Asit kırmızısı 1'in voltametrik davranışının, ni(II) ve Zn(II) iyonları ile etkileşiminin incelenmesi
An investigation of the voltammetric behaviour of acid red 1 and its interaction with n Ni(II) and Zn(II) ions
Yazar: CABİR ARAT
Danışman: PROF. DR. ENDER BİÇER
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu tezçalışmasının ilk aşamasında, Asit Kırmızısı 1 (AK 1)'in Britton-Robinson tamponunda (pH:2?12) voltametrik davranışı dönüşümlü voltametri ve kare-dalga voltametrisi teknikleri kullanılarak incelenmiştir. AK 1' in tüm pH değerlerinde elde edilen dönüşümlü voltamogramlarında, azo grubunun indirgenmesine atfedilen tek tersinmez pik gözlendi. Halbuki, kare-dalga voltamogramlarında AK 1'in azo grubunun indirgenme piki hariç iki tane daha adsorpsiyon piki görülmüştür. pH 3,0?11,5 aralığında görülen ilk adsorpsiyon piki azo grubunun indirgenme pikinden daha artı potansiyelde yer almaktadır ve bu adsorpsiyon pikinin potansiyeli destek elektrolitin pH'sına bağlıdır. İlk adsorpsiyon pikinin aksine, pH 2,0?6,5 aralığında gelen ikinci adsorpsiyon pikinin potansiyeli azo grubunun indirgenme potansiyelinden daha eksi değerde olup bu adsorpsiyon pikinin potansiyeli pratik olarak pH'ya bağlı değildir. Elde edilen voltametrik veriler göz önüne alınarak AK 1'in indirgenmesi için uygun bir elektrot mekanizması önerilmiştir. Ayrıca farklı pH değerlerinde cıva-elektrolit arayüzeyinde AK 1 tutunması incelenerek AK 1'in konsantrasyonu ve biriktirme süresi ile pik akımında meydana gelen değişimler izlenmiştir. pH 7 ve 10'daki veriler için Langmuir izotermi, pH 4'teki deneysel sonuçlar için Henry izotermi kullanılarak AK 1 tutunma olayına ait Gibbs serbest enerji değerleri hesaplanmıştır. Bununla beraber, pH 10'daki tutunma izotermi daha uzun biriktirme sürelerinde cıva elektrot yüzeyinde tutunmuş AK 1 molekülleri arasında küçük itici etkileşimlerin olduğunu göstermiştir. Destek elektrolitin pH'sının AK 1'in tutunma davranışı üzerine önemli bir rol oynadığı sonuca varılmıştır.Bu tez çalışmasının ikinci kısmında, AK 1'in NH3/NH4Cl tampon çözeltisinde (pH= 9,20) Zn(II) ve Ni(II) iyonlarıyla olan etkileşimleri ilk kez kare-dalga voltametrisi ve dönüşümlü voltametri teknikleri kullanılarak incelenmiştir ve böylelikle oluşan komplekslerin voltametrik davranışları tartışılmıştır. Elde edilen sonuçlardan bu komplekslerin kararlılık sabitleri kompleksleşme işleminin özelliğine uygun farklı eşitlikler kullanılarak hesaplanmıştır. Ni(II)-AK 1 kompleksinin indirgenme potansiyelinin (-0,768 V), AK 1 yokluğundaki serbest Ni(II)'nin indirgenme potansiyelinden (-0,910 V) daha artı değerlerde olduğu gözlenmiştir. Ni(II)'nin AK 1 ile kompleksleşme stokiyometrisi ve kararlılık sabitinin logaritma değeri (log ? 1:2) sırasıyla 1:2 (metal:ligand) oranında ve 9,30 olarak, Zn(II)-AK 1 kompleksinin bileşimi 1:1 ve kararlılık sabitinin logaritma değeri (log ? 1:1) ise serbest Zn(II) akımının doğrudan gözlenmesi yolu ile 3,66 olarak belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Asit kırmızısı 1, dönüşümlü voltametri (DV), kare-dalga voltametrisi (KDV), tutunma, elektrot mekanizması, çinko(II), nikel(II), kompleks.

Abstract:
In the first part of this study, the voltammetric behaviour of Acid Red 1 (AR 1) was investigated using cyclic voltammetry and square-wave voltammetry techniques in Britton-Robinson buffers (pH: 2?12). The cyclic voltammograms of AR 1 showed one-irreversible peak which was attributed to the reduction of the azo group in the whole pH range. However, two adsorption peaks on the square-wave voltammograms were also seen except for the reduction peak of the azo group in the AR 1 molecule. In the pH range from 3.0 to 11.5, the first adsorption peak was observed at more positive potential than that of the azo group, as the potential of which depending on the pH of supporting electrolyte solution. On the contrary to the first adsorption peak, the second peak came at more negative potential than that originating from the azo group over the pH range of 2.00-6.50, with the potential practically independent from the pH. According to the present voltammetric data, an appropriate mechanism for the reduction of AR 1 was suggested. In addition, the adsorption behaviour of AR 1 at the mercury-electrolyte interface was also investigated at different pH values. The peak current variations as a function of the deposition time and the AR 1 concentration values were followed. The Henry and Langmuir isotherms were employed for the experimental data at pH 4.0 and pH values of pH 7.0 and 10.0 respectively, and thus, the values of the Gibbs free energy of adsorption were calculated. The adsorption isotherm at pH 10.0 revealed that weak repulsive interactions between the adsorbed AR 1 molecules on mercury electrode occurred at longer deposition times. The pH of the supporting electrolyte played an important role on the adsorption behaviour of AR 1.In the second part of this study, the interaction of AR 1 with Zn(II) and Ni(II) ions in NH3/NH4Cl buffer solution (pH: 9,20) was studied for the first time by square-wave and cyclic voltammetry techniques to discuss the voltammetric behaviours of the newly formed complexes. From the results, the overall stability constants of the complexes were calculated by using various equations appropriate to the property of the complexation process. The reduction of Ni(II)-AR 1 complex was observed at more positive potential (?0,768 V) than that (?0,910 V) of free Ni(II) in the absence of AR 1. The logarithm of overall stability constant (log ? 1:2) and the stoichiometry of the complexation of Ni(II) with AR 1 were determined as 9.30 and 1:2 (metal:ligand), respectively. The composition of the Zn(II)-AR 1 complex was found to be 1:1, and the logarithm of its stability constant (log ? 1:1) as 3.66 by the direct measurement of the current of free zinc(II).Key words: Acid red 1, cyclic voltammetry (CV), square-wave voltammetry (SWV), adsorption, electrode mechanism, zinc(II), nickel(II), complex.