Suyun 15 Derecelik Farkı…

Bu yazıyı okumadan önce lütfen “Suyun Gizemi” adlı yazıyı okuyunuz 

Yaşam yeryüzüne inmeden çok önce, Tanrı, yeryüzünde yaşam için gerekli ortamı hazırlamaya başlamıştı. Diğer maddeleri içinde müthiş çözündürme yeteneğiyle, yüksek ısı kapasitesiyle, yeryüzünde hüküm süren basınç ve sıcaklıklarda katı, sıvı ve gaz halinde bulunmasıyla, bitkilere, insanlara gereksinim duydukları büyüme enerjisini verecek besinleri taşıyacak, onlara yaşam verecek suyu yaratmıştı ya da bazılarına göre su koşullar uygun olduğunda kendi kendine oluşmuştu. Suyu yaratılırken ya da su kendi kendine oluşurken, evrende en çok bulunan hidrojeni kullanılmış, aslında normalde bu göreve uymayacak oksijen “mucizevi bir şekilde” tam da bu işe uygun hale getirilmişti. Bebeklerin ilk doğduklarında yaklaşık %80’ini oluşturan, besinlerin vücuda girmesini, taşınmasını, akciğerlerimizde oksijen ile buluşmasını ve nihayetinde atıkların  atılmasını da sağlayan suyun yaratılışındaki bu mucize veya gizem neydi?

 “Suyun Gizemi” öykümüzde her şey, Tanrı tarafından bu kutsal görevin hidrojene verilmesiyle başlamıştı. Hidrojen, son sevgi kuşağında Oksijenle benzer sevgi yüklerine sahip  Kükürt, Selenyum ve Telluryum ile denemeler yapmış ama başarılı olamamıştı. Umudunu kaybettiği anda en son Oksijen ile yaptığı denemede başarılı olmuştu. Bu başarının nedeni suyun özelliklerinde saklıdır. Bu özellikler kendi kendine tesadüfen mi oluşmuştu yoksa Tanrı’nın mesajını yaymak için ulvi gücün bir eseri miydi buna aşağıdakileri okuyunca kendiniz karar vereceksiniz.

 Aslında olay en basit anlatımla açıyla ilgiliydi. Oksijen ile birleşen iki Hidrojen atomu arasındaki açı garip bir biçimde yaklaşık 105 derece olmuştu. Bir rivayete göre, hidrojen oksijen ile deneme yaparken, büyük bir meteor yağmuru başlamış meteorların yarattığı manyetik alanının etkisi altında kalan deneyde su molekülünü oluşturan hidrojen atomlarının arasındaki açı 90 derece yerine yaklaşık 105 derecede dengeye oturmuştu. Tabii ki bu rivayetin doğru olup olmadığını tam bilmiyoruz. Ama Bigbang’i Tanrının  oluşturduğuna inanıyorsanız, o sırada kudretli eliyle yaratacağı bir meteor yağmuruyla da pekala iki hidrojen atomunun arasındaki açıyı 105 derece yapabileceğine de inanabilirsiniz. Olabilir mi?  

 

Şimdi geçelim bu 105 derecelik açının yarattığı sonuçlara. Su molekülünün içindeki hidrojen atomları birer sevgi yüklerini oksijen ile paylaşarak eşleştiklerinden, su molekülü, oksijenin zıttı tarafta hidrojenin atom çekirdeğinin etkisiyle (atomun çekirdeği pozitif yüklüdür) pozitif yüklü hale gelmiştir. (Aşağıdaki şekile bakınız).

İki hidrojen atomu su molekülünün bu tarafını pozitif yüklemektedir. Oksijen atomunun bulunduğu taraf ise, negatif yüklüymüş gibi davranmaktadır. Aslında toplam olarak suyun elektrik yükü yoktur. Ama su bir elektrik alanına girdiğinde, su moleküllerinin hidrojen atomlarının oluşturduğu pozitif tarafı elektrik alanının negatif plakasının bulunduğu yöne, oksijen atomlarının bulunduğu negatif tarafı ise, elektrik alanının pozitif plakasının bulunduğu yöne doğru dönmekte ve su içindeki su molekülleri, bir çeşit düzene girmektedir. (Doğada negatif yükler, pozitif yükleri, pozitif yükler ise negatif yükleri kendilerine doğru çekerler)  Aşağıdaki şekle bakınız.

