Halloysit mineralinin termal deformasyon kinetik ve termodinamiği
Thermal deformation kinetics and thermodynamic of halloysite mineral
Yazar: FATMA EDA ÖZGÜVEN
Danışman: PROF. DR. MÜŞERREF ÖNAL
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, Balıkesir ilinin Turplu yöresinden alınan bir halloysit mineraline ilişkin bazı fizikokimyasal özelliklerin ısıtma sıcaklığı ile değişimi incelenmiştir. Doğal halloysit 50-1100°C aralıklarındaki farklı sıcaklıklarda değişik sürelerle ısıtılmıştır. Doğal ve ısıtılan örnekler kimyasal analiz, X-ışınları kırınımı, termal analiz, azot adsorpsiyonu, kızılötesi spektroskopi ve taramalı elektron mikroskopi yöntemleri ile incelenmiştir. Sıcaklık 50°C ile 400°C arasındaki sıcaklıklarda ısıtılan halloysitin gitgide daha kısa sürelerde kristal suyunu kaybederek tersinmez olarak metahalloysite dönüştüğü belirlenmiştir. Kristal suyu yanında adsorplanmış ve kılcal yoğunlaşmış suyun da uzaklaştığı bu sıcaklık aralığındaki dehidratasyon aktivasyon enerjisi 32,5 kJmol-1 olarak belirlenmiştir. Buna karşın, 400°C ile 600°C arasında birinci dereceden bir kimyasal tepkime eşliğinde gerçekleştiği belirlenen dehidroksilasyon aktivasyon enerjisi 172,9 kJmol-1 olarak hesaplanmıştır. Diğer taraftan, dehidroksilasyonun temel termodinamik nicelikleri arasında             G=H-TS=14400-162T bağıntısı belirlenmiştir. Sıcaklık daha da yükseldikçe gitgide zayıflayan metahalloysitin kristal yapısı 1000°C'de tümüyle çökmüştür. Bu termal dönüşümler sırasında halloysitin nanotüplerden oluşan yapısı büyük ölçüde değişmeden kalmıştır. Özgül gözenek hacmi ve gözenek boyut dağılımı gibi adsorplama özellikleri kristal yapı tümüyle çökene kadar çok az değişmiştir.

Abstract:
In this study, the change of some physicochemical properties of a halloysite mineral obtained from Turplu region of Balıkesir province through heating temperature was examined. Natural halloysite was heated at different temperatures in the range of 50-1100°C for different periods. Natural and heated samples were analyzed by chemical analysis, X-ray diffraction, thermal analysis, nitrogen adsorption, infrared spectroscopy and scanning electron microscopy methods. It has been determined that halloysite, heated at temperatures between 50°C and 400°C, loses its crystalline water in less and less time and turns into metahallosite irreversibly. The dehydration activation energy was determined as 32.5 kJmol-1 in this temperature range where the adsorbed and capillary condensed water were removed as well as the crystal water. On the other hand, the dehydroxylation activation energy, which was determined to occur in the presence of a first-order chemical reaction between 400°C and 600°C, was calculated as 172.9 kJmol-1. In addition, the relation G=H-TS=14400-162T was determined between the basic thermodynamic quantities of dehydroxylation. The crystal structure of metahallosite, which gradually weakened as the temperature rose higher, collapsed completely at 1000°C. The nanotube structure of halloysite remained largely unchanged during these thermal transformations. Adsorption properties such as specific pore volume and pore size distribution changed little until the crystal structure completely collapsed.