Günlük Yaşantımızdaki Kimyasallar Prof. Dr. Baki Hazer Zonguldak Karaelmas Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü

Dersin Künyesi Dersin Adı ve Kodu KIM461 Günlük Yaşantımızdaki Kimyasallar Dersin İçeriği Temel kavramlar, Evlerde kullanılan temel bazı gıda, temizlik ve genel bakım maddelerinin kimyasal içerikleri, özellikleri ve elde edilişlerinin incelenmesi. Dersin Amacı Kimya eğitimi almış bireyler olarak çevrelerinde günlük kullanılan madde ve malzemelere kimyacı gözüyle bakmalarını sağlamak ve içerikleri hakkında bilgilendirmek. Kaynak Kitap John Emsley (2004); Vanity, Vitality, and Virility, Oxford University Press, New York. Yardımcı Kitaplar What’s That Stuff, C&EN Science&Technology, 2007 American Chemical Society (2007); Yük. Müh. Hidayet Erbil (1979); İmalat Ansiklopedisi , İnkilap ve Aka Kitabevleri Koll. Şti., İstanbul; George T. Austin (1985), Shreve’s Chemical Process Industries, McGraw-Hill, New York.

Hafta Konu Başlığı Birinci Hafta Mutfakta kullanılan temel gıda maddeleri. Tuz, şeker, bal, sirke, kabartma tozu. İkinci Hafta Limon tuzu, sentetik tatlandırıcılar, mayalar ve içme suyu. Üçüncü Hafta Yemeklik yağlar-margarinler, tereyağı, doymamış yağlar. Dördüncü Hafta Gıda koruyucuları, antioksidanlar, süt ve yumurta pastörizasyonu. Beşinci Hafta Sağlık ve vücut dış görüntü kimyasalları-kremler, ojeler, saç boyaları ve dudak boyaları. Altıncı Hafta Şampuanlar ve sabunlar. Diş beyazlatıcılar. Ciklet. Yedinci Hafta Deterjanlar, asitler ve temizleme tozları. Sekizinci Hafta Plastik boyalar, mürekkepler, vücut dövmeleri. Dokuzuncu Hafta Yapıştırıcılar-plastik yapıştırıcılar ve doğal ürünlü yapıştırıcılar. Onuncu Hafta Plastik torbalar, PVC su boruları ve penler. Yatak süngeri ve plastik oyuncaklar. Onbirinci Hafta Dericilik ve deri işleme kimyasalları. Onikinci Hafta Doğal gaz, motor yağı, karbonun önemi. Onüçüncü Hafta Böcek öldürücüler, havuz kimyasalları. Ondördüncü Hafta Havai fişekler, zımpara kağıdı.

BİRİNCİ HAFTA Mutfakta kullanılan temel gıda maddeleri. Tuz, şeker, bal, sirke, kabartma tozu.

TUZLAR Nötralleşme reaksiyonları. Kimya Biliminde tuzun genel anlamı asit-baz reaksiyonlarından elde edilen maddelerdir. Mutfak tuzu denilince bunlardan biri olan NaCl anlaşılır. Doğal olarak tuz madenlerinden kaya tuzu ve tuzlu göl sularının rafine edilmesiyle elde edilir.

ŞEKER Früktoz ve glükozun sakkaroz vermek üzere ortaya çıkan bileşenidir. Ülkemizde şeker pancarından üretilmektedir. Tropikal bölgelerde şeker kamışından elde edilir.

BAL Arı çiçeklerden aldığı nektar ve seyreltik şeker çözeltisini mide bölgesinde özel ürettiği enzim ile bal olarak peteklere boşaltır. Bal kabaca % 80 şeker ve %17 sudan ibarettir. Bal enzimleri sakkarozu glikoz ve früktoza dönüştürür. Bir başka enzim de glikozu glukonalaktona dönüştürür. Buda daha sonra balın yegane asidi glukonik aside hidroliz olur.

SİRKE Elma üzüm gibi meyvelerin içerdikleri şekerlerinin çözeltilerinin fermantasyon yoluyla hava oksijeni ile yükseltgenerek etil alkol, aset aldehit ve asetik aside yükseltgenmesiyle elde edilen çözeltileridir. Kabaca asetik asit çözeltisidirler.

KABARTMA TOZU Hamur içinde CO gazı üreterek küçük 2 gaz kabarcıkları oluşturarak ekmeği yumuşak ve kolay yenebilir yapmak için kullanılır. Esas içeriği sodyum bikarbonat ile asit etkisi yapan sodyum alüminyum sülfat ve kalsiyum sekonder fosfattan ibarettir. + 3- H + HCO H O + CO 2 2

İKİNCİ HAFTA Limon tuzu, sentetik tatlandırıcılar, mayalar ve içme suyu.

LİMON TUZU Sitrik asittir. Birçok meyve ve sebzede serbest durumda veya tuz halinde bulunur. Mayalanmış limon suyunun kaynar çözeltisinin kalsiyum karbonatla reaksiyonundan elde edilir. Gıda koruyucusu olarak birçok hazır gıdaya, reçel ve turşuya katılır.

SENTETİK TATLANDIRICILAR Sakarin ve aspartam en eski bilinen tatlandırıcılardır. Şekere göre 300 kere daha tatlıdır.

MAYALAR Mayalar yaşayan mikroorganizmalardır. Hamurun içindeki şekerden CO üretirler. 2 Bundan başka bazı aromatik bileşikler ve tat veren bileşikler de oluştururlar.

İÇME SUYU İçme suyu kokusuz, renksiz, berrak ve içimi hoş olmalıdır. Kesinlikle bakteriyolojik kirlilik taşımamalıdır. Arsenik, krom, kadmiyum, kurşun, cıva gibi ağır metal katyonları içermemelidir. İçme suyu nötral olmalıdır, (pH=7 olmalıdır).

Sularda Sertlik 2+ 2+ 2+ 2+ Sertlik su içinde bulunan Ca , Mg , Fe , Sr gibi metal katyonlarının varlığı olarak tarif edilir. Üç çeşit sertlik vardır: i. Geçici sertlik-bikarbonat sertliği. ii. Kalıcı sertlik-klorür, sülfat ve nitrat anyonları sertliği. iii. Sertlik bütünü (Geçici sertlik + kalıcı sertlik)

ÜÇÜNCÜ HAFTA Yemeklik yağlar-margarinler, tereyağı, doymamış yağlar.

Bitkisel Yağlar Genellikle yemeklik yağ olarak zeytin yağı ve ayçiçeği yağı kullanılmaktadır. Bunlara son yıllarda mısırözü yağı, fındık yağı, susam yağı ve soya yağları da eklendi. Yağlar genel tanım olarak gliserinin yağ asidi esterleridir.

Yağ Asitleri Doymuş ve doymamış yağ asitleri olarak ikiye ayrılırlar: 1-Bazı doymuş yağ asitleri: Bütirik asit, laurik asit, miristik asit, palmitik asit, stearik asit, araşidik asit. 2-Bazı doymamış yağ asitleri: Oleik asit, linoleik asit, linolenik asit, araşidonik asit, erüsik asit.

Zeytin yağı %75 oranında oleik asit içerir. Ayçiçeği yağı %15 doymuş, % 75 oranında doymamış yağ asitleri içerir. Doymamış yağ asitlerini başlıca oleik ve linoleik asit oluşturur. Gliserin esterinde R , R , R yağın cinsine göre 1 2 3 doymuş veya doymamış yağları göstermektedir.

Margarin Sıvı yağların daha uzun ömürlü ve tereyağına benzer halde kullanımı için hidrojenasyonu ile yapılır.Böylece yarı katılaştırılmış tereyağına benzer bir yağ elde edilir ve margarin olarak kullanılır.

DÖRDÜNCÜ HAFTA Gıda koruyucuları, antioksidanlar, süt ve yumurta pastörizasyonu

GIDA KORUYUCULARI Gıdaları taze halde saklayabilmek için kullanılan katkı maddeleridir. Çoğu gıdalar hiç gıda koruyucusu olmaksızın dondurarak, salamura yaparak ve teneke kutulara vakumlayarak saklanabilmekle beraber çoğu gıdalara koroyucu katılmaktadır. Koruyucular üç tiptir: i. Antimikrobiyaller, bakteri ve mayaların gıda içinde büyümesini önlerler; ii. Antioksidanlar, yağların gıda içinde oksidasyonunu yavaşlatırlar; iii.üçüncü tip koruyucular, gıdanın içinde enzimatik reaksiyonları önler. SO bu üç koruyucu özelliği aynı anda barındıran bir gıda 2 koruyucusudur.

Kükürt dioksit daha çok meyve korumada, meyve sularının korunmasında kullanılır. Organik karboksilli asitler-propiyonik asit, benzoik asit, para hidroksi benzoik asit unlu gıdaların ve içeceklerin, peynir, salata ve etlerin korunmasında kullanılır. Nitrit ve nitratlar paket içindeki etlerin korunmasında kullanılır.

ANTİOKSİDANLAR Hidroksi toluen ve hidroksi anisolün butil türevleri, hidrokinon, propil gallat oksijenin gıda yapısına girip yükseltgeme reaksiyonu sonucu parçalamasını engeller. Özellikle doymamış yağlar oksijenle peroksit ve hidro peroksitler üzerinden aldehit ve ketonların oluşumuna yol açabilir. Bu nedenle antioksidan katılarak muhafaza edilirler. Enzimatik reaksiyonları önleyici olarak sitrik asit ve askorbik asit Askorbik asit katılır. (C-vitamini)

Enzimler eser miktarda metal katyon gereksinimi duyarlar. Metal katyonların ortamdan uzaklaştırılması halinde enzimler kendiliğinden bloke edilmiş olur. Etilen diamin tetra asetik asit metal katyonları şiddetle tuttuğu için enzim aktivitesini engellemede kullanılır.

PASTÖRİZASYON Tüm bakterileri yok etmek için ültra pastörizasyon işlemi gerçekleştirilir. Bunun için o süt 1 veya 2 saniye 140 C ta su buharına tutulur. Bu ısıtma anlıktır. Hemen soğutulur. Bu soğutma süt üzerine vakum uygulayıp kısa bir süre buharlaştırma yoluyla yapılır. Yumurtanın pastörize işlemi 128 ile 138.5oC arasında

BEŞİNCİ HAFTA Sağlık ve vücut dış görüntü kimyasalları-kremler, dudak boyaları, ojeler ve saç boyaları.

Cildin yaşlanmasını önleyen kimyasallar Alfa-hidroksi asitler-glikolik asit, laktik asit. ; Glikolik Asit Laktik asit

Eosin, dihidroksi aseton, etil hekzil sinnamat, hidrokinon, risinoleik asit, lipitler, bor nitrür (BN) ve titan dioksit (TiO ) de güzellik kremlerinde 2 kullanılan kimyasallardır. Risinoleik asit: 12-hidroksi oktadek-9-enoik asit

Lipozom: Lipit nanoparçacıklardır. Lipit, yağda çözünür doğal olarak oluşan hidrofobik moleküllerdir. Lipit daha çok yağda çözünen kolesterol, fosfolipidler, yağ asitleri ve yağ asitlerinin mono-, di- ve tri gliseritlerinin özel adıdır.

DUDAK BOYASI Kastor yağı, risinoleik asit (bitkisel yağ) Lanolin (koyun yünü ekstraktı) Dudak boyası içeriği % Vazelin (petrol rafinerisi Boya 5 yan ürünü) TiO2 10 Yağ 40 Silikon polimeri Wax 20 Yumuşatıcı 25

OJE Nitro selüloz uygun bir çözücüde renk verici kimyasallarla karıştırılarak hazırlanır. Çözücü olarak aseton veya asetonitril kullanılır. Tırnak sağlığı için oje içine E-vitamini gibi vitaminler de katılır.

SAÇ BOYAMA Kalıcı boyaların esas maddesi kurşun(II) asetattır. Saçın kütikül tabakası açılıp kurşun tuzu içeri nüfuz eder ve proteinin kükürt atomu ile saça koyu renk veren PbS oluşturur. %6 lık hidrojen peroksit sulu çözeltisini içeren; amonyak ve diaminobenzen ile fenilen diamin türevleri içeren farklı ürünler vardır.

ALTINCI HAFTA Şampuanlar ve sabunlar. Diş beyazlatıcılar. Ciklet.

ŞAMPUANLAR Saçları kıvıcık, düz, hacimli ve kuvvetli yapmak şampuanlarla yıkayarak mümkün olmaktadır. Şampuan bir yüzey aktif madde, köpük yapıcı, bir temizleyici, bir olgunlaştırıcı (poli alkol, oleil alkol, veya kuaterner amonyum tuzu) bol su içinde karıştırılarak hazırlanabilir.

Yüzey aktif maddeler Şampuan hazırlamada en önemli rolü üstlenirler. Yüzey aktif maddeler anyonik, katyonik, noniyonik veya amfoter olabilirler. Anyonik yüzey aktif maddelere sodyum lauril eter sülfat örnek verilebilir ve şampuanın başlıca köpük yapıcı ve temizleyici ajanıdır. Katyonik yüzey aktif maddeler saça bir olgunluk verir. Aynı zamanda şampuanın vizkozitesini artırır. Olealkonyum klorür, distearil dimonyum klorür katyonik yüzey aktif maddelerdendir.

Amfoter yüzey aktif maddeler, kokamidopropil betain örnek verilebilir, köpük dayanıklılığını artırıcı ve viskoziteyi artırıcı olarak etki ederler. İyonik olmayan yüzey aktif maddeler, polietilenglikol stearat ve laurat esterleridir. Vizkozite artırıcı ve yıkama etkisini artırıcı etkileri vardır. Şampuana katılan olgunlaştırıcılar aynı zamanda elektriklenmeyi de önlerler. Şampuanın pH sı 5.5 ile 6.5 arasında olmalıdır.

SABUN Yağ asidi sodyum tuzu. Trigliserit olan yağların bazik ortamda hidroliz edilmesiyle elde edilir. Sodyum oleat-bir sabun örneği

DİŞ BEYAZLATICILAR Diş minesi vücudun en sert kısmı olup hidroksi apatitten oluşmuştur. Sararan dişleri sürtünme etkisi ile temizlemede diş macunu içine alüminyum oksit, kalsiyum fosfat, silis, kalsiyum karbonat katılır. Diş tabakasının içine kadar beyazlatma etkisini sağlamak için hidrojen peroksit kullanılır.

CİKLET Ağaç özsularından oluşan reçinemsi maddenin sakız olarak çiğnenmesi çok öncelerden bilinmektedir. Günümüzde sakızın üç ana bileşeni var: bir polimerik madde, tatlandırıcı ve meyankökü. Polimerik madde olarak halen daha ağaç özsuyundan elde edilen reçineler kullanıldığı gibi sentetik polimerler de kullanılmaktadır. Sentetik polimer olarak stiren- butadiyen kauçuğu, polietilen, poli vinil asetat kullanılmaktadır.

YEDİNCİ HAFTA Deterjanlar, asitler ve temizleme tozları.

DETERJANLAR Genel olarak sabun dışındaki temizleme maddelerine verilen addır. Deterjan, alkil veya aril benzen sulfonatlar ın genel adı olarak sadece yüzey aktif madde anlamında da kullanılmaktadır. Sabunun temizleme özelliğini kaybettiği sert sularda üstün temizleme etkisi ile bilinir. Yağ asidi sodyum tuzu olan sabun sert sularda ağır metal katyonları ile çöker ve temizleme görevini yapamadan ortamdan ayrılır.

Çamaşır deterjanı sabun dışında temizleme maddelerinin bir karışımıdır. Temizlemede yüzey aktif bir madde kullanılır. Çamaşır deterjanında beyazlatıcı olarak peroksit esaslı sodyum perborat, sodyum perkarbonat veya hipokloritler kullanılır. pH ayarlayıcı olarak sodyum karbonat veya sodyum bikarbonat katılır. Ağır metal katyon giderici olarak sodyum tripolifosfat, etilen diamin tetra asetik asit, iyon değiştiriciler kullanılır. Güzel koku vermesi için parfüm katılır. Böylece her türlü suyla başarılı bir temizleme sağlanmış olur.

ASİTLER ve Çamaşır Suyu Temizleme amacıyla tuz ruhu adıyla % 18 lik HCl kullanılmaktadır. Lavoba, banyo ve tuvalet temizliğinde kullanılmaktadır. Nitrik asit çözeltisi de bu amaçla-kezzap adı altında kullanılır ancak her iki asitle de temizlik yapılırken çıkan buharları koklamamalıdır çünkü insan sağlığına çok zararlıdır. Çamaşır suyu sodyum hipoklorit çözeltisidir. Banyo temizliğinde kullanılır, çok zararlı olduğundan temizlik esnasında koklanmamalıdır.

Toz deterjanlar (Vim, Cif) Dış yüzey temizliğinde aşındırma ile kullanılan temizleme aracıdır. Toz halinde anyonik yüzey aktif madde, sodyum fosfat, sodyum hidroksit, peroksit beyazlatıcı ve parfüm karışımından ibarettir. Anyonik yüzey aktif bir madde: C H OH + SO C H OSO H NaOH C H OSO – 12 25 3 12 25 3 12 25 3 Na+ Katyonik yüzey aktif bir madde: C H Cl + N(CH ) C H N(CH ) 12 25 3 3 12 25 3 +Cl- 3

SEKİZİNCİ HAFTA Plastik boyalar, mürekkepler, vücut dövmeleri.

Duvar Boyaları Plastik boyalar günümüzde temiz ve güzel görünüm bakımından geniş çapta kullanılmaktadır. Yüzey örtücü olarak kullanılan plastik bir madde uygun bir çözücü ile karıştırılır. Kullanım esnasında suyla seyreltilerek uygulanır. Suyu seven tipte polimer malzemelerin kullanılması sürüldükten sonra havada daha ileri polimerleşerek sudan etkilenmemesi önemlidir.

MÜREKKEPLER Mürekkepler baskı mürekkepleri ve yazma mürekkepleri olarak iki kısımda incelenir. Renkli baskılar keten tohumu yağı, soya yağı veya çözücü olarak yüksek kaynayan petrol destilatı ile organik boya pigmentinin karışımını kullanır. Organik boya pigmentleri çok halkalı azot bileşikleri, ftalosiyanin yeşili, diarilid kırmızısı gibi bileşiklerdir. İnorganik boya pigmentleri, krom yeşili (Cr O ), 2 3 Prusya mavisi (Fe [Fe(CN) ] ), kadmiyum sarısı 4 6 3 (CdS) ve molibdat kırmızısı (kurşun kromat, molibdat ve sulfat karışımı) olarak sıralanabilir.

Siyah mürekkep, karbon siyahından yapılır. Titan dioksit, beyaz pigment ile siyah tonları ayarlanır. Mürekkebe yağ, mum, yüzey aktif madde ve kuruyan yağlar katılarak istenen özellikler ayarlanabilir. Yazma mürekkepleri dolma kalemlerden tükenmez kaleme geçiş nedeniyle daha viskoz, ince tüpte tutulabilen, kalem ucunu tıkamayan mürekkep karışımlarını gerektirir.

VÜCUT DÖVMELERİ Lawsonia inermis ağacının yapraklarından hazırlanan bir çeşit mürekkep kullanılır. Koyu rengi veren bileşik 2-hidroksi-1,4- naftokinon dur. Toz edilmiş kuru asidik henna yaprakları limon suyu ile yoğurulur. Değişik yağ ve bitki katılarak özel vücut boyaları hazırlanabilir. Yaklaşık 3 gün kalıcı özelliği vardır.

DOKUZUNCU HAFTA Yapıştırıcılar-plastik yapıştırıcılar ve doğal ürünlü yapıştırıcılar.

YAPIŞTIRICILAR Yapıştırıcılar sıvı halde sürüldükten sonra makul bir süre sonunda sertleşip iki ayrı parçayı yapıştıran maddelerdir. Bir polimer madde çözeltisinde çözeltinin buharlaşması, erimiş sıvı polimerin soğuyup katılaşması, sıvı monomer karışımının sürüldükten sonra polimerleşip katılaşması şeklinde yapışma olayının değişik uygulamaları vardır. Esas olarak sentetik ve doğal reçineli yapıştırıcılar olarak sınıflandırılabilir.

Sentetik yapıştırıcılar Polivinil asetatın sulu karışımı hızlı kuruyan bir yapıştırıcıdır. Kauçuk lateks emülsiyonları da önemli termoplastik yapıştırıcılardandır. Ayakkabı imalatında kullanılan yapıştırıcılar polistirenin benzen çözeltisi idi ve çözücü benzenin kanserojen oluşu nedeniyle yasaklandı.

İnorganik yapıştırıcı-su camı Sodyum silikatın sulu karışımlarıdır. Kuruyunca geride cam tabaka bırakırlar, mikroorganizmalara ve neme karşı dayanıklıdır. Sıcakta eriyen (hot-melt) yapıştırıcılar Reçine, polimer ve balmumu karışımlarıdır. Çözücü yoktur. Eritilip sıvı halde uygulanır ve kısa süre içinde katılaşıp yapışma gerçekleşir.

…