İçeriğe atla

Dean-Stark aparatı

Dean-Stark aparatı; yoğunluğu sudan az olan çözücü içinde bir azeotrop için.

Dean-Stark aparatı, Dean-Stark alıcısı, damıtma tuzağı ya da Dean-Stark Başı sentetik kimyada, reaktörden su[1][2] (veya başka bir sıvı) toplama amacıyla kullanılan bir cam laboratuvar malzemesidir. Geri akışlı yoğunlaştırıcı (reflü kondensatör) ve kesikli reaktör ile birlikte, geri akış sıcaklığında kimyasal reaksiyon meydana gelirken suyun sürekli çekilmesi ile kullanılır. Amerikan kimyagerler Ernest Woodward Dean (1888-1959) ve David Dewey Stark (1893-1979) 1920 yılında petrol içindeki su miktarını tespit etme amacıyla icat etmişlerdir.[3][4]

Fonksiyon

Dean-Stark aparatı kullanımında ısı kaybını engellemek için aluminyum folyo ile kaplanır.

İki tür Dean-Stark tuzağı bulunur – biri yoğunluğu sudan hafif olan çözücülerle kullanılır, diğeri yoğunluğu sudan ağır olan çözücülerle kullanılır.

Dean-Stark aparatı dikey silindirik cam tüpten oluşur, genellikle uzunluğu boyunca hacim ölçer ve dibinde büret gibi bir hassasiyet musluğu bulunur. Geri akış yoğunlaştırıcısının alt ucu silindirin üst kısmına geçer. Eklem yerinin hemen altında, yoğunlaştırıcı ile silindir arasında eğimli bir yan kol silindiri reaksiyon şişesine bağlar. Alt uçta yan kol keskince aşağı döner, böylece yan kol dikey bir şekilde reaksiyon şişesine bağlanmış olur.

Tepkime şişesi ısıtılır. Uçacak olan çözücünün ve ayrıştırılacak olan maddenin bulunduğu buhar dolu kapta, kaynamanın oluşturacağı baloncukları sakinleştirmek için kaynama çipleri eklenir. Buhar, tepkime şişesinden yoğunlaştırıcıya doğru ilerler. Yoğunlaştırıcı tüp, suyun yoğunlaşarak damlalar halinde geri damlamasını sağlar. Burada karışmayan sıvılar katmanlara ayrılır (aşağıda su, üstünde çözücü olarak). Sıvıların toplam hacmi yan kol seviyesine yükseldiğinde üstteki daha az yoğun olan katman reaktöre akarken su katmanı tuzak içerisinde kalır. Su yan kol seviyesine geldiğinde tuzak kapasitesine ulaşmış olur. Bu noktada tuzağın alıcı şişeye boşaltılması gerekir. Bu buharlaşma/ yoğunlaşma / toplanma süreci daha fazla su üretilmesi durana kadar devam edebilir.

Daha nadir olarak sudan ağır olan çözücülerin ayrıştırılması için yapılmış olan model kullanılır. Bu modelde yan kolun altında bir tüp bulunur ve alttaki organik çözücünün tepkime şişesine geri dönmesini sağlar. Tepkime sırasında oluşan su, organik çözücünün üzerinde yüzer.

Dean- Stark aparatı genellikle azeotropik damıtımda kullanılır. Yaygın bir örnek de toluenin kaynatılması sırasında ortaya çıkan suyun çekilmesidir. Su ve toluenin azeotropik karışımı tepkimede damıtılır, fakat sadece toluen (yoğunluğu: 0.865  g/ml) geri döner, çünkü suyun (yoğunluğu: 0.998  g/ml) üst yüzeyinde yüzmektedir ve tuzakta toplanır. Dean-Stark yöntemi gıda endüstrisinde ekmek gibi maddelerin nem içeriğini ölçmek için de kullanılır.

Bu malzeme suyun basitçe çekilmesi dışında da kullanılabilir. Örneğin bütanolün sülfirik asit katalizi ile asetik asitle esterifikasyonu; Buharda reflü derecesinde %63 ester, 29% su ve %8 alkol bulunur ve tuzaktaki organik kısımda %86 ester, %11 oranında alkol ve %3 oranında yeniden ortama salınan su bulunur. Su tabakası %97 saftır.[5]

Başka bir örnek de benzoik asidin n-bütanol ile esterifikasyonudur. Elde edilen ester kıstırılır ve suyla karışmayan bütanol reaktöre geri akar. Esterifikasyon sonucu oluşan suyun ortamdan çekilmesi, reaksiyonun kimyasal dengesini ester oluşumu yönünde teşvik eder.

