Suyun Özellikleri

Suyun Özellikleri

Su, iki molekül hidrojen ve bir molekül oksijenden oluşan saydam bir maddedir.
Su, yeryüzünde en çok yararlanılan maddedir. Pek çok canlı organizmanın vücudundaki ana madde sudur. Suyun olmadığı bir ortamda canlılık da olmaz. Günlük yaşantıda kullanılan pek çok ürünün yapımında sudan yararlanılır.
Su, aynı zamanda yeryüzünde en çok bulunan maddedir. Denizler, göl ve nehirler, dağlardaki kar, kutuplardaki buz hep sudan oluşmaktadır. Bu alanlar yeryüzünün dörtte üçünü kaplamaktadır. Dünyada toplam olarak 1 250 milyon km. küp su bulunmaktadır. Ayrıca havada ve yerkabuğunun altında da su vardır.
Çok ve kolay bulunan bir madde olduğu için su basit bir madde olarak düşünülebilir. Ancak suyun kendine özgü pek çok özelliği vardır, örneğin normal oda sıcaklığında su sıvı olarak bulunur. Bu nedenle içme maddesi olmasının yanı sıra çamaşırların yıkanmasında ya da serinlemek için yüzmede de sudan yararlanılır.
Sıcak ve soğuk su: Evlerde, banyolarda sıcak ya da soğuk su kullanılır. Ancak su çok daha sıcak ya da soğuk hale dönüştürülebilir. Su genel olarak 0°C’ye kadar soğutulursa donar. Buz adı verilen katı hale dönüşür. 100°C’ye kadar ısıtıldığında da kaynar ve buhar ya da su buharı adı verilen gaz haline dönüşür.

Buzun sıvıya dönüşme noktası donma noktasıyla aynıdır. Buz ısıtıldığı zaman sıvılaşır. Buharın sıvıya dönüşmesi ise kaynama noktasına ulaştığı zaman gerçekleşir. Buharın sıvıya dönüşmesi için soğutulması gerekir.
Bütün maddeler gibi su da molekül adı verilen küçük taneciklerden oluşur. Suyun katı hali olan buz şeklinde moleküller sert bir yapı oluşturur ve hareket edemezler. Ancak buz ısıtıldığı zaman moleküllerin hızı artar ve buz eriyerek akıcı bir sıvıya dönüşür. Sıvı kaynama noktasına kadar ısıtıldığında moleküllerin hızı çok yükselir. Sonuç olarak moleküller birbirinden ayrılır ve bağımsız hareket etmeye başlarlar, böylece sıvı halden buhar haline geçme gerçekleşir. Su molekülleri soğutulduğunda aynı olay ters yönde etkir, moleküller gittikçe daha yavaş ve birbirine bağımlı olarak hareket etmeye başlarlar önce buhar sıvıya dönüşür, sıvı da daha sonra buza dönüşür.
Su molekülleri arasındaki uzaklık her zaman aynı olmaz. Buhar halindeyken moleküller kapalı bir ortam içinde bulunmuyorlarsa her yönde hareket edebilirler. Su sıvı haldeyken moleküller birbirine daha yakındır. Bu nedenle sıvı halin belirli bir özgül ağırlığı vardır. Özgül ağırlık bir maddenin belirli bir alan ya da hacim içinde bulunan oranıdır.
Bir santimetreküp suyun ağırlığı bir gramdır. Başka deyimle suyun özgül ağırlığı her santimetreküp için bir gramdır. Su soğutuldukça molekülleri birbirine yaklaşır ve özgül ağırlık artmaya başlar.
4°C’den aşağıya soğutulduğunda su genleşmeye başlar. Molekülleri birbirinden iyice uzaklaşır ve özgül ağırlık azalır. Bu nedenle donma olayı oluşurken su ağırlık kaybeder. Aynı nedenle, eşit ha-cisimlerde olan buz ve sıvı su karşılaştırılırsa buzun sıvı sudan daha hafif olduğu görülür. Buzun su yüzeyinde yüzmesi de, bu özelliğe bağlıdır. Çoğu maddelerde olay tersine gelişir, madde soğudukça ve donunca özgül ağırlık artar.
Bu özellik nedeniyle kışın havuzların yüzeyinde buz tabakası oluşur. Buz tabakası, altında kalan suyun donmasını engeller. Suyun ısısı buz tabakasını kolayca geçemeyeceği için soğuma fazla olmaz. Böylece buz tabakasının altında kış boyunca balıklar yaşayabilir. Buz su üzerinde yüzmeyip havuzun dibinde oluşsaydı balıkların yaşaması olanaksız olurdu.
Donma sırasında su yaklaşık olarak yüzde dokuz oranında bir genleşme gösterir. Hacimdeki bu artış suyun içinde bulunduğu kabın kenarlarına daha büyük bir basınçla etkimesine sebep olur. Bu basınç çok kuvvetli olduğunda kabı parçalayabilir. Kışın motorlu araçların radyatörlerinde, ya da evlerin su borularında donma olayı meydana gelirse bunların çatladığı görülür.
Suyun donması sırasında bir miktar ısı kaybedilir.
Ancak sıcaklık derecesinde değişme olmaz. Donma noktası 0°C’dir. Bu noktaya ulaşıldığında sıvıdan buza dönüşüm olur. Kaybedilen ısı sadece suyun şeklinin değişmesine sebep olur. Aynı şekilde buz eriyerek sıvıya dönüştüğü sırada da sıcaklık noktası değişmediği halde ortamdan ısı alınır. Donma sırasında kaybedilen ısı miktarı, erime sırasında kazanılan ısıya eşittir. Bu ısı miktarı her bir gram su için yaklaşık olarak 80 kaloridir. Kalori önemli bir ısı birimidir. Kalori suyun gösterdiği davranış şekline göre tanımlanır. Bir gram sıvı suya bir kalori ısı eklenirse suyun sıcaklığı 1°C kadar artar. Bu nedenle kalori bir gram suyu 1°C ısıtmak için gereksinilen ısıdır. Bir gram suyu 1°C soğutmak için suyun sıcaklığını bir kalori düşürmek gerekir.
Suyun erimesi ya da ısıtılması için gerekli ısı başka maddelerde olduğundan daha fazladır. Ayrıca ısının verilmesi ya da alınması arasında geçen zaman daha uzundur. Bu özellik suyun motorlu araçların radyatörlerinde kullanılmasını sağlar. Motordan ısı alınırken, motor soğur, suyun sıcaklığı ise hızla değişmez. Su çabuk soğumadığı ve çabuk ısı kaybetmediği için sıcak su torbalarında da kullanılır. Aynı sıcaklık ortamı sağlandığında sıcak demir, aynı soğukluktaki suya oranla daha çabuk soğur.
Buharlaşma olurken sıvının kendi sıcaklığında bir değişme olmaz. Alınan ısı suyun şeklini değiştirir. Her gram su için alınan ısı miktarı yaklaşık olarak 600 kaloridir. İçerdiği ısı değeri yüksek olduğundan buhardan çeşitli şekillerde yararlanılır. Kaynar su genellikle yemek pişirirken ya da başka maddelerin ısıtılmasında kullanılır.

Su normalde 0°C’de donar ve 100oC’de kaynar. Bu iki değer arasındaki fark tam olarak 100°C’dir. 1°C bu sıcaklık farkının yüzde birini gösterecek şekilde düzenlenmiştir. Bu nedenle ısı ölçeği suya göre ayarlanır. Aynı farklılık, başka maddelerde çok daha düşüktür. Bilim adamları suya benzer maddelerin donma ve kaynama noktalarının daha düşük ve birbirine daha yakın olduğunu bulmuşlardır.
Bir su birikintisinin ya da çamaşırların kuruması, buharlaşma olayı ile olur. Buharlaşma, kaynama olayını anımsatır. Ancak buharlaşma daha düşük sıcaklıkta gerçekleşir. Sıvı suyun yüzeyinden devamlı olarak kopan su tanecikleri su buharını oluşturur.
Buharlaşmanın karşıtı olan olayda ise su buharı tanecikleri soğuma sonucu yavaşlarlar. Yeniden sıvı su haline dönüşürler.
Su damıtma yoluyla arıtılır. Damıtma suda istenmeyen tortular ya da tozlar olduğunda uygulanır. Su, önce kaynatılır; buharlaşınca kapta tortular kalır. Bundan sonra buhar yeniden sıvı hale dönüştürülür. Damıtılmış sudan akümülatörlerde ve çeşitli endüstri işlemlerinde yararlanılır.
Su katı maddeleri kolayca erittiği için içinde çeşitli kalıntılar bulunur. Madde tanecikleri suda birbirinden ayrılarak eriyik oluştururlar. Su iyi bir çözücüdür. Deniz suyunda ise eriyik olarak tuz gibi bazı maddeler bulunur. Bunlar dalgalar, deniz akıntıları ve nehirlerle karalardan denizlere taşınır. Eriyiklerden bilim ve endüstri alanlarında çok yararlanılır.
Su molekülü: Suyun özelliklerini suyu meydana getiren küçük moleküller oluşturur. Her molekül atom adı verilen daha küçük tanecikleri içerir. Atomlar bütün maddelerin yapıtaşlarıdır.
Bir su molekülünde üç atom vardır. Bir oksijen atomu iki hidrojen atomu ile birleşmiştir (H2O). Normalde oksijen atomu bir çift hidrojen atomundan sekiz defa daha ağırdır. Bu nedenle su molekülünün ağırlığının 8/9’unu oksijen atomu oluşturur. Ancak ağır su adı verilen bir başka su çeşidinde ağırlığı fazla hidrojen atomları bulunur. Ağır su doğada az bulunur. Günümüzde elektrik üreten nükleer reaktörlerde kullanılmaktadır.
Bir molekül içinde atomların bir arada tutulması elektriksel kuvvetlerle olur. Aynı kuvvetler su molekülünün şeklini de belirler. Su molekülü üçgen şeklindedir ve üç atom üçgenin köşelerinde yer alır.
Şeklinden ötürü su molekülü elektriksel olarak doygun durumda değildir ve kendisini çevreleyen başka moleküller üzerine belli bir elektrik kuvveti uygular. Suyun davranışını belirleyen de bu kuvvettir.
Örneğin su molekülleri kendi aralarındaki kuvvetlerden ötürü kolayca birleşirler ve buz şekline dönüşürler. Buzdaki moleküller düzenli şekiller gösterirler. Bu şekiller kar taneciklerinde daha da belirgindir. Buzu eritmek için etkin kuvvetlerin ortadan kaldırılması gerekir. Bu nedenle buza yüksek ısı verilir.
Sıvı suyu oluşturan moleküller arasındaki kuvvetler daha zayıftır. Ancak birbirlerinden bağımsız olarak hareket edemezler. Bu molekülleri hızlandırmak için ısı vermek gerekir. Buhar oluşabilmesi için suyun kaynaması ve moleküllerin birbirinden tamamen kopması gerekir.
Yüzey gerilimi: Su damlasının şekli yuvarlaktır. Bu şekil su moleküllerinin bir arada tutulmasından oluşur. Moleküller arasındaki kuvvetler damlanın dağılmasını önleyen bir yüzey gerilimi oluştururlar.
Aynı şekilde su molekülleri de yakınlarında bulunan başka moleküller üzerine etkirler. Tuz gibi bir maddenin suda erimesinin nedeni budur. Su, katı tuzu önce moleküllerine sonra da iyonlarını ayrıştırır.
Su, kenar molekülleri iterek ince bir boru içinde yükselebilme yeteneğindedir. Bu özelliği ile aynı zamanda bitki saplarında ya da gövdelerinde de yükselme hareketi yapar.
Su molekülünün oluşturduğu kuvvete hidrojen bağı adı verilir. Üçgen şeklindeki molekülün iki kenarında bulunan hidrojen atomları pozitif elektrik yükü oluşturur. Negatif yüklü başka mole külleri çeker ve kuvvetli bağlar oluşturur. Negatif yük su molekülünün oksijen atomundadır. Bu şekilde her su molekülü birkaç bağ meydana getirir.
