SU ANORMALLIKLERI NELERDIR? - KIMYA - 2025

Suyun anomalileri , en önemli ve en özel sıvı madde olarak konumlandırılan ve ayıran özelliklerdir. Su, fiziksel ve kimyasal olarak diğer sıvılara kıyasla çok büyük bir fark gösterir, hatta beklentileri ve teorik hesaplamaları aşar. Belki de hayat kadar basit ve aynı zamanda karmaşıktır.

Karbon yaşamın temel taşı ise, su onun akışkanına karşılık gelir. Eşsiz ve karşılaştırılamaz olmasaydı, anormalliklerinin bir ürünü olmasaydı, biyolojik matrisleri oluşturan karbon bağlarının hiçbir faydası olmazdı; yaşam algısı çökecek, okyanuslar tamamen donacak ve bulutlar gökyüzünde asılı kalmayacaktı.

Suda yüzen buzdağları ve buz kütleleri, su anomalilerinden birinin genellikle gözden kaçan bir örneğini temsil eder. Kaynak: Pexels.

Su buharı diğer gazlardan çok daha hafiftir ve atmosferle etkileşimi bulutların oluşmasına neden olur; sıvı gaza göre önemli ölçüde daha yoğundur ve yoğunluklarındaki bu fark diğer bileşiklerle karşılaştırıldığında daha belirgin görünür; ve katı, anormal bir şekilde, sıvıdan çok daha düşük bir yoğunluğa sahiptir.

Buzdağlarının ve buzun daha düşük yoğunluğunun bir ürünü olan sıvı suda yüzdüğü gerçeğinde ikincisinin bir örneği görülmektedir.

Özısı

Plajlar, suyun anormal özgül ısısının makroskopik olarak gözlemlendiği bir başka doğal örnek. Kaynak: Pixabay.

Su, bir ısı kaynağından önce sıcaklığını artırmaya şiddetli bir muhalefet gösterir. Bu nedenle kaynağın, suyu sıcaklığını bir santigrat derece yükseltmeye zorlamak için yeterli ısı sağlaması gerekir; yani özgül ısısı yüksektir, herhangi bir sıradan bileşikten daha yüksektir ve 4.186 J / g · ºC değerine sahiptir.

Anormal özgül ısısının olası açıklamaları, su moleküllerinin düzensiz bir şekilde birden fazla hidrojen bağı oluşturması ve ısının bu tür köprülerin titreşimlerini artırmak için dağıtılmasıdır; aksi takdirde, su molekülleri daha yüksek bir frekansta titremeyecektir, bu da sıcaklıkta bir artış anlamına gelir.

Öte yandan, moleküller termal olarak uyarıldıktan sonra, hidrojen bağlarının orijinal durumunu yeniden kurmaları zaman alır; bu, bir ısı rezervuarı gibi davranarak normal koşullar altında soğumanın zaman aldığını söylemekle aynıdır.

Örneğin plajlar, yılın farklı mevsimlerinde her iki davranışı da sergiler. Kışın çevredeki havadan daha sıcak, yazın ise daha serin kalırlar. Bu nedenle hava güneşli olacak ama denizde yüzdüğünüzde daha serin olacak.

Gizli buharlaşma ısısı

Su çok yüksek bir entalpiye veya gizli buharlaşma ısısına sahiptir (2257 kJ / kg). Bu anormallik, özgül ısısıyla sinerji oluşturur: bir rezervuar ve ısı düzenleyicisi olarak davranır.

Molekülleri, gaz fazına geçmek için yeterli ısıyı emmelidir ve ısı çevrelerinden elde edilir; özellikle bağlı oldukları yüzeyde.

Bu yüzey örneğin cildimiz olabilir. Vücut egzersiz yaptığında, bileşimi esasen su olan (% 90'dan fazla) teri serbest bırakır. Ter, ciltteki ısıyı emerek buharlaşır, böylece soğuma hissi verir. Aynısı, nemini buharlaştırdıktan sonra sıcaklığını düşüren ve daha soğuk hisseden toprakta da olur.

Dielektrik sabiti

Su molekülü son derece kutupsaldır. Bu, diğer sıvı maddelerinkinden daha yüksek olan dielektrik sabitine (25ºC'de 78,4) yansır. Yüksek polaritesinden dolayı çok sayıda iyonik ve polar bileşiği çözebilir. Bu nedenle evrensel çözücü olarak kabul edilir.

yayılma

Suyun bir borudan difüzyonu. Kaynak: Pxhere.

Sıvı suyun ilginç anomalilerinden biri, boyutu küçültülmüş bir delikten tahmin edilenden çok daha hızlı yayılmasıdır. Akışkanlar genellikle daha dar borulardan veya kanallardan geçerken hızlarını artırır; ancak su daha şiddetli ve şiddetli bir şekilde hızlanıyor.

