4-(Desiloksi) Benzoik Asit Sıvı Kristalinin Termodinamik Özelliklerinin ve İzomerleri Ayırma Yeteneğinin Ters Gaz Kromatografi Yöntemi ile İncelenmesi


Işık B. , Çakar F. , Cankurtaran H. , Cankurtaran Ö.

International Conference on Research in Natural and Engineering Sciences (ICRNES 2020), Konya, Turkey, 14 - 15 November 2020, pp.21-23

  • Publication Type: Conference Paper / Summary Text
  • City: Konya
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.21-23

Abstract

Sıvı kristal kısaca kristal yapıdaki katı ile izotropik sıvı arasında bulunan bir ara faz olarak tanımlanabilmektedir. Sıvı kristaller akışkanlık, moleküler hareket gibi sıvının bazı özelliklerine ve moleküler düzenlilik gibi katının bazı özelliklerine aynı anda sahip olabilmektedir. Sıvı kristaller optik ve elektriksel cihazlar, sensör ve görüntüleme teknolojisi gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Sıvı kristal moleküllerinin yüzeyinde asidik veya bazik kısımların varlığı çözücüler ile sıvı kristal molekülleri arasındaki moleküller arası etkileşimleri arttırmaktadır. Yüzeyin asitlik veya bazlık derecesi sıvı kristallerin özelliklerini ve performansını belirlemede oldukça önemlidir. 

Geleneksel gaz kromatografisi genel olarak uçucu veya kolay buharlaşabilen bileşiklere uygulanabilmektedir. Polimerler, sıvı kristaller, mineraller gibi maddelerin analizi geleneksel gaz kromatografisi ile yapılamamaktadır. Bu durumdan dolayı bu tür maddeleri analiz edebilmek amacı ile ters gaz kromatografi (TGK) yöntemi geliştirilmiştir. TGK yöntemi bu tür maddelerin fizikokimyasal analizi için yaygın olarak kullanılan güvenilir, kolay uygulanabilen ve verimi yüksek olan bir yöntemdir. TGK yönteminin çalışma prensibi geleneksel gaz kromatografisi ile aynıdır. İkisi arasındaki temel farklılık geleneksel gaz kromatografisinde kromatografik kolon içerisine doldurulan sabit fazın özellikleri bilinir, kullanılan çözücülerin özellikleri belirlenmeye çalışılırken, TGK yönteminde tam tersi durum söz konusudur. Yani kromatografik kolon içerisine fizikokimyasal özellikleri belirlenecek olan sıvı kristal, polimer, mineral gibi maddeler doldurulur, kullanılacak olan çözücülerin tüm özellikleri bilinmektedir. TGK yöntemi ile analiz edilecek maddelerin yüzey ve termodinamik özellikleri, izomerleri ayırma güçleri, faz geçiş sıcaklıkları yüksek doğrulukla kolayca belirlenebilmektedir. 

TGK yönteminde sonsuz seyreltiklikte veya sınırlı konsantrasyonda çalışılabilmektedir. Sonsuz seyreltiklikte çalışıldığında sisteme çok az miktarda çözücü verilmekte ve adsorpsiyon Gibbs serbest enerjisi, entalpi ve entropisi, asitlik-bazlık sabitleri, sıvı kristal-çözücü etkileşim parametreleri ve etkin değişim enerji parametresi kolaylıkla belirlenebilmektedir. Sınırlı konsantrasyonda çalışıldığında ise diğerine nazaran daha fazla miktarda çözücü sisteme verilmekte ve diğerinde farklı olarak yüzey alanı ve porozitesi gibi özellikleri de belirlenebilmektedir. 

Bu çalışma kapsamında yapılan deneyler sonsuz seyreltiklikte gerçekleştirildi. Çalışma kapsamında farklı polar (n-bütil asetat (nBAc), i-bütil asetat (iBAc), etil asetat (EA), n-propil benzen (nPB), i-propil benzen (iPB), etil benzen (EB), klorbenzen (CB), toluen (T)) ve apolar (hekzan (Hk), heptan (Hp), oktan (O), nonan (N), dekan (D), undekan (UD), dodekan (DD), tridekan (TD)) çözücüleri kullanıldı. Deneyler 413.2 ile 423.2 K sıcaklıkları arasında 2’şer derece aralıklarla yapıldı. Bu sıcaklık aralığında elde edilen alıkonma zamanları kullanılarak tüm çözücüler için spesifik alıkonma hacimleri hesaplandı ve spesifik alıkonma diyagramları çizildi. Çizilen bu spesifik alıkonma diyagramlarından faz geçiş sıcaklıkları belirlendi. Deneysel çalışmalar sonucunda elde edilen verilerle hesaplanan spesifik alıkonma hacimleri kullanılarak sıvı kristal-çözücü etkileşim parametreleri, etkin değişim enerji parametresi, ağırlık kesri aktivite katsayısı gibi parametreler belirlendi. Ayrıca kullanılan 4-(Desiloksi) Benzoik asit sıvı kristalinin bazı izomer serilerini ayırma gücü de belirlendi. Deneyler 40 ile 150 oC sıcaklık aralığında, 40 ile 70 oC arası 5’er derece, 70 ile 150 oC arası 2’şer derece olacak şekilde gerçekleştirildi. 

Çalışma sonucunda 4-(Desiloksi) Benzoik asit sıvı kristalinin dört adet faz geçiş sıcaklığına sahip olduğu tespit edildi. TGK yöntemi ile belirlenen faz geçiş sıcaklıklarının DSC ile bulunan faz geçiş sıcaklıkları ile uyumlu olduğu görüldü. Çizilen alıkonma diyagramlarından çalışma kapsamında kullanılan izomer serilerinin düzgün bir şekilde birbirinden ayrılabildiği görüldü.

 

Anahtar Kelimeler: ters gaz kromatografisi, sıvı kristal, termodinamik özellikler, izomerleri ayırma gücü