Problem 1: Yanma Enerjisi - Kimyasanal.com · Yeşil kimya açısından neden tepkimeler karbon...

36. Uluslarararası Kimya Olimpiyatı Hazırlık Soruları, Kiel, Almanya, 18-27 Temmuz 2004

Problem 1: Yanma Enerjisi 1.1. Propan ve bütanın havadaki tam yanma tepkimelerini yazınız. Maddelerin standart

koşullardaki hallerini belirtiniz.

1.2. Bir mol propan ve bütanın yanma entalpisini hesaplayınız. Tepkimenin standart

koşullarda olduğunu varsayınız.

1.3. Bu proses için ne kadar hava kullanılmalıdır? (havanın hacimce bileşimi: 21% oksijen ve

79% azottur.)

Ancak ürünler genelde standart koşullarda değil de daha yüksek sıcaklıklarda elde ediliyor.

Ürünler 1000C ve standart basınçta elde edilirken başlangıç maddeleri standart koşullardadır.

1.4. Bu durumda bir mol propan ve bütanın hava içinde yanma entalpilerini bulunuz.

1.5. 1.4’deki prosesi 1.2’deki prosesle karşılaştırdığınızda % verim nedir?Aradaki enerji farkı

nasıl depolanmıştır?

1.6. Bu yanma tepkimeleri için, 250C-3000C aralığında verimin sıcaklığa bağlı fonksiyonu

nedir? Suyun yoğunlaşmadığını varsayınız. Verime karşı sıcaklık grafiğini çiziniz.(Başlangıç

maddeleri hala standart koşullardadır.)

1.7. Bir litre propan ve bütanın yanma entalpilerini karşılaştırınız. (Ürünler 100 0C’dedir.)

Sıvı propanın yoğunluğu 0.493 g cm-3 iken bütanın yoğunluğu 0.573 g cm-3’tür.

Termodinamik veriler:

Propan (g): ∆fH0 = -103.8 kJ mol-1 Cp = 73.6 J mol-1 K-1

Butan (g): ∆fH0 = -125.7 kJ mol-1 Cp = 140.6 J mol-1 K-1

CO2 (g): ∆fH0 = -393.5 kJ mol-1 Cp = 37.1 J mol-1 K-1

H2O (l): ∆fH0 = -285.8 kJ mol-1 Cp = 75.3 J mol-1 K-1

H2O (g): ∆fH0 = -241.8 kJ mol-1 Cp = 33.6 J mol-1 K-1

O2 (g): ∆fH0 = 0 kJ mol-1 Cp = 29.4 J mol-1 K-1

N2 (g): ∆fH0 = 0 kJ mol-1 Cp = 29.1 J mol-1 K-1

http://www.kimyasanal.net © Copyright M&Y&S 1


Problem 2: Haber- Bosch Prosesi Amonyak çok önemli bir araürün olup, hidrojen ve azottan Haber-Bosch Prosesiyle üretilir.

2.1. Bu tepkime için kimyasal denklemleri yazınız.

2.2. Bu tepkime için termodinamik özellikleri (tepkime entalpisi, entropisi ve Gibbs

enerjisi)standart koşullarda hesaplayınız. Tablo-1’deki verileri kullanınız. Bu tepkime

endergonik midir yoksa ekzergonik midir?

2.3. Azot ve hidrojeni oda sıcaklığında karıştırırsanız ne olur? Açıklayınız.

2.4. Termodinamik özellikleri (tepkime için ∆H, ∆S, ∆G) 800K ve 1300K’de standart basıçta

hesaplayınız. Tepkime ekzotermik mi endotermik midir? Tepkime endergonik midir yoksa

ekzergonik midir?

Isı kapasitesi ve entropinin sıcaklığa bağlı fonksiyonları aşağıda verilmiştir:

Cp(T) = a + b·T + c·T 2 ve S(T) = d + e·T + f·T 2

Sabitleri Tablo-2’den bulabilirsiniz.

2.5. 298.15 K, 800 K and 1300 K’de standart basınçta oluşan NH3’ün mol kesrini

hesaplayınız.

Endüstriyel bir işlemde, tepkime çok hızlı ve verimi yüksek olmalıdır. Soru 2.3 bu tepkimenin

aktivasyon enerjisinin çok yüksek olduğunu ve soru 2.5 verimin sıcaklık artıkça azaldığını

göstermektedir. Bu çelişkiyi çözmenin iki yolu vardır.

2.6. Tepkime düşük sıcaklıkta katalizör (örneğin demir oksit)varlığında düşük sıcaklıkta

yapılabilir.Katalizör tepkimeyi termodinamik ve kinetik açıdan nasıl etkiler?

2.7. Tepkimeyi yüksek basınçta yapmak da mümkündür. Basınç tepkimenin termodinamik ve

kinetik özelliklerini nasıl etkiler?

2.8. Bu tepkime için en iyi koşullar nelerdir?

Tablo-1

Kimyasal madde ∆.fH0.(kJ mol-1)-1 S0.(J mol-1K-1)-1 Cp0.(J mol-1K-1)-1

N2(g) 0,0 191,6 29,1

NH3(g) -45,9 192,8 35,1

H2(g) 0,0 130,7 28,8



Tablo-2

Kimyasal

madde

a.

(Jmol-1K-1)-1

b.

(Jmol-1K-2)-1

c.

(Jmol-1K-3)-1

d.

(Jmol-1K-1)-1

e.

(Jmol-1K-2)-1

f.

(Jmol-1K-3)-1

N2(g) 27,3 5,2.10-3 -1,7.10-9 170,5 8,1.10-2 -2,3.10-5

NH3(g) 24,2 4,0.10-2 -8,2.10-6 163,8 1,1.10-1 -2,4.10-5

H2(g) 28,9 -5,8.10-4 1,9.10-6 109,8 8,1.10-2 -2,4.10-5

Problem 3: Biyokimyada Termodinamik Kasların kasılabilmesi için belli bir serbest enerjiye ihtiyaçları vardır. Enerji transferi için

glikozun pürivatta parçalanmasına glikoliz denir. Sonra yeterli oksijen varlığında pürivat CO2

ve H2O’ya yükseltgenerek bir miktar daha enerji açığa çıkarır. Zorlayıcı koşullarda, örneğin

100 m’lik koşularda, kan yeterli oksijeni sağlayamadığı için kas hücreleri aşağıdaki

tepkimeye göre laktat oluşturur:

Canlı hücreleri pH=7 civarında tamponlandığı için proton derişimi sabit alınarak ∆G0’a dahil

edildiğinde biyokimyada yaygın olarak kullanılan ∆G0’ elde edilir.

3.1. Yukarıda verilen tepkime için ∆G0 değerini hesaplayınız.

3.2. Tepkime için 25 0C’de ve pH=7’de K’ değerini hesaplayınız. (proton derişimi denge

sabitine katılırsa: K’ = K · c(H+))

∆G0’ standart koşullarda H+ hariç bütün girenler derişimi 1M olduğunda tepkimenin serbest

entalpisini gösterir. Hücrede pH=7’de bütün maddelerin derişimleri aşağıda verilmiştir:

pürivat 380 µmol L-1, NADH 50 µmol L-1, laktat 3700 µmol L-1, NAD+ 540 µmol L-1

3.3. 250C’de kas hücrelerindeki derişimlere göre ∆G0’ değerini hesaplayınız.



Problem 4: Isı İletkenliği Bir evin dizaynında duvarların, çatının ve yerlerin ısı iletkenliğinin önemli bir rolü vardır.

Bazı malzemelerin ısı iletkenliği (λ) tablo-1’de verilmiştir.

4.1. Tuğladan yapılmış kalınlığı d=24cm olan 150 m2’lik bir duvar için ısı akışını

hesaplayınız. Eğer duvar kalınlığı d=36cm olursa ne olur? Oda sıcaklığı 250C, dış sıcaklık

ise 100C’dir.

4.2. Isı kaybı polistiren kaplamalarla azaltılabilmektedir. 10 cm kalınlığındaki polistiren

izolasyonundaki ısı kaybını hesaplayınız. Duvar alanı gene 150 m2’dir.

Farklı tabakalardan oluşan bir duvar için ısı iletkenliği hesaplamalarında ısı direncini (Λ-1)

kullanmak avantajlıdır.

Evin çeşitli yerleri için (pencere, duvar…) diatermal katsayı şu şekilde hesaplanabilir:

Enerji tassarufu bütün dünyada çok önemlidir. İyi ısı yalıtkanları sadece çevre temizliği

açısından değil (CO2 miktarının azaltılması), ayrıca ekonomik olarak da önemlidir. Şimdilik

iyi bir enerji yalıtkanlığına sahip bir evin maksimum diatermal katsayısı 0,50 W.m-2.K-1’dir.

4.3. Sadece tuğladan yapılmış ve yukarıdaki kritere göre iyi yalıtılmış bir evin duvarın

kalınlığı ne olmalıdır?

4.4. Duvar kalınlığı bazı yalıtkan tabakalarla azaltılabilir. Normal bir duvar dıştan içe doğru

d1=15 cm tuğla, d2=10 cm beton, d3 kalınlığında yalıtkan polistiren ve d4=5 cm alçıdan

oluşur. İyi yalıtılmış bir ev olması için yalıtkan polistirenin kalınlığı ve duvarın toplam

kalınlığı ne olmalıdır?

4.5. Pencereler ortalama enerji kaybını arttırır. Soru 4.4’teki gibi 15 m2’lik bir duvarda

4 m2’lik diatermal katsayısı 0,70 W.m-2.K-1 bir pencere olduğunu düşünelim. Aynı ortalama

diatermal katsayıya ulaşmak için yalıtkanın kalınlığı % kaç arttırılmalıdır?



Tablo-1 (Farklı maddelerin ısı iletkenlikleri)

Malzeme λ (W.m-2.K-1)-1

Beton 1,10

Tuğla 0,81

Polistiren(yalıtkan) 0,040

Yer döşemelik muşamba 0,17

Alçı 0,35

Formüller:

Duvardan ısı akışı: PW= A.λ.(T2-T1) /d

A:duvar alanı λ:ısı iletkenliği T:sıcaklık d:duvar kalınlığı

Problem 5: Yeşil Kimya- Süperkritik CO2 Süperkritik karbon dioksitin tepkimeleri son zamanlarda büyük ilgi görmüştür. (CO2 için

kritik sıcaklık Tc=304,3 K ve kritik basınç Pc=72,8.105 Pa) Bir sıvının yoğunluğu kritik nokta

civarında kolayca değiştirilebilir. Ayrıca bir çok organik çözücü yerine “yeşil” bir çözücü

olarak kullanılabilir. Bu çözücü oldukça uzun bir süre kafein ekstraksiyonunda kullanıldı.

Ancak karbondioksiti sıvılaştırmak için önce sıkıştırılması gerekmektedir.

5.1. Karbon dioksiti 1 bar’dan 50 bar’a sıkıştırmak için gereken enerjiyi hesaplayınız. (son

hacim 50 ml, 298 K, gaz idealdir.)

Greçek gazlar van-der-Waals denklemiyle tanımlanabilir. (ancak bu hala bir yaklaştırmadır.):

CO2 için sabitler: a = 3.59 ·105 Pa dm6 mol-2 b = 0.0427 dm3 mol-1

5.2. Karbon dioksitin yoğunluğunu 305K ve 350 K’de, 220 g.dm-3,330 g.dm-3ve 440 g.dm-3

yapmak için uygulanması gereken basınç nedir?

Çözücü gücü, tepkenlerin difüzlenmesi gibi özellikler akışkanın yoğunluğuna çok bağlıdır.

Bir önceki soruda yoğunluğun basınç değişimi ile değiştirilebildiğini gördük.



5.3. Hangi bölgede akışkanın bu özelliklerini değiştirmek daha kolaydır- kritik nokta

civarında mı, yoksa daha yüksek basınç/sıcaklıklarda mı?(kritik sabitleri ve 5.2’deki

sonuçları düşününüz)

Alkoller süperkritik karbon dioksitte moleküler oksijenle yükseltgenebilmektedir, örneğin

benzyl alkolün benzaldehitte yükseltgenmesi süperkritik bir prosestir. Tepkime Pd/Al2O3

katalizörlüğünde % 95’lik bir seçicilikle olmaktadır.

5.4. a) Bu olay için denkleştirilmiş kimyasal tepkimeyi yazınız.

b) Daha fazla yükseltgenme sonucu hangi tepkimeler olabilir? (Tam yükseltgenme

dışında)

Hem çözücü hem tepken olarak karbon dioksitin, fosgen ve karbon monoksit yerine

kullanılması da süperkritik prosesler için başka bir örnektir. Hem organik karbonatlar ve hem

formamitlerin katalitik oluşumu bilinen tepkimelerdir.

5.5. a) Metanol ve karbon dioksitten dimetil karbonatın denkleştirilmiş oluşum tepkimesini

yazınız. Fosgen tepken olduğunda dimetil karbonat nasıl oluşur?

b) Formil-morfolin, uygun bir katalizör varlığında karbon dioksit ve morfolinden

sentezlenebilmektedir. Bunlara ek olarak hangi tepkene ihtiyaç vardır? Tepkime şemasını

yazınız. Karbon dioksit yerine karbon monoksit kullanılsaydı tepkime şeması nasıl değişirdi?

5.6. Yeşil kimya açısından neden tepkimeler karbon monoksit ve fosgen yerine karbon

dioksitte yapılmalıdır?(2 sebep) Karbon dioksiti sıvılaştırmak için sıkıştırmak dışında,

CO2’in tepken olarak CO ve COCl2 yerine kullanılmasında ana engel nedir?(1 sebep)

Problem 6: Peroksidisulfat İyonunun Kimyasal Kinetiği Peroksidisülfat iyonu bilinen en güçlü yükseltgenlerden biridir ancak tepkime hızı oldukça

düşüktür.

Peroksidisülfat iyonu florür hariç bütün halojen anyonlarını yükseltgeyebilmektedir. İyotun

başlangıçtaki oluşum hızını (r0), S2O8-2 + 2 I- → 2 SO4

-2 + I2 tepkimesine göre başlangıç

derişimlerine bağlı olarak bulmak için 25 0C’de yapılan deneyden çıkan sonuçlar tabloda

verilmiştir:



c0 (S2O8-2) [mol/L] c0 (I-) [mol/L] R0 [10-8 mol/(L.s)]

0,0001 0,010 1,1

0,0002 0,010 2,2

0,0002 0,005 1,1

6.1. Peroksidisülfat iyonunun Lewis yapısını (çizgi bağ yapısını) çiziniz ve her atomun

yükseltgenme basamağını bulunuz.

6.2. Yukarıda incelenen tepkime için hız yasasını bulunuz.

6.3. Tepkimenin toplamda ve her girene göre derecesini yazınız.

6.4. Hız sabitinin 0,011 L.mol-1.s-1 olduğunu ispatlayınız.

Bu tepkimenin aktivasyon enerjisi 42 kJ.mol-1’dür.

6.5. Hız sabitini iki katına çıkarmak için sıcaklık kaç 0C olmalıdır?

İyot, tiyosülfatla (S2O3-2) hızla tepkimeye girmektedir.

6.6. Bu tepkimeyi yazınız.

6.7. S2O8-2 + 2 I- → 2 SO4

-2 + I2 tepkimesi için ortamda peroksidisülfat ve iyodür iyonuna

göre aşırı tiyosülfat varlığında hız yasasını yazınız.

Problem 7: Etilenin Katalitik Hidrojenlenmesi Geçen yüzyılın başında renksiz bir gaz olan etilen pratik bir önemi olmayan bir kimyasal

olarak görülüyordu. Bu gün ise büyük miktarlarda etilen üretilmektedir. Sadece Almanya’da

2001 yılında kişi başına 60 kg üretilmiştir.

Etilen bir çok farklı katalizörle etana çevrilebilmektedir. Çinko oksit kullanıldığında tepkime,

mekanizması takip edilebilecek kadar yavaş ilerliyor.

Aşağıdaki resimde etilenin hidrojenlenmesi basamaklar halinde gösterilmiştir.(Yük ve

stokiometrik katsayılar bu soruda gösterilmemiştir.)



7.1. Bu basamakların doğru sırasını sayılar vererek gösteriniz.

θ(H) adsorplanan hidrojen atomları tarafından işgal edilen yüzeyin kesrini, θ(C2H4)

adsorplanan etilen molekülleri tarafından işgal edilen yüzeyin kesrini ve θ(C2H5) adsorplanan

etan moleküllerinin kesrini göstermektedir.

7.2. Eğer adsorplanan arabileşiklerin hdrojenlenmesi en yavaş basamak ise aşağıdakilerden

hangisi bu tepkimenin hız ifadesidir?

(1) r = k· θ(H)

(2) r = k· θ(C2H4)

(3) r = k· θ(H)· θ(C2H4)

(4) r = k· θ(H)· θ(C2H5)

Katalizör olarak çinko oksit kullanıldığında etilenin hidrojenlenmesi su ile

bloklanabilmektedir.

7.3. Soru 7.1’deki gibi bir şekille katalizör ile suyun etkileşimini göteriniz ve suyun bu

tepkimeyi nasıl blokladığını açıklayınız.

Alkenlerin hidrojenlenmesinde metal katalizörler kullanıldığında farklı alken izomerleri

tepkimenin içinde oluşabilmektedir. 1-bütenin D2 ile tepkimesinden 1 ve 2 yan ürünleri

oluşmaktadır.



7.4. Tepkime şemasını tamalayarak ara ürünlerin yapısını çiziniz.

Adsorplanmış moleküllerce işgal edilen yüzeylerin kesri (θ)Langmuir izotermiyle bulunabilir.

p: gazın basıncı, K: adsorpsiyon-desorpsiyon denge sabiti

7.5. Üzerine iki veya daha fazla gaz adsorplanmış bir katalizör için, i gazının işgal ettiği

yüzeyin kesrini, θ(i), veren ifadeyi yazınız.

Problem 8: Enzim Kinetiği Bir enzim tepkimesi aşağıdaki gibi tanımlanabilir:

S substrat, E enzim, ES enzimle substratın kompleksi ve P üründür. k1, k-1 ve k2 tepkimelerin

hız sabitleridir. Enzim tepkimesinin hızı, r, S’in fonksiyonu olarak aşağıdaki gibi ifade

edilebilir:

t :zaman, c(P): ürün derişimi, cT(E): enzimin

toplam derişimi, KM= (k-1+ k-2)/ k1



8.1.Denklemlerdeki x, y ve z değişkenleri nelerdir?

8.2. Aşağıdaki hız ifadesini tamamlayınız.

Penisilin (substrat) β-laktamaz (enzim) ile hidroliz ediliyor. Toplam enzim derişimi 10-9M

olduğunda aşağıdaki sonuçlar elde ediliyor.

8.3. k2 ve KM değerlerini bulunuz. Eğer c(S)=0,01. KM ise ES kompleksinin derişimi nedir?

İnhibitör, I, substratla yarışarak aşağıdaki tepkimeye göre enzimin aktif bölgesini

kapatabilmektedir.

8.4. EI kompleksinin ayrışma sabiti 9,5 x10-4 M ise ve enzimin toplam derişimi 8x10-4 M ise

enzimin yarısını deaktive etmek için gereken inhibitor derişimi nedir?

8.5. Aşağıdaki ifadeler doğru mu yanlış mıdır?

Doğru Yanlış * Enzimatik tepkimenin hızı, r, inhibitör ile azalmaktadır. □ □ * R’nin en yüksek değeri inhibitörle azaltılmıştır. □ □ * Substratın derişimi, S, inhibitörden etkilenmez. □ □ * Enzimatik tepkmelerin aktivasyon energisi inhibitörle artmıştır. □ □



Enzimatik bir tepkimeyi daha detaylı tanımlamak için ters tepkimeyi yani ürünün substrata

dönüşümünü de düşünmek gerekir. Tepkimenin sonunda ürünle substrat arasında bir denge

oluşmaktadır.

