tübitak-bideb kimyagerlik, kimya öğretmenliği ve kimya mühendisliği

Transcription

TÜBİTAK-BİDEB
KİMYAGERLİK, KİMYA ÖĞRETMENLİĞİ VE KİMYA
MÜHENDİSLİĞİ KİMYA LİSANS ÖĞRENCİLERİ
ARAŞTIRMA PROJESİ EĞİTİMİ ÇALIŞTAYI
(KİMYA-2 ÇALIŞTAY 2011)
PROJE RAPORU
GRUP ADI
ÇAYLAAAARRRR
PROJE ADI
SİYAH ÇAYIN KUMAŞ BOYAMADA
KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ
PROJE EKİBİ
ŞİLA TEMİZEL
NİHAL KÖSE
PROJE DANIŞMANLARI
PROF. DR. MEHMET KANDAZ
DOÇ. DR. MUSTAFA SÖZBİLİR
KEPEZ/ÇANAKKALE
20-28 TEMMUZ-2011
1
İÇİNDEKİLER
ŞEKİL TABLOSU ................................................................................................................3
ÖZET ....................................................................................................................................4
GİRİŞ ....................................................................................................................................5
MATERYAL VE YÖNTEM ................................................................................................7
DENEYDE KULLANILAN KİMYASALLAR: ..............................................................................7
DENEYDE KULLANILAN ALETLER; ..................................................................................... 10
DENEYSEL ÇALIŞMA:......................................................................................................... 10
1. DENEY: Çözücüsü Su Olanlar .................................................................................. 10
2. DENEY: Çözücüsü Metanol Olanlar ......................................................................... 13
3. DENEY: Çözücüsü Toluen Olanlar ........................................................................... 14
4. DENEY: Kompleks Oluşturulan Çözeltiler ................................................................ 15
5. DENEY: Baz ile Oluşturulan Çözelti ......................................................................... 17
BULGULAR VE TARTIŞMA ........................................................................................... 17
BULGULAR ........................................................................................................................ 17
TARTIŞMA ......................................................................................................................... 21
SONUÇ ............................................................................................................................... 24
KATKIDA BULUNANLAR .............................................................................................. 25
KAYNAKLAR.................................................................................................................... 25
ÖZGEÇMİŞLER ................................................................................................................ 26
NİHAL KÖSE ...................................................................................................................... 26
ŞİLA TEMİZEL.................................................................................................................... 26
2
ŞEKİL TABLOSU
Şekil 1: Tannik Asidin Yapısı .................................................................................................6
Şekil 2: Çay ve Su Çözeltisi.................................................................................................. 10
Şekil 3: Farklı Miktarlarda Şeker Çözeltisi İçeren Çay Süzüntüsü......................................... 11
Şekil 4: Farklı Miktarda Asetik Asit Çözeltisi Eklenirken ..................................................... 12
Şekil 5: Farklı Miktarda Formik Asit Çözeltisi Eklenen Çözeltiler ........................................ 12
Şekil 6: Metil Alkol ile Oluşturulan Çözeltiler ...................................................................... 14
Şekil 7: Toluen ile Oluşturulan Çözeltiler ............................................................................. 15
Şekil 8: Komplekslerin Kumaşa Emdirilmesi........................................................................ 16
Şekil 9: Baz ile Oluşturulan Çözelti ...................................................................................... 17
Şekil 10: Farklı Şeker Miktarları ile Oluşan Renkler ............................................................. 18
Şekil 11: Farklı Asetik Asit Miktarları ile Oluşan Renkler .................................................... 18
Şekil 12: Farklı Formik Asit Miktarları ile Oluşan Renkler ................................................... 18
