Kristal büyümesi ve çözünmesi üzerine ortak iyon etkisi
Common ion effect upon crystal growth and dissolution behavior
Yazar: AYHAN ABDULLAH CEYHAN
Danışman: PROF.DR. A. NUSRET BULUTCU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Elektriksel yüzey potansiyeli = Electrical surface potential ; Kristal büyütme = Crystal growth ; Potasyum klorür = Potassium chloride ; Yüzey yükü = Surface charge

Özet:
Bu çalışmada, elektrostatik ayırıcıda yüzey potansiyellerine göre sınıflandırılmış olanpotasyum klorür kristallerinin büyüme ve çözünme hızları üzerine ortak iyonlukatkıların etkileri incelenmiştir. Ortak katyonlu katkı maddeleri olarak; potasyumnitrat, potasyum asetat ve potasyum sülfat, ortak anyonlu katkılar olarak ise; sodyumklorür, amonyum klorür ve baryum klorür seçilmiştir. Deneyler, katkı maddelerinin 10,100 ve 1000 ppm olmak üzere üç farklı katkı konsantrasyonları için; metastabil bölgegenişlikleri ve tek kristal ölçüm sisteminde de büyüme ve çözünme hızları ölçülmeksuretiyle gerçekleştirilmiştir. Saf ortamda yürütülen deneylerde yüzey nükleasyonundankaynaklandığı düşünülen yüzeyden fışkıran iplikçikler şeklinde büyüme davranışı vekristallerin sahip oldukları yüzey potansiyelinin de fonksiyonu olan bir ölü bölgeninvarlığı tespit edilmiştir. Metastabil bölge genişliğine ve büyüme davranışına katkımaddelerinin etkileri göz önüne alınarak kristallerin sahip oldukları yüzeypotansiyelinin kristal yüzeyine seçimli olarak adsorplanan K+ iyonundan kaynaklandığısonucuna varılmıştır. Ortama ilave edilen ortak katyonlu katkıların yüzey potansiyelinidaha da artırdığı ve büyümede bir fark oluşturmadıkları bulunmuştur. Kristal büyümeve çözünme davranışlarındaki değişimler yardımıyla ortak anyonlu katkıların yüzeypotansiyelini başlangıçta azaltarak nötralize ettiği ve ardından kristal yüzeylerini terspotansiyelle yükledikleri tespit edilmiştir. Kristallerin sahip oldukları yüzeypotansiyellerinin ortak iyonlu katkı maddeleri yardımıyla değiştirilmek suretiylebüyüme ve çözünme davranışlarının kontrol edilebileceği varsayımımızın doğruluğuyapılan bu çalışmalarla açık bir biçimde gösterilmiştir. Potasyum nitrat katkısındaolduğu gibi ortak olmayan iyonun da büyüme davranışını etkileyebildiği tespit edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Kristalizasyon, Ortak iyon etkisi, Yüzey potansiyeli, Büyüme hızsaçılımı, Elektrostatik ayırma, Potasyum klorür

Abstract:
In this study, the effect of additives having common ions upon crystal growth anddissolution rates of potassium chloride crystals which were separated with respect totheir surface charges by using an electrostatic separator was investigated. Potassiumnitrate, potassium sulfate, potassium acetate, sodium chloride, barium chloride andammonium chloride were selected as additives having common cations or anions.Metastable zone widths and growth/dissolution rates of potassium chloride weremeasured in pure solution at 10, 100 and 1000 ppm additive concentrations. In puresolution, a rod-like growth behavior in the form of very thin but very long crystalstreams, growing perpendicular to the surface was observed considered to be causedfrom surface nucleation and a dead zone which was a function of surface potential ofcrystals was determined. When the effects of additives on the metastable zone andgrowth behavior of potassium chloride were considered, it was concluded that, surfacepotentials of crystals were caused by specifically adsorbed K+ ions. It was determinedthat, additives having common cations present in the crystallization media increased thesurface potential and were not affected the growth behavior, significantly. It was foundthat, additives having common anions, initially leaded to decrease and neutralize thesurface potential, then oppositely charged the crystal surface, when the crystalgrowth/dissolution behavior changes were considered. This study was obviouslyexhibited that, crystal growth and dissolution behaviors can be controlled by changingthe surface potentials of crystals by using additives having common ions. It wasdetermined that the uncommon ion could also affect the growth behavior as such in theaddition of potassium nitrate.Keywords: Crystallization, Common ion effect, Surface potential, Growth ratedispersion, Electrostatic separation, Potassium chloride