8.6. Aşağıdaki ifadeler doğru mu yanlış mıdır?

Doğru Yanlış

* Dengedeki ürünün derişimi artan substrat derişimi ile artar. □ □

* Dengedeki ürünün derişimi artan enzim derişimi ile artar. □ □

* Dengedeki ürünün derişimi k2 büyürse artar. □ □

Problem 9: CaCN2 – Eski Ama Önemli Bir Gübre Kalsiyum siyanamit (CaCN2) çok yönlü ve güçlü bir gübre olup, CaCO3 gibi ucuz ve yaygın

kimyasallardan elde edilebilmektedir. CaCO3‘ın termal bozunumu sonucu beyaz bir katı olan

XA ve yanma tepkimesi vermeyen renksiz XB elde ediliyor. XA’nın karbonla indirgenmesi

sonucu gri XC katısı ve gaz XD oluşuyor. XC ve XD yükseltgenebilmektedir. XC‘nin azot ile

tepkimesi sonucu ise CaCN2 oluşmaktadır.

9.1. Aşağıdaki tepkimeleri tamamlayınız.

(1) CaCO3 + ısı → XA + XB

(2) XA + 3 C → XC + XD

(3) XC + N2 → CaCN2 + C

9.2. CaCN2’nin hidrolizinden hangi gaz çıkar? CaCN2‘nin su ile olan tepkimesini yazınız.

9.3. Katı halde CN2-2 iki yapı izomeri halinde bulunur. İki iyonunda serbest asitleri (en

azından gaz fazında) bilinmektedir. Bu iki asitin yapılarını çiziniz. Bu yapılar dengede ise

dengenin hangi yöne doğru olduğunu söyleyiniz.



Problem 10: Sıkı İstiflenmiş Yapılar Metallerin yaklaşık üçte ikisi sıkı istiflenmiş yapıdadır. Her atom maksimum sayıda atomla

çevrilmiştir. Yapıdaki bütün atomlar eşdeğerdir.

10.1. Kürelerin iki boyutlu en sıkı istiflenmelerini çiziniz.

10.2. Bu modeli üç boyutlu hale getirin. Kaç çesit istiflenme mümkündür?

a) Üç tabaka için? b) sonsuz sayıdaki tabaka için?

Her atom için koordinasyon sayısı kaçtır?

Atomlar sıkı istiflendiklerinde olası en küçük hacmi kaplarlar.(Atomların küresel olduğunu

varsayınız.) Kürelerin hacminin toplam hacime oranı olarak tanımlanan istiflenmenin verimi

en yüksektir.

Yandaki şekil F-kübik (yüzey merkezli kübik) şeklidir.

10.3. Sıkı istiflenmedeki tabakaları şekilde gösteriniz.

10.4. Yüzey merkezli kübik yapı için istiflenme verimini bulunuz ve basit kübikle

karşılaştırınız.

10.5. Sıkı istiflenmedeki tedrahedral ve oktahedral boşlukları gösteriniz.

Kristallerdeki düzenlenme iyon büyüklüklerinin oranına bağlıdır.

Boşlukları oluşturan X taneciğinin yarıçapı r’dir.

Yapıyı değiştirmeden boşluklara sığabilecek M’in yarıçapı için en büyük değer tetrahedral

boşluk için 0,225.r ve oktahedral boşluk için 0,414.r’dir.

Yarıçap oranlarına göre kararlı yapılar



10.6. Anyon-anyon ve katyon-anyon birbirine değdiği durumda rM/rX oranının tetrahedral

boşluklar için 0,225 oluğunu gösteriniz.

Şekilde tetrahedralin iki köşesindeki anyon ve tetrahedralin ortasındaki katyon gösterilmiştir.

2.θ =109.5o

10.7. Anyon-anyon ve katyon-anyon birbirine değdiği durumda rM/rX oranının oktahedral

boşluklar için bulunuz.

Problem 11: Titanyum Karbür–Yüksek Teknoloji Katısı Geçiş metallerinin karbürleri, örneğin TiC, çok sert, korozyona dayanıklı olduklarından ve

yüksek erime noktasına sahip oldukları için kesici ve delici alet yapımımda yaygın olarak

kullanılmaktadır. Bunun dışında titanyum karbür yüksek ve sıcaklıktan çok az etkilenen

elektriksel bir iletkenliğe sahip olması açısından elektronik sanayi için önemlidir.

11.1. r(Ti+4 ) = 74.5 pm ve r(C-4)= 141.5 pm ise TiC’ün hangi kristal yapısında olmasını

beklersiniz.

TiC teknik olarak TiO2‘in karbonla indirgenmesi sonucu elde edilir. Bu tepkimenin entalpi

değişimini doğrudan ölçmek çok zordur. Bunun yanında TiC’ün ve elementlerin yanma

entalpisini ölçmek çok kolaydır. Enerji korunduğu için ve bir olay için entalpi değişimi

yoldan bağımsız olduğundan eksik termodinamik veri hesaplanabilmektedir.(Bu

termodinamiğin 1. yasasının özel bir kullanımıdır ve Hess Yasası olarak bilinir.)



11.2. Teknik TiC eldesi için kullanılan tepkimenin entalpi değişimini hesaplayınız.

TiO2 + 3 C → TiC + 2 CO

∆fH (TiO2) = - 944.7 kJ mol-1

∆fH (CO) = -110.5 kJ mol-1

∆rH (TiC + 3/2 O2 → TiO2 + CO) = -870.7 kJ mol-1

1919 yılında Born ve Haber birbirinden bağımsız olarak Termodinamiğin 1.Yasasını katıların

elementlerinden oluşumuna uygulayarak ilk kez örgü enerjisini (latis enerjisi) tam olarak

hesaplayabilmiştir.

Potasyum klorür TiC ile aynı yapıdadır ve NaCl yapısında kristallenir.

11.3. Aşağıdaki termodinamik verileri kullanarak potasyum klorürün elementlerinden

oluşumu için bir Born-Haber döngüsü oluşturun ve örgü enerjisini hesaplayınız.

Potasyumun süblimleşme entalpisi K(s) →K(g) ∆sübH = 89 kJ mol-1

Klorun ayrışma enerjisi Cl2(g) → 2 Cl ∆ayrışmaH = 244 kJ mol-1

Klorun electron ilgisi Cl(g) + e- → Cl-(g) ∆eiH = -355 kJ mol-1

Potasyumun 1. iyonlaşma enerjisi K(g) → K+(g) + e- ∆ieH = 425 kJ mol-1

KCl için oluşma entalpisi K(s) + ½ Cl2(g) →KCl(s) ∆fH = -438 kJ mol-1

Problem 12: Metal Nanoklastırlar Nanometre boyutundaki metal klastırlar katı haldekinden farklı özellikler gösterir. Gümüş

nanoklastırların elektrokimyasal özelliklerini incelemek için aşağıdaki hücreler

düşünülmüştür:

(Sağ tarafta yüksek potansiyelli yarı hücre)

(I) Ag(k)/ AgCl (doymuş) // Ag+ (aq, c = 0.01 mol L-1 )/ Ag(k) U1 = 0.170 V

(II) Pt/ Agn(k, nanoklastır), Ag+ (aq, c = 0.01 mol L-1) // AgCl (doymuş)/ Ag(k)

a) Ag10 nanoklastırlar için U2 = 0.430 V

b) Ag5 nanoklastırlar için U3 = 1.030 V

12.1. AgCl için çözünürlük çarpımını hesaplayınız.



Ag5 ve Ag10 nanoklastırlar metallik gümüşten oluşmakla beraber farklı standart potansiyellere

sahiptir.

12.2. Ag5 ve Ag10 nanoklastırlaar için standart potansiyelleri hesaplayınız.

12.3. Küçük nanoklastırlardan katı gümüşe giderken standart potansiyellerdeki değişimi

açıklayınız.

12.4. Aşağıdakileri yaparsanız ne olur?

a) Ag10 klastırlarını ve – ikinci bir deneyde – Ag5 klastırlarını, pH=13 olan bir çözeltiye

koyarsak.

b) Ag10 klastırlarını ve– ikinci bir deneyde – Ag5 klastırlarını, pH=5 olan bir çözeltiye

koyarsak.

c) Her iki nanoklastırı beraber pH=7, c(Cu+2) = 0.001 mol L-1 ve c(Ag+) = 1·10-10 mol L-1

olan bir çözeltiye koyarsak. Hesaplayınız. Tepkime ilerledikçe ne olacağını nitel olarak

açıklayınız.

E0(Ag /Ag+) = 0.800 V

E0(Cu/ Cu+2) = 0.345 V

T= 298.15 K

Problem 13: Işığın Moleküllerce Absorplanması Işığın molekül tarafında absorplanması bütün fotokimyasal tepkimelerde ilk basamaktır.

Beer-Lambert yasası ışık absorplayan bir türün derişimini (c) ve ışık yolunu (d) absorbansı

(A) ile ilişkilendirir.

A = log (P0/P) = ε.c.d ε: molar absorplama sabitidir.

Işık bir foton demeti olup, E=h.(c/λ) kadar enerji taşır. h Planck sabiti, λ dalga boyu ve c ışık

hızıdır.

Bir boya çözeltisinin derişimi, c = 4 · 10-6 mol L-1’dır ve bu boyanın molar absorplama sabiti

ε=1.5 · 105 mol-1 L cm-1dir. Bu çözelti dolga boyu 514,5nm ve gücü P0 = 10 nW olan yeşil

ışıklı bir lazerle aydınlatılıyor.

13.1. Işık 1µm yol aldığında ışığın % kaçı soğrulmuştur?

13.2. Çözeltinin saniyede kaç tane foton absorpladığını hesaplayınız.



Bir molekülün absorplama kesit alanı (cross section) gelen ışığı tamamını düşük aydınlanma

koşullarında etkin olarak soğuran alandır. ( yüzeye gelen bütün fotonları absorplayan ideal bir

güneş pili gibi.) Oda sıcaklığında bu, kabaca ışığa maruz kalan molekül alanına tekabül eder.

