Tweet
1913′de büyük bir facia haberi tüm dünyayı yasa boğdu. Dev bir okyanus gemisi olan ‘Titanik’ buzul
dağına çarpmış ve batmıştı. Uzmanlar bu felakete ilişkin çeşitli nedenler öne sürdüler. Sis yüzünden,
kaptanın yüzen büyük buz dağını zamanında göremediği ve geminin buz dağına çarparak yok olduğu
söylendi.
Bu acı olayı bir kimyacının bakış açısından ele alacak olursak, umulmadık bir sonuca ulaşırız. ‘Titanik’,
suyun bir başka kural dışı davranışının kurbanı olmuştur.
Korkunç buz dağları -buzullar- on binlerce ton ağırlığında olduğu halde, suyun yüzünde mantar gibi
yüzerler. Bu, yalnızca buzun sudan daha hafif olması nedeniyle mümkündür. Soğutulan herhangi bir
elementin hacmi mütemadiyen küçülür, oysa su için bu kural kısmen geçerlidir. Donma noktasına kadar
hacmi küçülen su, bu noktadan sonra kuralları alt üst edecek bir davranış gösterir ve hacmi azalacağına
artmaya (genleşmeye) başlar. Genleşen katı suyun yoğunluğu, sıvı tuzlu suyun yoğunluğundan daha azdır.
Bu yüzden suda batmaz. Aslında, teorik olarak, bir maddenin katı evredeki yoğunluğu sıvı evredeki yoğun-
luğundan daha büyük olmalıdır. Buz ve su, bu kuralı şaşırtıcı bir şekilde ihlal ederler; bu bir istisnadır.
Su normal davransaydı, orta enlemlerde kışın tüm su kütlesi dibe doğru donar ve o bölgede yaşayan
canlıların hepsi ölürlerdi. Soğuklar geldiğinde buz sertleşir. Öyle ki ırmağın üstüne yol bile yapılabilir.
Ancak, bu kalın buz katmanının altında su önceden olduğu gibi akmaya devam eder. Irmak hiçbir zaman
dibine kadar donmaz. Suyun katı evresi buz, çok özel bir maddedir.
Buzun pek çok türü vardır. Bunlardan doğada bulunanı sıfır derecede (Celsius öl-çeklemesine göre) erir.
Bunun dışında bilim adamları yüksek basınçta çalışarak laboratuvarda altı çeşit buz elde etmişlerdir.
Bunların en ilginç olanı (buz VII), 21700 atmosferden yüksek basınçlarda oluşur ve kızıl buz adını alır.
32000 atmosfer basınçta +192°C’ta erir.
Buzun eriyişi kadar tanıdık bir manzara yok gibidir. Ama bu arada pek çok şaşırtıcı olay olur. Her katı
eridikten sonra genleşmeye başlar. Oysa buzun erimesi ile oluşan su oldukça farklı bir davranış gösterir:
Erirken hacmi küçülür, sıcaklık yükselmeye devam ederse ancak o zaman tekrar genleşmeye başlar. Yine
bu durum da, su moleküllerinin birbirlerini etkileme yeteneğinden kaynaklanmaktadır. Sıfırın üstünde
dört derecede bu yetenek özellikle belirginleşir, böylece bu sıcaklıkta suyun yoğunluğu en yüksek değe-
rine ulaşır: En soğuk havalarda bile ırmaklarımızın, havuzlarımızın ve göllerimizin dibine kadar donmama-
sının nedeni budur, ilkbaharın gelişi herkesi mutlu kılar; sonbaharın altın günlerinde hepimizi bir sakinlik
kaplar.
İlkbaharda buzların erimesinin sevinci ve sonbaharda ağaçların kırmızıya bürünmesi. İşte yine suyun
anormal bir özelliğinin sonucu.
Buzun erimesi için çok büyük miktarda ısı gerekir. Bu ısı, aynı miktarda birkaç maddenin erimesi için gere-
kenden çok daha fazladır. Su donarken bu ısıyı dışarıya verir. Bu nedenle buz ve kar yeryüzünü ve havayı
ısıtır. Karakışa keskin geçişi yumuşatır ve sonbaharın haftalarca saltanatını sürdürmesini sağlarlar. Bunun
tersine baharda buzların eriyişi havanın ısınmasını bir süre erteler.
