Akrilamid polimerizasyonunun floresan moleküller aracılığı ile eşzamanlı olarak takibi
Real-time monitoring of acrylamide polymerization via fluorescent molecules
Yazar: NİHAN UYSAL
Danışman: DOÇ.DR. YAŞAR YILMAZ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Akrilamitler = Acrylamides ; Polimerleşme = Polymerization

Özet:
Günümüzde degisik yöntemler olmasına ragmen, bunlardan neredeyse hiçbiripolimerlesme sürecini etkilemeden polimer dönüsümünü büyük bir kesinlikle veeszamanlı olarak izlemeye imkân vermemektedir. Bu tez çalısmasında, bu probleminçözümü için aromatik moleküllerin emisyon ve sogurma spektrumları ve uyarılmısdurum ömürlerindeki degisimlerin gözlenmesi ve bu yolla içinde bulunduklarıortamların özelliklerinin yorumlanmasına dayanan spektroskopik yöntemlerdenenmistir.Monomer olarak kullanılan akrilamid çözeltisinin içerisine çok az miktarda piraninizleyici molekülü konup, bu molekülün floresan emisyon spektrumu izlenerek akrilamidpolimerlesme reaksiyonunun eszamanlı olarak incelenebilecegi gösterilmis ve buyöntemin diger birçok monomer sistemi için de uygulanabilecegi öngörülmüstür.Piranin molekülü üzerinde bulunan OH yan grubu radikal eklenme yoluyla akrilamidpolimer zincirlerinin uç gruplarına kimyasal olarak baglanmakta ve piranin üzerindekiüç adet 3SO? yan grupları ise poliakrilamid zincirleri üzerindeki pozitif yüklenmis amidgrupları ile elektrostatik olarak etkilesmektedir. Kimyasal baglanma sonucunda piraninspektrumu 515nm'den 406nm'ye kaymakta, elektrostatik etkilesmeler ise 406nm'dekispektrumun reaksiyon boyunca yaklasık 430nm civarına kaymasına sebep olmaktadır.Floresan ısık siddetindeki degisim, yaptıgımız teorik modellemeler ve monomerdönüsümü deneyleri ile karsılastırılmıs ve floreasan ısık siddetinin reaksiyon süresincemonomer dönüsümü ile orantılı oldugu gösterilmistir. Yaptıgımız teorik model deneyselsonuçlar ile oldukça iyi bir sekilde örtüsmüstür.Tez çalısmasının bir bölümünde ise akrilamid jeli içerisinde tuzaklanmıs piranininfloresan spektrumundaki tepelerin pH duyarlılıgından faydalanarak 0?5 aralıgında suluçözeltilerin pH'ını ölçebilen oldukça hassas bir pH metre tasarlanmıstır.Anahtar Kelimeler: Akrilamid, Floresan Molekül, Polimerlesme

Abstract:
Nowadays, although there exist many methods for monitoring polymerization almostnone of them is able to monitor the polymerization process in real-time with greatprecision. To solve this problem we have tested, in this thesis, the spectroscopic methodsbased on the interpretation of the change in the emission and the absorption spectra,and viewing the lifetimes of injected fluoroprobes to monitor the change in theirmicroenvironment.Pyranine fluoroprobe in trace amount was placed in the acrylamide pre-polymersolution and fluorescence spectra of this fluoroprobe were monitored. It was shown thatreal time monitoring of the free radical polymerization of acrylamide can be performedby this method, and it is anticipated that this method can also be used for many kinds ofmonomers.Pyranine binds chemically to the functional ends of the growing polymer chains overOH groups via radical addition, and, at the same time, three 3SO? groups on the probemolecule electrostatically interact with the regions of excess positive charges appearedon the amide groups of the polyacrylamide chains due to the protonation effectproduced by water. Chemical bonding cause a shift, from 515 to 406nm in maxima ofthe emission spectra, and the electrostatic interactions cause the shift in the maximafrom 406nm to approximately 430nm during the reaction.The change in the fluorescence intensity is compared with our theoretical models andmonomer conversion experiment, and it was observed that fluorescence intensity isdirectly proportional to the monomer conversion measured during the polymerization.Our theoretical model was agreed best with the experimental results.In the one part of this thesis, we have designed a very sensitive pH-meter which is able towork in aqueous media of 0