Nanobilim, Yeşil Kimya ve Sürdürülebilirlik Kazanım Test Çöz

Sorular

1. Kimya endüstrisinde döngüsel ekonomi modelini desteklemek amacıyla kullanılan gerçek zamanlı yapay zekâ sensör ağlarının temel işlevi nedir?

   • A) Kimyasal maddelerin kütle numaralarını ve nükleon sayılarını yeniden düzenlemek
   • B) Fabrika bacalarından salınan gazların atomik kütlelerini artırarak çökelmelerini sağlamak
   • C) Emisyon ve atık akışlarını anlık izleyip yan ürünlerin başka süreçlerde ham madde olarak geri kazanımını yönetmek
   • D) Endüstriyel tepkimelerde harcanan aktivasyon enerjisini sıfır düzeyine indirmek
   • E) Çözücü moleküllerinin kimyasal bağ kuvvetlerini kalıcı olarak zayıflatmak

2. Bir kimyasal sentez reaksiyonunda geleneksel yöntem ile yapay zekâ destekli optimizasyon yöntemine ait veriler aşağıdaki tabloda verilmiştir. YöntemReaksiyon SıcaklığıTepkime SüresiE-Faktörü (Atık/Ürün Oranı)Ürün Verimi Geleneksel Sentez180 °C12 saat4,8%62 Yapay Zekâ Optimizasyonu85 °C3 saat0,6%94 Tablodaki verilere dayalı olarak yapılan aşağıdaki çıkarımlardan hangisi yanlıştır?

   • A) Yapay zekâ optimizasyonu ile reaksiyonun termodinamik entalpi değişimi tersine dönmüştür.
   • B) Düşen reaksiyon sıcaklığı ve kısalan süre sayesinde enerji tasarrufu sağlanmıştır.
   • C) E-faktörünün 4,8'den 0,6'ya gerilemesi yeşil kimyanın atık azaltma ilkesine uygundur.
   • D) Ürün veriminin %94'e çıkması ham madde kullanım etkinliğinin arttığını gösterir.
   • E) Sürecin optimize edilmesi birim ürün başına oluşan çevre kirliliği yükünü azaltmıştır.

3. Yapay zekâ tabanlı makine öğrenmesi modelleri kimya endüstrisinde süreç verimliliğini artırırken, bu modellerin eğitilmesi ve çalıştırılması için büyük miktarda elektrik enerjisi ile veri merkezlerinde soğutma suyu tüketilmektedir. Bu durumun sürdürülebilirlik açısından eleştirel değerlendirmesi aşağıdakilerden hangisinde doğru ifade edilmiştir?

   • A) Yapay zekâ yazılımları donanımdan bağımsız çalıştığı için çevresel etkileri göz ardı edilebilir.
   • B) Kimyasal süreçlerde sağlanan en küçük verim artışı dahi dijital enerji ayak izinden her zaman bağımsızdır.
   • C) Yapay zekânın enerji tüketimi kimyasal atıklara yol açmadığından yeşil kimya hedefleriyle çelişmez.
   • D) Süreç kontrolünde kullanılan algoritmaların enerji tüketimi yalnızca yenilenebilir kaynaklardan karşılanmak zorundadır.
   • E) Yapay zekâ uygulamalarının sağladığı kaynak tasarrufu ile kendi hesaplama süreçlerinin çevresel ayak izi birlikte analiz edilmelidir.

4. Yeşil kimya prensiplerine göre bir kimyasal sentezde yapay zekâ tabanlı tahmin modellerinin kullanılması; çözücü kullanımını en aza indirmeyi, reaksiyon basamak sayısını azaltmayı ve atom ekonomisini artırmayı hedefler. Buna göre yapay zekâ destekli moleküler tasarım süreçlerinin sürdürülebilirliğe sağladığı en doğrudan katkı aşağıdakilerden hangisidir?

   • A) Tepkimelerin yalnızca oda sıcaklığında gerçekleşmesini zorunlu kılması
   • B) Deneme-yanılma süreçlerini azaltarak kimyasal atık oluşumunu ve ham madde israfını sınırlandırması
   • C) Sentezlenen tüm bileşiklerin toksik özelliklerini tamamen yok etmesi
   • D) Kimyasal tepkimelerdeki denge sabitlerinin sayısal değerini değiştirebilmesi
   • E) Endüstriyel tesislerde fosil yakıt kullanım zorunluluğunu tek başına ortadan kaldırması

5. Gıda ambalajı olarak tasarlanan biyobozunur bir polimer filme antimikrobiyal koruyuculuk kazandırmak için formülasyona eklenmesi en uygun olan doğal katkı bileşeni hangisidir?

   • A) Kurşun(II) oksit
   • B) Cıva(II) klorür
   • C) Bitki özütü (kekik yağı)
   • D) Motor yağı
   • E) Formaldehit

6. Biyobozunur nişasta filmi sentezinde polimer zincirlerinin kısmi hidrolizle açılmasını ve çözeltide homojen dağılmasını sağlamak amacıyla ortama katılan güvenli organik asit bileşeni aşağıdakilerden hangisidir?

   • A) Seyreltik asetik asit
   • B) Derişik sülfürik asit
   • C) Seyreltik sodyum hidroksit
   • D) Sıvı parafin
   • E) Kloroform

7. Biyobozunur ve yenilebilir ambalaj filmi eldesinde turunçgil kabuğu atıklarından izole edilerek ana polimerik matriks olarak kullanılan doğal polisakkarit hangisidir?

