Kriyokimya

Bu maddede yeterince bilgilendirici olmayan ve bağlantı ölümüne karşı savunmasız olan yalın URL'ler kullanılmıştır. Maddenin doğrulanabilir kalmasını ve maddede tutarlı bir kaynak biçiminin sürdürülebilmesini sağlamak adına lütfen bunları tamamlayın. (Nisan 2025) (Bu şablonun nasıl ve ne zaman kaldırılması gerektiğini öğrenin)

Kriyokimya, kimyasal etkileşimlerin −150 °C (123 K) altındaki sıcaklıklarda incelendiği kimya dalıdır."Cryochemistry" terimi, Yunanca "soğuk" anlamına gelen kryos kelimesinden türetilmiştir. Bu disiplin; kimya, kriyobiyoloji, yoğun madde fiziği ve astrokimya gibi çeşitli bilim alanlarıyla kesişmektedir.

Sıcaklığın kimyasal süreçler üzerindeki etkisini anlamada önemli bir araç olan cryochemistry, özellikle sıvı azot gibi düşük sıcaklıkta kararlı maddelerin bilimsel çalışmalarda kullanılmaya başlanmasıyla ilgi görmüştür.

Bir madde soğutulduğunda, içindeki moleküllerin ya da atomların hareketleri yavaşlar. Bu süreçte maddenin sıcaklığı düşer. Soğutma işlemi, hareket tamamen durana kadar devam edebilir. Bu nokta, tüm kinetik enerjinin kaybolduğu ve mutlak sıfır (0 K) olarak bilinen teorik sıcaklıktır. Kelvin sıcaklık ölçeği bu temele dayanır ve 0 °C, 273 K’ye karşılık gelir.

Mutlak sıfıra yaklaşıldığında,çoğu element katı hale gelir. Ancak helyum gibi bazı istisnai maddeler, bu sıcaklıkta bile sıvı halde kalabilir. Örneğin, helyum 2.17 K’nin altına düşürüldüğünde süper akışkanlık gösterir; bu durum, maddenin viskozitesiz akması anlamına gelir.

Düşük sıcaklıklarda kimyasal reaksiyonlar tamamen durmaz. Moleküller, enerjilerini azaltmak için birleşme eğiliminde olabilir. Bu sıcaklıklarda maddeler farklı özellikler gösterebilir ve normal koşullarda oluşmayan yeni bileşikler meydana gelebilir. Örneğin, argon fluorohidrit yalnızca 17 K (−256.1 °C) ve altındaki sıcaklıklarda kararlıdır.

Cryochemistry çalışmalarında kullanılan başlıca soğutma yöntemleri şunlardır:

Sıvı azot (−210 °C) ve sıvı helyum (−269 °C) gibi kriyojenik sıvılar, laboratuvar ortamlarında yaygın olarak kullanılır. Bu maddelerle yapılan soğutma, kimyasal tepkimelerin yavaşlatılması veya dondurulması amacıyla kullanılır.

Lazer soğutma, moleküllerin veya atomların enerjilerinin düşürülmesi için lazer ışınlarının kullanıldığı bir yöntemdir. Bu teknik özellikle Doppler soğutması olarak bilinen süreçte, lazerlerin belirli dalga boylarıyla parçacıkların kinetik enerjileri azaltılarak sıcaklık düşürülür.

Bu teknoloji; kuantum mekaniği , atom saatleri, atom optiği ve Bose–Einstein yoğunlaşması gibi ileri düzey fizik çalışmalarında önemli bir yer tutar.

Aşırı düşük sıcaklıklarda kimyasal süreçleri gözlemlemek teknik olarak zorludur. Bu nedenle, optik yöntemler, özellikle farklı türde spektroskopi teknikleri, cryochemistry araştırmalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tekniklerin çoğu, vakum camlarıyla donatılmış özel cihazlar gerektirir.

Cryochemistry, aşağıdaki alanlarda doğrudan veya dolaylı uygulamalara sahiptir:

• Kriyobiyoloji: Düşük sıcaklıklarda biyolojik süreçlerin durdurulması ya da yavaşlatılması.
• Astrokimya: Uzayda, özellikle soğuk bölgelerdeki kimyasal etkileşimlerin modellenmesi.
• Malzeme bilimi: Yeni malzemelerin ve bileşiklerin sentezi.
• Kuantum teknolojileri: Ultra-soğuk atomlarla yapılan deneylerde kullanımı.

• Kriyobiyoloji
• Termo kimya
• Bose–Einstein Yoğunlaşması
• Yoğun Madde Fiziği
• Süper akışkanlık

• Moskovits, M. ve Ozin, GA, (1976) Kriyokimya , J. Wiley & Sons, New York

• Dillinger, JR (1957). Düşük sıcaklık fiziği ve kimyası (Joseph R. Dillinger tarafından düzenlenmiştir.) Madison, Wisconsin: Wisconsin Üniversitesi Yayınları.

• Naduvalath, B. (2013). "Ultra soğuk moleküller."

• Phillips, WD (2012). "Lazer soğutma"

• Parpia, JM, & Lee, DM (2012). "Mutlak sıfır"

• Hasegawa, Y., Nakamura, D., Murata, M., Yamamoto, H., & Komine, T. (2010). "Kriyosoğutucu kullanılarak yüksek hassasiyetli sıcaklık kontrolü ve stabilizasyonu. Bilimsel Enstrümanların İncelemesi", doi:10.1063/1.3484192