 

Sıvılarda bu şekilde bir düzene girme eğilimine bugün bilim adamları “dipol momenti” demektedirler. Suyun dipol momenti çok garip bir biçimde yüksektir. Aslında su molekülleri bir elektrik alanına girdiklerinde kendilerini bu şekilde bir düzene sokarak elektrik alanını nötralize etmektedirler. Bilim dünyasında bu şekilde elektrik alanını nötralize etme yeteneğine o maddenin dielektrik sabiti de denmektedir. Suyun dielektrik sabiti garip şekilde çok yüksektir. (En çok bilinen sıvıların dielektrik sabiti için bu yazının en sonundaki çizelgeye bakabilirsiniz).  

Vakum ortamının dielektrik sabitine 1 dersek suyun dielektrik sabiti 80’dir. Bir başka deyişle, suyun içinde erimiş herhangi bir maddeye ait 2 elektrik yükü, vakumdakinin 1/80’i kadar bir kuvvetle birbirlerini itecek veya çekecektir. İşte suyun içindeki her şeyi çözündürmesinin sırrı da buradadır. Örneğin, tuzu ele alalım (NaCl). Bir kere suyun içine girip hafif bir karıştırmayla eridikten sonra pozitif yüklü Na iyonlarıyla (Na+) negatif yüklü Cl iyonlarının (Cl) birbirlerini çekerek tekrar tuzu oluşturup sudaki erimiş durumlarından ayrılmaları çok zordur çünkü Na+ iyonları su molekülünün negatif yüklü oksijen atomu tarafına ve Cl iyonları su molekülünün pozitif yüklü  hidrojen atomları tarafına daha büyük bir kuvvetle çekileceklerdir. Özellikle tuz gibi zayıf bağlarla bağlı bileşikler, aşırı doyma olmadığı sürece suyun içinde hafifçe bir karıştırmayla kolayca eriyecekler ve eriyik içinde kalma eğiliminde olacaklardır. 

 Şüphesiz suyun tüm gizemini sadece garip bir şekilde yüksek dipol momenti ile açıklayamayız. Bunda, Tanrı’nın hidrojene sağladığı sağlam bağ (kovalent bağ) yapma yeteneği de rol oynar. Bunu açıklamak için hidrojen bağı kavramını kullanmamız gerekir. Hidrojen bağı sayesinde, su molekülleri belirli bir sıkılıkta ve süreklilikte bir araya gelmişlerdir.  

Hangi madde olursa olsun, içindeki tüm moleküllerin arasında zayıf bir çekim kuvveti söz konusudur. Bu zayıf çekim kuvveti, Elektronik Van Der Waals kuvveti olarak bilinen bu moleküller arası çekim kuvvetinin nedeni, bir molekülün çekirdeği ile diğer molekülün elektronları arasındaki çekimin, iki molekülün elektronları ya da iki molekülün çekirdekleri arasındaki itme kuvvetlerinden daha büyük olduğu durumlarda ortaya çıkar. Genel bir kural olarak ağır moleküller birbirlerini daha çok çekerler (aralarındaki Van Der Waals kuvveti daha büyüktür). O yüzden ağır moleküllerin kaynama noktaları da daha yüksektir. Kaynama sırasında sıvı içndeki moleküllerin enerjileri arttıkça hareketlilikleri de artar ve moleküllerin gaz fazına geçmeleri için aralarındaki bu zayıf Van Der Waals çekim kuvvetinin ısının verdiği enerjiyle aşılması gerekir. Normalde eğer su molekülleri arasındaki tek çekim kuvveti zayıf Van Der Waals kuvveti olsaydı, “suyun gizemi” başlıklı yazımızda bahsettiğimiz gibi su, – 80 C derecede kaynayacak ve -100 C’de donacaktı. Ama biz biliyoruz ki su molekülü, hidrojenin diğer H2X şeklindeki bileşiklerine oranla çok daha yüksek sıcaklıklarda, +100 C derecede kaynamakta ve 0 C derecede donmaktadır. Bir başka deyişle, suyun kaynaması, yani verilen ısı enerjisinin su moleküllerinin sıvı içindeki birbirlerini çekim gücünü yenmesi ve su moleküllerinin serbest kalarak gaz fazına geçebilmesi için moleküller arasındaki zayıf Van Der Waals kuvvetinden çok daha büyük bir kuvveti yenmesi gerektiği açıktır. İşte suyun kaynaması için ilave enerji gerektiren bu gizemli kuvvetin adı hidrojen bağıdır. Su molekülleri birbirlerine diğer H2X içindeki moleküllerden daha sıkı bağlıdır. Bunun nedeni, su oluşurken meydana gelen herhangi bir etki nedeniyle su molekülündeki 2 hidrojen atomu arasındaki açının yaklaşık 105 derecede dengeye oturması ve bunun doğrudan bir sonucu olarak yeryüzünde yaşamı mümkün kılan kutsal suyun tüm diğer özelliklerinin kazandırılmış olmasıdır. Çünkü H2X şeklinde mümkün olan tüm diğer bileşiklerde, H2S, H2Se, H2Te için aynı açı sırasıyla 92,1 derece, 91 derece ve 90 derece olmuştur ve bu bileşiklerin hepsi asidik ve zehirlidir. Eğer su molekülleri arasındaki açı da diğer benzer moleküller gibi 90 derece cıvarında olsaydı hiç kuşku yok ki, su -100 derecede kaynayıp -80 derecede donacak ve diğer H2X’ler gibi asidik, zehirli ve kötü kokulu bir madde olacaktı. Suyu bu derece farklı kılıp yeryüzünde yaşamı mümkün hale getiren yaklaşık 15 derecelik fark bir tesadüf müydü?

