Nitro-aromatik ve nitramin sınıfı enerjetik maddelerin tayini için sensörlerin geliştirilmesi
Development of sensors for determination of nitro-aromatic and nitramine type energetic material
Yazar: YASEMİN TEKDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. EROL ERÇAĞ ; YRD. DOÇ. DR. AYŞEM ARDA
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Reflektometre = Reflectometer ; Voltametri = Voltammetry

Özet:
Son yıllarda sensörlerin kullanımı patlayıcıların toprak ve patlama sonrası enkaz kalıntılarında çevresel ve krimonolojik amaçlar için hızlı ve düşük maliyetli olmasından dolayı önem kazanmıştır. Tez çalışmasında nitro-aromatik ve nitramin sınıfı enerjetik maddelerin hızlı tayini amacıyla geliştirilen spektroskopik yöntem, patlayıcıların NaOH çözeltisi ile hidrolizi, hidroliz ürünlerinin kromatografi kağıdına damlatılması ve nitramin sınıfı patlayıcılar için kolorimetrik bir reaktif olan Griess reaktifi ile renklenip immobilize edilerek örnek içindeki madde miktarının reflektans spektrometre kullanılarak tayin edilmesi esasına dayanmaktadır. TNT için 576,10 nm, tetril için 580,96 nm, DNT için 578,91 nm, RDX için 568,93 nm, HMX için 574,05 nm ve PETN için 573,03 nm dalga boyunda maksimum reflektans değerleri elde edilerek TNT için 20-100 mg L-1, DNT için 175-300 mg L-1, tetril için 10-100 mg L-1, RDX için 20-100 mg L-1, HMX için 20-100 mg L-1 ve PETN için 40-150 mg L-1 tayin aralıkları belirlendi. Her bir patlayıcı için tespit edilen dalga boylarındaki reflektans değerleri ile belirlenen derişimler arasında çalışma grafikleri oluşturuldu. Metot Kompozit B ve Oktol örneklerine uygulanarak içerisindeki TNT, RDX ve HMX'in miktarları ayrı ayrı belirlendi. Tez kapsamında nitramin ve nitro-aromatik patlayıcıların tayininde voltametrik sensör geliştirmek üzere hassas ve duyarlı bir kopolimer (P[NVCz-co-AAm]) sentezlendi. Beyaz ve yalıtkan haldeki kopolimer, uygun elektrot yüzeyine kaplandıktan sonra elektrokimyasal olarak oksitlenerek yeşil, iletken forma dönüşmektedir. Metotta çalışma elektrodu camsı karbon elektrot, referans elektrot Ag tel, karşıt elektrot platin tel ve destek elektrolit olarak tetrabutilamonyum perklorat kullanılarak döngülü voltametri yöntemi (CV) uygulandı. Elektrot yüzeyinde polimerin oksidasyonu ve elektroaktivitesi voltametri ile test edildi. Kaplanmış elektrot ile RDX tayini için döngülü voltametri yöntemi kullanılarak 20-80 mg L-1 derişim aralığında, TNT için ise 40-140 mg L-1 derişim aralığında çalışıldı. RDX için karakteristik pik -1,23 V, TNT için -0,68 V ve -1,13 V olarak tespit edildi. Belirlenen potansiyelde TNT ve RDX için elde edilen akım değerlerine karşı derişim arasında çalışma grafiği elde edildi. Ayrıca CV yöntemi Kompozit B örneğine uygulanarak içerisindeki TNT ve RDX'in ayrımı gerçekleştirilip miktar tayini yapıldı.

Abstract:
Rapid and low cost chemical sensing of explosive traces or residues in soil and post-blast debris for environmental and criminological purposes with the use of sensors has recently gained importance. In this thesis study classes of energetic materials nitramine and nitro-aromatic developed a fast method for the determination of explosives based on hydrolysis with NaOH solution, instillation of hydrolysis products of paper chromatographic and Griess reagent, which is a colorimetric reagent used for the nitramine type explosives so the amount of substance in the sample were immobilized, indirectly measuring its reflectance by means of a miniature spectrometer. The analytical wavelengths of maximum reflection for the tested explosives were as follows: nitroaromatics: TNT: 576.10 nm, tetryl: 580.96 nm, DNT: 578.91, nitramine: RDX: 568.93 nm, HMX: 574.05 nm and nitrate ester: PETN: 573.03 nm. Reflectance spectroscopy working ranges determined as follows; 20-100 mg L-1 concentration range for TNT, 175-300 mg L-1 concentration range for DNT, 10-100 mg L-1 concentration range for Tetril, 20-100 mg L-1 concentration range for RDX, 20-100 mg L-1 concentration range for HMX and 40-150 mg L-1 concentration range for PETN. Graphics of Concentration versus maximum reflectance wavelengths for each compound were prepared. Method was applied to Comp B and Octol containing TNT, RDX and HMX seperated and quantified Nitramine and nitroaromatic explosives sensitive and responsive copolymer (NVCz-AAm) was synthesized in the thesis work. In the beginning the copolymer was white and nonconductive, the copolymer became conductive and its color became green after its electrochemical oxidation and coating onto the electrode surface. In the study, glassy carbon electrode chosen as working electrode and Ag wire as reference and Pt wire as opposite electrode and cyclic votammetry (CV) method was applied. In order to increase conductivity, tetrabutylammonium perchlorate used as support electrolyte. Copolymer oxidation and its electroactivity was tested using voltammery technique. Coated electrode was used for RDX determination at 20-80 mg L-1 and for TNT determination at 40-140 mg L-1 concentration ranges. Characteristic peaks was determined as -1.23 V for RDX and -0.68 V and -1.13 V for TNT. After that calibration curves was obtained at determined potential between current values and concentration. Addition to these, CV method was applied to a Composite B sample and its containing TNT and RDX amounts were determined.