Proton ve Çekirdek

1900’lü yılların başlarında, atomların iki özelliği açıkça belli olmuştu: Atomlar elektronları içeriyordu, ve elektriksel olarak nötürdü, yani yüksüzdü. Elektriksel açıdan yüksüz olabilmesi için bir atomda eşit sayıda artı ve eksi yük bulunmalıydı. Bu bilgilere dayanarak Thomson, atomu içinde gömülmüş halde elektronlar bulunan artı yüklü bir küre olarak öneriyordu (Şekil 1). Thomson’un bu “kuru üzümlü kek” benzeri atom modeli uzun yıllar atom kuramı olarak kabul gördü.

Şekil 1. Thomson atom modeli. Bu model “üzümlü kek” e benzer. Elektronlar homojen olarak pozitif yüklü küre içerisinde gömülmüş gibidir.

1910’da, önceleri Cambridge üniversitesinde Thomson ile çalışmış olan Yeni Zelandalı fizikçi Ernest Rutherford, a taneciklerini kullanarak atomun yapısını incelemeye karar verdi. Meslektaşı Hans Geiger ve öğrencisi Ernest Marsden ile birlikte, Rutherford bir dizi deney yaptı. Bu deneylerde radyoaktif bir kaynaktan çıkan a taneciklerinin çarpacağı hedef olarak çok ince altın ve başka metal yapraklar kullandı (Şekil 2). Deneylerinde a taneciklerinin çoğunun metal yaprakların içinden sapmadan ya da çok az sapma yaparak geçtiğini gördü; ancak zaman zaman bazı a taneciklerinin büyük bir açı ile sapma yaptığını da fark etti. Hatta bazen a taneciği geldiği yöne doğru geri tepiyordu! Bu çok şaşırtıcı bir buluştu; çünkü Thomson’un atom modeline göre atomun artı yükü tüm atoma o kadar dağılmış ve yoğunluğu o kadar küçüktü ki. a taneciklerinin atomun içinden hemen hemen hiç sapmadan geçmesi beklenmekteydi. Nitekim Rutherfordun bu buluş karşısında ilk tepkisi, “bu bir kağıt mendile 15 inch’lik bir kurşun sıktığınızda kurşunun geri tepip sizi vurması kadar inanılmaz bir olaydı” demek olmuştur.

Şekil 2. (a) a Taneciklerinin bir altın yaprak tarafından saçılmasını ölçmek için Rutherford’un tasarladığı deney düzeneği. a Taneciklerinin çoğu sapma yapmadan ya da çok az sapma ile altın yaprağın içinden geçerlerken bir kaç tanesi geniş açılarla sapar ve zaman zaman bir a taneciği geri teper, (b) Altın yaprağın içinden geçen ve çekirdek tarafından saptırılan a taneciklerinin büyütülmüş görünümü.

a Tanecikleri saçılması deneyinin sonuçlarını açıklayabilmek amacıyla, Rutherford atom yapısı için yeni bir model oluşturdu ve bu modelde atomun büyük bir kısmının boşluktan oluştuğunu öneriyordu. Böyle bir yapıda a taneciklerinin çoğu altın yaprağının içinden sapmadan ya da çok az sapma yaparak geçebilirdi. Rutherford atomdaki artı yüklerin tümünün, atomun içinde yoğun ve merkezi bir çekirdekte odaklandığını önerdi. Böylece saçılma deneylerinde, herhangi bir a taneciği bir atomun çekirdeğine yaklaştığında büyük bir itici kuvvetle karşı karşıya kalıyor ve büyük bir sapma yapıyordu. Ayrıca, doğrudan doğruya bir çekirdeğe doğru hareket eden bir a taneciği hareket yönünü tam tersine çevirecek kadar büyük bir itici güce maruz kalacaktı.

Çekirdekteki artı yüklü taneciklere proton adı verilir. Yapılan başka deneylerde ise, bir protonun yükünün büyüklük olarak bir elektronun yüküne eşit olduğu ve protonun kütlesinin de 1,67262 x 10-24 g, yani elektron kütlesinin 1840 katı kadar olduğu bulunmuştur.