Kaynakça

  1. ^ "Dean - Stark Apparatus". University of Southampton, University of Birmingham, University of Nottingham and University of Sheffield. 8 Eylül 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 17 Kasım 2011. 
  2. ^ Wiberg, Kenneth B. (1960). Laboratory Technique in Organic Chemistry. McGraw-Hill series in advanced chemistry. New York: McGraw Hill. ASIN B0007ENAMY. 
  3. ^ E. W. Dean and D. D. Stark (1920). "A convenient method for the determination of water in petroleum and other organic emulsions". The Journal of Industrial & Engineering Chemistry. 12 (5). ss. 486-490. doi:10.1021/ie50125a025. 29 Temmuz 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Nisan 2018. 
  4. ^ Andrea Sella (Haziran 2010). "Classic kit: Dean-Stark apparatus". Chemistry World. Royal Society of Chemistry. 4 Ağustos 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Nisan 2018. 
  5. ^ Peter Keusch. "Acid-Catalyzed Esterification". University of Regensburg. 20 Kasım 2005 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Nisan 2018. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Hidrojen</span> sembolü H ve atom numarası 1 olan kimyasal element

Hidrojen, sembolü H, atom numarası 1 olan kimyasal bir element. Standart sıcaklık ve basınç altında renksiz, kokusuz, metalik olmayan, tatsız, oldukça yanıcı ve H2 olarak bulunan bir diatomik gazdır. 1,00794 g/mol'lük atomik kütlesi ile tüm elementler arasında en hafif olanıdır. Periyodik cetvelin sol üst köşesinde yer alır. Hidrojenin adı, Yunancada "su oluşturan" anlamına gelen ὑδρογόνο'dan (idrogono) kelimesinden gelir.

<span class="mw-page-title-main">Lipit</span> Katı ve sıvı yağ

Lipit, tüm canlıların yapısında bulunan temel organik bileşiklerden biridir. Lipitler, doymuş ve doymamış yağlar olarak ayrılır. Doymamış yağlar, oda sıcaklığında sıvı hâlde bulunan lipitler; doymuş yağlar ise oda sıcaklığında katı hâlde bulunan lipitlerdir. Biyolojik önemi olan lipitler için yağ asitleri, nötr lipitler (trigliserit), fosfolipitler ve steroitler örnek gösterilebilir. Lipitler, insan ve hayvanların temel besinleri arasında yer alır.

<span class="mw-page-title-main">Alkol</span> karbon atomuna doğrudan bir -OH grubunun bağlı olduğu organik bileşiklere verilen genel ad

Alkol, karbon atomuna doğrudan bir -OH (hidroksil) grubunun bağlı olduğu organik bileşiklere verilen genel ad. Genel formülü CnH2n+1OH olan mono alkoller, alkollerin önemli bir sınıfıdır. Bunlardan etanol (C2H5OH), alkollü içeceklerde bulunan türüdür. Genellikle alkol kelimesi ile etanol kastedilir ki yeni fermente olmuş birada etanol oranı %3-5 arasında iken şarapta %12-15 arasındadır.

<span class="mw-page-title-main">Fosfolipit</span> Lipit sınıfı

Fosfolipitler dört bileşenden oluşurlar; bir veya iki yağ asit grubu, negatif yüklü bir fosfat grubu, bir alkol grubu ve de bunları birbirine bağlayan bir omurga. Gliserol omurgalı fosfolipitlere gliserofosfolipit veya fosfogliserit denir. Sfingozin omurgalı tek bir fosfolipit vardır: sfingomiyelin. Hücre zarlarının (membranlarının) ana bileşenleri fosfolipitler, kolesterol ve glikolipitlerdir.

<span class="mw-page-title-main">Polietilen tereftalat</span>

Polietilen tereftalat [bazen poli(etilen tereftalat) olarak da yazılır.] Eskiden PETP veya PET-P olarak veya genellikle en yaygın PET veya PETE olarak kısaltılan polyester ailesi reçinelerinden bir termoplastik polimer reçinedir. Genelde giysiler için elyaflarda, sıvılar ve gıdalar için kaplarda, üretim için termoformda ve mühendislik reçineleri için cam elyafla birlikte kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Polyester</span>

Poliester, ana zincirlerinin her tekrar biriminde ester işlevsel grup içeren polimerlerin bir kategorisidir.

<span class="mw-page-title-main">Nükleer enerji santrali</span> Nükleer reaktör yardımıyla elde edilen enerjiyi dağıtan merkez

Nükleer santral (NPP) veya atom santrali (APS), ısı kaynağının nükleer reaktör olduğu termik santraldir. Termik santrallerde tipik olduğu gibi, ısı, elektrik üreten jeneratöre bağlı buhar türbinini çalıştıran buhar üretmek için kullanılır. Eylül 2023 itibarıyla Uluslararası Atom Enerjisi Kurumu, dünya çapında 32 ülkede faaliyette olan 410 nükleer santral ve inşa halinde olan 57 nükleer santral olduğunu bildirdi.