 

    Suyun aşağıdaki kadar güzel kristaller vermesinin nedeni, su molekülünün hidrojen taraflarının hidrojenin çekim kuvvetinin etkisiyle bir araya gelerek suyun içinde tetrahedralar oluşturmasıdır. Tanrı, evrende yaşamı mümkün kılacak tasarımın önemli bir parçasını oluşturan su molekülünü hazırlarken, bu sayede yaşamlarını mümkün kıldığı canlıları ebedi mutluluğa taşıyacak mesajını da aynı tasarıma gizlemiş olabilir miydi?

 

Hidrojen Tetrahedralarının oluşumu

 

 

Yukardaki  tetrahedralar sayesinde oluşan birbirinden güzel su kristalleri

Çeşitli sıvıların dielektrik sabitleri:

Sıvı

Sıcaklık
(oF)

Dielektrik Sabiti
k

Asetik Asit

68

6.2

Aseton

77

20.7

Etil alkol (etanol)

77

24.3

Metil alkol (metanol)

68

33.1

Amonyak (sulu)

68

16.5

Benzen

68

2.3

Bromin

68

3.1

Bütan

30

1.4

Karbon disülfit

 

2.64

Karbon tetraklorür

68

2.23

Klorür

32

2.0

Kloroform

68

4.8

Pamuk yağı

 

3.1

Ether

68

4.3

Etilamin

70

6.3

Flüorin (freon) soğutucu R-11

77

2.0

Furan

77

3.0

Furfural

68

42.0

Benzin

70

2.0

Gliserin

 

47-68

Gliserol

77

42.5

Heptan

68

1.9

Heksan

-130

2.0

Heksanol

77

13.3

Hidrazin

68

52.0

Jet yakıtı

70

1.7

Kerosen

70

1.8

Linoleik Asit

32

2.6-2.9

Bezir Yağı

 

3.2-3.5

Cıva

298

1.00074

Metan

-280

1.7

Naftalin

68

2.5

Oktan

68

2.0

Zeytin yağı

68

3.1

Oksijen

-315

1.51

Palmitik Asit

160

2.3

Pentan

68

1.8

Fenol

50

4.3

Fosgen

32

4.7

Pinen

68

2.7

Propan

32

1.6

Propilen

 

11.9

Pridin

68

1.12

Resorsinol

 

3.2

Stearik Asit

160

2.3

Stiren

77

2.4

Terpinen

70

2.7

Toluen

 

2.0-2.4

Turpentin (tahta)

68

2.2

Su

68

80.4

Çizelgedeki dielektrik sabitleri http://www.engineeringtoolbox.com/liquid-dielectric-constants-d_1263.html adlı web sitesinden alınmıştır.

Resimler, ve bazı veriler “Water, The mirror of science”  Davies K. S., Day J. A., Heinemann Yayınları, Londra, 1961 adlı kitaptan alınmıştır.

Reklamlar
  1. Yorum bırakın

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Connecting to %s

%d blogcu bunu beğendi: