Bazı metal iyon komplekslerinin sentezi, XRD, EPR ve UV teknikleri ile yapılarının ve orbital bağ katsayılarının hesaplanması
Synthesis of some metal ion complexes, calculation of their structures and orbital bonding coefficients with XRD, EPR and UV tecniques
Yazar: YUNUS ÇELİK
Danışman: PROF. DR. METİN YAVUZ
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Bakır (II) iyonu = Copper (II) ion ; EPR = EPR ; Elektron paramanyetik rezonans yöntemi =   ; Moleküler yörünge = Molecular orbital ; Orbitaller = Orbitals ; Sigma = Sigma ; Spektrofotometri-ultraviyole = Spectrophotometry-ultraviolet

Özet:
Bu tez çalışmasında nikotinamid veya pirazinamid ligantları kullanılarak 2-nitrobenzoik asidin sulu çözeltisi ve merkezde geçiş metali iyonu bulunacak şekilde hazırlanan çözeltilerden elde edilen tek kristallerin kristal yapıları XRD, orbital bağ derecelerini temsil eden katsayılar ise EPR ve UV tekniği kullanılarak çözümlenmiştir. Paramanyetik merkezler oluşturmak için eser miktarda Cu2+ veya VO2+ iyonları katkılandırılmıştır.
Bakır(II) iyonu içeren yapılarda tek kristallerin yerel simetrileri rombik olarak elde edilmiş, ayrıca numuneler toz haline getirilerek çekilen EPR spektrumu ile rombik simetri doğrulanmıştır. Yapılan deneysel çalışma sonucunda hesaplanan taban durum dalga fonksiyonunda merkezdeki Cu2+ iyonu için eşlenmemiş elektronun baskın olarak d_(x^2-y^2 ) orbitalinde daha çok vakit geçirdiği anlaşılmıştır. Benzer şekilde Cu2+ iyonunun ligantlarla yaptığı düzlem içi sigma ve pi bağlarının mertebeleri de hesaplanmış ve sigma bağlarının kovalent, pi bağlarının ise iyonik karakterinin baskın olduğu bulunmuştur.
Vanadil(II) iyonu içeren yapılarda EPR spektrumlarının incelenmesi sonucunda tek kristallerin yerel simetrileri rombik olarak belirlenmiştir. Çekirdek spini 7/2 olan VO2+ iyonunun EPR spektrumlarında, pirazinamid ligantı içeren yapıda 16 çizgi sonucunda 2 yerleşim (site), nikotinamid ligantlı ilk yapıda (Zn) 16 çizgi sonucunda 2 farklı merkez, ikinci yapıda (Co) ise 32 çizgi sonucunda 2 farklı merkez ve her merkeze ait 2 yerleşim gözlenmiştir. VO2+ iyonunun ligantlarla yaptığı orbital bağların dereceleri belirlenmiş ve düzlem dışı pi bağlarının kovalent, düzlem içi pi bağlarının ise iyonik karakterlerinin baskın olduğu anlaşılmıştır. Düzlem içi sigma bağları için pirazinamid ligantlı yapıda iyonik, nikotinamid ligantlı yapılarda ise kovalent karakterin baskın olduğu sonucuna varılmıştır.
Tez çalışmasında son olarak paramanyetik merkezlerin g çarpanı ve aşırı ince yapı sabitlerini teorik olarak elde etmek için üçüncü mertebeye kadar pertürbasyon tekniği kullanılmış, UV geçiş enerjileri için literatür taraması yapılmış ve deneysel verilerle uyumu araştırılmıştır. Teorik sonuçlar ile deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar karşılaştırıldığında %98 gibi bir yaklaşıklık elde edilmiştir.

Abstract:
In this thesis, the crystal structures of single crystals obtained from solutions prepared by using nicotinamide or pyrazinamide ligands with an aqueous solution of 2-nitrobenzoic acid and a transition metal ion in the center were analyzed using XRD, and the coefficients representing orbital bonding degrees were analyzed using EPR and UV techniques. Trace amounts of Cu2+ or VO2+ ions were doped to form paramagnetic centers.
Local symmetries of the single crystals in structures containing copper(II) ions were obtained to be rhombic, which was confirmed by the EPR spectrum recorded for the powdered samples. As a result of the experimental study, the ground state wave function was calculated and it indicates that the unpaired electron of the central Cu2+ ion spends time predominantly in d_(x^2-y^2 ) orbital. Similarly, the orbital bonding coefficients, which indicates the covalent or ionic character of in-plane sigma and pi bonds, were also calculated and it was found that the sigma bonds were dominantly covalent and pi bonds were ionic in nature.
Examination of EPR spectra in structures containing vanadyl(II) ion showed that the local symmetries of the single crystals were to be determined as rhombic. In the EPR spectra of the VO2+ ions having nuclear spin of 7/2, two sites as a result of 16 lines in the structure containing pyrazinamide ligand, two different centers as a result of 16 lines in the first structure (Zn) with nicotinamide ligand, and two different centers each having two sites as a result of 32 lines in the second structure (Co) were observed. The coefficients of orbital bonds of the VO2+ ion with the ligands were determined and it was concluded that the covalent character of the out-of-plane pi bonds and the ionic character of the in-plane pi bonds were dominant. For in-plane sigma bonds, it was concluded that ionic character is dominant in pyrazinamide ligand structure and covalent character is dominant in nicotinamide liganded structures.
Finally, in the thesis study, the perturbation technique up to the third order was used to obtain the g factor and hyperfine structure constants of the paramagnetic centers theoretically, the literature was searched for the UV transition energies and its compatibility with the experimental data was investigated. When the theoretical results and the results gathered from the experimental studies were compared, an approximation of 98% was obtained.