Şekil 13: Farklı Metalik Kompleksler ile Oluşan Renkler ..................................................... 19
Şekil 14: Baz Eklendiğindeki Yorum .................................................................................... 19
Şekil 15: Çözücü Olarak Metanol Kullanılması Durumunda Oluşan Renkler ........................ 20
Şekil 16: Çözücü Olarak Toluen Kullanılması Durumunda Oluşan Renkler .......................... 20
Şekil 17: Farklı Miktarlarda Şeker ile Oluşan Durum............................................................ 21
Şekil 18: Farklı Miktarda Asetik Asit ile Oluşan Durum ....................................................... 21
Şekil 19: Farklı Miktarda Formik Asit ile Oluşan Durum...................................................... 21
Şekil 20: Metanol ile Oluşan Renkler ve Deterjanla Yıkanan Kumaşlar ................................ 22
Şekil 21: Toluen ile Oluşan Renkler ve Deterjanla Yıkanan Kumaşlar .................................. 22
Şekil 22: Metal Kompleksleri ile Boyanan Kumaşların Yıkanmış Hali ................................. 23
Şekil 23: Deney Sonucunda Elde Edilen Renkler .................................................................. 24
3
TÜBİTAK-BİDEB
Kimyagerlik, Kimya Öğretmenliği ve Kimya Mühendisliği
Kimya Lisans Öğrencileri
Araştırma Projesi Eğitimi Çalıştayı
(Kimya-2 Çalıştay 2011)
Grup: Çaylaaaarrrr
PROJE DANIŞMANLARI :
Prof. Dr. Mehmet KANDAZ
Doç. Dr. Mustafa SÖZBİLİR
PROJE ÜYELERİ
:
Şila TEMİZEL
Nihal KÖSE
ÖZET
Siyah çaydan kumaş boyası elde etmek amacı ile farklı solventler ve bileşenler
yardımıyla boyanın kumaşa bağlanılabilirliğinin ve çay ile metalik kompleksler oluşturularak
renk değişimi incelenmiştir. Hedefler; siyah çayda bulunan ve renk veren madde olan tannik
asitten yola çıkarak kumaşların boyanabilirliğinin araştırılması, geçiş metalleri varlığında
oluşturulan değişik renkte tannik asit komplekslerinin kumaş boyamada kullanılması ve
boyanın
kumaşa
tutunmasının
sağlanması
için
ilave
edilen
maddelerin
farklı
konsantrasyonlarındaki renk tonlarının incelendi. Bunlar doğrultusunda çalışmalar yapılmış
ve istenilen sonuçlara ulaşılmıştır.
4
GİRİŞ
Çay, işlenmiş yapraklarının kaynatılmasıyla veya haşlanmasıyla içecek elde edilen bir
bitki türüdür.
İçeriğinde tein, kafein, tannik asit (tanen), teofilin ve antioksidanlar
bulunmaktadır. Çaya kızılımsı rengi kazandıran madde tannik asittir.(1)
Eski çağlardan bu yana bilinen türlü kumaş boyama teknikleri vardır. İlk çağda
Anadolu ve Mısır uygarlıklarında çeşitli boyaların kullanılarak kumaşların renklendirildiği,
Orta Çağ’da ise Batı Avrupa ülkelerinde kullanıldığı bilinmektedir. İnsanların tanıdığı ve ilk
kez Uzak Doğu ülkelerinde kullanılan boya çivittir.(2) Sonraki dönemlerde özellikle yünlü
pamuklu dokumaların boyanmasında önemli gelişmeler görülmüştür. Yünlü ve pamuklu
kumaşlar suyu çok iyi emdiklerinden, çaydan üretilecek olan boyanın bu tip kumaşlara çok iyi
tutunacağı düşünülmüştür.
Pamuklu kumaşlar hava alarak ve nemi emerek vücudu rahat tutar. Emicilik, yaş
dayanımı, yumuşaklık, dayanıklılık gibi özellikleri pamuğu diğer liflerden ayırır. Pamuk yüne
oranla daha fazla nem çeker. Bununla ilgili bir genelleme yapılacak olursa, pamuk kendi
ağırlığının 27 katı kadar su absorplar denilebilir.
Literatürde yapılan çalışmalarda, çaya çeşitli kompleksler katılarak ve koordinasyon
bileşikleri oluşturularak kumaşın boyanması sağlanmıştır.(3) Bu bilgiden yola çıkarak farklı
koordinasyon kompleksleri oluşturarak farklı renkler oluşturulmaya çalışıldı. Ayrıca
literatürde laboratuar dışında da, yani ev ortamında çay ile tekstil ürünlerinin boyandığı
görüldü(4). Çay demlendikten sonra elde edilen süzüntüye bir miktar sirke katılarak boyaların
kalıcılığı sağlanmaktadır. Bu bilgiden yola çıkarak, sirkenin aslında asetik asit olduğunu
düşünerek, aynı kalıcılığı sağlayıp sağlamayacağını tespit etmek amacıyla asetik asit ile
birlikte formik asit ve şeker kullanılarak da üç ayrı kategoride deney yapıldı. Bunlara ek
olarak literatür taramalarında mordan adı verilen yapılarla karşılaşıldı. Bunlar yardımcı
maddeler olarak tanımlanmakta, boyanın dış etkilere karşı daha iyi dayanmasını, boyanın
5
daha iyi tutunmasını, farklı renk ve renk tonları elde edilmesini sağlamaktadır. Deneyde
mordan olarak, CuSO4.5H2O, FeSO4.7H2O, KAl(SO4)2 ve MgSO4.7H2O kullanıldı.(5)
Hepimizin bildiği gibi çay tek başına kumaşa temas ettiğinde, normal bir yıkama ile
kolayca kumaştan uzaklaşabilir. Fakat şekerli çay için bu geçerli değildir. Bu sonuçtan yola
çıkarak
çaydaki
renk
kaynağı
olan
madde,
tannik
asidin
kumaş
boyamadaki
kullanılabilirliğinin incelenmesi projenin konusunu oluşturmaktadır.
Yukarıda bahsedildiği üzere, çayın renk kaynağı tannik asittir. Bu madde ile ilgili kısa
bir bilgi verecek olursak;
Şekil 1: Tannik Asidin Yapısı
bir çok –OH grubu içerdiğinden hidrojen bağı yapmaya çok yatkındır. Kimyasalla yaptığı
hidrojen bağı sayesinde kumaşa sıkıca tutunmaktadır. Bu düşünceden yola çıkarak tannik
asitteki –OH grubunun hidrojen bağı yapmasını sağlayacak kimyasallar ile kumaş boyaması
işlemi gerçekleştirilecektir.
6
MATERYAL VE YÖNTEM
Deneyde Kullanılan Kimyasallar:
 Siyah Çay
Çay,
işlenmiş yapraklarının kaynatılmasıyla
veya
haşlanmasıyla içecek elde edilen bir bitki türüdür. Çay,
çalının
kurutulması
yapraklarının fermantasyonu,
ve
bazen
diğer meyve veya
ısıtılması,
bitkilerle
karıştırılması sonucu elde edilir.(6)
 Metil Alkol (CH3OH)
Saf metanol 1 atm'de 64,6 derecede kaynayan akışkan bir
sıvıdır. Polardır ve bütün organik çözücülerde her oranda
çözünür.(7)
 Toluen (C6H5CH3)
Pek polar olmasa da, birçok organik madde için çok iyi bir
çözücüdür. Ama tepkime sonrası ortamdan uzaklaştırılması
biraz zor olmaktadır. Kaynama noktası 110,6 - 111,6 °C
civarındadır.(8)
7
 Asetik Asit (CH3COOH)
Asetik asit, bir organik asittir, sirkeye ekşi tadını ve keskin
kokusunu vermesiyle bilinir. Doğada karbonhidratların
yükseltgenmesiyle oluşur. Sirke genelde %4-8 oranında
asetik asit içerir. Kaynama noktası 118.1 °C dir.(9)
 Formik Asit (HCOOH)
Formik asit tek karbonlu karboksilik asittir. Formik
asit, karbonil karbonuna bağlı alkil grubu içermemesiyle
en basit karboksilli asit özelliği taşır. Su, metanol,
etanol, aseton, eter gibi çözücülerde çok iyi çözünür.
Asitlik (pKa): 3,75 (10)
 Amonyak (NH3)
Amonyak molekülleri kendi aralarında olduğu gibi su
molekülleri ile de zayıf hidrojen bağı oluşturur. Bu
nedenle suda çok çözünür. Bağ yapmamış bir çift
elektronu olduğundan molekül şekli üçgen piramittir, bu
yüzden polar bir moleküldür. OH- iyonu içermediği halde
zayıf baz özelliği gösterir.(11)
 Demir (II) Sülfat – (FeSO4.7H2O)
Genelde 7 sülfatlı olarak bulunurlar. Suda çözünürler
ve [Fe(H2O)6]2+ kompleksini verirler. Oktahedral bir
yapıya sahiptirler ve paramanyetiktirler.(12)
8
 Bakır (II) Sülfat – (CuSO4.5H2O)
Susuz formu gri renkte olmasına rağmen 5
hidratlı formu açık mavidir. Suda çözünürler ve
[Cu(H2O)6]2+ kompleksini verirler. Oktahedral
bir yapıya sahiptirler ve paramanyetiktirler.(13)
 Magnezyum Sülfat – (MgSO4.7H2O)
Susuz MgSO4 kurutma ajanı olarak kullanabilir.
Bu bileşik koordinasyon kompleksi oluşturmaya
pek yatkın değildir.(14)
 Potasyum Alünimyum Sülfat – (KAl(SO4)2)
Bu
moleküle
“alüm”
de
denebilmektedir.
Kabartma tozu, suyun saflaştırılması, yanmaya
karşı dirençli tekstil oluşturmada kullanılır.(15)
9
 Şeker
Şeker veya sakkaroz çoğu bitkinin bünyesinde
bulunur. Yapısı gereği Hidrojen bağı yapmaya çok
yatkın olduğu bilinmektedir.
Deneyde Kullanılan Aletler;
Beher (50 ml, 100 ml, 600 ml), termometre, ısıtıcı, pens, spatül, süzgeç, makas, baget,
beyaz pamuklu kumaş, hassas tartı, pipet (5 ml), puar, mezur ve sabun.
Deneysel Çalışma:
1. DENEY: Çözücüsü Su Olanlar
a. Siyah Çay + Su Çözeltisi
Bu işlemde 600 ml su için 28 gram çay alındı. Kaynamak üzere ısıtıcıya konuldu.
Bu işlemin amacı, çaydaki tannik asidin sulu faza geçmesini sağlamaktır. Çayın
homojen bir şekilde çözücümüz olan su içerisinde dağılmasını sağlamak amacıyla,
baget yardımı ara ara karıştırıldı. Bu işlem evde gerçekleştirilen çay demleme
işlemi ile aynı olduğundan, gerekli rengi aldığında çözelti ısıtıcıdan alındı.
Yaklaşık 25 ml kadarı ayrı bir behere alınarak içine beyaz pamuklu kumaş atıldı.
Beklemeye bırakıldı.
Şekil 2: Çay ve Su Çözeltisi
10
b. Siyah Çay + Su + Şeker Çözeltisi
Bu işlemde yukarıdaki adımda hazırlanan çözeltiden 75 ml alındı. Bu çözelti de
25’er ml olmak üzere üçe ayrıldı. Bu üç behere ayrı konsantrasyonlarda şeker
çözeltileri eklendi. Buradaki amaç, şeker miktarı değişince boyanın kumaşa
tutunma gücünün incelenmesidir. Bunun için molarite hesaplamaları yapıldı ve
birinci behere 0.5 M, ikinci behere 1.0 M ve üçüncü behere 1.5 M şeker çözeltisi
ilave edildi. Her bir beherin içine beyaz pamuklu kumaş atıldı ve beklemeye
bırakıldı.
Hesaplamalar;
C6H12O6 = 180 g/mol
0.5 M için 1 lt suda 90 gram şeker bulunmalı.
10 ml 0.5 M çözelti hazırlanacak. Buna göre 0.9 gram şeker, 10 ml suda çözüldü.
Şekil 3: Farklı Miktarlarda Şeker Çözeltisi İçeren Çay Süzüntüsü
c. Siyah Çay + Su + Asetik Asit Çözeltisi
Bu işlemde ilk adımda hazırlanan çözeltiden 75 ml alındı. Bu çözelti de 25’er
ml olmak üzere üçe ayrıldı. Bu üç behere ayrı miktarlarda hazırlanan asetik asit
çözeltileri eklendi. Buradaki amaç, asetik asit miktarı değişince boyanın kumaşa
tutunma gücünün incelenmesidir. Bunun için hesaplamalar yapıldı ve birinci
behere hacimce %5 lik, ikinci behere %10 luk ve üçüncü behere %15 lik asetik
11
asit çözeltisi ilave edildi. Her bir beherin içine beyaz pamuklu kumaş atıldı ve
beklemeye bırakıldı.
Şekil 4: Farklı Miktarda Asetik Asit Çözeltisi Eklenirken
d. Siyah Çay + Su + Formik Asit Çözeltisi
Bu işlemde ilk adımda hazırlanan çözeltiden 75 ml alındı. Bu çözelti de 25’er
ml olmak üzere üçe ayrıldı. Bu üç behere ayrı miktarlarda hazırlanan formik asit
çözeltileri eklendi. Buradaki amaç, formik asit miktarı değişince boyanın kumaşa
tutunma gücünün incelenmesidir. Bunun için hesaplamalar yapıldı ve birinci
behere hacimce %5 lik, ikinci behere %10 luk ve üçüncü behere %15 lik formik
asit çözeltisi ilave edildi. Her bir beherin içine beyaz pamuklu kumaş atıldı ve
beklemeye bırakıldı.
Şekil 5: Farklı Miktarda Formik Asit Çözeltisi Eklenen Çözeltiler
12
2. DENEY: Çözücüsü Metanol Olanlar
e. Çay + Metil Alkol Çözeltisi
Bu işlemde 150 ml metil alkol için 7 gram çay alındı. Kaynamak üzere ısıtıcıya
konuldu. Bu işlemin amacı, çaydaki tannik asidin sulu faza geçmesini sağlamaktır.
