Onur’un Kimya Labı

Şeker deyince çoğumuzun aklımıza ne geliyor?Hemen her çeşit çikolatalar,şekerler,baklavalar,kekler…Peki bu tadın sebebi nedir?Hemen hemen hepizin ortaokul lise yıllarında en azından adını duymuş olduğu moleküller olan sukroz ve fruktozdur.Ama yine bu iki molekül alınan kalorinin yada çürüyen dişlerin en büyük sorumlularıdır.İşte bu sebeple bahsettiğimiz etkileri en aza indirmek yada sıfırlamak için çalışmalar günümüzde yapay tatlandırıcılar üzerinde yoğunlaşmaktadır.

Günümüzde en çok kullanılan yapay tatlandırıcı olan aspartam,aslında fenilalanin(phenylalanine)ve aspartik asidin oluşturduğu bir dipeptit metil esteridir ve sukrozdan yaklaşık 100 kat daha fazla tat sağlar.Kolayca ve yavaş bir şekilde hidroliz olan aspartam,kullanıldığı sıvı gıdalarda yada diğer ürünlerde raf ömrünün az olmasına neden olur,ayrıca ısıyla çözündüğü için,ısıtılması gereken ürünlerde kullanılmazlar.Bir diğer aspartam benzeri molekül de alitamdır(alitame) hatta aspartama oranla daha elverişli olduğunu söyleyebiliriz.Örneğin;daha kararlı bir yapıdadır ve sukrozdan yaklaşık 2000 kat daha fazla tatlılık sağlar.Yine buna benzer sukralozdan bahsedebiliriz.Sukraloz ise yine aspartamdan yaklaşık olarak 600 kat daha tatlıdır ve aynı zamanda sıcaklığa duyarlı olup diş çürümesine yada aşırı kalori alımına sebep olmaz.Bunlardan başka bir zamanlar tatlandırıcı olarak kullanılan siklamet(cylamate)ve sakkarinden bahsedebiliriz.Bu iki molekül ise 10:1 oranında karıştırıldığı vakit tatlandırma işini yapabilirler.Ancak yapılan araştırmalar,zaman içinde bu karışımın hayvanlarda tümör oluşumuna neden olduğunu ortaya çıkarmış ve yasaklanmıştır.Tüm bunlara ilaveten daha bir çok bileşiğin yapay tatlandırıcı olarak kullanıldığını görürüz.Örneğin,L-glukoz tatlı olmasının yanında sıfır kaloriye sahiptir çünkü vucudumuzdaki enzimlerden bazıları seçici olarak enantimerlerini D-glukozun yerine metabolize edebilirler.L-glukozun doğada az miktarda bulunmasına rağmen L-heksoz lar asimetrik epoksidasyon yada diğer enantioselektif sentetik metodlar sayesinde sentezlenebilmektedir.

Henüz ikinci sınıfın yazında okulumda düzenlenen spektroskopi kongresinde(X.USK 2007/İYTE) adını birkaç oturumda duyduğum,hakkında hiçbir fikrimin olmadığı ama adının kulağıma garip gelmesinden midir bilmem,bende merak uyandıran Raman spektroskopisini geçen zaman içinde inceleme fırsatı buldum ve hakkında birçok şeyler öğrendim.İşte,artık pek fazla rağbet görmemesine rağmen,ben hala burdayım, kimya biliminin hizmetindeyim diyen Raman spektroskopisi;
Bilindiği gibi ışık ışınları şeffaf bir ortamdan geçerken kırılımlara(scattering) uğrar ve bir kısmı saçılır.1928 yılında Hintli fizikçi C.V.Raman,gelen ışın ile çıkan ışınların dalga boylarının aynı olmadığını ve bunun; ışığı saçılıma uğratan maddenin kimyasal yapısından kaynaklandığını göstermiş, bu çalışmasıyla 1931 yılında Nobel Fizik ödülünü kazanmıştır.
Raman saçılması bugün daha iyi anlaşılmakla beraber,olayın kaynaklandığı aynı tipteki vibrasyonel değişimlerin infrared(kızılötesi) absorpsiyonla ilişkili olduğu gösterilmiştir.Gelen ışın ile saçılan ışın arasındaki dalga boyu farkıda, mid-infraredteki dalga boyuna eşittir.Aynı zamanda,verilen bir madde için,Raman spektrumu ile IR spektrumu birbirlerine oldukça benzerler.Buna rağmen,Raman aktif yada IR aktif türü gruplar arasında da birbirlerini tamamlayıcıdan ziyade fark yaratan yeterince özellik vardır.Kimi problemlerde,IR methodu üstünlük göstersede,kimi durumlardada Raman daha kullanışlı olabilmektedir.