Yeryüzündeki sular: Yeryüzündeki su, insan başına 400 000 milyon litre düşecek kadar boldur. Bu miktar yeryüzünün oluşumundan beri bir değişme göstermemiştir. Sadece sular devamlı olarak yer değiştirmektedir. Suyun bu döngüsüne hidrolojik çevrim adı verilmektedir.
Hidrolojik çevrim denizlerden başlar. Yeryüzü sularının büyük kısmı denizlerde toplanmıştır. Suyun büyük bir kısmı devamlı olarak denizlerden buharlaşmaktadır. Buharlaşma ayrıca nehir, göl ve toprakta da olmaktadır. Atmosferde yükselen su buharı soğumakta daha sonra tekrar sıvı hale dönüşmektedir. Soğuma sonucu su damlacıkları ya da küçük buz kristalleri oluşmakta, bunlar bulut şeklinde görülmektedir.
Yağmur ve kar: Sıvılaşan su yeryüzüne yağmur ya da kar şeklinde geri döner. Suyun bir kısmı yıllarca toprak altında kalabilir. Ancak büyük kısmı göl ve nehirlere dökülür ve insanlar tarafından kullanılır. Daha sonra sular hidrolojik çevrimin başladığı denizlere dönerler.
Bu olay Güneş tarafından devam ettirilmektedir. Suyun buharlaşabilmesi ve havada yükselebilmesi için ısı gerekir. Ayrıca suların hareketi de yeryüzünü büyük oranda etkiler. Hava ve iklim koşullarını etkilemesinin yanı sıra kara parçalarının şeklini de değiştirir ve canlılığı sağlar.
Hidrolojik çevrim buharlaşma yoluyla, hemen hemen damıtılmış su gibi olan arı su sağlar. Su buharı hemen bütün tortusunu denizlerde ve toprakta bırakır. Yağmur suyu bu nedenle oldukça arıdır. Ancak yağmur damlaları yere düşerken havadaki bazı tozları da alırlar. Karbon dioksit gibi gazlar da yağmur suyunda erir.
Sular kara parçaları üzerinde akarken başka maddeler de suda erir. Su kayaları, kireci, tebeşir ve alçıyı eritir. Böylece nehir yatakları ya da mağaralar oluşturur. Bu çeşit maddeler suyu sertleştirir. Bu özelliği ile su, sabun ile karışım yapmaz. Sabun suda bulunan eriyik maddelerle birleşir ve köpük meydana getirir. Sert su sabunu etkisiz yapar ve yıkamada kullanılmaz.
Su kaynakları: İnsanlar suyu nehir ve göllerden sağlarlar. Kentlerin yakınında büyük su depoları yapılır. Bazen de kuyulardan yüzeye su pompalanır. Bazı bölgelerde her mevsim bol su bulunur. Ancak bazı bölgeler kuraktır. Büyük kuraklıklar sonunda ekinler kurur, insanlar ölebilir. Bunu önlemek için günümüzde su elde etmek için yeni yollar aranmaktadır. Yakın gelecekte deniz suyu tuzdan arıtılarak kullanılabilecektir. Ayrıca buz dağlarının gemilerle çekilip eritilerek kullanılması da düşünülebilir.
Su kirlenmesi: Suyun insanlar tarafından kullanılması sırasında sular kirlenmektedir. Örneğin, yıkama sırasında suya kir, sabun ve deterjan karışmaktadır. İçilen su ya da yenilen besinler, daha sonra vücuttan su ile atılmaktadır. Ayrıca çiftliklerde ya da fabrikalarda kullanılan sulara çeşitli kimyasal maddeler karışmaktadır.
Bütün bu artıklar canlılar için zararlıdır. Kirlenen suyun insanlar ya da hayvanlar tarafından içilmesi tehlikelidir. Ayrıca suda yaşayan hayvanlar ve su bitkileri için de zararlıdır. Bu nedenle yeniden kullanılmadan önce suyun arıtılması gerekir. Yakın zamana kadar Güneş sudaki istenmeyen maddeleri yok etmekteydi. Güneş ısısı ile buharlaşan su arıdır ve yeryüzüne yeniden yağmur ya da kar olarak düştüğünde yaşam için gereksinilen arı su sağlanmış olur.

Yorum yazın