Mikroemülsiyonların %5‘lık Brij97 ve Farklı Hekzan/Su Oranlarındak

%5 Brij97, n-Hekzan, su içeren sistemin faz davranıĢı sıcaklığın arttırılmasıyla incelenilerek kalıcı bulanıklık ve faz ayrımının olduğu sıcaklıklar not edilmiĢtir.

Bunun için 10 ml‘lik 10 ayrı tüpe %5 Brij97 sabit tutularak 0,052632gr ilave edilmiĢtir. Daha sonra sırasıyla 0,947368gr; 0,842105gr; 0,789474gr; 0,736842gr; 0,631579gr; 0,526316gr; 0,473684gr; 0,421053gr; 0,315789gr; 0,263158gr n-Hekzan ilave edilip son olarak 0,052632gr; 0,157895gr; 0,210526gr; 0,263158gr; 0,368421gr; 0,473684gr; 0,526316gr; 0,578947gr; 0,684211gr; 0,736842gr su ilave edilmiĢtir. Daha sonra sıcaklık yavaĢ yavaĢ arttırılıp her tüp için kalıcı bulanıklık değerleri Tilk ,

sıcaklığın daha da yükseltilmesiyle faz ayrımının ortaya çıktığı sıcaklık Tson olarak

kaydedilmiĢtir.

Elde edilen deney sonuçları ile hazırlanan tablolar ve Ģekiller aĢağıda gösterilmiĢtir.

Tablo 4.22. n-Hekzan/Brij97/Su içeren sistemin kalıcı bulanıklığa ve faz ayrımına denk gelen Tilk ve Tson sıcaklık değerleri

Tilk ve Tson

Örnek Brij 97 Hekzan Su Tilk TSon

1 0,052632 0,947368 0,052632 82,0 89,0 2 0,052632 0,842105 0,157895 81,0 87,0 3 0,052632 0,789474 0,210526 80,0 85,0 4 0,052632 0,736842 0,263158 78,0 83,0 5 0,052632 0,631579 0,368421 76,0 82,0 6 0,052632 0,526316 0,473684 75,0 81,0 7 0,052632 0,473684 0,526316 73,0 77,0 8 0,052632 0,421053 0,578947 72,0 76,0 9 0,052632 0,315789 0,684211 75,0 79,0 10 0,052632 0,263158 0,736842 78,0 83,0

5. SONUÇLAR VE TARTIġMA

Kuvarterner sistemin faz diyagramı üzerine liyotropik bir tuz olan NaCl ün etkisini gösteren ġekil 4.1-4 incelendiğinde NaCl konsantrasyonu arttıkça faz diyagramındaki tek fazlı bölgenin küçüldüğü iki fazlı bölgenin ise büyüdüğü görülür. Brij 56/2-pentanol/n-heksan/tuzlu su sisteminde 250 C de orta faz mikroemülsiyonunun oluĢması için 0.01 M NaCl çözeltisinin yeterli olduğu anlaĢılmaktadır. NaCl konsantrasyonu 0.07 M ye kadar artmasına rağmen faz diyagramında orta faz mikroemülsiyon bölgesinin değiĢmediği görülür.

Healy vd.(1976) orta faz mikroemülsiyonunun karekteristik özelliği olarak optimum tuzluluk kavramını tanımlamıĢlardır. Sistemde üst ve orta faz arasındaki arayüzey geriliminin alt ve orta faz arasındaki arayüzey gerilimi ile aynı olduğu durumda orta fazda çözündürülen yağ ve su miktarının eĢit olduğu kabul edilir. Brij 56/2-pentanol/n-heksan/tuzlu su sisteminde optimum tuzluluğa ulaĢıldıktan sonra tuzluluk oranının artmasına rağmen orta faz mikroemülsiyon bölgesinin alanında fark edilir bir değiĢmenin görülmemesi orta faz mikroemülsiyon bölgesinde tuzluluk oranının sabit kaldığı olasılığını ortaya çıkarır. Bu durumda, ilave edilen tuz sistemin alt fazını oluĢturan fazda su ve surfaktant arasındaki karĢılıklı çözünürlüğü azaltmaya yarayacağından orta fazın optimum tuzluluk oranında yağ moleküllerinin fazlar arasındaki yerdeğiĢtirmesinin maksimum olacağı söylenebilir.

Bu çalıĢmada incelenen sistemlerdeki mikroemülsiyon faz dengeleri bileĢenler ilave edildikten kısa süre sonra oluĢmuĢtur. Dengeye ulaĢıldıktan sonra tüm numuneler keskin arayüzeyle ayrılmıĢ saydam fazlar göstermiĢtir. Bu nedenle, faz diyagramlarında fazlar arasındaki denge titrasyon yöntemi ile tayin edilebilir.

