TÜBİTAK – BİDEB
advertisement
TÜBĠTAK – BĠDEB Y.Ġ.B.O ÖĞRETMENLERĠ (FEN VE TEKNOLOJĠ-FĠZĠK, KĠMYA, BĠYOLOJĠ VE MATEMATĠK ) PROJE DANIġMANLIĞI EĞĠTĠMĠ ÇALIġTAYI YĠBO-5 ÇALIġTAY 2011 GRUP CASSĠA PROJE ADI ÇEġĠTLĠ BĠTKĠ TÜRLERĠNĠN KARBONDĠOKSĠT ABSORBLAMA KAPASĠTELERĠNĠN KARġILġATIRILMASI PROJE RAPORU PROJE EKĠBĠ CANAN CEBECĠ EBRU SENEM PROJE DANIġMANLARI Prof. Dr. Esma TÜTEM Prof. Dr. Adem KILIÇ GEBZE / ĠSTANBUL ġUBAT – 2011 ĠÇĠNDEKĠLER SAYFA NO Proje kapağı ………………………………………1 Ġçindekiler ………………………………………...2 GiriĢ ……………………………………………….3 Yöntem ve araĢtırma ………………………………5 Sonuç ve Değerlendirme ………………………….7 Kaynaklar …………………………………… ……7 Katkıda bulunanlar…………………………………7 ÇalıĢma takvimi……………………………………..8 Malzeme listesi………………………………………8 Kısa özgeçmiĢ………………………………….……9 2 PROJENĠN AMACI Farklı türdeki bitkilerin ortamdaki CO2 miktarına etkilerinin farklı olup olmadığını gözlemlemek. GĠRĠġ Hava, atmosferi meydana getiren gazların karıĢımından oluĢmaktadır. Saf hava, baĢta azot ve oksijen olmak üzere argon, karbondioksit, su buharı, neon, helyum, metan, kripton, hidrojen, azot monoksit, ksenon, ozon, amonyak ve azotdioksit gazlarının karıĢımından meydana gelmiĢtir. Bu gazların dağılımı ise % 78‟i azot, hacim olarak %21‟ini ve ağırlık olarak %23‟ ünü oluĢturan oksijendir ve oksijen oldukça reaktif bir gazdır. Diğer gazlar ise atmosfer hacminin %1‟ini oluĢtururlar. Atmosferi oluĢturan bu gazların, en kararsız olanları su buharı ve karbondioksittir. Atmosferdeki su buharı miktarı, denizler, göller, nehirler ve bitkilerden buharlaĢma ile artar ve bulutlardan sis, çiğ, yağmur oluĢumu ile de azalır. Su buharının bu değiĢkenliği, bu olaylarla birbirini öyle takip eder ve dengeler ki, su buharının atmosferdeki miktarı değiĢmez. Karbondioksit miktarı insan ve hayvanların solunumu ve bitkilerin fotosentez olayı ile atmosferde dengede tutulur. Bitkiler fotosentez yaparken havadaki karbondioksiti yani insanın kullanmadığı zararlı gazı alır ve onun yerine atmosfere oksijen bırakır. Nefes aldığımızda içimize çektiğimiz ve asıl hayat kaynağımız olan oksijen, fotosentezin ana ürünüdür. Atmosferdeki oksijenin yaklaĢık %30'u karadaki bitkiler tarafından üretilirken, geri kalan %70'lik bölüm denizlerde ve okyanuslarda bulunan ve fotosentez yapabilen bitkiler, algler ve bazı bakteriler tarafından üretilir. Dünya, üzerine düĢen güneĢ ıĢınlarından çok, dünyadan yansıyan güneĢ ıĢınlarıyla ısınır. Bu yansıyan ıĢınlar baĢta karbondioksit, metan ve su buharı olmak üzere atmosferde bulunan gazlar tarafından tutulur, böylece dünya ısınır. IĢınların bu gazlar tarafından tutulmasına sera etkisi denir. Atmosferde bu gazların miktarının artması Yerküre'de ısınmayı artırır. Günümüzdeki tehlike, karbondioksit ve diğer sera gazlarının miktarındaki artıĢın bu doğal sera etkisini Ģiddetlendirmesinde yatmaktadır. Binlerce yıldır dünyamızdaki karbon