Makroskopik olarak bu, suyun içinde dolaştığı boruların enine kesit alanını değiştirerek gözlemlenebilir. Nanometrik olarak da aynısı yapılabilir, ancak hesaplama çalışmalarına göre karbon nanotüpler kullanılarak moleküler yapı ile suyun dinamikleri arasındaki ilişkiyi netleştirmeye yardımcı olur.

Yoğunluk

Başlangıçta buzun sudan daha düşük bir yoğunluğa sahip olduğu belirtilmişti. Buna ek olarak 4ºC civarında maksimum değere ulaşır. Su bu sıcaklığın altına soğuduğunda yoğunluk azalmaya başlar ve daha soğuk su yükselir; ve son olarak, 0ºC'ye yakın, yoğunluk minimum bir değere, buzun değerine düşer.

Bunun temel sonuçlarından biri sadece buzdağlarının yüzebilmesi değil; ama aynı zamanda yaşamı da destekler. Buz daha yoğun olsaydı, batar ve derinlikleri donmak için soğuturdu. Denizler daha sonra aşağıdan yukarıya soğuyacak ve deniz faunası için sadece bir su filmi bırakacaktı.

Ayrıca su kayaların girintilerine sızdığında ve sıcaklık düştüğünde donduğunda genişleyerek erozyonunu ve dış ve iç morfolojisini teşvik eder.

Hafif su ve ağır su

Buz yüzerken, göllerin ve nehirlerin yüzeyleri donarken balıklar, oksijenin iyi çözündüğü ve sıcaklığın 4C'nin üzerinde veya altında olduğu derinliklerde yaşamaya devam edebilir.

Öte yandan, sıvı su aslında ideal olarak homojen olarak kabul edilmez, ancak farklı yoğunluklara sahip yapısal agregalardan oluşur. Yüzeyde en hafif su, en altta ise en yoğun olanı bulunur.

Bununla birlikte, bu tür sıvı-sıvı "geçişleri" yalnızca aşırı soğutulmuş suda ve yüksek basınçlı simülasyonlar altında fark edilebilir.

Buz genişletmeleri

Suyun bir diğer karakteristik anormalliği, basınç arttıkça buzun erime sıcaklığını düşürmesidir; yani, daha yüksek basınçta, buz daha düşük sıcaklıklarda (0ºC'nin altında) erir. Sanki baskı sonucu buz büzülmek yerine genişliyor.

Bu davranış diğer katılarınkine aykırıdır: Üzerlerindeki basınç ve dolayısıyla büzülmeleri arttıkça, erimeleri için daha yüksek bir sıcaklığa veya ısıya ihtiyaç duyacaklar ve böylece moleküllerini veya iyonlarını ayırabilecekler.

Buzun doğadaki en kaygan katı maddelerden biri olduğunu da belirtmekte fayda var.

Yüzey gerilimi

Su yüzeyinde yürüyen böcek. Kaynak: Pixabay.

Son olarak, sadece birkaç anormallikten bahsedilmiş olmasına rağmen (yaklaşık 69 taneden ve keşfedilecek olan yaklaşık 69 taneden), su anormal derecede yüksek bir yüzey gerilimine sahiptir.

Birçok böcek, suda yürüyebilmek için bu özellikten yararlanır (üst resim). Bunun nedeni, ağırlığının, molekülleri genleşmek yerine büzülmek yerine, alanın veya yüzeyin artmasını engelleyen suyun yüzey gerilimini kırmaya yetecek kadar kuvvet uygulamamasıdır.

Referanslar

1. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. (2008). Kimya. (8. baskı). CENGAGE Öğrenme.
2. Çocuklar ve Bilim. (2004). Suyun anormalliği. Vias.org adresinden kurtarıldı
3. Chaplin Martin. (2019). Suyun anormal özellikleri. Su yapısı ve bilimi. Kurtarıldı: 1.lsbu.ac.uk
4. ChimiSpiega. (2 Şubat 2014). Su: çevremizdeki tuhaf durum. Chimicare. Kurtarıldı: chimicare.org
5. Nilsson, A. ve Pettersson, LG (2015). Sıvı suyun anormal özelliklerinin yapısal kökeni. Doğa iletişimi, 6, 8998. doi: 10.1038 / ncomms9998
6. IIEH. (2 Temmuz 2014). Su anormallikleri. Evrim ve Çevre: AC İnsan Evrimi Araştırma Enstitüsü Alındı: iieh.com
7. Pivetta Marcos. (2013). Suyun tuhaf tarafı. FAPESP araştırması. Kurtarıldığı kaynak: revistapesquisa.fapesp.br