Brij 56/2-pentanol/n-heksan/tuzlu su sisteminin 25° C‘ de isotropik fazda elektriksel iletkenliği sekil 4.5‘de görülmektedir. BaĢlangıçta düĢük tuz konsantrasyonunda spesifik direnç değeri yağın sudaki mikroemülsiyonu ile sağlanırken tuz konsantrasyonu artarak orta faz için optimum tuzluluk oranına ulaĢınca ağırlıkça 0.4 M NaCl konsantrasyonunda spesifik direnç değeri ani bir düĢme gösterir. Daha sonra ilave edilen tuz miktarı ise spesifik dirençte önemli bir değiĢikliğe sebep olmaz. Bu sonuçlar sistemdeki elektriksel yük transferinin mikroemülsiyon damlacıkları tarafından gerçekleĢtirdiği görüĢünü destekler. Tuz konsantrasyonu ile iletkenlikteki artıĢın muhtemelen damlacıkların sekli ve büyüklüklerinde ortaya çıkan değiĢikliklerden ileri geldiği söylenebilir. Buna dayanarak da Brij 56/2-pentanol/n-heksan/tuzlu su sisteminin faz diyagramında ortaya çıkan faz davranıĢının liyotropik tuz etkisinin sonucunda gerçekleĢtiği anlaĢılabilir.

Sekil 4.6‘da verilmiĢ bulunan Brij 56/2-butanol/n-heksan/tuzlu su sisteminin yoğunluğunun ağırlıkça NaCl konsantrasyonu ile değiĢimi faz diyagramı içerisinde görülen faz inversiyonunu destekler. Yoğunluk yaklaĢık olarak ağırlıkça 0.4 M NaCl konsantrasyonuna kadar belli bir oranda artarken bu konsantrasyon civarında ani bir eğim değiĢikliğine uğrar ve sonra hemen hemen sabit bir orana eriĢir. Yoğunluk değiĢiminin görüldüğü bu tuz konsantrasyonu civarında mikroemülsiyon taneciklerinin kaynaĢmak suretiyle sekil ve büyüklük bakımından değiĢime uğradığı ileri sürülebilir.

DüĢük tuzluluk oranlarında oldukça yüksek miktarda surfaktant tuzlu fazda bulunur ve bir miktar yağ molekülü ile mikroemülsiyon taneciklerinin oluĢumuna yol açar. Elektriksel itme kuvvetleri taneciklerin birbirine yaklaĢmalarına engel olur.Eğer tuzluluk oranı artarsa elektriksel çift tabaka itme etkisi azalırken van der Walls çekme kuvvetleri daha etkin olmaya baĢlar. Ortamdaki tanecikler ise üst fazdan daha fazla yağı çözünürleĢtirmek suretiyle serbest enerjisini daha düĢük yapmaya yönelir. Bu süreç tuzluluk oranının çekim kuvvetlerinin entropik kuvvetleri aĢacak derecede tutulacağı mertebeye kadar sürer. Bu koĢullarda ise sistemde orta faz mikroemülsiyonu oluĢur.

Daha fazla tuz ilavesi o/w mikroemülsiyon yapısında kararsızlığa yol açar. Surfaktantın hemen hemen tamamı orta faz bölgesinde bulunduğundan orta faz ve alt faz arasında Donnan tipi bir dengenin var olduğu söylenebilir. Böyle bir dengenin kurulması orta fazda bulunan tuz miktarının alt fazda bulunan tuz miktarından daha düĢük olması halinde surfaktant moleküllerinin transferi ile çabuklaĢtırılır. Surfaktant transferi de orta fazdaki mikroemülsiyon strüktüründe kararsızlığa sebep olacağından sistemde faz inversiyonu gerçekleĢir.

Tolman ve Prager (1978)‘ a göre inversiyon halindeki mikroemülsiyon eĢit miktarda yağ ve suyu içeren kesintisiz yapıdadır. Dinamik viskozite ölçülmesi yolu ile de mikroemülsiyon strüktüründeki değiĢmeleri destekleyen sonuçlar elde edilmiĢtir(Niuwkoop and Snoei,1985).

Ġnversiyonun gerçekleĢtiği oranın üzerine tuzluluk içeren sistemlerde üst fazdan daha fazla yağın çözünürleĢtirilmesine yol açarak alt fazdan daha fazla suyun çekilmesi gerçekleĢecektir. Ġyonik olmayan surfaktant ve yağ molekülleri arasındaki lipofilik kuvvetler hidrofilik kuvvetlerden daha fazla olacağından orta faz mikroemülsiyon strüktürünün w/o mikroemülsiyon tipine yaklaĢacaktır.