Çayın homojen bir şekilde çözücümüz olan metil alkol içerisinde dağılmasını
sağlamak amacıyla, baget yardımı ara ara karıştırıldı. Her 10 dakikada bir sıcaklık
kontrolü yapıldı. Isıtma işlemi, çözeltinin sıcaklığı metil alkolün kaynama noktası
sıcaklığına yaklaşınca durduruldu. Yaklaşık 25 ml kadarı ayrı bir behere alınarak
içine beyaz pamuklu kumaş atıldı. Beklemeye bırakıldı.
f. Çay + Metil Alkol + Şeker Çözeltisi
Bu işlemde yukarıdaki adımda hazırlanan çözeltiden 25 ml alındı. Üstüne 1.0
M 10 ml şeker çözeltisi eklendi. Buradaki amaç şekerin, metil alkolde hazırlanan
çay çözeltisinde, boyanın kumaşa tutunma gücünün incelenmesi idi. Beherin içine
beyaz pamuklu kumaş atıldı ve beklemeye bırakıldı.
g. Çay + Metil Alkol + Asetik Asit Çözeltisi
Bu işlemde ilk adımda hazırlanan çözeltiden 25 ml alındı. Bu behere %10 luk
asetik asit çözeltisi eklendi. Buradaki amaç asetik asidin, metil alkolde hazırlanan
çay çözeltisinde, boyanın kumaşa tutunma gücünün incelenmesidir. Beherin içine
h. Çay + Metil Alkol + Formik Asit Çözeltisi
formik asit çözeltisi eklendi. Buradaki amaç formik asidin, metil alkolde
hazırlanan çay çözeltisinde, boyanın kumaşa tutunma gücünün incelenmesidir.
Beherin içine beyaz pamuklu kumaş atıldı ve beklemeye bırakıldı.
13
Şekil 6: Metil Alkol ile Oluşturulan Çözeltiler
3. DENEY: Çözücüsü Toluen Olanlar
i. Çay + Toluen Çözeltisi
Bu işlemde 150 ml toluen için 7 gram çay alındı. Kaynamak üzere ısıtıcıya
konuldu. Bu işlemin amacı, çaydaki tannik asidin sulu faza geçmesini sağlamaktır.
Çayın homojen bir şekilde çözücümüz olan toluen içerisinde dağılmasını
sağlamak amacıyla, baget yardımı ile ara ara karıştırıldı. Isıtma işlemi, çözeltinin
sıcaklığı toluenin kaynama noktası sıcaklığına yaklaşınca durduruldu. Yaklaşık 25
ml kadarı ayrı bir behere alınarak içine beyaz pamuklu kumaş atıldı ve beklemeye
bırakıldı.
j. Çay + Toluen + Şeker Çözeltisi
Bu işlemde yukarıdaki adımda hazırlanan çözeltiden 25 ml alındı. Üzerine 1.0
M 10 ml şeker çözeltisi eklendi. Buradaki şekerin, toluende hazırlanan çay
çözeltisinde, boyanın kumaşa tutunma gücünün incelenmesidir. Beherin içine
k. Çay + Toluen + Asetik Asit Çözeltisi
asetik asit çözeltisi eklendi. Buradaki amaç asetik asidin, toluende hazırlanan çay
14
çözeltisinde, boyanın kumaşa tutunma gücünün incelenmesi idi. Beherin içine
l. Çay + Toluen + Formik Asit Çözeltisi
formik asit çözeltisi eklendi. Buradaki amaç formik asidin, toluende hazırlanan
çay çözeltisinde, boyanın kumaşa tutunma gücünün incelenmesidir. Beherin içine
Şekil 7: Toluen ile Oluşturulan Çözeltiler
4. DENEY: Kompleks Oluşturulan Çözeltiler
m. Çay + Su + FeSO4.7H2O Çözeltisi
Birinci deneyin ilk aşamasında hazırlanan çözeltiden (sadece çay ve su ile) 25
ml alındı. İçine kompleks oluşturacak madde eklenmeden önce beyaz pamuklu
kumaş eklendi. Üzerine 0.2 M olacak şekilde FeSO4.7H2O çözeltisi eklendi.
Koordinasyon kompleksinin oluşumunun güçlendirilmesi amacıyla karışıma bir
miktar NH3 ilave edildi ve bir süre ısıtıcının üzerinde ısıtıldı. Hesaplamada 0.2 M
çözelti için 0.22 gram FeSO4.7H2O alınıp 10 ml ye tamamlandı.
15
n. Çay + Su + CuSO4.5H2O Çözeltisi
kumaş eklendi. Üzerine 0.2 M olacak şekilde CuSO4.5H2O çözeltisi eklendi.
