Bilim Son Makaleler

SUYUN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ

Tarafından yazılmıştır admin

Yeryüzünde su bizim için o kadar olağan bir maddedir ki, çoğu zaman onun kendine has özelliklerini görmezlikten geliriz. Su bir çok iyonik bileşiğin yanı sıra, kendisi de hidrojen bağı yapabilen çoğu madde için mükemmel bir çözücüdür.

Su, oldukça yüksek bir öz ısıya sahiptir, bunun nedeni suyun sıcaklığını artırmak, yani, moleküllerinin ortalama kinetik enerjisini arttırmak için çok sayıda moleküller arası hidrojen bağının kırılması zorunluluğu­dur. Bu nedenle su, sıcaklığı ısıtma ile çok az artarken büyük oranda ısı soğurabilir.

Bunun aksi de doğru olup, su, sıcaklığı çok az düşmesine rağmen büyük oranda ısı salabilir. Göl ve denizlerde bulunan büyük su kütleleri yazın ısı soğurmak, kışında suretiyle kendi su sıcaklığında önemli bir değişim olmadan çevre iklimlerinde düzenleyici bir etki yaparlar.

Suyun en çarpıcı özelliklerinden birisi de katı halinin (buz) yoğunluğunun sıvı halinden daha az olmasıdır. Bu nedenle buz su üstünde yüzer. Su haricinde neredeyse diğer tüm maddelerin katı halleri sıvı hallerinden daha yoğundur.

Suyun neden bu kadar farkı olduğunu anlamak için H2O molekülünün elektronik yapısını incelememiz gerekir. Su molekülünün oksijen atomu üzerinde iki tane bağ yapmamış ya da ortaklanmamış elektron çifti bulunmak­tadır.

Birçok bileşik moleküller arası hidrojen bağları yapmakla birlikte, sudaki hidrojen bağlan bunlardan farklıdır. Hidrojen bağı yapabilen H2O ve diğer polar moleküller (NH3, HF gibi) arasındaki fark suyun oksijen atomları üzerinde bağ yapmamış iki elektron çifti olması, yani her oksijen atomunun iki tane hidrojen bağı yapabilmesidir. Su molekülündeki oksijen, iki kovalent, iki hidrojen bağı yaparak, üç boyutlu düzgün dörtyüzlü ağ yapısına sahip olur. NH3, HF ya da hidrojen bağı yapabilen başka hiçbir molekülde hidrojen bağı sayısı ile bağ yapmamış elektron çifti sayısı birbirine eşit değildir. Dolayısıyla diğer moleküller ancak halka veya zincir oluşturabilirken su üç boyutlu bir ağ yapısı oluşturur.

Buzun bu son derece düzgün üç boyutlu yapısı, moleküllerin birbirlerine çok fazla yaklaşmasını önler. Şimdi de buzun erimesi durumunda ne olacağını inceleyelim. Buzun erime noktasında moleküller arası hidrojen bağlarını kırabilecek kadar yüksek kinetik enerjiye sahip çok sayıda su molekülü vardır. Bu moleküller üç boyutlu yapının boşlukları arasında sıkışır ve bu yapı ufak kümeler halinde kırılır. Sonuç olarak, suyun birim hacmindeki molekül sayısı buzdan faz­ladır. Yoğunluk, kütle / hacim oranı olduğundan suyun yoğunluğu buzun yoğun­luğundan daha fazladır. Isıtmaya devam edildikçe hidrojen bağlarından kurtularak daha fazla su molekülü salınır ve suyun yoğunluğu erime noktasının biraz üstüne kadar artmaya devam eder. Daha fazla, ısıtıldıkça su genleşmeye başlar ve yoğun­luğu azalır. Bu iki süreç, yani serbest su moleküllerinin ağ yapısındaki ara boş­luklara sıkışması ve ısıl genleşme birbirine zıt yönde işler. 0°C ile 4°C arasında su moleküllerinin sıkışması artar ve gittikçe daha yoğun hale gelir. Ancak 4°C den sonra ısıl genleşme baskın çıkar ve suyun yoğunluğu sıcaklık arttıkça azalır .

Yazar Hakkında

admin

%d blogcu bunu beğendi: