Güneş ve Benzer Yıldızların Yaşam Döngüsü Nasıldır?

Dünya’nın En Büyük Mercan Kolonisi Keşfedildi

Dijital Oyun Oynamayı Ne Kadar Seviyorsun?

Kas-İskelet Yaralanmalarında Bir Biyolojik Tedavi Yöntemi: PRP Nedir?

4005-Yenilikçi Eğitim Uygulamaları Destekleme Programı’nın 2024 Yılı Çağrısı Yayınlandı!

4004-Doğa Eğitimi ve Bilim Okulları Destekleme Programı’nın 2024 Yılı Çağrısı Yayınlandı!

Kâğıt Bardaklar Gerçekten Kâğıttan mı Yapılıyor?

Kimyasal Saat Yapalım

Dr. Sevda Seçer Esmer

22/03/2023

Deneyler köşesinin bu projesinde, kolayca temin edilebileceğimiz maddeleri kullanarak kendi kimyasal saatimizi yapıyoruz.

Martyn F. Chillmaid / Science Photo Library

Bilmekte Fayda Var!

İnsanlar binlerce yıldır saatleri kullanarak zamanı ölçüyor. Geçmişte güneş saati, su saati, kum saati gibi zamanı farklı şekillerde ölçen saatler kullanılsa da günümüzde çoğunlukla dijital ya da mekanik tasarımlara sahip saatler tercih ediliyor. Peki kimyasal tepkimeler sırasında meydana gelen değişimleri gözlemleyerek zamanı ölçebilir miyiz yani kimyasal bir saat yapılabilir miyiz?

Kimyasal tepkimeler sırasında tepkimeye giren maddeler birbirleriyle etkileşimde bulunarak farklı kimyasal maddeler oluşturur. Bu sırada renk değişimi, koku ya da gaz çıkışı gibi çıplak gözle fark edilebilen değişimler ortaya çıkabilir. Gözlemlenebilen bu değişimler, tepkimenin hızına bağlı olarak belirli bir süre sonra oluşabilir.

Bazı tepkimeler sırasında maddelerin renginde ve derişiminde periyodik olarak değişimler ortaya çıkabilir. Bu özel tepkimeler saat tepkimeleri olarak isimlendirilir. En yaygın bilinen kimyasal saat tepkimesi, iyot saati tepkimesidir. Bu tepkimedeki renksiz çözelti karıştırılır ve bir süre sonra çözeltinin rengi koyu maviye döner.

“Kimyasal kinetik” olarak isimlendirilen bilim dalı, kimyasal tepkimeler sırasında tepkimeye giren maddelerin ve tepkime sonucu oluşan maddelerin derişiminde zamanla meydana gelen değişimi yani tepkime hızını inceler. Çoğu kimyasal tepkime o kadar hızlıdır ki ölçmek için özel ekipmanlara ihtiyaç duyulur. Demirin hava ile temas ettiğinde paslanması ise çok yavaş gerçekleşen kimyasal bir tepkimedir.

Saat tepkimeleri kimyasal kinetik bilim dalının çalışma alanlarından biridir. Bu tepkimeler aynı zamanda canlılarda periyodik olarak tekrarlayan biyokimyasal olayların işleyişini anlayabilmemize yardımcı olur. Örneğin bitkiler ve hayvanlarda bulunan biyolojik saat (Sirkadiyen ritim olarak da adlandırılır.) sayesinde canlılar sıcaklık farkları, gece-gündüz döngüsü gibi değişimlere göre metabolizmalarını düzenleyebilir.

Bilim insanları saat tepkimeleri gibi periyodik geçekleşen biyokimyasal değişimlerden esinlenerek, kendi kendine zaman kontrolü yapabilen ya da ısı değişimiyle elektrik üretebilen malzemeler geliştirmek amacıyla çalışmalar yapıyor.

İyot saati tepkimesinin hızı, renk değişimi izlenerek kolayca ölçülebiliyor. Biz de Deneyler köşesinin bu projesinde, iyot saati tepkimesi sırasında meydana gelen değişimleri gözlemleyerek kimyasal saat yapıyoruz.

Nelere İhtiyacımız Var?

Tentürdiyot (Eczaneden temin edilebilir.)
Hidrojen peroksit (Eczaneden oksijenli su olarak temin edilebilir.)
Mısır ya da buğday nişastası
C vitamini (Eczaneden temin edilebilir.)
3 adet bardak
Yemek kaşığı
Tatlı kaşığı
Çay kaşığı
Su

Uyarı:

Etkinliği yaparken plastik eldiven giymeyi ve koruyucu gözlük takmayı unutmayalım.

Kimyasal maddeleri kullanırken dikkatli olalım, bu maddelere temas etmekten kaçınalım.

Ne Yapıyoruz?

Ne Oldu?

Birinci ve ikinci çözeltileri birleştirdikten sonra oluşan karışımın rengi 4 dakika 26 saniye sonra değişmeye başladı ve koyu mavi-kahverengiye dönüştü. Şimdi bu renk değişiminin neden gerçekleştiğini açıklayalım.

1 numaralı bardakta C vitamini ve tentürdiyottan oluşan bir karışım elde etmiştik. Tentürdiyot, yaraları temizlemek için kullanılan antiseptik özellikte bir maddedir. İyot, sodyum iyodür (NaI) ya da potasyum iyodür (KI) ve etil alkolden yapılır. Bu çözeltide iyot hem element (I₂) hem de iyon (I^-) şeklinde bulunur. Element formundaki iyot koyu kahverengiyken, iyodun iyon şekli olan iyodür renksizdir. Bu nedenle tentürdiyot çözeltisi kahverengidir. Kimyasal adı askorbik asit olan C vitamini (C₆H₈O₆), tentürdiyodun içindeki iyot ile tepkimeye girer ve kendi yükseltgenirken iyodun indirgenmesini sağlar.

Birinci karışımda meydana gelen kimyasal tepkime şöyledir:

I₂+C₆H₈O₆→2H⁺+2I⁻+C₆H₆O₆

I₂ : Tentürdiyottaki element formundaki iyot

C₆H₈O₆: C vitamini

C₆H₆O₆: Dehidroaskorbik asit (askorbik asidin yükseltgenmiş formu)

I⁻ : Iyodür

1 ve 2 numaralı çözeltileri karıştırdığımızda hidrojen peroksit, iyodür iyonlarıyla tepkimeye girer ve sonuç olarak element formundaki iyot (I₂) ve su oluşur.

H₂O₂+2I⁻+2H⁺→I₂+2H₂O

H₂O₂ : Hidrojen peroksit (oksijenli su)

I⁻: İyodür

I₂: Element formundaki iyot

Element formundaki iyot ve nişasta bir arada bulduğunda koyu mavi renkte iyot-nişasta kompleksi oluşur.

I₂+ Nişasta → I₂-nişasta kompleksi

Peki, 1 ve 2 numaralı çözeltileri karıştırdığımızda neden çözeltinin rengi hemen koyu maviye dönmedi ve renk değişimi bir süre sonra gerçekleşti?

Çünkü C vitamini, karışımda bulunan element formundaki iyot ile hızlıca tepkimeye girer ve bu nedenle mavi renkte iyot-nişasta kompleksi oluşamaz. Hidrojen peroksidin iyodür ile tepkimesi ise yavaş gerçekleşir. Bu nedenle karışımdaki C vitamini, element formundaki iyot ile tamamen tepkimeye girip tükendikten sonra çözeltinin rengi koyu maviye dönmeye başlar. Yani burada C vitamini ve iyot arasındaki tepkime saat tepkimesidir.

Bir tepkimenin hızı tepkimeye giren maddelerin derişimine, sıcaklığa, ortamda tepkimenin daha hızlı gerçekleşmesini sağlayan ancak kendisi tepkimede tüketilmeyen bir madde yani katalizör olup olmadığına ve tepkimeye giren maddelerin yüzey alanına bağlıdır. Örneğin bizim saat tepkimemizde hidrojen peroksit miktarının artırılması, iyodür ile tepkimeye girme hızını artırır. Siz de her bir maddenin miktarında değişiklikler yaparak ya da çözeltilerin sıcaklığını değiştirerek tepkime hızındaki değişimi gözlemleyebilirsiniz.

Kaynaklar: