GERİ DÖN

Ders Öğretim Planı

Dersin Kodu Dersin Adı Dersin Türü Yıl Yarıyıl AKTS
9105025432013 Katı Yüzeylerin Adsorpsiyon Davranışı Seçmeli Ders Grubu 1 1 8,00

Dersin Seviyesi

Yüksek Lisans

Dersin Sunulduğu Dil

İngilizce

Dersin Amacı

Dersin amacı katı-gaz ve katı-sıvı arayüzeyindeki adsorpsiyon proseslerine teorik bir temel oluşturmaktır. Bu amaçla, arayüzey sistemlerinde etkili olan moleküller arası çekim kuvvetleri, adsorpsiyon prosesinde etkili olan katı yüzeyin yapısı detaylı olarak ele alınmaktadır. Adsorpsiyonda denge, adsorpsiyon izotermleri, tek ve çok tabakalı adsorpsiyon ele alınmakta, adsorpsiyon kinetiği, elektrolit çözeltilerinde bulunan kolloid sistemlerde elektriksel çift tabaka oluşumu ve DLVO- teorileri, kolloidleri kararlı ve karasız hale getiren şartlar detaylı olarak incelenmektedir. Ağır metal iyonlarının, yüzey aktif maddelerin ve polimerlerin çözeltilerinden katı yüzeylere adsorpsiyonu özel olarak ele alınmaktadır. Katı ve sıvıların yüzey özellikleri ve etkileşimleri: yüzey/arayüzey gerilimi, kohezyon/adhezyon, ıslatma, yayılma gibi kavramların ele alınması ile konunun daha derinlemesine incelenmesi sağlanmaktadır.

Dersi Veren Öğretim Görevlisi/Görevlileri

Öğrenme Çıktıları

1 Öğrendikleri teorik bilgilerin kullanacakları ve atık suların arıtılması, saf su eldesi gibi konularda ve boya, mürekkep, deterjan gibi sanayi sektörlerinde birçok uygulama alanı bulunan iyonların adsorpsiyonu (iyon değişimi), yüzey aktif maddelerin adsorpsiyonu ve polimerlerin çözeltilerden katı yüzeylere adsorpsiyonu konusunda bilgi sahibi olacaklardır.
2 Katı yüzeylerin yapısı, kolloidlerin özellikleri, sıvı -katı yüzey, moleküller arası etkileşim, iyonların adsorpsiyonu (iyon değişimi), yüzey aktif maddelerin adsorpsiyonu ve polimerlerin çözeltilerden katı yüzeylere adsorpsiyonu, konusunda öğrendikleri yeni bilgileri arkadaşlarına sunum yaparak aktarma becerileri kazanacaklardır.
3 Proje ve verilen ödevler esnasında ortak çalışma imkanı da bulacaklar, takım çalışması yapmanın önemini kavrayacaklardır.
4 Adsorpsiyon ve yüzey olayları için önemli olan moleküller arası etkileşim, yüzey/arayüzey gerilimi, kohezyon/adhezyon gibi katı ve sıvıların yüzey özellikleri ve etkileşimleri hakkında bilgi veren kavramları öğrenecekler, katı yüzeylerin adsorpsiyon özelliklerinin nedenleri ve katı yüzeyin yapısı hakkında bilgi sahibi olacaklardır. Fiziksel ve kimyasal adsorpsiyon ayrımını öğrenecekler, yüzey olaylarında temel denge ilkeleri hakkında bilgi sahibi olacaklardır. Katı gaz ve katı sıvı arayüzeyinde adsorpsiyonun prensiplerini kavrayacaklar ve adsorpsiyon dengesini veren izoterm modellerini ve adsorpsiyon kinetiğine ait modelleri öğreneceklerdir. Kolloid kimyası, kolloidlerin kararlı ve kararsız hale geldikleri şartları inceleyecekler ve elektrolit çözeltileri içinde bulunan kolloid sistemlerde elektriksel çift tabaka oluşumu ve DLVO- teorileri hakkında derinlemesine bilgi sahibi olacaklardır.

Öğretim Sistemi

Dersin Ön Koşulu Olan Dersler

Yok

Ders İçin Önerilen Diğer Hususlar

Yok

Dersin İçeriği

Arayüzey olaylarının önemi, arayüzey olaylarında etkili olan moleküller arası etkileşim kuvvetlerinin türleri, katı yüzey-sıvı (gaz) etkileşiminde önemli olan yüzey/arayüzey gerilimi, kohezyon/adhezyon, ıslatma, yüzeyde yayılma, eğimli yüzeylerde oluşan basınç farkı gibi kavramlar, katı yüzeylerin yapısı: kristal yapıdaki katılarda atomların dizilimi, serbest katı yüzeyin özellikleri, kristal yapılı katıların yüzey enerjileri ve yüzey atomlarının farklı dizilimi, yüzey enerjisi ve adsorpsiyon, fiziksel ve kimyasal adsorpsiyon arasındaki farklar, adsorpsiyonda katı/gaz ve katı/sıvı arayüzeyinde denge, ve izoterm modelleri, adsorpsiyon kinetiği, ağır metal iyonlarının (iyon değişimi) ve yüzey aktif maddelerin katı yüzeylere adsorplanma özellikleri, kolloidler: kolloid parçacıkların yüzey potansiyeli, yüklü arayüzeyler, elektrolit çözeltisi ile yüklü yüzeyler arası etkileşim, Gouy-Chapman teorisine göre elektriksel çift tabakada iyonların dağılımı, yüklü yüzeyler arası etkileşim- DLVO teorisi ve kolloid parçacıkların kararlılığını veya koagülasyonunu etkileyen faktörler, yüzey kimyası ve zeta potansiyeli, polimerlerin adsorpsiyonu: polimerlerin çözeltilerdeki davranışı ve değişik çözeltilerden katı yüzeylere adsorplanma özellikleri.