Raman spektrasının IR e göre bir önemli özelliği de,su ile çalışma olanağı vermesidir.Raman spektroskopisi ile sulu çözeltiler rahatlıkla çalışılabilir.Ayrıca,cam yada quartz kullanılarak sodyum klorür yada havaya karşı duyarlı maddeler ile de çalışma olanağı sunar.Tüm bu avantajlarına rağmen,1960’larda lazerin kullanılmaya başlanmasıyla,yapısal çalışmalarda pekte tercih edilmemektedir.Bir diğer sebepte tayin edilmek istenen maddenin yada safsızlıkların sebep olduğu floresans ışımasıdır.Bu sorun ise artık şimdilerde n-IR lazer kaynakları kullanılarak aşılmaktadır.
Raman spektrası,güçlü bir lazer kaynağıyla yada n-IR monokromatik ışıma etkisi ile elde edilir.Uygulanan ışıma sırasında,saçılan ışıma uygun spektrometreler ile genelde 90 derece olmakla beraber değişik açılarla ölçülür.Genelde Raman çizgilerinin yoğunluğu kaynağın yoğunluğunun %0.001 ‘i kadar olduğundan dolayı belirleme,ölçme işi IR e göre daha zor yapılmaktadır.Bu durumun istisnası ise Raman Rezonans Spektroskopisidir ki normal Raman spektroskopisinden çok daha hassastır.

Son yıllarda giderek artan kanser vakalarından biri de cilt kanseri kuşkusuz.Bunu riski önlemenin yada azaltmanın basit ve temel yollarından biri de güneş kremi kullanmak.Peki güneş kremleri cildimizi nasıl ve ne ile koruyor?

Örneğin UV ışınları,DNA’daki timin bazının mutajenik dimerinin oluşmasına sebep olabilmektedir.Kremler yapılarındaki aromatik moleküller sayesinde UV ışınlarını absorplayabilirler.UV ışınlarının absorplanması pi ve nonbonding elektronları daha yüksek enerji seviyesine yükseltir böylelikle oluşan enerji moleküler vibrasyonlarla dağıtılır yani UV ışınları ısıya dönüştürülür.(IR ışıması)

Güneş kremleri,UVnin bölgelerinin maksimum absorpsiyon olan yerlerine göre sınıflandırılır.Bu noktada üç bölgeden söz edebiliriz.320-400nm arası UV-A,280-320nm arası UV-C,100-280nm arası ise UV-C olarak adlandırılır.UV-C bölgesi en tehlikeli bölgedir çünkü en kısa dalgaboyu dolayısıyla en yüksek enerjiye sahiptir.Normalde UV-C ışınları ozon tabakası yada atmosferin diğer bileşenlerince absorplanabilir fakat oluşan kirlilik bu oranı giderek düşürmektedir.Çogu UV-A ve UV-B ışınları atmosferden geçmekte ve bizlere kadar ulaşmaktadır.Piyasadaki güneş kremlerinin hepsi bu spektrum aralığı için üretilmektedir.Cildimizde oluşan kızarıklıkların ve güneş yanıklılarını hemen hemen hepsi UV-B ışınlarından kaynaklanmaktadır ama aynı zamanda UV-A ışınlarınında etkisi vardır.

Güneş kremlerinin sagladığı koruma içerdiği moleküllerin UV ışınlarını absorplayan gruplarına göre değişir.Çoğu güneş kreminin etkin maddeleri şu maddelerden sentezlenmektedir;
p-aminobenzoik asid(PABA)

cinnamik asid………………..benzofenon………………..salisilik asid

Bu yukarıdaki maddelerden sentezlenen ve asıl korumayı sağlayan bileşikler ise maksimum dalgaboyları ile aşağıda verilmiştir.

Padimate-o:310nm……………..Parsol mcx:310nm

Oxybenzone:288-325nm…..homosalate:309nm…..Octocrylene:310nm

Kimyanın hemen hemen her alanında karşımıza çıkması muhtemel alan kolloid karışımlar,fiziko kimyanında temel konularındandır.

Temel olarak bir maddenin kolloid olarak adlandırılması için bir veya iki boyutundan enaz birinin 1-1000 nm arasında olması gerekmektedir.Eğer tüm boyutları 1nm nin altında ise o taneciklere molekül büyüklüğünde deriz.Taneciklerin tüm boyutları 1000 nm den büyük olduğu durumda ise bunlar makro moleküller olarak adlandırılırlar.

Kimi karışımlarda silikanın(SiO2) mikroskopik tanecikleri suda asılı kalırlar.(suspanse)Bu karışımlarda silika çözünmüş bir iyon yada molekül halinde değildir.(Hatta kütlece %40 a varan silika içeren ve silikanın yıllarca dibe çökmediği karışımlarda hazırlanabilir)Kolloid silika tanecikleri küre şeklindedir. Bazı kolloid tanecikleri çubuk şeklinde bulundukları gibi,bazıları ise insan kan plazmasındaki gama globumin gibi disk şeklinde olabilir.

Bir karışımın çözelti mi yoksa kolloid mi olduğunu saptamak ise oldukça basittir.Tyndall etkisi olarak adlandırılan ve 1869 yılında John Tyndall tarafından ortaya konulan yönteme göre,ışık gerçek bir çözeltiden geçtiği zaman gözleyici ışığın geleceği yöne dil doğrultuda ışık göremez.Kolloid biçimindeki dağılmada ise ışık her yöne rahatça saçılabildiğinden kolaylıkla görülebilir.

Peki kolloid silika taneciklerini birarada tutan nedir?Buradada en önemli etken ,tanecik yüzeylerinin soğurma etkisi yada çözeltideki iyonları tutma etkisidir.Bu yüzeyler belirli iyon tiplerini tutmayı tercih ederler.Silika tarafından tercih edilen iyon ise OH tır.Böylelikle tanecikler negetif net yüke sahip olurlar,benzer yüke sahip iyonlar birbirlerini iterler.Bu karşılıklı birbirini itme yer çekimi kuvvetini yener ve tanecikler yapışık olarak kalabilirler.

Bir kolloidin kararlılığında elektriksel yük önemli olmasına karşın,yüksek iyon derişimleri koagülasyona(coagulation)yani kolloidin çökmesine neden olur.Koagülasyona neden olan iyonlar kolloid tanecikler üzerine ters yük aktarırlar.

Diyaliz,osmoza benzeyen bir işlem olup,kolloid karışımı aşırı iyonlardan korumak için kullanılır.Çözünen moleküller yada iyonlar yarı geçirgen bir zardan geçer;fakat daha büyük kolloid tanecikler geçemez.Elektrodiyalizde ise,iyonla ters bir yük taşıyan bir elektrot tarafından kolloid karışımın dışına çekilir. Bir insan böbreği metabolizma tarafından üretilen fazla elektrolitlerden kolloid bir karışım olan kanı diyalizler.Bazı durumlarda böbrek bu özelliğini yitirir ve diyaliz makinesi vucudun dışında böbrğin görvini üstlenir.

Son günlerde İzmir’de suda yüksek oranda bulunmasıyla popülerliği artan arsenik elementi kendi grubunda bulunan azot ve fosfordan atomik hacim ve elektronegativite yönünden oldukça farlıdır.Atom yarıçapları gittikçe artığı için elektron verme eğilimleri de artar.+4 ve +5 değerlikli oldukları gibi -3 değerliklide olabilirler.(AsH3 hidrürü gibi)

Arseniğin gri ve sarı olmak üzere iki allotropu vardır.Bunlardan aynı zaman daha dayanıklı olan gri arsenik metal özelliğide gösterir ve elektriği iletir.(yogunluğu:3,78g\cm3 tür) İnce toz haline getirilince siyah görünür.Kapalı kapta ısıtıldıgında basınç altında 814 C de erir. Açık havada erimeden 633 C de süblimleşir.Meydana gelen buhar As4 seklinde olup sarı renklidir,1700 C nin üstünde As2 ye parçalanır.Arsenik buharları ani sogutulursa daha kararsız şekli olan sarı arsenik elde edilir.Karbon sülfürde çözünür.Soğutulduğunda balmumu gibi yumuşak kristaller halinde billurlaşirlar.Işığı çok fazla kırıcı özelliğe sahiptirler.Sarı arseniğin özgül ağırlıgı 1,97g\cm3 tür ve elektriği iletmez.As4 moleküllerinden oluşmuştur.Işık altında sarı arsenik hızla gri arseniğe dönüşür.

Arsenik havada yakıldığı zaman sarmısak kokusunu andıran bir koku salar ve mavimsi bir
ışıkla yanar.

Realgar (As4S4), orpigment (As2S3),arsenolit (As2O3), arsenopyrite (FeAsS) ve demirli arsenik(FeAs2) gibi minerallerinin oksijensiz ortamda ısıtılması ile saf arsenik süblimleşerek elde edilir.

2 As2S3 + 6 Fe → 6 FeS + As4

2 As2O3 + 3 C → 3 CO2 + As4

Yükseltgen asitte çözünürler.Derişik HNO3 te arsenik aside,seyreltik nitrik ve derişik sülfürük asitte arsenoz aside dönüşür.

Arsenik kurşunla (%5 As) Top,saçma ve mermi yapımında kullanılır.Saf kurşuna belli bir oranda katılarak sertleştirilir ve dökme kurşunun özelliklerini yükseltir.Metallik arsenik bazı bakır alaşımlarının yapımında da kullanılabilir.

Arsenikten tıpta çeşitli amaçlarla yararlanılmaktadır.Örneğin;fare ve böcek ilaçlarında, derilerin tabaklanmasında temizleme ve renk giderme amacıyla kullanılır.Sodyum arsenit çözeltileri bitkide bulunan zararlıları yok etmede kullanılır.

Gördüğümüz gibi sadece suda değil aynı zamanda bir çok alanda karşımıza çıkan arsenik diğer tüm kimyasallar gibi hayatımızın parçası olmuş durumda diyebiliriz sanırım….

Bugünkü kimyasalımızın adı feromon.Nedir bu feromon derseniz okumaya devam edebilirsiniz.Birçok hayvan birbirleriyle sadece ses ve görüntüyle değil aynı zamanda kimyasallar yani bunların sahip olduğu kokularla da haberleşebilirler, işte kabaca bu kimyasallara feromon denmektedir.

Bu yöntem ise böceklerde ana haberleşme aracıdır.Kimileri karşı cinsin ilgisini çekebilmek için kullansa da diğerleri uyarı amacıyla da kullanabilir.Kimileri de kendi cinslerini biraraya toplamak için kullanabilir.

Çok karmaşık olmayan bu yapılar çoğunlukla hidrokarbonlardan oluşur.Örneğin hamam böcekleri toplanma amacıyla undecane’i kullanırlar.

CH3(CH2)9CH3

Dişi güveler ise çiftleşmek istediklerinde karşı cinsin kesinlikle karşı koyamadığı koku olan 2-methyl heptadecane’ı kullanırlar.

Genel olarak ise yine aynı amaçla 23 karbonlu bir alken olan muscalure kullanırlar.(Latin:Musca domentica)

Günümüzde tüm bu bahsettiğimiz kimyasallar,böcek ilaçlarına oranla çevreye de duyarlı olarak böcek habitatlarını kontrol amaçlı kullanılmaktadır.

Son yıllarda feromonun insan üzerine olan etkileri de araştırılmaktadır.Örneğin,adet dönemlerinde beraber çalışan veya yaşayan kadınların davranışlarının feromondan etkilendiği düşünülmektedir.Bunlar arasında androsterone,büyük siklik ketonlar(siklik esterler) sayılabilir.Ayrıca yine bu bileşikler parfüm yapımında kullanılmaktadır.


Şekiller: Androsterone-pentalide-civetone