kaynakları kararlı kalırken, Ģimdi modern insanoğlu aktiviteleri, fosil yakıtların kullanımı, ormanların yok oluĢu, aĢırı tarım yapılması, atmosfere büyük miktarlarda karbondioksit ve diğer sera gazlarının atmosfere salınmasına sebep olmaktadır. Küresel ısınma, sera etkisiyle atmosferin periyodik olarak sıcaklığının artarak ısınması olup, doğal bir süreçtir. Ġnsanların aktiviteleri sonucunda atmosfere, özellikle gazların girdileri arttığından etki giderek fazlalaĢmaktadır. 16.02.2001 tarihinde Cenevre‟de açıklanan BM Çevre Raporu'na göre 21. Yüzyılda, ortalama hava sıcaklığının 1.4 °C ile 5.3 °C arasında artacağı, buzulların erimesiyle denizlerin 8-8.8 cm kadar yükseleceği, uzun vadede dünyanın fiziksel yapısında geri dönüĢümü olmayan değiĢiklikler ortaya çıkacağı, Afrika kıtasında, tarım rekoltesinin düĢeceği, ortalama yıllık yağıĢ miktarının azalacağı, su sıkıntısı görüleceği, Asya kıtasında, kurak ve tropik bölgelerde yüksek sıcaklıklar, seller ve toprak bozulması, kuzey bölgelerinde ise tarım rekoltesinde artıĢ görüleceği, tropik kasırgaların artacağı, Avrupa kıtasında, güney bölgelerinin kuraklığa eğilimli hale geleceği, Alp Dağları buzullarının yarısının 21. Yüzyılın sonunda yok olacağı ve tarım rekoltesinin azalacağı, Kuzey Avrupa‟da ise tarım rekoltesinin artacağı, Lâtin Amerika‟da kuraklık olacağı, sellerin çok sık tekrarlanacağı, tarım rekoltesinin azalacağı, sıtma ve koleranın artacağı, Kuzey Amerika‟da tarım rekoltesinin artacağı, özellikle Florida ve Atlantik kıyılarında deniz seviyesinin yükseleceği, büyük dalgaların oluĢacağı ve sellerin görülebileceği, sıtma ve ateĢli humma gibi hastalıkların artacağı, 3 sıcaklık ve nem artıĢıyla ölüm oranının artacağı, Polar bölgelerde buzulların eriyeceği, bitki ve hayvan türlerinin sayısının ve dağılımının etkileneceği, buzulların erimesiyle bağlantılı olarak deniz seviyesi her yıl 0.5 cm kadar yükseleceğinden, gelecek 100 yıl içersinde mercan kayalıklarının zarar göreceği, çok sayıda küçük ada ve kıyı kentlerinin sulara gömüleceği gibi öngörülere yer verilmekte ve dünyanın bilinmezlerle dolu bir geleceğe doğru yol aldığı ortaya konmaktadır. Fotosentezle her yıl yaklaĢık olarak 200-500 milyar ton CO2 dönüĢüme uğratılmaktadır. Bu nedenle fotosentezin önemi yalnız kalitatif değil ayrıca kantitafitir. Fotosentezle havanın karbondioksiti ve su, karbonhidratlara dönüĢtürülür. Fotosentez, klorofil (kromozomlarda) taĢıyan canlılarda ıĢık enerjisi kullanılarak organik bileĢiklerin üretilmesi olayıdır. Fotosentetik organizmalar, ıĢık enerjisinden yararlanarak enerjiyi depolarlar ve organik bileĢikler üretebilirler. Bitkiler de diğer canlılar gibi yaĢamsal etkinlikleri için gerekli enerjiyi organik maddelerin kimyasal enerjisinden sağlarlar. Bunun için de güneĢ ıĢığını kullanarak havanın karbondioksitini indirgeyerek organik besinlerini sentez ederler. Bu