asitler ve bazlar

Konu: asitler ve bazlar Çarş. Ara. 02, 2009 8:00 pm

asitler ve bazlar

-- ASİTLER --

Suda çözündüğünde H+ iyonları veren hidrojenli kimyasal türe ASİT denir. Asitler en eski çağlardan bu yana tanınan maddelerdir. Sözgelimi alkol mayalanmasının yanı sıra asetik mayalanma yani mikroorganizmaların etkisiyle alkolün sirkeye dönüşmesi daha o dönemlerde biliniyordu. Sirke bir başka deyişle asetik asit XIII. yy’a kadar bilinen tek asitti. Günümüzde kimya sanayisinin büyük bir bölümü az sayıda asidin ( sözgelimi sülfürik nitrik asetik ve hidroklorik asitler ) üretimine ya da kullanımına dayanır. Antoine Laurent Lavoisier ( 1743-1794 )
bazı maddelerdeki asit niteliğinin
oksijen ( asit doğrudan anlamına gelir ) kapsamalarından
kaynaklandığını düşünüyordu. Ama Sir Humphrey Davy ( 1778-1829 )
hidroklorik asitte oksijen bulunmadığını kanıtlayıp asit özelliğinin hidrojenin davranışından kaynaklanabileceğini ileri sürdü. 1887’de Svante Arrhenius asitlerin
bazların ve tuzların sudaki çözeltilerinin elektriksel davranışlarını
açıklamak için bir iyon ayrışması kuramı geliştirdi. Elektrolit adını
verdiği maddeleri şöyle tanımladı : Erimiş ya da suda çözünmüş bu
maddeler elektriği iletir ve elektrik onları ayrıştırır. Asitler H+ iyonları veren elektrolitlerdir ; bazlarsa tersine OH- hidroksil iyonlarını oluşturur. Bu bütün asitlerin topluca asit işlevini oluşturan bir özellikler kümesi taşıdığını ortaya koyar.

H+ iyonu elektronumu yitirmiş ( e- ) bir hidrojen atomudur. Artı yüklü bu iyonu anyonlar özellikle de eksi yüklü hidroksil iyonları çeker. Karşıt yüklü bu iki iyon karşılaştıklarında
çok kararlı bir su molekülü oluşur ( 555 milyon su molekülünden
yalnızca biri ayrışır ). Ayrıca su molekülünün oluşumu sırasında bir litre suyun sıcaklığını 10oC’tan 236oC’ta yükseltecek ölçüde ısı açığa çıkar. Bir litre suda bir mol ( 602 * 1023 molekül ) hidroklorik asit çözündürülürse elde edilen çözeltinin 55 su molü içinde bir mol H+ iyonu ve bir mol CI- iyonu yer alır. Bu güçlü ya da bütünüyle çözünen bir asittir. Ama bir mol asetik asit ancak bir molün binde 42’si kadar H+ iyonu sağlar ; dolayısıyla bu zayıf ya da bütünüyle çözünmeyen bir asittir. Söz konusu olaylar
bir çözeltide açığa çıkan H+ iyonu sayısının yalın ve kolay bir biçimde
dile getirilmesini gerektirir ; bu nedenle pH’yi ( ya da hidrojen
potansiyeli ) tanımlama yoluna gidilir.

Bir litre çözeltide bulunan H+ iyonunun mol sayısı 10-a ‘yla gösterilirse a’nın değeri pH’yi verir. Dolayısıyla litre başına 10-2 mol hidroklorik asit içeren bir çözeltinin pH’si 2’ye eşittir. Gerçekte H+ iyonu H3O+ ya da H+ (H2O) n hidronyum iyonu biçiminde bir ya da birçok çözücüye ( yani su molekülüne ) bağlıdır. Bu nedenle renkli ayrıçlar ( gösterge ) katıldığında asitler H+ iyonlarını onlara verir ve ayraçların yapısında renginde değişime yol açarlar. Bilinen ilk renkli ayraçlar helyantin çözeltisi ve turnusoldur. Demir çinko ve alüminyum gibi bazı metaller elektronlarını kolayca bırakır. Bir asit eşliğinde söz konusu elektronlar iyonlarla birleşerek Hidrojen açığa çıkar ve metal artı yüklü iyon biçiminde çözünür. Bakır gümüş ve altın gibi metallerse
elektronlarını bırakmadıkları için çözelti halindeki asitlerden
etkilenmezler. Gerçi nitrik asidin bakırı etkilediği gözlenir ; ama bu
etki yükseltgen kümesinden [NO3] kaynaklanır ve azot oksit buharları açığa çıkar. Asitler kireçtaşlarıyla yani kalsiyum karbonatla tepkimeye girerler : H+ iyonları Ca2 ve CO32 iyonlarından oluşan billursu yapıyı parçalar ve karbondioksit gazını [CO2] açığa çıkaran bir çözelti oluşur.

Arrhenius kuramı
yalnızca sulu çözeltiler için geçerlidir. Oysa 1923’te Johannes
Nicolaus Brönsted kullanılan çözücü ne olursa olsun H+ iyonunun rolünü
açıklayan yeni bir tanım önermiştir. Brönsted’e göre asit bir H+ iyonu bırakmaya elverişli bir maddedir ; bazsa söz konusu iyonu alan maddedir ; dolayısıyla eşlenik asit-baz çifti ortaya çıkar :

Asit  Baz + H+

Aynı yıl Gilbert Newton Lewis (1875-1946 ) yansızlaştırmayı renkli ayraçların tepkimelerini ve katalizi ölçüt alarak
asit özellikleri gösteren bütün maddeleri bir küme içinde toplamaya ve
elektron yapılarında ortak bir özellik bulmaya çalışmıştır. Asitler
bazların verdiği elektron çiftini alan ve bir ortak birleşme bağı
oluşturan maddelerdir. Bütün Brönsted asitleri bu tanıma girer ( [ H+]
iyonu bir elektron çifti alabilir ) ; ama bu tanıma AICI3
SO3 vb. maddeleri de eklemek gerekir. Brönsted kuramı hidrojenli
asitler için kullanılır ; dolayısıyla Lewis asitleri söz konusudur.

Başlıca mineral asitler arasında nitrik asit [ HNO3 ] hidroklorik asit [HCI ] ve sülfürik asit [ H2SO4 ] sayılabilir. İki H+ iyonu açığa çıkarabilen sülfürik asit
bir diasit oluşturur. Fosforik asitse [ H3PO4 ] bir triasittir ( üç H+
iyonu açığa çıkarır ). Kimya sanayisinde büyük ölçüde üretilen ve
tüketilen bu asitler gübre ( nitratlar ve fosfatlar ) plastik madde boya patlayıcı parfüm ilaç sanayisi ürünleri vb. üretimde ya hammaddeyi ya da ara maddeyi oluşturur. Organik asitler organik kimyayı ilgilendirir ve en az bir karboksil kökü [ -COOH ] içerirler ; aralarında temel biyokimyasal maddelerin bileşenlerini oluşturan aminoasitlerin ve yağ asitlerinin de yer alması nedeniyle çok büyük önem taşır.

Asitlerin büyük çoğunluğu ekşi lezzetlidir. Limonda sitrik asit sirkede asetik asit tadı vardır. Ancak bazı asitler zehirli bazıları parçalayıcı olduklarından rasgele tadılmamalıdır. Asit ve bazlarla renk değiştiren maddeler
asit ve bazların çözücüsü olur. Asit ve baz çözücülere ayraç adı
verilir. Bir maddenin asit veya baz olduğunu bunlarla anlaşılır.
Laboratuarlarda en çok kullanılan ayraç turnusoldür. Turnusol mor renkli bitkisel boyadır. Mavi turnusol kağıdı kırmızıya dönüyorsa o madde asit özelliğini taşır.