Absorbans ölçümü yaparken bütün moleküllerin ışıkla etkileştiğini ve moleküllerin periyodik

olarak ışığın geldiği yöne dik yüzeyler şeklinde dizildiğini düşünün.

13.3. Her molekül tarafından işgal edilen alanı hesaplayınız.

13.4. Moleküler absorplama kesit alanını Å2 cinsinden bulunuz.

Hayat için çok önemli bir fotokimyasal olay da, absorplanan ışık enerjisini kimyasal enerjiye

çeviren fotosentezdir. Bir ATP molekülü sentezlemek için 680nm’de bir foton gerekmektedir.

Fizyolojik ortamda ise bir mol ATP için 59 kJ enerji gerekmektedir.

13.5. Fotosentezin enerji olarak verimi nedir?

Problem 14: Tek Bir Molekülü Gözlemlemek 1990’larda başlayan çalışmalarla, bir molekülü mikroskop altında inceleme ve onu

algılayabilme sadece fizik ve kimyanın değil, yaşam biliminin de çok ilgi çeken bir konusu

olmuştur. Karboksiyanin, 1,1'-didodecyl-3,3,3',3'- tetrametilindo-karbosiyanin perklorat

(diIC12), boyasının oda sıcaklığındaki görüntüsü (near-field scanning optical microscope ile)

hakkında büyük gelişmelere imza atılmıştır. Bu deneyde boya molekülleri örnek bir yüzey

üzerine yayılmış ve floresans sinyallerine göre bölgeselleşmişlerdir. diIC12 molekülünün

yapısı aşağıda gösterilmiştir.



14.1. diIC12 molekülünün hangi kısmının floresans oluşturduğunu bulunuz. Doğru cevabı

işaretleyiniz. (1) Benzen halkaları (2) Dodekil yan zinciri (3)Heterosiklik halkadaki 4 metil

grubu (4) İki benzen halkasının birleştiren C-N zinciri (5) Perklorat iyonu

Eğer molekülleri mikroskop altında bireysel floresant spotları olarak gözlemlemek

istiyorsanız, moleküllerin yüzey yoğunluğunun düşük olması gerekir. Mesela örnek yüzeyde

µm2’de 10 molekülden fazla yoksa bu iyi bir değerdir. Metanol içinde hazırlanmış 10 µL

diIC12 çözeltisi çok temiz bir cam yüzey üzerine yaydırılmıştır. Bu damla 4 mm çapında

dairesel bir alan kaplamaktadır.

14.2. µm2’de 10 molekül elde edebilmek için başlangıçtaki çözeltinin molaritesi kaç olmalı

idi? (Bu hesaplamda damlattığınız boya çözeltisindeki metanol uçtuktan sonra oluşan alanda,

boya moleküllerinin homojen olarak dağıldığını varsayınız.)

Bu örnek He-Ne lazeri ile 543.5 nm’lik ışıkla aydınlatılmıştır. Işıklandırma alanına (çapı 100

nm) saniyede 3.1010 foton gelecek şekilde, uyarma gücü (excitation power) ayarlanmıştır.

14.3. Kullanılan uyarma gücü ( excitation power) kaçtır?

Tek bir molekülden beklenilen floresans sinyalinin tahmin edilebilmesi için absorbsyon kesit

alanı önemli bir faktördür. Bu terim bir molekülün gelen tüm fotonları yakalayan etkin alanı

olarak düşünülebilir. Oda sıcaklığında bu değerin büyüklüğü yaklaşık olarak boya

molekülünün büyüklüğüne eşittir.

14.4. Işıklandırılan diIC12 molekülleri anlatılan koşullarda saniyede 2.5 ·105 foton

absorblamaktadır. diIC12 molekülü için absorbsyon kesit alanını Å2 olarak hesaplayınız. (100

nm çaplı alanın homojen olarak aydınlatıldığını varsayınız.)

Floresans kuantum verimi, absorblanan her foton için ortalama floresans fotonlarının sayısı,

diIC12 molekülü için 0.7’dir. ( absorblanan her 10 fotondan sonra 7 floresans fotonu

oluşmaktadır.) Oluşturulan floresans fotonlarının deney şartlarında (filtreler ve kalan uyarılan

ışığın etkileri dahil) toplanabilme verimi % 20 ve çok hassas olan fotodedektörün fotonları

algılayabilme verimi de moleküler floresans aralığında % 55’dir.



14.5. Eğer bir tane diIC12 molekülü ışıklandırma alanına konulursa, 10 ms süresince

fotodetektör tarafından ortalama olarak kaç tane floresans fotonu algılanır?

Floresans görüntüsü, ışıklandırılan örnek yüzeyi taranarak, “raster” (ızgara) tarafından

oluşturulmaktadır.

14.6. Bir tane boya molekülü tarafından oluşturulan floresans spotunun çapı ne kadar

olabilir? Doğru cevabı işaretleyiniz.

(1) Bir piksel (2) 543.5 nm (3) 100 nm (4) 200 nm (5) Yaklaşık 1 µm

Problem 15:Tetrahedral Moleküllerin IR Spektroskopisi Şekil-1: CF4 için IR spektrumu (sinyal şiddeti’ne karşı dalga sayısı cm-1)

Şekil-2: SiF4 için IR spektrumu (sinyal şiddeti’ne karşı dalga sayısı cm-1)



IR spektrumu, atomları birleştiren bağların kuvvet sabiti k ve indirgenmiş kütleye, µ, bağlı

olan titreşimleri gösterir.

XY4 moleküllerinde en yüksek frekanslı titreşimler için, indirgenmiş kütle (µ) ve titreşim

frekansı (ν) aşağıdaki formülde verilmiştir:

ve SiF için kuvvet sabitlerini hesplayınız ve kuvvetlerini karşılaştırınız.

-1 -1

Karbon ve silisyum için buharlaşma entapileri 717 kJ.mol-1 ol-1

arasındaki bağlantıyı tekrar düşününüz.

15.1. CF4 4

CF4 ve SiF4 için oluşma entalpileri -1222 kJmol ve -1615 kJmol ’dir.

15.2. Hesapladığınız titreşim kuvvet sabitleriyle oluşum entalpileri arasında nasıl bir bağlantı

vardır?

ve 439 kJ.m ’dir.

15.3. Buharlaşma entalpilerini de düşünerek oluşum entalpileri ve titreşim frekansları



Problem 16: Biyoorganik Kimyada Spektroskopi Çileklerin zayıf baş ağrılarını azalttığı çok iyi bilinmektedir. A maddesi bu etkiden sorumlu

olup, sakızlarda aroma olarak kullanılmaktadır. Ama A’nın tadı çilek gibi değildir!

5.00 g A maddesi 2.37 g su ve 6.24 L karbondioksit (303.7 K ve 106.3 kPa’da)

oluşturmaktadır. Bunlara ek olarak A maddesinin infrared (IR), kütle(MS), 1H-NMR ve 13C-NMR spektrumları aşağıda verilmiştir.

16.1. Kütle (MS) spektrumundan A maddesinin moleküler ağırlığını bulunuz.

16.2. A maddesinin molekül formülünü elementel analiz sonuçlarını kullanarak hesaplayınız.

16.3. Kütle spektrumunda (MS spektrum) m/z=39’da gelen B parçasının moleküler formülünü

ve yapısını bulunuz. Kütle spektrumunda (MS spektrum) m/z=65’de gelen ve B maddesini

içeren C parçasının moleküler formülünü ve yapısını bulunuz. .

16.4. IR spektrumunda 3200 cm-1 ve 1700 cm-1 sinyalleri dört tane yapısal özellik için tipiktir.

Bu dört fonksiyonel grubun yapısı hakkında bilgi veriniz. Eğer bileşiğin –OH grubu içerdiği

biliniyorsa bunlara ek olarak başka ne söylenebilir?



IR Tablosu

s= güçlü, m= orta, v= değişebilir, ÷ : aromatik çift bağ için kullanılmıştır, IR ışını absorblayan bağlar koyu çizilmiştir.

16.5. 1H-NMR spektrumundaki 4.0 ppm, 6.5 – 8.0 ppm ve 10.8 ppm olmak üzere altı piki

çizeceğiniz yapı ile eşleştiriniz. (16.3 ve 16.4’ü göz önünde bulundurunuz.). 1H-NMR kimyasal kaymaları için basitleştirilmiş tablo:

16.6. 13C-NMR spektrumundaki 52 ppm, 170 ppm ve 110 – 165 ppm’deki sinyalleri

çizeceğiniz yapı ile eşleştiriniz. (16.3 ve 16.4’ü göz önünde bulundurunuz.). 13C-NMR kimyasal kaymaları için basitleştirilmiş tablo:

Çok kolay bir kural NMR spektrumunu anlamanıza yardımcı olacaktır: “Çekirdek üzerindeki

elektron yoğunluğu azaldıkça kimyasal kayma artar.” Bu da neden kimyasal kayma

değerlerinin I- ve M- etkilerinden tahmin edebileceğinizin sebebidir. I- ve M- etkileri

hakkındaki bilgilerinizi kimyasal kayma değerleriyle ilgili bilgileri birleştirerek potansiyel

izomerler arsında bir ayrım yapabilirsiniz. 1H-NMR spektrumundaki 6.8, 6.9, 7.5 ve 7.8

ppm’de bulunan güzel yarılmaları ve IR’deki –O-H sinyalini de göz önünde

bulundurabilirsiniz.



16.7. Bilinmeyen bileşik için bir tane yapı öneriniz. 1H-NMR spektrumundaki 6.8, 6.9, 7.5 ve

7.8 ppm sinyallerini ve 13C-NMR spektrumundaki 52 ppm ve 161 ppm sinyallerini çizeceğiniz

yapı ile eşleştiriniz. Cevabınıza göre kütle spektrumunda (MS spektrum) m/z=92 ve

m/z=120’de gelen parçaları açıklayınız. –O-H bandının küçük bir dalga sayısında gelmesini

sağlayan yapısal özellikler nelerdir?

16.8. A maddesi baş ağrılarına karşı kullanılan bir ilaçla ilintilidir. Bu ilacın yapısını çiziniz.

Problem 17: DNA, RNA ve Proteinler Moleküler Biyolojinin merkezi dogması, genetik bilgilerin DNA’dan RNA aracılığıyla

proteinlere nasıl aktarıldığını açıklamaktadır.

Biyopolimer olan DNA, RNA ve proteinlerin kimyasal yapısı onlara hayatımızın her yerinde

önemli bir role sahip olmalarını sağlamıştır. 50 yıl önce, 1953 yılında, James Watson ve

Francis Crick “Nature” adlı dergide nükleikbazlar arasındaki etkileşimleri içeren ve DNA’nın

yapısını açıklayan bir makale yayınlamışlardır.

17.1. Bir nükleotid olan 2’-deoksiadenozin 5’-monofosfat (dAMP, disodyum tuzu)’ın yapısını

ve sitozini guanin ve timin bazlarının yapısını çizgi-bağ modelini kullanarak çiziniz.Watson-

Crick köprüsünde olduğu gibi, bunlar arasındaki doğru hidrojen bağlarının gösteriniz.

17.2. RNA’nin bileşimi DNA’dan nasıl farklılık gösterir ve bu farklılıklar RNA’nın kimyasal

kararlılığını nasıl etkiler?

Proteinler belki de en çok işlevi olan biyomoleküllerdir. İçerdikleri aminoasit zincirlerine göre

çok değişik özelliklere sahip olabilirler.



17.3. Proteinlerin genel olan üç fonksiyonunu yazınız.

17.4. İki aminoasitin birleşip dipeptit oluşturma tepkime şemasını çizgi bağ yapılarıyla

gösteriniz. Peptit bağı genel olarak nasıl bir konformasyonda olur? Hücrelerdeki translasyon

sırasında hangi yüksek molekül ağırliklı madde peptit bağlarının oluşumu katalizler?

17.5. L-Ser -L-Va -L-Gly tripeptidinin stereokimyasal yapısını izoelektronik noktadaki

yüklerini de belirterek çiziniz.

Problem 18: Yağ Asitlerinin Parçalanması Grizzly ayıları balığı çok severler. Kışın nehirler

donduğundan dolayı sonbaharda vücutlarına yağ

depolayarak, bunu kış uykusu süresince yakarlar.

18.1. Trigliserit’in yapısını çiziniz ve yapı bloklarını

(building blocks) adlandırınız. Kiral merkezleri

işaretleyiniz.

Yağ asitlerinin parçalanmasına özgü olan tepkime zincirine “α-oksidasyon” denmektedir. Bu

tepkime ayının hücrelerindeki mitokondride gerçekleşmektedir. Her α-oksidasyon çemberinde

bir asetil grubu, yağ asiti ve indirgenmiş olan A ve B maddelerini oluşturmak üzere

parçalanmaktadır.

18.2. A ve B maddelerinin tüm adlarını ve onlar için kullanılan kısaltmaları yazınız. Bu

moleküllerin oksitlenen ve indirgenen parçalarını çizgi-bağ modeli ile gösteriniz.

Tepkimenin ikinci çemberinde asetil grubu tekrar oksitlenir ve bu tepkime mitokondrinin

matriksinde gerçekleşir.

18.3. Bu tepkime çemberinin adı nedir? Hangi yükseltgenen madde bu çemberden dışarı

salınır? İndirgenen ürünler nelerdir?

İndirgenmiş olan A ve B maddeleri üçüncü basamakta adenozintrifosfat (ATP) oluşturmak

üzere tekrar yükseltgenirler. Bu tepkimeler solunum zinciri (respiratory chain) olarak

adlandırılır ve mitokondrinin iç zarında gerçekleşir.



18.4. Solunum zincirinin yükseltgenmiş ürünleri nelerdir? Kimyasal bağlardan bağımsız

olarak mitokondrinin iç zarında depolanan enerji nasıl bir enerjidir ve ATP sentezi için nasıl

kullanılır?

18.5. Bir yağ asiti için yukarıdaki üç basamağın sonunda yükseltgenmiş ve indirgenmiş

ürünleri de belirterek net tepkimeyei yazınız. A ve B maddelerinin buradaki rolü nedir?.

Problem 19: Lipidler Lipidler besinlerimiz arasında çok önemli bir yere sahiptir. Çoğu zaman onların varlığından

şikayet etsek de, lipidlerin vücudumuzda çok çeşitli görevleri vardır. Lipidler

hidrofobikliklerine göre sınıflandırılabilirler: Tamamıyla hidrofobik yapıda olan apolar veya

nötral lipidler yağ hücrelerimizde enerji depolarken, polar bir baş ve apolar bir kuyruk taşıyan

polar lipidler vücudumuzdaki her hücrenin zarında bulunurlar.

Lesitin gibi çok bilinen fosfolipidlere ek olarak, polar lipid olan serebrosit de hücre zarlarında

bulunmaktadır.



19.1. Lesitin’i oluşturan blokları (building blocks) adlandırınız. Yukarıdaki lipidlerin baş

(head) ve kuyruk (tail) kısımlarını gösteriniz.

Lipidler kloroform gibi organik çözücülerde çözünebilirler fakat suda çok az çözünürler.

19.2. Lipidler su ile karıştırıldığında nasıl bir araya toplanırlar? Yiyeceklerimizde ve

biyolojik sistemde genel olarak bulunan iki superyapının (superstructure) karakteristik

özelliklerini anlatınız. Lipidlerin baş grupları suda nasıl yönelmiştir? Lipidler tarafından

oluşturulan bu superyapıyı etkileyen faktörler nelerdir?

Diğer lipidlerle birlikte serebrosit de hücre zarlarının yapısında bulunmuştur. Kolesterolün baş

(head) grupları hücrede hem içeri hem de dışarı doğru yönlenebilirken, serebrositin baş grubu

büyük bir oranda hücrenin dışına doğru yönlenmiş olarak bulunmaktadır.

19.3. Entropik olarak serebrositin baş grubunun hem içeri hem de dışarı doğru yönlenmesi

daha istemliyken, yukarıda anlatılan olayın neden olduğunu açılayınız.

Aşağıda gösterilen Differential Scanning Calorimetry (DSC) grafiği % 60 distearil

phosphatidyl choline ve % 40 suyun varlığını göstermektedir..

A: alınıp verilen ısı B: sıcaklık (K)

19.4. Grafikteki iki piki açıklayınız. Hücrelerin ikinci pikin pozisyonunu, hayatın

gereksinimlerine karşı zarın adaptasyonunu sağlamak için, nasıl kontrol ettiğini açıklayınız.



Lipidler kanda lipoprotein olarak taşınırlar. Lipoproteinler polar ve apolar lipidler ile

hidrofilik ve hidrofobik yüzeylere sahip proteinlerden oluşurlar.

Bazı batı ülkelerinde insanların çok fazla yağlı yemelerinden dolayı kanlarındaki lipoprotein

oranı yüksektir. Özellikle bazı lipproteinlerde kolesterol ve kolesterol esterlerinin yüksek

oranda oluşu damarların değişmesine ve buralarda lipidlerin depolanmasına sebep olmaktadır

(atherosclerosis). Bunun sonucunda da kanın akışı engellenmekte ve kalbe yeterli oksijen

gidememekte ve ölümlerin çoğunun sebebi olan kalp krizi oluşmaktadır.

19.5. Lipidler ve proteinler kararlı süperyapıda olan ve kanda kolaylıkla taşınabilen

lipoproteinleri nasıl oluştururlar? Lipoproteinlerde

a) kolesterol

b) kolesterol esterleri yağ asitleriyle nasıl birleşirler?

Problem 20: Kekulé, Benzen ve Aromatiklik Problemi 1825 yılında Michael Faraday formülü ile hidrokarbonları andıran benzenin molekül

formülünü C6H6 olarak bulmuştur. 1865’de ise Alamn Kimyacı August Kekulé, benzen için

halkalı aromatic bir yapı önermiştir. Kekulé, karbon atomunun 4 değerlik elektronun

olduğunun ve bunların karbon-karbon tek bağı (1/4 örtüşme) veya çift bağı (2/4 örtüşme)

yaptığını önermiştir. Bu modelde benzen sürekli değişen tekli ve çiftli bağlara sahipti. Kalan

6 değerlik elektronu ise 6 tane hidrojen atomu ile doyurulmuştur. Bunlar Kekulé’nin orijinal

çalışmasının kopyalarıdır:



Fakat, o zamanlarda orto disubstitüe bir bileşğin yalnızca bir izomeri biliniyordu. Eğer benzen

sürekli değişen tekli ve çiftli bağlara sahipse bu bileşğin iki izomerinin bulunması

gerekiyordu: izomerlerden birinde iki sübstitüent arasında tek bağ bulunur diğerinde de çift

bağ. Kekulé bu problemi tek ve çift bağların “bir şekilde ortak bir benzen çekirdeğinde”

birleştiğini varsayarak çözmüş oldu. Şu an ise biliyoruz ki; benzen düzlemsel-altigen bir

moleküldür, tüm karbon-karbon bağları eş uzunluktadır ve normal bir olefinden farklı

kimyasal reaktiviteye sahiptir.

20.1. Benzenin rezonans yapılarını çiziniz ve elektronik yapısının açıklayınız.

20.2. Disübstitüe (aynı sübstitüent) bir benzenin tüm izomerlerinin yapılarını çiziniz.

(C6H4R2)

Staedeler ise benzen için alternatif bir yapı önermiştir. Bu yapı günümüzde Dewar benzen

yapısı olarak bilinmektedir:

20.3. Disübstitüe (aynı sübstitüent) bir Dewar benzeninin tüm izomerlerinin yapılarını çiziniz.

Kısa bir süre sonra, A. Ladenburg (Kiel’da organik kimya profesörü idi) benzen için kendi

Prof. Ladenburg, önerdiği yapıya göre 3 tane disübstitüe benzen izomerinin olması gerektiğini

adını taşıyan Ladenburg benzen yapılarını önerdi (günümüzde prisman olarak adlandırılır).

ve bunun da gerçekle örtüştüğünü söylüyordu.