iĢlem CO2′in indirgenmesi ve ancak güneĢ enerjisiyle gerçekleĢtirildiğinden “fotosentez” olarak anılır. Bu yolla güneĢin ıĢık enerjisi kimyasal enerjiye dönüĢtürülür ve organik madde sentezi yapılmıĢ olur. Yapraklar, bitkilerin besin üretim merkezidir. Bitki yapraklarını oluĢturan hücrelerin içinde kloroplast denilen, çok küçük yapılar vardır. Bu yapıların içindeki yeĢil renkli boyar madde (pigment) olan klorofil maddesinin görevi ıĢık yakalamaktır. Kloroplastlar güneĢ ıĢınlarını bir panel gibi toplayıp, kollektör gibi enerjiye dönüĢtürerek besin üretirler. Üretilen besin yapraklardan, bitkinin beslenmesi gereken diğer bölümlerine götürülür. Havadaki karbondioksit, güneĢ enerjisi kullanılarak, niĢasta ve diğer yüksek enerjili karbonhidratlara dönüĢtürülür. Karbon kullanıldıktan sonra ortaya çıkan oksijen ise havaya bırakılır. Bitki daha sonra besine ihtiyaç duyduğunda bu karbonhidratlarda depoladığı enerjiyi kullanır. Bu bitkilerle beslenen canlılar da bitkide bulunan karbonhidratlardan enerji ihtiyaçlarını karĢılarlar. Fotosentez olayının meydana gelebilmesi için gerekli olan maddeler, ıĢık, klorofil, karbondioksit, canlı organizmadır. Küresel ısınma üzerinde en etkili gaz olan karbondioksit emisyonlarını % 5 oranında azaltmak için bütün ülkelerin doğayı etkilemeyen yeni endüstri politikalarını devreye sokmak zorunda olduğu belirtilmektedir. Bizde yaptığımız proje ile bitkilerin fotosentezle karbondioksiti oksijene dönüĢtürdüğü gerçeğinden yola çıkarak 3 farklı bitkinin karbondioksit absorplama miktarları arasındaki farklara saptanmaya çalıĢtık. 4 YÖNTEM VE ARAġTIRMA Titrimetri ve reaksiyonları Ayarlı veya standart bir çözeltiye miktarı bulunmak istenen maddenin birbirine tesir ettirilme iĢlemine titrasyon denir.titremetri ve volumetri genellikle aynı amaç ile kullanılrı.ama aralarında küçük bir fark vardır.titrimetri volumetrinin özel bir dalıdır.titrimetri ile konsantrasyonu ve hacmi bilinen bir çözeltiyle kimyasal bir reaksiyona giren aranan veya bir nümune içinde bulunan madde tayin edilir. Halbuki volumetride bundan baĢka sadece gaz hacmini ölçmek suretiyle de ölçüm yapılabilir. Titrimetri de geçen baĢlıca reaksiyon tipleri Ģunlardır: a. NötralleĢme reaksiyonları b. Çökme reaksiyonları c. Yükseltgenme- indirgenme reaksiyonları d. KompleksleĢme reaksiyonları Bu reaksiyonlar için genellikle normal bazen de molar çözeltiler kullanılır. Böyle çözeltilere titrimetri de ayarlı veya standart çözeltiler denir. Titrasyonda indikatörler Bir titrasyonda dönem noktasını tayin etmek için kullanılırlar.dönüm noktasına , ekivalens noktası veya eĢdeğerlik noktası da denir. Ama teorik anlamda dönüm noktası ekivalens noktası değildir. Hatasız bir titrasyonda(olasılığı pek azdır) dönüm noktası ancak ekivalens noktasına eĢit olabilir. Ġndikatör ortama ilave edilen bir madde olabildiği gibi, reaksiyona giren