Ay: Mayıs 2018

Deney dizisi, altıncı bölüm – Final

Bundan önce yaptığım diğer deneyleri birleştirmenin zamanı geldi artık. İyot saat tepkimesi diye de bilinen bu tepkimede bir önceki deneydeki sonucu elde edeceğiz ama her şeyi aynı kapta karıştırmak yerine iki gruba ayıracağız. Bu sayede görsel etki vurgulanmış olur.

Son deneyde iyot çözeltisi ile başlamıştık. Sonra bu çözeltideki iyodu indirgemiştik (askorbik asitle). Ardından da hidrojen peroksitle (oksijenli su) bu iyonları yeniden iyot haline getirip nişastayı boyamasını gördük. Bu son boyama tepkimesi de oldukça hızlı olmuştu. Bu karışımı elde ederken iki tepkime vardı. Biri iyot çözeltisiyle askorbik asitin (C vitamini) ile hızlı tepkimesi, diğeri de hidrojen peroksitle bu iyonların yavaş tepkimesi. Nişastanın da iyonlar iyota dönüşünce boyandığını biliyoruz. O zaman iki karışım hazırlayalım. Birinci kaba iyot çözeltisi ve C vitamini koyalım. İkinci kaba da Hidrojen peroksitle nişasta karışımını koyalım. Birinci kaptaki sıvı çabucak rengini kaybedecek ve ikinci kapta ise ciddi bir tepkime olmayacak.

Bu iki karışımı aynı kaba döktüğümüzde ise bir yarış başlayacak. Hidrojen peroksit bulduğu iyonları yükseltgemeye çalışırken (yavaşça), karışımdaki askorbik asit de bu iyot moleküllerini hızla indirgemeye çalışacak. Bir süre sonra hızlı tepkimede bütün askorbik asit kullanılmış olacağından hidrojeb peroksitin önünde artık bir engel kalmamış olacak ve yavaş da olsa yeterince iyot yükseltgenebilecek ve bu iyot da karışımdaki nişastayla beraber renk değişimini sağlayacak.

Aşağıdaki deneyde bu olayı izleyebilirsiniz. Önce küçük kapta iyot ve askorbik asit çözeltisini hazırladım. Deney daha hızlı olsun diye çok az askorbik asit kullandım. İkinci ve büyük kapta ise hidrojen peroksit ve nişasta karışımını hazırladım. Buna da yine tepkime hızlı olsun diye çok hidrojen peroksit koydum. İki kabı karıştırdığımda kısa süre sonra renk değişimi başladı ve siyaha yakın bir renk oluştu. Daha sonra aynı tepkimeyi daha az hidrojen peroksit kullanarak yaptım. Bu sefer renk değişiminin başlaması biraz daha uzun sürdü.

Deney dizisi, beşinci bölüm – İyodun dönüşü

Son deneyde elde ettiğim karışımın rengi başlangıçtaki iyot çözeltisine benziyordu. Bu deneyde bu karışımın nişastayı boyayıp boyamadığına baktım. Aşağıdaki videoda da görüldüğü gibi renk değişimi hemen meydana geldi. Bu seferki renk ilk deneydeki kadar temiz olmadı ama. Belki de karışımda artık çok daha fazla farklı maddelerin bulunmasındandır.

 

Böylece asıl deneyi meydana getiren bütün adımları tek tek denemiş oldum. Bir sonraki deneyde hepsini doğru sıraya koyarak ilk başta planladığımdeneyi yapmaya çalışacağım.

Deney dizisi, dördüncü bölüm – Oksijenli su da oyuna katılır

Bir önceki deneyde negatif yüklü iyot iyonlarının nişastayla tepkimeye girmediğini görmüştük. Bu deneyde kullanmadığım iyot ve C vitamini karışımının kalan kısmına aşağıdaki videoda görüldüğü gibi bir miktar oksijenli su ekledim. Karışımı biraz çalkaladım ama bir değişiklik olmadı. Bu tepkime yavaş olduğundan ve elimdeki oksijenli su (hidrojen peroxit) çok seyreltik olduğundan biraz daha ekledim ve turuncu bir renk değişimi oldu. Karışımı biraz çalkalayınca da renk daha koyulaştı ve neredeyse ilk baştaki iyot çözeltisinin rengine geldi.Oksijenli su ile iyot iyonları arasında meydana gelen tepkime aşağıdaki gibidir.

