Sentetik, endüstriyel kimyasal sentezle yapılmış yapay kimyasalların bir şeklidir. Genellikle doğal moleküllerin üretiminde kullanılır. En yaygın örnek, monoamonyum difenil fosfatın batik boyamasının birleştirilmesiyle sentezlenen naylon gibi bir bileşiktir.
Sentetik kimyasallar, tıp, malzeme ve petrokimya dahil olmak üzere çeşitli endüstrilerde birçok alanda kullanılmaktadır. Bu kimyasallar, gıda üretiminde dahili olarak kullanılabildiği gibi hava, su veya toprak yoluyla çevreye bulaşabilmektedir. Bunun insan sağlığı ve doğal çevre üzerinde etkileri olabilir.
Sentetik kimyasallar tipik olarak, her zaman doğal olarak oluşmayan, ancak elektroliz ve nükleer reaksiyon kimyası gibi teknolojiler kullanılarak endüstriyel ölçekte endüstriyel kimyasal sentezle üretilmiş atomlardan oluşur. Birçok doğal molekülün kimyasal sentezi, yalnızca doğal olarak oluşan kimyasallar kullanılarak mümkün değildir. Siyah likör gibi diğer kimyasallar da büyük ölçekli kömür gazlaştırma ile üretilmiş sentetik olarak kabul edilebilir.
Bu kimyasallar öncelikle bir zamanlar doğada bulunan ve zararlı safsızlıklar (kirleticiler) veya toksik kimyasallar içerebilen kimyasalların yerini almak için kullanılır. Ana faydası, kimyasalın doğal muadilinden daha kararlı olması ve safsızlık veya zehir içermemesidir. Kimya endüstrisi son yıllarda önemli ölçüde büyümüştür ve artık sentetik ürünler yapmak için birçok farklı üretim tekniği bulunmaktadır.
Kimya endüstrisinin kullanıldığı başlıca alanlardan bazıları plastik üretimidir. Bu durumda kimyasallar, doğada veya bir bitkide bulunabilen doğal olarak oluşan bir kimyasala benzer olacak şekilde tasarlanmıştır. Bunun bir örneği, ahşap, taş veya kağıt gibi doğal malzemelere alternatif olarak plastik malzemelerin kullanılması olabilir.
Sentetik Kimyasalları Nasıl Yapılır?
Sentetik kimyasalların nasıl yapıldığının ve zaman içinde nasıl kullanılacağının büyük bir kısmı, geldikleri doğa ve çevre hakkındaki anlayışımızdır. Buna insan sağlığı ve çevre üzerindeki etkileri de dahildir. Nihai hedef, sırasıyla insan ve çevre sağlığı için daha iyi olduğu düşünülen doğal olarak oluşan kimyasallara kıyasla sentetik kimyasallara daha az güvenmek olmalıdır.
Sentetik kimyasalların, üretimlerinde kullanılan bileşikler ve endüstriyel veya tüketici ürünü için tasarlanmış olmaları gibi faktörlere bağlı olarak birçok farklı türü bulunmaktadır.
Hidrokarbon Nedir?
Hidrokarbon bazlı sentetik kimyasallar, doğal gaz ve kömür gibi petrokimyasallardan yapılabilir. Bunları özel bir sentetik sınıf yapan ana faktör, hidrokarbonlardan yapılmış olmalarıdır. Nasıl yapıldıklarına bağlı olarak yağ bazlı, hidrojen bazlı veya metan bazlı olabilirler. Yakıt ve kurum olarak kullanılabildikleri gibi plastik gibi birçok farklı endüstriyel üründe de kullanılabilirler. Bir örnek, gelecekte bir yakıt kaynağı olarak fosil yakıtın yerini alması önerilen stiren monomeridir.
Hidrokarbon esaslı sentetik kimyasalların ana kullanım alanı yakıt ve kurumdur. Hammadde olarak ve atıkların işlenmesinde de kullanılabilirler. Bu kimyasalların üretimine şu anda katalitik kraking ve buhar reforming gibi prosedürler hakimdir, ancak gelecekte daha çevre dostu süreçlerle değiştirilebilir.
Genellikle hidrokarbon bazlı kimyasallar, amaçlanan son kullanımlarına bağlı olarak farklı tiplerden oluşur. Örneğin, bazı hidrokarbon bazlı kimyasallar fosil gazlardan gelebilirken diğerleri doğal gaz veya kömürden gelebilir. Doğal gazdan kaynaklanıp kaynaklanmadıklarına bağlı olarak, metan, propan veya etan gibi farklı hidrokarbonların farklı oranlarını içerebilirler.
Polimerik Sentetik Kimyasal Nedir?
Polimerik sentetik kimyasallar, doğada bulunan doğal polimerlere çok benzer bileşenlerden oluşur. Bu kimyasalların ana avantajı, nispeten basit işlemler kullanılarak sentezlenebildikleri için çok ucuz olmalarıdır. Genellikle yağlar, yağ türevleri ve şekerler gibi doğal kaynaklar kullanılarak yapılabilirler ve bu nedenle üretildiğinde çevre için bir tehdit oluşturmazlar.
Genellikle ambalaj ve diğer birçok ev eşyası gibi eşyalarda kullanılırlar. Bu grup birkaç tür kimyasal içermesine rağmen, en yaygın olarak plastikler için kullanılır. Yaygın bir örnek, şu anda petrokimyasallardan üretilen ancak gelecekte daha çevre dostu süreçlerle değiştirilebilecek olan kimyasal akrilonitrildir.
Bu kimyasalların üretimi doğal malzemelere çok benzemekle birlikte endüstride geniş bir uygulama alanına sahiptir. Birçok sentetik kimyasal, daha çevre dostu olmak için doğal olarak oluşan ürünlerden yapılır. Hatta bazıları, daha karmaşık kimyasal yapılar için yapı taşları olarak kullanılabilen şeker alkolleri veya asitler üretmek için şeker kullanımı gibi doğal süreçlerden türetilmiştir.
Sentetik kimyasalların amacı, doğada bulunan kimyasalları kimyasal olarak benzer sentetik muadilleriyle değiştirmektir. Bu, yalnızca bir kimyasalın diğeriyle değiştirilmesiyle değil, aynı zamanda doğada bulunan bileşiklerin bilim ve teknoloji tarafından üretilenlerle değiştirilmesiyle de yapılabilir. Kimyasal sentezin ana dezavantajı, çok maliyetli olması ve çoğu kimyasalın üretilmesinin uzun zaman almasıdır. Bu, bu kimyasallara olan talebi yüksek, genellikle üretim kapasitesini aşan hale getirir.
Molekülün hangi kısımlarının değiştirildiğine bağlı olarak birçok farklı kimyasal sentez türü ve farklı sentez teknikleri vardır.
Kimyasallar Nasıl Üretilir?
Kimyasalların üretimi genellikle kimyasalların ölçekli olarak üretildiği endüstriyel tesislerde gerçekleştirilmektedir. Bu, kimya şirketlerinin üretim maliyetlerini azaltmak için ölçek ekonomileri elde etmelerini sağlar, ancak talebi karşılayamadıklarında veya kötü çevre kirliliğine sahip olduklarında da sorun yaşayabilirler.
Endüstriyel kimyasalların pek çok farklı türü olmasına rağmen, başlıca türlerinden biri plastiklerdir. Bu sektörde sadece sentetik kimyasalların kullanımı yaygınlaşmakla kalmıyor, aynı zamanda bu kimyasalların üretimi de artıyor. Paketleme, yalıtım ve daha fazlasını içeren çok çeşitli uygulamalarda kullanılırlar ve çoğu büyük şirket kendi versiyonlarını üretir.
Doğal kaynakların sentezlenmiş kimyasallar için hammadde olarak kullanılması bir süredir tartışılmaktadır. Bunun yerini artık çevre dostu olduğuna inanılan ve çevre için daha az tehdit oluşturan daha yeni teknikler alıyor. Şu anda devam etmekte olan süreç, petrokimya, petrol ve doğal gazın tamamını yeni bir şeyle değiştirmeyi amaçlıyor. Kullanılan süreç, doğal kaynaklardan uzaklaşmayı ve bunun yerine karbondioksit ve sudan sentetik kimyasallar üretmeyi içerir.
Sentetik Kimyasalların Üretim Aşamaları
Sentetik kimyasallar üretilmeden önce tasarlanmaları gerekir. Bu süreç en iyi şekilde, daha sonra sentezi için temel görevi gören bir molekül veya bileşik tasarlama süreci olarak tanımlanır. Tasarımın kendisi, bir şekilde işlevsel hale gelmesi için yalnızca küçük modifikasyonlara ihtiyaç duyan mevcut bir doğal kimyasalla başlayabilir veya belirli parametreler göz önünde bulundurularak çok yeni bir moleküler yapı tasarlamakla başlayabilir.
Amaç, belirli bir amaç için kullanılabilecek bir şey yapmaktır. Bu sürecin bir sonraki adımı, nasıl çalıştıklarını görmek için kimyasal yapıların yapıldığı deneysel kısımdır. Üçüncü ve son aşama ise bu kimyasalların yeni kullanımlarla başka bir şeye dönüştürülmesidir.
Kimyasalları tasarlamak için en yaygın yöntem, hesaplamalı kimya olarak bilinir ve tasarım sürecine yardımcı olmak için çeşitli farklı yazılımlar kullanır. Bu programlar bir bilgisayarda çalıştırılabilir veya elle hesaplamalar için kullanılabilir, ancak çoğu zaman bu kimyasalların nasıl sentezlenebileceği hakkında belirli bilgiler ve bunlarla ilgili diğer önemli teknik veriler verir.
Kimyasallar için hesaplamalı kimya bir süredir var olmuştur ve kuantum kimyasal hesaplamalar gibi yöntemler kullanarak doğruluğunu büyük ölçüde artırmıştır. Bilgisayar tabanlı kimyasalları kullanmanın ana avantajı, çok doğru ve hızlı olmalarıdır, bu da çok çeşitli bileşikler üzerinde araştırma yapılabileceği anlamına gelir.
Hesaplamalı kimyanın kullanımı, endüstride, özellikle ilaç tasarımının yeni ilaçların keşfi için hayati önem taşıdığı ilaç endüstrisinde yoğun bir şekilde kullanılmaktadır. Kullanılan sürece tıbbi kimya denir ve yeni kimyasallar tasarlamak için çeşitli teknikler kullanır. Kullanılan en yaygın yöntem, tasarlanmakta olan kimyasalın yapısının önceden bilindiği deneysel olmayan tekniklerdir.
Bu yöntemler, incelenen malzemenin özelliklerini ve yapısını tahmin etmede iyidir, ancak her zaman sentezine iyi bir şekilde yansımaz. Diğer yöntemler, bazı özelliklerin bilindiği ve malzemenin diğer özelliklerini tahmin etmek için kullanılabileceği deneysel teknikleri kullanır. Bu yöntem genellikle hem yeni bir yapıyı hem de onun sentezini tahmin etmede başarılı olduğunu kanıtlar. Asıl zorluk, %100 doğru olmaması ve bu nedenle sınırlamaları olmasıdır.
Bu sorunların üstesinden gelmenin bir yolu, de novo tasarım olarak adlandırılan bu iki yöntemin bir kombinasyonunu kullanmaktır. Bu, hesaplama yöntemlerini laboratuvarlardan elde edilen ampirik verilerle birleştirir ve herhangi bir bileşik sentezi gerektirmez. Hesaplamalı kimyagerler daha sonra hesaplamalı simülasyonlar çalıştırabilir ve bunları gerçek bileşiklerle karşılaştırmak için kullanabilir ve belirli kimyasal reaksiyonların nasıl gerçekleşeceğine dair hipotezlerin test edilmesine olanak tanır.
Sentetik ile ilgili videolar