Araştırmaların bu safhasında, bilim adamları atomu şu şekilde algılıyorlardı: Çekirdeğin kütlesi atomun kütlesinin çoğunu içerir, ancak çekirdeğin kapladığı hacim atomun hacminin sadece 1/1013 ü kadardır. Günümüzde atom (ve molekül) büyüklükleri pikometre (pm) adı verilen SI birimi cinsinden ifade edilir ve

1 pm = 1 X 10-12 m

Tipik bir atomun yarıçapı 100 pm kadardır. Oysa, bir atom çekirdeğinin yarıçapı sadece 5 X 10 3 pm dolayındadır. Bir atomla o atoma ait çekirdeğin göreceli olarak boyutlarını anlamak için şöyle düşünebilirsiniz: Atom Houston Astrodome’u büyüklüğünde olsaydı atomun çekirdeği küçük bir taş parçası kadar olurdu. Protonların atomun çekirdeğine doluşmuş durumda olmalarına karşın, elektronların çekirdekten belli bir uzaklıkta, çekirdeğin etrafında yayılmış durumda oldukları düşünülür.

 

Gram Negatif Bakterilerin İdentifikasyonu

Tüm gram negatif bakteriler, mikroskopta genellikle pembe renkli küçük çubuklar şeklinde görünürler.

Gram negatif bakterilerin tür tespitinde başvurulabilecek 5 yol vardır:

1. Karbonhidrat fermentasyon testi
2. SIM Test (Hidrojen-Sülfit, İndol, Motility (Hareket))
3. Sitrat testi
4. Phenylalanine Deaminase (PA)Testi
5. Ürease Testi

Gram negatif bakteriler genellikle, Mac Conkey Agar’da kültüve edilirler. Bu besiyeri, gram-pozitif bakterileri inhibe etmek amacıyla safra tuzları ve kristal viole içermektedir. Yine agarın içindeki laktoz ve nötral red boyası, pH değişikliğini gösterir. Laktoz pozitif koloniler, kırmızı-pembe görünür.

 

Karbonhidrat Fermentasyon Testi:

· Genellikle pH indikatörü olarak fenol red içeren bir brot ile yapılır

· Bu brotlar Phenol Red Broth veya Lactose Red Broth olabilir.

· Mikrorganizmanın karbonhidratı fermente etmesi sırasında oluşan gaz çıkışını gözlemleyebilmek için, test tüplerinin içine Durham tüpleri de konulmuş olmalı.

· Mikroorganizmanın laktozu glukoza ve galaktoza çevirebilmesi için beta-galaktosidaz içermesi gereklidir.

· Organizma basit şekerleri fermente ettiğinde, asidik son ürünler ortaya çıkar. Bunlar daha düşük pH değerlerindedirler ve brotun rengini sarıya değiştirirler.
 
Test sonucunda:

1. Negatif : Kırmızı brot – fermentasyon yok

2. A/G Pozitif: Asit ve Durham tüplerinde gaz çıkışı var ve brotun rengi sarıya dönmüş

3. Asit pozitif: Besiyerinin rengi sarıya dönmüş; fakat gaz çıkışı yok.
 
SIM Testi:

· Öze ile alınan kültür SIM Agar’a direkt batırma yoluyla inokule edilir.

· SIM Medium, aminoasitleri metabolize edebilen mikroorganizmaların tespitinde kullanılır.

· SIM medium ile 3 ayrı test yapılır

>>> Hidrojen Sülfit (H₂S)

Cystamin ve Metathiamine sülfür içerir. Organizma bunları metabolize edebilirse, hidrojen oluşumu gerçekleşir.§ Agardaki kurşun nitrat hidrojen sülfiti tutar, kurşun sülfit oluşumuna bağlı olarak siyah bir çökelme meydana gelir. Hidrojen sülfit pozitif durumlarda agar, siyah renk alır.

Negatif durumda, besiyeri renginde değişiklik olmaz.

>>>İndol

Aromatik aminoasit triptofan, besiyeri içerisinde bulunmaktadır. Bakteri bu amino grup molekülünü ve indolü kırabilirse, test pozitif sonuç verir.

Bakteri gelişmesini tamamladıktan sonra, Kovac’s ayıracı indol ile reaksiyona girecek ve tüp yüzeyinde parlak kırmızı bir halka oluşturacaktır.

Test negatif ise, kovac’s ayıracı eklendiğinde renkte bir değişiklik olmaz.