çözelti için 0.32 gram CuSO4.5H2O alınıp 10 ml ye tamamlandı.
o. Çay + Su + MgSO4.7H2O Çözeltisi
kumaş eklendi. Üzerine 0.2 M olacak şekilde MgSO4.7H2O çözeltisi eklendi.
çözelti için 0.24 gram MgSO4.7H2O alınıp 10 ml ye tamamlandı.
p. Çay + Su + KAl(SO4)2 Çözeltisi
kumaş eklendi. Üzerine 0.2 M olacak şekilde KAl(SO4)2 çözeltisi eklendi.
çözelti için 0.51 gram KAl(SO4)2 alınıp 10 ml ye tamamlandı.
Şekil 8: Komplekslerin Kumaşa Emdirilmesi
16
5. DENEY: Baz ile Oluşturulan Çözelti
q. Çay + Su + NH3
ml alındı. İçine yaklaşık 2 ml kadar NH3 (baz) eklendi. Daha sonra beyaz pamuklu
kumaş behere atıldı ve beklemeye bırakıldı.
Şekil 9: Baz ile Oluşturulan Çözelti
BULGULAR VE TARTIŞMA
Bulgular
Çözücüsü su olan çözeltilerde çayı kaynatırken amaç, boyamadaki etken
madde tannik asidin sulu faza geçmesini sağlamaktır, çünkü su polar bir çözücüdür.
 Sadece çay çözeltisi ile beyaz pamuklu kumaş tannik asit ile pembemsi bir renge
boyandı. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin çıkması bekleniyor.
 Çay ve şeker çözeltisi ile beyaz pamuklu kumaş tannik asit ile sadece çay ile elde
edilen renkten daha koyu pembe bir renge boyandı. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması
sonucu rengin çıkmaması, farklı miktarda şeker çözeltileri ile farklı tutunma
miktarlarının olması bekleniyor.
17
Şekil 10: Farklı Şeker Miktarları ile Oluşan Renkler
 Çay ve asetik asit çözeltisi ile beyaz pamuklu kumaş, çay ve şeker çözeltisi ile
boyanan ile yaklaşık aynı rengi aldı. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin
çıkmaması, farklı miktarda asit çözeltileri ile farklı tutunma miktarlarının olması
bekleniyor.
Şekil 11: Farklı Asetik Asit Miktarları ile Oluşan Renkler
 Çay ve formik asit çözeltisi ile beyaz pamuklu kumaş, diğerleri ile aynı rengi aldı. Bu
kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin çıkmaması, farklı miktarda asit
çözeltileri ile farklı tutunma miktarlarının olması bekleniyor.
Şekil 12: Farklı Formik Asit Miktarları ile Oluşan Renkler
18
 Çay ve FeSO4.7H2O çözeltisi ile petrol yeşili kompleks oluşumu gözlendi. Beyaz
pamuklu kumaş füme rengini aldı. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin
kumaştan çıkmaması bekleniyor.
 Çay ve CuSO4.5H2O çözeltisi ile koyu yeşil kompleks oluşumu gözlendi. Beyaz
pamuklu kumaş kahverengi oldu. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin
 Çay ve MgSO4.7H2O çözeltisi ile kahverengi kompleks oluşumu gözlendi. Beyaz
pamuklu kumaş açık kahverengi oldu. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu
rengin kumaştan çıkmaması bekleniyor.
 Çay ve KAl(SO4)2 çözeltisi ile koyu kahverengi kompleks oluşumu gözlendi. Beyaz
pamuklu kumaş bej rengi oldu. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin
Şekil 13: Farklı Metalik Kompleksler ile Oluşan Renkler
 Çay ve NH3 çözeltisi ile beyaz pamuklu kumaş çaydan çok az renk aldı. Bu kumaşın
deterjan ile yıkanması sonucu rengin kumaştan ayrılması bekleniyor.
Şekil 14: Baz Eklendiğindeki Yorum
19
Çözücüsü metanol olan çözeltilerde çayı kaynatırken amaç, boyamadaki etken madde
tannik asidin sulu faza geçmesini sağlamaktır, çünkü metanol polar bir çözücüdür.
 Sadece çay çözeltisi ile beyaz pamuklu kumaş tannik asit ile yeşilimsi bir renge
boyandı. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin çıkması bekleniyor.
 Çay ve şeker çözeltisi ile beyaz pamuklu kumaş tannik asit ile sadece çay ile elde
edilen renkten daha koyu yeşil bir renge boyandı. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması
sonucu rengin çıkmaması bekleniyor.