Fakat Ladenburg yanılıyordu. Yukarıdaki liste tamam değildi.

20.4. Dördüncü bir izomer daha vardı. Bu izomerin yapısı nedir?

Aromatik bileşikler aromatik omayanlara göre daha kararlıdır. Aromatik kararlılık enerjisini

ölçmenin değişik yolları vardır.aşağıdaki deneyler benzen ve naftalinin kararlılık enerjilerinin

kıyaslamak için yapılmıştır:

enge sabitleri Kb ve Kn 300 K’de ölçülmüştür.

0.5. Tepkimelerin serbest entalpilerini, ∆rG, hesaplayınınız

∆S değerinin –125 J.mol-1.K-1

kzotermik olduğunun açıklayınız. Başlangıç

D

2

20.6. Tepkimelerin entalpilerini, ∆rH, her iki reaksiyon için

olduğunu varsayarak 300 K2de hesaplayınız.

20.7. İkinci tepkimenin birinciden niçin daha e

maddesinin ve ürünlerin tüm rezonans yapılarını çizerek kaç tanesinin kararlı benzen

rezonansa sahip olduğunun hesaplayınız.



Aşağıdaki tepkimelerin ürünlerini aynı şekilde tahmin etmeye çalışın:

20.8. Yukarıdaki tepkimelerin ürünlerini çiziniz.

zan erini kullanarak benzenin

ını kullanınız.

6H12 + 9 O2 6 CO2 + 6 H2O ∆rH = - 3920 kJ mol-1

k olarak

esaplanan ve deneysel olarak bulunan benzenin hidrojenlenme entalpilerini kullanarak

taşıyan yapının hidrojenlenme entalpisini hesaplayınız ve

u değeri 21.1’de bulduğunuz değer ile kıyaslayınız. Aradaki farkın sebebi nedir?

roblem 22: Non-Benzoid Aromatik Sistemler Benzenin keşfinden günümüze kadar onunla benzer davranan bir çok bileşik bulunmuştur. Bu

aromatik sistem

4) 4n+2 π elektronu

Problem 21: Benzen ve Siklohek21.1. Benzenin, siklokekzanın ve hidrojenin yanma entalpil

hidrojenlenme entalpisini nasıl hesaplarsınınz? Hess yasas

C6H6 + 7.5 O2 6 CO2 + 3 H2O ∆rH = - 3268 kJ mol-1

C

H2 + 0.5 O2 H2O ∆rH = - 289 kJ mol-1

Kekulé tarafından önerilen yapı ve gerçek yapı arasındaki enerji farkı, teori

h

tahmin edilebilir. Siklokekzenin hidrojenlenme entalpisi 120 kJ.mol-1 ‘dir ve bu değer çift

bağın hidrojenlenme entalpisidir.

21.2. Altlı halka ve üç tane çift bağ

b

P

bileşiklerin hepsi bazı ortak özelliklere sahiptir. Hückel kurallarına göre bir

aşağıdaki özelliklere sahip olmalıdır:

1) Halkalı yapı 3) Düzlemsellik

2) Tamamen konjuge bir sistem http://www.kimyasanal.net © Copyright M&Y&S 29


22.1. Aşağıdaki bileşiklerde kaçar tane π elektronu olduğunu bulunuz.

2.2. Hangi bileşikler aromatiktir?

yasal özelliklerini nasıl etkilediğini inceleyelim.

mkün

lan rezonans yapılarını çizerek destekleyiniz.

ğerlerini

2

Şimdi aromatikliğin bir bileşiğin kim

22.3. Aşağıdaki bileşiklerden hangisinin dipol momenti daha büyüktür? Cevabınızı mü

o

22.4. Aşağıdaki bileşiklerden hangisi daha kolay protonlanır? Bu bileşiklerin pKb de

(8.8, 13.5, 3.1) eşleştiriniz.



Siklopentadien (C5H6) tam olarak konjuge bir sistem olmadığından dolayı aromatik bir

bileşik değildir. Halkalı alkenlerden farklı olarak, siklopentadien kuvvetli bazlarla (mesela

sodyum etoksit) reaksiyon vererek kristal bir tuz oluşturmaktadır.

22.5. A maddesinin yapısını yazınız.

22.6. Hückel kuralına göre A maddesi aromatik midir?

22.7. A maddesi için 1H NMR spektrumunda kaç sinyal beklersiniz?

Eğer A maddesi aşağıdaki reaksiyon zincirinde reaksiyona sokulursa kararlı ve koyu kırmızı

nkli X bileşiği oluşmaktadır.

İpucu: C maddesinin elmentel bileşimi: C % 85.69, H %5.53

22.10. Siklopentadieni kullnamadan önce mutlaka distillenmesi gerekir. Çünkü siklopentadien

uzun süre beklediğinde dimerleşmektedir. Bu dimer için bir yapı öneriniz.

roblem 23: Ağrı Kesiciler

Tüm zamanların belki de en çok kullanılan ilacı asetilsalisilik asittir (ASS). Bu ilaç 1899

re

22.8. B, C ve X’in yapılarını çiziniz..

22.9. Z için bir madde öneriniz.

P

Aspirin:

yılında bir Alman şirketi tarafından ağrı kesici olarak aspirin adıyla piyasaya sürülmüştür. Şu

an ise yılda milyarlarca tablet aspirin tüketilmektedir. Asetilsalisilik asitin (ASS) sentezi

aşağıda gösterilmiştir:



23.1. A, B ve ASS’nin yapılarını çiziniz.

23.2. Asetilsalisilik asitle ilgili aşağıdaki yargıları doğru, yanlış ve karar verilemez olarak

emez * ASS suda pH 2’de pH 9’dakinden daha fazla çözünür.

lan ve sentetik bir ilaç olan

E aşağıdaki gibi

işaretleyiniz. Doğru Yanlış KararVeril

* COOH grubunun orto pozisyonuna elektrofilik katılmalar devam edecektir. * ASS’nin konjuge bazı suda daha az çözünür. * Aşağıdaki NMR spektrumu aromatik bölgede sadece 2 CH sinyali göstermektedir. * D2O/DMSO karışımında çekilen 1H-NMR 5 sinyal gösterir.

Fenasetin:

ğrı kesici olarak kullanı

fenasetin, 1986’da yan etkilerinden dolayı piyasadan kaldırılmıştır. Fenasetin

r:

1888’den itibaren piyasada bulunabilen a

sentezlenebili



E’nin 1H-NMR spektrumu aşağıda verilmiştir.

23.3. A’dan E’ye kadar bileşiklerin yapısal formüllerini bulunuz ve NMR sinyallerini bu

yapıda eşleştiriniz. Sinyallerin yarılmalarını açıklayınız.

23.4. Asetilsalisilik asit (ASS) ve fenasetin(E) ile ilgili aşağıdaki yargıları doğru, yanlış ve karar verilemez olarak işaretleyiniz.

Doğru Yanlış KararVerilemez

* pH 9’da fenasetin ASS’den daha polardır. * İki bileşik de NaHCO3 çözeltisinde proton kaybeder. * Fenasetindeki aromatik halka ASS’dekinden elektronca daha zengindir. * İki bileşik de kiral değildir. * %5’lik asetik asit içeren etil asetatla yürütülen TLC’de fenasetinin Rf değeri ASS’den daha büyüktür.



Problem 24: Karbonil Kimyası

Organik kimyada C=O grubu çok kullanışlı bir grup olup, bu grubun üzerinden çok fazla

reaksiyon yapabilir ve yeni C-C bağları oluşturabilirsiniz. α-protonun koparılması yani enolat

oluşumu ve oluşan maddenin nükleofilik olarak karbonil grubuna saldırması C=O grubunun

en önemli reaksiyonlarından biridir.

n-nü leofili baz

4.1. A, A’, B ve B’ (stereokimyayı ihmal ediniz) yapılarını çiziniz ve bu reaksiyonların niye

rklı sonuçlar verdiğini açıklayınız.

um BuLi) lanı az?

nolatların direk olarak alkilasyonu aslında çok verimli bir yöntem değildir. Çünkü bu

aksiyon sonucu di ve tri-alkilasyon ürünleri de oluşabilir. Bu yüzden enaminler çoğu zaman

Aslında bu reaksiyonlarda, özellikle karbonil grubu simetrik değilse, stereokimyasal ve

regiokimyasal olaylar çok önemlidir. Örnek olarak 2-metil-siklohekzanon’ın regioseçici

olarak alkilasyonunu inceleyelim (sadece mono alkilasyon incelenmiştir):

LDA: lityum diisopropil amit, Pr2NLi, güçlü no k k

2

fa

24.2. Deprotonasyon basamağında niçin bütillity ( kul lam

E

re

alternatif metot olarak kullanılırlar.




24.3. Enamin C’nin oluşum mekanizmasını regiokimyasal etkileri de düşünerek yazınız.

24.4. Enaminlerin elektrofillerle tepkimeye girmesini uygun rezonans formlarını çizerek

açıklayınız.

addesi de brom ile C maddesini oluşturmak üzere tepkimeye girmektedir. Sonuç ürünler

24.5. D maddesinin yapısını çiziniz (sterokimyayı ihmal ediniz).

Coumarin türevi olan aşağıdaki maddenin sentez zincirini inceleyelim: (Günümüzde bu

maddenin sentezinde asit katalizör olarak Nafion H veya Amberlyst kullanılmaktadır)

Problem 25: Siklokekzan

24.6. E maddesinin yapısını çiziniz ve oluşumunu açıklayınız.

u sonucu oluşmaktadır. B

B maddesi A’nın kuvvetli, nükleofilik olmayan bir bazla reaksiyon

m

olan D (major) ve E (minor) ise C’nin kuvvetli, nükleofilik olmayan bir bazla reaksiyonu

sonucu oluşmaktadır.