Yeryüzünde Kaç Çeşit Su Vardır?
Bilim adamları doğada üç hidrojen izotopu bulmuşlardır. Bunların her biri oksijen ile birleşebilmektedir.
O halde suyun üç farklı türünden söz edilebilir: Protiyum(H2O), döteryum(D2O) ve tritiyum (T2O) suyu.
Ayrıca, moleküllerinde bir atom protiyum ve bir atom döteryum, ya da bir atom döteryum ve bir tritiyum
bulunan “karışık” sular da olabilir.. Böylece su çeşitleri artar: HDO, HTO ve DTO. Öte yandan suyun içer-
diği oksijen de üç izotopun bir karışımıdır: Oksijen-16, oksijen-17 ve oksijen-18. En çok birinci izotopa
rastlanır. Oksijenin bu çeşitliliği dikkate alındığında, listeye daha 12 tane olası su eklenebilir. Bir göl
ya da ırmaktan bir bardak su aldığımızda, bardağımızda on sekiz farklı su türü bulunabileceği asla
aklımıza gelmez.
O halde su, kaynağı ne olursa olsun farklı moleküllerin bir karışımıdır. Bunlardan en hafifi H2O16 ve en
ağırı T2O18 ‘dir. Kimyacılar bu on sekiz çeşit suyun her birini saf olarak hazırlayabilmektedirler.
Hidrojen izotopları özellikleri bakımından birbirlerinden belirgin bir biçimde farklıdır. Peki, acaba suyun
farklı türleri için durum nasıldır? Onlar da bazı noktalarda birbirlerinden ayrılırlar. Örneğin, yoğunlukları,
donma ve kaynama noktalan farklıdır. Yine doğada farklı su çeşitlerinin bağıl miktarı her yerde ve her
zaman farklıdır.
Örneğin, bir ton çeşme suyunda 150 gram ağır döteryum suyu D2O bulunur. Pasifik Okyanusu’nda bu
miktar daha fazladır; yaklaşık 165 gram. Caucasian buzul dağlarından alınan bir ton buz 7 gram ağır
su içerir, bu miktar bir metre küp nehir suyunda bulunandan daha çoktur. Kısacası suyun izotop bileşimi
yerine göre değişir. Bunun nedeni, doğada çok sayıda izotop yer değiştirme işleminin sürekli olarak
gerçekleşmesidir. Farklı hidrojen ve oksijen izotopları çeşitli koşullar altında sürekli birbirlerinin yerlerini
alırlar.
Bu kadar çok çeşitte başka bir doğal bileşik bulunabilir mi? Hayır yoktur. Tabii ki, en çok protiyum suyu
ile ilgileniriz. Ama suyun diğer türleri de göz ardı edilemez. Bazıları ve özellikle ağır su D2O pratikte
geniş uygulama alanı bulur. Nükleer reaktörlerde, uranyum parçalanmasına neden olan nötronların yavaş-
lamasını sağlamak için ağır su kullanılır. Bunun dışında, bilim adamları çeşitli su türlerini izotop kimyası
alanındaki araştırmalarında kullanırlar.
Acaba on sekiz çeşitten fazlası da var mıdır? Gerçekten, suyun çeşitleri çok daha fazla olabilir.
Doğal izotoplarının dışında oksijenin yapay radyoaktif izotopları da vardır. Oksijen -14, ok-sijen-15,
oksijen-19 ve oksijen-20 gibi. Ayrıca son yıllarda hidrojen izotoplarının sayısı da artmıştır. H4 ve H5′i
örnek verebiliriz.
Böylece, hidrojen ve oksijenin yapay izotoplarını da dikkate alırsak olası su listesi 100′ü aşar. Tam
olarak kaç tane olduğunu kendiniz de kolaylıkla sayabilirsiniz…
01.12.2014
Şaman TÜRKSOY
Devam edeceğim…
Yorum