ġekil 4.7 de iyonik bir surfaktant olan sodyum dodesil sulfat (SDS) ile hazırlanan mikroemülsiyon sisteminde iyonik olmayan surfaktant sistemlerinde oluĢan ve tuzluluk oranından kaynaklanan Donnan tipi dengenin oluĢmadığı görülmektedir. Ġyonik surfaktantlarda iyonlaĢmadan dolayı ortaya çıkan karĢıt iyonların böyle bir dengenin kurulmasını önlediği söylenebilir. Yoğunluk ölçmelerinden de SDS/2- pentanol/n-heksan/tuzlu su sisteminde tuzluluk oranı ile yoğunluk değiĢiminin bir denge halinde yürümediği sonucu çıkarılabilir (ġekil 4.8).

Mikroemülsiyon formüllendirmelerinde aranan hususların baĢında yağ fazında suyun yada su fazında yağın çözünürleĢtirilmesi için gereken surfaktant miktarının en düĢük oranda olmasıdır. Bu bakımdan bir sistemin etkinliğinin tayini yöntemlerinden birisi de T (γ) eğrisinde sistemdeki yağ ve suyun eĢit miktarda çözündürülmesi için gereken surfaktant minimum kütle kesrini bulmaktır. ġekil 4.9-11 de Brij 56,Brij 58, ve Brij 97 kullanılarak hazırlanan mikroemülsiyon sistemlerinde oluĢan faz diyagramlarındaki denge görülmektedir. Bu surfaktantları içeren sistemler için tayin edilen minimum kütle kesirleri karĢılaĢtırılarak incelenen sistemler içerisinde Brij 97/2- pentanol/n-heksan/tuzlu su(0.01 M NaCl ) sisteminin en etkin olduğu saptanmıĢtır.

Genel olarak, mikroemülsiyon oluĢumunda surfaktant seçiminde surfaktantın faz inversiyon sıcaklığı(PIT) ve minumun kütle kesri kriter olarak alınabilir. Yukarıda karĢılaĢtırılan surfaktantlarda hidrofobik zincir uzunluğunun artması faz inversiyon sıcaklığının azalmasına ve daha düĢük kütle kesrine yol açmıĢtır.

ġekil 4.12-14 de Brij 56, 58 ve 97 ile hazırlanan mikroemülsiyon sistemleri üzerine NaCl, CaCl2 ,Na2SO4 ve Na2CO3 gibi liyotropik tuzların etkisi

gösterilmiĢtir.Sisteme ilave edilen tuz konsantrasyonu arttıkça faz inversiyon sıcaklığının azaldığı saptanmıĢtır. Sisteme elektrolit ilave edildiğinde elektrostriksiyon nedeniyle su dipollerinin boyutu küçülür ve çözeltinin iç basıncı artar. Bu nedenle , su ve iyonik olmayan surfaktant arasındaki etkileĢim zayıflar, surfaktantın aktivitesi artar, faz inversiyon sıcaklığı düĢer.Elektrolit ilavesi ile surfaktantın hidrofil-liyofil dengesi(HLB) daha lipofilik olur. Bu sonuçlara dayanarak mikroemülsiyon sistemi tuz içeriyorsa seçilen surfaktantın hidrofilik özelliğinin daha büyük olmasına dikkat edilir.

Su ve organik bilesikler arasında bulunan karĢılıklı çözünürlük üzerine elektrolitlerin etkisi ilk olarak Hofmeister tarafından sistematik olarak incelenmiĢtir. Kural olarak karĢılıklı çözünürlük SO42-> CO32- >Cl- anyonlarının oluĢturduğu seri ile

azalır. Bu çalıĢmada incelenen mikroemülsiyon sistemleri üzerine elektrolitlerin etkisinin Hofmeister serisine uyduğu görülmüĢtür.

Brij 56,58, ve 97 serisi ile n-heksan/su sisteminin elektrolit ilave etmeden oluĢturdukları mikroemülsiyonun faz inversiyon sıcaklıkları ile ağırlıkça yağ kesri arasındaki değiĢimde surfaktantın hidrofobik özelliğinin artması ile faz inersiyon sıcaklığının azaldığı ve tüm surfaktantlar için faz inversiyon sıcaklığının belli bir yağ kesrinde minumum olduğu saptanmıĢtır(ġekil 4.15-17). Bu Ģekilde ortaya çıkmıĢ bulunan bileĢim ve faz inversiyon sıcaklığı sistemler için optimum etkinliğe karĢı gelir.

