Su, Suyun Önemi, Kimyasal ve Fiziksel Özellikleri Nelerdir
Su, herkesin bildiği gibi bir oksijen atomu ile iki hidrojen atomundan oluşmuş bir bileşik. Su molekülü dipolardır. Kutuplarının olması moleküller arası çekime neden olur. Damla dediğimiz olayın nedeni budur. Suyun bu kohezyon özelliği yüzey gerilimini, damlaların oluşumunu sağlar. Lipozomun oluşmasında su molekülünün kutuplu olmasının önemi büyüktür.
Bu sağlam molekülün bağ kuvveti türü kovalent bağdır.
Atomların çekirdeklerindeki proton sayısı kadar elektron olması; ve ilk bulutsu olasılık bölgesinde en fazla 2 diğerinde ise 4 çift yani 8 elektron olabilmesi; bunların eksikliği durumunun ise o elementin kolay bileşik oluşturmasını sağlar. Çekirdeğinde 8 proton olan oksijen atomunun ikinci elektron bulutunda, ilkinde 2 elektron bulunduğu için 6 elektron vardır. Tek elekronlu iki hidrojen atomu ile bileşik yaptığında dış bulutsulardaki elektronlar ortak kullanılır. ortak elektron kullanımı olan bağlara kovalan bağ denir. Çözmek için bileşim oluşurken ortaya çıkan enerjinin geri verilemesi gerekir.
İşte bu nedenle petrolün tükeneceği yakın gelecekte yerine Hidrojen kullanımının sorunları çözülemedi. Dünyada serbest hidrojen yoktur.
SUYUN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
İnce tabakalar halindeyken renksiz olan su, derin tabakalar halinde mavi, lacivert renklerdedir. Bunun nedeni güneş ışığının bir kısım renklerinin su tarafından absorplanması (emilmesi) dir.
Suyun fiziki özelliklerinden donma ve kaynama noktası, celcius sıcaklık skalası için standart alınmıştır. Suyun donma noktası veya buz, su ve buharın dengede bulunduğu sıcaklık 0°C veya 273.16°K (Kelvin) ve 760 mm.Hg basınca altında suyun kaynama sıcaklığı 100°C olarak kabul edilmiştir.
+3.98°C’ daki havasız bir kg su 1 lt olarak kabul edilir.Buna göre +3.98°C sıcaklıktaki suyun yoğunluğu l gr/cm³tür.(+3.98°C da su genleşme olarak en büyük değerini alır. Yani bu sıcaklıktaki birim hacimde suyu alır,ısıtır ya da soğutursak diğer, örneğin +20°C’ daki birim hacimdeki sudan daha fazla oranda genleşir, hacmi artar.
1 gr suyun sıcaklığını 17°C dan 18° C a çıkarmak için verilen ısıya 1 kalori (cal) denir. Su katı, sıvı ve gaz hallerindeyken moleküller özelliklerini korur. Bu nedenle suya belirli ve saf madde denilebilir.
Su 0°C nin altında katı 0°C ile 100°C arasında sıvı ve 100°C nin üzerinde gaz halindedir. Doğada yalnız H O olarak suya rastlamak oldukça güçtür. Çözücü özelliği çok fazla olan su temas ettiği her şeyi az çok çözer. Onlarda beraber bulunur.
SUYUN KİMYASAL ÖZELLİKLERİ
Su oldukça kararlı bir bileşik olduğu için meydana geliş ısısı yüksektir. Metallerle ve ametallerle reaksiyona girerek bunların oksitlerini meydana getirir. Sonuçta hidrojen açığa çıkar.Ametallere örnek
1- C+H O → CO +H2
Metallere örnek
2-2Fe+3H O → Fe O + 3H
Su halojenlerle reaksiyona girerek bunları indirger ve oksijen açığa çıkarır.
Halojenlere örnek
2H o+2Br → 4HBr + O
Oksitler su ile reaksiyona girerek hidroksitleri meydana getirir. Bu hidroksitler pozitif yüklü elementin periyodik tablodaki yerine bağlı olarak asidik, bazik veya amfoterik olabilirler.
Su az da olsa iyonlaştığı için zayıf baz veya asit, tuzları suda çözündükleri zaman hidrolize uğrarlar. Metal nitrür suda bozunarak amonyak ve hidrojen açığa çıkar. Metal karbürleri hidrokarbonlar vererek su ile reaksiyona girerler.
CaC + 2H O → Ca(OH) + C H
Doğada bulunan suların en safları sırasıyla kar ve yağmur sularıdır. Özellikle yağmur sularında çözünmüş olarak hava içindeki gazlar yanında karbondioksit, klorürler, nitratlar, sülfatlar amonyak ve askıda organik ve anorganik tozlar bulunur. Yağmur suyu içinde çözünmüş halde bulunan amonyak, nitrat ve sülfatlar toprakların zirai gücünü artırır.
Su, bitki ve hayvanların beslenmesinde önemli bir faktördür. Su,çözücü katalizör ve akışkan bir ortam olarak bazı büyüklüklerin tarifinde standart referans maddesi olarak artıkların uzaklaştırılmasında, seyreltici, dağıtıcı, soğutucu, temizleyici, ısı taşıyıcısı olarak bunların yanında hidro-elektrik üretiminde çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Sanayide hidrojen suyun elektrolizinden veya su buharı kızgın kömür içerisinden geçirilerek elde edilir.
SUYUN İNSAN HAYATINDAKİ YERİ VE ÖNEMİ
Suyun vücudumuzdaki bulunma yerleri ve oranları şöyledir:
Vücut hücreleri %55
Lenf %20
Kan plazması %7.5
Kemikler %7.5
Vücut organlarını ayıran, koruyan
Destek doku %7.5
Beyin, omurilik sıvısı %2.5
Vücudumuzda lazım olan suyun büyük bir kısmı yiyecek içeceklerle alınır.Bundan başka organik maddelerin vücudumuzda yanması ile de bir miktar su meydana gelir. Su kaybı ise idrarla, terle, solunum ve dışkıyla olur. Organizmada su kaybı % 10’u bulduğu zaman hayati tehlike başlar. Vücutta su azaldığı zaman dengenin sağlanması için önce ciltten su çekilir, kanda su azalır, kanın yoğunluğu artar ve sonunda insan ölür.
SUYUN VÜCUTTAKİ GÖREVLERİ
Su vücutta metabolizma artıklarının atılması için bir araçtır. Su vücudun termostadı, ısı düzenleyicisidir. Vücutta su ter olarak atılırken, ısı da birlikte atılır. Bu nedenle vücut ısısı azalır. Ter buharlaşmak için vücuttan ısı alır. Böylece vücudun ısısı düşer.Vücutta gerekli olan maddeleri, gerekli yerlere taşırlar.
İnsanın susamasıyla suya ihtiyacını belirtir. Lüzumlu olan su o anda alınarak su ihtiyacı giderilir. Bir insan günde yiyecek ve içeceklerle dışarıdan 2.9lt, vücuttaki kimyasal reaksiyonlarla 0.1 lt olmak üzere toplam 3 lt su alır. Buna karşılık kaybedilen su, idrarla l.5 lt, deri yoluyla (terleme şekliyle) 0.9 lt, solunum ile 0.4 lt ve dışkı ile 0.2 lt. dir.
İnsanlar su ihtiyaclarını; meteor suları yer altı suları (kaynak, kuyu ve artezyen) ve yeryüzü sularından (ırmak, göl) karşılarlar.
Dağlık, yüksek bölgelerdeki dere ve göl sularında organik maddeler bulunmamakla birlikte, çözünmüş organik tuzlar vardır.
SULARIN TEMİZLENMESİ
Küçük yerleşim yerlerindeki içme suları kaynak sularından alındığı için bunların temizlenmesi bazı küçük önlemlerle halledilir. Büyük şehirlerin içme sularının temizlenmesi zor ve uğraştırıcıdır. Bu şehirlerde küçük kaynaklar yeterli gelmediğinden büyük göl ve nehirlerden faydalanılmaktadır. Busular içerisinde sağlığa zararlı maddeler olabileceğinden temizlenmelidirler.
Bu temizlenme işlemleri şu şekillerde yapılmalıdır:
1. Suyun içindeki renk, bulanıklık, koku ve kötü tat veren asılı bulunan kolloidal ve çözünmüş haldeki organik ve inorganik zehirli radyoaktif maddeleri ve hastalık yapan mikropları yok etmek.
2. Demir ve mangan gibi metalleri gidermek.
3. Sertliği ve sıcaklığı normal hale getirmek.
4. Asitliği ve bazlığı nötrleştirmek, aşındırıcı bilhassa kurşun çözündürücü ve birikinti meydana getirici özelliği yok etmek.
İçme suyunun temizlenmesinde uygulanan temel işemler:
1. Havalandırma
2. Havuzlama
3. Kabasını alma
4. Basit çökeltim
5. Pıhtılaşmış yumaklı çökeltim
6. Suların kum süzgeçlerden geçirilmesi
Yavaş süzen kum süzgeçleri
Çabuk süzen süzgeçler
Küçük süzgeçler
1. Suların mikroplardan temizlenmesi
Bunlar;
1. Kaynatma
2. Ultraviole ile dezenfeksiyon
3. Ozonla dezenfeksiyon
4. Klor dezenfeksiyonu
5. Kireç kaynağı ile dezenfeksiyon.
SULARIN SERTLİĞİ
Sularda çeşitli bileşikler çözünür bunlar mg/l olarak ölçülür,kalsiyum karbonat, kalsiyum oksit veya kalsiyum cinsinden ifade edilip toplanabilir. Bu çözülen bileşiklerden özellikle kalsiyum, mağnezyum gibi iki oksidasyon değerli iyonlar, sabunun köpürme kudretini azaltır, sıcak su borularında, ısıtıcılarda, buhar kazanlarında ve suyun temperatürünü yükseltmek için kullanılan kaplarda taş bağlanmasına sebep olur. Bu iyonların sabunla köpürmeye karşı direnme özelliğine sertlik denir. Buna göre, sabun sertliği ölçmek için bir ölçek olabilir.
sabun sudaki sertlik çökelti
2C17 H35 COONa + M++ = (C17H35COO)2 M + Na +
Denklemde görüldüğü üzere, su sertliğini veren iyonları, sabun bünyesine alıp çökeltdikten sonra köpürmeye başlar. Buna göre,suda ne kadar iki değerli iyon fazla ise, diğer bir ifade ile suyun sertliği ne kadar çok ise, sabun sarfiyatı çok ve sıcak su borularında ve buhar kazanlarında taş bağlama olayı o kadar fazla olacaktır. Gerek sabun sarfiyatı, gerekse suların temperatür değişimi ile taş bağlaması , ekonomik ve ısıtma, temizleme işlerini zorlaştırması bakımından, su sertliği üzerinde durmaya değer.
SERTLİĞİN SEBEPLERİ
Sertliğe iki valanslı metalik katyonlar sebep olur. Bu iyonlar, özellikle Ca ,Mg ve bir dereceye kadar Sr ,Fe ve Mn iyonlarıdır. Suda çözünen bileşiklerin katyonları ile onyonları dengede olacağı da göz önünde tutulursa katyonların toplam ekivalant adedi,anyonların toplam ekivalant adedine eşit olur.
Sertliğe sebepolan
Katyonlar: Ca . Mg . Sr . Fe .Mn
Anyonlar : HCO3– . SO4– . Cl – . NO3- . SLO3–
Suyun sertliğini veren katyon ve bunlarla dengede olan anyonlar.
Toprağa düşen yağmur suları tabii sularda bulunan çok miktardaki solitleri çözmeye kudreti kafi gelmez. Suyun bu çözücülük özelliği topraktaki bakterilerin etkisi ile hasıl olan karbondioksidin suya karışarak, suda karbonik asit iyonlarını hasıl etmesinden ileri gelir.
CO2 + H2O ———– H2 CO3 ———–H+ + HCO3-
Bakteri etkisi Yağmur suyuile hasıl olur.
Genel olarak sert sular, üst toprağın yoğun olduğu ve kalker bulunan yerlerden çıkar. Buna karşılık yumuşak sular da daha ziyade üst toprağın gevşek olduğu ve kalker teşekkülü az veya hiç olmayan yerlerde mevcut olur.
Suların sert olması, insan sağlığına hiçbir etki yapmaz. Temizlik işlerinde sabun sarfiyatı bakımından uygun değildir.
SU SERTLİKLERİNİN SINIFLANDIRILMASI
Su sertlikleri bulundukları yerin Jeolojik yapılarına göre değişir. Yüzey suları, yer altı sularından daha yumuşaktır. Su sertlikleri 10ppm CaCO3 den takriben 1800 ppm CaCO3 kadar değişiklik gösterir.
Suların sertlik dereceleri şöyle sınıflandırılabilir:
0 – 75 ppm CaCO3 yumuşak
76 – 150 ppm CaCO3 orta sert
151 – 300 ppm CaCO3 sert
300 den yukarısı ppm CaCO3 çok sert
DURULMA İŞLEMLERİ
Durulma sularda süspansiyon halinde bulunan organik ve anorganik orjinli değişik büyüklükteki maddelerin çöktürülerek ayrılması sonucu suyun berraklaşması olayıdır. Durulma işlemi su içerisinde bulunan değişik büyüklükteki maddelerin kendi ağırlıkları ile çöktürülmesi şeklinde yapılıyorsa buna mekanik durulma işlemi adını veriyoruz. Dışarıdan herhangi bir çöktürücü madde ilavesiyle bir durulma yapılıyorsa buna da kimyasal durulma işlemi denir. Durulma işlemi denir. Durulma işlemi nehir ve göl sularının doğal olarak temizlenmesinde önemli rol oynamaktadır. Diğer taraftan kullanma suları sanayi Suları ve atık suların değerlendirilmesi için en çok kullanılan işlem durulma işlemidir. Gerek içme ve gerekse sanayi sularının temizlenmesinde kullanılan basit mekanik durulma en ucuz ve en sade işlemlerden biridir. Doğal sedimantasyon işlemi daha sonrada yapılacak temizleme işlemlerindeki yükü hafifleten ön bir işlem gözüyle bakılabilir. Örneğin daha sonra yapılacak işlem kimyasal durulma işlemi olacaksa, ön durulma işlemi yapılmış suya ilave edilecek kimyasal madde ile durulma işlemine tabi tutulmamış suya ilave edilecek madde miktarı karşılaştırılacaksa ikinci durumdaki sarfedilen kimyasal madde oldukça fazla olacaktır. Diğer bir avantajıda kimyasal durulmada kullanılan cihazda atılacak atıklarda, azalmış olacaktır. Su içerisinde bulunan bir partikülün çökme ile durulma havuzunun dibine ulaşması belirli bir zaman alacaktır. Bu zaman yatay bir havuzda akış hızını azaltarak, ya da akış süresini uzatarak veyahut havuzun derinliğini ayarlayarak suyun havuzu terketmesinden önce partikülün çökmesi sağlanabilir. Bunun için en uygun havuzlar fazla derin olmayan havuzlardır. Durulma havuzlarında bir partikülün çökme hızı hesaplanabilir.
V = Q . t V= Havuzun hacmi Q= Suyun debisi
T= suyun havuzda kalma süresi
Durulma işleminin yapılacağı havuzun hacminin hesaplanandan fazla tutulmasında bir sakınca (maliyet dışında) olmamasına karşın küçük tutulması uygun bir durulmanın yapılmasını gerçekleştiremez.Durulma havuzları kesikli yada sürekli çalışan tipte olabilirler. Bu tip havuzlarda su bir taraftan girip diğer taraftan aynı miktarda çıkarak içerisinde bulunan maddeleri havuz içerisine bırakır. Havuzlar genellikle yatay ve dik açılı yapılırlar. Durulma sırasında meydana gelen çamurun atılması için özel tertibatlar yapılmıştır.
KİMYASAL DURULMA
Özellikle yeryüzündeki sular değişik miktarlarda süspansiyon halinde kaba büyük tanecikler halinde bulanıklık veren ve renk verebilen değişik tip kalloidal meddeleri ihtiva ederler. Doğal sularda bulanıklığı meydana getiren başlıca maddeler farklı tipkolloidal killerdir. Kullanma ve sınai atık sularının karışmasıyla meydana gelen kolloidler, yosunlar, bozunma ürünleri, bakteriler, bazı organik maddeler ve renk verici kolloidlerdir. Bu kollaidlerden bazıları hidrofobik, bazılarıda hidrofilik özelliklerdir. Bulanıklığı meydana getiren partiküllerin büyüklükleri çok farklı olabilmektedir.Kimyasal durulma işlemini
dört kademeye ayırabiliriz:
– Kimyasal maddenin ilave edilmesi
– Hızlı bir karıştırma
– Flokasyon
– Çökme-Durulma
Katılan kimyasal maddelerin suyla hızlı bir şekilde ve tamamen karışması ikinci kademede gerçekleştirilir. Üçüncü kademede ise dikkatli ve yavaş bir karıştırma yapılarak çekirdeklerin oluşumu sağlanır. Dördüncü kademede büyüyen çekirdeklerin çökmesi ile durulma işlemi gerçekleştirilir. Durulma işlemi sonucu suda kalmış olan az miktardaki çökelek daha sonra filtrasyon işleminde tamamen giderilir.