Haftalık Ayrıntılı Ders İçeriği

Hafta Konular (Teorik) Öğretim Yöntem ve Teknikleri Ön Hazırlık
1 Arayüzey olaylarının önemi ve etkili olduğu prosesler. Arayüzey olaylarında etkili olan moleküller arası etkileşim kuvvetlerinin türleri.
2 Değişik etkileşim kuvvetlerinin etkisiyle; iyon-sürekli polar-geçici polar, vb., farklı-aynı moleküller arasında oluşan itme ve çekme kuvvetlerinin yapısı ve etkileşim miktarı ve etkileşimin moleküllerin yönlenmesine etkisi.
3 Etkileşim kuvvetleri (devamı); van der Waals etkileşimleri- Keesom oryantasyon,, Debye induktiv ve London dağıtma kuvvetleri. Potansiyel enerji eğrileri. Adsorpsiyonda etki eden kuvvetler, Sıvı fazda çekme kuvvetleri.
4 Özel tanımlar: Yüzey/arayüzey gerilimi, kohezyon adhezyon kuvvetleri, ıslatma, sıvının katı yüzeyde yayılması, eğimli yüzeylerde oluşan basınç farkı, kapiler etki.
5 Katı yüzeylerin yapısı: kristal yapıdaki katılarda atomların dizilimi, serbest katı yüzeyin özellikleri, kristal yapılı katıların yüzey enerjileri ve yüzey atomlarının farklı dizilimi. Yüzey enerjisi ve adsorpsiyon.
6 Fiziksel ve kimyasal adsorpsiyonda temel kavramlar: Tanımlar, adsorpsiyonda etkili olan kuvvetler ve adsorpsiyon enerjileri. Çok kullanılan adsorbentler ve özellikleri.
7 Fiziksel adsorpsiyon: katı-gaz arayüzeyinde adsorpsiyon, katı-gaz arayüzeyinde denge: Adsorpsiyon izotermleri, tek tabaka ve çok tabaka adsorpsiyonu, adsorplanan moleküllerin yönelimi ve kendi aralarındaki etkileşim.
8 İzoterm modellerinin teorik temelleri ve örnek izoterm modelleri ile izoterm hesaplanması. Fiziksel adsorpsiyon: katı-sıvı arayüzeyinde adsorpsiyon. Katı-sıvı arayüzeyinde denge: Adsorpsiyon izotermleri, tek tabaka ve çok tabaka adsorpsiyonu.
9 Adsorpsiyon kinetiği ve modelleri. İyon değişimi ile adsorpsiyon: Prensipleri ve iyon değişimi işlemini etkileyen faktörler.
10 Yüzey aktif maddelerin adsorpsiyonu: iyonik ve iyonik olmayan yüzey aktif maddelerin sulu çözeltilerden katı yüzeylere adsorpsiyonu.
11 Kolloidler: kolloid parçacıkların yüzey potansiyeli, yüklü arayüzeyler, elektrolit çözeltisi ile yüklü yüzeyler arası etkileşim, Gouy-Chapman teorisine göre elektriksel çift tabakada iyonların dağılımı.
12 Kolloidler: (devamı) yüklü yüzeyler arası etkileşim- DLVO teorisi ve kolloid parçacıkların kararlılığını veya koagülasyonunu etkileyen faktöler, yüzey kimyası ve zeta potansiyeli.
13 Kolloidler (devamı-3): kolloid sistemlere örnekler: boya, koruyucu lateks kaplamalar, modern seramikler ve tozların sentezi, zeolit sentezi vd.
14 Polimerlerin adsorpsiyonu: Polimerlerin çözeltilerdeki davranışı ve değişik çözeltilerden katı yüzeylere adsorplanma özellikleri.
15 Sıvı-sıvı arayüzeyler, yüzey aktif madde sistemleri. Emülsiyon oluşturma ve türleri.
16 FİNAL SINAVI

Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar

1- Fundamentals of Interfacial Engineering, R. J. Stokes, D. F. Evans, Willey-VCH, New York, 1997 2- Adsorption, J. Oscik, Elis Horwood Limited, 1982 3- Principles of Adsorption and Adsorption Processes, D.M. Ruthven, John Willey and Sons, 1984 4- Surfactants and Polymers in Aqueous Solution, B. Jönsson, B. Lindman, K. Holmberg, B. Kronberg, John Willey and Sons, Chichester, 1998

Planlanan Öğrenme Aktiviteleri ve Metodları

Etkinlikler ayrıntılı olarak "Değerlendirme" ve "İş Yükü Hesaplaması" bölümlerinde verilmiştir.

Değerlendirme

Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri Adet Değer
Ara Sınav 1 100
Toplam 100
Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri Adet Değer
Final Sınavı 1 100
Toplam 100
Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri 40
Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri 60

Staj Durumu

Yok

İş Yükü Hesaplaması

Etkinlikler Sayısı Süresi (saat) Toplam İş Yükü (saat)
Toplam İş Yükü (saat) 0

Program ve Öğrenme Çıktıları İlişkisi

PÇ 1 PÇ 2 PÇ 3 PÇ 4 PÇ 5 PÇ 6 PÇ 7
ÖÇ 0
ÖÇ 1
ÖÇ 2
ÖÇ 3
* Katkı Düzeyi : 1 Çok düşük 2 Düşük 3 Orta 4 Yüksek 5 Çok yüksek