Birbirine karışmayan sıvılarda mercek oluşumu ve temas açılarının ölçümü
Lens formation using immiscible liquids and measurement of lens contact angles
Yazar: ADEM BAHADIR BAYRAK
Danışman: PROF. DR. H. YILDIRIM ERBİL
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Sıvı-sıvı (akışkan) bir arayüzey üzerindeki sıvı merceğin (lensin) oluşumu ve profil şekli iki sıvının yüzey gerilimine ve sıvılar arasındaki arayüzey gerilimine bağlıdır. Üç farklı faz birbirine temas edecek şekilde biraraya geldiğinde, bu üç yüzey bir üçlü noktada kesişir. Ve oluşumda üç temas açısı gözlenir. Bunlar arasında iki yüzey ve bir ara yüzey gerilimi vardır. Fazlar arasındaki moleküllerin etkileşmelerinden oluşan merceğin şeklinin, sadece basit sistemlerin değil ayrıca su / yağ / iyonik olmayan amfifil karışımlar gibi kompleks sistemlerin de ıslatma veya ıslatmama davranışlarını aydınlatmada yararlı olduğu gösterilmiştir. Bu yüzden üç sıvı faz veya bir gaz ve iki sıvı faz içeren sistemlerin ıslatma davranışı hakkındaki araştırmalar, sadece teorik bir ilgiden dolayı değil, aynı zamanda petrol, kimya sanayii ve çevre teknolojisi gibi birçok endüstriyel uygulamadan dolayı da önemlidir.Bu çalışmada öncelikli olarak kullanılan alkollerin hem saf haldeki ve hem de suyla doyurulmuş haldeki kendi yüzey gerilimleri ve su ile verdiği ara yüzey gerilimleri denel olarak ölçüldü ve elde edilen değerlerin literatür verilerini tuttuğu saptandı. Ölçülmüş yüzey ve ara yüzey gerilimi değerleri kullanılarak alkol merceklerinin teorik Neumann açıları hesaplandı.Çalışmanın ikinci ve en önemli kısmında her bir alkolle atmosferik ortamda 5 ?l den 140 ?l ye kadar sıvı mercekler oluşturuldu, denel temas açıları tespit edildi. Bu denel temas açısı değerlerinin Neumann teorik açılarından ne kadar ve hangi hacimden sonra saptığı hesaplandı. Değişen zincir uzunluğu ve kohezyon kuvvetlerine bağlı olarak bu sapmalar yorumlandı ve Neumann Üçlü açı eşitliğinin hangi alkol hacmine kadar geçerli olduğu saptandı ve nedenleri tartışıldı.

Abstract:
The formation of a liquid lens resting at a liquid-liquid (fluid) interface depends on the surface tensions of two immiscible liquids and the interfacial tension between them. When three different phases are contacted, three surfaces intersect at a single triple point. Then, three contact angles form at that point. The studies on the wetting behavior of a system consisting of three liquid phases are important because of not only of theoretical interests but also the applications in oil and chemical industries and environmental technologies. It has been shown that the shape of a lens which is a result of the moleculer interactions between phases, is highly useful to understand the wetting and nonwetting phenomena of not only the simple systems but also the complex systems such as water/oil/nonionic amphiphile mixtures.In this study, surface tensions of both pure long chain alcohol liquids, water and also their mutually saturated solutions and their interfacial tensions were measured empirically and the results were compared with literature values. Using the measured surface and interfacial tension values, the Neumann contact angles of the alcohol lenses were calculated.In the second and most important part of this study, liquid lenses ranging in volume from 5 uL to 140 ?l were formed from each alcohol under atmospheric conditions and their experimental contact angles were determined. The obtained contact angle values were calculated to deviate how much and after which volume from Neumann theoric angles. This deviations depending on changing chain length and cohesion forces was commentted. Each alcohol lens was investigated based on Neumann Triangle Equation. For each alcohol, the drop volume values which confine the applicability region of the Neumann equation were established, and its reasons were discussed.