilgi sahibi olabileceksiniz.


• Klor-Alkali Endüstri• Elektrolitik Endüstri• Organik Bilefliklerde indirgenme-

yükseltgenme• Elektrot

• Elektrolit• Elektrokimyasal Hücre• Galvanik• Elektrolitik Hücre

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NN

N

N

N

Endüstriyel Kimya

• KLOR ALKAL‹ ENDÜSTR‹LER‹• ELEKTROK‹MYASAL ‹fiLEMLER• ELEKTROL‹T‹K ENDÜSTR‹• KLORATLAR VE PERKLORATLAR• ORGAN‹K B‹LEfi‹K ÜRET‹M‹• ELEKTROK‹MYASAL HÜCRE

ÇEfi‹TLER‹

Klor Alkali veElektrolitikEndüstrileri


KLOR ALKAL‹ ENDÜSTR‹LER‹Klor-Alkali Endüstrileri, sodyum hidroksit, sodyum karbonat, klor gibi üretimleriiçine alarak, a¤›r kimya endüstrilerinin en önemli üretimlerini oluflturmaktad›r. Bukimyasal maddelerin maliyetine ba¤l› olarak üretim ve kullan›m alanlar› çok geniflolup, sülfürik asitten (H2SO4) ve amonyaktan (NH3) sonra gelirler. Genel olarakher üç kimyasal maddenin de kullan›ld›¤› alanlar› sabun ve deterjanlar, elyaf veplastikler, soda, cam, petrokimyasal maddeler, ka¤›t ve selüloz, tekstil endüstrisi,suyun sertli¤ini giderme, patlay›c› maddeler, çözücüler ve di¤er kimyasal maddeüretim endüstrileri oluflturmaktad›r.

Elektrolitik endüstride, elektrik enerjisi elektrik motorlar›na güç sa¤lamakla bir-likte bundan baflka kimyasal üretim endüstrilerinde yüksek s›cakl›k oluflturarak,do¤rudan kimyasal de¤iflimleri gerçeklefltirmek için kullan›l›r. Elektrokimyasal en-düstride çeflitli yöntemlerle üretilen sodyum hidroksit, hidrojen gibi kimyasal mad-delerle, baflka yöntemlerle ucuz olarak üretilemeyen alüminyum gibi kimyasalmaddeler üretilebilmektedir.

Elektrolitik endüstride üretim yapman›n en önemli avantaj› sizce ne olabilir?

Sodyum Karbonat (Soda) ÜretimiSoda üretimi için günümüzde Solvay Prosesi kullan›lmakta olup, bu prosesten ön-ce uygulanan proses Le Blanc’t›r. Le Blanc (1773) prosesi iki basamakl› olup, ilkbasamakta sodyum klorür ve sülfürik asitten sodyum sülfat ve hidrojen klorür ga-z› elde edilir.

2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl

‹kinci basamakta sodyum sülfattan, sodyum karbonat elde edilir.

Na2SO4 + CaCO3 + 2C → Na2CO3 + CaS + 2CO2

Ancak proses uygulan›rken önemli baz› sak›ncalar ortaya ç›kar. Bunlar, • Birinci basamakta, büyük miktarda enerji harcanmas›na neden olur• Çok basamak içeren bir proses olmas›, yo¤un iflçilik istemesine neden olur.• Yan ürün olarak oluflan hidrojen klorürün atmosfere yay›lmas› ve CaS nede-

niyle çevresel problemler oluflturmas›na neden olur.

Klor Alkali ve ElektrolitikEndüstrileri

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

• Na2CO3’›n yan›nda oluflan yan ürünleri (CaS, CaO, CaCO3, NaCl, Na2SO4 gi-bi) uzaklaflt›rmak için so¤uk suda çözüldü¤ünde, Na2CO3 suda çözülerekdi¤er safs›zl›klardan ayr›lmas›na karfl›n, su ve Na2CO3 safs›zl›klarla reaksiyo-na girmesi prosesi güçlefltirir.

CaO + H2O + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaOH

Na2CO3 + CaS → CaCO3 + Na2S

2CaS + 2H2O → Ca(SH)2 + Ca(OH)2

Sodyum karbonat›n Le Blanc prosesine göre üçte biri kadar daha ucuz elde edi-len Solvay, amonyak-soda prosesi, 1915’te Le Blanc prosesi b›rak›larak yaln›z ola-rak kullan›lmaya bafllanm›flt›r.

Solvay (Amonyak-Soda) Prosesi ile Soda ÜretimiSolvay prosesi (fiekil 10.1) ile soda üretiminde gerekli olan hammaddeler tuz, ki-reç tafl›, kok, gaz yak›t ve amonyakt›r.

• Amonyak, reaksiyona girip, reaksiyon sonunda geri kazan›ld›¤› için katali-zör olarak proseste yer al›r. Çok az miktar› kaybolur ve kaybolan miktar ye-niden eklenir.

• Kireç tafl› olarak en uygunu az miktarlarda silisyum dioksit ve safs›zl›k içerenCaCO3 olup, uygun büyüklü¤e getirilip kullan›l›r. Kok kireç tafl›n› yakar.

• Kireç tafl›n›n yak›lmas›yla, CO2 ve amonya¤›n geri sa¤lanmas› için ihtiyaçolan CaO elde edilir.

• Tuz olarak, kaya tuzu veya do¤al tuzlu su kaynaklar› doyurularak reaksiyo-na girerler.

Solvay prosesi ile soda üretimi eldesinde gerçekleflen reaksiyonlar s›ras›yla ba-samaklar halinde afla¤›daki gibi verilmifltir.

Kireç tafl›n›n yak›lmas› ve yanm›fl kirecin söndürülmesi: Kireç tafl›n›n tamamenyak›lmas› sa¤lanarak, reaksiyon sonunda oluflan CaO su ile kolayca söndürülebi-lir. Kireç tafl›n›n uzun süre yüksek s›cakl›kta yak›lmas›, yanm›fl kirecin su ile sön-dürülmesini zorlaflt›r›r.

Bu basamakta gerçekleflen reaksiyonlar afla¤›daki gibidir.

CaCO3(k) → CaO(k) + CO2(g) ∆H = + 43,4 kkal

C(amorf) + O2(g) → CO2(g) ∆H = - 96,5 kkal

CaO(k) + H2O(s) → Ca(OH)2(ç) ∆H = - 15,9 kkal

Amonyakl› tuz çözeltisinin haz›rlanmas›:

NH3(g) + H2O(s) → NH4OH(ç) ∆H = - 8,4 kkal

Kulelerde olan reaksiyonlar:

NH4OH(ç) + CO2(g) → (NH4)2CO3(ç) + H2O(s) ∆H = - 22,1 kkal

(NH4)2CO3 + CO2(g) + H2O(s) → 2NH4HCO3(ç)

NH4HCO3(ç) + NaCl(k) NH4Cl + NaHCO3


Kalsinasyon:

2NaHCO3(k) → Na2CO3(k) + H2O(g) + CO2(g) ∆H = + 30,7 kkal

Amonya¤›n kazan›lmas›:

2NH4Cl(aq)+ Ca(OH)2(k) → 2NH3(g)+ CaCl2(ç)+ 2H2O(s) ∆H = +10,7 kkal

Bütün bu reaksiyonlar›n sonucunda, prosesin tamam›n› içeren toplam eflitlik

CaCO3 + 2NaCl → Na2CO3 + CaCl2

fleklinde olup, gerçekleflen bu reaksiyon yukar›da belirtildi¤i gibi bir çok basamakyürütülerek son ürün sodyum karbonat elde edilir.

Solvay soda prosesi, doygun bir NaCl tuz çözeltisinde NH3 absorblanarak amon-yakl› tuz çözeltisi elde edilir. Elde edilen bu amonyak çözeltisi, karbondioksit ge-çirilmesi sonucu amonyum klorür çözeltisi içinde süspansiyon halinde oluflmuflNaHCO3’›n ayr›lmas› sa¤lanarak, döner kalsinasyonda kavrulmas› sonucu Na2CO3elde edilir. Amonyum klorür süzüntüsü, süzgeçten geçerek amonyak eldesi içindestilleyicide kireç sütü ve su buhar› ile muamele edilerek, sistemde tekrar kulla-n›lmak üzere tuz çözeltisinde absorblan›r.

Solvay prosesinde, kireç tafl›n›n yak›lmas›, sodyum bikarbonat›n kavrulmas›,amonyum klorür destilleyici ünitesi için gerekli su buhar›n›n sa¤lanmas› için fazlamiktarda yak›ta ihtiyaç duyulmaktad›r.

Solvay prosesi ile soda üretimi flemas› yukar›da verilmifl olup, burada gerçekle-flen olaylar› basamaklar halinde inceleyelim.

• Kaya tuzundan elde edilen NaCl çözeltisi, fabrikalarda sodyum klorür ilaveedilerek doyurulur. Saflaflt›r›lmas›nda ise tuz çözeltisi içerisinde çok küçükmiktarlarda bulunan Ca ve Mg tuzlar›ndan temizlenmeli, temizlenmedi¤i

22910. Ünite - K lor A lkal i ve E lektro l i t ik Endüstr i ler i

fiekil 10.1

Amonyak NH3Abs.

NH3Abs.

Karbonatlaflt›rmaKuleleri

Kireç söndürme

Süzgeç

Amonya¤› gerielde etmeünitesi

Kalsinasyon

Elek

Depolama

Paketleme

Kireç tafl› Kok

Hava

CaO

CO2 Susuz kireç

Ham NaHCO3

Su buhar›

Destilleyici çöz.

susuz Na2CO3

NH4Cl

Solvay prosesiyoluyla sodaüretimi

takdirde tuzlu çözeltinin amonyakla doyurulmas› s›ras›nda afla¤›daki reaksi-yonlar gerçekleflir.

Ca2+ + (NH4)2CO3 → CaCO3 + 2NH4+

Mg2+ + 2NH4OH → Mg(OH)2 + 2NH4+

Son ürün olan sodyum karbonatta kalsiyum karbonat ve magnezyum hidroksithalinde çöken, çözünmeyen safs›zl›klara sebep olurlar (Tuz Çözeltisinin Haz›rlan-mas› ve Saflaflt›r›lmas›).

• Saflaflt›r›lm›fl deriflik tuz çözeltisinden amonyak geçirilir (Tuz ÇözeltisininAmonyaklanmas›).

• Karbonatlaflt›rma kulelerinde, amonyakl› doymufl tuz çözeltisinin karbonat-laflt›r›lmas› gerçeklefltirilerek s›v›-gaz absorblanmas› sonucunda kat› NaH-CO3 kristallendirilmifl olarak elde edilir (Karbonatlaflt›rma).

• Sodyum bikarbonat içeren süspansiyon döner süzgeçte vakum alt›nda y›ka-narak, süzülür.

• Sodyum bikarbonat döner kavurma silindirinde kavrulur. Oluflan sodyumkarbonat, döner so¤utucularda so¤utularak depolan›r (Na2CO3 eldesi).

• Amonyum klorür, kireç sütü ile distilleme sistemindeki kireçleme tank›napompalan›r (Amonya¤›n geri kazan›lmas›).

Solvay prosesinin tek dezavantaj› tuzdan gelen klorürün CaCl2 çözeltisi olarakçok büyük bir k›sm›n›n at›lmas›d›r.

Karbonatlaflt›rma kulelerinin önemi nedir?

Sodyum Bikarbonat ÜretimiSodyum bikarbonat (kabartma tozu), solvay prosesiyle ele geçen ham sodyum bi-karbonat›n saflaflt›r›lmas› ile üretilemez. Üretilememesinin bafll›ca nedenleri afla¤›-da belirtilmifltir.

• Ham sodyum bikarbonat› kurutmadaki güçlükler• NaHCO3’›n safs›zl›klar içeriyor olmas›• NaHCO3’›n içerdi¤i amonya¤›n kaybolmas›• NaHCO3’›n bilefliminde içerdi¤i amonyak nedeniyle çok kötü bir tat ve ko-

ku vermesidir.Sodyum bikarbonat üretimi için, Na2CO3’›n doymufl çözeltisi haz›rlanarak kar-

bonatlaflt›rma kulesine benzer bir kuleye gönderilerek CO2 ile beslenir. 40°C s›cak-l›kta reaksiyona girerek bikarbonat süspansiyonu elde edilir, süzülür, y›kan›r, san-trifüjlenerek bant konveyörlerde 70°C’ de kurutulur.

Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3 ∆H = -10,43 kkal

Bu yöntemle üretilen NaHCO3 yaklafl›k %99,9 safl›kta olmaktad›r. Dializ, sa¤l›k,kozmetik, pastac›l›k, dericilik, yang›n söndürme tozu olarak genifl bir kullan›m ala-n›na sahiptir.

Türkiye’de sodyum bikarbonat› Soda Sanayi A.fi. (Mersin) üretmektedir.

Klor ve Sodyum Hidroksit ÜretimiKlor ve sodyum hidroksitin hemen hemen tamam›, alkali metal klorürlerinin suluçözeltilerinden, elektrolitik metotlarla elde edilirler. Tuz çözeltilerinin elektrolizin-de; anotta klor, katotta ise sodyum yada potasyum hidroksit ve hidrojen birikir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

Anotta ve katotta biriken ürünler, bir arada bulunmas› durumunda istenmeyenbaflka reaksiyonlara neden olabilece¤i için anot ve katot ürünlerinin ayr› olarak el-de edilmesi gerekmektedir. Bunun için farkl› elektroliz hücre çeflitleri oluflturulmuflolmakla birlikte bunlar genel olarak iki bafll›k alt›nda toplanabilmektedir. Bunlar ;

• Diyaframl› elektroliz hücreleri• Civa katotlu elektroliz hücreleridir.

Farkl› elektroliz hücrelerine neden ihtiyaç duyulmaktad›r?

Diyaframl› Elektroliz HücreleriSodyum klorür gibi bir alkali halojenür çözeltisinden elektrik ak›m› geçirilmesi so-nucunda katotta suyun dissosiyasyonundan oluflan hidrojen, grafit olarak kullan›-lan anotta ise klor birikir.

Diyaframl› hücrelerde anotta neden oksijen birikmez?

Anotta ve katotta gerçekleflen reaksiyonlar afla¤›da belirtilmifltir.

2Cl- → Cl2 + 2e- (Anot)

2H2O → H3O+ + OH-

(Katot)2H3O

+ + 2e- → 2H2O + H2

Tuz çözeltisinin elektrolizi s›ras›nda harcanan enerji, geçen ak›m miktar› ileelektroliz hücresinin geriliminin çarp›m›na eflit olup, bu hücre için gerekli olanteorik veya minumum gerilim Gibbs - Helmholtz eflitli¤inden bulunabilir ve siste-min reaksiyon ›s›s› ile elektrik enerjisi aras›ndaki ba¤›nt›y› ifade eder.

E: Teorik ayr›flma gerilimi, volt∆H: Reaksiyon entalpi de¤iflimi, kalJ: Is›n›n elektriksel eflde¤eri, 4,182 J/kal dir.F: Faraday sabiti, 96500 coulomb/eflde¤er g madde T: Mutlak s›cakl›k n: Reaksiyonun tesir de¤erli¤iNaCl’ün elektrolizi için gerekli olan reaksiyon ›s›s›, reaksiyondaki bileflenlerin

oluflum ›s›lar›ndan bulunabilir. NaCl’ün toplam reaksiyonu ;

NaCl(ç) + H2O(s) → NaOH(ç) + 1/2 H2(g) + 1/2 Cl2(g)

Bu reaksiyon için oluflum reaksiyonlar› yaz›lacak olursa;

Na(k) + 1/2 Cl2(g) → NaCl(ç) ∆H = -97105 kal

H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(s) ∆H = -68372 kal

Na(k) + 1/2 O2(g) + 1/2 H2(g) → NaOH(ç) ∆H = -112053 kal

EJ Hn F

TdEdT

= − +V.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

Reaksiyon için toplam entalpi de¤iflimi (∆H) = +97105 + 68372 - 112053 =+53424 kal

E = - 4,18 x 53424 / 96500 = 2,31 voltT dE / dT’nin ihmali, elektroliz hücrelerinde teorik ayr›flma geriliminin (E) de-

¤erinde % 10’a kadar varan hatalara neden olur.Teorik ayr›flma gerilimin, uygulanan gerçek gerilime oran› elektroliz hücresinin

gerilim verimini verir. Teorik ak›m›n, uygulanan gerçek ak›ma oran› ise ak›m ve-rimini vermektedir.

Elektroliz hücreye uygulanan ak›m›n (amper), uygulanan yüzeye bölünmesisonucu ak›m yo¤unlu¤u bulunur. Gerilim verimi ile ak›m veriminin çarp›m› ener-ji verimini verir. Elektroliz hücresinde üretilen gram eflde¤er madde miktar›n›n ,hücreye yüklenen eflde¤er gram miktar›na oran› ayr›flma verimlili¤i olarak tan›m-lan›r. Elektroliz hücresi sahip oldu¤u ayr›flma veriminden daha yüksek bir ayr›flmaverimlili¤ine sahip olmak için çal›flt›r›ld›¤›nda, Sodyum klorürün ak›fl› azalarak,OH- iyonlar› anota do¤ru geri gidifline ve anotta afla¤›daki reaksiyonun oluflmas›-na neden olur.

2OH- → Η2Ο + 1/2Ο2 + 2 e-

Oluflan O2, grafit anotun afl›nmas›na neden olarak, diyaframl› hücrelerin t›kan-mas›na sebep olur. Metal anot kullan›lan elektroliz hücrelerinde ise oksijenli olanbu reaksiyon gözlenmez. Anotta bulunan klor iyonlar› da, OH- iyonlar›n›n anotagitmesiyle, denge bozulaca¤›ndan hipoklorit oluflumuna neden olur.

C12 + 2H2O → HC1O + H3O+ + C1-

Bu reaksiyonun sonucunda NaOH ve klor kayb› anlam›na gelmektedir. Kloriyonunun deriflimi ve s›cakl›¤› (60°C) yüksek tutarak, hipoklorit gibi yan reaksi-yonlar›n oluflmas› önlenebilir.

Diyaframl› elektroliz hücrelerinde (fiekil 10.2), anot ve katot aras›nda bir diyaf-ram bulunur. Diyafram, anottan katota bir tuzlu su ak›fl› olarak görülmesiyle bera-ber asl›nda, iyonlar›n elektriksel göçünü sa¤lar.

Diyaframl› hücrelere Vorce, Dow, Nelson, Hargreawes-Bird, Hooker v.b. örnekverilebilir.

Diyaframl› hücrelerin t›kanmamas› için yap›lmas› gereken nedir?

Diyaframl› Hücrelerde Gerçekleflen ‹fllemlerTuz Çözeltisinin Elde Edilmesi: Saf bir sodyum hidroksit elde etmek ve diyafram›nt›kanmas›n› engellemek için, sodyum klorür çözeltisinde olabilecek demir (Fe++),kalsiyum (Ca++) ve magnezyum (Mg++) bilefliklerinden, sodyum karbonat (Na2CO3)ve sodyum hidroksitle (NaOH) giderilir.

Sülfatlar (SO42-) ise BaCl2 kullan›larak yada s›cak tuz çözeltisi, hidroksil (OH-)

ve karbonat(CO32-) ile etkilefltirilerek oluflan berrak tuz çözeltisi hidrojen klorür

(HCl) ile nötrleflme ifllemi yap›larak depolarda saklan›r ve ›s›t›larak, anot bölme-sindeki tuz çözelti seviyesini de¤ifltirmeyen bir sistemden elektroliz hücresinegönderilir.

Tuz Çözeltisinin Elektrolizi ve NaOH Çözeltisinin Elde Edilerek Safland›r›lma-s›: Diyaframl› hücrelerde, anottaki tuz çözeltilerinin seviyesi, katottaki çözeltininseviyesinden daha yüksek olup, katota diyaframdan geçerek ak›fl› sa¤lan›r. Diyaf-


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

ramdan geçifller OH- iyonlar›n›n anoda tekrar geri dönmesini engelleyecek flekil-de oldu¤undan sodyum klorürün yar›s› elektroliz olabildi¤inden ayr›flma verimi%50 civar›nda olacakt›r. Geriye kalan %50 NaCl çözeltisi, seyreltik NaOH içindebulunmaktad›r. seyreltik sodyum hidroksitin deriflimi buharlaflt›r›larak derifltirilir.Derifltirilme iflleminde sodyum hidroksitin deriflimi artarken, sodyum klorürün aza-laca¤›ndan buharlaflt›rma s›ras›nda sodyum klorür kat› halde ayr›l›r.

Derifltirme ifllemi için, %10-15’lik sodyum hidroksit içeren seyreltik çözelti üçtesirli buharlaflt›r›c›da %50’lik sodyum hidroksit elde edilinceye kadar buharlaflt›r›-l›r. Dipte olan tuz süzülür ve y›kan›r. Geri kazan›lan tuz elektrolizde kullan›l›r. El-de edilen %50’lik Sodyum hidroksit tankerler ve varillerle sat›l›r veya yükselen filmbuharlaflt›r›c›lar› ile birlikte susuz duruma gelinceye kadar buharlaflt›r›l›r.

Diyaframl› hücrelerde sodyum klorürün neden tamam› de¤ilde yar›s› elektroliz olabil-mektedir?

Hidrojenin Safland›r›lmas›: Diyafram hücrelerinde, katot bölmesinde, anottabiriken klorür iyonlar›na eflde¤er miktarda hidrojen iyonu, çelik katottan elektronkazanarak hidrojen gaz› oluflturur. Bu gaz çözeltinin üstünde toplanarak hücredençekilir. Bu elde edilen hidrojen çok saft›r.

Klorun Eldesi ve S›v›laflt›r›lmas›: Diyafram hücresinde anottan ç›kan klor, s›cakve nemli oldu¤undan, klor gaz›ndaki su buhar›n›n yo¤unlaflmas›, so¤utuculardaso¤utularak sa¤lan›r. Sülfürik asitle y›kanarak kurutulmas› sa¤lan›r. Klor, kurutucu-ya gelinceye kadar, poliester, polivinil klorür gibi plastik malzemeden yap›lm›flkaplarda korunmal›, kurutulduktan sonra demir veya çelikten yap›lm›fl kaplar kul-lan›labilir. Kurutulmufl klor, ortam s›cakl›¤›n› ve atmosfer bas›nc›n› ayarlayarak üçflekilde saflaflt›r›labilir. Birincisi, -50°C so¤utularak (atmosfer bas›nc›nda), ikincisi,3-4 atm s›k›flt›r›p, (-5) - (-25)°C’a kadar so¤utularak, üçüncüsü, 10-12 atm bas›ncas›k›flt›rarak (Ortam s›cakl›¤›nda). Kurutulmufl klorun s›v›laflt›r›lmas›nda çelikten ya-p›lm›fl sistem kullan›lmal›d›r. S›k›flt›rma s›ras›nda ç›kan ›s› so¤utucularda so¤utulurve gaz yo¤unlaflt›r›l›r. S›v› klor, tüpler veya tankerler içinde depolanarak kullan›c›-


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



6

fiekil 10.2

Derifliklendirici

Çok saf%73 deposu

Standartkalite

%73 deposu

Tuzlu susafland›r›c›s›

Eritmepotas›

Tankerlere Solid ve pufpaketlemeye

Tankerlere Tankerlere Paketlemeye vekapal› vagonlara

DerifliklendiriciTuz

dehidrolay›c›

Çok saf%50 deposu Safland›rma %50 Çöz.

deposu

Elektroliz ünitesi

NaOHSey. çöz.deposu

Buharlaflt›r›c›

Tuzçöktürücü

Nemli klor gaz›So¤utucu

Ham tuzlu su

Kurutmakulesi

Yo¤unlaflt›r›c›lar

S›v› klordepolama tank›

Çelik tüplere

ve tanklara

Süzüntü

Elektirikak›m›

Hidrojenç›k›fl›

H2 SO4

Diyaframl› hücrelerde sodyum hidroksit ve klor üretimi

lara gönderilir. Klor, organik klor bilefliklerinin sentezinde kullan›l›r. S›v›laflt›rmaesnas›nda geride kalan klor özellikle a¤artma tozunun eldesinde kullan›l›r.

Civa Katotlu HücreleriAlkali klorürün civa katotlu elektroliz hücrelerinde üretimi (fiekil 10.3), Amerikal›H.Y. Castner ve Avusturyal› K. Kelner taraf›ndan ayn› anda bulunmufltur. Civa ka-totlu elektroliz hücrelerinde anot olarak grafit, katot olarak ise sürekli hareket ha-linde bulunan civa kullan›l›r. Elektroliz hücresine gönderilen tuz çözeltisi anot ilekatot aras›nda ayr›flarak anot üzerinde klor gaz› ve katot üzerinde ise hidrojeninsodyuma göre afl›r› gerilimi fazla oldu¤undan sodyum birikir.

Civa katotlu elektroliz hücrelerinde anotta ve katotta gerçekleflen reaksiyonlarafla¤›da verilmifltir.

2C1- (çöz) → C12(çöz) + 2e- Anot

2Na+(çöz) + Hg + 2e- → 2Na(Hg) Katot

Bozdurma bölgesindekiToplam Reaksiyon: 2NaC1(çöz) + Hg → C12(g) + 2Na(Hg)

Oluflan Na(Hg), amalgam bozundurucusu olarak isimlendirilen ikinci bir böl-meye sürekli akar. Sodyum amalgama, karfl›t ak›mda saf su verilerek, oluflan sod-yum hidroksit çözeltisi içindeki sodyum amalgam, katotta ise suyun ayr›flmas›ndanoluflan OH- iyonlar› ve Hidrojenden elde edilen H2 gazlar› oluflur.

Bozundurma bölmesinde gerçekleflen reaksiyonlar

2Na(Hg) → 2Na+ + Hg + 2e- Anot

2H2O + 2e- → 2OH- + H2(g) KatotBozdurma bölgesindekiToplam Reaksiyon: 2Na(Hg) + 2H2O → 2NaOH(çöz) + H2(g) + Hg

Toplam reaksiyon sonucunda oluflan civa, bozundurma bölmesinin alt taraf›n-dan tekrar elektroliz bölümüne gönderilir.

Bilinen civa katotlu elektroliz hücrelerine Dow, Solvay, De Nora örnek verilebilir.


Cl2(vakum pompalar›na)

DER‹fi‹KTUZLU SUDEPOSU

ANATANK

NaOHDEPOSU

NaOH

Amalgam(bozundurucuya)

Elektrolizüniteleri

TOPLAMATANKI SEYR.

TUZLU SUDEPOSUHava

SIYIRICI

AN‹ GEN‹fiLEMETANKI

H‹DROJENSO⁄UTUCU

H2O

H2

H2Su

SuNaCl

Cl2

Cl2+ hava

fiekil 10.3

De - Nora civakatotlu elektrolizhücresi çal›flmadüzene¤i

A¤artma Tozu ÜretimiKireç kayma¤› olarak da bilinen a¤artma tozunun üretimi gün geçtikçe azalmakta-d›r. Çünkü içinde bulunan inert madde miktar› fazlad›r ve dayan›kl› de¤ildir.

A¤artma tozu üretimini gösteren reaksiyon afla¤›da verilmifltir.

Reaksiyonun yürüyebilmesi için 50°C’nin alt›nda s›cakl›k gereklidir. ReaksiyonCa(OH)2’ten ters ak›mla Cl2 geçirilerek çelik silindirik kaplarda gerçeklefltirilereka¤artma tozu elde edilir.

A¤artma tozunun hava ile etkileflmesi sonucu havadaki karbondioksiti absorblar.

2CaC1(C1O) + CO2 + H2O → CaC12 + CaCO3 + 2HC1O

di¤er anorganik asitlerde hipoklorit asidi olufltururlar. Hipokloritin bozunmas›O2’yi serbest hale geçirir.

2HClO → 2HCl + O2

A¤artma tozunun hava ile etkileflmesi sonucunda bozunmaya u¤rad›¤› reaksiyon

2CaOCl2 → 2CaC12 + O2

Suda çözündü¤ünde gerçekleflen reaksiyon ;

2CaC1(OCl) → Ca2+ + 2Cl- + Ca2+ + 2ClO-

Kalsiyum, klor ve hipoklorit iyonlar› halinde bulunur. Hipoklorit iyonunun, ok-sijen vererek bozunmas›, a¤artma tozunun yükseltgeme arac› oldu¤unu göster-mekle beraber aktifli¤i de klorun aktifli¤ine ba¤l› olarak ifade edilmektedir. Aktifklor, hipoklorite hidroklorik asitin etki etmesiyle oluflur.

CaC1(OCl) + 2HCl → Cl2 + CaC12 + H2O

A¤artma tozundaki aktif klor miktar›, klor yüzdesine eflittir.

Ca(OCl)C1 → Ca2+ + C1O- + Cl-

Cl2 + H2O → HC1O + HCl

Kalsiyum hipokloritte ise, a¤artma tozundaki Cl2 yüzdesinin 2 kat›d›r.

Ca(OCl)2 → Ca2+ + 2 C1O-

Kalsiyum Hipoklorit ÜretimiKalsiyum hipokloritin de¤iflik elde edilme yöntemleri vard›r. Birincisi kalsiyum hid-roksitin klorlanmas› ve bunu çözeltiden NaCl ve Ca(OCl)2 nin ayr›lmas› takip eder.

‹kincisi [Ca(OCl)2.NaOCl.NaCl.12H2O] tuzundan ( NaOH ve kalsiyum hidroksitkar›fl›m›n›n klorlanmas› ile elde edilmifl olup) so¤ukta elde edilebilir.

2 Ca(OCl) . NaOCl . NaCl . 12H O + CaCl +2 2 2

Ca(OCl)

4Ca(OCl) .2H O + 4NaCl + 16H O2

2 2 2

→


Kalsiyum hipoklorit, a¤artma tozuna göre 2 kat daha kuvvetli olup, durdu¤uyerde bozunmaz.

Sodyum Hipoklorit ÜretimiSodyum hipoklorit, kanalizasyonlarda, evlerde, dezenfektan, koku giderici olarak,süt ve krema alanlar›nda, çamafl›rlar› a¤artma iflleminde kullan›l›r. Ayr›ca selülozürünlerinin a¤art›lmas›nda kullan›lacak klorun büyük bir k›sm›, kullan›lmadan ön-ce sodyum hipoklorit elde edilecek flekilde reaksiyon gerçeklefltirilir.

Cl2 + 2NaOH → NaCl + H2O + NaOCl-

Eskiden kullan›lan bir yönteme göre de doymufl bir tuz çözeltisinin elektrolizi-nin nötr bir çözeltide, yüksek ak›m yo¤unluklar›nda çal›flt›r›larak NaOCl elde edil-mektedir. Bu elektroliz hücresinde diyafram bulunmad›¤› için, anotta biriken klorile katotta biriken NaOH birbirine temas edecek flekilde yap›lm›fllard›r.

Sodyum Klorit ÜretimiSodyum klorit 1940 y›l›ndan itibaren önem kazanmakla beraber özellikle kuvvetlive dayan›kl› yükseltgeme maddesi olmas› nedeniyle selülozik yap›daki malzeme-lerin renklenmeleri, selüloz yap›ya herhangi bir zarar vermeden a¤artabildi¤i için,ka¤›t hamuru ve tekstil endüstrilerinde kullan›l›r. Ayr›ca klorla birlikte, baflka birklor bilefli¤i olan klordioksit elde edilmesini sa¤lar. Oluflan klordioksit bilefli¤i,yükseltgeme özelli¤i bak›m›ndan klordan 2,5 kat› daha fazlad›r ve suyun saflaflt›-r›lmas›nda, ka¤›t hamuru a¤art›lmas›nda kullan›l›r.

Sodyum klorit, klordan, kalsiyum klorat ve bunun üzerindende klordioksitedönüflerek afla¤›daki reaksiyondaki gibi oluflur.

4NaOH + Ca(OH)2 + C + 4ClO2 → 4NaClO2 + CaCO3 + 3H2O

Oluflan CaCO3 süzülerek uzaklaflt›r›l›r. NaClO2 çözeltisi buharlaflt›r›l›r ve silin-dir kurutucuda kurutulur.

ELEKTROK‹MYASAL ‹fiLEMLERSuda veya baflka bir çözücüde çözünerek iyonlar›na ayr›flmas› sonucu elektrik yü-künün tafl›nmas›n› sa¤layan maddelere elektrolit denir.

Elektrolitler, çözünme sonucu ayr›flan iyonlar›n say›s›na göre kuvvetli elektro-litler veya zay›f elektrolitler olarak s›n›fland›r›labilirler. Kuvvetli elektrolitler, çözü-cü içinde çözünmesi sonucu tamamen iyonlar›na ayr›flan ve çözeltisi elektrik ak›-m›n› iyi ileten maddelerdir.

HCl(ag) → H+(aq) + Cl-(aq)

Kuvvetli elektrolitlere, HCl’den baflka MgCl2, HNO3, NaOH, KOH, Ca(OH)2,NaCl gibi maddeler örnek verilebilir.

Zay›f elektrolitler, çözücü içinde çözünmesi sonucu k›smen iyonlar›na ayr›flanve çözeltisi elektrik ak›m›n› iyi iletmeyen maddelerdir.

CH3COOH H+(aq) + C2H3O2

-(aq)

Zay›f elektrolitlere, H2CO3, H3PO4, H2S, CH3COOH, HgCl2, HCN, NH3 gibimaddeler örnek olarak verilebilir.

Etil alkol kuvvetli elektrolit midir, sebebini aç›klay›n›z?


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



7

ELEKTROL‹T‹K ENDÜSTR‹Elektrokimyasal endüstrilerde do¤ru ak›m kullan›lmakta olup, alternatif ak›m› do¤-ru ak›ma çevirmek için tek anot civa-ark do¤rultucusu kullan›lmaktad›r. Uygula-nan proseslerin ço¤u elektrokimyasal olup, elektrolitik hücrede saf olmayan meta-lin anotta çözünmesi, katotta saf metalin elde edilmesi yolu ile saflaflt›r›l›r.

Alüminyum ÜretimiAlüminyum, oksijen ve silisyumdan sonra do¤ada en çok bulunan üçüncü ele-menttir. Endüstriyel olarak üretimi 1886 y›l›nda elektroliz yönteminin kullan›lma-s›yla elde edilmifltir (fiekil 10.4).

Elektrolitik hücre 950°C’de çal›fl›r ve 4-5 V gerilimde do¤ru ak›m uygulan›r.

Al2O3 + 3/2 C → 2Al + 3/2 CO2

Ak›flkanl›¤› artt›rmak için kriyolit içerisine %5 alüminyum florür ilave edilir. Elek-troliz ifllemi anotta oksijen yerine flor ç›k›ncaya kadar devam eder. Bu durum anotetkisi olarak bilinen elektrot ile elektrolit ara yüzeyinde iletken olmayan film oluflu-muna sebep olur ve bu olay hücre geriliminin artmas›na ve alümina konsantrasyo-nunun azalmas›na neden olaca¤›ndan daha fazla alümina eklenmesi gerekecektir.

Alüminyum, çat› cephe kaplamalar›nda, kap›, pencere, merdiven ve çat› iskele-tinde, difl macunu tüplerinde meyve sular›nda ambalaj olarak, kara yollar› trafik veyön iflaret sistemlerinde, elektrik, nakil hatlar› v.b. yerlerde kullan›l›r.

Gümüfl ÜretimiGümüfl ve alt›n ço¤unlukla birlikte bulunmalar› sebebiyle saflaflt›rma ifllemi yap›l›r-ken, bak›r›n saflaflt›r›lmas›yla elde edilen art›k ergitilerek döküm anotlar haline getiri-lir ve elektrolitik yolla gümüflün saflaflt›r›lmas› ifllemi s›ras›nda bunlara ihtiyaç duyulur.Art›klar›n ergitilmesi yoluyla % 95 gümüfl, % 3 alt›n ve yan›nda bak›r, kurflun, bizmut,kadmiyum, nikel, demir, paladyum, platin gibi metaller içererek Dore metali olarakadland›r›l›rlar. Dore metalindeki alt›n ve gümüfl 2 farkl› elektrolitik yöntemle ayr›l›rlar.

• Moebius • Thum yöntemleri olup, her iki yöntemde de ortak olan katotta gümüfl kris-

taller ve anotta alt›n çamuru halinde birikir.


fiekil 10.4Karbon anot

2 O2-

O + 4e2

Kat› elektrolit

Ergitilmifl elektrolit

Karbon katotA1 3e3+ + A1

Ergitilmifl Alüminyum

Çelik toplamatabakas›

‹ndirgenmifl bas›nçtaAl al›n›r.

Alüminyumelektrolitiküretiminingerçekleflti¤ielektroliz hücresi

Moebius hücresi, %85’i alt›n, bak›r ve gümüfl içeren 9 anot ve paslanmaz çelik-ten olan 4 katot içerir. Elektrolit AgNO3 ve Cu(NO3)2 tan ibaret olup, bundan birmiktar al›narak, bak›r ile reaksiyona sokuldu¤unda Ag, sonra da Fe ile reaksiyonasokularak Cu çöktürülür ve hücrelerin belirli bir ak›m yo¤unlu¤u ve gerilim uygu-lanarak çal›flmas› sa¤land›ktan sonra anot ve katotlar›n aras›nda bulunan tahta s›-y›r›c›larla nötral bir çözelti olan elektrolit kar›flt›r›larak katotta biriken Ag parçalar›,elektrotlar alt›nda bulunan bir tavada toplan›r, y›kan›r ve grafitten yap›lm›fl kroze-lerde ergitilerek kal›plar halinde oluflturulur.

Thum hücresi, taban› kal›n bir karbon ile kapl› olan katot hücresi ile, dore me-talinden yap›lm›fl 5 anottan oluflmufl olup, diyaframla ayr›l›r. Diyafram, gümüflüntoplanm›fl oldu¤u katota alt›n çamurunun gelmesini engeller. Elektrolitin içeri¤i,miktar›,ak›m yo¤unlu¤u Moebius hücresi ile ayn› olmakla birlikte uygulanan geri-lim farkl› olup daha büyüktür. Gümüflün eldesi Moebius hücresindekine benzerflekildedir. Katottan gümüfl metali s›y›r›larak al›n›r ve y›kan›r, ergitilerek kal›plaflt›-r›l›r. Thum hücreleri daha genifl yer kaplad›¤› gibi daha fazla enerji harcar.

Dore metalinin elektrolitik yöntemle ayr›lmas›nda elektrotlarda hangi metaller birikir?

Gümüfl üretiminde kullan›lan Moebius ve Thum hücrelerinin flekillerini 1995’te Prof.Dr.A.Sezai Saraç taraf›ndan yaz›lan Metal Kaplama ve Elektrokimyasal Teknolojiler kitab›ndaMetallerin Elektrolitik Eldesi bölümünde inceleyebilirsiniz.

Sodyum ÜretimiSodyum üretiminde en önemli yöntem, Downs prosesi olup, sodyum klorürünelektrolizi olarak ifade edilir (fiekil 10.5).

2NaCl → 2Na + Cl2

Downs hücresi refrakter tu¤lalarla astarlanan çelik bölme içeren dikdörtgenfleklinde bir hücredir. Anot karbondan, katot demirden yap›lm›fl olup, ayr› birim-ler halinde yerlefltirilmesi sodyum ve klorun eldesini kolaylaflt›rm›flt›r. Sodyum klo-rürün erime noktas›n›n (804°C) çok yüksek olmas› nedeniyle erime noktas›n› dü-flürmek için CaCl2 (E.N. 772°C) kat›larak, düflük s›cakl›kta çal›flt›r›l›r ve bu da ref-rakter astar›n›n ömrünün uzamas›na klorun toplanmas›n›n kolay olmas›na ve sod-yumun elde edilmesi güç bir sis oluflturmas›n› önlemesine sebep olur.

Downs hücresinde, elektrolit, % 33,2 NaCl ve % 66,8 CaCl2 kar›fl›m›ndan ibaretolup ötektiktir. Katotta sodyum ve kalsiyum kar›fl›m› birikir ve kalsiyumun sodyumiçerisindeki belirli bir çözünürlü¤ü oldu¤undan kalsiyumun fazlas› sodyum klorürile birleflerek afla¤›daki reaksiyon gerçekleflir.

Ca + 2NaCl → 2Na + CaCl2

Kalsiyum, doymufl sodyum ile so¤utuldu¤unda, s›cakl›¤›n düflmesine ba¤l› ola-rak kristallenen a¤›r kalsiyum yeniden hücre içine düfler. Tafl›ma borusundan ge-len sodyum ( maksimum % 1 Ca içerir) 105 - 110°C’da süzülmesi yoluyla içinde Camiktar› % 0,05’e düflürülerek saflaflt›r›l›r ve % 99,9 luk sodyum elde edilerek, eri-mifl halde azot doldurulmufl bir tanka gönderilerek kat›laflmas› beklenir ve kulla-n›lmak üzere sodyum ihtiyac› olan yerlere gönderilir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



8

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Magnezyum ÜretimiMagnezyum, do¤ada kar›fl›m halinde bulunur. En önemli mineralleri karnalit[MgCl2.KCl.6H2O], magnezit [MgCO3] ve brusit [Mg(OH)2], olup deniz suyu da,magnezyum içermekte olup, deniz suyundan magnezyumun elektrolitik olaraküretimi mümkün olmamaktad›r.

Magnezyum, elektrolitik olarak ergimifl Mg, sodyum ve kalsiyum klorürün elek-trolizi yoluyla eldesi mümkündür (fiekil 10.6). Elektrolitik hücreler büyük seramikkapakl›, çelik kaplar olup, bu hücrenin iç k›s›mlar› katot olarak davran›rken, hüc-renin üzerinde dikey konumda bulunan grafit çubuk anot olarak davran›r. Erimenoktas›n› düflürmek, yo¤unlu¤u artt›rmak, iletkenli¤i artt›rmak amac›yla NaCl veCaCl2 kat›l›r. Tuzlar, elementel magnezyum elde etmek için kullan›lan elektrik ak›-m› ve d›fltaki gaz yak›tl› f›r›nlar ile oluflturulan d›fl ›s› yard›m›yla erimifl halde bulu-nurlar. Hücre 710-750°C de çal›fl›r. Magnezyumun erimesi için (EN 651°C) s›cakl›kyeterli olup, erimifl halde bulunan Mg ak›flkan bir halde oldu¤undan hücreden ko-layca geçer. Hücreye uygulanan gerilim 6-8 volt olup, yaklafl›k 40000 amper ak›muygulan›r ve böylece katotta magnezyum serbest hale geçerek erimifl metalik mag-nezyum hücre yüzeyine ç›karak % 99,9 safl›kta Mg metali, hücrenin magnezyumboflaltma a¤z›ndan metal toplama kaplar›na boflalt›l›r. Ortamda magnezyum yan›s›ra klorda üretilir.


fiekil 10.5

CI2

NaCI Besleme

Çelik D›fl Kap

Atefl Tu¤las›

Silindirik grafit Anot

CI

2

CI-

+ e

CI + CI CI

Fe yada CuKatotNa+ e+ Na

Na metali

Sodyum üretiminingerçekleflti¤i Downshücresi

Hidrojen ÜretimiHidrojen dünyada en fazla bulunan element olmas› nedeniyle sentetik yak›t olarakbüyük bir potansiyele sahiptir. Dünyada bulunan kaynaklar olarak su, hava, kömürve do¤al gaz belirtilebilir. Çevreye verece¤i zarar göz önünde bulunduruldu¤unda,sudan üretilen hidrojen en do¤ru tercih olacakt›r. Sudan hidrojen üretilmesinde, su-yun elektrolizi yöntemi kullan›l›r ve yüksek safl›kta elde edilir (fiekil 10.7).

Suyun elektrolizinde % 10-25 NaOH veya KOH çözeltisi içeren bir elektrolizhücresine, demir bir katot ve nikel kaplanm›fl bir anot dald›r›larak, do¤ru ak›muyguland›¤›nda, elektrolit içindeki su, katotta hidrojene, anotta ise oksijene ayr›-flacakt›r (Su iyi bir iletken olmad›¤› için, iletkenli¤ini artt›rmak üzere KOH gibi birbaz eklenir.

2H2O(s) → 2H2(g) + O2(g) ∆H = +136 kkal

Reaksiyonun ayr›flmas› için gereken gerilim oda s›cakl›¤›nda 1,23 V olup, uy-gulan›lan gerilim 2 ile 2,5 V aras›nda de¤iflir. Bu farkl›l›k, hidrojenin elektrotlarüzerindeki afl›r› gerilimi ve hücrenin iç direncinden (tepkimenin yavafl olmas›n-dan) kaynaklanmaktad›r. Elektrotlar aras›nda asbest bir diyafram bulunmaktad›r.Uygun çal›flma s›cakl›¤› 60-70°C’dir. Anotun nikelle kaplanm›fl olmas›, üzerindeayr›flacak olan oksijenin afl›r› gerilimini azaltacakt›r. Suyun elektrolizi sonucundahidrojen gaz›n›n oluflmas›yla birlikte, içerisinde az miktarda O2 (% 0,3 O2) olufla-bilir. Bu hidrojenin içindeki O2 elektroliz ç›k›fl›ndaki platinli veya paladyumluamyantla doldurulmufl kulede su buhar› haline dönüfltürülerek, hidrojen daha safelde edilir (%99,7 safl›kta)


Mg boflaltmaa¤z›

Ergimifl Mg

Ergimifl elektrolit

Grafit anot Katot görevi yapançelik kap

D›fl ›s›tma sistemi

Gözenekli pota

Elektrolit ekleme

CI2

2 CI- CI2 + 2 e

Mg + 2 e Mg2+

fiekil 10.6

Magnezyumunelektrokimyasalüretimi

Hidrojen, sodyum klorürün elektrolizi ile de elde edilebilir. Ancak burada eldeedilen hidrojen yan ürün fleklindedir.

Hidrojenin depolanmas› genellikle gaz halinde olup, düflük yo¤unlu¤a sahipolmas›ndan dolay› çok yer kaplar. Bu nedenle bas›nçl› tanklarda ve tüplerde s›k›fl-t›r›larak saklan›r. Bundan baflka hidrojen s›v› fleklinde de depolanabilir ve daha azyer kaplar. Ancak s›v›laflt›r›lmas› için, s›v›laflt›r›lan hidrojenin enerji de¤erinin üçtebiri kadar yüksek enerjiye ihtiyaç vard›r. Hidrojenin kat› halde depolanmas› içinmetal hidritler kullan›l›r. Ancak metal hidritlerin çok a¤›r olmas› nedeniyle, dahahafif olan karbon nano yap›lar› gelifltirilmektedir.

Elektroliz yöntemiyle hidrojen elde edilmesi yöntemi hidrojenin az kullan›ld›¤›tesisler ve elektri¤in ucuz olarak üretildi¤i yerlerde ekonomiktir.

Oksijen ÜretimiOksijenin endüstriyel aç›dan öneminin çok fazla olmas› örne¤in, sanayide oksijenkayna¤›, roketlerde, demir çelik endüstrisinde, t›pta ve eczac›l›kta v.b. üretiminingün geçtikçe artmas›na neden olmufltur. Bir çok üretim flekli olmakla birlikte elek-trolitik olarak, suyun elektrolizi ile elde edilir. Suyun elektroliziyle yan ürün olarakO2 elde edilir. Elde edilen oksijen % 99,7 safl›ktad›r. Suyun elektrolizi yöntemi H2eldesinde ayr›nt›l› olarak anlat›lm›flt›r.

KLORATLAR VE PERKLORATLARSodyum klorat üretimi endüstri aç›s›ndan büyük önemi vard›r. Ka¤›t hamurununa¤art›lmas›nda, kat› roket yak›tlar›nda oksitleyici olarak (amonyum perklorat), pat-lay›c› madde yap›m›nda (potasyum perklorat) kullan›l›r.


fiekil 10.7

Diyafram

Elektrod

Elektrolizüniteleri

Seyreltik KOH

çözeltisi

Kat›lan

su

Hidrojen (%99.9)

Oksijen (%99.6)

Do¤ru ak›m

H2 O2 O2H2

Hidrojeninelektrokimyasalüretimi

Sodyum Klorat ÜretimiSodyum klorür çözeltisinin elektrolit olarak, sodyum bikromat›n asitlendirilerek,doyurulmufl (yaklafl›k 2g/L) tuz çözeltisinin kullan›lmas›yla katotta sodyum hidrok-sit ve anotta klor gaz› oluflur, fakat elektroliz hücresinde diyafram olmad›¤›ndandolay› anotta ve katotta biriken ürünler kar›flarak sodyum hipokloriti oluflturur veklorata yükseltgenir.

NaCl(çöz) + 3H2O(1) → NaClO3(çöz) + 3H2(g) ∆H = +223,9 kkal

Sodyum bikromat hücrede, ortamdaki HCl etkisiyle serbest halde bulunan hi-poklorit asidin afl›nd›r›c› etkisini azaltmak görevini görür. Hücrenin içi tuzlu suyladoldurularak, so¤utma suyu ile hücrenin s›cakl›¤› 40°C’de tutulur. Reaksiyonun ta-mamlanmas›ndan sonra, kar›fl›m halindeki çözelti tanklara gönderilir. ‹çinde hi-poklorit bulunabilmesi nedeniyle su buhar› ile 90°C’ye kadar ›s›t›larak bozunmas›sa¤lan›r. Kar›fl›mdaki kromat miktar› analiz edilerek tayin edilir ve bulunan kromatmiktar›n›n tamam›n› çöktürebilmek için baryum klorür ilave edilir. Elektrotlar›ngetirdi¤i grafit çamuru tank›n dibinde toplan›r ve berrak çözelti bir kum filtresininiçinden geçirilerek buharlaflt›r›c› depolama tanklar›na pompalanarak gönderilir.Burada soda ile nötrlefltirilerek, çift tesirli bir buharlaflt›r›c›da yaklafl›k lt’de 750 gsodyum klorat deriflimine gelinceye kadar buharlaflt›r›l›r. Sonra çözeltide bulunansodyum klorür giderilmesi için durulmaya b›rak›l›r. Yeniden kazan›lm›fl tuz ve klo-rat yeniden kullan›l›r. Bekleyen çözelti, süzülür ve 3-5 gün so¤utularak elde edilensodyum klorat kristalleri santrifüjlenerek kurutulur.

Sodyum klorat üretimi hakk›nda daha ayr›nt›l› bilgi için, A. ‹hsan Çataltafl taraf›ndan 1983y›l›nda çevrilen “Kimyasal Proses Endüstrileri 1“ kitab›n› inceleyebilirsiniz.

Potasyum Perklorat ÜretimiPotasyum perklorat›n elektroliz yoluyla eldesi çelikten yap›lm›fl elektroliz hücresine,platin anot yerlefltirilerek 2500 Amper ak›m, 65°C s›cakl›kta, 5,5-6,0 V gerilim uygula-yarak gerçeklefltirilir. Böylece sodyum klorattan sodyum perklorat elde edilir. Sod-yum perklorat çözeltisine s›cak doygun potasyum klorür çözeltisi eklenir. So¤utulma-ya b›rak›lmas›yla potasyum perklorat kristalleri santrifüjlenir, y›kan›r ve kurutulur.

NaClO4 + KCl → KClO4 + NaCl

Reaksiyon sonunda oluflan NaCl, sodyum klorat üretiminde hücre besleme çö-zeltisi olarak kullan›l›r.

Sodyum klorattan, sodyum perklorat eldesi için gerekli flartlar nelerdir?

ORGAN‹K B‹LEfi‹K ÜRET‹M‹Organik bileflik üretimi, organik maddelerin indirgenmesi ve organik maddelerinyükseltgenmesi olmak üzere ikiye ayr›l›r.

Organik Maddelerin ‹ndirgenmesiOrganik bilefliklerden baz›lar›n›n, elektrolitik yolla oksidasyonu veya indirgenme-si endüstriyel boyutta uygulanabilmifltir.

Organik maddelerin iletkenliklerinin zay›f olmas› nedeniyle elektroliz s›ras›nda,elektrolit eklenmesine ihtiyaç duyulmaktad›r. Anot ve katotlar›n birbirinden ayr›l-


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



9

mas› için diyafram kullan›lmas› gerekir. Aksi takdirde anot ve katot çözeltileri bir-birine kar›flabilir.

Endüstriyel aç›dan önemli birkaç organik elektrolitik reaksiyon afla¤›da be-lirtilmifltir.

• Glikozdan Mannitol ve Sorbitol EldesiCreighton, flekerleri polihidrik alkollere elektrolitik yolla indirgeme ifllemini ge-

lifltirmifltir. Mannitol patlay›c› madde endüstrisinde, sorbitol ile birlikte her ikisi deorganik madde sentezinde bafllang›ç maddeleri olarak kullan›lmas› nedeniyle or-ganik maddelerin indirgenmesine örnek olarak verilmifltir.

Elektroliz iflleminde, sodyum sülfat elektrolit olarak kullan›l›r. fieker sulu alkaliortam›nda alkole indirgendi¤i için ortam› alkali haline getirmek için sodyum hid-roksit kullan›l›r. Katot olarak 36 tane kurflun amalgam›, anot olarak 35 tane kurflunkullan›l›r ve bir anot bir katot elektroliz hücresine yerlefltirilir. Anotlar diyaframlasar›l›rken, katot bölgesindeki hücre s›cakl›¤› çözelti içinden geçen so¤utma boru-lar› yard›m›yla belirli bir de¤erde tutulur. Elektroliz ifllemi sonucunda katottaki çö-zelti vakum kab›nda suyu buharlaflt›r›l›r ve geride kalanlar s›cak etanolle, alkolle-rin çözünmesi için reaksiyona sokulur. Çözünmeyenler süzülerek ayr›l›r. Çözeltik›sm› kristalizör de kristallendirilerek mannitol kristalleri elde edilir. Kristaller, çö-zelti k›sm›ndan santrifüjlenerek ayr›l›r. Ayr›lan mannitol su ile yeniden kristallen-dirilir. Santrifüjdeki çözelti k›sm› sorbitol flurubu içerir. Çözelti buharlaflt›r›l›p, aktifkömür eklenerek safs›zl›klar› absorblamas›yla saflaflt›rma ifllemi yap›l›r.

Organik Maddelerin YükseltgenmesiOrganik maddelerin elektrolizindeki reaksiyonlar ço¤unlukla anotta gerçekleflir.Alifatik monobazik asitlerin yada tuzlar›n elektrolizinde anotta oksijen üretilir. Aro-matik monobazik asitlerin tuzlar› ise anotta sadece oksijen verir. Dibazik asitlerintuzlar›n›n elektrolizi sonucu oksidasyon gerçekleflir. Okzalat ile anotta meydanagelen ana ürün karbondioksittir.

(CO2)2 = 2CO2 + 2e-

Antrasen, iyodoform, elektrolitik olarak oksidasyonla elde edilmeye örnek ol-rak verilebilir.

ELEKTROK‹MYASAL HÜCRE ÇEfi‹TLER‹Elektrokimyasal hücreler, yükseltgenme-indirgenme reaksiyonlar›n›n gerçekleflti¤idüzeneklerdir. Elektrokimyasal hücreler, elektrolit çözeltilerinin içine dald›r›lan ikielektrot ve iki yar› hücrenin kar›flmas›n› önleyerek ak›m›n geçmesini sa¤layantuz köprüsünden oluflur (fiekil 10.8). Anotta yükseltgenme, katotta indirgenme re-aksiyonlar› gerçekleflir.

Elektrokimyasal hücreleri 2 gruba ayr›l›r. • Galvanik Hücreler• Elektrolitik HücrelerGalvanik hücre ve Elektrolitik hücrelerin her ikisinde de anot elektronlar›n pi-

li terk etti¤i elektrot, katot elektronlar›n pile girdi¤i elektrottur.

Galvanik Hücre (Voltaik Hücre)Yükseltgenme - indirgenme reaksiyonlar› kendili¤inden olur ve elektrik enerjisiüreterek, depolar. Galvanik hücre, iki ayr› yar› hücre, elektrotlar› birbirine ba¤la-yan iletken tel, tuz köprüsünden meydana gelir.


Yar› Hücre: Bir metalçubu¤unun kendi iyonlar›n›içeren elektrolit çözeltisinedald›r›lmas›yla oluflansistemlere denir.

‹ki yar› hücre iletken tel ve tuz köprüsü ile birbirine ba¤land›¤›nda, aralar›nda-ki potansiyeli dengelemek için anottan (Zn elektrottan), katota (Cu elektroda)elektron göçü gerçekleflir. Çinkonun indirgenme e¤ilimi daha küçük oldu¤undan,çinko, bak›r karfl›s›nda yükseltgenmek isteyecektir ve 2 e- nunu bak›r’a vererekyükseltgenecek ve iyon halinde çözünerek çözeltiye geçer.

Zn(k) → Zn2+ + 2e- yükseltgenme

‹letken tel yard›m›yla bak›ra gelen elektronlar ise çözeltideki Cu2+ iyonlar›n›elektrot yüzeyinde toplayarak metalik bak›r halinde elektrota tutunarak indirgenir.

Cu2+ + 2e- → Cu(k) indirgenme

Galvanik hücrede gerçekleflen toplam reaksiyon

Zn(k) + Cu2+ → Zn2+ + Cu(k)

Çözelti içinde elektri¤in geçifli katyonlar›n ve anyonlar›n göçü ile sa¤land›¤›n-dan ZnSO4 ‘›n bulundu¤u yar› hücreden Zn iyonlar› uzaklafl›rken SO4

2- iyonlar›anota hareket eder. CuSO4’›n bulundu¤u yar› hücreden SO4

2- iyonlar› uzaklafl›r-ken, Cu2+ iyonlar› katota yaklafl›r. Burada yük dengesini korumak için tuz köprü-sü içinde bulunan K+ ve Cl- iyonlar›, K+ Cu çözeltisine, Cl- iyonlar› ise Zn çözelti-sine geçerek galvanik hücredeki yük dengesini koruyarak, bir iletken tel ve tuzköprüsüyle elektron ve iyon ak›fl devresi tamamlanm›fl olur.

Pil potansiyelinin s›f›r olmas› ile sistem dengeye gelir. Ancak elektrik üretimibitmifltir.

Elektrolitik HücrelerYükseltgenme - indirgenme reaksiyonlar› kendili¤inden gerçekleflmez. Reaksiyo-nun gerçekleflmesi için d›flar›dan enerji al›r. Elektrik enerjisi harcar. Bir güç kayna-¤›n›n - ucu, ZnSO4’›n bulundu¤u yar› hücrenin çinko elektrotuna, + ucu da bak›relektroduna ba¤lanmas›yla oluflturulan hücre elektrolitik hücredir. Güç kayna¤›1,1 V’dan daha büyük oldu¤unda iki yar› hücrede meydana gelecek reaksiyon ter-sine döner ve bak›r yükseltgenirken, çinko indirgenir.


Cu elektrot

KatotTuz köprüsü

Anot

Zn elektrot

0,25 M ZnSO çözeltisi40,25 M CuSO çözeltisi4

doy.KCIçözeltisi

1,1 V

fiekil 10.8

Elektrokimyasalhücre örne¤i

Elektrot: Elektrolitçözeltisine dald›r›lan metalçubuk veya plakalara denir.

Cu(k) → Cu2+ + 2e- yükseltgenme

Zn2+ + 2e- → Zn(k) irdirgenme

Elektrolitik hücrede gerçekleflen toplam reaksiyon

Cu(k) + Zn2+ → Cu2+ + Zn(k)

Galvanik hücrenin elektrolitik hücreden fark› nedir?


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



10


Klor-Alkali ve Elektrolitik Endüstrilerinde yer alan

kimyasallar› tan›mlamak.

Klor -Alkali ve Elektrolitik Endüstrileri, sodyumkarbonat, sodyum bikarbonat, klor, sodyum hid-roksit, a¤artma tozu v.b. bilefliklerin üretimi ilealüminyum, gümüfl, magnezyum v.b. metallerinüretimini kapsayarak, çok genifl kullan›m alanla-r›na sahiptirler. Elektrokimyasal endüstride üreti-len kimyasal maddeler maliyet bak›m›ndan di¤erelde edilen yöntemlere göre daha ucuz üretile-bilmektedir.

Klor-Alkali ve Elektrolitik Endüstrilerindeki üre-

tim proseslerini ö¤renerek, aç›klamak.

Sodyum karbonat üretimi solvay yöntemine gö-re olup, doygun bir tuz çözeltisinin amonyaklaabsorblan›p, elde edilen amonyakl› çözeltidenkarbondioksit geçirilmesi ve amonyum klorürçözeltisinin kalsinasyonda kavrulmas› sonucuelde edilir. Sodyum bikarbonat, sodyum karbonat›n karbon-dioksit ile beslenmesi sonucu bikarbonat süs-pansiyonu süzülüp, y›kan›p santrifüjleme yoluy-la elde edilir. Klor ve Sodyum hidroksit iki farkl› elektrolitikyöntemle elde edilerek, diyaframl› elektroliz hüc-relerinde katotta hidrojen, anotta ise klor birikir.Civa katotlu elektroliz hücrelerinde anotta klor,katotta sodyum birikir. A¤artma tozu, Ca(OH)2’ten ters ak›mla Cl2 geçi-rilmesi yoluyla elde edilir. Kalsiyum hipokloritise iki yolla elde edilebilir. Bunlardan birincisikalsiyum hidroksitin klorlanmas›n› ve çözeltidenNaCl ve Ca(OCl)2’nin ayr›lmas› ile, ikincisi, sod-yum hidroksit ve kalsiyum hidroksit kar›fl›m›n›nklorlanmas› ile elde edilmifl olan tuzundan so-¤ukta elde edilebilir. Sodyum hipoklorit, elektro-liz sonucu anotta klor, katotta sodyum hidroksitbirikimiyle elde edilir. Sodyum Klorit, klordanklordioksite dönüflerek, oluflan kalsiyum karbo-nat süzülerek uzaklaflt›r›larak, NaClO2 çözeltisibuharlaflt›r›l›p, kurutulmak yoluyla elde edilir.Alüminyum, Gümüfl, Sodyum, Magnezyum, Hid-rojen, Oksijen gibi kimyasal maddelerin eldesielektrokimyasal olup, elektrolitik hücrede saf ol-mayan metalin anotta çözünerek, katotta saf me-talin eldesi yöntemine dayan›r.

Sodyum klorat elektrolitik olarak elde edilip, ka-totta sodyum hidroksit, anotta klor gaz› birikir.Potasyum perklorat, öncelikle sodyum klorattan,sodyum perklorat›n elektrolitik elde edilmesini,sonra s›cak doygun KCl çözeltisi eklenip so¤u-tulmak suretiyle elde edilir.

Organik bilefliklerin indirgenme yükseltgenme

yöntemi hakk›nda bilgi sahibi olmak.

Organik bileflik üretiminde, indirgenme ve yük-seltgenme elektrolitik yolla gerçeklefltirilebilmifltir.

Elektrokimyasal hücre çeflitlerini ö¤renmek, hüc-

re içinde gerçekleflen yüksetgenme indirgenme

olaylar›n› aç›klamak ve elektrolitik endüstri ile-

tim projesi ile ba¤lant› kurmak.

Elektrokimyasal hücreler, yükseltgenme indir-genme reaksiyonlar›n›n gerçekleflti¤i düzeneklerolup, 2 tiptir. Galvanik hücreler, reaksiyon ken-dili¤inden olur ve elektrik enerjisi üretir. Elektro-litik hücreler, reaksiyon kendili¤inden gerçeklefl-mez ve d›flar›dan enerji al›r. Elektrolitik endüs-tride Alüminyum gümüfl, sodyum magnezyum,hidrojen, oksijen gibi maddelerin elektrokimyasal eldesinde kullan›l›r.

Klor-Alkali ve Elektrolitik Endüstrilerindeki kim-

yasallar›n üretim alanlar› hakk›nda bilgi sahibi

olmak.

Klor-Alkali ve Elektrolitik endüstrilerinde üretimigerçeklefltirilen kimyasal maddeler, sabun ve de-terjanlar, elyaf ve plastikler, soda, cam, petro-kimyasal maddeler, ka¤›t ve selüloz, tekstil en-düstrisi, suyun sertli¤ini gidermede, patlay›c›maddeler, çözücüler ve di¤er kimyasal maddele-rin üretimi alanlar›nda kullan›lmaktad›r.

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç

3NA M A Ç

4NA M A Ç

5NA M A Ç


1. Afla¤›dakilerden hangisi soda üretiminde kullan›lanreaksiyonlardan biri de¤ildir?

a. CaCO3(k) → CaO(k) + CO2(g)b. NH4HCO3+ NaCl NH4Cl + NaHCO3c. Na HCO3(k) → Na2CO3(k) + H2O(g) + CO2(g)d. Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3

e. NH4OH(g) + CO2(g) → (NH4)2 CO3(4) + H2O(g)

2. Klor ve Sodyum Hidroksit üretimi ile ilgili olarakafla¤›daki ifadelerden hangisi yanl›flt›r?

a. Kireç kayma¤›d›r. b. Diyaframl› elektroliz hücrelerinde katotta hidro-

jen, anotta klor birikir. c. Civa katotlu hücrelerinde katotta sodyum birikir.d. ‹ki tip hücrede üretilebilir. e. Alkali metal klorürlerin sulu çözeltilerinden

elektrolitik olarak elde edilebilir.

3. A¤artma ifllemlerinde afla¤›daki bilefliklerden hangi-si kullan›lmaktad›r?

a. Alüminyumb. Sodyum hipokloritc. Oksijend. Sodyum hidroksite. Magnezyum

4. Afla¤›dakilerden hangisi kuvvetli elektrolittir?a. H2CO3b. HCNc. HNO3d. NH3e. CH3 COOH

5. Elektrolitik endüstri afla¤›daki ifadelerden hangisi ileilgili olarak do¤rudur?

a. Do¤ru ak›m› alternatif ak›ma çevirir.b. Tek anot civa- ark do¤rultucusu kullan›l›r.c. Saf olmayan metal katotta çözünür.d. Saf metal anotta birikir.e. Alternatif ak›m kullan›l›r.

6. Moebius ve Thum yöntemleri ile katottan elde edi-len metal afla¤›dakilerden hangisidir?

a. Gümüflb. Alt›nc. Demird. Bak›re. Sodyum

7. Afla¤›dakilerden hangisi Downs prosesini tan›mla-maktad›r?

a. Organik maddelerin elektrolizib. Potasyum perklorat›n elektrolizic. Suyun elektrolizid. Sodyum klorürün elektrolizie. Aliminyum üretimi

8. Sodyum klorat üretimi ile ilgili olarak afla¤›daki ifa-delerden hangisi do¤rudur?

a. Diyafram vard›r.b. Elektrolit olarak sodyum hidroksit kullan›l›r.c. Anotta ve katotta biriken ürünler sodyum hipok-

loriti oluflturur ve klorata yükseltgenird. Potasyum klorür hücre besleme çözeltisi olarak

kullan›l›r.e. Baryum klorür elektrolit olarak kullan›l›r.

9. Organik bileflik üretimleriyle ilgili olarak afla¤›dakiifadelerden hangisi do¤rudur?

a. Organik maddelerin elektrolizi s›ras›nda elek-trolite ihtiyaç vard›r.

b. Diyaframa ihtiyaç yoktur.c. Organik maddelerin elektrolizi genellikle katot-

ta gerçekleflir.d. Okzalat tuzlar›n›n elektroliziyle indirgeme ger-

çekleflir.e. Potasyum nitrat elektrolit olarak kullan›labilir.

10. Galvanik hücreye iliflkin afla¤›daki ifadelerden han-gisi yanl›flt›r?

a. ‹ki ayr› hücre, elektrotlar› birbirine ba¤layan ilet-ken tel ve tuz köprüsünden oluflur.

b. Elektron göçü anottan katota do¤rudur.c. Çinko ve bak›r›n bulundu¤u ortamda bak›r yük-

seltgenir.d. Çözelti içinde elektri¤in geçifli katyon ve anyon-

lar›n göçü ile sa¤lan›r.e. Elektrik enerjisi üreterek depolar.



1. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Klor-Alkali Endüstrileri“bafll›kl› k›sm› yeniden gözden geçiriniz.

2. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Klor-Alkali Endüstrileri“bafll›kl› k›sm› yeniden gözden geçiriniz.

3. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Klor-Alkali Endüstrileri“bafll›kl› k›sm› yeniden gözden geçiriniz.

4. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Klor-Alkali Endüstrileri“bafll›kl› k›sm› yeniden gözden geçiriniz.

5. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Elektrolitik Endüstri“ bafl-l›kl› k›sm› yeniden gözden geçiriniz.

6. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Elektrolitik Endüstri“ bafl-l›kl› k›sm› yeniden gözden geçiriniz.

7. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Elektrolitik Endüstri“ bafl-l›kl› k›sm› yeniden gözden geçiriniz.

8. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kloratlar ve Perkloratlar“bafll›kl› k›sm› yeniden gözden geçiriniz.

9. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Organik Bileflik Üretimi“bafll›kl› k›sm› yeniden gözden geçiriniz.

10. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Elektrokimyasal Hücre Çe-flitleri“ bafll›kl› k›sm› yeniden gözden geçiriniz.

S›ra Sizde 1

Kayb›n az olmas›, ucuz olarak üretilebilmesidir.

S›ra Sizde 2

Sodyum karbonat oluflumu için gerekli olan sodyumbikarbonat kristallenmesini sa¤lamakt›r

S›ra Sizde 3

Anot ve katot ürünlerinin ayr› olarak elde edilmesi vebaflka reaksiyonlara neden olmamas› için ihtiyaç duyul-maktad›r.

S›ra Sizde 4

Anotta suyun dissosiyasyonundan oluflan O2’nin birik-memesinin nedeni, oksijenin afl›r› geriliminin klordanbüyük olmas›d›r.

S›ra Sizde 5

Elektroliz hücresi sahip oldu¤u ayr›flma verimi kadarçal›flt›r›lmal›, yani sahip oldu¤undan daha yüksek ayr›fl-ma verimlili¤inde çal›flt›r›lmamal›d›r.S›ra Sizde 6

Diyaframl› hücrelerde anottaki ve katottaki tuz seviye-leri farkl› olup, anottaki tuz seviyesi farkl› olup, anotta-ki tuz seviyesi daha yüksektir. Diyaframdan geçifllerhidroksit iyonunun anota geri dönmesine engellidir.

S›ra Sizde 7

Hay›r suda çözünerek iyonlar›na ayr›flmaz, molekül ha-linde C2H5OH(aq) gösterilerek iyonlaflm›fl halde göste-rilmezler.

S›ra Sizde 8

Katotta gümüfl, anotta alt›n çamuru halinde birikir.

S›ra Sizde 9

Çelikten yap›lm›fl elektroliz hücresi, 2500 A ak›m, 650°Cs›cakl›k, 5,5-6 V gerilim gereklidir.

S›ra Sizde 10

Yükseltgenme-indirgenme reaksiyonlar› kendili¤indenolur ve elektrik enerjisi üretir

Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› S›ra Sizde Yan›t Anahtar›


Buchel K., Moretto H., Woditsch P.(2000) Industrial

inorganic chemistry Wiley-UCH.Speight J.G. (2002) Chemical and process design

handbook Mc Graw-Hill.Civeleko¤lu H., Aksoy H.A. (1987). S›nai Kimya III ‹s-

tanbul : ‹TÜ Kimya - Metalurji Fakültesi Yay›n.Hout B., Hallion V., Cartage T., Cockx A.(2004) Pro-

duction of sodium bicarbonate in industrial

bubble columns Chemical Engineerng Science

59, 5687-5694.Olcay A. (1998). Kimyasal Teknolojiler, Ankara: Gazi

Kitabevi.Petrucci Harwood (1994). Genel Kimya Prensipler

ve Modern Uygulamalar (6th ed.) (Çev.Ed. UyarT.) Ankara: Palme Yay›nc›l›k.

San›gök Ü. (1987). Anorganik Endüstriyel Kimya ‹s-tanbul: ‹stanbul Üniversitesi Yay›nlar›.

Saraç S. (1995). Metal Kaplama ve Elektrokimyasal

Teknolojiler ‹stanbul: Ça¤layan Kitabevi.Shreve N. R., Brink J.A. (1983). Kimyasal Proses En-

düstrileri 1 (4th ed.). (Çev. Çataltafl A.‹). ‹stanbul:‹nk›lap.

Terem N.H. (1968). Anorganik S›nai Kimya ‹stanbul:‹stanbul Üniversitesi Yay›nlar›.

http://home.anadolu.edu.tr/(bbozan/sodyum tuzlar› vesoda.doc (2010)

http://prosesmuhendisi.com (2010)http://lisanskimya.bal›kesir.edu.tr/(f20317/

aluminyum.htm (2010)http://www.metalurji.org.tr/dergi/dergi134/d134_1011

05.pdf (2010)http://www.mta.gov.tr/v1.0/belgeler/bal›kesir/egitim/

02.pps # 256,2,Girifl (2010)http://www.muhteva.com/klor-t22798.htm (2010)http://www.enerjikaynaklari.net/page/keyf/

hidrojen_uretimi_108.html (2010)http://timak.bal›kesir.edu.tr/pdf/ %20354.pdf (2010)http://aran.etu.edu.tr /foyler/pil.doc (2010)http://w3.gazi.edu.tr/web/mkaracan/enstrumental

(2010)http://www.everyscience.com/chemistry/physical/Electrochemistry/d.1152.php(2010)

http://alpha.chem.umb.edu/chemistry/ch311/evans/chapter%2014%20notes.pdf (2010)

http://chemistry.about.com/od/lecturenotes13/General_Chemistry-lecture-notes (2010)

http://www. mta.gov.tr/v1.0/madenler/metalik-madenler/webaltin.pdf (2010)

http://www.aof.anadolu.edu.tr/kitap/EHSM/1222/unite09.pdf (2010)


Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Bir ilaç etken maddesinin keflfinden farmasötik dozaj flekline gelinceye ka-darki süreçte geçirdi¤i aflamalar› tan›mlayabilecek,Ürün geliflimi sürecini yorumlayabilecek, AR-GE’nin önemini ve ön formülasyon çal›flmalar›n›n gereklili¤ini aç›klaya-bilecek,Endüstriyel ilaç üretimi ve Türk ‹laç Endüstrisini tan›yabilecek bilgi ve bece-riler kazanacaks›n›z.


• Dokümantasyon • Kalite Güvencesi• Ürün Gelifltirme• Validasyon

• Kalite Kontrol• AR-GE• ‹yi Üretim Uygulamalar› • Ön Formülasyon

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

N

NN

N

Endüstriyel Kimya ‹laç Endüstrisi

• HAM MADDEDEN DOZAJ fiEKL‹NE• ‹LAÇ ETKEN MADDES‹ ÜRET‹M

ENDÜSTR‹S‹• AR-GE• ÖN FORMÜLASYON VE ÜRÜN

GEL‹fiT‹RME• ENDÜSTR‹YEL ÜRET‹M


HAM MADDEDEN DOZAJ fiEKL‹NETürk sanayinin geliflmifl bir kolu olan ilaç endüstrisi, son y›llarda yapt›¤› aflama ile,haz›r ilaç üretiminde bat› standartlar›n› yakalam›fl durumdad›r. Bugün Türkiye’deüretilen ilaçlar, gerek kalite gerekse sunulufl biçimi bak›m›ndan tüketiciye güvenverecek bir düzeye eriflti¤i gibi baz›lar› d›fl sat›m imkan› da bulmufltur.

Türk ‹laç Endüstrisi, haz›r ilaçta yapt›klar› geliflmeyi, ilaç etken maddesi üreti-minde de gerçeklefltirmelidir. ‹laç etken maddesinin bir kimya endüstrisi ürünü ol-du¤u gerçe¤i ve ilaç etken maddesi ve yard›mc› madde üretiminim ülkemizin eko-nomik geliflimine büyük katk› sa¤layaca¤› göz ard› edilmemelidir. Dünya’da Hin-distan ve ‹rlanda gibi ilaç etken maddesi üretimine yat›r›m yapan ülkelerin ekono-mik refah düzeyi hissedilir ölçüde artm›flt›r. Çünkü, teknolojik geliflmelere paralelolarak, de¤iflik hastal›klar›n ortaya ç›kmas›, sürekli yeni ilaç aray›fllar›na yol aç-makta ve bu alan›n önemini göstermektedir.

‹laç endüstrisinin, araflt›rma-gelifltirme (AR-GE) çal›flmalar›na a¤›rl›k vermesigerekmektedir. Farmasötik kimya, biyokimya, farmakoloji, toksikoloji, farmasötikteknoloji, analitik kimya gibi bilim dallar›n›n (bunlar›n hepsi Eczac›l›k Fakültelerin-de okutulmaktad›r) koordineli flekilde araflt›rma yapmalar› ve ba¤›ms›z araflt›rma-gelifltirme birimleri kurmalar› gerekir. Etken maddelerin, fiziksel, kimyasal ve far-makokinetik özellikleri tespit edildikten sonra uygun dozaj formuna dönüfltürüle-rek hastalar›n kullan›m›na arz edilir. Bütün bu aflamalar GMP ve GLP standartlar›-na göre yap›l›r.

‹yi üretim uygulama rehberlerinde ilaç üretimine yönelik olarak imalat ve üre-tim kavramlar›ndan söz edilmekte ve her iki kavram›n tan›m› ayr› ayr› yap›lmakta-d›r. ‹malat üst yönetim de dahil olmak üzere sorumluluklar›n tüm birimler taraf›n-dan paylafl›lmas›n› gerektiren etkenlikler bütünü olarak ve ambalajlanarak bitmiflürün haline dönüfltürülmesini kapsayan bir süreç olarak tan›mlan›r. Genel olarakilaç üretiminden tart›mla bafllayan, kar›flt›rma ile devam eden ve farmasötik dozajfleklinin oluflturulmas› ile sonlanan bir süreç anlafl›labilir. Bu do¤ru bir yaklafl›m-d›r. Önemli olan bu sürecin sonunda ürünü tekrarlanabilir olarak kaliteli, etken vegüvenilir biçimde üretebilmektir.

Bu ünitede, bir ilac›n meydana getirilmesi sürecinde etkili olan ve ‹yi ÜretimUygulamalar› do¤rultusunda dikkatle planlanmas› gereken unsurlardan ve ilaç en-düstrisinden k›saca bahsedilecektir.

‹laç Endüstrisi

GMP: ‹yi ÜretimUygulamalar› -GoodManufacturing Practice.

GLP: ‹yi LaboratuvarUygulamalar› -GoodLaboratory Practice.

‹LAÇ ETKEN MADDES‹ ÜRET‹M ENDÜSTR‹S‹ Baz› flifal› bitkilerin kullan›lmas›, baz› kimyasal ve mineral maddelerin iyilefltiricietkilerinin görülmesi ve kimya kavram›n›n ortaya at›lmas› gibi bir çok geliflme ila-c›n, insanl›k tarihi kadar eski oldu¤unu göstermektedir. 1820’de k›nak›nadan ki-nin, 1883’te sentetik yoldan kinin elde edilmek istenirken antipirin, 1899’da aspi-rin, 1904’te dietilbarbitürik asit ve adrenalin sentetik yolla elde edilmifltir. Bu ara-da, sentezi yap›lan yada do¤al kaynaklardan kazan›lan ilaç etken maddelerinin in-sana sunulan flekli olan farmasötik preparatlar da önem kazanm›fl ve özellikle en-düstriyel devrimden sonra bunlar›n üretimi yavafl yavafl eczanelerden ilaç fabrika-lar›na kaym›flt›r. Böylece 1900’lü y›llara gelmeden, bat›da hem ilaç etken maddesihem de farmasötik dozaj formlar›n› üretimine yönelik endüstri kurulmufltur.1950’den sonra ilaç imalathaneleri fabrikalara dönüflmüfl ve 1957 y›l›nda üretilenyerli ilaç flekilleri ülke ihtiyaçlar›n›n %60’n› karfl›layacak duruma gelmifltir. Yaban-c› ilaç kurulufllar›n›n da Türkiye’de çal›flmalar›na izin verilmesiyle, yerli ilaç sanayiile rekabet bafllam›flt›r. Dünya ilaç pazar›n›n büyük bölümünü ele geçirmifl olançok uluslu ilaç üreticileri di¤er ülkelerde oldu¤u gibi ülkemizde de yerli ilaç sana-yiinin geliflmesini yavafllatm›flt›r. Orijinal ilaç üreten bu firmalar ürünlerini istedi¤ifiyata satabildikleri için büyük rekabet gücü kazanm›fllard›r. Bu sebeple, Türki-ye’de son y›llarda birçok yerli ilaç firmas› yabanc›lara sat›lm›fl veya bir k›sm› birle-flerek ayakta durmaya çal›flmaktad›r. Buna ra¤men yerli ilaç sanayi d›flar›da pazar-lar bulabilmifltir. Ancak ayn› geliflme ilaç etken maddesi sentezinde gerçeklefleme-mifltir.

Klasik dozaj flekillerinin d›fl›nda, kontrollü sal›m sa¤layan dozaj flekilleri, ak›ll›ilaçlar ve biyoteknolojik ürünler gelifltirilmifl ve yerli sanayi yabanc› ilaç firmalar›ile k›smen rekabet edebilir duruma gelmifltir. Yeni yeni AR-GE üniteleri kurularakyeni aray›fllara bafllanm›flt›r. Uzun araflt›rmalar sonucu sentezlenen ve farmakolojikve toksikolojik etkisi kesin olarak tayin edilen etken maddeler sadece ilaç formla-r› haline getirilebilir. Bu nedenle ilaç etken maddesinin, sentezlenip ilaç fleklinedönüfltürülerek piyasaya ç›kmas› 10-15 y›l sürmektedir.

ÜretimTürkiye, üretim standartlar›, teknolojisi ve kurulufl kapasitesi aç›s›ndan çok gelifl-mifl bir ilaç endüstrisine sahiptir. Ülkemizdeki üretim tesisleri bir yandan sürekliSa¤l›k Bakanl›¤›’n›n denetiminden geçerken, di¤er yandan uluslar aras› otoriteler-den akredite olmaktad›r.

‹yi Üretim Uygulamalar›, ilaçlar›n kalite standartlar› do¤rultusunda üretimini vekontrolünü sa¤layan bir kurallar bütünüdür. Dünya Sa¤l›k Örgütü taraf›ndan belir-lenen GMP, üretimin bütün süreçlerini kapsar. Birçok ülke Dünya Sa¤l›k ÖrgütüK›lavuzu’nu temel alarak kendi GMP kurallar›n› oluflturmufltur.

Türkiye bu kurallar›, 1984 y›l›nda yay›mlanan “‹spençiyari ve T›bbi Müstahzar‹malathaneleri Yönetmeli¤i” ile Sa¤l›k Bakanl›¤› denetiminde uygulamaya koy-mufltur ve dünyada ilaç üretiminde kendine yeterli az say›da ülke aras›nda yer al-maktad›r. Sadece, biyoteknoloji ürünleri gibi belirli üretim merkezlerinde yap›labi-len ürünler ile tüketimi az olmas› nedeniyle yurt içi üretimi ekonomik olmayankan ürünleri ve kanser ilaçlar› gibi ürünler ülkemizde üretilmemektedir.

Sektördeki firmalar›n tamam›na yak›n› ‹stanbul ve çevresinde faaliyet göster-mektedir. Alt yap›n›n daha uygun oluflu, ambalaj malzemeleri ve teknik persone-lin teminindeki kolayl›klar, ulafl›m ve iletiflim imkanlar›, sa¤l›k kurulufllar›n›n Mar-


mara Bölgesi’nde yo¤unlaflmas› gibi faktörler sanayinin büyük bir bölümünün ‹s-tanbul, Kocaeli, Tekirda¤ illerinde kurulmas›na yol açm›flt›r. Ülkemizde, 14’ü ya-banc› sermayeli olmak üzere toplam 43 adet üretim tesisi mevcuttur.

Türkiye’de ilaç etken maddesi ve dozaj formu üreten baz› firmalar ile ilgili bil-giler afla¤›daki gibidir.

Afyon Alkaloit fabrikas›: Afyon’un Bolvadin ‹lçesi’nde faaliyette bulunan fabri-ka, dünya morfin ihtiyac›n›n yaklafl›k üçte birini karfl›lamaktad›r. 1984’te tam kapa-siteyle iflletmeye aç›lan fabrikada üretim Birleflmifl Milletler denetiminde yap›lmak-tad›r. Fabrikada y›lda 20 bin ton haflhafl kapsülü ifllenerek 70 ton baz morfin vekimyasal yan ürünler elde edilmektedir.

Carlo Erba ‹laç Sanayi ve Ticaret A.fi.: Ülkemizde liyofilizasyon tekni¤iyle en-jektabl müstahzar imal eden ilk fabrikad›r. Özellikle kanser tedavisinde etkili müs-tahzarlar›n› imal etti¤i bu ünitesinde, Türkiye’nin en büyük liyofilizasyon kapasite-sine sahip bulunmaktad›r.

GMP ve GLP kurallar› do¤rultusunda çal›flmakta olan firma flartland›r›lm›fl özelüretim sahalar›nda toz ve likit enjektabl müstahzarlarla göz damlalar› ve göz po-matlar›n› steril olarak üretmektedir. Ayr›ca tablet, toz, kapsül, pomat ve flurup üre-tim departmanlar› da mevcut olup ambalaj servisinde y›lda toplam 50 milyon ku-tu müstahzar ambalajlanabilmektedir.

Deva Holding A.fi.: Türkiye’nin en köklü eflde¤er ilaç üreticilerinden biri olanDeva, 1958 y›l›nda faaliyete geçmifltir. Deva Holding’in bafll›ca faaliyet konusu be-fleri ilaç ve ilaç ham madde üretimi ve pazarlamas›d›r. Ayr›ca veteriner ilac›, deter-jan ve kolonya baflta olmak üzere kozmetik ürünleri ile t›bbi ampul üretimi de ger-çeklefltirmektedir. Deva’n›n Gürcistan, Rusya, Özbekistan ve Azerbaycan’da tem-silcilik ofisleri bulunmaktad›r. 1970 y›l›nda Türkiye’nin ilk ilaç ham maddesi olarakTetrasiklin ve Oksitetrasiklin üretimi bu firma taraf›ndan gerçeklefltirilmifltir. fiir-ket’in isim ve statüsü Deva Holding A.fi. olarak de¤ifltirildi. 1981 ‹laç aktif madde-leri üretim tesislerinde Gentamisin üretimiyle, dünyada bu aktif maddeyi üretebi-len 5 kurulufl aras›na girilmifltir. 1988’de ‹laç aktif maddesi üretim tesislerinde Lin-komisin (antibiyotik) üretimine bafllanm›fl, Potasyum klavulanat üretimiyle, dünya-da bu aktif maddeyi üretebilen 5 kurulufl aras›nda yer alm›flt›r.

Deva Holding fiirketleri içerisinde, Depa ‹laç Aktif Maddeleri Sanayi ve Pazar-lama A.fi., Carlo Erba ‹laç Sanayi ve Ticaret A.fi., Vetafl Veteriner ve Tar›m ‹laçlar›A.fi., Detafl Ambalaj ve Kimya Sanayi A.fi., Deva Sa¤l›k Ürünleri Sanayi ve TicaretA.fi., EastPharma Ltd (eski ad›, Saba ‹laç Sanayii ve Ticaret A.fi.) yer almaktad›r.

Eczac›bafl›: Türkiye’nin ilk modern ulusal ilaç üretim tesisini 1952 y›l›nda ku-ran Eczac›bafl› ‹laç Sanayi’nin temelleri, Dr. Nejat F. Eczac›bafl› taraf›ndan 1942 y›-l›nda at›lm›flt›r.

Türkiye ve küresel ilaç pazarlar›ndaki de¤iflimlerin de¤erlendirilmesiyle strate-jik ortak aray›fl›na giren Eczac›bafl› ‹laç Sanayi, 2007 y›l›nda ba¤l› ortakl›klar›ndanEczac›bafl› Sa¤l›k Ürünleri ile Eczac›bafl› Özgün Kimya’daki ortakl›k paylar›n›n yüz-de 75’ini, eflde¤er ilaç alan›nda Avrupa’n›n önde gelen kurulufllar›ndan ZentivaN.V.’ye devretti. Eczac›bafl› ‹laç Sanayi, sa¤l›k sektöründe faaliyetlerini ifltirakleriarac›l›¤›yla sürdürüyor.

Fako ‹laçlar› A.fi.: 1959 y›l›nda kurulan ve üretime bafllayan Fako ‹laçlar› 2003Aral›k ay›nda çok uluslu Actavis Grubuna (önceki ad›yla Pharmaco) kat›lm›flt›r. Ac-tavis Türkiye ise üç iflletme tesisinde, Non-Beta Laktam, Penisilin ve Sefalosporinüretim alanlar›nda solid (kat›), parenteral, likit (s›v›), toz flakon, steril üretim veambalajlar› yap›lmakta olup y›ll›k 500 milyon tablet/kapsül ve 85 milyon kutu ka-

25311. Ünite - ‹ laç Endüstr is i

pasitesi ile çal›flmaktad›r. Fako-Actavis ham madde tesislerinde üretilmekte olanham maddeler hem kendi ilaçlar›m›z›n üretiminde kullan›lmakta hem de yurtd›fl›-na ihraç edilmektedir

Fargem: Ulkar Holding bünyesinde klinik çal›flma, bitmifl ürün ve sentez, farma-koloji, farmakokinetik, analitik araflt›rma, kalite güvence, dokümantasyon gibi, ilaçsektörünün gerektirdi¤i alanlarda araflt›rma-gelifltirme hizmeti sunan birimdir.

Koçak Farma ‹laç ve Kimya Sanayi A.fi.: 1971 y›l›nda kurulmufl ve Türk ‹laç Sa-nayi’nin h›zla geliflen kurulufllar›ndan biri olmufltur. Firmaya ait 2 üretim tesisindeilaç ve ilaç ham maddesi üretilmektedir. Koçak Farma, üretti¤i ilaç ve ilaç hammaddelerini birçok ülkeye ihraç etmekte; yerli ve yabanc› firmalar için fason üre-tim yapmaktad›r. Üretilen ilaç ham maddeleri: Eritromisin stearat, Rifampisin, Kar-bosistein, Dipiridamol, Morfozinamid. Yeni ilaç üretim tesisleri, Dünya Sa¤l›k Ör-gütü (WHO) standartlar›na uygun GMP, GLP kurallar›na göre infla ve tefrifl edilmifl-tir ve ana üretim kompleksi, semi sentetik penisilin üretim binas› ve sefalosporinüretim binas› olmak üzere 3 üretim grubuna ayr›lm›flt›r.

Mustafa Nevzat ‹laç Sanayi A.fi.: Mustafa Nevzat ‹laç Sanayii A.fi. Türkiye’deönde gelen ve en eski farmasötik firmalardan biridir. Firma 1923’te Üsküdar, ‹hsa-niye’de Mustafa Nevzat Laboratuar› ad› alt›nda kurulmufltur. GMP ve GLP kuralla-r›na uygun olarak, ham madde tesisinde klaritromisin ve süspansiyon için klaritro-misin granülleri, sulbaktam sodyum, sultamisilin tosilat ve sultamisilin baz üret-mektedir. Firmaya ampisillin sodyum/sulbaktam sodyum için Almanya’dan EU-GMP sertifikas› verilmifltir. Üç ayr› üretim ünitesinde ampul, flakon, liyofilize en-jektabl, kapsül, tablet, film kapl› tablet, kuru toz süspansiyon gibi temel farmasö-tik flekilleri üretmektedir.

Mustafa Nevzat ‹laç Sanayii A.fi. mamul ürüne yönelik olarak FDA onay› alm›flilk Türk ‹laç üreticisi olmufltur. Farmasötik ürünlerini ruhsat ald›¤› ABD, Afganis-tan, Almanya, Arnavutluk, Azerbeycan, Bosna Hersek, Cezayir, Çek Cumhuriyeti,Filipinler, Gürcistan, Kazakistan, Kosova, Kuzey K›br›s Türk Cumhuriyeti, Make-donya, Malezya, Malta, Özbekistan, Pakistan, Rusya Federasyonu, Suudi Arabistan,Venezuela, Vietnam ve Yemen’e ihraç etmektedir.

Nobelfarma ‹laç San. ve Tic. A.fi.: Plantafarma ad›yla 1981 y›l›nda bitkisel kö-kenli ham maddelerin üretimi amac›yla kurulmufltur. 1996 y›l›ndan itibaren enjek-tabl d›fl›nda tüm Farmasötik formlar›n (tablet, kapsül, süspansiyon, likit, krem vepomad) fason olarak üretimine bafllam›flt›r. 2000 y›l›nda Ulkar Holding bünyesinekat›lm›flt›r. Nobelfarma’da tüm sistemler; cGMP Kurallar›na göre yap›land›r›lm›fl veT.C.Sa¤l›k Bakanl›¤› taraf›ndan onaylanm›flt›r.

Sandoz Ürünleri Ltd. fiti.: Sandoz, genifl ürün yelpazesi ile patent süresi dolmuflorijinal ürünlerin yüksek kaliteli ve uygun fiyatl› eflde¤er ilaçlar üretmektedir. Dün-ya eflde¤er ilaç pazar›nda 2. s›rada yer almaktad›r. Bu ürünlere ek olarak ilaç etkenmaddesi, biyofarmasötikler ve antiinfektifler alan›nda da gelifltirme, üretim ve pa-zarlama faaliyetlerini yürütmektedir.

Sanovel ‹laç Sanayi: Üretim tesisi; ana üretim ünitesi, sefalosporin üretim üni-tesi, ar›tma ünitesi, yüksek depo ve sosyal tesisten oluflmaktad›r. Dünya Sa¤l›k Ör-gütü’nün GMP ve GLP kurallar›na uygun çal›flan firma, etken madde ve farkl› ilaçflekilleri üretimi yapmaktad›r.

Sentez Kimya: Sentez Kimya, befleri, veteriner ve zirai ilaç endüstrilerine, distri-bütörlü¤ünü yapmakta oldu¤u uluslar aras› üretici ve tedarikçi firmalar arac›l›¤› ileilaç ham maddeleri, yard›mc› maddeleri, yem katk›lar› ve di¤er kimyasallar alan›n-da hizmet vermektedir.


Ulkar Kimya San. ve Tic. A.fi.: Ulkar Holding bünyesinde bulunan ve 1991’defaaliyetlerine bafllam›fl, gerek grup-içi gerekse yerli talebi karfl›lamak ve ihracatamac›yla ilaç etken maddesi ve mikropellet üretmektedir. GMP onay› alm›fl ve gas-trointestinal (-prazoller), kardiyovasküler (-statinler) ve hipertansif (-sartanlar)ürünler üzerinde yo¤unlaflm›flt›r.

Yeni ‹laç: GMP kurallar›na tamamen uygun olarak; granül efervesan, süspansi-yon, emülsiyon, flurup, pomat, krem, tablet, draje, toz, poflet, krem, kapsül ve mik-ropellet formlar›nda olmak üzere y›ll›k 20 milyon kutuyu bulan 51 de¤iflik ilaç üre-timi yap›lmaktad›r. Y›llard›r çeflitli yerli ve yabanc› ilaç flirketlerine fason hizmetvermektedir.

AR-GE Bir ilaç etken maddesinin, sentezlenip ilaç flekline dönüfltürülerek piyasaya ç›kma-s› 10-15 y›l sürmektedir. Uzun araflt›rmalar sonucu sentezlenen ve farmakolojik vetoksikolojik etkisi kesin olarak tayin edilen etken maddeler ilaç formlar› haline ge-tirilebilir. Türkiye, bilimsel, teknolojik altyap›s› ve insan kaynaklar› bak›m›ndanuluslar aras› standartlarda, yüz y›ll›k geçmifli olan, güçlü ve yüksek üretim kapasi-teli bir eflde¤er ilaç endüstrisine sahiptir. Ülkemizde lisansl› veya fason olarak re-ferans ilaç üretimi ya da ithalat› yap›lmakla birlikte, endüstrimizin temel faaliyetalan›n› eflde¤er ilaçlar oluflturmaktad›r.

Türkiye’deki ilaç araflt›rmalar›, yeni bir molekül bulmak, yeni bir ilaç gelifltir-mek yönünde de¤il, bulunmufl moleküllerin 2-3’lü kombinasyonlar›n›, farkl› dozajformlar›n› ya da eflde¤er ürün gelifltirmek yoluyla yap›l›yor.

Yeni bulufllar›n belirli bir süre fikri ve s›nai mülkiyet haklar› kapsam›nda korun-mas› anlam›n› tafl›yan patent süresi tüm dünyada oldu¤u gibi ülkemizde de 20 y›l-d›r. Ülkemizde, Patent yasas› 1995 y›l›nda yürürlü¤e girmifl, ilaçta patent koruma-s› 1 Ocak 1999 tarihinden itibaren uygulanmaya bafllam›flt›r.

Eflde¤er ilaç kullan›m›yla sa¤lanan faydalar:• Sa¤l›k bütçesinde tasarruf sa¤layarak pahal› olan yeni tedaviler için kaynak

yarat›l›r,• Patent süresinin dolmas›yla ortaya ç›kan rekabet ortam›nda, referans ilaç fi-

yat›n›n düflmesine neden olarak yeni ilaç aray›fllar›n›n devam›n› sa¤lar.• Ekonomik olmalar› nedeniyle ilaca eriflimi kolaylaflt›r›r ve tedaviyi yayg›n-

laflt›r›r.Ülkemizde AR-GE faaliyetleri için yap›lan harcamalar›n GSMH’ya oran› son de-

rece düflük düzeydedir. Önümüzdeki dönemde, ilaç endüstrisinin gelifliminin te-mel noktalar›ndan olan uluslar aras› pazarlarda rekabet gücü olan mal ve hizmetüretimi ancak AR-GE faaliyetlerinin art›r›lmas›yla mümkün olacakt›r. Bu kapsam-da, AR-GE faaliyetlerinin desteklenmesi ihtiyac› mutlak bir zorunluluk olarak kar-fl›m›za ç›kmaktad›r.

Ülkemizin, sosyoekonomik koflullar› de¤erlendirildi¤inde, ilaç alan›nda inno-vatör ülkeler aras›nda yer almas› mümkün görülmemekle birlikte, üretim standart-lar›, teknolojisi ve kurulu kapasitesi aç›s›ndan çok geliflmifl bir eflde¤er ilaç endüs-trisine sahip olmas› büyük önem tafl›maktad›r. Bu çerçevede, eflde¤er ilaç üretimve kullan›m›n›n desteklenmesiyle, Türkiye’nin, önde gelen bir eflde¤er ilaç üretici-si ülke konumuna gelerek, bu yöndeki ihracat potansiyelini gelifltirmesi daha do¤-ru bir yaklafl›m olarak görünmektedir.

Eflde¤er ilac›n önemini aç›klay›n›z.


Eflde¤er ‹laç: Eflde¤er ilaç,referans ilaçla ayn›özelliklere sahip, hastaüzerinde ayn› tedaviyisa¤lad›¤› bilimselçal›flmalarla kan›tlanan vereferans ilaçlar›n korumasüreleri bittikten sonrasat›fla sunulan ürünlerdir.

Referans ‹laç: Referansilaç, inovatör firmataraf›ndan gelifltirilerekpatent korumas› alt›ndapazara verilen ilk üründür.Koruma süreleri bittiktensonra bu ürünler referansal›narak eflde¤er ilaçlarüretilir.

Patent korumas›: Patent,bulufl sahibinin buluflkonusu ürünü belirli bir sürerekabetten koruyaraküretme, kullanma veyasatma hakk›d›r.

S O R U

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

1

AR-GE faaliyetlerinin art›r›lmas›, devletin deste¤i, ilaç araflt›rmas›nda üniversite-endüstri iflbirli¤inin sa¤lanmas› ve kamu ile özel sektörün AR-GE’ye ay›rd›¤› kay-naklar›n art›r›lmas› ile sa¤lanabilecektir. Yo¤un uluslar aras› rekabete haz›rlanmakiçin kamunun ve sektörün ilaçta AR-GE faaliyetleri üzerinde yo¤unlaflmas› gerekir.

Jenerik ‹laç ve AR-GE ile ilgili daha detayl› bilgilere http://www.ieis.org.tr, www.esdegeri-lac.org, www.ikev.org adreslerinden ulaflabilirsiniz.

ÖN FORMÜLASYON VE ÜRÜN GEL‹fiT‹RME En uygun ilaç tafl›y›c› sistemi gelifltirmek amac›yla yap›l›r. ‹lac›n fiziksel, kimyasal,ve farmakokinefik özelliklerine göre hareket edilir. Etken maddenin sentezlenipdozaj fleklinin tasar›m›na kadar tüm aflamalar›n karakterize edilmesini kapsar. Buarada elde edilen bilgiler, h›zl› ve baflar›l› ilaç gelifltirilmesine yard›mc› olur.

Ön Formülasyon Ön formülasyon çal›flmalar›, toplu bilimsel bulgular, yeni bir ilac›n dozaj flekli ta-sar›m› ve bunun kalite kontrolünü desteklemek içindir. Bu çal›flmalar, deneme-ya-n›lma çabalar›n› en aza indirgemek amac›yla formülasyon gelifltirmenin bilimselprensip ve mant›¤›n› oluflturur. Ana dozaj flekillerinin gelifltirilmesinden önce yenibir ilaç aday› için molekülün baz› fiziksel ve kimyasal özelliklerinin ve elde edilentozun di¤er özelliklerinin araflt›r›lmas› gerekmektedir. Bu ilk bilgileri toplama faz›-na “ön formülasyon faz›’’ denir. Bunun için;

1. Etken maddenin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin araflt›r›lmas›,2. ‹lac›n farmakokinetik özelliklerinin araflt›r›lmas› ve dozunun ayarlanmas›,3. Uygun farmasötik fleklin (Dozaj formunun) seçilmesi,4. Formülasyon için gerekli yard›mc› maddelerin seçimi,5. ‹laç haz›rlama yöntemlerinin kararlaflt›r›lmas› ve bu yöntemlerin validasyonu,6. Kontrol yöntemlerinin belirlenmesi ve validasyonu,7. Haz›rlanacak formülün konabilece¤i uygun ambalaj›n seçilmesi,8. Stabilite testlerinin yap›lmas›,9. In vitro ve in vivo kontrolerin yap›lmas› ve in vitro - in vivo korelasyonun

sa¤lanmas› gerekir.Ön formülasyon s›ras›nda ayr›ca ilaç absorpsiyonu, metabolizmas›, proteinlere

ba¤lanma, da¤›lma ve eliminasyon bilgileri için in vivo hayvan çal›flmalar› da, birfikir edinmek üzere, ön çal›flma olarak yap›labilir. Dozaj flekli tasar›m›n›n bu saf-has›nda s›kl›kla ilac›n biyoyararlan›m›, ilaç absorpsiyonu ve dozaj fleklinin formü-lasyonunu etkileyebilecek özellikler tespit edilir. ‹stenmeyen özelliklere sahip ilaç-lar›n kimyasal aç›dan modifikasyonu veya kullan›m›n›n durdurulmas› ön formülas-yon çal›flmalar› sonucunda elde edilen bulgulara dayan›larak gerçeklefltirilir. For-mülasyon çal›flmalar› multidisipliner bir organizasyon gerektirir. Ürün gelifltirmeçemberi fiekil 11.1’de verilmifltir.





K ‹ T A P



Ön formülasyon çal›flmalar›n›n amac›: Güvenli ve etken dozaj flekilleri gelifl-

tirilmesine olanak verecek olan bulgular›n toplanmas›d›r. ‹lac›n kimyasal olarak

stabil olmas› önemlidir, çünkü bozunma (degradasyon) ürünleri farmakolojik etki-

lerine ba¤l› olarak toksik reaksiyonlara yol açar. S›cakl›k, nem, pH ve di¤er faktör-

lerin ilaç ve yard›mc› maddeler üzerine etkileri de stabil dozaj flekillerinin tasar›m›

için mutlaka bilinmelidir. Çizelge 11.1’de bir ilaç fleklinin gelifltirilmesinde ön for-

mülasyon s›ras›nda gerek duyulan bilgilerin listesi verilmifltir.

Test Yöntem/Fonksiyon/Karakterizasyon

Spektroskopi Basit UV analiz

suda pKatuzlarçözücülerpartisyon katsay›s›çözünme

‹ntrinsik çözünürlük (esas çözünürlük), pH etkileri

Çözünürlük kontrolü, tuz oluflumu

Çözünürlük, higroskopiklik, stabilite

Vehiküller, ekstraksiyon

Lipofilik özellik, yap›-aktivite

Biyofarmasi

Erime derecesi DSC-polimorfizm, hidratlar, solvatlar

Miktar tayini gelifltirme UV, ‹TK, HPLC vb.

Stabilite (çözelti, kat› halde) Termal, hidroliz, oksidasyon, fotoliz, metal iyonlar›, pH

Mikroskop Morfoloji, partikül büyüklü¤ü

Toz ak›fl özellikleri a. Toz dansitesib. Y›¤›n aç›s›

Tablet ve kapsül formülasyonu

Bas›labilirlik özellikleri Yard›mc› madde seçimine yard›mc› olma

Yard›mc› madde geçimlili¤i DSC ile ön tarama, ‹TK ile onaylama


fiekil 11.1

ORGAN‹K

ANAL‹T‹KTOKS‹KOLOJ‹

TIBB‹ B‹L‹MSEL DESTEK

PAZARLAMA

KL‹N‹KB‹YOK‹MYA

P‹LOT ÜRET‹MFARMAKOLOJ‹

PREFORMÜLASYON FORMÜLASYON

Ürün GelifltirmeÇemberi

Çö

zün

ürl

ük

Çizelge 11.1

Ön formülasyondailaçkarakterizasyonu.

Çözünürlük: Oral olarak uygulanan dozaj flekilleri ilac›n absorpsiyonunun baflla-yabilmesi için önce gastrointestinal (mide-barsak) sistem s›v›lar›nda çözünmelidir. Ya-ni yeterli derecede absorbe edilmelerine izin verecek kadar suda çözünmeleri gere-kir. Suda çözünürlü¤ü az olan ilaçlar›n zay›f veya de¤iflken bir absorpsiyon gösterdi-¤i bilinmektedir. Bir ilac›n suda çözünürlü¤ü 1g/100 mL (%1)’den düflükse pH 1-8aral›¤›nda s›kl›kla potansiyel absorpsiyon ve biyoyararlan›m problemlerine rastlan›r.

pKa: Bir ilaç molekülünün pKa de¤erine biyofarmasötik prensiplerin uygulan-mas› gastrointestinal sistemde uygun absorpsiyon bölgelerinin belirlenmesine yar-d›mc› olur. ‹yonize olmayan ilaç molekülünün gastrointestinal mukozadan difüzeolan ve kan ak›m›na giren a¤›rl›kl› k›s›m oldu¤u gösterilmifltir. Asit veya alkali birilac›n çözünürlü¤ü büyük ölçüde ilac›n pKa’s›na ba¤l›d›r.

Erime derecesi: Bir etken maddenin erime derecesi ilaç olarak etkisinin ortayaç›kmas›nda önem tafl›r. Bir etken maddenin formülasyonunda birlikte kullan›laca-¤› maddelerden, teknolojik ve farmasötik fleklin haz›rland›¤› ortam faktörleri, ila-c›n erime derecesini etkileyebilir.

Polimorfizm: Bir polimorf her biri belirgin olarak farkl› bir kristal yap› gösterenen az iki farkl› moleküler düzenlemeye sahip kat› maddedir. Bu farkl›l›klar s›v› ve-ya gaz halde yok olurlar. Genellikle polimorflar›n en düflük erime dereceli fleklistabildir, di¤er polimorflar ise metastabil olup bu flekle dönüflürler. Polimorflar›nstabilite ve çözünürlükleri yan› s›ra erime derecesi, yo¤unluk, kristal flekli, optik veelektrik özellikleri ve buhar bas›nçlar› farkl› olabilir.

Ön formülasyon çal›flmalar› neden gereklidir?

Miktar Tayini Yöntemi GelifltirmeFormülasyon gelifltirmede en önemli hususlardan biri in vitro ve in vivo deneyselçal›flmalar s›ras›nda etken maddeye ve yard›mc› maddelere ait miktarlar› ve de¤i-flimleri tayin etmektir. In vitro deneylerde kullan›lan miktar tayini yöntemlerininbasitli¤ine karfl›n vücut s›v›lar›nda ilaçlar›n ve metabolitlerinin tayini çok daha kar-mafl›kt›r. In vitro deneyler ilac›n nispeten yüksek konsantrasyonlar› ile ve saf çö-zücüler kullan›larak yap›l›r. In vivo çal›flmalar da kullan›lan analitik tayin yöntem-leri çok hassas olmas›, ilaç ve metabolitlerini ay›rmal› ve giriflim yapan maddeleriuzaklaflt›ran yöntemler olmal›d›r. Bu da kullan›lacak olan miktar tayini yöntemininözgün olmas›n› ve uygunlu¤unun her çal›flma için valide edilmesini gerektirir.

Validasyon Bir analitik yöntemin validasyonu laboratuvar çal›flmalar› ile onaylanan bir ifllem-ler dizisidir ve uygun koflullar›n bir araya getirilmesi ile belirlenir. Bu koflullar ana-litik parametreler olarak tan›mlanabilir parametreler afla¤›da verilmifltir.

1. Do¤rusall›k (Linearity)2. Do¤ruluk (Accuracy)3. Kesinlik (Precision)

•Tekrarlanabilirlik (Repeatability)•Tekrar elde edilebilirlik (Reproducibility)

4. Seçicilik ya da Özgünlük (Specificity)5. Duyarl›l›k (Sensitivity)


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

‹laç Stabilitesi Mümkün olan durumlarda ticari bir farmasötik ürünün raf ömrünün 5 y›l olmas› is-tenir. Tavsiye edilen saklama süresi sonuna kadar ilac›n kuvveti %90’›n alt›na düfl-memeli, görünümü imal edildi¤i günkü gibi olmal› ve terapötik yönden göreviniyerine getirmelidir.

‹laç degradasyonu, hidroliz, oksidasyon, fotoliz, a¤›r metal katalizi gibi neden-lerle ortaya ç›kar. Dozaj flekli tasar›m›nda kritik olan ve kimyasal stabiliteyi etkile-yen faktörler aras›nda en önemlileri s›cakl›k, pH ve yard›mc› maddelerdir (Çizelge11.2, 11.3).


Çizelge 11.2

Ön formülasyonstabiliteçal›flmalar›ndakullan›lan koflullar.

Preparat Test Koflullar

Kat› S›cakl›k(°C) 4, 20, 30, 37 °C /%75 RN, 50 ve 75 °C

Nem çekme Oda s›cakl›¤›nda %30, 45, 60, 75 ve 90 Rölâtifnem (RN)

Fiziksel stres Bilyeli ö¤ütme (polimorfik de¤iflim olas›l›¤›)

Sulu çöz pH Oda s›cakl›¤›nda ve 37 °C’de pH 1, 3, 5, 7, 9,111M HCl ve 1M NaOH ile geri çevirme

Ifl›k UV(254, 366 nm) ve görünür (güneye bakanpencere), ba¤›l nem

Oksidasyon Oda s›cakl›¤›nda oksijenle muamele, UV par-çalanmay› h›zland›rabilir.

Çizelge 11.3

‹laç stabilitesiniart›rmadakullan›lan stratejiler.

Degradasyon nedeni Koruma yöntemi

1. Hidroliz

Su veya nem giderilmelidir [Örn. kuru desikan kulla-n›m›]

pH-su etkenli¤i azalt›lmal›d›r [Örn. çözücü veya fle-ker eklenmelidir]

Higroskopiklik giderilmelidir [Örn. tuz flekli kullan›l-mal›d›r]

Yard›mc› madde de¤ifltirilmelidir

Kat› dozaj flekilleri kullan›lmal›d›r

2. pH pH’n›n ayarlanmas›

3. S›cakl›k 4 °C’de saklanmal›d›r, Serin yerde ~15°C’de saklan-mal›d›r

4. Oksidasyon

02 uzaklaflt›r›lmal›d›r [N2, CO2 veya He gaz› kulla-n›lmal›d›r]

pH 3-4’e tamponlanmal›d›r

Antioksidan eklenmeli (Örn: Askorbik asit, sülfütler)

fielat yap›c› ajanlar eklenmelidir [Örn. EDTA]

5. Fotoliz Ifl›ktan korunmal›d›r, uygun ambalaj seçilmeli

Ürün Gelifltirme Formülasyon gelifltirmede küçük ölçekli çal›flmalara dayal› olarak gelifltirilen ürünyararl›, güvenilir ve etken bir farmasötik ürün olmal› ve büyük ölçeklerde üretildi-¤inde de özelliklerini korumal›d›r. Bu farkl› bilim alanlar›ndan araflt›rmac›lar›n (ec-zac›lar, kimyac›lar, biyologlar, farmakologlar, fizikçiler, istatistikçiler, matematikçi-ler vb.) ortak çal›flmalar›yla ortaya konabilir. Çizelge 11.4’de verilen ürün gelifltir-me fazlar› baflar› ile gerçeklefltirilerek bir ürünün pazarlanmas› üreticinin imkanla-r›na ve bulundu¤u ülkenin farmasötik ürünlere iliflkin yasal uygulamalar› göz önü-ne al›narak 10 ile 12 y›l sürmektedir.

‹laç molekülünün sahip oldu¤u spesifikasyonlara uygun bir dozaj fleklinin ge-lifltirilmesi ürünün büyük ölçekli üretimde tekrarlanabilir flekilde üretilebilmesi ileyak›ndan ilgilidir. De¤iflik dozaj flekillerinin ürün gelifltirme aç›s›ndan gereksinim-leri de farkl›d›r.


Çizelge 11.4

Yeni bir maddeninfarmasötik ürünolarakgelifltirilmesindekiaflamalar.

Aflama 0

• Fikir, sentez, radyoaktif iflaretli bilefli¤in sentezi• Fizikokimyasal incelemeler• Ön analitik çal›flmalar• Biyolojik aktivite taramas›• Akut (keskin, fliddetli, a¤›r, k›sa seyir izleyen) ve subkronik toksisite testleri• Ön formülasyon deneyleri• Pazarlama önerileri

Aflama I

• Klinik faz I. Sa¤l›kl› insan gönüllülerde inceleme. K›sa süreli ön ADME testleri ve tahminifarmakokinetik parametrelerle tespit edilen uygun farmasötik dozaj flekli ve doz seçimi.• ‹lac›n metabolizasyon yollar›n›n incelenmesi• Kronik toksisite testleri• Mutajenik, teratojenik ve karsinojenik etkilerin incelenmesi• Etken madde-DNA tamir sisteminin incelenmesi• Ölçek büyütme ve deneysel endüstriyel ürün üretimini ilgilendiren sentetik kimya araflt›rmalar›• ‹laç formülasyon araflt›rmalar› (stabilite, geçimlilik, biyofarmasötik ve dozlama tasar›m›)• Etken maddeye ait analitik incelemeler, stabilite testi yöntemleri ve metabolitlerin spesifikölçümleri için yöntemlerin denenmesi

• Pazarlama planlar›n›n incelenmesi

Aflama II

• Klinik faz II. ‹lgili hasta popülasyonu için farmakolojik etkenli¤i ölçmek, randomize çift körlükontrollü klinik denemeler. Uzun süreli ADME testleri ve farmakokinetik parametrelerin tahmini • ‹laç formülasyon denemeleri, Biyoyararlan›m›n saptanmas›, Üretim rehberlerinin haz›rlanmas›,Farmasötik pilot üretim deney çal›flmas›, Ölçek büyütme deneyleri, Klinik örneklerin orta ölçeküretimi• Farmasötik ürünün analitik incelemesi• Pazarlama planlar›na uygun yönetim çal›flmas›• Pazarlama

Aflama III

• Yayg›n klinik denemeler, yan etkilerin ve olas› ilaç etkileflimlerinin giderilmesi• Farmasötik ürünlerin büyük ölçekli üretimi, raf ömrünün saptanmas›• Ürün için kalite normlar›n›n belirlenmesi• Pazarlama plan›na uygun olarak yönetim çal›flmas›, Ruhsatland›rma sertifikas›• Pazarlama

Aflama IV(Özet, De¤erlendirme)

• Sentezi ile ilgili veriler • Analitik veriler• Haz›rlama verileri • Kinik veriler (endikasyon alan›, kullan›m kurallar›)• Rusatland›rma • Pazarlama verileri• Üretim verileri • Patent durumu

ENDÜSTR‹YEL ÜRET‹MEndüstriyel üretim, tart›mla bafllayan, kar›flt›rma ile devam eden ve farmasotik do-zaj fleklinin oluflturulmas› ile sonlanan bir süreçtir. Amaç, tekrarlanabilir, kaliteli,etkin ve güvenilir ürün elde etmektir. Uluslar aras› havuzlara (GMP, GLP, WHO,FDA, EMEA) uygun olarak çal›fl›l›r.

PersonelKalite güvencesi (Quality assurance, QA) sisteminin etkenli¤i e¤itimli ve deneyim-li personel ile sa¤lanabilir. Tüm üretim aflamalar›nda ifl ad›mlar›n› do¤ru ve güve-nilir bir biçimde uygulayabilecek yeterli say›da personele ihtiyaç vard›r. Bu perso-nelin bir organizasyon çerçevesinde yönetimi söz konusudur. Bu nedenle anahtarpersonel ile yönetilen üretim, kalite kontrol, kalite güvence, teknik servis gibi bi-rimlere ihtiyaç duyulur. Anahtar personelin ifl tan›mlar› yaz›l› olarak belirlenmelive sorumluluklar›n› yerine getirebilecek uygun yetkilerle donat›lmal›d›r. ‹flletme-nin tümünü kapsayan organizasyon flemas› düzenlenerek bölümler aras› etken ile-tiflim sa¤lanmal›d›r. Tüm personelin kendi sorumluluk alan›ndaki iflleri ‹yi ÜretimUygulamalar› do¤rultusunda yürütebilmesi ancak iyi haz›rlanm›fl e¤itim program-lar› ile sa¤lanabilir. E¤itim programlar› yetken, deneyimli kifliler taraf›ndan haz›rla-narak belli aral›klarla yinelenmeli ve kay›tlar› tutulmal›d›r.


fiekil 11.2

‹laç sentezindenonay›na geçenaflamalar

Bina ve Alanlar ‹laç üretim binalar›n›n tasar›m› s›ras›nda ileri görüfllü davranarak binan›n iyi üre-tim uygulamalar› gereklerine uzun y›llar cevap vermesi sa¤lanmal›d›r. Bunun için;

• Binalar flehirlerin merkezlerinden uzakta, alt yap›s› tamamlanm›fl alanlardainfla edilmeli

• Öngörülen ifl kapasitesini fazlas›yla sa¤lamal›. Yeni ürünlerin üretimine im-kân vermeli

• Modern üretim sistemlerine ve ‹yi Üretim Uygulamalar› gereklerine cevapvermeli

• Gelece¤e yönelik olarak bilgisayarl› bina yönetim sistemlerinden yararlan›l-mal›

• Ekonomik anlamda da iflletme giderleri asgari düzeyde tutulmaya çal›fl›lma-l›d›r.

Binalarda üretimi planlanan dozaj flekillerinin üretimine imkan verecek alanla-r›n yarat›lmas›ndan önce, tasar›m kalif›kasyonu aflamas›nda, alanlar›n özellikleri,planlar›, ifllem ak›fl flemalar›, ekipman listeleri, destek üniteleri ve kullan›c›n›n di-¤er istekleri belgelendirilmelidir. Dozaj fleklinin özelli¤ine göre, birden fazla üre-tim kademesi gerektiren ilaçlar için ifllem ak›fl flemalar› düflünülerek projelendiril-melidir. Tasar›m aflamas› tamamlanm›fl projenin uygulanmas› s›ras›nda afla¤›dakikonular dikkate al›nmal›d›r.

Yap› malzemesinin seçimi: Duvar, zemin, tavan gibi k›s›mlar› oluflturan malze-meler toz üretmeyen, toz biriktirmeyen, kolay temizlenebilen, kimyasal bileflikleredayan›kl› olmal›d›r.

‹fl ak›fl›: ‹laç üretim alanlar›nda, ifllem, materyal, personel ak›fl›n›n mant›kl› veanlafl›labilir olmas› gerekir. Ak›fl planlar›n›n iyi tasarlanmam›fl olmas› ifl gücü ve za-man kayb›na dolay›s›yla verimin azalmas›na, iflletme giderlerinin artmas›na nedenolur.

Ayn› yönde birbirini takip eden ak›fl planlar› tasarlanmal› geriye do¤ru hareket-lerden kaç›n›lmal›d›r. Ürün ve malzemenin birbirlerine kar›flma riskini ortadan kal-d›racak hareket imkân› sa¤lanmal›d›r.

Personel ak›fl› tasarlanmas›nda da ürün, personel ve çevrenin korunmas›naözen gösterilmeli izlenebilir güvenlik sistemleri oluflturulmal›d›r. Personelin kendibölümünün ve ilgili alanlar›n d›fl›nda di¤er bölümlere girmemesini sa¤layacaketken sistemler oluflturulmal›d›r.

Üretim binalar›n›n kapsad›¤› alanlar:Depolar: Depolar ‹yi Üretim Uygulamalar›n›n en temel alanlar›ndan biridir. ‹fl-

letmelerde, birincil ve ikincil ambalaj malzemelerinin, etken ve yard›mc› ham mad-delerin, yar› bitmifl ürün ve bitmifl ürünlerin tutulabilece¤i, yeterli kapasitede ka-rantina ve kabul bölümlerini de içeren depo alanlar› bulunmal›d›r. Bu alanlar her-hangi bir kar›flmaya, kar›fl›kl›¤a ve karfl›l›kl› bulaflmaya imkân vermeyecek flekildetasarlanmal›d›r. S›cakl›k, rutubet de¤erleri izlenmeli ve kay›tlar› tutulmal›d›r.

Tart›m alanlar›: Kalite Kontrol bölümü taraf›ndan kabul edilmifl ham maddele-rin formülasyona uygun olarak tart›l›p üretim bölümlerine da¤›t›ld›klar› alanlard›r.Ba¤›ms›z havaland›rma santralleriyle istenilen koflullar sa¤lanm›fl ve filtre eleman-lar› ile donat›lm›fl olmal›d›r. Tart›m odalar› genelde kapasiteleri ve hassasiyetlerifarkl› terazilerle donat›l›r. Tart›mlar sonras› temizlik ifllemleri bir sonraki tart›m ifl-lemleri s›ras›nda olas› bulaflmay› engelleyecek flekilde yap›lmal›d›r.

Üretim alanlar›: Tart›m› takiben farmasötik dozaj fleklinin oluflturuldu¤u alanlard›r.


Üretilecek dozaj flekline göre farkl› s›n›flarda alanlar yarat›lmal›d›r. Genel olaraksteril ve steril olmayan üretim alanlar›ndan söz edilebilir.

- Steril üretim alanlar›: Özel tasar›m gerektiren, steril preparatlar›n (parenteralpreparatlar, göz damlalar›, gibi) spesifikasyonlar›na uygun (mikroorganizma içer-memeleri ve belirlenen limitlerin d›fl›nda partikül bulundurmamalar›) üretilmeleri-ni sa¤layan alanlard›r. Steril alan denildi¤inde, soyunma, giyinme bölümlerini içe-ren girifl alanlar› ve ön steril alan birlikte düflünülmelidir. fiekil 11.3’de steril üretimalan› plan› görülmektedir. Birbiri ile iliflkili bu alanlar aras›nda pozitif bas›nç fark-l›l›klar› yarat›larak di¤er alanlardan steril alanlara olas› kontaminasyon önlenmeli-dir. Filtrasyon ile partikül ve mikroorganizmalar›n tutulmalar› birlikte düflünülür.

- Steril olmayan üretim alanlar›: Steril olma zorunlulu¤u olmayan dozaj flekil-lerinin (tablet, kapsül, supozituvar, krem, gibi) üretildi¤i alanlard›r ve steril alankoflullar›n›n yarat›lmas› gerekmez. Ancak çal›flma alanlar›nda havadaki mikroorga-nizma say›s›n› düflürmek için mutlak filtreler kullan›labilir. Özellikle kat› dozaj fle-killerinin üretimi s›ras›nda oluflacak tozun ortadan kald›r›lmas› için toz toplama sis-temleri kurulmal›d›r. Üretim s›ras›nda oluflan ve havada as›l› olan partiküllerin di-¤er alanlara yay›lmas›n› önlemek için üretim alanlar›nda hafif negatif bas›nç olufl-turulabilir. E¤er üretilecek ürün toksik veya potens bir etken maddeyi (sefalospo-rin, penisilin türevi antibiyotikler gibi) içeriyorsa daha karmafl›k havaland›rma sis-temleri gerekebilir.


fiekil 11.3

0

ASEPT‹K DOLUM ODASI MATERYALG‹R‹fi‹

ÜRÜNÇIKIfiI

G‹R‹fi

ÇIKIfi

DE⁄‹fiMEALANI 0

0

0

0

TEM‹ZBÖLÜM

ÇÖZELT‹HAZIRLAMA

ALANI

TEM‹ZG‹Y‹MODASI

KOMPONENTG‹R‹fi‹

EK‹PMAN/KOMPONENTHAZIRLAMA

ALANI

ASEPT‹KKABULALANI

KAPI

OT

OK

LAV

ETÜ

V

BEY

AZ

GR

‹

S‹Y

AH

PERSONEL G‹R‹fi ÇIKIfiI

MATERYAL G‹R‹fi ÇIKIfiI

GEÇ‹fi

+15 Pa

+30 Pa

+45 Pa

Steril üretim alan›plan›

Destek ÜnitelerDestek üniteleri ilaç üretiminin can damarlar›d›r ve uygulanacak ifllemler dikkateal›narak tüm ihtiyaçlar› karfl›layacak flekilde tasarlanmal›d›r. Önemli destek ünite-leri:

Is›tma-havaland›rma-hava flartland›rma (HVAC) üniteleri: Tüm alanlar›n ihti-yaç duydu¤u flartland›r›lm›fl havay› karfl›l›kl› bulaflma riskini ortadan kald›racak birbiçimde sa¤lar. Temel prensip, ihtiyaç duyulan havan›n s›cakl›¤›n›n, rutubetinin,ak›fl h›z›n›n ve içerdi¤i partiküllerin büyüklük ve say›s›n›n kontrol edilebilir olma-s›d›r.

S›k›flt›r›lm›fl hava: Üretim alanlar›ndaki ekipmanlar›n pnömatik sistemlerininçal›flt›r›lmas›nda, temizlik ve atomizasyon gibi ifllemlerde kullan›lmak üzere hava-ya ihtiyaç vard›r. S›k›flt›r›lm›fl hava, atmosfer havas› kullan›larak özel kompresörlerile elde edilir. S›k›flt›r›lm›fl havada hidrokarbon, partikül, nem ve mikroorganizmadüzeyi çok önemlidir. Bu nedenle kullan›lacak kompresörler özel olmal›, havan›nkullan›m noktalar›na da¤›t›mlar› özel borularla yap›lmal› ve sistem uygun filtreler-le donat›lmal›d›r.

Elektrik enerjisi: ‹flletmenin tüm elektrik enerjisi kilovoltamper (kva) olarak bi-linmelidir. Kesintiler dikkate al›narak jeneratör gruplar› ile desteklenmelidir. Kritikalanlar, ekipmanlar ve bilgisayarlar kesintisiz güç kaynaklar›na ba¤lanmal› ve vol-taj stabilizasyonunu sa¤lanmal›d›r. Tüm ekipmanlar›n elektrik enerjisi, kendilerineait elektrik panolar› ile kontrol edilmelidir. Parlay›c› ve yan›c›larla çal›fl›lan bölüm-lerdeki motorlar, elektrik tesisat› ve ayd›nlatma armatürleri özel olarak seçilerekolas› parlamalara karfl› önlem al›nmal›d›r.

Buhar sistemleri: Çok gerekli ve önemli destek ünitelerinden biridir. Yumuflaksu ile beslenen ve klasik buhar kazanlar›ndan elde edilen teknik veya fabrika bu-har› olarak nitelenen buhar yaklafl›k 8 barl›k bir bas›nca sahiptir. Bas›nç düflürücü-ler ile istenilen buhar bas›nc› sa¤lan›r. Steril üretim söz konusu ise temiz buharüretilmelidir. Temiz buhar; üretim tanklar›n›n, liyofilizatörlerin, enjeksiyonluk susisteminin sterilizasyonunda ve otoklavlarda kullan›l›r.

Toz toplama sistemleri: Üretim s›ras›nda meydana gelebilecek tozlar›n sa¤l›¤azararl› olmalar›, çevreye ve di¤er ürünlere bulaflmalar›, toksik olabilmeleri ve pat-lama riski tafl›malar› nedeniyle bertaraf edilmeleri zorunludur. Özellikle tablet;kapsül gibi kat› dozaj flekillerinin üretimi s›ras›nda eleme, kar›flt›rma, granülasyongibi ifllemler tozlanmaya neden olur. Tozlar filtrasyon veya di¤er yöntemlerle tu-tulmal›d›r.

Farmasötik gazlar: Üretimin çeflitli aflamalar›nda ve laboratuvar analizlerindekullan›lmak üzere aktif veya inert birçok gaza ihtiyaç duyulabilir: ‹nert gazlar (azotve helyum), so¤utucu gazlar (fluorokarbonlar), sterilize edici gazlar (etilen oksit,hidrojen peroksit, klordioksit), atmosfer gazlar› (oksijen ve karbon dioksit) ve re-aktif gazlar (asetilen, klor, hidrojen sülfür).

Gazlar temin edildikleri kaynaktan sertifikalar›yla birlikte gelmelidirler. ‹flletme-lerde de ham madde olarak de¤erlendirilmeli, spesifikasyonlar› belirlenerek testyöntemleri gelifltirilmeli ve ancak kalite kontrol laboratuvarlar›n›n onay› ile kulla-n›lmal›d›rlar. Bas›nçl› tüplerle sa¤lanan gazlar›n depolanmalar› için iflletmenin d›-fl›nda uygun, havaland›rmal› alanlar yarat›lmal› ve gazlar bu alanlardan, her gazaözgü tan›mlanm›fl hatlarla kullan›m noktalar›na da¤›t›lmal›d›r. Kullan›m amaçlar›naba¤l› olarak özel önlemler al›nmal›d›r. Tüplerin orijinal bas›nçlar›n› ve kullan›mnoktalar›ndaki gaz bas›nçlar›n› gösteren bas›nç göstericilerinin kontrolleri yap›lma-l› ve kalibre edilmelidirler.


HVAC: Binalarda kullan›lanmevcut ›s›tma,havaland›rma veiklimlendirme (Heating,Ventilating, Air Conditioning- HVAC) sistemleri.

Yerinde y›kama, temizlik ve sterilizasyon sistemleri: Yeni teknolojilerle üretilenekipmanlar›n ifllem sonras› y›kanmalar›, temizlenmeleri ve gerekiyorsa sterilizas-yonlar› bilgisayarlarla yönetilebilen sistemlerle yap›labilmektedir.

Ekipman Geliflen teknoloji ile birlikte ilaç endüstrisine yönelik ekipmanlarda önemli gelifl-meler olmufl ve bilgisayar destekli ekipmanlar›n kullan›m›nda art›fl meydana gel-mifltir. Bir yandan ifllem gerçeklefltirilirken di¤er yandan ayn› ekipman veya anaekipmanla iliflkili ikincil ekipmanla ifllemin denetimi de yap›labilmektedir. Bu im-kanlar iyi üretim uygulamalar› aç›s›ndan kolayl›klar sa¤lam›fl, ancak bilgisayarl› sis-temlerin devreye girmesiyle daha kapsaml› validasyon ifllemlerini zorunlu k›lm›fl-t›r. Sonunda validasyon çal›flmalar›n› gerektirecek bu çal›flmalara kalifikasyon ça-l›flmalar› denilmektedir. Sat›n alma öncesi kullan›c› isteklerini, fonksiyonel spesifi-kasyonlar› ve tasar›m spesifikasyonlar›n› içeren tasar›m kalifikasyonu (sat›n al›na-cak ekipman›n özelliklerinin belirlendi¤i aflama) haz›rlanmal›d›r. Zaman içerisindeuygulamada veya ekipmanda meydana gelebilecek de¤ifliklikler “de¤ifliklik kon-trol” kayd› tutularak validasyon tekrar› çal›flmalar› gerçeklefltirilir. Ekipman›n per-formans›n›n devaml›l›¤› ve olas› ar›zalar›n asgaride tutulmas› aç›s›ndan programl›koruyucu bak›m çal›flmalar› yap›lmal›d›r.

Kalite Güvencesi ‹laçta kalitenin tan›m›, ilac›n etkisini ve güvenilirli¤ini do¤rudan ve dolayl› etkile-yen unsurlar›n toplam› fleklinde yap›lmaktad›r. Bu unsurlar; do¤ru ürün olmas›,do¤ru dozaj olmas›, kontamine olmamas›, bozulmufl veya süresi geçmifl olmama-s›, do¤ru ambalajlanm›fl olmas›, do¤ru etiketlenmifl olmas›, ambalaj›n bozulma vekontaminasyona karfl› koruyucu olmas› gibi aç›labilir.

Di¤er ürünlerle karfl›laflt›r›lamayacak bir ürün olan ilaçta, kalitenin bitmifl ürün-de yap›lacak kalite kontrolü ile yarat›lamayaca¤› anlafl›lm›fl ve kalite güvencesikavram›yla birlikte iflletmelerde kalite güvence birimleri oluflturulmufltur. Bu flekil-de, ifllem s›ras› kontroller uygulanmaya bafllanm›fl ve dokümantasyon çok dahakapsaml› hale gelmifltir.

Kalite güvencesi ürünün kalitesini tek tek veya toplu olarak etkileyen tüm un-surlar› kapsayan genifl bir kavramd›r. ‹laçta kalitenin güvence alt›na al›nmas›na yö-nelik al›nmas› gereken önlemlerin tümü kalite güvencesi sistemini oluflturur.

Kalite güvencesi sisteminin yap›s›; Kalite Yönetimi (Quality management, QM),Kalite Güvencesi, ‹yi Üretim Uygulamalar› ve Kalite Kontrolden (Quality control,QC) oluflur.

Kalite güvencesi etkenliklerini üretim öncesi, üretim s›ras› ve üretim sonras› ol-mak üzere üç aflamada sürdürür (Tablo 11.5).

‹yi Üretim Uygulamalar› Kalite güvencesinin bir parças› olan ‹yi Üretim Uygulamalar›, ilaçlar›n kalite stan-dartlar›na ve amaçlanan kullan›m flekline uygun olarak ruhsat dosyas›ndaki bilgi-lerin öngördü¤ü flekilde üretilmesini ve kontrol edilmesini güvence alt›na al›r. Has-talar gözle görülebilen kaba hatalar›n d›fl›nda ilaçtaki hatay› saptama imkan›na sa-hip de¤ildirler. Bu nedenle ilaç üreticisine güven duymak isterler. Bu anlamda ilaçüreticisinin sorumlulu¤u çok fazlad›r ve ilaç üreticisi kaliteli, etken, güvenilir ilac›nancak ‹yi Üretim Uygulamalar› ile gerçeklefltirilebilece¤inin bilincinde olmal›d›r.‹yi Üretim Uygulamalar› araflt›rma-gelifltirmeden, formülasyondan, personel e¤iti-


minden, dokümantasyondan depolamaya, da¤›t›ma kadar hepsi ayn› derecedeönem tafl›yan ifllemlere yönelik do¤ru davran›fl biçimlerini içeren çok kapsaml› uy-gulamalard›r. Uluslar aras› alanda bu uygulamalara yönelik rehberler aras›nda, ‹yiÜretim Uygulama Rehberi (Current Good Manufacturing Practices: cGMP), Ameri-kan G›da ve ‹laç idaresi (Food and Drug Administration:FDA), ‹ngiliz ‹laç KontrolAjans› (Medicines Control Agency: MCA) ve Avrupa ‹laç De¤erlendirme Ajans›(European Medicines Evaluation Agency: EMEA) gibi rehberler say›labilir.

Ülkemizde ilaç endüstrisinde 1984 y›l›nda ‹yi Üretim Uygulamalar›na geçilmifl,bu y›ldan önce yabanc› dilde yaz›lm›fl rehberlerden yararlan›lm›flt›r. 1 Ocak 1995tarihinden itibaren de PIC (Pharmaceutical Inspection Convention) taraf›ndan ya-z›lan daha kapsaml› bir rehber benimsenmifl ve yürürlü¤e girmifltir.

‹yi üretim uygulamalar›n›n 10 temel kural› afla¤›daki gibidir:1. Herhangi bir ifle bafllamadan do¤ru ve yaz›l› talimatlar›n oldu¤undan emin

olmak, 2. Bu talimatlara her zaman kesinlikle uymak, 3. Do¤ru materyal kullan›ld›¤›ndan emin olmak, 4. Do¤ru ve temiz ekipman kullan›ld›¤›ndan emin olmak, 5. Kontaminasyon ve kar›flma riskine karfl› etken önlemler almak, 6. Etiketleme hatalar›na karfl› her zaman dikkatli olmak, 7. Her zaman do¤ru ve dikkatli çal›flmak, 8. Her fleyi temiz ve düzenli tutmak,


Çizelge 11.5Kalite güvencesisistemi

SPES‹F‹KASYONLARA UYGUNHAM MADDE ‹MAL‹ VEYA SATIN ALINMASI

HAM MADDELER‹NKARANT‹NAYA ALINMASI

HAM MADDELER‹N SERBESTDA⁄ITIM ‹Ç‹N DEPOYA NAKL‹

ÇALIfiMA FORMÜLÜYÖNTEMLER‹ KONTROLÜ

‹NPROSES KONTROLLER

PROSES‹NTAMAMLANMASI

AMBALAJLAMA

SON ÜRÜNÜNKARANT‹NAYA ALINMASI

SON ÜRÜNÜNSERBEST BIRAKILMASI

ANAL‹T‹KLABORATUVARI




ANAL‹T‹KLABORATUVARI(STAB‹L‹TEN‹N‹ZLENMES‹)

PAZARLAMA

AUD‹T

EK‹PMAN SON ÜRÜNET‹KET VE AMBALAJKAPLARININKONTROLÜ

AUD‹T (DENET‹M)

EK‹PMAN VEHAM MADDELER‹NKONTROLÜ

9. Yanl›fl uygulamalara karfl› dikkatli olmak ve ilgililere bildirmek, 10. Yap›lan tüm ifllemlerle ilgili anlafl›l›r ve do¤ru kay›tlar tutmak.

Kalite Kontrol ‹yi Üretim Uygulamalar›n›n parças› olan kalite kontrol, kalite güvence sistemininetken bir biçimde çal›flt›r›lmas›n›n önemli bir unsurudur.

Kalite kontrol, etkenliklerini di¤er bölümlerden ba¤›ms›z olarak sürdürür. La-boratuvarlar, üretimi yap›lan dozaj flekillerinin test edilmesine imkan verecek fle-kilde tasarlanmal› ve uygun ekipmanlar ile donat›lmal›d›r.

Kalite kontrol üniteleri genel olarak kimyasal ve mikrobiyolojik kontrol labora-tuvarlar›ndan oluflur. Bunlar da kendi içlerinde alt birimlere ayr›labilirler ve ‹yi La-boratuvar Uygulamalar› do¤rultusunda afla¤›daki konular› içerecek flekilde organi-ze olurlar:

- Örnekleme: Seçilecek örneklerin y›¤›n› (haz›rlanan seriyi) temsil etmelerigerekir, istatistikten yararlan›larak yaz›l› örnek alma yöntemleri belirlenme-lidir.

- Spesifikasyon: Tüm bafllang›ç madde ve malzemelerinin ara ürün ve bitmiflürün spesifikasyonlar› belirlenmelidir.

- Test yöntemleri: Uygulanacak test yöntemleri belirlenmeli ve bu yöntemlervalide edilmelidir.

- Dokümantasyon: Anlafl›labilir, kolay izlenebilir bir dokümantasyon sistemioluflturulmal›d›r.

- Tüm ekipmanlar›n kalifikasyon ve validasyonlar› yap›lmal›d›r. Kalite kontrolün ifllevleri: - Bafllang›ç madde ve malzemelerinin kontrolü (ambalaj malzemeleri dahil)- Ara ürün kontrolü - Bitmifl ürün kontrolü - Fiziksel kontrol (hava ak›fl h›z› testleri, filtre bütünlük ve partikül testleri,

duman testi)- Mikrobiyolojik kontrol (alan›n havas›na, alanlardaki ekipman yüzeylerine

ve duvar, zemin gibi yüzeylere uygulan›r).

Dokümantasyon Dokümantasyon ulafl›lan kalitenin kan›t›d›r. ‹fllemlerin kontrolü, e¤itim, yasal ge-reklilikler, kal›c› izlenebilirlik, de¤ifliklik kontrolü ve sapmalar›n de¤erlendirilmesigibi nedenlerle dokümantasyon kalite güvencesinin çok önemli bir unsurudur.Dokümantasyon tipleri afla¤›da verilmifltir:

Spesifikasyonlar- Etken ham madde ve yard›mc› ham madde spesifikasyonlar› - Birincil ve ikincil ambalaj malzemesi spesifikasyonlar› - Ara ürün ve bitmifl ürün spesifikasyonlar› Standart operasyon prosedürleri (SOP) - Ekipmanlar›n kullan›m› ve bak›m ifllemleri - Kalibrasyon yöntemleri ve temizlik programlar› - fiikayetlerin de¤erlendirilmesi ve ürünlerin geri çekilmesi gibi konular için

haz›rlanan standart operasyon prosedürleri, ne, neden, nerede, ne zaman,nas›l ve kim gibi sorular›n cevaplar›n› içerecek flekilde yaz›lmal›d›r.

Analitik dokümanlar - Etken ve yard›mc› ham madde analiz raporlar›


- Birincil ve ikincil ambalaj malzemesi analiz raporlar› - Ara ürün ve bitmifl ürün analiz raporlar› - Spesif›kasyon d›fl› sonuçlar›n araflt›r›lmas› ve yeniden analiz yap›lmas›na yö-

nelik prosedürler.Üretim dokümanlar›- Üretim formülleri - Üretim ifllemleri tan›mlar› - Seri üretim kay›tlar› - Ambalajlama ifllemleri tan›mlar› E¤itim dokümanlar› - fiirketin e¤itim politikas› ve e¤itim konular› - E¤itim programlar› ve e¤itim kay›tlar› - E¤itimden sorumlu personel - Performans de¤erlendirme prosedürleri Validasyon dokümanlar› - Validasyon örnek protokolü - Yerlefltirme kalifikasyonu protokolü ve kay›tlar› - Operasyon kalifikasyonu protokolü ve kay›tlar› - Performans kalifikasyonu protokolü ve kay›tlar› - Validasyon kay›tlar› Da¤›t›m dokümanlar›: Pazara verilen ürünün seri baz›nda nerelere ve ne mik-

tar gönderildi¤ini gösteren dokümanlard›r. Ürünün pazardan geri çekilmesini ge-rektiren durumlarda da¤›t›m dokümanlar›na ihtiyaç duyulur.

Elektronik dokümantasyon: Dokümantasyon ka¤›t ile yap›labilece¤i gibi elektro-nik ortamda da yap›labilir. Elektronik dokümantasyon için özel yaz›l›mlara ve bilgi-sayar sistemlerine ihtiyaç vard›r ve kullan›mdan önce sistemin bütünüyle valide edil-mesi gerekir.Tutulan kay›tlar belli aral›klarla yedeklenmelidir. Genel olarak dokü-mantasyon sistemi tüm ayr›nt›lar› ile tan›mlanmal›d›r. Dokümanlar sistematik olarakbelli aral›klarla gözden geçirilerek güncellefltirilmeli de¤ifliklik gerekiyorsa de¤ifliklikkontrol prosedürü çal›flt›r›larak doküman yenilenmelidir. Dokümanlar›n bir süre sak-lanmalar› gerekir bu nedenle düzgün bir arflivleme sistemi yarat›lmal›d›r.

Validasyon ‹laç üretiminde birçok ifllem uygulanmakta, destek üniteleri de dahil olmak üzerebirçok ekipman kullan›lmakta ve çeflitli aflamalarda çok say›da personel görevyapmaktad›r. Kalite ancak tüm aktivitelerin do¤ru bir biçimde uygulanmas› ile gü-vence alt›na al›nabilir. Acaba tüm uygulamalar olmas› gerekti¤i gibi midir? ‹flte busorunun cevab›n› validasyon ifllemleri verecektir.

Validasyonun yat›r›m gerektiren masrafl› bir ifl oldu¤u da unutulmamal›d›r. Va-lidasyona yap›lan yat›r›m›n, flikayetlerin önüne geçilmesi, ürünün geri çekilmesi-nin ortadan kald›r›lmas›, ürünün reddedilmemesi ve ifllemlerin tekrarlanmas›na ge-rek kalmamas› ile geri dönmesi sa¤lanmal›d›r. Validasyon ifllemleri genel olarak flukonular› içerir:

- Binalar, alanlar, destek üniteleri, bak›m programlar›, güvenlik ve alarm sis-temlerinin validasyonu

- Ekipman validasyonu - Bilgisayarl› sistemlerin validasyonu - ‹fllem validasyonu - Temizlik validasyonu


Validasyon: Herhangi biryöntem, ifllem, ekipman,materyal, sistem veyafaaliyetin beklenen sonuçlar›verdi¤inin ‹yi ÜretimUygulamalar› prensiplerinegöre (geçerlili¤in,güvenilirli¤in vetekrarlanabilirli¤inkan›tlanmas›) kan›tlanmas›ifllemidir.

- Ürün validasyonu - Analitik yöntem validasyonu.Baflar›l› bir validasyon için; strateji, resmi kurallara uyum, validasyon yaklafl›-

m›ndaki tutarl›l›k, iyi araflt›rma uygulamalar›, personel e¤itimi, do¤ru belirlenmiflvalidasyon parametreleri, iç standartlar›n belirlenmesi, komponentlerin izlenmesive pratik olmak gibi konular önem tafl›maktad›r.

Validasyon ifllemleri uyumlu ekip çal›flmas›n› gerektirir farkl› bölümlerin temsil-cilerinden oluflturulacak ekibin tüm üyeleri kendi konular›nda yeterli bilgi birikimive deneyime sahip olmal›d›rlar. Validasyon ekibi genellikle, mühendislik bölümü,üretim bölümleri, kalite güvencesi ve kalite kontrol bölümleri, metroloji ve kalib-rasyon bölümü, validasyon bölümü, araflt›rma-gelifltirme bölümü gibi bölümlerinkat›l›m›yla oluflturulur.

‹laç endüstrisinde hangi alanlarda validasyon yap›l›r?


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3


Bir ilaç etken maddesinin keflfinden farmasötikdozaj flekline gelinceye kadarki süreçte geçirdi¤iaflamalar› tan›mlamak.

• Türkiye, üretim standartlar›, teknolojisi ve kuru-lufl kapasitesi aç›s›ndan çok geliflmifl bir ilaç en-düstrisine sahiptir. Ayr›ca, bilimsel, teknolojikaltyap›s› ve insan kaynaklar› bak›m›ndan uluslararas› standartlarda, yüz y›ll›k geçmifli olan, güçlüve yüksek üretim kapasiteli bir eflde¤er ilaç en-düstrimiz mevcuttur. Eflde¤er ilaç, ilaç endüstri-miz ve ülke ekonomisi için bir lokomotiftir.

Ürün geliflimi sürecini yorumlamak.

• Bir ilaç etken maddesinin keflfinden farmasötikdozaj flekline gelinceye kadar ki süreçte geçirdi-¤i aflamalar› yani ürün geliflimi ve üretimi süre-cinde “‹yi Üretim Uygulamalar›” kurallar›na uy-gun hareket etmek gerekir.

AR-GE’nin önemini ve ön formülasyon

çal›flmalar›n›n gereklili¤ini aç›klamak.

• Ürün gelifltirmek için, detayl› bir AR-GE ve ön for-mülasyon çal›flmalar› gereklidir. Multidisipliner veba¤›ms›z araflt›rma-gelifltirme birimleri kurulmas›kaliteli üretimi sa¤lar. Deneme-yan›lma çabalar›n›ve maliyeti en aza indirgemek amac›yla formülas-yon gelifltirmenin bilimsel prensip ve mant›¤›n›oluflturan ve toplu bilimsel bulgular, yeni bir ila-c›n dozaj flekli tasar›m› ve bunun kalite kontrolü-nü desteklemek için ön formülasyon çal›flmas›yapmak her zaman ak›lc› bir yaklafl›md›r.

Endüstriyel ilaç üretimi ve Türk ‹laç Endüstrisini

tan›mak.

• ‹laç üretimin de bütün üretim ve kalite kontrolifllemlerinin valide edilmesi gerekmektedir. Sterilüretim alanlar›n›n dizayn› ve önemini bilerek üre-tim yapmak gerekir. Ürünü tekrarlanabilir olarakkaliteli, etken ve güvenilir biçimde üretebilmeken önemli hedeftir.

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç

3NA M A Ç

4NA M A Ç


1. I. Etken maddenin fiziksel ve kimyasal özelliklerininaraflt›r›lmas›

II. ‹lac›n farmakokinetik özelliklerinin araflt›r›lmas›ve dozunun ayarlanmas›

III. Uygun farmasötik fleklin (Dozaj formunun) seçil-mesi

IV. Formülasyon için gerekli yard›mc› maddelerin se-çimiYukar›dakilerden hangileri “ön formülasyon faz›”ndatoplanmas› gereken bilgilerdir?

a. II ve IIIb. III ve IVc. I, II ve IIId. I ve IIIe. I, II, III ve IV

2. I. Sa¤l›k bütçesinde tasarruf sa¤layarak pahal› olanyeni tedaviler için kaynak yarat›l›r

II. Patent süresinin dolmas›yla ortaya ç›kan rekabetortam›nda, referans ilaç fiyat›n›n düflmesine neden ola-rak yeni ilaç aray›fllar›n›n devam›n› sa¤lar

III. Ekonomik olmalar› nedeniyle ilaca eriflimi ko-laylaflt›r›r ve tedaviyi yayg›nlaflt›r›rYukar›dakilerden hangileri eflde¤er ilaç kullan›m›ylasa¤lanan faydalard›r?

a. Yaln›z Ib. I ve IIc. I ve IIId. II ve IIIe. I, II ve III

3. Afla¤›dakilerden hangisi miktar tayini validasyonun-da kullan›lan analitik parametrelerden biri de¤ildir?

a. Do¤rusall›kb. Dayan›kl›l›k c. Kesinlikd. Seçicilik / Özgünlüke. Duyarl›l›k

4. Afla¤›dakilerden hangisi ilaç stabilitesini art›rmadakullan›lan stratejilerden biri de¤ildir?

a. Su veya nem giderilmelib. Antioksidan eklenmelic. Ifl›ktan korunmal›d. pH ayarlanmal›e. Kayd›r›c› eklenmeli

5. Afla¤›dakilerden hangisi yeni bir maddenin farmasö-tik ürün olarak gelifltirilmesinde bafllang›ç aflamas›nda(aflama 0) yap›lmaz?

a. Fizikokimyasal incelemelerb. Ön analitik çal›flmalarc. Sa¤l›kl› insan gönüllülerde inceleme d. Biyolojik aktivite taramas›e. Akut ve subkronik toksisite testleri

6. Afla¤›dakilerden hangisi ilaç endüstrisinin destek üni-telerinden de¤ildir?

a. Liyofilize ürün haz›rlama sistemlerib. Is›tma-havaland›rma-hava flartland›rma (HVAC)

üniteleric. Buhar sistemlerid. Yerinde y›kama, temizlik ve sterilizasyon sistem-

lerie. Toz toplama sistemleri

7. I. Herhangi bir ifle bafllamadan do¤ru ve yaz›l› tali-matlar›n oldu¤undan emin olmak

II. Do¤ru materyal kullan›ld›¤›ndan emin olmakIII. Do¤ru ve temiz ekipman kullan›ld›¤›ndan emin

olmakIV. Kontaminasyon ve kar›flma riskine karfl› etkin

önlemler almakYukar›dakilerden hangisi ‹yi Üretim Uygulamalar›n›ntemel kurallar›d›r?

a. II ve IIIb. III ve IVc. I, II ve IIId. II ve IIIe. III ve IV

8. I. Ekipmanlar›n kullan›m› ve bak›m ifllemleriII. Kalibrasyon yöntemleri ve temizlik programlar› III. fiikayetlerin de¤erlendirilmesi ve ürünlerin geri

çekilmesi Yukar›dakilerden hangisi standart operasyon prosedür-leridir (SOP)?

a. Yaln›z IIIb. I ve IIc. I ve IIId. II ve IIIe. I, II ve III

9. Baflar›l› bir validasyon için afla¤›dakilerden hangisiönemli de¤ildir?

a. Strateji b. Resmi kurallara uyumc. ‹yi araflt›rma uygulamalar›d. ‹ç standartlar›n belirlenmemesie. Do¤ru belirlenmifl validasyon parametreleri

10. Afla¤›dakilerden hangisi ilaç endüstrisinde yap›lanvalidasyon ifllemlerinden biri de¤ildir?

a. Ön formülasyonb. Ekipman validasyonuc. ‹fllem validasyonud. Ürün validasyonue. Analitik yöntem validasyonu



1. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Ön Formülasyon ve ÜrünGelifltirme” bölümünü tekrar gözden geçiriniz.

2. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “AR-GE” bölümünü tekrargözden geçiriniz.

3. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Miktar Tayini Yöntemi Ge-lifltirme ve Validasyon” bölümünü tekrar göz-den geçiriniz.

4. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “‹laç Stabilitesi” bölümünütekrar gözden geçiriniz.

5. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “Ürün Gelifltirme” bölümü-nü tekrar gözden geçiriniz.

6. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Destek Üniteler” bölümünütekrar gözden geçiriniz.

7. b Yan›t›n›z yanl›fl ise “‹yi Üretim Uygulamalar›”bölümünü tekrar gözden geçiriniz.

8. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Dokümantasyon” bölümü-nü tekrar gözden geçiriniz.

9. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Validasyon” bölümünü tek-rar gözden geçiriniz.

10. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Validasyon” bölümünü tek-rar gözden geçiriniz.


Ülkemiz, üretim standartlar›, teknolojisi ve kurulu ka-pasitesi aç›s›ndan çok geliflmifl bir eflde¤er ilaç endüs-trisine sahiptir. Bu çerçevede, eflde¤er ilaç üretim vekullan›m›n›n desteklenmesiyle, Türkiye’nin, önde ge-len bir eflde¤er ilaç üreticisi ülke konumuna gelebilir.Eflde¤er ilaç kullan›m›yla; Sa¤l›k bütçesinde tasarrufsa¤layarak pahal› olan yeni tedaviler için kaynak yara-t›l›r, patent süresinin dolmas›yla ortaya ç›kan rekabetortam›nda, referans ilaç fiyat›n›n düflmesine neden ola-rak yeni ilaç aray›fllar›n›n devam›n› sa¤lan›r ve ekono-mik olmalar› nedeniyle ilaca eriflimi kolaylaflt›r›r ve te-daviyi yayg›nlaflt›r›r.

S›ra Sizde 2

Ön formülasyon çal›flmalar›, toplu bilimsel bulgular,yeni bir ilac›n dozaj flekli tasar›m› ve bunun kalite kon-trolünü desteklemek içindir. Multidisipliner bir organi-zasyon gerektiren bu çal›flmalar, deneme-yan›lma çaba-lar›n› en aza indirgemek amac›yla formülasyon gelifltir-menin bilimsel prensip ve mant›¤›n› oluflturur. Ana do-zaj flekillerinin gelifltirilmesinden önce yeni bir ilaç ada-y› için molekülün baz› fiziksel ve kimyasal özellikleri-

nin ve elde edilen tozun di¤er özelliklerinin araflt›r›lma-s› gerekmektedir. Çünkü, etken madde ve yard›mc›maddelerin özelliklerinin tespitinden, uygun farmasötikformun seçilmesi, ambalajlanmas›, hastaya verilmesi vehasta kullan›rken oluflacak stabilite problemlerinin, far-makolojik cevaplar›n ve di¤er olumsuz geliflmelerin tes-pit edilmesi gerekmektedir.

S›ra Sizde 3

‹laç endüstrisi, sa¤l›¤› koruma görevi (ilaç, teflhis ve ta-n› kitleri üretimi gibi) üstlendi¤i için, bu sürecin hiçbiraflamas›nda hata yap›lmas› af ve kabul edilemez. Bunedenle, validasyon yap›larak flikayetlerin önüne geçil-mesi, ürünün geri çekilmesinin ortadan kald›r›lmas›,ürünün reddedilmemesi ve ifllemlerin tekrarlanmas›nagerek kalmamas› ile geri dönmesi sa¤lanmal›d›r. Vali-dasyon ifllemleri: Binalar, alanlar, destek üniteleri, ba-k›m programlar›, güvenlik ve alarm sistemlerinin vali-dasyonu, ekipman validasyonu, bilgisayarl› sistemlerinvalidasyonu, ifllem validasyonu, temizlik validasyonu,ürün validasyonu ve analitik yöntem validasyonu ol-mak üzere tüm kademelerde yap›lmal›d›r.

Yararlan›lan KaynaklarErgenç, N., Salman, S., Salman, A. (1992). Türkiye’de

Üretilen ‹laç Etken Maddeleri, ‹stanbul Üni-versitesi Bas›mevi ve Film Merkezi, ‹stanbul.

European Pharmacopeia 2008, 6th Edition, Councilof Europea, 67075, Strasbourg Cedex, France.

Geçgil, fi.(1991). Farmasötik Teknolojiye Bafllang›ç,

Cihan Matbaac›l›k, ‹stanbul.Gürsoy, A.(editör), Dortunç, T.(Bölüm yazar›) (2004).

Farmasötik Teknoloji-Temel ‹fllemler ve

Dozaj fiekilleri, Piksel Biliflim Matbaac›l›k veFilmcilik Hizmetleri Ltd.fiti., ‹stanbul.

‹zgü, E.(1984). Genel ve Endüstriyel Farmasötik

Teknoloji I ve II, A.Ü. Eczac›l›k Fakültesi Ya-y›nlar›, No.57, Ankara.

Lüllmann, H., Mohr, K., Ziegler A., Bieger, D. Çeviren-ler: Bozkurt, A., Pekiner, C., fiahin-Erdemli, ‹.,Tuncer, M., Uma, S. (2001). Renkli Farmako-

loji Atlas›, Palme Yay›nc›l›k, Ankara.Ommaty, R. (2008). Vademecum- Modern ‹laç Reh-

beri, Medical Tribune yay›nc›l›k, ‹stanbul. Üstünes, L.(2009). RxMediaPharma@2009 ‹nteraktif

‹laç Bilgi Kayna¤›, www.rxmediapharma.com



The Pharmaceutical Codex (1994). Twelfth Edition,The Pharmaceutical Press, Great Britain.

The United State Pharmacopeia/The National For-

mulary 2008 (USP 31, NF26), The United Sta-tes Pharmacopeial Convention, 12601 Twinbro-ok parkway, Rockville, MD 20852.

Türk Kodeksi 1954, II. Bask›, ‹stiklal Matbaac›l›k veGazetecilik Koll. Ort., Ankara.

Türk Farmakopesi 1974, Milli E¤itim Bas›mevi, ‹stan-bul.

Türk Farmakopesi I 2004, Avrupa Farmakopesi Adap-tasyonu, T.C. Sa¤l›k Bakanl›¤› ‹laç Eczac›l›k Ge-nel Müdürlü¤ü Türk Farmakopesi Komisyonu,Gökçe Ofset Ltd. fiti., Ankara.

Yak›c›, C.(Editör), Özkan, Y. (Bölüm yazar›) (2006).Sendrom II- Eczac›l›k Terimleri Sözlü¤ü, Lo-gos T›p yay›n›, Ankara.

http://www.ieis.org.tr www.esdegerilac.org www.ikev.orgwww.saglik.com.tr

Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Biyoteknoloji ve nanoteknoloji ile ilgili kavramlar› aç›klayabilecek,Biyoteknoloji ve nanoteknoloji alanlar›ndaki uygulamalar› tart›flabilecek,Dünyada ve Türkiye’deki biyoteknoloji ve nanoteknolojinin durumu hakk›n-da bilgi sahibi olabilecek bilgi ve beceriler kazanacaks›n›z.


• Biyoteknoloji • Ay›rma-Saflaflt›rma • Nanoteknoloji • Nanobiyoteknoloji

• Tan›-Sensörler• Hedefleme Teknolojileri• Kimyasal Biyoteknoloji

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNN

Endüstriyel Kimya

• B‹YOTEKNOLOJ‹ veNANOTEKNOLOJ‹

• B‹YOTEKNOLOJ‹• NANOTEKNOLOJ‹• DÜNYA VE TÜRK‹YE PAZARINDA

B‹YOTEKNOLOJ‹ VENANOTEKNOLOJ‹


Endüstriyel SüreçlerdeBiyoteknoloji veNanoteknoloji

B‹YOTEKNOLOJ‹ VE NANOTEKNOLOJ‹Günümüzde kimyasal teknolojilerin “olmazsa olmaz” olarak kullan›ld›¤› iki yeninesil bilim alan› gelifltirilmifltir. Bunlar; biyoteknoloji ve nanoteknolojidir.

Günümüz tüketim ça¤›nda gerekli olan ürünü klasik kimyasal yöntemlerle el-de etmeye çal›flmak yeterli de¤ildir. Talep edilen ürünü karfl›layabilmek için dahaseçici, h›zl› ve güvenilir yöntemlere ihtiyaç duyulmaktad›r. Bu gereksinim birçokalanda öncelikle biyoteknolojinin kullan›m›na yol açm›fl ve daha sonra biyo ve na-no-teknolojiler, vazgeçilmez bir üretim arac› haline gelmifltir. Üretim sürecindekimyasal yöntemler ile biyolojik sistemlerin ve nano-yap›lar›n sinerjik kullan›lma-s› daha etkin, h›zl› ve ucuz üretime olanak sa¤lam›flt›r.

Kimyasal anlamda biyoteknoloji üç önemli alana hizmet etmektedir. Bunlardan il-ki proteinlerin, enzimlerin ve di¤er önemli biyolojik ürünlerin ayr›lmas› ve saflaflt›r›l-mas›d›r. Bu sayede üretim için gerekli ham maddeler elde edilebilmektedir. Di¤erönemli alan ise sensörler ve tan› kitlerinin gelifltirilmesidir. Kimyasal biyoteknolojiyard›m›yla özellikle analit ve ligant iliflkisi sayesinde üretilen tan› kitleri di¤er bilimler-le birlikte gelifltirilmekte ve son ürün haline getirilerek dünya piyasas›nda ihtiyaca su-nulmaktad›r. Biyoteknolojinin kimya disiplininde yer alan sonuncu alan ise hedefle-me teknolojileridir. Günümüzde kanser gibi genifl kitleleri etkileyen ve sadece kan-serli dokuya yönelik tedavisi tam anlam›yla mümkün olmayan hastal›klarda hedefle-me yap›larak ilac›n do¤rudan hastal›kl› dokuya ulaflt›r›lmas› son derece önemli bir ko-nudur. Kimya alan›nda yap›lan çal›flmalar eczac›l›k ve di¤er t›bbi bilimlere ›fl›k tut-makta ve bu sayede farkl› disiplinleraras›nda gelifltirilen yeni yöntemlerle ilaçlar›ndo¤rudan hedeflenen bölgeye ulaflmas› sa¤lanmaktad›r. Böylece ilaç sadece gereklialanda etkisini göstermekte di¤er dokulara olabilecek zararl› etkisi ortadan kald›r›l-maktad›r.

Nanoteknoloji, maddenin atom seviyesinde bilinçli olarak ifllenmesi ile dahageliflmifl malzeme ve araçlar›n eldesinde kullan›lan ve 21. yüzy›la damgas›n› vura-cak bir bilim dal›d›r. Ayr›ca nanoteknolojinin getirece¤i bulufllar›n bilim tarihindeflimdiye kadar yap›lan bulufllardan çok daha kapsaml› ve güçlü olaca¤› kan›s› tümotoritelerce kabul edilmektedir.

B‹YOTEKNOLOJ‹Biyoteknoloji, canl›lar›n iyilefltirilmesi veya canl› sistemlerden endüstriyel kullan›-ma yönelik ürünler gelifltirilmesini ve modern teknolojinin do¤a bilimlerine uygu-

Endüstriyel SüreçlerdeBiyoteknoloji ve

Nanoteknoloji

Biyoteknoloji; genel olarakbiyolojik sistemlerin ürün vehizmet eldesindekullan›lmas›d›r.

Nanoteknoloji; molekülerdüzeyde üretilen malzeme vecihazlar›n ticari amacahizmet edecek ürünlerfleklinde düzenlenmesidir.

Nano; Yunanca “nannos”kelimesinden türetilen vecüce anlam›nda kullan›lanbir birim olup herhangi birbirimin milyarda biridir.

lanmas›n› kapsar. Bitki, hayvan veya mikroorganizmalar ile onlar›n biyolojik ürün-lerini kullanarak yeni bir organizma elde etmek veya var olan bir organizman›n ge-netik yap›s›nda arzu edilen yönde de¤ifliklikler yaparak katma de¤eri yüksek ürün-ler elde etmek amac›yla kullan›lan teknolojilerin tümü biyoteknolojiye girer. Biyo-teknoloji uygulamalar›na ait baz› örnekler afla¤›daki gibidir.

• Endüstriyel alanda öneme sahip enzimlerin kayna¤›ndan (örn: mikroorga-nizmalardan) izole edilmesi ve saflaflt›r›lmas›,

• Kanser, AIDS gibi birçok hastal›¤›n tedavisi ve önlenmesinde kullan›lacakgenetik ürünler elde edilmesi,

• Büyüme gerili¤i gibi sorunlara çare olacak ya da bulafl›c› hastal›klara karfl›koyacak proteinlerin üretimi,

• Rekombinant ilaç ve afl›lar› sentezleyecek transgenik bitkilerin gelifltirilmesi, • Hormon, antikor, vitamin ve antibiyotik üretimi,• Hasar görmüfl sinir hücrelerinin ve omurili¤in onar›m›, • Çevresel at›klar› metabolize edecek bakterilerin elde edilmesi, • Tarlalarda zararl› ot, virüs ve böceklere karfl› dayan›kl› ürün gelifltirme,• Çok zor flartlara sahip çevrelerde (yüksek s›cakl›k, yüksek pH, yüksek tuz

deriflimi) yaflayan organizmalar›n sanayide kullan›m›,• Gen terapisi

Biyoteknoloji uygulamalar›na siz de örnekler düflününüz.

Temel KavramlarBiyoteknoloji disiplinleraras› bir bilimdir (fiekil 12.1). Biyoteknoloji sayesinde anato-mi, fizyoloji, biyokimya, farmakoloji, patoloji, toksikoloji, mikrobiyoloji, mole-küler biyoloji, hücre biyolojisi, immünoloji, protein mühendisli¤i, enzimoloji vebiyoproses teknolojileri gibi bilim dallar›na art›k tek bir pencereden bak›labilmek-tedir. Moleküler düzeyde yap›lan tan›mlamalar kimya diliyle de aç›klanabilmektedir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

Farmokoloji; ilaç etkilerinive ilaç etkileflimlerini canl›sistemler üzerinde inceleyenbir bilim dal›d›r.

KimyaEczac›l›k ve

T›pBilimleri

BiyoMühendislik Mikrobiyoloji

G›daTeknolojisi

MolekülerBiyoloji

Genetik

Biyoteknoloji

KimyaMühendisli¤i

fiekil 12.1

Disiplinleraras› birbilim olarakbiyoteknoloji

Biyoteknoloji KronolojisiBiyoteknoloji terimi ilk kez 1919 y›l›nda Karl Ereky taraf›ndan kullan›ld›. KarlEreky biyoteknolojiyi ‘Biyoteknolojik Sistemler Yard›m›yla Hammaddelerin YeniÜrünlere Dönüfltürüldü¤ü ‹fllemlerdir’ fleklinde tan›mlam›flt›r. Bu tan›m herhangibir de¤iflikli¤e u¤rat›lmadan biyolojik sistemlerin kullan›lmas›yla gerçeklefltirilengeleneksel biyoteknolojiyi tan›mlamaktayd›. 1960’l› y›llar›n sonunda Werner Arberve Hamilton Smith taraf›ndan baz› mikroorganizmalarda restriksiyon endonükleaz-lar›n bulunmas› ve moleküler genetikte kullan›lmas› ile modern biyoteknolojiyegeçilmifltir. Böylece genetik düzeyde manipulasyonlar› kapsayan uygulamalar veçal›flmalar h›z kazanarak bugünlere gelinmifltir.

Biyoteknoloji ile ilgili uygulamalar çok eskiye dayanmaktad›r. Geleneksel tek-niklerle gerçeklefltirilen ekmek, yo¤urt, alkollü içki, sirke, peynir, vb. yap›m›ndamikroorganizmalar›n kullan›lmas›, biyoteknoloji içinde kabul edilmektedir.

Geleneksel biyoteknoloji yöntemi ile üretilen ürünlere bir örnek veriniz.

Bilinen ilk biyoteknolojik uygulama MÖ. 1750 y›l›nda Sümerler taraf›ndan ger-çeklefltirilen bira mayalanmas›yd›. Di¤er uygulamalara tarihsel olarak bir göz atal›m:

MÖ 500: Çinliler, küflü soya fasulyesini antibiyotik olarak kulland›.MS 100: Çinliler, toz haline getirilmifl krizantem bitkisini böcek öldürücü olarakkulland›. 1590: Janssen, mikroskobu icat etti. 1663: Hooke ‘hücre’ tan›m›n› getirdi.1675: Leeuwenhoek, bakteriyi tan›mlad›.1797: Jenner, ilk çiçek afl›s› denemesini bir çocu¤a virüs enjekte ederek yapt›. 1830: Proteinler keflfedildi. 1833: ‹lk enzim ayr›flt›rmas› (izolasyonu) gerçeklefltirildi. 1855: Escherichia coli (E.coli) bakterisi tan›mland›. Daha sonralar› bu bakteri pekçok araflt›rma, gelifltirme ve üretim uygulamas›na temel oluflturdu. 1863: Mendel, bezelyeler ile yapt›¤› araflt›rmalarda karakteristik özelliklerin bir ku-flaktan di¤erine belirgin, ba¤›ms›z birimlerce aktar›ld›¤›n› keflfetti. Bu birimler çoksonralar› ‘gen’ olarak tan›mland›. Bu araflt›rma genetik biliminin temelini oluflturdu. 1869: Miescher, bal›k sperminde DNA keflfetti. 1877: Koch, bakterileri boyayarak ayr›flt›rma ve karakterize etmeye olanak sa¤la-yan bir yöntem gelifltirdi. 1878: Laval, ilk santrifüjü gelifltirdi. 1879: Fleming, hücre çekirde¤inde küçük çubuklara benzeyen kromatin adl› biryap› keflfetti. Daha sonra bu yap›n›n kromozomlar› oluflturdu¤u anlafl›ld›.1879: William James Beal, Michigan’da ilk klinik kontrollü m›s›r çaprazlamas›n›yapt›.1900: Sirke sine¤i (drosophila) ilk gen araflt›rmalar›nda kullan›lmaya baflland›.1902: ‘‹mmünoloji’ kavram› ortaya ç›kt›. 1906: ‘Genetik’ kavram› ortaya ç›kt›. 1911: Rous, ilk kez kansere yol açan bir virüs keflfetti. 1914: ‹lk kez Manchester’da bakteriler at›k ifllemede kullan›ld›. 1915: Bakteri virüsleri (bakteriofajlar) keflfedildi.1919: Karl Ereky biyoteknoloji terimini kulland›.

27712. Ünite - Endüstr iye l Süreçlerde Biyoteknolo j i ve Nanoteknolo j i

Patoloji;“hastal›k bilimi”anlam›na gelmekte olupYunanca hastal›k (pathos)kelimesi ile bilim (logos)kelimelerinin birleflmesi ileoluflmufltur.

Toksikoloji; di¤er ad› zehirbilimi olan toksikolojibiyolojik sistemlerinkimyasallara verdikleritepkileri, onlarla olaniliflkilerini araflt›ran bir bilimdal›d›r.

Mikrobiyoloji;mikroorganizma (bakteri,mantar, yeflil algler vb.) ad›verilen h›zl› bölünen vebirço¤u mikroskoptagörülebilen küçük canl›lar›inceleyen bir bilim dal›d›r.Yunanca küçük (mikros),yaflam (bios) ve bilim(logos) kelimerininbirleflmesi ile oluflmufltur.

Moleküler biyoloji; canl›metabolizmas›ndaki olaylar›moleküler seviyede inceleyenbir bilim dal›d›r.

Hücre biyolojisi; tek hücrelicanl›lardan çok hücreliorganizmalara kadarcanl›l›¤›n temel tafl› olanhücrelerin fizyolojisini,yap›s›n›, organellerini vebulundu¤u ortamla iliflkisiniinceleyen bir bilim dal›d›r.

‹mmünoloji; ba¤›fl›kl›k bilimiolarak da adland›r›l›r.Türkçeye, Frans›zca“immunologie”kelimesinden türeyerekgelmifltir.

Biyoproses teknolojisi;biyolojik sistemleri veyaonlardan köken alanmalzemeleri kullanarakbüyük ölçekli üretimleryapmaya yönelik süreçlerikapsayan bir bilim dal›d›r.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

1920: Evans and Long insan büyüme hormonunu keflfetti. 1928: Alexander Fleming, ilk tan›ml› antibiyotik olan ‘penisilin’i keflfetti.1938: ‘Moleküler biyoloji’ terimi do¤du.1940: Oswald Avery, DNA’n›n kal›t›m›n temeli oldu¤unu ve genlerin yap›s›n› olufl-turdu¤unu keflfetti.1941: Danimarkal› mikrobiyolog A. Jost ilk kez ‘genetik mühendisli¤i’ terimini Po-lonya’da verdi¤i bir derste kulland›.1942: Elektron miksoskobu kullan›larak ilk kez bir bakteri virüsü tan›mland› vekarakterize edildi.1943: Penisilin endüstriyel ölçekte üretildi.1944: Avery, Macleod ve McCarty genetik materyalin DNA oldu¤unu gösterdi.1944: Waksman, tüberküloza karfl› etkin bir antibiyotik olan ‘streptomycin’i ayr›fl-t›rd›. 1946: ‹lk genetik rekombinasyon örne¤i, de¤iflik virüslerden al›nan genetik mater-yalin birlefltirilerek yeni bir virüs yaratman›n mümkün oldu¤u görüldü.1947: Barbara McClintock, m›s›r bitkisinde z›playan genleri (transpozonlar) keflfetti. 1949: Pauling orak hücre anemisinin hemoglobin molekülünde bir mutasyonaba¤l› olan genetik bir hastal›k oldu¤unu keflfetti. 1950: Besi hayvanlar›nda dondurulmufl sperm kullan›m›yla yapay döllenme sa¤-land›. 1953: James Watson ve Francis Crick, DNA molekülünün çift sarmal yap›s›n› kefl-fetti. Bu çal›flma modern geneti¤in bafllang›c› oldu. 1954: Hücre kültürü teknikleri gelifltirildi.1970: ‹lk ‘restriction endonuclease’ izole edildi.1972: Kherana ve arkadafllar› bütün bir tRNA genini sentezlediler.1973: Boyer ve Cohen rekombinant DNA teknolojisini yaratt›lar.1975: Kohler ve Milstein monoklonal antikorlar›n üretimini tan›mlad›lar.1976: DNA’n›n yap›s›n›n belirlenmesi için baz› teknikler gelifltirildi.1978: Escherichia coli bakterisi kullan›larak insan insülini üretildi.1980: A.B.D. üst mahkemesi, genetik olarak de¤ifltirilmifl mikroorganizmalar›n pa-tentlenebilece¤ine karar verdi.1981: ‹lk ticari, otomatik DNA sentezleyicisi sat›ld›.1981: A.B.D.’de ilk monoklonal antikor tan› kiti onayland›.1982: Avrupa’da rekombinant DNA teknolojisi ile üretilmifl ilk hayvan afl›s›n›n kul-lan›m› onayland›.1983: Genetik olarak de¤ifltirilmifl plazmidler bitkilerin transformasyonu için kul-lan›ld›.1988: PCR yöntemi gelifltirildi.1990: A.B.D.’de insanda somatik hücre gen tedavisi onayland›.1990: ‹nsan Genom Projesi resmen bafllat›ld›.1990: A.B.D.’de peynir üretimi için rekombinant kimozin kullan›lmaya baflland›.1996: ‹lk rekombinant protein olan eritropoetinin y›ll›k sat›fl› 1 milyar dolar› aflt›.1996: Genetik olarak de¤ifltirilmifl bitkiler ticari amaçla büyük ölçekte ekilmeyebaflland›.1997: Koyun (Dolly) klonland›.1998: FDA ilk ‘antisense’ ilac› onaylad›.1999: FDA, kutanöz T-hücre lenfomas›n›n tedavisinde rekombinant füzyon protei-ni (difteri toksini-interlökin 2) kullan›m›n› onaylad›.2000: Monoklonal antikorlar›n y›ll›k sat›fl› 2 milyar dolar› aflt›.


2000: Alt›n pirinç (provitamin A üreten pirinç) gelifltirildi.2000: Amerikan biyoteknoloji flirketlerine 33 milyar dolar›n üzerinde yat›r›m yap›ld›.2002: Gen çipleri (complete human gene microarrays) ticari ürün olarak piyasayasürüldü.2003: ‹nsan gen haritas› tamamland›.2003: 1997 y›l›nda klonlanan Dolly’e akci¤er hastal›¤› nedeniyle ötönazi yap›ld›. 2004: Biyolojik sistemlerden yola ç›k›larak hibrit elektronik manyetik nanoyap›l›materyaller sentezlendi. 2004: ‹nsan embriyosundan embriyonik kök hücresi elde edildi.2005: Fare saç kökünden kök hücre elde edilerek fare modellerinde antikanser ileçeflitli sinir çal›flmalar› gerçeklefltirildi. 2005: Kök hücre çal›flmalar› h›z kazanarak embriyonik olmayan dokulardan kökhücre elde edildi.2006: Hücre membran›ndan hücredeki di¤er yerlere büyük proteinleri tafl›yacaknanokafesler üretildi.2006: Anti-viral ilaçlarla grip virüsünün bir türü olan Influenza A inhibe edildi.2006: AIDS hastal›¤›nda HIV virüsünün sa¤l›kl› dokulara geçmesini engelleyenPRO 140 denen bir “virüs girifl inhibitörü” sentezlendi.2008: Martin Chalfie, Osamu Shimomura and Roger Y. Tsien biyoteknoloji alan›n-da büyük ses getiren “Green fluorescent protein” in keflfi ve kaydettikleri ilerleme-ler ile Kimya dal›nda Nobel Ödülü ald›lar.

Biyoteknolojinin Temel Uygulama Alanlar›Günümüzde biyoteknolojinin etkili oldu¤u temel alan/sektörler:

• Kimyasal Biyoteknoloji• T›p • Tar›m ve hayvanc›l›k • Çevre• Endüstriyel biyoteknoloji• NanobiyoteknolojiTüm alanlar birbirinden farkl› gibi gözükse de asl›nda iç içedirler. Alanlar› ke-

sin çizgilerle birbirinden ay›rmak imkans›zd›r. Bu nedenle biz bu ünitede kimya-sal biyoteknolojiyi ayr› bir alan olarak ele almak yerine di¤er alanlar ile kesiflimnoktalar›n› dikkate alarak anlataca¤›z.

T›bbi BiyoteknolojiBiyoteknoloji hastal›klar›n teflhisi ve tedavi sürecine moleküler düzeyde yaklafl›mgetirmektedir. Özellikle kanser ve gen tedavisinde haz›rlanan kitler ve ilaçlar h›zl›ve kesin tan› ve tedaviye olanak sa¤lamaktad›rlar. Yeni kitler ve ilaçlar›n üretimi,kimyasal biyoteknolojiden geçmektedir. Bu süreçte: ‹stenilen ham madde canl› sis-temlerden kimyasal yöntemlerle elde edilir ve yine bu maddeler kimyasal yöntem-lerle saflaflt›r›larak kullan›m aflamas›na getirilirler.

Lizozim, tükürük, gözyafl›, ter ve mukuzda bulunan, bakterilerin hücre duvar›n›parçalayan enzimdir. Yani k›saca lizozim do¤al antibiyotiktir. Pek çok antibakteri-yal ilac›n hammaddesini oluflturmaktad›r. Bu nedenle ucuz, kolay ve güvenilir kay-naklardan elde edilebilirli¤i oldukça önemlidir. Örne¤in, Romatoid artrit (iltihapl›romatizma) gibi dünyada oldukça fazla bir nüfusu etkileyen iltihapl› romatizma has-tal›¤›nda lizozim miktar›ndaki art›fl hastal›¤›n sürecini belirlemede iflaretleyici olarakkullan›lmaktad›r. Bu nedenle kimya alan›nda kullan›lan ay›rma-saflaflt›rma teknik-leri yard›m›yla lizozim saflaflt›rmas›na yönelik çal›flmalar önemli hale gelmifltir.


Di¤er taraftan insan ba¤›fl›kl›k sisteminde yer alan ve yabanc› maddelerle (mik-roplarla) savaflan en önemli antikor molekülü immunoglobulin ailesinden, immu-noglobulin G (IgG)’dir. Bu ve benzeri önemli molekülün saflaflt›r›lmas›nda da kim-yasal teknolojilerde önemli bir yer tutan afinite tekniklerine dayal› ay›rma teknoloji-leri kullan›lmaktad›r.

Biyoteknoloji insanlar›n genetik yap›s›n›n belirlenmesine olanak sa¤lamaktad›r.Böylece ileri teflhis yöntemleri gelifltirilebilmekte ve hastal›k sebepleri daha kolaybelirlenebilmektedir. Yaklafl›k 4000 genetik bozukluk tek bir gendeki mutasyon-dan kaynaklanmaktad›r. Gen terapisi, ilk olarak 1980’lerin bafl›nda modern biyo-teknolojik yöntemlerle t›p dünyas›na girmifl ve günümüzde çevresel faktörlerin dedahil oldu¤u çok faktörlü ve birden çok gene ba¤l› hastal›klar›n tedavisinde de uy-gulanm›flt›r. Gen terapisinin as›l amac› kromozomlardaki genetik bozuklu¤a nedenolan eksik ya da kusurlu genlerin yerine, sa¤l›kl› kopyalar›n›n hücreye yerlefltiril-mesidir. T›bbi biyoteknolojinin di¤er bir kullan›m alan› da afl› üretimidir. Modernbiyoteknoloji yöntemleri afl› üretiminde de kolayl›k sa¤lamaktad›r.

Ba¤›fl›kl›k sisteminin zay›f oldu¤u durumlarda korunma amaçl› kullan›lan afl›kiflilerde enfeksiyona neden olabilmektedir. Modern biyoteknoloji sayesinde afl›üretiminde ikincil kaynaklar kullan›labilir hale gelmektedir. Rekombinant DNAteknolojisi kullan›larak elde edilen afl›lar sayesinde zay›flat›lm›fl veya öldürülmüflmikroplar yerine mikrobu de¤il onun bir parças› olan yüzeyindeki bir proteini içe-ren antijenler belirlenip, uygun kimyasal yöntemler ile saflaflt›r›larak istenmeyenetkiler bertaraf edilebilmektedir. Ayr›ca gerek duyulan madde miktar›n›n›n azalt›l-mas› ve böylece maliyetin düflürülmesi de bir di¤er avantaj›d›r. Rekombinant DNAteknolojisi kullan›larak hepatit B afl›lar›, tifo, sar›l›k gibi bulafl›c› hastal›klar için debiyoteknoloji yoluyla afl›lar üretilmektedir. Günümüzde grip, A‹DS, herpes, kolerakanser ve multiple sklerosis gibi hastal›klarla ilgili olarak da rekombinant afl› üre-timi çal›flmalar› sürmektedir.

Biyoteknolojik Yöntemler ‹le Gen TerapisiYirminci yüzy›l›n ortas›nda Huntington hastal›¤› ve Akdeniz Anemisi gibi hastal›k-lar genetik hastal›k olarak kabul edilirken, genom projesi sonucunda artan gene-tik bilgi birikimi nedeniyle genetik temelli hastal›klar›n listesi genifllemektedir.Araflt›rmalar yaklafl›k olarak 4000 hastal›¤›n tek gene ba¤l› genetik mutasyonlardankaynakland›¤›n› göstermektedir. Bunun yan› s›ra kalp ve dolafl›m bozukluklar›, ba-z› kanser türleri ve fleker hastal›¤› gibi hastal›klar ise çoklu gen mutasyonlar›ndankaynaklanmaktad›r. Gen terapisinde ilk ad›m hastal›¤a neden olan genin belir-lenmesi ve klonlanmas›d›r. Hastal›kl› gen belirlendikten sonraki aflama ise geninonar›lmas› ve genin hedeflenen hücrelere nakledilmesi ile orada ekspresyonu, ya-ni kodlad›¤› proteinin üretimi gelir. Ayr›ca, genin ifllerli¤inin kontrol edilmesi veaktar›lan genin yarataca¤› yan etkilerinin saptanmas› gibi birçok aflama gereklidir.Gen terapisi; efley ve vücut hücresi gen terapisi olmak üzere iki bafll›k alt›nda in-celenmektedir. Efley hücresi gen terapisinde genlerde yap›lan de¤iflikliklerin ku-flaktan kufla¤a aktar›labilir olmas› etik sorunlar yaratmaktad›r. Vücut hücresi genterapisinde ise de¤iflim hastayla s›n›rl› oldu¤undan uygulanabilirli¤i artmaktad›r.

Gen terapisi yöntemleri ile ilaç tafl›y›c› sistemler de üretilebilmektedir. Bu sis-temler ile istenilen proteini kodlayan gen hastaya verilmekte ve bu proteinin vü-cutta sürekli üretimi sa¤lanabilmektedir. Fenilketonüri tek bir gendeki bozukluk(mutasyon) sonucu ortaya ç›kan, kuflaktan kufla¤a aktar›lan genetik bir hastal›kt›r.Bu hastal›kla do¤an çocuklar fenilanin hidroksilaz enzimi eksikli¤inden dolay›


Afl›, hastal›klara karfl› dirençoluflturmak amac›yla insanveya hayvan vücudunaverilen zay›flat›lm›fl hastal›ketkeninin bütünü, parçalar›ya da salg›lar›n›noluflturdu¤u çözeltidir.

Hastal›¤a neden olanmutasyona u¤ram›fl geninbiyoteknolojik yöntemler ileonar›lmas› ifllemine genterapisi denir.

proteinli g›dalarda bulunan fenilalanin amino asidini sindiremezler, sonuçta kandave di¤er vücut s›v›lar›nda biriken fenilalanin ve art›klar›, çocu¤un geliflmekte olanbeynini harap eder ve ileri derecede zeka özürlü olmas›na, sinir sistemini ilgilen-diren daha bir çok belirtilerin ortaya ç›kmas›na neden olur. Gen terapisi yöntemiile bu hastal›¤›n tedavisinde olumlu ilerlemeler kaydedilmektedir.

Biyoteknolojik Yöntemler ‹le ‹laç ÜretimiBiyoteknolojik ilaçlar, kimyasal bileflenler yerine biyoteknolojik yöntemler ile mik-roorganizma veya canl›n›n üretti¤i maddeler (enzim) taraf›ndan üretilen ilaçlard›r.‹lk üretilen biyoteknolojik ilaç insan insülinidir.

Sa¤l›kl› bireylerde besin tüketimi sonucunda glikozu enerjiye dönüfltürebilmekiçin pankreastaki beta hücreleri taraf›ndan insülin salg›lan›r. Diyabet hastalar›ndaise, pankreas yeterli miktarda insülini salg›layamaz veya salg›lanan insülin hücre-ler taraf›ndan kullan›lmaz. Bu durumda insülini d›flar›dan vücudumuza sa¤lama-m›z gerekmektedir. ‹lk kez Frederick Banting ve J. J. R. Macleod dana pankreas›n-dan saf insülini kimyasal yöntemlerle izole etmifller ve bu çal›flma ile 1923 y›l›ndaNobel ödülü kazanm›fllard›r. Hayvan kaynakl› insülin maliyetinin pahal› olmas› ya-n› s›ra insanda alerjiye neden olmaktayd›. Bu durumu ortadan kald›rmak ve ilaçolarak insan insülininin çokca üretilmesini sa¤lamak amac›yla biyoteknolojik yön-temler ile insülin kodlayan insan geni bakterilere aktar›larak bakteri taraf›ndan in-sülin üretimi gerçeklefltirilmifltir. Ayr›ca biyoteknolojik yöntemler sayesinde kifliyeözel ilaç tedavisi uygulanabilir hale gelmektedir. Bu yolla hastal›kl› alan›n belirlen-mesi sonras›nda; her hasta için ayr› ve etkin tedavi süreci bafllat›l›p, ilaç etkinli¤i-nin art›r›lmas› ve hastal›kl› alan›n teflhisi ile ilac›n, hastal›kl› olan belli alana etki et-mesi sa¤lanabilecektir.

Tan› Kitleri ve BiyosensörlerGeliflen teknoloji sonucunda t›bbi tan› yöntemleri de ilerlemekte olup maliyeti da-ha düflük yöntemler ile daha h›zl›, yüksek duyarl›l›¤a sahip ve daha güvenilir sonuç-lar elde edilebilmektedir. DNA seviyesinde yap›lan analizler sonucunda birçok has-tal›¤›n tan›s› kolayl›kla konulabilmekte hatta hastal›¤a yatk›nl›k ve hastal›¤›n kuflak-tan kufla¤a aktar›m› tespit edilebilmektedir. Ülkemizde zorunlu hale getirilen do¤umöncesi ve yeni do¤an testleri sonucunda bebe¤in down sendromu, talasemi, tay-sachs, hemofili, sistik fibroz, orak hücre anemisi, huntington hastal›¤›, fenil ketonü-ri gibi birçok hastal›¤›n tafl›y›c›s› olup olmad›¤›na iliflkin kesin bilgi verilebilmekte-dir. Biyoteknolojik olarak gelifltirilen kitler sayesinde virüs ve parazit enfeksiyonla-r›n›n teflihisi ve baz› hormon testleri çoklu ortamda k›sa sürede yap›labilmektedir.Böylelikle A‹DS, hepatit, tüberküloz gibi hastal›klara sebep olan birçok patojen or-ganizman›n kesin olarak belirlenmesi sa¤lanabilir. Hatta yak›n geçmiflte gelifltirilme-ye bafllanan testler ile kanserin baz› türlerine (gö¤üs ve ba¤›rsak kanseri gibi) yat-k›nl›klar saptanabilmektedir. Kitler sayesinde daha h›zl›, etkin sonuca ulafl›labilmek-te ve müdahalelerin daha h›zl› yap›labilmesine olanak sa¤lanabilmektedir.

Biyosensör çal›flmalar›n›n en bilinen örneklerinden biri ise dijital kan flekeri öl-çüm cihaz›d›r. Glukometre olarak da isimlendirilen sistemde; üzerinde bulunanelektroda uygun kimyasal yöntemlerle immobilize edilen glikoz oksidaz enzimikanda bulunan glikozu çeflitli kimyasal reaksiyonlar sonucunda elektriksel olarakölçüme olanak sa¤layacak flekilde dönüfltürür. Bu yöntemle parmak ucundan al›-nan kan örne¤i ile birkaç dakika içinde kan flekeri oran› saptanabilmektedir.


‹nsülin; kan flekerininkandan hücrelere geçiflinisa¤layarak düzenleyen birhormondur.

Sizde vücudumuzda yer alan biyosensörlere örnekler veriniz.

Ayr›ca biyoteknolojik çal›flmalar birçok genetik testi minyatür olarak gerçeklefl-tirecek biyoçip teknolojisi üzerinde yo¤unlaflmaktad›r. Kimya, biyoloji ve bilgisa-yar teknolojisini birlefltirecek olan biyoçipler sayesinde farkl› örneklerde DNA mu-tasyonlar› bulunabilecek, gen ekspresyonu ve anormal proteinlerin düzeyleri be-lirlenebilecektir. Gelecekte hekimler taraf›ndan daha tedavi planlanmadan hasta-n›n genetik profili bu teknoloji ile belirlenip tedavi protokolü oluflturulacakt›r. Bi-yoçiplerin sa¤l›k alan› d›fl›nda tar›m ve çevre sektüründe de kullan›m alanlar› söz-konusudur. Biyoçipler sayesinde, topraktaki tar›m ilac› miktar›n› ve çevrede kirli-li¤e yol açan birçok kimyasal maddenin, biyolojik silahlar›n tan›mlanabilece¤i vemiktar›n›n da belirlenebilece¤i düflünülmektedir.

Bitki BiyoteknolojisiBitki biyoteknolojisi, bitkilerden daha fazla verim ve kalite elde etmek, zararl›larave çevre koflullar›na karfl› daha dayan›kl› bitkiler yetifltirmek amac›yla biyoloji ala-n›ndaki geliflmelerin biyoteknoloji yard›m›yla bitkilere uygulanmas›d›r. Bitki biyo-teknolojisi asl›nda ça¤lar boyu geleneksel (klasik) tar›m yöntemleriyle (örne¤inmelezleme) bitkilere uygulanm›flt›r. Fakat verimi artt›racak genin hangisi oldu¤ubilinmedi¤i için deneme yan›lma yöntemi ile gerçeklefltirilen bu çal›flmalar olduk-ça zaman alm›fl ve yüksek maliyetlerle gerçekleflmifltir. Modern tar›m yöntemleriise günümüzde pek çok ülkenin çal›flt›¤› son teknolojileri içermektedir. Bitki biyo-teknolojisinin di¤er bir çal›flma alan› da genetik mühendisli¤i üzerinedir. Bitkilereuygun genlerin aktar›larak böceklere, virüslere ve zor çevre flartlar›na dayan›kl›bitkilerin gelifltirilmesi, verimin artt›r›lmas›, insanlar›n tedavisinde kullan›lan ürün-lerin bitkiler taraf›ndan üretiminin sa¤lanmas› gibi tar›m alan›nda son yüzy›l›n enönemli çal›flmalar› yap›lmaktad›r. Bu¤day ve pirinçle birlikte m›s›r da dünyan›n enönemli tah›llar› aras›ndad›r. Ancak dünya genelinde üretilen m›s›r›n yaklafl›k %70’ipiyasaya ulaflamaz. Bunun nedeni de bitkiye büyük zarar› olan Avrupa M›s›r Ha-fleresidir. Bunu bertaraf etmek için toprakta yaflayan Bacillus thuringiensis adl› birbakterinin, bitki zararl›lar›na karfl› toksik etki gösteren Bt endotoksinini üretmesin-den faydalan›labilir. Bu proteini kodlayan gen, bakteriden al›n›p bitkiye nakledil-di¤inde, bitki hücresi, zararl›lara karfl› toksik olan proteini kendi bünyesinde üre-tecek donan›ma ulafl›r. Bu bakterilerin zehiri, birçok böce¤in zararl› etkilerine kar-fl›n dayan›kl› bitkiler yetifltirmek için kullan›labilmektedir. Bu yolla, bitkiler de, Ba-cillus thuringiensis gibi zehir üretme özelli¤ine sahip olarak kendi böcek ilaçlar›-n› üretmifl olurlar. Fakat bütün zararl› böcekler bu zehirden etkilenmez sadece buflekilde daha az miktarda kimyasal böcek ilac›na ihtiyaç duyulmaktad›r. Ancak, he-def al›nmayan böcekleri de öldürebilme ihtimali transgenik ürünlerin kullan›lma-s›na dair dünyada büyük bir etik tart›flma yaratmaktad›r.

Bir canl› türüne baflka bir canl› türünden gen aktar›lmas› veya mevcut genetikyap›ya müdahale edilmesi yoluyla yeni genetik özellikler kazand›r›lmas›n› sa¤la-yan modern biyoteknoloji tekniklerine gen teknolojisi, bu teknolojiyi kullanarakdo¤al süreçler ile elde edilmesi mümkün olmayan yeni özellikler kazand›r›lm›fl or-ganizmalara da Genetik Yap›lar› De¤ifltirilmifl Organizma (GDO=GMO) denir.Örne¤in; kutuplarda yaflayan bir tür bal›ktan izole edilen anti-freeze (yani bitki do-kular›nda donmay› engelleyen) genini, domates ve çilek gibi bitkilere aktararakso¤u¤a dirençli GD domatesler ve çilekler gelifltirilmesi çal›flmalar› bafllat›lm›flt›r.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

Gen teknolojisi, bir canl›türüne farkl› yöntemler ileyeni genetik özelliklerkazand›r›lmas›n› sa¤layanmodern biyoteknolojiteknikleridir.

Gen teknolojileri bitkilere uygulanarak; zararl› böceklere ve yabani ot ilaçlar›na(herbisit), yetifltirildikleri ortamdaki olumsuz çevre koflullar›na, depolama ve tafl›-ma koflullar›na karfl› dayan›kl›l›k kazand›rmak, zararl›larla savaflmak için kullan›lankimyasal maddelere duyulan gereksinimi azaltmak, tar›m ürünlerinin tad›nda vegörünümlerinde iyilefltirmeler yapmak, ürünlerin besin de¤erini artt›rmak, daha azalandan daha fazla ürün elde etmek amaçlanm›flt›r. GDO’lu bitkiler kadar hayvan-lar da üretilmektedir. Örne¤in ineklerde süt üretimini %10-15 artt›ran bir do¤alhormonun (bovine somatotropin) rekombinant formu gelifltirilmifl (rBST) ve buhormon FDA taraf›ndan 1993’te onaylanm›flt›r. Bugün GD mikroorganizmalar da-ha etkin etanol fermantasyonu sa¤layarak yüksek kalitede ve ekonomik biyoeta-nol üretimi gerçeklefltirebilmektedir. Ayr›ca ülkemizde de büyük bir sorun olanmay›nl› arazilerdeki temel kimyasal olan, TNT gibi patlay›c›lar› parçalayan bir bak-teriyel enzim geninin tütün bitkisine aktar›lmas› sonucunda, parçalanmas› ve te-mizlenmesi yüzlerce y›l alacak bu bilefli¤in, kirlenen alana tütün bitkisi ekilerek te-mizlenmesi sa¤lanabilmektedir.

Transgenik g›dalar›n toksik veya alerjik olma potansiyeli tafl›mas›, gen aktar›-m›yla bitkilere kazand›r›lan özellikler baflka canl›lara geçebilmesi, genlerin aktar›l-d›klar› canl›lar›n genetik yap›s›n› olumsuz etkileyebilmesi, gen aktar›ml› ürünlerindo¤al türlerle ve yerli populasyonlarla etkileflebilme ihtimali, transgenik olmayanekili alanlara gen göçü ve gen kirlili¤i, zararl›lar›n ba¤›fl›kl›k kazanmas› gibi uzunvadeli ortaya ç›kabilecek tahmini etkileri bulunmaktad›r. Bir k›s›m endifleler de hu-kuki ve ahlaki konulard›r. GDO’lu ürünlerin takibi pek çok ülkede yasalarla zo-runlu hale getirilmifltir. Ülkemizde de bu alanda yeni uygulamalar yürürlü¤e sokul-maya çal›fl›lmaktad›r. GDO ürünlerin takibinde biyologlara oldu¤u kadar kimya-gerlere de ihtiyaç duyulmaktad›r. Genetik yap›n›n takibinde kullan›lacak olan ifla-retleyicilerin (mark›r) sentezi ve modifikasyonu kimyac›lar›n görevi olup biyolog-larda bu iflaretleyicileri kullanarak DNA izolasyonu yaparak genetik yap›y› incele-mekte ve de¤ifliklikleri belirlemektedirler.

Çevre BiyoteknolojisiYeni birçok sanayi dal›n›n geliflmesi, varolanlar›n etkinli¤inin artt›r›lmas› ve sürek-li artan flehir nüfusu, bu yüzy›l›n bafl›ndan itibaren do¤al kaynaklar›n kirlenmesi-ne neden olmufl ve beraberinde çevre sorunlar›n›n çözümüne yönelik teknolojile-rin gelifltirilmesini zorunlu k›lm›flt›r. Bu teknolojilerden biri olan çevre biyotekno-lojisi, canl› organizmalar›n ve onlardan elde edilen ürünlerin, zararl› at›klar›n ar›t›-m›nda ve çevre kirlili¤inin önlenmesinde kullan›lmas›n› kapsamaktad›r. Çevre bi-yoteknolojisi uygulamalar›nda ço¤unlukla, do¤al mikroorganizmalar (bakteri, man-tar vb.) at›klar›n ar›t›m› için kullan›l›r. Modern biyoteknolojiden yararlan›lan baz›tekniklerde, parçalanmas› zor olan at›klarla u¤raflmak için genetik de¤iflikli¤e u¤-ram›fl mikroorganizmalar›n kullan›m› mümkündür. Bu iflleme biyoremediasyon ad›verilmektedir. Geleneksel yöntemlerden çok daha verimli olan çevre biyoteknolo-jisi sayesinde, yüksek s›cakl›klarda yakma ve at›k sahalar› oluflturma gibi yöntem-lere alternatifler oluflturabilmektedir. Baz› durumlarda at›klar› ifllemede kullan›lanmikroorganizmalar›n yan ürünleri yararl› ürünler olduklar› için geri kazan›m sa¤la-yabilmektedirler. Bunlara örnek olarak anaerobik (oksijensiz) ar›tma teknolojisiverilebilir. At›klar›nda organik madde yo¤unlu¤u fazla olan fabrikalarda uygulananbu teknolojide, uygun biyokimyasal parametrelerin (pH, s›cakl›k) sa¤land›¤› reak-törler kullan›l›r. Bu reaktörlerde oksijensiz koflullarda yaflayan metan bakterileri,organik at›klar› parçalayarak kirlili¤i giderirken bir yandan da metan gaz› üretirler.


Genetik Yap›lar›De¤ifltirilmifl Organizma(GDO=GMO), genteknolojisini kullanarakdo¤al süreçler ile eldeedilmesi mümkün olmayanyeni özellikler kazand›r›lm›florganizmalard›r.

Anaerobik biyoteknoloji yard›m›yla hem kirlilik ortadan kald›r›l›r hem de yan ürünolarak metan gaz› elde edilir. Sonra da metandan elektrik üretilerek iflletmeye ekbir enerji kayna¤› sa¤lan›r. Özellikle g›da (fleker, alkol, et, süt, meflrubat, vb), ka-¤›t ve selüloz endüstrisi biyoteknolojinin bu uygulamas› için çok uygundur.

Endüstriyel BiyoteknolojiEndüstriyel biyoteknoloji; kimyasal yöntemler ile sentezlenen ve katma de¤eriyüksek olan ürünlerin biyolojik sistemler yard›m›yla daha h›zl›, etkin ve ucuza üre-tilebilmesini hedefleyen bir teknoloji dal›d›r. Üretim biyokatalizörler eflli¤indegerçeklefltirilir.

Biyokatalizörler, reaksiyon katalizinde seçimli ve spesifiktirler; bu nedenle yanürün oluflumunu azaltmakta ve son ürün saflaflt›rma ifllemlerini kolaylaflt›rmakta-d›rlar. Ayr›ca biyokatalizörlere uygun immobilizasyon teknikleri uyguland›¤›ndadefalarca kullan›lmas› mümkün olmakta olup sistemin maliyeti düflürülmektedir.Ka¤›t üretimi, tekstil ifllemleri, kimyasal sentez tepkimeleri gibi birçok kimyasal ifl-lem, bazen çok yüksek veya çok düflük s›cakl›klara ve pH derecelerine gereksinimduyar. Amaç, bu zor koflullarda yaflayabilecek mikroorganizmalar ve ifllerli¤inikaybetmeyen biyomoleküller bulabilmektir. Dünyadaki mikroorganizmalar›n%1’inden az› kültüre edilip s›n›fland›r›ld›¤› için, yeni moleküller bulman›n önüaç›kt›r. Endüstriyel biyoteknolojide, moleküler biyoloji teknikleri g›da, temizlik,tekstil, ka¤›t ve kimya endüstrilerinde verimi art›rmak ve çevreye olan zarar› azalt-mak amac›yla kullan›lmaktad›r.

Endüstriyel biyoteknolojide enzimlerden faydalanmaktad›r. Endüstrinin hemenher alan›nda kullan›lan enzimler genellikle mikroorganizmalardan elde edilmek-tedir. Çünkü mikroorganizma kaynakl› enzimlerin bitkisel veya hayvansal kaynak-l› enzimlere göre katalitik aktivitelerinin çok yüksek olmalar›, istenmeyen yan ürünoluflturmamalar›, daha kararl› ve ucuz olmalar›, fazla miktarda elde edilebilmelerigibi avantajlar› vard›r. Bu amaçla endüstride en çok kullan›lan enzim lipazd›r. Li-pazlar uygun kimyasal yöntemler ile immobilize edilerek endüstrinin pek çok ala-n›nda sürekli olarak kullan›m› sa¤lanmaktad›r. Lipaz tereya¤›na aroma kazand›r-mada, margarinler, f›r›n ürünleri ve bitkisel gibi ürünlerde lipazla modifiye edilmifltereya¤› ürünleri aroma gelifltirici olarak; g›da endüstrisinde, biyomedikal uygula-malarda, biyosensörler ve pestisitlerin yap›m›nda, biyodizel üretiminde, düflük s›-cakl›kta leke ç›kara›c› deterjan ve deri sanayiinde deriyi tabakalama ve boyama ifl-lemleri için haz›r hale getirmede, çevre yönetiminde, kozmetik ve parfüm sanayi-inde uygulama alanlar› bulmaktad›r.

Niflastan›n glikoz veya fruktoz gibi basit flekerlere dönüfltürülmesi için de biyo-teknoloji ürünü enzimler kullan›lmaktad›r. M›s›r gibi tah›llar›n bu yöntemle kolay-ca tatland›r›c›ya dönüfltürülmesi ve genetik mühendisli¤inin de yard›m›yla tah›ldanalkol (etanol) veya peynir yap›m›nda kullan›lan chymosin’in (renin) yapay olaraküretilmesi mümkündür.

Endüstriyel biyoteknolojinin g›da ve ilaç endüstrisinde çok genifl bir uygulamaalan› vard›r. Alkollü içecekler, mayalanm›fl ürünler, fermente edilmifl ürünler, meyvesular›, g›da koruyucu ve lezzet art›r›c› maddeler, süt ve süt ürünleri, sirke gibi g›damaddelerinin üretimi için yüksek performans gösteren maya ve bakterilerin ve g›daüretim süreçlerinin belirli aflamalar›nda gerekli enzimlerin gelifltirilmesi ve kullan›m›örnek olarak verilebilir. Örne¤in, m›s›r ve baflka tah›llar, yüksek fruktoz m›s›r fluru-bu veya maltoz flurubu gibi birçok tatland›r›c›ya enzimatik ifllemler ile dönüfltürüle-bilir. Di¤er uygulamalar aras›nda, tah›ldan etanol üretimi ve peynir üretiminde kul-


Biyokatalizör; üretimsürecindeki reaksiyonlar›n›l›ml› koflullardagerçekleflmesini sa¤layan,reaksiyonu koordine edenorganizma, organizmaenzimleri, hücre ya daherhangi bir dokuparças›d›r.

Enzimler; hücrelerdeoldukça önemli metabolikgörevleri olan vebiyokimyasal reaksiyonlar›katalize eden proteinyap›s›nda moleküllerdir.

Lipazlar; ya¤lar ve ya¤ asidiesterlerini hidroliz edenenzim grubudur.

lan›lan reninin (genç büyükbafl ve küçükbafl hayvanlar›n midelerden elde edilmesi-nin yan›nda) mikro organizmalara ürettirilmesi say›labilir. Ayr›ca Penisilin G üreti-minde penisilin açilaz basama¤› gibi olmazsa olmaz bir üretim ad›m›; endüstriyel bi-yoteknolojilerin ilaç üretimi için ne denli önemli oldu¤unu vurgulamaya yeterdir.

NANOTEKNOLOJ‹Son zamanlarda herkes taraf›ndan dile getirilen “nanoteknoloji nedir ve nedenönemli olmufltur”, acaba? Bunu birkaç soruyla aç›p cevab› bulmaya çal›flal›m. “Kü-çükler büyüklerden daha güçlü olabilir mi? Ya da daha küçük olan daha zay›f m›-d›r?”. Kurflun kalemin ucunu düflündü¤ümüzde k›r›lgan oldu¤unu beraberinde dekarbon içerikli oldu¤unu söyleyebiliriz. Oysa kurflun kalemin yap›tafl› olan karbo-nun, nanotüp biçimine dönüfltürülmesiyle çelikten bin kat güçlü bir malzeme üre-tildi¤ini akl›m›za getirdi¤imizde küçüklerin nanoteknolojilerle daha güçlü olabilece-¤ini de kavram›fl oluruz. Yani bir malzemeyi kimyasal veya fiziksel etkilerle nano-boyutlarda üretti¤imizde; özellikleri de¤iflti¤i ve de¤iflik davranabildikleri için na-noteknoloji bugün çok önemli bir hale gelmifltir.

Nanoteknoloji terimi ilk kez 1974 y›l›nda Japon bilim adam› Norio Taniguchi ta-raf›ndan ortaya at›lm›flt›r. Fakat bundan çok daha önce Richard Feynman “Afla¤›daDaha Çok Yer Var” adl› konuflmas›nda nanoboyuta de¤inmifl, atomlar› ve molekül-leri kontrol etmeyi becerebilece¤imiz de, bunu yapabilece¤imizi ve bunun için deyeni aletlere ihtiyac›m›z oldu¤undan bahsetmifltir. Nanoteknoloji, maddenin atomseviyesinde bilinçli olarak ifllenmesi ile daha geliflmifl ve de¤iflmifl materyaller, araç-lar ve sistemlerin elde edilmesi için kullan›lan bir terimdir. 1 atom 0,2 nm, DNA iseyaklafl›k olarak 2 nm’dir. Bu teknoloji, boyutlar› 1-100 nanometre aras›nda de¤i-flen materyal veya sistemler üzerine yap›lan araflt›rmalar› kapsamaktad›r (fiekil 12.2)

Bu boyutlarda sistemlerin fiziksel davran›fllar›nda normal sistemlere k›yaslafarkl› özellikler gözlemlenmektedir. Nanobilim ve nanoteknoloji olarak nitelendi-rilen bu farkl›l›klar yaklafl›k 10 seneden beri dünya ülkelerinin sivil-askeri, bilim veteknoloji stratejilerini belirler hale gelmifltir.

10 µm çap›ndaki bir insan saç› kaç nanometredir?


Nanoboyut; kelime anlam›ile herhangi bir fizikselboyutun bir milyarda birianlam›na gelmektedir.

fiekil 12.2

Sinek

Bit

Kar›ncaSaç teli

Kanserhücresi

Bakteri

1 mAntikor1nm

DNA 2,5 nm

Su molekülü

Na+

10-910-810-710-610-510-410-310-210-110,1nm

1cm1mm

Protein

Farkl› NanometreBoyutlar›ndakiSistemler

1 nanometre metreninmilyarda biridir.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

Nanoteknolojinin sonsuz uygulama alanlar›ndan baz›lar›; • nano tüpler, elyaflar, lifler ve kaplama malzemeleri, • elektronik araçlar›n nanometre ölçeklerinde elde edilmesi, • nanorobotlar, • nano ilaç tafl›y›c› sistemler, • kendi kendini yenileyebilen boyalar, • su tutmayan k›r›flmayan kumafllar, • savunma sanayisinde kullan›lmak üzere gelifltirilen kamuflajlar Tüm ülkelerde giderek daha çok kayna¤›n aktar›lmas› nanoteknolojinin 21.

yüzy›la damgas›n› vuraca¤›n› göstermektedir. Ancak burada önemli bir fark bulun-maktad›r. Nanoteknolojinin getirece¤i bulufllar bilim tarihinde flimdiye kadar yap›-lan bulufllardan çok daha kapsaml› ve güçlü olacakt›r. Kendi kendini temizleyenboyalar, kirlenmeyen kumafllar, esnek ama daha dayan›kl› betonlar, elmas kadarsert kaplamalar, kanserli hücreleri vücuda zarar vermeden öldüren ajanlar, günler-ce etkisini kaybetmeyen kremler, tek bir flarbon mikrobunu bile alg›layabilen sen-sörler ve mikrop bar›nd›rmayan buzdolaplar› gibi yüzlerce nanoteknolojik ürünhayat›m›za girecektir. Bu alandaki bütün çal›flmalar ve geliflmeler elektronik, kim-ya, fizik, malzeme bilimi, uzay ve sa¤l›k bilimlerini bir ortak arakesitte bulufltur-mufltur. Nanoteknolojiin biyoteknolojiyle kesiflti¤i noktada ise “nanobiyoteknoloji”dal› ortaya ç›km›flt›r. Nano-ölçek seviyesinde malzemelerin özellikleri makrosko-pik ölçekten tamamen farkl› olup nano-ölçe¤e yaklaflt›kca birçok özel ve yararl›olay ve yeni özellikler ortaya ç›kmaktad›r. Örne¤in, iletim özellikleri (momentum,enerji ve kütle) art›k sürekli olarak de¤il ancak kesikli olarak tarif edilmektedir.Benzer olarak, optik, elektronik, manyetik ve kimyasal davran›fllar klasik de¤il ku-vantum olarak tan›mlanmaktad›r. fiimdi maddeyi nanometre seviyesinde iflleyerekve ortaya ç›kan degiflik özellikleri kullanarak, yeni teknolojik nano-ölçekte ayg›t-lar ve malzemeler yapmak mümkün olmufltur. Bütün bu geliflmeler 19. yüzy›ldadünyay› yeniden flekillendiren sanayi devrimine eflde¤er bir bilimsel ve teknolojikdevrim bafllatm›flt›r. Bu flekilde atom ve moleküller ile oynanarak tek moleküldenoluflan transistör ve elektronik ayg›t üretimi bafllam›fl olup dünyada birçok grubunaktif çal›flmalar› ile sürdürülmektedir.

Nanobiyoteknoloji Nanobiyoteknoloji biyoloji ve biyokimysal alanlar›n nanoteknolojiye uyguland›¤›bir dald›r. Biyoloji alan›nda yap›lan teknolojilerin nano boyuta indirgenmesi ile na-nobiyoteknoloji kavram› ortaya ç›km›flt›r. Yeni cihazlar›n üretilmesi için do¤adakivar olan elementleri kullan›r. Genellikle fotonik, kimya, biyoloji, nanot›p ve mü-hendislik dallar›n›n multidisipliner uygulamalar›nda nanobiyoteknolojiye rastla-maktay›z. Nanobiyoteknoloji sayesinde biyolojik sistemlerinin moleküler düzeydeizlenmesi, onar›lmas›, yap›land›r›lmas› ve denetlenmesi sa¤lanmaktad›r. Günü-müzde daha çok parçac›klar›n araflt›r›lmas›, ilaç ve afl›lar›n vücuda daha kolay so-kulmas›nda kullan›labilecek tafl›y›c›lar›n gelifltirilmesi, vücut için daha uyumlu vedaha dayan›kl› malzemelerin üretilmesi, biyolojik moleküllerin mimiklerinin üre-tilmesi ve bu sayede hastal›klar›n mevcut tekniklere göre daha erken teflhis ve te-davi yoluna gidilebilmesi, do¤ada var olan teknolojilerin endüstriye yans›t›larak ifl-levsel hale getirilmesi hedeflemektedir.

Nanoboyutlarda üretilen tafl›y›c›lar, kan-beyin bariyeri, solunum sistemindekibronfliyoller ve derideki s›k› ba¤lant›lar gibi çeflitli anatomik ve biyolojik bariyerle-ri geçebilir ve ilaçlar›n istenilen hedef dokuya ulaflt›r›lmas›n› sa¤lar. Örne¤in kan-


Mimik kelimesi taklit etmekanlam›na gelip do¤ada yeralan baz› moleküllerintaklitlerinin sentetik yollalaboratuvarlardayap›lmas›n› içerir.

ser hücrelerinin yüzeyinde sa¤l›kl› hücrelere oranla daha fazla miktarda folik asitve transferrin moleküllerine duyarl› alg›lay›c›lar (reseptör) bulunmaktad›r. Bu ya-p›lara spesifik ba¤lanabilen moleküller nanoboyuttaki tafl›y›c›lara kimyasal olarakba¤lanarak nanoboyuttaki tafl›y›c›lar›n sadece kanserli hücreleri hedeflemesi sa¤la-n›r. Nanotafl›y›c›lar vücuttaki dar alanlarda daha iyi da¤›l›rlar ve düflük çözünürlük-lü ilaçlar›n çözünürlü¤ünü artt›rabilirler. Nanoboyutta üretilen araçlar›n ola¤anüs-tü özellikler göstermesinden yararlan›larak ilaçlar›n fonksiyonu artt›r›l›p yeni özel-likler kazand›r›labilir. Di¤er taraftan ilaç toksisitesi azalt›larak daha verimli ilaç da-¤›l›m›n› sa¤lanabilir. Küçük moleküller, proteinler, peptitler ve nükleik asitlerinhedef doku tiplerine ba¤lanmas› için modifiye edilebilir. Bunlar›n yüzey özellikle-ri immün sistem taraf›ndan tan›nmalar› için modifiye edilebilirler.

Nanoboyutta görüntüleme ile kanserli hücrelerin dokulardaki yerleri tespit edi-lebilmekte nanogörüntüleme ajanlar›na ilaç modifiye edilmesi ile görüntüleme ya-p›l›rken ayn› zamanda tedavide edilebilmektedir. Nanoboyutta görüntüleme ajan›olarak yüksek fluoresan yayan farkl› moleküler boyutlardaki yar› iletken nanokris-taller olan kuvantum noktac›klar (Quantum Dot) örnek olarak verilebilir.

Medikal tan› alan›nda kullan›lan nano-ayg›tlar, küçük moleküllerin, proteinle-rin ve DNA’n›n elektriksel aktivasyonlar›n›n belirlenmesinde sinyal düzenleyiciolarak kullan›labilmektedir. Buna benzer nanopartiküller, nanobiyokonjugatlar,nanotüpler ve nanokablolar, biyolojik sistemlerin taranmas› ve gözlenmesi amac›ile üretilerek, ayn› zamanda mevcut sistemlere de adapte edilerek kombine sistem-ler elde edilebilirler. Üretilen bu nanobiyokonjugatlara çeflitli antikorlar konjugeedilerek hastal›klar da oldu¤u gibi genler, m-RNA, proteinler, bakteriler ve virüsle-rin taranmas›nda da kullan›labilirler.

Medikal ve moleküler görüntüleme aç›s›ndan nanopartiküller, nanomateryallerve nano-ayg›tlar›n genifl bir flekilde kullan›labilir olmas› nanoteknolojinin geliflenbir dal›n› oluflturmaktad›r. Potansiyel görüntüleme ajanlar›ndan en iyi ikisi, kuvan-tum noktalar› ve manyetik nanopartiküllerdir. Kuvantum noktalar›n›n optik, flore-san ve elektronik özellikleri, küçük boyutlar› onlar›n biyoloji ve t›p alan›nda hüc-re/doku ve bütün vücuttaki kanserlere yönelik biyomarker olarak yayg›n bir flekil-de kullan›lmalar›n› sa¤lamaktad›r. Manyetik nanopartiküller manyetik rezonansgörüntüleme cihaz›nda oldu¤u gibi tümörlü dokunun yerinin kolayca görüntülen-mesini sa¤lay›p çeflitli biyolojik moleküllerle (antikor) ve ilaçlarla basit bir flekildemodifiye edilerek tümörlü dokunun tedavisinde kullan›labilmektedir.

Nanoteknoloji ABD’de, yaklafl›k 10 sene önce en öncelikli ve kritik alan olarakilan edilmifl, dolay›s› ile ABD’nin en çok desteklenen programlar›ndan biri olmufl-tur. Bunun sonucunda ABD’de büyük araflt›rma merkezleri ve üniversite araflt›rmaüçgenleri kurulmufltur. ABD’de yaln›zca devlet ajanslar›n›n nanobilim ve nanotek-noloji için ay›rd›klar› araflt›rma bütçeleri milyon dolar olarak 270 (2000), 467 (2001),604 (2002), 710 (2003) ve en son 2004’te de 3 milyar dolardan fazlad›r. ABD’yi ya-k›ndan izleyen Japon hükümeti de daha önce benzeri görülmemifl parasal destek-leri nanoteknoloji için seferber etmifltir. ABD ve Japonyadaki geliflmeleri yak›ndanizleyen Avrupa Birli¤i, teknolojilerinin 10 y›l sonra bu iki ülke ile yar›flabilmesi içinÇerçeve Programlar›nda nanobilim ve nanoteknolojiyi öncelikli alan olarak ilan et-mifl ve son dört y›l boyunca bu alandaki araflt›rmalar› desteklemek üzere mil-yarlarca Euro ödenek ay›rm›flt›r. Di¤er yandan bir çok ülke de kendi imkanlar›n›kullanarak nanoteknoloji alan›na yat›r›m yapmaktad›rlar. ‹srail bu konuda çok h›z-l› davranarak çok say›da tan›nm›fl bilim adam›n› nanomerkez kurulufllar›nda topla-m›flt›r. ‹rlanda nüfus olarak çok küçük bir ülke olmas›na ra¤men 630 milyon Euro


miktar›nda bir kayna¤› nanoteknolojiye aktarm›flt›r. Yunanistan’›n Girit adas›ndakurulu, 500 doktoral› araflt›rmac›n›n çal›flt›¤› Heraklion Araflt›rma Merkezinde na-noteknoloji gelifltirme üzerine yo¤un araflt›rmalar yap›lmakta ve bu araflt›rmalaraAvrupa Birli¤i’nden milyonlarca Euro destek verilmektedir. Dünyadaki pek çokmedikal teknoloji firmas› teknolojilerini nanoteknoloji boyutuna tafl›makta ve busayede pek çok hastal›¤›n flu anki teflhis metotlar› ile karfl›laflt›r›ld›¤›nda çok dahaerken teflhis edilebilmesini sa¤lamaktad›r. Türkiye’de ise nanoteknoloji konusunaüniversitelerde ve sanayide e¤ilim artsa da bilimsel olarak birçok Avrupa ülkesi,ABD ve Çin’in oldukça gerisindeyiz. Bunun biri kalifiye insan eksi¤i di¤eri ise alt-yap› eksikli¤i olmak üzere iki önemli neden söz konusu olabilir.

DÜNYA VE TÜRK‹YE PAZARINDA B‹YOTEKNOLOJ‹VE NANOTEKNOLOJ‹Biyoteknoloji ve nanoteknolojilerin tüm Dünyada öncelikli yat›r›m olanlar›ndanoldu¤u kabul edilmektedir. Bu alanlar› Dünyada ve Türkiye’de olmak üzereinceleyece¤iz.

Dünyada BiyoteknolojiGlobal biyoteknoloji pazar›ndaki büyüme incelendi¤inde 2003-2007 y›llar› aras›n-da dalgalanan bir büyüme oran› görülmüfltür. 2012 y›l›na do¤ru büyüme oran›n›nkademeli bir flekilde azalaca¤› beklenmektedir (fiekil 12.3).

Biyoteknoloji pazar›nda ileri biyoteknolojik araflt›rmalar öncülü¤ünde yeniürünler gelifltirilmesine yönelik çal›flmalar yap›l›r ve elde edilen veriler ürüne dö-nüfltürülerek pazara sunulur. Yap›lan bir global araflt›rmada biyoteknoloji; medikalve sa¤l›k alan›, hizmet sa¤lanmas›, g›da ve tar›m, teknolojik hizmet ve çevre ile en-düstriyel prosesler fleklinde katagorilere ayr›lmaktad›r ve bunlar›n % 70’ ini medi-kal ve sa¤l›k alan› oluflturmaktad›r. fiekil 12.4’de global alanda biyoteknolojinin ay-r›ld›¤› katagoriler ve yüzdeleri görülmektedir.


020406080

100120140160180200

2003 2004 2005 2006 2007

Mily

on $

0%

2%

4%

6%

8%

10%

12%

14%

% Büyüm

e

Milyon $ % Büyüme

fiekil 12.3

2003- 2007 y›llar›aras›ndaki GlobalBiyoteknolojiPazar›ndakiDe¤iflim

Bu araflt›rmada biyoteknoloji marketleri ülkelere göre de araflt›r›lm›fl ve biyotek-noloji alan›na en çok hangi ülkelerin yer verdi¤i belirtilmifltir. Araflt›rma kapsam›ndaglobal olarak Güney ve Kuzey Amerika, Avrupa ve Asya-Pasifik olmak üzere üçgrup incelenmifltir. Global anlamda Güney ve Kuzey Amerika, Avrupa ve Asya-Pasi-fik gruplar›n›n biyoteknoloji alan›ndaki market de¤erleri fiekil 12.5’te vurgulanm›flt›r.

Türkiye’de Biyoteknoloji Ülkemizde ilk kez 1980’li y›llar›n bafllar›nda, TÜB‹TAK bünyesinde, Enzim Tekno-lojisi ‹htisas Komisyonu (1982) ve daha sonra, Biyoteknolojide Türkiye’nin Önce-liklerini Saptamaya Yönelik ‹htisas Komisyonu (1984) oluflturulmufl; bu komisyon-lar biyoteknoloji alan›na yönelik araflt›rma politikalar›n›n belirlenebilmesi için önçal›flmalar yapm›fllard›r. 1985’ te ise, TÜB‹TAK Temel Bilimler Araflt›rma Grubu Bi-yoteknoloji ‹htisas Komisyonu’nca, Biyoteknoloji Alan›nda Türkiye ve GelifltirmePolitikas› bafll›kl› Rapor haz›rlanarak Türkiye için bir durum tespiti yap›lm›fl ve birpolitika önerisi sunulmufltur. Yine, Bilim-Araflt›rma-Teknoloji Ana Plan›’nda (DPT,1988) ve VI. Befl Y›ll›k Kalk›nma Plan›’nda (DPT,1989) biyoteknoloji ile ilgili üre-tim ve araflt›rma politikalar›na genifl yer verilmifl, biyoteknolojinin önceliklialanlardan birisi oldu¤u vurgulanm›flt›r. VII. Befl Y›ll›k Kalk›nma Plan›’n›n haz›r-lanmas› sürecinde oluflturulan Biyoteknoloji ‹htisas Komisyonu da, ülkemizdebiyoendüstrilerin mevcut durumu, üretim kapasiteleri, çeflitli ürünlerde ithalatve ihracat de¤erlerinin bir dökümü haz›rlam›flt›r. 1993 y›l› sonlar›nda DPT-Sos-yal Planlama Genel Müdürlü¤ü, biyoteknoloji alan›nda yap›lacak AR-GE faali-


fiekil 12.4

%69,3

%14,7

%11,4 %3,3 %1,3

Hizmet sa¤lanmas›G›da&Tar›mTeknolojik hizmetÇevre&Endüstriyelprosesler

Medikal/Sa¤l›kHizmetleri

GlobalBiyoteknolojiPazar›n›n Ayr›ld›¤›Katagoriler veYüzde Paylar›

Kaynak: GlobalBiotechnology,Industry ProfileDatamonitor,Reference Code:0199-0695Publication date:August 2008

fiekil 12.5

%53,8%24,5

%21,7

Güney ve Kuzey Amerika Avrupa Asya-Pasifik

2007 y›l› GlobalBiyoteknoloji MarketDe¤erlerinin ÜlkelereGöre Yüzde Da¤›l›m›

Kaynak: GlobalBiotechnology,Industry ProfileDatamonitor,Reference Code: 0199-0695Publication date:August 2008

yetlerinde öncelikleri ve proje destekleme esaslar›n› oluflturmak amac›yla TÜB‹-TAK, üniversite ve bakanl›k temsilcilerinin kat›ld›¤› toplant›lar düzenlemifltir,Çevre-Enerji, Kimya-‹laç, Tar›m-Ormanc›l›k-Hayvanc›l›k ve G›da-T›p olmak üze-re dört ayr› sektör grubunda koordinatör kurulufllar görevlendirerek ihtisas ko-misyonu raporlar›n›n haz›rlanmas›n› sa¤lam›flt›r. Biyoteknolojiyi ön plana ç›ka-ran tüm bu politikalar ve çal›flmalara paralel olarak, biyoteknoloji için ayr›lanaraflt›rma fonlar› giderek yükselmifl, çok say›da ö¤renci ve araflt›r›c›n›n geliflmiflülkelerde e¤itim görmesi ve araflt›rma faaliyetlerine kat›lmas› sa¤lanm›flt›r. Bi-limsel altyap›ya temel teflkil etmek üzere, çeflitli üniversitelerde BiyoteknolojiYüksek Lisans programlar› ve alternatifleri oluflturulmufltur. Yurtd›fl›ndaki üni-versiteler ve araflt›rma merkezleriyle ortak yürütülen projelerin say›s› artm›fl,uluslararas› fonlardan daha çok yararlan›lmaya bafllanm›flt›r. Anadolu Üniversi-tesi ‹leri Teknolojiler Anabilim Dal› Biyoteknoloji Bölümü, Atatürk ÜniversitesiBiyoteknoloji Uygulama ve Araflt›rma Merkezi, ODTÜ Moleküler Biyoloji ve Bi-yoteknoloji ve Ar-Ge Merkezi, Ege Üniversitesi, Marmara Üniversitesi, Y›ld›zTeknik Üniversitesi, Hacettepe Üniversitesi, ‹stanbul Teknik Üniversitesi ve Ye-ditepe Üniversitesinde yer alan Biyomühendislik Bölümü gibi birçok üniversite-de biyoteknoloji alan›nda bölümler aç›lm›fl, Biyoteknoloji Derne¤i, TürkiyeAtom Enerjisi Kurumu Nükleer Biyoteknoloji, TÜB‹TAK Gen Mühendisli¤i veByoteknoloji Araflt›rma Enstitüsü gibi kurumlarda biyoteknoloji konusunda ya-p›lan çal›flmala h›z kazanm›flt›r. fiu an biyoteknoloji alan›nda hizmetler veren bi-yoteknoloji flirketlerinin say›s› her geçen gün artmaktad›r.

Dünyada NanoteknolojiNanoteknoloji bilimine dünyada en büyük yat›r›m› ABD yapmaktad›r. ABD Bi-lim ve Teknoloji Konseyi ilk genel raporunu 1999 y›l›nda haz›rlayarak nanotek-nolojide yapacaklar› araflt›rma alanlar›n› aç›klam›flt›r. Ayn› y›l nanoteknolojiye255 milyon dolar yat›r›m yap›lm›flt›r. ABD nanoteknoloji yat›r›m› 2003 y›l› için710 milyon dolar olarak kararlaflt›r›lm›flt›r. Bu yat›r›m üç ana araflt›rma gelifltir-me konusunda yap›lm›flt›r: ‹lki nano-ölçekli üretim yöntemleri; ikincisi; nano-teknolojinin kimyasal-biyolojik-radyoaktif-patlay›c› tesbiti ve korunmas›nda kul-lan›m›; üçüncüsü ise nano-ölçekte çal›flan cihazlar›n üretilmesidir. Bu yat›r›m›650 milyon dolar ile Japonya, 400 milyon dolar ile Avrupa geneli takip etmek-tedir. Dünya nanoteknoloji pazar›n›n 2010-2015 y›llar›nda y›ll›k yaklafl›k 1 tril-yon dolar› bulmas› beklenmektedir. fiekil 12.6’da y›llara göre dünya nanotekno-loji yat›r›m› görülmektedir.

2003 y›l›na kadar nanoteknoloji alan›nda nanotoz ve parçac›klar› bunlara ba¤l›ince filmleri ve seramik, plastik malzemelerden oluflan pasif nanoyap›lar; 2005 y›-l›ndan günümüze kadar tranzistörlerde, yükselticilerde, ilaç endüstrisi gibi yerler-de kullan›lan aktif nanoyap›lar gelifltirilmifltir. 2010 y›l›nda üç boyutlu nanoyap›larve bunlar› oluflturma tekniklerinin gelifltirilmesi beklenirken, 2020 y›l›nda ise mo-leküler nanoteknolojinin ana çerçeveyi oluflturulaca¤› öngörülmektedir.


Türkiye’de NanoteknolojiNanoteknoloji konusunda da ülkemizde oldukça ciddi ad›mlar at›lmaktad›r. Nano-teknoloji TÜB‹TAK ve DPT taraf›ndan desteklenecek öncelikli alanlardan biri ola-rak ilan edilmifltir. Türkiye’de nanoteknoloji konusunda at›lan ad›mlardan enönemlisi DPT ve Bilkent Ulusal Nanoteknoloji Araflt›rma Merkezi’nin (UNAM) ku-rulmas›d›r. Araflt›rma merkezinin konular›n› nanobiyoteknoloji, nanomalzeme,kimya, enerji ve hidrojen ekonomisi, nanotriboloji, yüzey kaplama, katalizör tasa-r›m› gibi güncel konular oluflturmaktad›r. Ayr›ca Bilkent Üniversitesi nanoteknolo-ji alan›nda yüksek lisans ve doktora e¤itimi de vermektedir. Anadolu Üniversitesibünyesinde 2004 y›l›nda, ça¤›m›z›n bilimsel ve teknolojik önceliklerine yönelik di-siplinleraras› araflt›rmalar› desteklemek, planlamak, koordine etmek ve uygulamakamac›yla ‹leri Teknolojiler Araflt›rma Birimi (‹TAB) kurulmufltur. ‹TAB bünyesindeyüksek lisans e¤itimi veren biyoteknoloji ve nanoteknoloji bölümleri yer almakta-d›r. Devlet planma teflkilat› taraf›ndan desteklenen ve ‹stanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisli¤i bölümü taraf›ndan yürütülen proje kapsam›nda Nanobilim veNanoteknoloji ‹leri Araflt›rma Enstitüsü kurulmaktad›r. Gazi Üniversitesi taraf›ndanyürütülen ve özellikle nanot›p alan›ndaki uygulamalar› kapsayan araflt›rmalar yap-mak üzere DPT taraf›ndan desteklenece¤i belirtilen bir araflt›rma merkezi kurmaçal›flmalar› halen devam etmektedir. 2007 y›l›nda Hacettepe Üniversitesi taraf›ndanfen ve mühendislik alanlar›ndaki çal›flmalar›n› temel alarak yüksek lisans-doktorae¤itimi vermek üzere Nanoteknoloji ve Nanot›p Anabilim Dal› kurulmufltur.


fiekil 12.6

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 20150

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000 Dünyada Nanoteknoloji Pazar›

Mily

on $

/y›l

Avrupa

Amerika

JaponyaÇin

Hindistan

Y›llara göre dünyananoteknolojiyat›r›m›

Kaynak:http://cientifica.eu/blog/wp-content/uploads/2009/04/china-vs-world.png


Biyoteknoloji ve nanoteknoloji ile ilgili kavramla-

r› aç›klamak.

Biyoteknoloji, teknolojik geliflmelerin biyoloji gi-bi temel bilimlerle birlikte moleküler biyoloji, ge-netik, mikrobiyoloji gibi farkl› disiplinlere uygu-lanmas› ile ortaya ç›km›fl farkl› disiplinleri birbiriile etkilefltirerek aralar›nda ba¤ kuran bir bilimdal›d›r. Kimyasal biyoteknoloji ise kimya alan›n-daki geliflmelerin biyolojik tan›mlama yapabilenyeni ve ekonomik sensörler gelifltirmek, farkl›molekülleri birbiri ile etkilefltirerek (konjuge ede-rek) yeni hedefleme yöntemleri oluflturmak, bi-yolojik aç›dan önemli moleküllerin zarar görme-den ve daha ekonomik olacak flekilde saf eldeetmek, biyolojik sistemlerdeki sorunlar› çözmek,yeni çözüm yollar› üretmek, daha ekonomik vedaha h›zl› ürün elde etmek gibi verimi artt›r›c›yönde uygulanmas›d›r. Nanoteknoloji, nanobo-yutta ürünlerin sentezlenmesi, ifllenmesi, ölçüm,modelleme ve nanoboyuttaki maddelerin ticaribir amaca hizmet edebilecek flekilde düzenlen-mesi gibi çal›flmalar›n tümüne denmektedir. Na-nobiyoteknoloji ise biyoteknolojik uygulamalar-dan daha genifl alanda daha fazla verim elde edi-lebilmesi için biyoteknolojik çal›flmalar›n nano-boyutta indirgenmesidir.

Biyoteknoloji ve nanoteknoloji alanlar›ndaki uy-

gulamalar› tart›flmak.

21. yüzy›l›n en önemli alanlar›ndan olan biyo-teknoloji ve nanoteknoloji alanlar›nda geliflenteknolojiye ayak uydurmak için farkl› disiplinler-le ortak çal›fl›lmal› ve her disiplinin içinde yeralan farkl› teknolojilerden yararlan›lmal›d›r. Buteknolojilerin içinde biyoteknoloji ve nanotek-noloji alanlar›na hizmet eden en önemli alanlar-dan biri kimya bilimi ve kimyasal teknolojilerdir.Çünkü kimya bilimi do¤ada mevcut olan bütünmaddelerin yap›lar›n› ve birbirleriyle olan etkile-flimlerini inceler. Biyolojik maddelerin molekülerboyutta incelenerek yap›lar›na, yap›lar›ndaki de-¤iflimlere göre oluflan hastal›klar›n tedavisine yö-nelik çal›fl›lmas›, (farmasotik kimya, biyokimya,medikal kimya) son zamanlarda kimyac›lar›nüzerinde durdu¤u alanlard›r. Hastal›klarda sade-ce hastal›kl› dokuya yönelik ilaç tedavisi hem ma-

liyeti düflürmekte hem de sa¤l›kl› dokular›n ge-reksiz ilaç ile muamele edilmesini önlemektedir.‹laçlar›n hedefe yönelik dizayn edilmesinde iseatomik ve moleküler yap›lar›nda de¤ifliklikler ya-p›lmas›, çeflitli konjugasyonlarla farkl› molekülle-rin birbirine ba¤lanarak sadece hastal›kl› doku-nun hedeflenmesi üzerine çeflitli tan› kitleri ve bi-yosensörler gelifltirilmekte ve kimyac›lar›n bu ko-nudaki bilgilerine baflvurulmaktad›r. Hayat›m›z›nher alan›nda faydaland›¤›m›z enzimlerin, protein-lerin, ikincil metabolitlerin saf olarak eldesi ol-dukça önemli bir konudur. Kimyac›lar›n kroma-tografi gibi çeflitli ay›rma-saflaflt›rma yöntemleriile bu ürünler saf olarak elde edilmektedir.

Dünyada ve Türkiye’deki biyoteknoloji ve nano-

teknolojinin durumu hakk›nda bilgi sahibi ol-

mak.

Dünyada 1950’li y›llarda biyoteknoloji terimi otur-mufl ve bu alanda e¤itim veren bölümler ve ürünüreten flirketler kurulmufltur. Global biyoteknolo-ji pazar› 2007 y›l›nda 171,803 milyon $ de¤erineulaflm›flt›r. Bu de¤erin 2007 y›l›ndan 2012 y›l›nagöre % 60,5 artarak 275,757 milyon $’a ulaflaca¤›tahmin edilmektedir. Avrupa Birli¤i Projelerindebiyoteknoloji ve nanoteknoloji öncelikli alanlars›ralamas›nda bafl› çekmektedir. Türkiye’de biyo-teknoloji ve nanoteknoloji alan›ndaki çal›flmalaroldukça h›z kazanm›fl üniversitelerde yüksek li-sans ve lisans düzeylerinde bu alanlara yönelikö¤renim veren bölümler aç›lm›flt›r.

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç

3NA M A Ç


1. Nanoteknoloji ile ilgili afla¤›dakilerden hangisi do¤-rudur?

a. Nano, cüce anlam›nda kullan›l›p herhangi birbirimin milyonda biridir.

b. Canl› metabolizmas›ndaki olaylar› nano boyuttainceleyen bilim dal›na moleküler biyoloji denir.

c. Günümüzde klasik üretim yöntemleri yeganeyöntemlerdir.

d. Daha küçük olan daha zay›ft›r, denemez.e. Enzimler protein yap›s›nda de¤illerdir.

2. Afla¤›dakilerden hangisi biyoteknolojinin ilgilendi¤ialanlar içerisinde yer al›r?

a. Savunma Sanayib. G›da Sanayic. Tekstil Sanayid. ‹laç Endüstrisie. Hepsi

3. 10 mm kaç nanometredir?a. 103 nmb. 104 nmc. 105 nmd. 1.000 000 nme. 10 000 000 nm

4. Gen terapisinde ilk ad›m afla¤›dakilerden hangisidir?a. Genin klonlanmas›b. Genin onar›lmas› c. Genin belirlenmesid. Genin hedeflenen hücrelere nakledilmesi e. Kodlad›¤› proteinin üretimi

5. Biyokatalizörler afla¤›dakilerden hangisini içermez?

a. DNAb. Organizmac. Organizma enzimlerid. Hücree. Doku parças›

6. Biyoteknolojiyle ilgili olarak afla¤›dakilerden hangi-si do¤rudur?

a. Bilinen ilk biyoteknolojik uygulama bira maya-lanmas›yd›.

b. Ekmek geleneksel yöntemle üretililen biyotek-nolojik bir üründür.

c. ‹lk tan›ml› antibiyotik olan ‘penisilin’i AlexanderFleming keflfetmifltir.

d. ‹lk olarak hücre tan›m› 1830 y›l›nda Hooke tara-f›ndan yap›lm›flt›r.

e. Biyoteknolojide en s›k kullan›lan bakteri Esche-richia coli (E.coli) bakterisidir.

7. Afla¤›dakilerden hangisi kimyasal biyoteknolojininkesiflim noktalar›ndan biri de¤ildir?

a. T›bbi Biyoteknolojib. Robotikc. Endüstriyel Biyoteknolojid. Çevre Biyoteknolojisie. Bitki Biyoteknolojisi

8. Dünyadaki biyo ve nanoteknolojiler konusuna en

genifl yat›r›m› afla¤›daki ülkelerden hangisi yapmaktad›r?a. Çinb. Japonyac. A.B.D.d. Kanadae. ‹ngiltere

9. Afla¤›dakilerden hangisi boyut olarak en küçüktür?

a. K+ iyonub. Aminoasit c. Su molekülüd. Antikore. DNA

10. Afla¤›dakilerden hangisi nanoteknolojinin uygula-malar›ndan biri de¤ildir?

a. Karbon nano tüpler b. Doku Mühendisli¤ic. Fotonik çal›flmalar d. ‹laç tafl›y›c› sistemler e. Nano malzeme sentezi



1. d Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Nanoteknoloji” konusunuyeniden gözden geçiriniz

2. e Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Biyoteknolojinin Tan›m›”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

3. e Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Nanoteknoloji” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

4. c Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Gen terapisi” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

5. a Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Endüstriyel Biyoteknoloji”konusunu yeniden gözden geçiriniz

6. d Yan›t›n›z yanl›fl ise, “ Biyoteknoloji Kronolojisi”konusunu yeniden gözden geçiriniz.

7. b Yan›t›n›z yanl›fl ise, “ Biyoteknolojinin TemelUygulama Alanlar›” konusunu yeniden gözdengeçiriniz.

8. c Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Dünya ve Türkiye Pazar›n-da Biyoteknoloji ve Nanoteknoloji” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

9. a Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Nanoteknoloji” konusunuyeniden gözden geçiriniz.

10. b Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Nanoteknoloji” konusunuyeniden gözden geçiriniz.


Bugün t›p,eczac›l›k, tar›m, hayvanc›l›k, çevre, g›da, ka-¤›t, tekstil, deterjan vb. birçok alanda enzimler kullan›l-maktad›r. Son y›llarda biyoteknoloji alan›nda geliflme-lerle elde edilen enzimlerin kullan›m›n›n en fazla oldu-¤u alan g›da endüstrisidir. Proteazlar ve amilazlar bualanda en çok kullan›lan enzimlerdir. Eczac›l›kta da en-zimler kullan›lmaktad›r. Bu alandaki en iyi örne¤i, ha-z›m kolaylaflt›r›c› baz› ilaçlar›n bileflimindeki besinleri-mizin temel bileflenlerinden olan proteini parçalayanproteaz, niflastay› parçalayan selüloz, ya¤lar› parçala-yan lipaz ve laktozu parçalayan laktaz enzimlerdir. En-zimlerin eczac›l›kta kullan›ma bir di¤er örnek de peni-silin açilaz enzimidir.

S›ra Sizde 2

Turflu üretimi

S›ra Sizde 3

Duyu organlar›m›z vücudumuzda bulunan biyosensör-lere örnek olarak verilebilir. Örne¤in gözümüzde, ›fl›kkayna¤›ndan veya cisimlerden yans›yan ›fl›nlar saydam

tabakada k›r›larak geçer. Göz bebe¤inden göze girer.Göz merce¤inde k›r›larak retina üzerine düfler. Retina-da sar› leke üzerinde ters olarak görüntü oluflur. Göz-den ç›k›p beyine giden görme sinirlerinin, sar› lekedeoluflan görüntüyü uyart›lar halinde beyindeki görmemerkezine iletilerek düz ve tek görüntünün olmas›nayard›mc› olurlar.

S›ra Sizde 4

104 nm

Yararlan›lan KaynaklarGhasem D. Najafpour, Biochemical Engineering and

Biotechnology, Elsevier, 2007Global Biotechnology, Industry Profile Datamonitor,

Reference Code: 0199-0695, Publication date: Agust2008.

Martina Newell-McGloughlin, Edvart Brian Re, The Evo-lution of Biotechnology, From Natufians to Nano-

technology, Published by Springer, 2006.Sheldon S. Brown, Opportunities in Biotechnology

Careers, The McGraw Hill companies, 2007.http://bio.org/ind/http://www.biotechinstitute.org/what is/timeline.htmlh t tp : / / c i en t i f i c a . eu /b log /wp-con ten t /up lo -

ads/2009/04/china-vs-world.pnghttp://home.anadolu.edu.tr/mesuvaci/egitim/NANO-

TEKNOLOJ‹VEUYGULAMALARI.pdf