\(H_{2}O_{2} + 2I^{-}+2H^{+}\longrightarrow{I_{2}+2H_{2}O} \)

Bu tepkime iyot çözeltisinin C vitaminiyle olan tepkimesinden daha yavaş bir tepkimedir.

Bir sonraki deneyde bu karışımın nişastayı boyayıp boyamayacağına bakacağım.

Deney dizisi, üçüncü bölüm – Nişastanın direnişi

Bir önceki deneyde C vitamini (askorbik asit) eklediğim iyot çözeltisinin rengini kaybettiğini göstermiştim. Bu deneyde elde ettiğim bu karışımın nişasta ile nasıl bir tepkime vereceğini görmek istedim. Videoda da görüldüğü gibi yeni bir nişasta su karışımı hazırladım. Soldaki erlen içinde bir önceki deneyde hazırladığım iyot ve C vitamini çözeltisinin bir kısmını (kalanını bir sonraki deneyde kullanacağım) nişasta karışımına döktüm. Bir süre beklememe rağmen bir renk değişimi olmadı. Demek ki negatif yüklü iyot iyonları nişastayla ilk deneydeki tepkimeye girmiyorlar.

Deney dizisi, ikinci bölüm – İyot ve C vitamini

İkinci hazırlık deneyi de iyot çözeltisiyle C vitamini (askorbik asit) tepkimesi. Aşağıdaki videoda da görüldüğü gibi önce erlende iyot çözeltisini hazırladım. Ardından daha önceden hazırladığım C vitamini çözeltisinden birazını erlendeki çözeltiye ekledim. C vitamini çözeltisi için marketten aldığım 1000 mg’lık C vitamini tabletlerinden iki tanesini bir kapta metal kaşık yardımıyla ezerek (evet, havan daha iyi bir çözüm olabilirdi) suda çözdüm. Tabii ki tamamı çözünmüyor. Artıkları kahve filtresi yardımıyla süzdüm. C vitamini ile iyot çözeltisi bir araya gelince iyot çözeltisi birden rengini kaybetti. Bu tepkime de oldukça hızlıydı.

\(C_{6}H_{8}O_{6} + I_{2} \longrightarrow{C_{6}H_{6}O_{6} + 2H^{+} + 2I^{-}} \)
 
Bu tepkimede de görüldüğü gibi çözeltideki iyot indirgenip negatif yüklü iyonlar haline gelince renk değişiyor.
 
 

Bir sonraki deneyde, elde ettiğim bu karışımını nişastayla etkileşimine bakacağım.

Deney dizisi, birinci bölüm – İyot ve nişasta

Uzun zamandır yapmayı planladığım bir gösteri deneyi için gereken malzemeleri sonunda tedarik ettim ve düşünmeye başladım. İnternette bu deneyin bir sürü filmi var nasıl olsa. Bu durumda deneyde meydana gelen olayları parça parça göstermeye karar verdim.

Bu yazı dizisinde hikayeye bu parçalarla başlayacağım ve en sonunda da yapmak istediğim deneyi yapacağım.

Serinin ilk deneyi ilkokuldan beri yapılan iyot ile nişastanın tepkimesi. Malzeme olarak eczaneden alınan tentürdiyot ve marketten alınan nişasta yeterli. Bunları çözmek için de tepkimeleri etkilemesin diye damıtılmış su kullandım. Aşağıdaki videoda bu deneyi nasıl yaptığımı görebilirsiniz.

Deney erlene iyot çözeltisi koymamla başlıyor. Görüldüğü gibi kırmızıya yakın renkli bir sıvı. Biraz damıtılmış su ekleyerek sıvı miktarını arttırdım. Sonra bir deney kabında nişasta çözeltisi hazırladım.Bu sıvı biraz bulanık oldu çünkü nişasta suda iyi çözünmüyor ama deney için sorun değil. Sonra da iyot çözeltisini nişasta çözeltisine döktüm. Görüldüğü gibi renk çok çabuk bir şekilde koyu laciverde hatta siyaha dönüştü. Bu deneyde göstermek istediğim şey, renk değişiminin ne kadar hızlı olduğuydu. Son deneyde de bu renk değişimini kullanacağız.

 

Robot programlama (Çizgi sayma)

Bu sefer robotu üçüncü çizgide durdurma problemine bakayım dedim. Temel Lego programlama derslerinde işlenen bir problem. Robot zeminden farklı renkte çizgilerin üzerinden geçerken üçüncü çizgide durmalı. En basit çözümlerden biri heralde şöyle olabilirdi:

Yavaşça kısa süre hareket et.

Çizgi görene kadar ilerle.

Çizgiyi görünce dur.

Bu üç adımı üç kere tekrarlayan bir program bu problemi çözer.

Yeni şeyler öğrenebileceğim bir çözüm aradım ve aşağıdaki programı yaptım. Bu programda birbirine paralel (yani aynı anda) çalışan iki program akışı var. Başlangıç bloğundan çıkan iki ayrı yol bu program parçalarını belirliyor. Önce programa iki tane başlangıç bloğu koyup yaptım bunu ama nedense ikisini de tek tek çalıştırmam gerekti. Bu şekilde iki program parçası da tek bir tuşla başlatılabiliyor.

Alt taraftaki program parçası sadece robotu sürekli ileri doğru hareket ettiriyor ve sonsuz bir döngüye giriyor, yani bu program hiçbir şeye bakmadan sürekli ierliyor. Bu döngüden sonra ise robotu durdurma bloğu var. Demek ki bu döngü o kadar da sonsuz değilmiş. Evet, bu döngünün ömrünü üst taraftaki program parçası belirliyor.

Üstteki program parçası temelde şunu yapıyor. Renk değişimi olana kadar bekliyor. Değişiklik olunca yeni rengi bir değişkene yazıyor. Eğer yeni renk siyah ise (kullandığım çizgilerin rengi siyahtı) o ana kadar görülmüş çizgi sayısı değişkenini bir arttırıyor. Eğer toplam 3 olmuşsa alt taraftaki sonsuz döngüyü bitiriyor ve böylece motor duruyor.

Programda iki tane değişken var. Bunlar biri ‘color’ adında diğeri de ‘line’ adında kırmızı bloklar şeklinde tanımlanmış. Bu blok programlama dilinde beni en rahatsız eden şey değişken kullanımı oldu. Bir değişkenin değerini arttırmak için önce bir değişken okuma bloğu kullanıyoruz. Sonra bu değişkenin çıktısını toplama bloğuna sokuyoruz. Çıkan sonucu da tekrar değişken yazma bloğuna gönderiyoruz. Basit bir işlem için üç blok gerekiyor yani. Bu blokları bir araya getirip kendi bloklarımıza yapabiliriz ama bu işi henüz o kadar öğrenmedim.

Üstteki program parçasının alt kısmında toplama bloğunun girişlerinin biri çizgi sayısı değişkeninin değeriyken diğeri de renk değişkeninin siyah olup olmadığını kontrol eden karşılaştırma bloğunun çıkışıdır. Eğer renk değişkeninin yeni değeri siyah ise karşılaştırma bloğunun çıkışı 1 değerine, aksi durumlarda ise 0 değerine sahip oluyor. Bu nedenle aşağıdaki toplama bloğu sadece renk geçisi siyaha olursa çizgi değişkenini 1 arttırıyor, diğer durumlarda ise 0 arttırıyor, yani sabit tutuyor.

Sonraki blok ise çizgi sayısı değişkeninin değerinin 3 olup olmadığını kontrol ediyor. Eğer 3 ise çıktı doğru oluyor ve bir sonraki döngü bloğu bitiyor. Eğer 3 değilse çıktı yanlış oluyor ve döngü devam ediyor. Bu döngü bitince de döngü durdurma bloğu çalışıyor ve bu blokta kullanılan numara bitirmek istediğimiz döngüye verdiğimiz numarayla aynı olmalı (Programda 02). Dikkat edersek üstteki program parçası 01 numaralı döngüye, alttaki program parçası ise 02 numaralı döngüye sahip. Biz de 02 numaralı döngüyü bitirmek istiyoruz, çünkü böylece motor duracak.

Aiağıdaki kısa filmde programı çalışırken görebilirsiniz.

Robot programlama

Bir süredir Serkan’a aldığım Lego Mindstorms EV3 setiyle oynuyorum. Pahalı olmasına rağmen oldukça hoşuma giden bir öğrenim imkanı.