maddelerden biri de olabilir. Böyle maddeler dönüm noktalarında renk değiĢtirirler. Yani titrasyon çözeltisinden ilave edilen bir damla ortamın rengini değiĢtirir örneğin kırmızıdan sarıya döndürür. Titrimetri cinsine göre değiĢik indikatörler kullanılır. Sodyum karbonat, sodyum hidroksit karıĢımı titrasyonu; bir çözeltide bulunan sodyum hidroksit ve sodyum karbonat, çift indikatör kullanılarak tayin edilir. Çözeltiye önce fenoltalein damlatılıp 0,1 M HCl ile renksizliğe kadar titre edilir. Bu titrasyonda; NaOH + HCl NaCl + H2O Na2CO3 + HCl NaHCO3 + NaCl Reaksiyonları cereyan eder. Asidin bir kısmı sodyum hidroksidin nötralleĢmesi, bir kısmı da sodyum karbonatın, sodyum bikarbonat haline dönüĢmesi için harcanır. Bundan sonra çözeltiye birkaç damla metiloranj ilave edilir ve çözeltinin rengi kırmızı oluncaya kadar titrasyona devam edilir. Bu basamakta asit sadece, NaHCO3 + HCl CO2 + H2O + NaCl Reaksiyonu için sarfolur. 5 Ortamda bulunan NaHCO3 , Na2CO3 dan meydana geldiğinden X fenolftalein Y de metiloranj sarfiyatı olmak üzere X- Y ml NaOH için sarfolan asidi , 2Y de Na2CO3 için sarfolan asidi 2Y de Na2CO3 için sarfolan asidi verir. Sodyum hidroksit ve sodyum karbonat miktarları hesaplanır. Bir karıĢım NaOH , Na2CO3 ve asitle reaksiyona girmeyen üçüncü bir madde ihtiva ediyor. Bu karıĢımdan alınan 12oo gramlık bir tartım saf suda çözülüp, 0,1 N HCl ile önce fenolftaleine, sonrada metil oranja karĢı titre ediliyor. Fenolftalein sarfiyatı 150 ml, metiloranj sarfiyatı 25 ml olduğuna göre , karıĢım içinde bulunan NaOH ve Na2CO3 yüzdelerini hesaplayınız. Metiloranj sarfiyatı 25 ml olduğuna göre , bunun iki katı (50ml) Na2CO3 için sarfedilmiĢtir. Buna göre , Na2CO3= N1ml1 meg = 0,1 . 50. 0,0530= 0,2650 g % Na2CO3 = 0,2650/1,200 . 100= 22,08 Sodyum hidroksit için sarfedilen miktar ise 150 – 25 = 125 ml „dir. NaOH = 0,1 . 125. 0,04 =0,5 g % NaOH = 0,5 / 1,2 . 100 = 41,67 DENEYĠN YAPILIġI Cam fanuslar 40*40*40 boyutlarında alındı. Fanusların içerisine konulmak için gardenya, kaktüs ve paĢa kılıcı bitkileri seçildi. Her bir fanusun içerisine karbondioksit çıkıĢını sağlamak için ; 0,1 mol (10 g) CaCO3 katısı konuldu ve üzerine eklemek için 0,2 M HCl çözeltisi hazırlandı. Çözelti için 30 ml HCl ile 90 ml su kullandık. OluĢan CO2 „yi kullanmak için fanusların içerisine 1 M NaOH çözeltisi koyduk. Çiçekler ortada NaOH ve CaCO3 çözeltileri çiçeklere eĢit uzaklıkta olacak Ģekilde düzeneklerimizi kurduk. Lambalarımızı ise çiçeklerin tam tepesine mesafeleri eĢit olacak Ģekilde yerleĢtirdik. Bitkilerimizi 12 saat ıĢık altında beklettik. Bekleme süresi sonunda fanusları kaldırdık ve NaOH çözeltisinin CO2 ile tepkimeye girmesi sonucu çözeltide bulunan sodyum hidroksit ve sodyum karbonat, çift indikatör kullanarak tayin ettik.. Çözeltiye önce fenoltalein damlatılıp 2,5 M HCl ile renksizliğe kadar titre ettik. Bu