Su Nedir

Su Nedir

Su, temizliğin ve arılığın evrensel simgesidir. Ne var ki,doğada saf su çok azdır. Fiziksel, kimyasal ve biyolojik açıdan şaşılası özelliklere sahip olan bu garip madde’ doğadaki diğer maddelere oranla son derece basit bir yapıdadır.
Yunanlı filozof Thales, suyu bütün varlıkların ana maddesi olarak kabul ediyordu. Daha ileri tarihlerde, Empedokles, evreni oluşturan dört maddeden birinin su olduğu görüşünü geliştirdi. Platon ve Aristoteles de bu görüşe katıldılar. 18. yüzyılın sonlarına dek, hiç kimse, suyun basit bir element olduğundan kuşkulanmadı. 1775’te, Fransız kimyacısı Pierre – Joseph Macquer, hidrojeni yakarak birkaç damla su elde etti. Ancak, üç yıl sonra, suyun “değişmez ve yok olmaz bir madde” niteliği taşıdığı ve ayrıştırılanılyacağı görüşünü savundu. 3u sav, Platon ve Aristo döneminden beri geliştirilen görüşlere uygundu. Ancak ardarda geliştirilen yeni kimyasal deneyler bu eski görüşlerin tutarsızlığını kanıtladı.
İngiltere’de Henry Cavendish adlı kimyacı, gazlar üzerine incelemeler yaparken, 1781’de suyun, hidrojenle, oksijenin birleşmesinden oluştuğunu saptamıştı. Bilimsel gelişmenin önemli aşamalarında, çoğu kez gözlendiği gibi, bilim adamları,Arthur Koestler’in deyimiyle biraz da uyurgezer gibi ilerlerler. Deneylerin gösterdiğini, biraz da aynı anda birçok sorunla ilgilenmekten ötürü gözden kaçırırlar. Çoğu kez de, keşifler aynı dönemde çeşitli yerlerde birden gerçekleşir. Su konusunda da İngiltere ve Fransa’da çok sayıda bilim adamının bulguları gerçeği yansıtmıştır.
Suyun aynştırılma sürecinin keşfedilmesine Monge, Priestley ve Watt gibi bilginler geniş çapta katkıda bulunmuşlardır. Ancak, bu süreci bilimsel açıdan kavrayan ve yerli yerine oturtan ünlü kimyacı Lavoisier olmuştur.
Günümüzde, herkes su molekülünün bir oksijen atomu ile iki hidrojen atomunun birleşmesiyle oluştuğunu bilmektedir. Su molekülü görünüşte çok basit olup, özünde olağanüstü özelliklere sahiptir. Zaten suyu yaşamın temeli kılan da bu özelliklerdir.
Normal olarak, bir sıvı soğuduğunda genliği azalır. Katılaştığında azalma daha da artar. Nitekim, bir cisim katı iken sıvı halinden daha yoğundur. Normal olarak buzun su üstünde yüzmemesi gerekirdi. Gerçekte, su soğutulduğunda +4°C’ye kadar genliği azalır, buz haline gelmeden önce de genleşir.
Bunlara ek olarak £uyun bir de sıkıştırılabilirdi vardır. Çok zayıf olan bu sıkıştırılabilirle oranı sıcaklık (file 50° C arasında iken daha da azalır. Oysa diğer sıvılarda durum bunun tam tersidir. Yirıe aynı şekilde suyun tutma özelliği basınç artınca, çoğalacak yerde azalır. Hidrojenin oluşturduğu diğer bileşiklerle, örneğin kükürt ya da selenyumla oluşturduğu bileşiklerle karşılaştırıldığında, suyun normal sıcaklıkta gaz halinde olması, sıfırın altında 90° derecede kaynaması ve -100° derecede buz haline gelmesi gerektiği görülür. Böyle olsaydı gezegenimizde yaşam da olanaksızlaşırdı. Çünkü insanın bile üçte ikisi sudan oluştuğuna göre – 95° derece dolaylarında
bir ortamda insan yaşayamazdı.
Dahası da var. Su son derece önemli bir başka, “anormal” özelliğe sahiptir. Su, sıvı kalmaktan hoşlanır ve sıcaklık değişimlerine karşı direnir. Suyu buz ya da buhar haline dönüştürebilmek için büyük oranda enerji gerekir. Nitekim, içtiğimiz içkiyi soğutan, içindeki buzun soğukluğundan çok eriyebilmek için ortamın ısısını soğutmasıdır.
Suyun sıcaklığını azaltmak ya da arttırmak; için de büyük miktarda enerji gerekir. Bir diğer deyimle su büyük bir “ısı verme” gücüne sahiptir. Bu güç, Dünyadaki büyük denizlerin etkisiyle,geceyle gündüz, kışla yaz arasında aşırı sıcaklık; farklarının oluşmasını engeller. Denizler olmasaydı bu aşırı farklar önlenemezdi. Demek ki su, aynı zamanda bir ısı ayarlayıcısıdır. Nitekim denizin etkisi altındaki bölgelerde, iklim koşulları, deniz olmayan bölgelerin iklim koşullarına oranla daha az sıcaklık farkları gösterirler.