 Çay ve asetik asit çözeltisi ile beyaz pamuklu kumaş, çay ve formik asit çözeltisi ile
boyanandan daha koyu bir renk aldı. Bu kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin
çıkmaması bekleniyor.
 Çay ve formik asit çözeltisi ile beyaz pamuklu kumaş açık yeşil rengini aldı. Bu
kumaşın deterjan ile yıkanması sonucu rengin çıkmaması bekleniyor.
Şekil 15: Çözücü Olarak Metanol Kullanılması Durumunda Oluşan Renkler
Çözücü olarak apolar bir madde olan tolueni kullanmamızdaki amaç çaydaki tannik
asidin sulu faza geçip geçmediğini incelemektir. Polar maddeler apolar maddelerde
çözünmediğinden geçiş beklenmemektedir. Bulgularda çift faz oluşumu gözlenmiş,
dolayısıyla kumaş boyanamamıştır.
Şekil 16: Çözücü Olarak Toluen Kullanılması Durumunda Oluşan Renkler
20
Tartışma
Deneyde ilk olarak su ile çalışıldı. Burada amaç suya farklı maddeler katarak boyanın
kumaşa bağlanmasını sağlamaktır. Çaydaki tannik asitte bulunan –OH grubu çok kuvvetli
hidrojen bağı yapacağından, bununla bağ oluşturacak maddeler seçildi. Bunlar şeker, asetik
asit ve formik asittir. Asetik asit formik asitten daha güçlü olduğundan renk yoğunluğu da
formik aside göre daha fazla olmalıdır. Deterjan ile yıkandığında gözlenen sonuç da bu yönde
idi. Ayrıca şeker çözeltilerinin üç ayrı miktarları ile çalışıldı ve onlar arasında beklenen sonuç
alındı. Fazla miktarda şeker içeren çözeltide renk daha kalıcı oldu. Aynı sonuçlar formik asit
ve asetik asidin kendi arasında oluşturduğu örnekler için de geçerli oldu.
Şekil 17: Farklı Miktarlarda Şeker ile Oluşan Durum
Şekil 18: Farklı Miktarda Asetik Asit ile Oluşan Durum
Şekil 19: Farklı Miktarda Formik Asit ile Oluşan Durum
21
Deneyde su ile benzer etki yaratabilecek farklı bir polar çözücüde aynı işlemler yapıldı
ve bundan dolayı oluşabilecek farklar incelendi. Kullanılan çözücü metanol olmakla birlikte,
renk tonu deterjan ile yıkanınca hafifledi; fakat tamamen kumaştan ayrılmadı. Şeker, formik
asit ve asetik asit kullanılarak rengin kumaşa bağlandığı kanıtlandı.
Şekil 20: Metanol ile Oluşan Renkler ve Deterjanla Yıkanan Kumaşlar
Toluen ile hazırlanan çözeltide faz ayırımı beklenmektedir. Toluen apolar, su ve
tannik asit ise polardır. Bundan dolayı birbirleri içerisinde çözünmeleri mümkün
olmayacaktır. Tannik asit ise çözücü fazına alınamadığı için kumaş boyamada bu yöntem
başarılı olmayacaktır. Yapılan deneyde, iki faz oluştuğundan ve tannik asidin çözücü faza
geçmemesinden dolayı boyama işlemi gerçekleşemedi.
Şekil 21: Toluen ile Oluşan Renkler ve Deterjanla Yıkanan Kumaşlar
Demir ve Bakır çok iyi koordinasyon kompleksi oluşturur. Koordinasyon sayıları 6 ve
4 olduğundan renk kaynağı ile iyi birer kompleks yapmaları beklenir. Yapılan deneyde,
deterjan ile yıkandıktan sonra renklerin kumaştan ayrılmadığı gözlendi.
22
Alüminyum zayıf koordinasyon kompleksi oluşturur ama kuvvetli bağ oluşturmaya
yatkındır. Bu komplekslerin tek sorunu tekstil ile kuvvetli bağ oluşturamamalarıdır. Yapılan
deneyde, alüminyum kompleksi ile boyanmış kumaştaki rengin deterjan ile yıkandıktan sonra
birkaç ton açıldığı fakat yine de tamamen çıkmadığı görüldü.
Magnezyum koordinasyon kompleksi oluşturmaya pek yatkın değildir. Tannik asit ile
sadece iyonik bağ oluşturur. Bu yapıların ışığa ve yıkanmaya karşı dayanımı çok zayıftır,
bunun nedeni ise boya molekülü ile kumaş arasında çok zayıf bir bağ oluşmasıdır. Yapılan
deneyde, magnezyum kompleksi ile boyanmış kumaştaki rengin deterjan ile yıkandıktan sonra
büyük ölçüde kaybolduğu gözlendi.
Şekil 22: Metal Kompleksleri ile Boyanan Kumaşların Yıkanmış Hali
23
SONUÇ
Yapılan deneyde çaydaki tannik asidin farklı çözücülerde çözülerek ve farklı bileşikler
yardımıyla pamuklu kumaşa tutunması sağlandı. Çay ile kahve, taba, füme, bej, uçuk pembe
gibi renkler elde edildi. Boyanan kumaşlar deterjan ile yıkanarak boyanın çıkmadığı test
edildi. Böylece çay ile kumaş boyama yapılabileceği sonucuna varıldı.
Bu projeyi geliştirmek isteyenler için öneri; siyah çay dışında, yeşil çay vb.
kullanılarak farklı renkler elde edilebilir.
Şekil 23: Deney Sonucunda Elde Edilen Renkler
24
KATKIDA BULUNANLAR
Çalıştay süresince projelendirmemize yardımcı olan tüm proje ekibine,
arkadaşlarımıza ve danışman hocalarımız Prof. Dr. Mehmet KANDAZ’a ve Doç. Dr. Mustafa
SÖZBİLİR’e teşekkür ederiz. Ayrıca; deney süresince yardımlarını bizden eksik etmeyen
Emre SEFER’e teşekkürlerimizi bir borç biliriz.
KAYNAKLAR
(1) http://tr.wikipedia.org/wiki/%C3%87ay_(i%C3%A7ecek)
(2) http://www.minyatursanati.com/?p=286
(3) Arsheen Moiz *, M. Aleem Ahmed, Naheed Kausar, Kamran Ahmed, Munnaza Sohail,
Study the effect of metal ion on wool fabric dyeing with tea as natural dye, Journal of Saudi
Chemical Society (2010) 14, 69–76
(4) http://www.biriz.biz/cay/literatur/kumasboyasi.htm
(5) http://www.esef.gazi.edu.tr/html/yayinlar/21_pdf/21_4.pdf
(6) http://tr.wikipedia.org/wiki/%C3%87ay_(i%C3%A7ecek)
(7) http://tr.wikipedia.org/wiki/Metanol
(8) http://tr.wikipedia.org/wiki/Toluen
(9) http://tr.wikipedia.org/wiki/Asetik_asit
(10) http://tr.wikipedia.org/wiki/Formik_asit
(11) http://tr.wikipedia.org/wiki/Amonyak
(12) http://en.wikipedia.org/wiki/Iron(II)_sulfate
(13) http://en.wikipedia.org/wiki/Copper(II)_sulfate
(14) http://en.wikipedia.org/wiki/Magnesium_sulfate
(15) http://en.wikipedia.org/wiki/Potassium_alum
(16) http://www.associatedcontent.com/article/134628/how_to_tea_stain_fabric.html?cat=25
(17) www.sciencedirect.com
(18) http://en.wikipedia.org/wiki/Tannic_acid
25
(19) The Huntington Library, Art Collections, and Botanical Gardens, Experiments in Tea
Dyeing (http://www.huntington.org/uploadedFiles/Files/PDFs/BGDPdyes.pdf)
(20) http://www.enginewood.plus.com/clothdollsuk/pdfs/dyeing%20techniques.pdf
ÖZGEÇMİŞLER
Nihal Köse
1990 ylında Rize’de doğdu. İlköğretimini Prof. Dr. Erol Güngör İlköğretim Okulu’nda(2004),
lise eğitimini Gülizar Zeki Obdan Lisesi’nde tamamladı(2007). 2008 yılında Zonguldak
Karaelmas Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümünü kazandı. Şu anda belirtilen
kurumda 3. sınıf öğrencisidir.
Şila Temizel
1989 yılında İstanbul’da doğdu. İlköğretimini Özel Pangaltı İlköğretim Okulu’nda (2003), lise
eğitimini Özel Getronagan Lisesi’nde tamamladı (2006). 2006 yılında Yıldız Teknik
Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümünü kazandı. 2008 yılında Yıldız Teknik
Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü ile çift ana dala başladı. 2009
yılında Erasmus Programı kapsamında 1 yıl boyunca Portekiz’de eğitim gördü. Şu anda
Yıldız Teknik Üniversitesinde öğrenciliğini sürdürmektedir.
26

tübitak-bideb kimyagerlik, kimya öğretmenliği ve kimya mühendisliği

Transcription

Similar documents

tk - Kimya

taşı taş gibi, ahşabı ahşap gibi göstermek