<span class="mw-page-title-main">Termik santral</span> ısı enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü santral türü

Termik santral, ana işletici makinesi buhar gücüyle çalışan güç santralıdır. Isıtılan su buhara dönüştürülerek bir elektrik üretecini süren buhar türbinini döndürmekte kullanılır. Türbinden geçen buhar Rankine çevrimi denilen yöntemle bir yüzey yoğunlaştırıcıda yoğunlaştırılırak geri suya dönüştürülür. Termik santralların tasarımları arasındaki en büyük farklılık kullandıkları yakıt tiplerine göredir. Bu tesisler ısı enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmekte kullanıldığından bazı kaynaklarda enerji dönüşüm santrali olarak da geçer. Bazı termik santrallar elektrik üretmenin yanı sıra endüstriyel ve ısıtma amaçlı ısı üretimi, deniz suyunun tuzdan arındırılması gibi amaçlarla da kullanılır. İnsan üretimi CO2 emisyonunun büyük kısmını oluşturan fosil yakıtlı termik santralların çıktılarını azaltma yönünde yoğun çabalar harcanmaktadır.

Toluen tinerin karakteristik kokusuna sahip renksiz, suda çözünmeyen bir sıvıdır. Toluen, bir fenil grubuna bağlı CH3'ten oluşan mono-substituent benzen türevidir. Bundan dolayı toluenin IUPAC sistematik adı metil benzendir. Toluen bir aromatik hidrokarbondur. Ayrıca TNT (trinitrotoluen) patlayıcı madde yapımında kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Ekstraksiyon</span> Karışımları ayırma yöntemi

Ekstraksiyon, bir çözelti ya da süspansiyon içindeki inorganik veya organik bir maddeyi bir başka çözücü yardımıyla ayırma işlemidir. Kimyada bilinenin aksine bir saflaştırma değil ayırma yöntemi olarak kullanılır.

Nitrik asit, HNO3 kimyasal formülüne sahip oldukça aşındırıcı bir inorganik asittir. Kezzap olarak da bilinir. Saf hâldeki bileşik renksizdir. Ancak uzun süre bekleyen eski asitler azot oksitleri ve suya ayrışması nedeniyle sarı renge dönebilme özelliğindedirler. Piyasada bulunan nitrik asitlerin çoğu % 68'lik bir konsantrasyona sahiptir. Çözelti, %86'dan fazla HNO3 içerdiğinde, dumanlı nitrik asit olarak adlandırılır. Mevcut azot dioksit miktarına bağlı olarak, dumanlı nitrik asit ayrıca %86’nın üzerindeki konsantrasyonlarda kırmızı dumanlı nitrik asit veya %95’in üzerindeki konsantrasyonlarda beyaz dumanlı nitrik asit olarak tanımlanır.

<span class="mw-page-title-main">Kuru temizleme</span> Su kullanılmadan yapılan bir tekstil yıkama yöntemi

Kuru temizleme, kumaşların üzerinde bulunan kir ve lekeleri çıkarmak için su içermeyen apolar bir çözücü kullanılarak yapılan yıkama işlemidir. Dünya çapında genel olarak kuru temizlemede tetrakloroetilen isimli toksisitesi düşük ve yanıcı olmayan bir sıvı kullanılır. Yapısı polar olan su kullanan ıslak temizlemeden farklıdır, yine de sıvı içerir, ancak giysiler bunun yerine su içermeyen bir sıvıyla yıkanır.

<span class="mw-page-title-main">Etil asetat</span>

Etil asetat (sistematik adıyla etil etanoat, kısa yazımla EtOAc veya EA), CH3COOCH2CH3 formüllü bir organik bileşiktir. Bu renksiz sıvı bileşiğin bazı yapıştırıcılar ve oje gibi tatlı bir kokusu vardır. Zehirli değildir. Etil asetat, etanol ve asetik asitin esteri olup, sanayide güçlü bir çözücü olması nedeniyle sık üretilen bir maddedir. Yapıştırıcılar, ojeler, oje çıkarıcılar ve kahveden kafeinin çıkarılmasında sıklıkla kullanılmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Metil asetat</span>

MeOAc, asetik asit metil esteri ya da metil etanoat olarak da bilinen Metil asetat, formülü CH3COOCH3 olan karboksilli bir esterdir. Karakteristik olarak, bazı tutkallar ve oje çıkarıcıların hoş kokusunu anımsatan yanıcı bir sıvıdır. Metil asetat, zayıf polar ve lipofilik özellikte olduğundan bazen bir solvent olarak kullanılmaktadır. Ancak yakın akrabası olan etil asetat daha az toksik ve suda daha az çözündüğünden dolayı çok daha yaygın kullanılan bir çözücüdür. Metil asetat, oda sıcaklığındaki su içerisinde %25 kadar bir çözünürlüğe sahiptir. Yüksek sıcaklıktaki suda, çözünürlüğü çok daha yüksektir. Metil asetat kuvvetli sulu bazlar ya da sulu asitlerin mevcudiyetinde kararlı değildir.