   • A) Polietilen
   • B) Polistiren
   • C) Polivinil klorür
   • D) Pektin
   • E) Polietilen tereftalat

8. Nişasta bazlı biyobozunur polimer eldesi deneyinde oluşan filmin kırılganlığını azaltarak esnekliğini artırmak için ana karışıma eklenmesi gereken uygun plastikleştirici bileşen aşağıdakilerden hangisidir?

   • A) Benzen
   • B) Gliserol
   • C) Sodyum klorür
   • D) Heksan
   • E) Kalsiyum karbonat

9. Güneş pillerinin farklı ışık alma koşullarındaki elektriksel performansları incelenmektedir. Bulutlu havada ve iç mekân aydınlatması gibi düşük ışık şiddetine sahip dağınık ışık ortamlarında boyaya duyarlı güneş pillerinin (DSSC) verim kaybının geleneksel silisyum pillere göre çok daha az olduğu tespit edilmiştir. Bu durumun temel kimyasal ve fiziksel nedeni aşağıdakilerden hangisidir?

   • A) Silisyum pillerin iç mekân aydınlatmasındaki tüm ışık dalga boylarını tam verimle soğurması
   • B) DSSC sisteminde kullanılan sıvı elektrolitin ışığı kırarak dalga boyunu küçültmesi
   • C) Boyar maddelerin yalnızca yüksek enerjili doğrudan morötesi ışınlarla uyarılabilmesi
   • D) Boyar moleküllerin geniş açılı dağınık fotonları etkin soğurabilmesi ve moleküler düzeyde hızlı elektron aktarımı
   • E) Titanyum dioksit tabakasının düşük ışık altında elektriksel iletkenliğini kaybetmesi

10. Geleneksel silisyum esaslı güneş pilleri ile boyaya duyarlı güneş pillerinin (DSSC) çevresel etkileri, üretim süreçleri ve kullanım koşulları karşılaştırılmaktadır. Yeşil kimya ilkeleri ve sürdürülebilirlik hedefleri dikkate alındığında boyaya duyarlı güneş pilleri için aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?

    • A) Düşük üretim enerjisi gerektirmeleri ve çevre dostu organik bileşiklerle üretilebilmeleri sürdürülebilirlik avantajı sağlar.
    • B) Yüksek sıcaklıkta saflaştırılmış silisyum kristallerine bağımlı oldukları için karbon ayak izleri oldukça yüksektir.
    • C) Yalnızca doğrudan ve dik gelen güneş ışığında çalışabildiklerinden kapalı ortamlarda enerji üretemezler.
    • D) Toksik ağır metal atıkları geleneksel pillere göre çok daha fazla çevre kirliliği oluşturur.
    • E) Üretim maliyetleri ve ham madde eldesi geleneksel silisyum teknolojisinden daha karmaşık ve pahalıdır.

11. Boyaya duyarlı güneş pilleri (DSSC), bitkilerdeki fotosentez mekanizmasına benzer bir çalışma ilkesine sahiptir. Bu pillerde ışık etkisiyle uyarılmış boyar maddeden ayrılan elektronların yarı iletken nano-titanyum dioksit (TiO₂) tabakasına aktarılması ve ardından devreyi tamamlayan elektrolit çözeltisi sayesinde sistemin kararlı kalması sağlanır. Buna göre boyaya duyarlı güneş pillerinin temel çalışma ilkeleriyle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

    • A) Işık doğrudan yarı iletken TiO₂ tabakası tarafından soğurularak elektron çiftleri oluşturulur.
    • B) Elektrolit çözeltisi, boyar maddeyi indirgeyerek elektron açığının sürekli kalmasını sağlar.
    • C) Fotosentezdeki klorofilin ışık soğurma görevini bu pillerde sıvı elektrolit üstlenir.
    • D) Geleneksel silisyum pillerin aksine bu pillerde yarı iletken malzeme bulunmaz.
    • E) Boyar madde foton soğurarak uyarılır ve elektronunu yarı iletken tabakanın iletkenlik bandına aktarır.

12. Boyaya duyarlı güneş pillerinde (DSSC) kullanılan farklı boyar maddelerin ışık soğurma aralıkları ve standart test koşullarındaki enerji dönüşüm verimleri tabloda verilmiştir. Boyar Madde TürüIşık Soğurma Aralığı (nm)Dönüşüm Verimi (%) Klorofil Ekstresi400-450 ve 640-6802,1 Antosiyanin Ekstresi500-5501,4 Sentetik Rutenyum Kompleksi380-75011,8 Sentetik Organik Boya (D-A-π-A)400-7008,5 Bu verilere göre boyaya duyarlı güneş pillerinin verimliliğiyle ilgili aşağıdaki çıkarımlardan hangisi doğrudur?

    • A) Doğal bitki özütleri, geniş spektrumlu sentetik boyalara göre daha yüksek dönüşüm verimi sağlar.
    • B) Boyar maddenin görünür bölge soğurma aralığı genişledikçe güneş pilinin dönüşüm verimi artar.
    • C) Antosiyanin pigmenti, klorofile kıyasla güneş spektrumunun daha büyük bir kısmını soğurur.
    • D) Hücre verimliliği yalnızca boyar maddenin doğal veya sentetik olmasına bağlıdır.
    • E) En dar dalga boyu aralığında soğurma yapan boyar madde en yüksek verimi üretir.

Doğru cevaplar ve adım adım çözümler testi tamamladıktan sonra gösterilir.