Asfalten - çözgen ortamlarında moleküller arası spin-spin etkileşmeleri
Asphaltene diluent media spin-spin intermolecular interactions
Yazar: GÖKHAN KESER
Danışman: DOÇ. DR. AHMET PEKSÖZ
Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Substitue edilmiş toluene süspansiyonlarında MC800 asfaltenleri ile 1H protonları arasında dinamik nükleer polarizasyon etkisi, 44,0 MHz?lik bir elektron uyarma frekansında ve oda sıcaklığında incelendi. Asfaltenler İran kaynaklı MC800 sıvı asfaltından elde edildi. Bu teknikte, difüzyona uğrayan çözgen moleküllerindeki çekirdek spinleri ile asfalten misellerinde bulunan çiftlenmemiş elektron spinleri manyetik olarak etkileşirler. Sinyal büyümesi, etkileşmenin dipolar ve skaler kısmı arasındaki rekabete bağlıdır. Bu etkileşmelerde, tüm süspansiyonlar için dipolar kısım baskındır. Çekirdek-elektron çiftlenme parametresi ?, toluene, 2-fluorotoluene, 2-nitrotoluene, 2-chlorotoluene, 2-bromotoluene ve 2-iodotoluene ortamları için sırasıyla 0,047, 0,035, 0,028, 0,027, 0,023 ve 0,017 olarak bulundu. Daha yüksek nihai sinyal büyümesine ya da çekirdek-elektron etkileşme parametresine sahip çözgenler, asfalteni daha etkin bir şekilde çözerler. Toluene molekülünde meta pozisyonuna gelen substituentlerin F>NO2>Cl>Br>I sıralamasına göre nihai NMR sinyal büyümelerini değiştirdiği sonucuna varıldı.
MC800 asfaltenin moleküler yapısının tayinine yönelik IR spektroskopik incelemeleri, Thermo Nicolet FT-IR-6700 spekrometresi ile 400-4000 cm-1 dalga boyu aralığında ATR tekniği kullanılarak gerçekleştirildi. MC800 asfalteninin içerdiği fonksiyonel gruplar: 3449 cm-1?de N?H soğurma piki, 3100 cm-1?de O?H grubu,  2946 cm-1?de ?CH3 eğilme titreşimleri, 2926 cm-1?de ?CH2 gerilme titreşimleri, 1597 cm-1?de C=C gerilme titreşimleri, 1030 cm-1?de C2S=O, 721, 744, 806 ve 856 cm-1?de aromatik düzlem dışı eğilmeler olarak belirlendi.
MC800 asfalten partiküllerinin yüzey morfolojileri elektron mikroskobu çalışmaları ile incelendi. Ayrıca sisteme entegre enerji dağılımlı x-ışınları detektörü ile asfalten parçacıklarının yüzey elemental analizi yapıldı. MC800 asfalten parçacıkları üzerinde üç ana bileşen belirlendi:  O (%50,38), C (%44,32) ve S (%4,60).

Anahtar Kelimeler: Dinamik Nükleer Polarizasyon, asfalten, moleküller arası spinspin etkileşmesi, çift rezonansii

Abstract:
The dynamic nuclear polarization effect between the MC800 asphaltene and the 1H protons of some substituted toluene suspensions was investigated at an electron pumping frequency of 44.0 MHz and room temperature. The asphaltenes were extracted from MC800 liquid asphalt originated Iranian. In this technique, the nuclei on diffusing solvent molecules and the free electrons present on the asphaltene micelles interact magnetically. Signal enhancement depends upon competition between the dipolar and the scalar contact part of the interaction. In these interactions, the dipolar part is predominant for all suspensions. The nuclear-electron interaction parameters, ?, were found such as 0,047, 0,035, 0,028, 0,027, 0,023 and 0,017 for toluene, 2-fluorotoluene, 2-nitrotoluene, 2-chlorotoluene, 2-bromotoluene and 2-iodotoluene solvent media, respectively. The solvents with higher ultimate signal enhancement or electron-nuclear interaction parameter dissolve asphaltenes more effectively. It was concluded that substituents coming meta position in toluene molecule changes ultimate NMR signal enhancements in order: F>NO2>Cl>Br>I.    
FTIR spectroscopic investigations for determining of molecular structure of MC800 asphaltene, were performed in Thermo Nicolet FT-IR-6700 spectrometer over the wave number region of 400? 4000 cm?1 using ATR technique. Functional groups?MC800 asphaltenes include? were determined such as: N?H absorption peak at 3449 cm-1, O?H group at 3100 cm-1, ?CH3 bending vibrations at 2946 cm-1,   ?CH2 stretching vibrations at 2926 cm-1, C=C stretching vibrations at 1597 cm-1, C2S=O at 1030 cm-1, aromatic out of plane bending at 721, 744, 806 and 856 cm-1.
Surface morphologies of MC800 asphaltene particles were examined by an electron microscopy studies. Besides, surface elemental analysis of asphaltene particles was carried out by an energy dispersive x-rays detector integrated into the system. It was determined three main components on the asphaltene particles:  O (%50,38), C (%44,32) ve S (%4,60).

Key words: Dynamic Nuclear Polarization, asphaltene, intermolecular spin-spin 
interaction, double resonance