>>> Motility (Hareket)

Organizma hareketliyse, ekim hattının dışına taşar ve mediumda bulanıklık oluşturur.

Eğer hareket negatifse, üreme, ekimin yapıldığı hat üzerinde kalır.
 
Sitrat Testi:

Tüpte yatık agar şeklinde hazırlanmış, yeşil renkli sitrat agarın yüzeyine bakteri ile eğik çizme ekimi yapılır.

Sitrat Agar, bir trikarboksilik asit olan sitrik asit ve Brom Cresol Agar içerir.

Sitrat permeazlı bakteriler sitrik asidi yükseltgeyerek alkalin son ürün oluşumuna yol açarlar. Bu da pH değişikliğine yol açarak, besiyerinin rengini maviye çevirir.

– Test pozitifse, renk maviye döner.
– Test negatifse, besiyeri yeşil kalır.
 
Phenylalanine Deaminase (PA) Testi:

Bakteri kültürü yatık agar yüzeyine sürülür.

Phenylalanine aromatik bir aminoasittir.

Eğer bakteri phenylalanine deaminase’ı tutarsa, amino grubu uzaklaştırabilir; geriye phenylpyruvic asit kalır.

Testi tamamlamak için, agar yüzeyine %5’lik ferik klorid solusyonu eklenir.

Eğer test pozitifse, agar yüzeyi zeytin yeşiline döner.

Eğer test negatifse, herhangi bir değişiklik olmaz.

Proteus ailesi üyeleri bu teste genellikle pozitif sonuç verirler.
 
Urease Testi:

Test için kullanılan medium, düşük konsantrasyonda fenol red indikatörü içeren, turuncu renkli Urea Broth’dur.

Normalde zehirli bir madde olan üre, aminoasit metabolizmasının en son ürünüdür. Bazı organizmalar ürease içerebilirler; bu da üreyi, karbondioksit ve ammonia formunda parçalamalarını sağlar. Ammonia su ile reaksiyona girerek ammonium hydroxide oluşturur.

Eğer test pozitifse, ammonium hydroxide oluşumuna bağlı olarak, brot kırmızı renk alır.

Eğer sonuç negatifse, brotun kendi rengi olan turuncu renk değişmez.

Sodyum Hipoklorit Üretimi ve Deney Metotları

Suların dezenfeksiyonunda, tekstil sanayinde ve temizlik işlerinde kullanılan sodyum hipoklorit, soğukta 27 °C’den düşük sıcaklıklarda klor gazının sodyum hidroksit çözeltisine etkisi sonucu üretilir.

2NaOH + Cl2 —> NaClO + NaCl + H2O
Reaksiyon denkleminde görüldüğü gibi, kullanılan klorun ancak yarısı hipoklorit şekline geçmektedir. Fakat hipokloritler, klordan üstün bir oksidasyon gücüne sahiptirler. Klor gazı ise, sodyum klorürün elektrolizi ile elde edilir. Sodyum hipoklorit içerdiği aktif klor miktarına göre değer kazanmaktadır. Bugün endüstride üretilen ve hipo olarak bilinen maddenin aktif klor miktarı min. 110 g/L, çamaşır suyu olarak satılan maddenin aktif klor miktarı ise min. 40 g/L’dir.

1. Sodyum Hipokloritte Aktif Klor Miktarı Tayini
Analizi yapılacak örnekten içerdiği aktif klor miktarına göre, 110 g/L ise 25 ml, 250 ml’lik balon jojeye alınır ve su ile işaret çizgisine kadar tamamlanır. 250 ml’lik bir erlen içine 50 ml su, 10 ml derişik asetik asit ve 1-2 g KI konur ve çözülür. Bunun üzerine balon jojeden 25 ml hazırlanmış numuneden ilave edilir ve hemen 0,1 N sodyum tiyosülfat ile titre edilir. İndikatör olarak nişasta çözeltisi kullanılır. Mavi rengin kaybolması dönüm noktasıdır. Sonuç g/L aktif klor olarak hesaplanır.