Suyun sıcaklığını azaltmak; ya da artırmak için de büyük miktarda enerji gerekir. Bir diğer deyimle su büyük bir “ısı tutma” gücüne sahiptir, başka özelliği de çeperleri ıslatması, kılcal borularda yükselmesi, opal örneğinde de görüldüğü üzere kayaların oluşumu sırasında bazen hidrat; biçiminde parıltılı renklere bürünebilmesidir.
Bu ilginç özelliklerin temelinde ne yatar? Bu özelliklerin su molekülünün yapısından ve başka moleküllerle bağlantı biçiminden kaynaklandığı sanılmaktadır.
Modern fizik, atomları çizimlerle yansıtmayı benimsemez. Bununla beraber, basit bir geometrik çizimde, oksijen atomu “dış” yörünge üzerinde altı elektronla canlandırılır. Dış yörünge dengesini sağlamak için sekiz elektrona ihtiyaç gösterir. Her hidrojen atomunun yörüngesi üzerinde de bir elektron bulunur ve yörüngeler de iki elektron taşırlar. Bu durumda iki hidrojen atomu ile bir oksijen atomu, su molekülünün dengesini oluşturmak için dış elektronlarını birleştirebilirler (alttaki şekle bkz). Ancak bu birleşme rast- gele olmaz. İki hidrojen atomu yan yana gelirler ve su molekülüne, “kulaklı” özel bir biçim verirler.
Bu olgu son derece önemli iki sonuç doğurur. Birincisi, su molekülünün son derece kararlı olmasıdır. Oksijen ve hidrojen arasındaki atom – elektron birliği diye adlandırılan bağlantı, elektronların son derece uyumlu bir birleşmesine dayanır. Dolayısıyla bu molekülü ayrıştırmak çok güçtür. Suyun uzun bir süre basit bir cisim sanılmasında bu özellik büyük rol oynamıştır.
Yine bu özellik yüzünden, deniz sularının içerdiği büyük orandaki hidrojenden, yakıt olarak (örneğin otomobil motorlarında) yararlanma uzun süre düşünülmemiştir bile. Gerçi, uzay füzelerinin ateşlenmesinde hidrojenden yararlanılmaktadır ve bu süreç çerçevesinde hidrojenin oksijenle yanması sonucunda su oluşmaktadır ama, bu yöntem önce gerekli hidrojenin elde edilmesine dayandığı için çok pahalıdır.
İkincisi, su molekülü elektriksel açıdan belirli bir bakışımsızlık gösterir. Bir yanda negatif yüklü oksijenin, öte yanda pozitif yüklü hidrojenin etkisi, küçük bir mıknatıs oluşturur ve suyun yukarıda değindiğimiz olağanüstü özelliklerini doğurur. Bir molekülün hidrojeni ile, başka bir molekülün oksijenine ait, göreceli olarak “serbest” elektron çiftleri arasında elektrik etkileşimleri vardır. Bu etkileşimler moleküller arasında “hidrojen bağlantısı” denilen bir bağlantı oluştururlar. Bu bağlantılar nedeniyle her su molekülü öbür dört molekülle birleşme eğilimi gösterir. Bu eğilim, normal buzda, sert ama çok yoğun olmayan billursu bir yapıya yol açar. Bu yapı içinde su molekülleri, bir ölçüde kar kristallerindekini andırır bir biçimde, geometrik bir düzenlilik gösterirler. Buzun hafif olmasına yol açan bu oldukça tıkız yapıdır. Sıvı suyun düzensiz yapısı daha yoğun, daha tıkızdır; çünkü bu yapıda hidrojen bağlantıları daha düzensiz olup sıcaklık arttıkça birbirlerinden koparlar.
Normal buzun yapısı, çok güçlü basınçlara karşı direnç göstermez. 20 000 kg/cn?’ye varan basınçlarda oluşan 8 ayrı buz türü saptanmıştır. Bu buzlar sudan daha yoğundurlar. Ancak, bunlar laboratuvar ürünü olup doğada bulunmazlar. Böyle olması da çok iyidir. Çünkü, aksi haldfc Kuzey Kutbu buzulları su üzerinde yüzecek yerde, okyanusun dibine yığılacaklardı.
Son derece basit olduğu düşünülen, özünde ise bir dizi ilginç özellik gösteren suyun hem sıcaklık ölçümlerinde (Su, 0o,de donar, 100°C’de kaynar), hem ısı ölçümlerinde (1 gnm suyun sıcaklığını 15 dereceden 16 dereceye yükseltmek için gereken ısı miktarına kalori denir), hem de ağırlık ölçümlerinde (4 derece sıcaklıkta 1 cm3 lük su kitlesinin ağırlığı 1 gramdır) ölçüt alınmış olması belki de bir başka ilginç çelişkidir. Daha da önemlisi, çok özgün özelliklere sahip bulunan bu eşsiz maddenin özelliklerinin, doğayı ve içinde yaşadığımız fiziksel ve biyolojik dünyanın yapısını belirlemesidir.

Yorum yazın