Çoklu katyon ortamında polielektrolit faz geçiş dinamiğinin ışık saçılımı yöntemi ile incelenmesi

Abstract

Polielektrolitler suda iyonlaşarak çözünen polimer yapılardır. Tüm yaşam formlarında bulunan, biyoteknoloji, gıda ve ilaç endüstrisinde sıklıkla kullanılan polielektrolitlerin faz durumları, polimer yoğunluğu, çözücü çeşidi, iyon-tuz yoğunluğu ve sıcaklık parametrelerine bağlıdır. Zincir yapısından dolayı entropik durumları ve ortamdaki elektrostatik Coulomb kuvvetlerden dolayı uzun menzilli etkileşimler, polielektrolitlerin faz yapısını ve faz geçiş dinamiğini karmaşık hale getirmektedir. Bu tez çalışmasında esnek bir polielektrolitin çoklu katyon ortamında yoğunluğa ve sıcaklığa bağlı olan faz diyagramı ve faz geçiş dinamiği deneysel olarak çalışılmıştır. Bu çalışmanın ilk bölümünde, suda çözünebilen esnek polielektrolit olan Sodyum Polistiren Sülfonat (NaPSS) Baryum Klorür (BaCl2) tuzuyla oluşturduğu ikili çözelti sisteminin sıcaklığa bağlı faz geçiş diyagramı deneysel olarak ölçülmüş ve faz geçiş dinamikleri farklı polielektrolit konsantrasyonlarda araştırılmıştır. İkinci kısımda ise, sistemdeki iyon çeşitliliği arttırılarak NaPSS , BaCl2 sistemine ek olarak, Sodyum Klorür (NaCl) tuzu eklenmiş ve oluşan üçlü çözelti sistemin fazları ve faz geçiş dinamiği çalışılmıştır. Çözeltilerin ışık geçirgenliği ölçülerek faz diyagramı çıkarıldıktan sonra kritik sıcaklık etrafında farklı ani soğutma derecelerinde meydana gelen faz geçiş dinamiği Küçük Açılı Işık Saçılımı deneysel yöntemiyle detaylı bir şekilde incelenmiştir. Elde edilen veriler ve görüntülerin analizi Labview programıyla yapılmıştır. Yapılan deneyler sonrasında milimolar düzeyindeki iyon yoğunluğunun faz diyagramını değiştirdiği görülmüştür. Hem ikili ve hem de üçlü sistemde ani soğuma adımlarının faz dinamiği üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bulgular sonucunda faz geçişlerinin baskın bir yoğunluk popülasyonunun büyümesi ile meydana gelmediği, hem ikili hem de üçlü sistemde bir araya gelen polielektrolitlerin kritik bir büyüklüğe ulaşmadan her ölçekte faz geçişini tamamladığı görülmüştür. Nötr polimer sistemlerini açıklayan faz geçiş teorileri, polielektrolit faz geçişini açıklamakta eksik kalmaktadır.