Asitlerin Bazı Özellikleri :

- Sulu çözeltileri elektrik akımını iletir.
- Mavi turnusol kağıdının rengini kırmızıya dönüştürür.
- Metallere etki ettiklerinde H2 gazının çıkmasını sağlar.
- Bazlarla birleşerek tuzları oluştururlar.
HCI + KOH  KCI + H20
- Çözeltilerinin tadı ekşidir daha çok suda çözünür.
- Mg Zn Fe Al gibi soy olmayan metallere etki ederek bunların tuzlarını oluşturur ve hidrojen gazını açığa çıkarırlar.
Zn + 2HCI  ZnCI2 + H2

Fe + H2SO4  FeSO4 + H2

-- SİTRİK ASİT --

Sitrik Asidin Özellikleri :

Sitrik asit bitki ve hayvanların bilinen metabolitleri olan doğal bir bileşiktir. Sitrik asit ; gıda içecek ve ilaç sanayiinde geniş olarak kullanılan çok yönlü bir bileşiktir.

İlk olarak 1784 yılında Scheele limon suyundan sitrik asidi izole etmiştir.1893 yılında Wehmer fungusları şeker çözeltisinde çoğaldıktan sonra sitrik asit ürettiklerini göstermiştir. Günümüzde mikrobial fermantasyonla ticari olarak sitrik asit üretimi üzerine çalışmalar geliştirilmektedir.

Sitrik Asit Üretimi :

Sitrik asit tarihte ilk defa limon suyundan kristallendirilerek ; daha sonra mikrobiyal olarak elde edilmiştir.
Sitrik asidin ticari olarak mikrobiyal üretimi 1923 yıllarında başlamıştır. Mikrobiyal üretim şeker ve tuz çözeltisinin yüzeyinde Aspergillusniger mikroorganizması kullanılarak gerçekleştirilmiştir (Kirk and Othmer 1993).

Sitrik asit fermantasyon prosesinde üç temel teknik vardır.
A. Penicillium ve Aspergillus ‘un sabit veya yüzey kültürü;
B. Sıvı kültürü ( 1930 ) A.niger
C. Katı tabaka kültürü sürekli kültür çok-basamaklı

A. Yüzey kültürü

Şeker içeren steril ortam çelik veya alüminyum tepsilere dökülerek özel odalara yerleştirilir. Bu odalar sıcaklık kontrollü nemli ve hava sirkikülasyonludur. Çoğaltılmış A.niger sporları ortama aşılanır ve 28-30O C sıcaklık %40-60 nemde 8-12 gün bekletilir. Organizma çoğalır bütün yüzeyi kaplar ve ortam asidikleşmeye başlar. Fermantasyon sonunda ortamın pH’ı ölçülür sıvı boşaltılır ve sitrik asit kristallendirilir. Miseller taze ortama eklenerek tekrar kullanılır.
Yüzey prosesleri çok eski prosesler olmasına rağmen hala kullanılmaktadır. Bunların yerini sıvı üretim prosesleri almaktadır.

B. Sıvı üretim prosesleri

Bu ana prosestir. Fermantörlerde aşılama yapılarak
karıştırma hızı ve havalanma hızı kontrol edilir. Fermantasyon süresi
25-30O C sıcaklıkta 3-5 güne kadar düşer. Fermantasyondan sonra sitrik asit ekstraksiyonu için sıvı boşaltılır ; misel tekrar kullanılabilir.

Bu metot iki basamaklı prosestir. Bu proseste
önce sporlar çoğalma ortamına aşılanır. 3-4 gün sonra miseller ayrılır
ve üretim ortamına eklenir. 25-30O C ’da oksijen gönderilir ve 3-4 gün
sonra sitrik asit ekstrakte edilir.

C. Katı hal fermantasyonu :

Bu proses ilk olarak 1935 Chan tarafından bulunmuştur. Uygulaması güç olduğundan endüstriye uygulanmamıştır.

Fermantasyon ortamı uygun oranda şeker kamışı melası patates veya et püresi gibi gözenekli katı materyale tutturulur. Daha sonra spor süspansiyonu aşılanır. Karışım tepsilerde 25-30O C ’da 6-7 gün inkübe edildikten sonra su ile ekstrakte edilerek deriştilir ve sitrik asit ekstrakte edilir.

Yarı kesikli sürekli ve çok basamaklı prosesler patentlidir ve tüm detayı bilinmez.

» Asitler ve Özellikleri
» Biyoloji - NÜKLEİK ASİTLER