titrasyonda; NaOH + HCl Na2CO3 + HCl NaCl + H2O NaHCO3 + NaCl Reaksiyonları cereyan etti. Asidin bir kısmı sodyum hidroksidin nötralleĢmesi, bir kısmı da sodyum karbonatın, sodyum bikarbonat haline dönüĢmesi için harcandı. Bundan sonra çözeltiye birkaç damla metiloranj ilave edip ve çözeltinin rengi kırmızı oluncaya kadar titrasyona devam ettik. Bu esnada oluĢan reaksiyon aĢağıda yer almaktadır. NaHCO3 + HCl H2CO3 + NaCl 6 SONUÇ Bitki I. kap GARDENYA II. kap KAKTÜS III. kap PAġA KILICI IV. kap (bitkisiz) Fenolftalein eklendiğinde HCl sarfiyatı 0,5ml 0,8ml 0,5ml 0,3ml Metiloranj eklendiğinde HCl sarfiyatı 3,3ml 6,2ml 4,2ml 5,4ml Toplam sarfiyat 3,8ml 7ml 4,7 ml 5,7 ml Sonuçlarını elde ettik. Kullanılan HCl miktarına göre hangi fanusun içinde karbondioksit miktarının en fazla olduğunu yorumladık. Ortamdaki karbondioksit ne kadar fazla ise HCl sarfiyatı da o kadar fazla olur. Bitkinin karbondioksiti fazla kullandığı ortamda kullanılan HCl az olacağı değerinden yola çıkarak en çok gardenya bitkisinin karbondioksiti kullandığını belirledik. KAYNAKÇA http://tr.wikipedia.org/wiki/Fotosentez http://www.bahce.biz/bitki/icmekan/katalog/icmekan19/index19.htm http://tr.wikipedia.org/wiki/Sera_etkisi http://dwioftoday.blogspot.com/2010/09/carbondioxide-absorber-plant.html http://www.plantphysiol.org/cgi/reprint/75/1/187.pdf GÜNDÜZ , Turgut kantitatif analiz ders kitabı, bilge yayınları, ANKARA 1990 KATKIDA BULUNANLAR Prof. Dr. Esma TÜTEM Prof. Dr. Adem KILIÇ 7 PROJE ZAMAN ÇĠZELGESĠ Yapılacak iĢler 03/02/2011 Ġhtiyaç ve araç gereç temini 09.oo- 19.oo Deney düzeneklerinin kurulması 04/02/2011 05/02/2011 11-oo.12oo Çözeltilerin hazırlan ması CO2 çıkıĢı sağlamak 14.00-16.00 Bitkilerin fotosentez süresinin beklenmesi 16.30-19.00 16.30-19.00 Fanusların açılması 09.oo- 10.30 Titrasyon yapılması 11.oo-12.oo 14.00 – 16.oo Sonuçların hesaplan ması KULLANILAN MALZEMELER 4 Adet cam fanus( HCl eklenebilmesi için cam boru takılabilecek bir delik içermeli ) 12 Adet 500 ml beher 100 g CaCO3 250 ml HCl 100 g NaOH Fenolftalein indikatör çözeltisi ( çözelti olarak yoksa 5 g; bu durumda 100 ml etil alkol) Metil oranj indikatör çözeltisi 1 adet dijital terazi 1 adet büret 4 adet halojen lamba 1 adet ATATÜRK ÇĠÇEĞĠ 1 adet paĢa kılıcı bitkisi 1 adet kaktüs 1 adet spatül 1 adet porselen kaĢık 4 adet kıskaç ( büret tutturmak için) 1 adet spor 3 adet portatif CO2 ölçme cihazı ( temin edilebilirse) Silikon ve tabancası Erlen mayer 8 KISA ÖZGEÇMĠġ CASSĠA Canan CEBECĠ 2003‟ de Samsun Milli Piyango Anadolu Lisesini bitirdi. 2007 yılında Samsun Ondokuz Mayıs Üniversitesinden mezun oldu. ġuan Asarcık YĠBO‟da Fen ve Teknoloji Öğretmenliği yapıyor. Ebru SENEM 2002‟ de Ankara BaĢkent Lisesini bitirdi. 2007 yılında Karadeniz Teknik Üniversitesi Giresun Eğitim Fakültesinden mezun oldu. Kastamonu 75. yıl Cumhuriyet YĠBO‟da öğretmenlik yapıyor. 9
