Organik bileşiklerle oluşan inklüzyon kompleksler üzerine ağır metallerin etkisinin floresans tekniği ile incelenmesi
Investigation of the effects of heavy metals on inclusion complexes formed with organic compounds using fluorescence technique
Yazar: SİNEM EZGİ ŞARLI
Danışman: DOÇ. DR. ÜMİT AY
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, floresans özellik gösteren naftalin suda metil-beta-siklodekstrin ile inklüzyon kompleks oluşumu sağlandı. Değişik miktarlardaki Co2+ ve Mn2+ tuzlarının sulu çözeltilerinin, naftalin-metil-beta-siklodekstrin (NAP-Me-β-CD) inklüzyon komplekslerine ilavesi yapıldı. Naftalin (NAP) bileşiğinin floresans özelliğinden faydalanılarak, floresans şiddetlerindeki değişmelere bakıldı. Stern –Volmer sönümleme sabitleri ve floresans kuantum verimleri hesaplandı. Oluşan kompleksin FT-IR ve 1H NMR tekniğiyle karakterizasyonu yapıldı. Sönümleyici reaktifin varlığında ve yokluğunda floresans yarı ömür ölçümleri yapıldı. Gibbs serbest enerji değişimi hesaplandı. Ayrıca poliaromatik bileşikler arasında floroforik özelliklere sahip antrasen ile sulu ortamda metil-beta-siklodekstrin (A-Me-β-CD) kompleks oluşumu sağlanmıştır. Kompleksin spektroskopik ve termal analizleri, Fourier Dönüşümlü Kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetri-Termogravimetri (DSC-TG) ile yapıldı. Me-β-CD ve antrasenin etkileşimi de UV-Vis spektrofotometresi ile analiz edildi. Kompleksin stokiyometrisi Benesi-Hildebrand yöntemi ile belirlenmiştir. Gibbs serbest enerjisi ve uyarılmış tekli hal enerjisi hesaplandı. Co2+  ve Ni2+  metallerinin inklüzyon kompleksi üzerindeki sönümleme etkisinin mekanizması incelenmiştir. Stern-Volmer sabiti, bimoleküler sönümleme hızı sabiti, floresans ömrü ve yaklaşık aktivasyon enerji değerleri bulundu. Ek olarak, yapılan enerji bandı hesaplamaları ile Tauc eğrileri vasıtasıyla, su verme mekanizmasındaki karmaşık florofor grubundan Ni2+ ve Co2+  metallerine elektron transferinin yapıldığı gösterilmiştir.

Bu çalışmada, floresans özellik gösteren naftalin suda metil-beta-siklodekstrin ile inklüzyon kompleks oluşumu sağlandı. Değişik miktarlardaki Co2+ ve Mn2+ tuzlarının sulu çözeltilerinin, naftalin-metil-beta-siklodekstrin (NAP-Me-β-CD) inklüzyon komplekslerine ilavesi yapıldı. Naftalin (NAP) bileşiğinin floresans özelliğinden faydalanılarak, floresans şiddetlerindeki değişmelere bakıldı. Stern –Volmer sönümleme sabitleri ve floresans kuantum verimleri hesaplandı. Oluşan kompleksin FT-IR ve 1H NMR tekniğiyle karakterizasyonu yapıldı. Sönümleyici reaktifin varlığında ve yokluğunda floresans yarı ömür ölçümleri yapıldı. Gibbs serbest enerji değişimi hesaplandı. Ayrıca poliaromatik bileşikler arasında floroforik özelliklere sahip antrasen ile sulu ortamda metil-beta-siklodekstrin (A-Me-β-CD) kompleks oluşumu sağlanmıştır. Kompleksin spektroskopik ve termal analizleri, Fourier Dönüşümlü Kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetri-Termogravimetri (DSC-TG) ile yapıldı. Me-β-CD ve antrasenin etkileşimi de UV-Vis spektrofotometresi ile analiz edildi. Kompleksin stokiyometrisi Benesi-Hildebrand yöntemi ile belirlenmiştir. Gibbs serbest enerjisi ve uyarılmış tekli hal enerjisi hesaplandı. Co2+  ve Ni2+  metallerinin inklüzyon kompleksi üzerindeki sönümleme etkisinin mekanizması incelenmiştir. Stern-Volmer sabiti, bimoleküler sönümleme hızı sabiti, floresans ömrü ve yaklaşık aktivasyon enerji değerleri bulundu. Ek olarak, yapılan enerji bandı hesaplamaları ile Tauc eğrileri vasıtasıyla, su verme mekanizmasındaki karmaşık florofor grubundan Ni2+ ve Co2+  metallerine elektron transferinin yapıldığı gösterilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Ağır Metal İyonları, Floresans, İnklüzyon Kompleks,  Metil-β-Siklodekstrin, Sönümlenme

Abstract:
Inclusion complex of naphthalene with methyl-beta-cyclodextrin in water has been formed. The aqueous solutions of the various amounts of Co2+ ve Mn2+ salts have been added to naphthalene-methyl-beta-cyclodextrin (NAP-Me-β-CD) inclusion complexes. Fluorescence properties of the naphthalene (NAP) compound have been utilized to observe the changes in fluorescence intensities. Stern-Volmer quenching constants and fluorescence quantum yields were calculated. Characterization of the resulting complex by FT-IR and 1H NMR technique has been determined. Fluorescence lifetime measurements have been made in the presence and absence of the quenching reagent and Gibbs free energy exchange has been calculated. Additionally, having fluorophoric characteristics among polyaromatic compounds, a complex formation of anthracene with methyl-beta-cyclodextrin (A-Me-β-CD) was obtained in aqueous medium. The spectroscopic and thermal analyses of the complex were performed by Fourier Transform Infrared spectroscopy (FT-IR) and Differential Scanning Calorimetry-Thermogravimetry (DSC-TG). The interaction of Me-β-CD and anthracene was also analyzed by means of spectrometry by UV-Vis spectrophotometer. The stoichiometry of the complex was determined by the Benesi-Hildebrand method. Gibbs free energy and excited singlet state energy were calculated. The mechanism of the quenching effect of Co and Ni metals on the inclusion complex was studied. Stern-Volmer constant, bimolecular quenching rate constant, lifetime and approximate activation energy values were found, and the quenching was found to be diffusion controlled dynamic one. In addition, with the energy band calculations made, it was shown by means of Tauc curves that electron transfer was made to Ni2+  and Co2+  metals from the complex fluorophore group in the quenching mechanism.

Keywords: Heavy Metal Ions, Fluorescence, Inclusion Complex, Methyl-β-Cyclodextrin , Quenching