2. Sodyum Hipokloritte Sodyum Hidroksit ve Sodyum Karbonat Tayini
25 ml deney numunesi 250 ml’lik bir erlene alınır ve belli bir hızla karıştırılarak yavaş yavaş 60 g/L hidrojen peroksit ilave edilir (Reaksiyon çok hızlı olursa soğuk su katılarak reaksiyon yavaşlatılır.). Kabarcık çıkışı tamamlanınca, hidrojen peroksitin tümü bozuluncaya kadar çözelti kaynatılır. Oda sıcaklığına soğutulur ve 10 ml 100 g/L’lik baryum klorür çözeltisi ve 2-3 damla fenolftalein çözeltisi katılır ve renk kaybolana kadar 0,1 N HCl ile titre edilir. Kullanılan HCl miktarı okunur (S1) sonra aynı erlene birkaç damla metiloranj çözeltisi katılır ve 0,1 N HCl ile titre edilir. Renk dönümü sarıdan hafif pembe olacaktır. Kullanılan HCl miktarı okunur (S2).

Hesaplama: Sodyum hipokloritin içermiş olduğu sodyum hidroksit ve sodyum karbonat g/L olarak hesaplanır. Burada S1 sodyum hidroksit için harcanan asit miktarını, S2– S1 ise sodyum karbonat için harcanan asit miktarını verir.

3. Toplam Klor Tayini

Reaktifler:
· Nitrik asit çözeltisi: (1+1)’lik 1 hacim konsantre nitrik asit (d=1,42), 1 hacim suya ilave edilir.
· Gümüş nitrat çözeltisi: 0,1 N ayarlı
· Amonyum tiyosiyanat çözeltisi: 0,1 N ayarlı
· Hidrojen peroksit: % 3’lük (v/v)
· Demir (III) amonyum sülfat çözeltisi: %10’luk

İşlem: Pipetle alınan 10 ml numune 100 ml’lik ölçülü balona aktarılarak su ile işaretine kadar seyreltilir. Bu çözeltiden 10 ml alınır, 250 ml’lik erlene konur, 30-40 ml H2O2 ilave edilir ve gaz çıkışı sona erene kadar beklenir. Ortam HNO3 ile asitlendirilir, 1-2 ml demir (III) amonyum sülfat çözeltisi ve bütün klorürü çöktürecek miktarda AgNO3 çözeltisi ilave edilir (AgCl’nin çökmesini kolaylaştırmak için 1-2 ml dietileter ilave edilebilir.). AgNO3‘ün fazlası amonyum tiyosiyanat çözeltisi ile geri titre edilir.

Hesaplama ve sonuçların gösterilmesi: Numunedeki toplam klor, % (m/v) olarak, aşağıdaki formül ile hesaplanır.

% Toplam klor = (V1-V2)N x 0,03545 x 100

Burada;
V1: Kullanılan AgNO3 hacmi (ml)
V2: Kullanılan NH4SCN hacmi (ml)
N : AgNO3‘ün molaritesi dir.

Süt Tozundan Kazein Eldesi Deneyi ve Raporu

DENEYİN ADI: Süt tozundan kazein eldesi

DENEYİN AMACI: Süt tozundan kazein eldesi ve kuru süt tozundaki kazein yüzdesinin hesaplanması

TARiH:07.03.2008

TEORİK BİLGİ:

Süt tozu; ham sütteki suyun tamamına yakını buharlaştırıldıktan sonra, yoğunlaşmış kuru maddenin toz haline getirilmesi ile elde edilen dayanıklı ve besin değeri çok üstün bir süt mamulüdür. Süt tozu protein olarak bilinen kazein, şeker olarak bilinen laktoz, albümin proteini ve bazı gliseridler (tereyağı) içerir.

Kazein, genel olarak süt proteini olarak bilinir. Böyle denmesinin sebebi, sadece sütte bulunması ve sütün en büyük protein kısmını oluşturmasından ileri gelir. Sütün içerisinde yüzlerce protein olmasına rağmen, kazein yüzde 80 gibi bir paya sahiptir. Kazein, süt içerisinde fosfoprotein yapısındaki bir kalsiyum tuzu olarak karşımıza çıkar.
Yapısında, çokça etkileşime girmemiş prolin peptitleri vardır. Ayrıca kazein yapısında disülfit bağlarının olmaması sonucu, ikincil ve üçüncül protein yapısı küçüktür. Bu yüzden de denatüre olamaz.
Kazein saf bir protein olmayıp alfa, beta, gama kazein diye adlandırılan birbirine benzeyen en az üç protein bileşeninden oluştuğu elektroforezle gösterilmiştir.
Kazein, sıcaklık ile pıhtılaşmayan bir yapıya sahiptir. Kazeinin çökmesi ortam ph ‘sına bağlıdır. Asitide yükseldikçe kazeini çöktürmek için gereken sıcaklık da düşer. Isıtmakla asidite de kendiliğinden artar.
Kazein, asetik asit (sirke) gibi yaygın asitlerin eklenmesi ile ph’sının düşürülmesi yöntemiyle ve ineklerin midelerinden elde edilerek peynir yapımında kullanılan rennet enzimiyle pıhtılaştırılabilir.
İlk işlemin mekanizması şu şekilde açıklanabilir: kesilmiş süt proteini olan kazein, misel olarak adlandırılan bir demete bağlanmış birçok bileşik içerir. bir protein alt ünitesi her bir miseli stabilize ederek, süt içerisinde dağılmış halde kalmasını sağlar. Asitleşmede, koruyucu protein alt üniteleri dengesizleşir ve misellerle birlikte pıhtılaşabilir, bu da sütü kesilmiş/pıhtılaşmış yapar. Kimyasal olarak, kazein miseli stabilize değildir ve bundan dolayı, izoelektrik noktadaki izoelektrik yükteki düşüş ile kümeleşme gerçekleşir. Bu esnada, ortamın asitliği minerallerin çözünürlüğünü artırır, böylece misel yapıda bulunan organik kalsiyumun ve fosforun büyük kısmı sıvı fazda çözünür duruma gelir. Kazein miselleri parçalanır ve küme oluşumu ile kazein çöker.
Kazein sütten asit ilavesi ile izoelektrik noktası ph:4,6’da veya süt kendi kendine ekşidiği zaman da kazein yavaş yavaş çöker. Kazein sütten asitle izoelektrik noktaya ulaşınca çökerken, rennin ilavesiyle kazein izoelektrik noktaya varmadan nötral (ph = 7) noktada parakazein durumunda çöker.
Kazein, hidrofobik bir yapıya sahiptir. Bu yüzden kazein miselleri, sütte bir süspansiyon halinde bulunurlar. Hidrofobik olması, kazeinin suda ve nötral tuz çözeltilerinde çözünmemesine, sodyum oksalat  ve sodyum asetat gibi tuz çözeltilerinde ve bazik çözeltilerde ise çözünmesine sebep olur.

VERİLER:

Süt tozu: 20 gr.

Süzgeç kağıdı: 3,1 gr.

Süzgeç kağıdı + kazein: 13,3 gr.

Kazein: 10,2 gr.

YORUM:

20 gr. süt tozu kullanılarak 50ml çözelti hazırlandı. Su banyosunda 40C ‘ye kadar ısıtılmış süt çözeltisi üzerine yavaş yavaş 20ml  % 10luk asetik asit çözeltisi ilave edildi. Ve yavaş yavaş karıştırıldı. Bu işlemi yavaş yapmamızın sebebi büyük miktarda sakızımsı kazein kütlesi elde etmektir. Eğer işlemi hızlı yaparsak kazein küçük partiküller halinde oluşur. Bu da sütten zorlukla ayrılır.

Kazein, sıcaklık ile pıhtılaşmayan bir yapıya sahiptir. Kazeinin çökmesi ortam ph ‘sına bağlıdır. Asitide yükseldikçe kazeini çöktürmek için gereken sıcaklık da düşer. Isıtmakla asidite de kendiliğinden artar. Süt çözeltisi üzerine eklenen asit çözeltisi ve su banyosu bu işlemleri gerçekleştirmemizi sağladı.

Kazein, misel olarak adlandırılan bir demete bağlanmış birçok bileşik içerir. Asetik asit ilavesi bu misellerdeki negatif yükleri nötürleştirir. Serbest protein oluşmasına neden olur. Ve kazeinin çökmesine yardımcı olur.

Sütün içerisinde yüzlerce protein olmasına rağmen, kazein yüzde 80 gibi bir paya sahiptir. Bizim deneysel sonucumuza göre 20 gr süt tozundan 10,2 gr kazein elde edildi. Buda % 51 demektir. Deneyimiz başarıyla sonuçlanmıştır.