KAYNAKLAR

1-Abuin, E. B., Rubia, M.A.,Lissi,E.A.,(1993), J.Colloid and Interface Sci.,158, 129- 132

2-Aveyard, R., Binks, B.P., Clark, S. ve Fletcher, P.D.I. (1990), ‗‘Effects of temperature on the partitioning and adsorption of C12E5 in heptane-water mixtures‘‘,

J.Chem. Soc. Faraday Trans., 86,18,3111-3115.

3-Becher, P.,(1965), ‖Emulsions:Theory and Practice‖ 2nd. edition Reinhold Publication Corp., New-York.

4-Bellocq, A.M.,Bourban, D., Lemanceau, B.,Fourche,G.,819829,J.Colloid and Interface Sci., 83,427

5-Bourrel,M.,Schester,R.S.,(1988),‖Microemulsions and RelatedSystems‖,Deccer,New- York.

6-Chew, C.H., Gan, L.M., Koh, L.L. ve Wong, M.K. (1988) ‗‘Microemulsions systems with monobutyl ether of ethylene glycol or diethylene glycol as cosurfactant‘‘,J.Dispersion Sci.Technol.,9, 1, 17-31.

7-Ezrahi., S., Aserin,A.,Garti,N.,(1998),J.Chem.Edu.,75(12),1648-1652. 8-Funasaki, N., Hada,S.,(1979),J.Phys.Chem.,83(19)2471.

9-Garti, N., Aserin,A.,Ezhari,S.,Wachtel,E.,(1995),J.Colloid and Interface Sci.,169,428- 436.

10-Giasson, S., Kuhl.,T.L.,Israelachvili,J.N.,(1997),Langmuir,14,891-898.

11-Gradzielski, M., Hoffmann, H. (1994), ‗‘Influence of charges on structure and Dynamics of an o/w microemulsions. Effect of admixing ionic surfactants‘‘, J.Phys.Chem.,98, 2613-2623.

13-Kahlweit, M., Strey, R. (1985), ‗‘Phase behavior of ternany systems of the type H2O-oil-nonionic amphiphile (Microemulsions)‘‘, Angew. Chem.Int. Ed. Engl., 24,

654-668

14-Kahlweit, M., Strey. R., Haase, D. (1985), ‗‘Phase behavior of microcomponent systems water-oil-amphiphile-electrolyte‘‘, J.Phys.Chem., 89, 163-171.

15-Leung,R.,Shah,d.o.,(1987),J.Colloid and Interface Sci.,120(2),320-329. 16-Mukerjee,P.,Yang,Y.S.,(1976),J.Phys.Chem.,80,1388.

17-Nguyen,C.M.,Rathman,J.F.,Scamehorn,J.F.,(1986),J.Colloid and Interface Sci., 112(2),438-446.

18-Niuwkoop, J. Vaonol Snoei, G. (1985) J.Colloid Interface Sci. 103, 400-406 19-Ostrousky, M.V.,Good,R.J.,(1984),J.Colloid and Interface Sci.,102,206.

20-Rubingh,D.N.,(1979) , ―Solution Chemistry of Surfacyant‖ Mittal,K.L.,Ed.,Plenium Press,1963,New-York.

21-Schomacker, R.,Schwuger,M.J., Stickdorn,K.,(1995), J.Am.Chem.Soc.,95,849-864. 22-Schulman, J.H., Stoeckenius, W. ve Prince, L.M.(1959), J.Phys.Chem., 63, 1677. 23-Shinoda,K., ―Colloidal Surfactants‖, T.Ed.Academic Press,1963,New-York .

24-Strey, R. (1994), ‗‘Microemulsions microstructure and interfacial curvature‘‘, Colloid.Polym.Sci.,272,8,1005-1019

25-Tanford,C.,(1972), J.Phys.Chem.,76(21),3020-24. 26-Tolman., Y., Prager, S.J.(1978), J.Chem.Phys., 69,2984.

ÖZGEÇMĠġ

16 Ekim 1985 yılında Tekirdağ‘ da doğdum. Ġlkokulu Tekirdağ Merkez Ġnönü Ġlköğretim Okulunda, ortaokul ve lisesi ise Tekirdağ Anadolu Lisesinde okudum.2003 yılında Liseyi bitirdikten sonra 2003 yılında Trakya Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümünde Lisans eğitimine baĢladım.

2008 yılında Lisans eğitimini tamamladıktan sonra aynı yıl Trakya Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü Fizikokimya Anabilim Dalında Yüksek Lisans yapmaya hak kazandım.