Redoks aktif katyonik yüzey aktif madde sentezi ve karakterizasyonu
Redox active cationic surfactant synthesis and characterization
Yazar: FEYZA AYDEMİR
Danışman: DOÇ.DR. NİHAL AYDOĞAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Yüzey gerilimi = Surface tension

Özet:
Yüzey aktif maddeler sahip oldukları amfifilik karakterlerinden dolayı geniş bir kullanım alanına sahiptirler. Klasik (göreceli olarak basit) yapılı amfifilik moleküllerin geliştirilerek sistemlerin iyileştirilmesi ve varolan kullanım alanının daha da genişletilmesi mümkündür. Son yıllarda bu amaçla klasik yüzey aktif maddelerin yapısına fonksiyonel gruplar yerleştirilerek biyolojik, kimyasal vb. fonksiyonlar kazandırılmış yeni yüzey aktif maddelerin elde edilmesine yönelik yapılan tasarım çalışmaları önem kazanmıştır. Önemli bir fonksiyonel grup olan redoks aktif gruplar sayesinde yüzey özelliklerinde sağlanan değişimlerin redoks tepkimeleriyle aktif kontrolünün sağlanabildiği bilinmektedir. Bu amaçla yüzey gerilimini düşürmede etkin, yüksek performanslı, hidrokarbon ve florokarbon zincirlerinin bir arada bulunduğu hibrit yapısına sahip ve redoks aktif yapıda C10F8V3+ (CF3-(CF2)5-(CH2)2- N+(CH)10N+-(CH2)5-N+(CH3)3) yüzey aktif maddesi sentezlenmiş ve bu yapının yüzey ve çözelti özellikleri ile oluşturduğu kümeleşmeler incelemiştir. Çözelti özelliklerinin incelenmesi sonucunda, sıcaklığın ve konsantrasyonun artması ile yüzey gerilimini daha etkin düşürebildiği belirlenmiştir. Elektrokimyasal ve kimyasal indirgeme incelemelerinin sonucu olarak viyolojenin, elektrokimyasal tepkime sonucu +3 yük basamağından +1'e indirgenebildiği ve böylece daha önceki benzerlerinden farklı olarak elektrostatik itmenin azalmasıyla hidrofilik etkinin arttığı ve moleküller arası etkileşimi değiştirdiği gözlenmiştir. Moleküller arası etkileşimin değişimi +3 yük basamağındaki çözelti ile +1 yük basamağındaki çözeltinin yüzey gerilimleri arasında 16-20 mN/m değerinde bir fark yaratmıştır. Kümeleşme özelliklerinin incelenmesinin sonucunda florokarbon zincirleri ve viyolojen grubu ve hibrit yapısı gereği sentezlenen molekülün klasik yüzey aktif maddelere göre daha büyük kümeleşmeler oluşturduğu belirlenmiştir. Oluşan kümeleşmeler vezikül şeklindedir. Molekülün indirgenmesine bağlı olarak oluşturduğu kümeleşme geometrilerinde önemli bir değişiklik gözlenmezken, moleküllerin yüzeyde kapladığı alanların azaldığı belirlenmiştir. Viyolojen molekülünün elektrokromik özelliği nedeniyle yük durumundaki değişimler (renk değişimiyle) nitel olarak da gözlenebilmiştir.Anahtar kelimeler: Yüzey gerilimi, Yüzey aktif maddeleri, Violojen, Redoks aktif yüzey aktif maddeler.

Abstract:
Surface active agents (surfactants) have very broad usage in various fields in chemical engineering because of their amphiphilic character. It is also possible to improve the usages and determine the potential application fields with tailoring molecular architecture of a surfactant molecule. Designing novel surfactant bearing some functional groups which gives new function to this molecule is very popuar research area of nowadays. Redox active groups are the one of the most important and used functional groups in novel surfactants. They help to control the properties of the surfactant moleule reversible at interfaces and in the bulk of the solution. The other type of surfactant which is promissing is the fluorocarbon and hydrocarbon hybrit surfactants for their high stability and high performance. For these reasons, new fluorocarbon-hydrocarbon hybrid redox active surfactant C10F8V3+ (CF3-(CF2)5-( CH2)2- N+(CH)10N+- (CH2) 5-N+(CH3)3) has been synthesized and its bulk and surface properties are determined. Our studies showed that surface tension decreases with increasing temperature and concentration. Oxidation-reduction reactions of this new surfactant are studied chemically and electrochemically . As the charge of the surfactant changes from +3 to +1, electrostatic repulsion decreases, hydrophilicity of the molecule increases, as a result, molecular interactions change. Reduction of surfactant molecule from +3 state to +1 state gives rise to 16-20 mN/m chnage in surface tension. Because of hybrid structure and viologen group larger aggregates are formed compare to classical surfactants.The type of aggregates isdetermned to be in the form of vesicles which do not change with oxidation-reduction. However, aggregates become smaller upon reduction of molecule. Because of viologen is an electrochromic material it has been possible to see the changes qualitatively.Keywords: Surface tension , Surfactant, Viologen, Redox active surfactants.