Programlamayı şimdilik Lego Mindstorms EV3 yazılımıyla yapıyorum. İlk başta android için olan uygulamayı kullanmıştım ama orada çok daha az blok olduğundan bazı programlar daha zor oluyordu.

Aşağıda ilk denemelerimden birini görebilirsiniz. Sonsuz döngü içinde hareket eden bir robot. Kızılötesi sensörle önünde bir engel olup olmadığına bakıyor. Eğer bir engel varsa biraz geriye gidip restgele seçtiği bir yöne dönüp bir sonraki engele kadar ilerliyor. Programdaki ses blokları temel program için önemli değildir.

Program sonsuz döngü içinde çalıştığından robotu durdurmak için kontrol bloğunun üzerindeki düğmeyi kullanmak gerekmekte. Programda tabii ki hangi sensörün ve motorun hangi giriş kanalına bağlandığına dikkat etmek lazım. Aşağıdaki program B ve C kanallarına takılı büyük motorları ve 1. kanalda bulunan kızılötesi sensörünü kullanmakta. Bekleme bloğu kızılötesi sensör engel algılayana kadar motorun düz hareket etmesini sağlıyor. Engel algılandıktan sonra motoru durduruyorum çünkü diğer durumda ses dosyası motor gürültüsünden duyulmayabiliyor. Yani ses dosyaları kullanılmazsa motorları durdurmaya da gerek yok. Ses dosyası çalındıktan sonra motorlar geriye doğru bir tur döndürülüyor. Rastgele sayı bloğu 1 ile 4 arasında (1 ve 4 dahil) rastgele bir tamsayı üretiyor ve sonraki ‘switch’ bloğunda her bir ihtimale karşı ne yapılacağı programlanıyor.

Bir engelle karşılaşınca yön değiştiren robot progamı

Aşağıdaki videoda da robotu çalışırken izleyebilirsiniz.

Kalsiyum hidroksit ile karbondioksit tespiti

Çocuklara kimya deneyi yapalım mı dediğimde çok sevindiler. Ümit kimya olduğu için, Serkan da gaz ocağıyla oynama şansı bulabileceği için. Gaz ocağı tehlikeli bir alet ama, kullanım kılavuzuna göre alevin sıcaklığı 1700 dereceye kadar çıkabiliyormuş. Ayrıca yanlış muhafaza durumunda patlama riski de var. Öleceksek açık havada ölelim dedik ve deneyi bahçede yapmaya karar verdik.

Kalsiyum hidroksit (sönmüş kireç, kireç sütü ve kireç kostik adlarıyla da biliniyor) suda oldukça az çözünen beyaz bir toz. 100 mililitre suda (20 derecede) sadece 0.17 gram toz çözünebiliyor.  Deneyi okuduğum yerde daha kolay çözmek için tüpü gaz ocağında ısıtmamı diyordu, ben de öyle yaptım ama aslında bu tozun çözünürlüğü sıcaklık arttıkça azalmakta. Heralde ısıtma aşamasında sadece büyükçe toz parçaları kırılıp suda daha kolay dağıldığından bana daha iyi çözünmüş gibi geldi.

Erlen (Erlenmeyer, Erlenmeyer flask) içine 150 ml kadar su koyup çay kaşığının ucu ile çok az toz ekledim. Toz parçaları iyice kaybolana kadar ısıtıp karıştırdım. Bir iki dakika sonra çözeltim hazırdı. Sonra pipet yardımıyla suyun içine üflemeye başladım. Bir süre sonra su bulanıklaşmaya başladı. Bu bulanıklaşma ortamdaki karbondioksiti gösteriyor, yani suya üflediğim havanın içinde karbondioksit varmış.

Bu olay esnasında oluşan tepkime şöyle:

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

CaCO3 (Kalsiyumkarbonat) da su da çok daha az çözündüğünden bir katı asıltı (süspansiyon) oluşuyor ve bulanıklık oradan geliyor. Eğer erlen içindeki çözeltiyi içine üflemeden öylece bıraksaydım da havadaki karbondioksit yüzünden bir süre sonra aynı tepkime yine olacaktı.

Aşağıdaki videoda hazırladığım çözelti ile üfleme sırasında bulanıklaşma görülebilir.