25.1. A’nın en kararlı üç boyutlu yapısını çiziniz.. B’nin oluşum reaksiyonunda rol alan

atomları yuvarlak içine alınız.

25.2. B maddesinin yapısını çiziniz.

25.3. C’nin (sadece bir enantiomerinin) en kararlı üç boyutlu yapısını çiziniz. D ve E’nin

oluşum reaksiyonunda rol alan atomları yuvarlak içine alınız.

26: Kiral Bileşikler

ormülü C4H8O olan bir çok bileşik vardır ama bunların küçük bir kısmı kiraldir.

rını

iziniz. Tüm kiral merkezleri yıldızla işaretleyiniz.

26.2. Bunlardan bazılarının tüm kiral merkezleri S konfigürasyonuna sahiptir. Bu bileşiklerin

yapılarını çiziniz.

26.3. Eğer bu moleküler formüle sahip mezo bileşik varsa bu bileşiğin yapısını çiziniz.

roblem 27: Monosakkaritler

ler fağırlığı 150 Da’dır. A maddesi NaBH4 ile

irbirinin stereoizomeri olan B ve C oluşmaktadır.

27.1. A, B ve C maddelerinin Fischer projeksyon formüllerini çiziniz.

27.2. A, B ve C bileşiklerindeki tüm stereomerkezleri R/S olarak işaretleyiniz.

27.3. B maddesinin tüm stereoizomerlerini çiziniz ve bunlar arasındaki ilişkiyi açıklayınız.

roblem 28: Epibatidine

pibatidine, tropikal kubağalardan elde edilmekte olup, ağrı kesici olarak morfinden 200 kat

aha iyidir ve bağımlılığa da neden olmaktadır. Epibatidine sentezinde, A maddesi molekül

i bir SN2 reaksiyonu ile Epibatidine sentazinda önemli bir ara ürün olan B maddesine

önüşmektedir.

25.4. D ve E maddelerinin yapılarını çiziniz.

Problem

F

26.1. En az bir tane kiral merkezi (asimetrik karbon atomu) bulunan bileşiklerin yapıla

ç

P

A maddesi bir monosakkarit olup molekü

muamele edilirse optikçe aktif olmayan, b

P E

d

iç

d



28.1. A maddesi üzerindeki tüm asimetrik merk

28.2. A maddesi üzerindeki stereomerkezleri R

ezleri işaretleyiniz.

/S olarak işaretleyiniz.

28.3. A maddesini üç boyutlu yapısını çiziniz ve B oluşurken hangi atomların reaksiyona

katıldığını gösteriniz ve mekanizmasını oklarla gösteriniz.

28.4. B maddesinin üç boyutlu yapısını çiziniz.

li bir araüründür. Crixivan® HIV

ülü A

mino alkol olan C ana ürün olarak elde edilmektedir. Ama C’nin yanında bu tepkime istenen

amino alkol olan D’den de elde edilmektedir. D maddesi B’nin sentezinde

ısını çizininz ve oluşum mekanizmasını yazınız.

tereokimyasal ve regiokimyasal etkileri göz önünde bulundurarak bu olayı açıklayınız.

29.2. A maddesi, derişik H2SO4 ve asetonitril karışımıyla uygun koşullarda tepkimeye

sokulduğunda tek ürün olarak E maddesi oluşmuştur ve bu madde hemen B’yi oluşturmak

üzere hidroliz olmaktadır. E maddesinin yapısını çiziniz ve oluşum mekanizmasını yazınız.

Stereokimyasal ve regiokimyasal etkileri göz önünde bulundurunuz.

Problem 29: Crixivan® Amino alkol olan B maddesi, Crixivan® sentezinde önem

poksitinden başlayarak sentezlemek istemektedirler.

proteazı inhibe ettiği için önemli bir moleküldür. Merck’de çalışan kimyacılar bu molek

e

29.1. A maddesinin benzilaminle zayıf asit katalizör varlığında tepkimesi sonucu istenmeyen

a

kullanılabilmektedir. C maddesisinin yap

S



Problem 30: Stereoseçici İndirgenme Prof. R. Noyori stereo seçici olarak C=C ve C=O bağlarının indirgenmesini bulduğu için,

2001 yılında Nobel ödülünü kazanmıştır. Şimdi bu stereo seçici hidrojenleme tepkimesinin

temel kontrol elemanlarını anlayabilmek için , daha basitleştirilmiş bir model kullanalım.

Örnek: Rasemik -ketoester olan A maddesi C=C bağını kemoseçici olarak hidrojenleyen bir

metal katalizör varlığında büyük bir diastreoseçicilikle rasemik B maddesini oluşturmaktadır.

Enantiomerik olarak saf olan β-ketoester C diasteroseçici olarak rasemik B maddesine

indirgenmiştir. Lityum klorür gibi ortama konulan katkı maddesinin (1 eşdeğer) yüksek

diastreo kontrolde etkili olduğu ispatlanmıştır.

30.1. Rasemik B’yi oluşturan enantiomerlerin yapılarını çiziniz.

0.2. Yukarıdaki şıkkın cevabı olan bileşiğin iki tane diastreomeri vardır ve bunlar rasemik *

β

3

B ’ı oluşturmaktadır. Bunların yapılarını çiziniz.

30.3.Yukarıdaki tepkime şemasında ylnızca B’nin (B* değil ) oluşumunu gösteren bir model

geliştiriniz.



Problem 31: Sürfaktan Miseller

Hidrofilik bir baş bölgesiyle hidrofobik bir uzantıya sahip amfifilik moleküller ol

sürfaktanlar, M.Ö. 2500 yılından beri yıkamada kullanılır. Sulu çözelti içerisi

an

nde,

kendiliğinden biraraya gelerek misel denen yapıları oluştururlar. Bu tür yapılar sadece doğada

ve gündelik yaşamın birçok alanında yaygın bir şekilde bulunmakla kalmaz, ayrıca son

zamanlarda nanometre boyutlarında daha karmaşık yapıların kontrollü dizaynı için de ilgi

odağı olmuşlardır.

Self-assembly kritik misel derişimi (kmd) denilen belirli bir derişimin üstünde meydana gelir.

Misel kümeleri, değişik başlangıç sürfaktan derişimlerine (co) sahip çözeltilerden ayrılıp,

kalan çözeltideki sürfaktan derişimi (c1) tespit edilmiştir.

,

1.1. Sürfaktanın kmd’si nedir?

1.2. Amfifilik moleküller sulu çözeltilerde neden biraraya gelerek kümelenir?

ip bir

ve co

90 49 -49 lf-assembly değerleridir.

halinde bulunan sürfaktan moleküllerinin kesri f= c(A)/co sırasıyla 0.9999, 0.5,

0.01, 10-3 ve 10-4 olduğunda co, c(A) ve c(B)’yi hesaplayın.

Sürfaktanın mimarisine göre, miseller değişik şekillere sahip olabilir. Bu bağlamda, sürfaktan

olekülleri, baş bölgesinin alanı (a), molekülün uzunluğu (l) ve hacmiyle (v) karakterize

ilir ve paketleme parametresine (packing parameter) göre v.(a.l)-1 birleşirler.

3

3

31.3. Ozmotik basıncın sürfaktan derişimine karşı grafiğini çiziniz ve kmd’yi gösterin.

N tane A molekülünün B kümesiyle (yığınıyla) oluşturduğu, K denge sabitine sah

kümelenme dengesi vardır. c(A) ve c(B) monomerin ve kümenin molar derişimidir

monomerin çözeltideki toplam derişimidir.

31.4. a) K, co, N ve c(A) arasındaki ilişkiyi bulun.

N=50 ve K= 10 L mol tipik bir sürfaktanın se

b) Monomer

m

ed



31.5. Geometriyi göz önüne alarak, sürfaktanların

a) Küresel kümeler

b) Silindirik kümeler (alt ve üst kenarları göz önüne almayın.)

c) Düz kümeler (çift katmanlı)

luşturması için gerekli paketleme parametresi değerlerini bulun.

3 2 vı) uzunluğu l

?

limerlerin Self-Assembly’si lok kopolimerler, birbirine kovalent olarak bağlı iki farklı polimer bloğundan oluşan

loktan oluşur. Bu

oleküller düşük molekül ağırlıklı sürfaktanlara benzer, ama büyüklüğü 5 nm’den, yüksek

lok kopolimerler, bloklarının uzunluklarına göre çeşitlilik gösterirler. Aşağıdaki şekilde,

o

Sodyum dodesil sülfat (SDS) için v = 0.35 nm , a = 0.57 nm ve (maksimum sı

= 1.67 nm’dir.

31.6. a) SDS miselleri sulu çözeltide hangi şekle sahiptir? Hesaplayın. (İpucu: 31.5’te

hesaplanan ideal değerler alt mı yoksa üst limit değerleri midir?)

b) Baz eklenmesi halinde sizce ne olur

Problem 32 : Amfifilik Blok KopoB

polimerlerdir. Amfifilik blok kopolimerler, bir hidrofobik ve bir hidrofilik b

m

µm değerlerine uzanan bir aralıkta daha büyük kümeler oluşturarak, daha ileri kullanım

alanlarına sahiplerdir.

B

hidrofobik kısımlar siyahla, hidrofilik kısımlarsa griyle gösterilmiştir. Polimerlerin esnek

yapılar olduğunu unutmayın.



32.1. Bu blok polimerlerinden hangisinin küresel miseller oluşturmasını, veya hangisinin a)

suda b) toluende faz ayrımı göstermesini beklersiniz?

Polistiren (PS) ve poli(vinilpiridin) (PVP) içeren iki blok kopolimer, PVP23-b-PS122 (A) ve

oluştururlar (PVP içte, PS dışta olacak

şek ıları membran (zar) ozmometri yöntemi aracılığıyla bulunur.

Çöz ri içermektedir (bu blok

kop rada, çözeltilerin ideal olduklarını varsayıyoruz ki bu da

an’t Hoff denkleminin geçerli olduğu anlamına gelir:

PVP45-b-PS122 (B) toluende “ters” küresel miseller

ilde). Kümelenme say

eltiler, monomerler uzaklaştırılmış bir şekilde sadece miselle

olimerler için mümkündür). Bu

v

Π ozmotik basıncı gösterir.

Her ikisinin de derişimi c = 8.000 gL-1 olan A ve B çözeltileri analiz ediliyor. Polimerleri

içeren çözeltilerle ozmotik dengede olan çözücülerin üstündeki çözücü kolon yüksekliği

olimer A için 11.02 mm ve polimer B için 2.48 mm’dir. (ρ(çözücü) = 0.866 g.cm-3 ve

32.2

nde aşağıdaki özelliklere sahiptir

118 R = 25 nm N = 310

D: PVP63-b-PS122 R = 21 nm N = 123

p

T = 298.15 K)

. İki örneğin kümelenme sayıları N nedir?

Kolloidal metal parçacıkları özel optik, elektrik ve manyetik özellikleri ve katalizör olarak

kullanımları vs. sebebiyle özel bir ilgi alanıdır. Organik çözücülerde blok kopolimer miselleri

bu tür küçük metal parçacıklarının hazırlanmasında tepkime kompartımanları (nanoreaktörler)

olarak kullanılabilir.

C ve D polimerleri tolue

(R misel yarıçapını, N ise kümelenme sayısını gösterir):

C: PVP123-b-PS



Tetrakloroaltınasit-tri-hidrat (HAuCl4.3H2O, Altın asidi) polimer çözeltisine eklenir ve

karışım saatlerce karıştırılır. Altın bileşiği normalde toluende çözünmemesine rağmen,

çözeltinin sarı rengi onun misellerin içerisinde çözündüğünü gösterir. Her bir polimerle iki

deney yapılır: a) 0.01 g ve b) 0.05 g HAuCl4.3H2O bileşiğinin 10 mL polimer çözeltisine

(c(polimer) = 10 gL-1) eklenmesi. Bütün deneylerde, eklenen HAuCl4.3H2O’nun tümü

çözünmüştür.

r (sodyum boranat) gibi bir indirgen

klenir. Çözelti kırmızıya veya maviye dönerek metalik altın nanoparçacıklarının oluştuğunu

gösterir.

4 2

Her iki indirgeme için tepkime denklemlerini yazın.

iştir. Altın parçacıkları küreseldir ve

dar bir büyüklük g le a altının yeniden dağılımı

edistribution) meydana gelmez, fakat bir miselde çözünen HAuCl4.3H2O (miseller arasında

altın

çaplarının ne olmasını beklersiniz?

2.5. Bir misel içinde daha küçük birçok altın parçacığı yerine niçin bir parçacık tercih

biyomedikal taşıyıcılar olarak daha şık uygulamalara kadar birçok

ebepten dolayı ilgi çekicidirler.

anmış küresel polimer parçacıkları

si denilen bir yöntemle sentezlenebilir: Bir mikroemülsiyon

ılmış bir halde bulunan küçük

te dir. Bir monomer yağ fazı olarak

İkinci basamakta, hidrazin veya sodyum borohidrü

e

Misel büyüklüğü HAuCl .3H O’nun çözünmesi ve indirgenmesi sırasında değişmez.

32.3.

Her bir miselde bir altın parçacığının oluştuğu gözlenm

dağılımı österir r. Parçacık oluşumu sırasınd

(r

homojen dağılımıyla) bir parçacık oluşturur. ρ (Au) = 19.3 gcm-3

32.4. Verilen iki altın asidi miktarı ve iki polimerle yapılan dört deney için

parçacıklarının

3

ediliyor (oluşuyor)?

Problem 33: Mikroemülsiyon Küçük polimer parçacıkları, yüksek yüzey alanları sayesinde katalizörler için etkili yardımcı

madde olmalarından

s

Büyüklükleri 10 nm ile 200 nm arasında değişen iyi-tanıml

mikroemülsiyon polimerleşme

yüzeylerinde sürfaktan tabakaları bulunduran ve su içinde yay

yağ damlalarından oluşur. Sistem rmodinamik dengede



kullanıldığında, polimerleşme, başlangıçtaki yağ damlacığının hacminde küçük polimer

parçacıkları oluşturacak şekilde gerçekleşir. Damlacıkların büyüklüğü sürfaktanın yağa

oranıyla kontrol edilir.

A: İçerisinde sıvı monomeri barındıran mikroemülsiyon damlacığı

er parçacığı

Monomer, polimer ve sürfaktanın yoğunluğu: 1 g.cm-3

nın yağ fazının içine girmeyecek kadar

.1. Kullanılan p-divinilbenzen’in işlevi nedir?

.2. d = 20 nm, d = 40 nm ve d = 120 nm büyüklüğünde polimer parçacıkları elde etmek için

kütlece oranını hesaplayın. (d parçacığın

B: Polimerleşmiş mikroemülsiyon: Sürfaktanla kaplanmış polim

Monomer olarak stiren (vinilbenzen) ve p-divinilbenzen karışımını (kütle oranı 10:1),

sürfaktan olarak da setiltrimetilamonyum bromür’ü kullanarak ufak polistiren küreleri

sentezlemek istiyorsunuz. Damlacıklar içinde radikalik polimerleşmenin gerçekleşmesi için

hidrofobik bir başlatıcı ekleniyor.

Sürfaktanın uzunluğu b = 2 nm

Sürfaktanın, yağ yüzeyinde, hidrokarbon uzantıları

yoğun bir tabaka olduğu varsayılıyor.

33

33

kullanılması gereken sürfaktanın monomere

sürfaktan olmadanki çapıdır.)

33.3. 1 g polistiren parçacığının toplam yüzey alanını (sürfaktan uzaklaştırıldıktan sonra) 3

örnek için hesaplayın.

Polimer parçacığının içine enzim yerleştirerek bu enzim aracılığıyla parçacıklar üretmek

istiyorsunuz.



33.4. Bunun için ne tür bir enzim kullanırdınız? Doğru Yanlış

a) Hidrofilik bir enzim ٱ ٱ

b) Hidrofobik bir enzim ٱ ٱ

c) Aktif bölgesi hidrofilik kısmında olan amfifilik bir enzim ٱ ٱ

d) Aktif bölgesi hidrofobik kısmında olan amfifilik bir enzim ٱ ٱ

Problem 34: Silikon Nanoyapıları Porlu silikatlar iyon-değitiriciler, moleküler elekler ve petrokimyada katalizör olarak

kullanılırlar. Klasik zeolitler, çapları 0.4 nm ile 1.5 nm arasında kanallara sahip silikatlardır.

Daha büyük molekülleri içine alıp onları tepkimeye sokabilmek için daha büyük çaplı

morf silikatların

entezlerinde “kalıp” olarak kullanılırlar.

deliklere (porlara) sahip malzemelere (materyal) ihtiyaç vardır. Sürfaktanlar veya blok

kopolimerler, 1.6 nm ile 50 nm arasında delik büyüklüklerine sahip a

s

SiO2 üretimi aşağıdaki denkleme göre gerçekleşir:

34.1. A

a yanmayla ortamdan uzaklaştırılabilir ve delikli saf

ineraller elde edilir. Aşağıdaki örnekte, X-ışını saçılması hegzagonal delik yapıları tespit

ve B’nin formüllerini yazınız.

Bu tepkime sürfaktan varlığında gerçekleştirilirse, silika-organik melez malzemeler açığa

çıkar. Organik kısım çözünmeyle vey

m

etmiştir.

Tablo birinci kırınım piklerinin (dalgaboyu λ = 0.15 nm) saçılma açılarını 2θ ve

ürfaktanın uzaklaştırılmasından sonraki bağıl kütle kaybını w içerir. s



ρ(SiO2) = 2.2 g.cm-3 , ρ(sürfaktan) = 1 g.cm-3

34.2. a) Kırınım pikleri için Bragg Kanunu’nu kullanarak delik uzaklığını d hesaplayın.

b) Deliklerin yarıçapları nedir? Hesaplayın. (Silindirik deliklerin olası uç kenarlarını

göz önüne almayın.)

Bir başka deneyde, aynı sürfaktan kütle derişimine, fakat farklı zincir uzunluğuna sahip

diliyor.

34.3. a) Delik çapı b) delik uzaklığı sürfaktanın zincir uzunluğuna nasıl bağlıdır? Nitel olarak

açıklayın.

(kütle başına düşen yüzey alanı) gaz adsorpsiyon

öntemiyle bulunabilir.

asınç p, adsorplanan (yüzeye tutunan) gazın hacmi Vads ve yüzeye tutunabilecek en

üksek hacim V* arasındaki ilişkinin

sürfaktanlar kullanılarak hegzagonal delikler elde e

Delikli malzemelerin spesifik alanı Asp

y

Langmuir adsorpsiyon izotermi bir tek-tabakadaki (monolayer) adsorpsiyon ve desorpsiyonun

kinetik yönden incelenmesinden çıkarılabilir.

34.4. a) B

y

(K = Sabit) olduğunu gösterin.

N2’nin 77 K’de 1 g silikaya adsorpsiyonununda,verilen basınç değerlerine karşılık aşağıdaki

hacimler adsorplanmıştır. Hacimler standart basınca normalize edilmiştir. Adsorplanan bir N2

molekülünün alanı A(N2) = 0.16 nm . 2



34.4. b) Malzemelerin spesifik alanlarını Asp (m2g-1) hesaplayın.

4.4. c) Delik yarıçaplarını kütle kaybını (34.2) ve b) de bulduğunuz spesifik alan Asp

34.2 deki delik uzunluklarını ölçebilecek bir X-ışını aletine sahip olmadığınızı farzedin.

3

değerlerinden delik uzaklığı d’yi kullanmadan hesaplayın.


Problem 1: Yanma Enerjisi - Kimyasanal.com · Yeşil kimya açısından neden tepkimeler karbon...

Documents

Transcript of Problem 1: Yanma Enerjisi - Kimyasanal.com · Yeşil kimya açısından neden tepkimeler karbon...