<span class="mw-page-title-main">İzopropil alkol</span>

İzopropil alkol (IUPAC ismi: propan-2-ol), CH3CH(OH)CH3 (bazen i-PrOH şeklinde de temsil edilir) kimyasal formülüne sahip organik bileşik. Renksiz ve yanıcıdır. Güçlü bir kokusu vardır. Alkol karbon atomunun diğer iki karbon atomuna ve propil grubunun hidroksil grubuna bağlı olduğu bu bileşik -bazen (CH3)2CHOH şeklinde de gösterilir- ikincil alkolün en basit örneğidir. 1-propanol'ün yapısal izomeridir. Evsel ve endüstriyel alanda çeşitli kullanımları vardır.

Reaksiyon kinetiği olarak da bilinen kimyasal kinetik, kimyasal reaksiyonların hızlarını ve mekanizmalarını araştırmakla ilgilenen bir fiziksel kimya dalıdır. Bir sürecin gerçekleştiği yön ile ilgilenen ancak gerçekleşme hızları hakkında bir bilgi vermeyen termodinamik ile karıştırılmamalıdır. Kimyasal kinetik, deneysel koşulların kimyasal reaksiyonların hızı üzerine etkilerini, reaksiyon mekanizmaları ile geçiş hâllerinin verim bilgilerini ve kimyasal reaksiyonların karakteristiklerini tanımlayan matematiksel modellerin çıkarılmasını kapsayan bir bilim alanıdır.

Biyodizel üretimi, transesterifikasyon ve esterifikasyonun kimyasal reaksiyonları yoluyla biyoyakıt, biyodizel üretme sürecidir. Bu, kısa zincirli alkollerle reaksiyona giren bitkisel veya hayvansal katı ve sıvı yağları içerir. Kullanılan alkoller düşük molekül ağırlıklı olmalıdır. Düşük maliyeti nedeniyle en çok kullanılan alkol etanol olmakla birlikte, metanol kullanılarak biyodizele daha fazla dönüşüm sağlanabilir. Transesterifikasyon reaksiyonu asitler veya bazlar ile katalize edilebilmesine rağmen, bazla katalize edilen reaksiyon daha yaygındır. Bu yol, bu asit katalizinden daha düşük reaksiyon sürelerine ve katalizör maliyetine sahiptir. Bununla birlikte, alkali kataliz, yağlarda bulunan hem suya hem de serbest yağ asitlerine karşı yüksek hassasiyet dezavantajına sahiptir.

Çözülme, çözücünün moleküller ile etkileşimini tanımlar. Hem iyonize hem de yüksüz moleküller, çözücü ile güçlü bir şekilde etkileşir ve bu etkileşimin gücü ve doğası, çözücünün viskozite ve yoğunluk gibi özelliklerini etkilemenin yanı sıra çözünürlük, reaktivite ve renk dahil olmak üzere çözülen maddenin birçok özelliğini etkiler. Çözülme sürecinde iyonlar eş merkezli bir çözücü kabuğu ile çevrelenir. Çözülme, çözücü ve çözünen moleküllerin çözünme kompleksleri halinde yeniden düzenlenmesi sürecidir.

<span class="mw-page-title-main">Kohobasyon</span>

Modern öncesi kimya ve simyada kohobasyon, aynı maddenin sıvı ile tekrar tekrar damıtılmasıydı; o sıvı kabın tabanında kalan maddenin üzerine tekrar tekrar dökülüyor. Kohobasyon bir tür sirkülasyondur, ondan tek farkı sıvı maddenin ortak damıtmada olduğu gibi kohobasyonda çekilmesi ve tekrardan geri atılmasıdır; oysa dolaşımda, hiç dışarı çekilmeden aynı kapta yükselir ve alçalır.

<span class="mw-page-title-main">1,4-Dioksan</span>

1,4-Dioksan, eter olarak sınıflandırılan heterosiklik bir organik bileşiktir. Dietil etere benzer hafif tatlı bir kokuya sahip, erime noktası yüksek, renksiz bir sıvıdır. Diğer dioksan izomerlerine nadiren rastlandığı için bu bileşik genellikle sadece dioksan olarak adlandırılır.