FİLTRASYON
Toprak altına geçen sularda doğal bir filtrasyon olur. Bizde bu olayı taklit ederek sularda bir filtrasyon işlemi gerçekleştirebiliriz. Ençok kullanılan filtrasyon maddesi kum dur.Daha sonra antrasit, taşkömürü ve kiselgur olabilir. Filtreleri çalışmaları bakımından hızlı süzen filtreler ve yavaş süzen filtreler olmak üzere iki gruba ayırabiliriz.Süzme işleminde suların arıtılması şu şekilde olur.
1. Doğrudan doğruya süzme: Bir kum tabakasından geçen suda kumlar arasındaki boşluktan daha büyük tanecikler varsa bu tanecikler kum yüzeyinde tutulur.
2.Durulma: Kum tabakasını birçok tabakalara sahip durulma havuzu gibi düşünebiliriz. Süspansiyon halindeki taneciklerin birleşerek daha büyük tanecikler haline geçmesi ve filtrasyonla daha kolay ayrılması.
3.Biyolojik aktivite: Bu daha ziyade yavaş süzen filtrelerde önemlidir. Ancak maliyetin yüksek olması nedeniyle geniş ölçüde kullanılamaz.
Su, bilinen tüm yaşam formları için gerekli olan tatsız ve kokusuz bir madde. Su, canlıların yaşaması için hayati bir öneme sahiptir. Küçük miktarlarda çıplak gözle bakıldığında renksizdir. Dünya üzerinde farklı şekillerde bol miktarda bulunur. Birleşmiş Milletler Çevre Programı, Dünya’da 1.400 milyon km3 su olduğunu söylemektedir.
Suyun Kimyasal ve fiziksel özellikleri
Suyun kimyasal formülü H2O’dur. Bunun anlamı bir su molekülünün iki hidrojen ve bir oksijen atomundan oluştuğudur. İyonik olarak da, (H+) bir hidrojen iyonuna bağlanmış, (OH-) hidroksit iyonu; yani HOH şeklinde tanımlanabilir. Standart sıcaklık ve basınçta, suyun buhar fazı ve sıvı fazı arasında dinamik (değişken) bir denge vardır. Saf su, kokusuz, tatsız, renksizdir; fakat havadaki karbondioksit kalıntıları ile karbonik asit çözeltileri oluşturmaya başladığı andan itibaren tadı bozulur ve tehlikeli bir hal alır.
Dünya yüzeyinin %71’i suyla kaplıdır.Dünyadaki suların yaklaşık %97 si okyanuslarda bulunmaktadır.%2.4’ü buzul yada kardır.%0.6 lık dilimi ise göller ve nehirlere aittir.
Dünya yüzeyinin %71’i suyla kaplıdır.Dünyadaki suların yaklaşık %97 si okyanuslarda bulunmaktadır.%2.4’ü buzul yada kardır.%0.6 lık dilimi ise göller ve nehirlere aittir.
Renk
Kızılötesi ışın, elektromanyetik spektrum üzerinde kırmızı renkli ışık halini alır, absorbe edildiği için kırmızı rengin küçük bir kısmı görünürdür. Bu nedenle, göl ve deniz gibi büyük su kütleleri içindeki saf su, mavi olarak görünür. Bu mavi renk, temiz bir okyanus veya gölde bulutlu bir hava altında da kolaylıkla görünebilir, bu da mavi rengin gökyüzünün yansıması olmadığını gösterir. Pratikte suyun rengi, içindeki katkı, kirlilik vb. etkenlere bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir. Kireçtaşı, suyu turkuaz rengine çevirirken, demir ve benzeri maddeler kırmızı/kahverengi renge döndürmektedir, bakır ise mavi alev rengi oluşturur. Suyun içindeki yosunlar, suyu yeşil renkli olarak gösterir.
Çözücülük
Su, eriyebilen birçok madde için çok iyi bir (solvent) çözücüdür. Bu tip maddeler hidrofilik (hydrophilic) maddeler olarak da bilinir) iyice karıştırılmak sureti ile su içinde erirler (örneğin; tuz). Su ile karışmayan maddeler ise (örneğin; yağ) hidrofobik (hydrophobic) maddeler olarak bilinirler. Bir maddenin su içindeki erime kabiliyeti, maddenin su molekülleri arasına çekilme kuvvetinin durumuna bağlıdır. Eğer maddenin su içinde erime (çözülme) kabiliyeti yoksa, moleküller su molekülleri arasından dışarı itilir ve çözülme olmaz.
Resimde görülen Havasupai şelalesinde kireç suyun içinde yoğun bir şekilde çözündüğünden suyun rengi turkuaz olarak görülmektedir.
Resimde görülen Havasupai şelalesinde kireç suyun içinde yoğun bir şekilde çözündüğünden suyun rengi turkuaz olarak görülmektedir.
Kohezyon ve adhezyon
Su kohezyon kuvvetine sahip bir maddedir, yani kendi molekülleri arasında çekim kuvveti sayesinde dağılmadan kalabilir. Su aynı zamanda adhezyon (farklı iki maddenin molekülleri arasındaki çekim kuvveti) kuvveti yüksek bir maddedir.
Yüzey gerilimi
Su, su molekülleri arasındaki güçlü kohezyon kuvveti nedeniyle oluşan yüksek yüzey gerilimine sahiptir. Bu etki görülebilir bir etkidir, örneğin, küçük miktardaki su çözünmez bir yüzey üzerine (örn:polietilen) konduğunda, su, diğer madde ile beraber düşene dek kalacaktır. Çok temiz/dir.
Kılcal hareket
Kılcal hareket, suyun çok dar (kılcal) bir boru/kanalda yerçekimi kuvvetine karşı hareketini ifade eder. Bu hareket oluşur, çünkü su boru/kanalın yüzeyine yapışır ve daha sonra boru/kanala yapışan su, kohezyon kuvveti sayesinde üzerinden daha fazla suyun geçmesini sağlar. İşlem, yerçekimi adhezyon kuvvetini yenecek kadar su boru/kanaldan yukarı geçinceye dek tekrarlanır.
Bu olayı doğada da görmek mümkündür. Örneğin ağaçların kılcal damarlarında su en yüksek dallara kadar yerçekimine karşı hareket edebilmektedir.
Donma noktası
Suyun basit fakat çevre açısından son derece önemli bir özelliği de suyun sıvı hali üzerinde batmadan yüzebilen, suyun katı hali olan buzdur. Bu katı faz, (sadece düşük sıcaklıklarda oluşabilen) hidrojen bağları arasındaki geometriden dolayı, sıvı haldeki su kadar yoğun değildir. Hemen hemen tüm diğer maddeler için, katı form sıvı formdan daha yoğundur. Standart atmosferik basınçtaki taze su, en yoğun halini 3.98 °C’de alır ve aşağı hareket eder, daha fazla soğuması halinde yoğunluğu azalır ve yukarı doğru yükselir. Bu dönüşüm, derindeki suyun, derinde olmayan sudan daha sıcak kalmasına sebep olur, bu yüzden suyun büyük miktardaki alt bölümü 4 °C civarında sabit kalırken, buz öncelikle yüzeyde oluşmaya başlar ve daha sonra aşağı yayılır. Bu etkiden dolayı, göllerin yüzeyi buz ile kaplanır. Hemen hemen tüm diğer kimyasal maddelerin katı halleri, sıvı haline göre yoğun olduğundan dipten yukarı donmaya başlarlar.
Üçlü noktası
Suyun üçlü noktası (saf haldeki sıvı su, buz ve su buharının dengede bulunduğu sıcaklık ve basınç kombinasyonu), kelvin sıcaklık ölçü biriminin tanımlanması için kullanılır. Sonuç olarak, suyun üçlü nokta sıcaklığı, 273.16 kelvin (0.01 °C) ve basıncı 611.73 pascal’dır (0.0060373 atm)…
Elektriksel iletkenlik
Genellikle yanlış bir kanı olarak, suyun çok güçlü bir elektrik iletken olduğu düşünülür ve elektrik akımının öldürücü etkilerini iletme riski bu popüler inanış ile açıklanır. Su içindeki tüm elektriksel özelliği sağlayan etkenler, suyun içinde çözülmüş olan karbondioksit ve mineral tuzların iyonlarıdır. Su, iki su molekülünün bir hidroksit anyonu ve bir hidronyum katyonu halini alması ile kendini iyonize eder, fakat bu elektrik akımının yaptığı iş veya zararlı etkilerini taşımak için yeterli değildir. (“Saf” su içinde, hassas ölçüm cihazları, 0.055 µS gibi çok zayıf bir elektriksel iletkenlik değeri saptayabilirler.) Saf su, oksijen ve hidrojen gazları içinde de çözülmüş iyonlar olmadan elektroliz olabilir; bu çok yavaş bir süreçtir ve bu şekilde çok küçük bir akım iletilir.(Elektroliz, elektrik akımı yardımıyla, bir sıvı içinde çözünmüş kimyasal bileşiklerin ayrıştırılması işlemine denir.)
Suyun Halleri
Su yerkürede değişik hallerde bulunur: su buharı, (bulutlar), su (denizler, göller), buz (kar, dolu, buzullar) gibi. Su sürekli olarak su döngüsü olarak bilinen döngü içinde değişik fiziksel hallere dönüşür.
Yağışın insanlık ve tarım için öneminden dolayı, değişik biçimlerine farklı isimler verilmiştir: çoğu ülkede genel ismi yağmur’dur, dolu, kar, sis ve çiy diğer örneklerdir. Uygun şartlar oluştuğunda, havadaki su damlacıkları güneş ışığını kırarak, gökkuşağı oluştururlar.
Temel olarak, su akışı, nehirler ve tarım için su ihtiyacı gibi, insanlık tarihinde büyük roller oynamıştır. Nehirler ve denizler, ticaret ve ulaşım için elverişli yollar sunmuştur. Su akışı, erozyon etkisi ile çevrenin şekillenmesinde büyük roller oynayarak, vadiler ve deltalar oluşmasını sağlamış ve insanların yerleşimine uygun arazi ve alanlar meydana getirmiştir.
Su aynı zamanda zemine nüfuz ederek, yer altına doğru iner. Bu yeraltı suları daha sonra tekrar yüzeye çıkarak doğal kaynaklar, sıcak su kaynakları ve gayzerler oluşturur. Yeraltı suları, aynı zamanda ambalajlanarak maden suyu olarak satılmaktadır.
Su, kendi içinde farklı maddelerin koku ve tadlarını barındırabilir. Bu nedenle, insan ve hayvanların, suyun içilebilirliğini anlamak için duyuları gelişmiştir. Hayvanlar genel olarak, tuzlu deniz suyunun ve bataklık suyunun tadından hoşlanmaz, dağlardan veya yeraltından gelen saf kaynak sularını ararlar. Kaynak suyu veya mineral su diye bilinen tat, aslında suyun içinde çözülmüş olan minerallerin tadıdır. Saf su (H2O), tatsızdır. Bu yüzden, kaynak veya mineral suyunun saflığı diye bilinen şey, suyun içinde zararlı (toksik) maddeler, kir, toz veya mikrobik organizmalar olmadığını belirtir.
Biyolojik İşlevleri
Su içerdiği organik bileşikler birçok çeşitlilikle insan bedeninin başlıca gıdasıdır.Her türlü metabolik olayların temel katalizörüdür.
* Makromoleküllerin yapı taşıdır. Hidrojen köprüleri ile su moleküllerine bağlanan protein, karbohidrat, nükleik asit gibi kompletma yeteneğine sahipt
* İyi bir substrattır. Metabolizmanın birçok tepkimesin
* İyi bir ısı düzenleyicisi düzenli bir şekilde ayarlar.
İnsan vücudu üzerine etkileri
Vücudun günlük kaybettiği su ihtiyacını karşılamak için uzmanlar normal bir insanın günde 6-8 bardak su içmesi gerektiğini belirtmektedir. Vücut ağırlığının yüzdesi olarak su kaybının sonuçları şu şekilde olabileceği belirtilmektedir:
* %1: susuzluk hissi, ısı düzeninin bozulması, performans azalması
* %2: ısı artması, artan susuzluk hissi
* %3: vücut ısı düzenin iyice bozulması, aşırı susuzluk hissi,
* %4: fiziksel performansın %20-30 düşmesi
* %5: baş ağrısı, yorgunluk
* %6: halsizlik, titreme
* %7: fiziksel etkinlik sürerse bayılma
* %10: bilinç kaybı
* %11: olası ölüm
Doğada su
Doğada su akarsulara dökülen atıklarla kirlense ve okyanuslarda tuzlu su haline gelse de,buharlaşıp atmosfere karıştığında yine temizleniyor ve tatlı suya dönüşüyor.Ancak yağmur suyu dahi kimyasal yönden saf değildir.Havadaki gazlar ve özellikle yoğun nüfuslu yerlerde kömürle birlikte açığa çıkan sülfirik asidi de bünyesine almaktadır.Doğada mutlak saf su yoktur ve sudaki tüm yabancı kimyasalların arındırılması labaratuvarlar için dahi zorlu bir işlemdir.
Doğada sular, kaynaklarına göre klasik olarak 4 sınıfta incelenir:
1. Meteor suları (yağmur ve kar suları): Mevcut sular içinde en saf olanıdır, bununla beraber havada bulunan bütün gazları içerdiği gibi, bazı anorganik ve organik maddeler de bulunabilir.
2. Yeraltı ve kaynak suları: Bulunduğu ve geçtiği toprak tabakalarını çözmesi sonucunda, tabakaların cinsine göre, çözünmüş maddeleri içerir.
3. Yeryüzü suları (nehir, göl, baraj ve deniz suları): Yüzeylerinin açık olması sebebiyle özellikle organik yapıdaki yabancı maddeleri almaya yatkındır. Buna karşılık hava ile temas halinde olduğundan karbonat sertliği azdır.
4. Maden (mineral) suları: Doğal sulara oranla çözünmüş madde miktarı belirli bir sınırı aşmış veya temperatür ve radyoaktivitesi doğal sınırı geçmiş olan sulardır.
Uygarlığa etkisi
Su medeniyetin başlamasında birincil faktördür. Öyle ki günümüzden 6.000 yıl önce Sümerler, Mezopotamyada Fırat ve Dicle nehirlerinden faydalanarak ilk sulu tarımı yapmışlar ve uygarlığı başlatmışlardır. Aynı şekilde Mısırlılar da Nil sayesinde birçok alanda gelişme göstermişlerdir. Denize kıyısı olan büyük göl ve nehirlere sahip kentler gelişirken, Orta Doğu ve Kuzey Afrika gibi suyun az bulunduğu yerler ise kalkınamamıştır.
Suyun Harika Özellikleri
Onsuz canli hayatin dusunulemeyecegi su, bircok ozellikleriyle harika bir maddedir. Besin maddelerinin cozunup canli bunyeye alinarak butun organlara tasinmasi, farkli farkli iklimlerin olusmasi, gunes enerjisinin tutulup dunyanin isi dengesinin korunmasi ve sayisiz canliya hayat ortami olusturmasi gibi pek cok olayda suyun buyuk rolu vardir. Bu vazifeler suya verilen harika ozellikler sayesinde yerine getirilmektedir.
Su tabiatta kati, sivi ve gaz olmak uzere her uc fazda da bulunur. Bu hali tasiyan yegane maddedir diyebiliriz.. Butun maddeler kati hale gectiginde, molekuller arasi mesafenin azalmasina bagli olarak yogunlugu artarken suda tamamen aksi olmaktadir. Suyun bu ozelliklerinden hangisi ele alinirsa alinsin onun hayat icin yaratildigi gercegi adeta gozler onune serilmektedir. Su donunca yogunlugu azalir. Boylece donmus kutle, dibe cokme yerine yuzeye yukselir. Bu buz tabakasi distaki soguk hava ile alttaki su arasinda isi transferine karsi bir engel olusturur ve altindaki suyun donmasina mani olur. Boylece hava sicakligi -50°C bile olsa, buzun altinda sicaklik daima sifirin uzerinde olur ve hayat devam eder.
Bilinen butun sivilar icerisinde en yuksek yuzey gerilimine sahip olan sudur. Bu ozelligi yagmur damlaciklarinin olusumu acisindan onem tasimaktadir. Aksi takdirde bulutlardaki su buharindan kolayca damlalar olusamayacak ve bunlar yeryuzune inmek icin yeterli buyukluge erisemeyeceklerdi.
Yine butun sivilar icinde buharlasma isisi en yuksek olan sudur. Bu sebepten kolayca buharlasarak kaybolmaz.
Su, amonyaktan sonra en yuksek erime isisina sahip olan bilesiktir. Yuksek ozgul isisi, yani bir gram suyun sicakligini bir derece artirmak icin gerekli enerji miktarinin yuksekligi ile birlikte bu ozellikler, suyu yeryuzundeki iklim farkliliklarini, belirleyici unsur durumuna getirir. Cunku dunya yuzeyinin dortte ucu su ile kapli olup dunyadaki toplam suyun % 97.6ʼsi denizlerde, % 2.4ʼu de karalarda bulunmaktadir.
Boylesine buyuk alana ve hacme sahip su, hayatin bir diger temel kaynagi olan gunes enerjisinin yeryuzunde tutulmasinda buyuk rol oynamaktadir. Gunesten gelen kisa dalga boylu radyasyon enerjisinin % 30ʼu atmosfere carparak uzaya yansir, % 47ʼsi atmosfer veya yeryuzunde tutularak uzun dalga boylu radyasyon (isi) enerjisine donusur ve yerkurenin isi kaybi olarak uzaya geri doner. Gunesten gelen toplam enerjinin geriye kalan % 23ʼu ise yeryuzundeki sulari buharlastirmada ve su buhari ihtiva eden hava kutlelerini isitip harekete gecirmede kullanilir. Boylece su, dunyanin yasanilabilir bir iklime sahip olmasinda onemli bir rol oynar. Suyun diger bir ozelligi hidrolojik dongu sayesinde yenilenebilen bir kaynak olmasidir. Bu hadise suyun buharlasma ve terleme ile atmosfere yukselmesi, oradan ihtiyac duyulan yerlere tasinmasi ve yagis olarak tekrar yeryuzune inmesi; boylece yeralti sularinin beslenmesi ve yuzey akislarinin olusmasindan ibaret olan buyuk su hareketidir. Su ihtiyacinin karsilanmasinda hidrolojik dongunun buyuk onemi vardir. Zira dunyadaki toplam suyun ancak % 2.4ʼu karalarda bulundugundan bu dongu buyuk onem tasimaktadir. Diger yandan karalardaki suyun ancak % 10 kadari teorik olarak kullanilabilir tatli su potansiyelini olusturmaktadir ki bu da 3-4 milyon km³ʼtur.
Suyun harika ozelliklerinden birisi de ondaki hidrojen baglari sayesinde ortaya cikar. Bilindigi gibi suda bulunan iki hidrojen atomu bir oksijen atomu ile birlesirken, oksijenin her iki tarafinda birer hidrojen olacak sekilde bir cizgi halinde molekul teskil etmez. Aksine iki hidrojen atomu ayni tarafta yer alarak molekulun bu kisminin pozitif yuklu olusuna sebep olur. Diger taraftaki oksijen ise negatif yukludur. Yuklerin bu sekilde dagilimi suyu kuvvetli bir dipolar (iki kutuplu) molekul haline getirir. Bu sayede su molekulleri birbirini ceker ve hidrojen baglari yardimiyla kumelesme olur.
Sudaki hidrojen baglari, ona kendine has cok degisik, olagan disi ozellikler kazandirmaktadir. Periyodik tabloda oksijene benzer diger maddelerin dihidrurleri (iki Hidrojenli formlari) ile karsilastirildiginda suyun buyuk farkliliklar gosterdigi gorulur. Kukurt [S], selenyum (Se) ve tellur (Te) oksijen ile VI grupta yer alan elementlerdir ve benzer ozelliklere sahiptirler. Atmosferik basinc ve oda sicakliginda hidrojenin bu gruptaki elementler ile yaptigi sudan daha agir molekuller olan H2S (Molekul agirligi 34), H2Se (mol. ag- 81) ve H2Te (mol. ag. 130)ʼnin hepsi gaz halindedir. Bunlarin hepsinden daha hafif olan suyun (mol. ag. 18) da gaz halinde olmasi beklenirken tam aksine normal sartlarda sividir. Ancak 100°C ye cikarildiginda tam olarak gaz haline gelmektedir. Herhangi bir sicaklikta su, yukaridakilerden daha yogundur.
Yuzey gerilimi ve dielektrik sabiti diger hidrurlerle kiyaslandiginda cok buyuktur. Bu ozelligi ile iyi bir cozucu olmakta ve hayat icin gerekli bircok bilesigi eriterek bunyesine almaktadir.
Suyun hayat icin diger bir onemi, atmosterdeki mevcudiyetiyle yeryuzunun radyasyon yoluyla sogumasini onlemesidir. Yapilan hesaplara gore atmosferde su bulunmamasi halinde yeryuzunun bugunku ortalama sicakliginin 15°C azalarak 0°Cʼye dusecegi tesbit edilmistir. Nitekim, havadaki nemliligin cok dusuk oldugu col bolgelerinde sicaklik gunduzleri 65°C dolaylarina cikmakta, geceleri ise donma derecesinin altina dusmektedir. Normal sartlar altinda ise atmosferdeki su buhari yeryuzu isisinin ancak % 20 sinin radyasyon ile dogrudan kaybina izin vermektedir.
Suyun dielektrik sabiti, butun sivilar icinde en yuksek olanidir. Bu yuzden, su icindeki elektrik yuklu partikullerin birbirlerine karsi olan cekim kuvveti zayiftir. Iyonize olabilen bircok tuzlar bu sayede suda cok iyi cozunurler. Buna karsilik bu tuzlarin bircogunun organik sivilardaki cozunurlugu cok dusuktur. Su cok iyi bir cozgen olup suda cozunmeyen madde yoktur denebilir. Bu da suya bitkiler icin gerekli bircok mineral gida maddesini tasiyici ozellik kazandirir.
Susuz hayat mumkun degildir. Insan yiyecek maddeleri almadan haftalarca yasayabilir, fakat su icmeden ancak birkac gun hayatini surdurebilir.
SUYUN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİNDEKİ İNCE AYARLAR
Ünlü biyokimyacı Prof. A. E. Needham, ‘The Uniqueness of Biological Materials’ (Biyolojik Materyallerin Benzersizliği) adlı kitabında, yaşamın oluşması için mutlaka sıvı maddelerin varlığının zorunlu olduğunu anlatır. Eğer evrenin kanunları sadece maddenin katı ve gaz haline izin vermiş olsa, hayat hiçbir zaman var olamayacaktır. Çünkü katı maddelerde atomlar birbirleri ile çok içiçe ve durgundurlar ve canlı organizmaların gerçekleştirmek zorunda oldukları dinamik moleküler işlemlere kesinlikle izin vermezler. Gazlarda ise atomlar hiçbir istikrar göstermeden serbestçe uçuşurlar ve böyle bir yapı içinde canlı organizmaların karmaşık mekanizmalarının işlemesi mümkün değildir.
Kısacası, hayat için gerekli işlemlerin gerçekleştirilmesi için, sıvı bir ortamın varlığı zorunludur. Sıvıların en ideali —daha doğrusu tek ideal olanı— ise sudur. Suyun hayat için olağanüstü derecede uygun özelliklere sahip olduğu, eskiden beridir bilim adamlarının dikkatini çekmiştir. Suyun genel doğa kanunlarına aykırı gibi görünen bazı termal özellikleri de, bu maddenin yaşam için özel yaratıldığının bir kanıtıdır.
Sular her zaman yüzeyden donarlar ve buz her zaman suyun üzerinde yüzer, dibe batmaz. Eğer suyun tüm diğer sıvılar gibi soğudukça yoğunluğu artsaydı, yani buz suyun dibine batsaydı, bu durumda okyanuslar, denizler ve göllerde, donma alttan başlayacaktı. Alttan başlayan donma yüzeyde soğuğu kesecek bir buz tabakası olmadığı için, yukarı doğru devam edecekti. Böylece Dünya’daki göllerin, denizlerin ve okyanusların çok büyük bölümü dev birer buz kütlesi haline gelecekti. Böyle bir Dünya’nın denizlerinde hiçbir canlı yaşayamazdı. Denizlerin ölü olduğu bir ekolojik sistemde kara canlılarının varlığı da mümkün olamazdı. Kısacası Dünya, eğer su “normal” davransaydı, ölü bir gezegen olacaktı.
Bilinen tüm maddeler ısıları düştükçe büzüşürler. Bilinen tüm sıvılar da yine ısıları düştükçe büzüşür, hacim kaybederler. Hacim azalınca yoğunluk artar ve böylece soğuk olan kısımlar daha ağır hale gelir. Bu yüzden sıvı maddelerin katı halleri, sıvı hallerine göre daha ağırdır. Ama su, bilinen tüm sıvıların aksine, belirli bir ısıya (+4 oC’ye) düşene kadar büzüşür, ama sonra birdenbire genleşmeye başlar. Donduğunda ise daha da genleşir. Bu nedenle suyun katı hali, sıvı halinden daha hafiftir. Yani buz, aslında “normal” fizik kurallarına göre suyun dibine batması gerekirken, su üstünde yüzer.
Suyun yukarıda anlatılan özelliği, Dünya üzerindeki denizler açısından çok önemlidir. Eğer bu özellik olmasa, yani buz suyun üzerinde yüzmese, Dünya üzerindeki suyun çok büyük bir bölümü tamamen donar, göllerde ve denizlerde hiçbir yaşam kalmazdı. Bu gerçeği biraz daha detaylı olarak inceleyelim. Dünya’nın pek çok yerinde soğuk kış günlerinde ısı 0oC’nin altına düşer. Bu soğuk elbette denizleri ve gölleri de etkiler. Bu su kütleleri giderek soğurlar. Soğuyan tabakalar dibe doğru çöker, daha sıcak kısımlar yüzeye çıkar, ama bunlar da havanın etkisiyle soğur ve yine dibe doğru çöker. Ancak bu denge sıcaklık, 4oC’ye gelince birden değişir, bu kez ısının her düşüşünde, su genleşmeye ve hafiflemeye başlar. Böylece 4oC’lik su en altta kalır. Daha yukarıda oC, onun üstünde 2oC, böylece devam eder. Suyun yüzeyi ise 0oC’ye vararak donar. Ama sadece yüzey donmuştur. Yüzeyin altında kalan 4oC’lik bir su tabakası, balıkların ve diğer su canlılarının yaşamlarını sürdürmeleri için yeterlidir.
Eğer böyle olmasa ne olurdu? Su “normal” davransaydı, tüm diğer sıvılar gibi onun da ısı kaybına paralel olarak yoğunluğu artsaydı, yani buz suyun dibine batsaydı ne olurdu?
Bitkiler hiçbir pompaları veya kas sistemleri olmadığı halde, toprağın derinliklerindeki suyu metrelerce yukarı taşırlar. Bunun sebebi yüzey gerilimidir. Bitkilerin köklerindeki ve damarlarındaki kanallar, suyun yüzey geriliminden yararlanacak şekilde tasarlanmışlardır. Yukarı doğru gidildikçe daralan bu kanallar, suyun yukarı doğru “tırmanmasına” neden olurlar. Suyun yüzey gerilimi diğer sıvılarda olduğu gibi az olsaydı, bitkiler beslenemeyecek, dolayısıyla yaşamlarını sürdüremeyeceklerdi. Bitki örtüsü olmayan bir dünyada ise insan yaşamından söz etmek mümkün değildir.
Bu durumda okyanuslar, denizler ve göllerde, donma alttan başlayacaktı. Alttan başlayan donma, yüzeyde soğuğu kesecek bir buz tabakası olmadığı için, yukarı doğru devam edecekti. Böylece Dünya’daki göllerin, denizlerin ve okyanusların çok büyük bölümü dev birer buz kütlesi haline gelecekti. Denizlerin yüzeyinde sadece birkaç metrelik bir su tabakası kalacak ve hava sıcaklığı artsa bile, dipteki buz asla çözülmeyecekti. Böyle bir Dünya’nın denizlerinde hiçbir canlı yaşayamazdı. Denizlerin ölü olduğu bir ekolojik sistemde kara canlılarının varlığı da mümkün olamazdı. Kısacası Dünya, eğer su “normal” davransaydı, ölü bir gezegen olacaktı.
Suyun neden “normal” davranmadığı, yani 4oC’ye kadar büzüştükten sonra neden birdenbire genleşmeye başladığı ise, hiç kimsenin cevaplayamadığı bir sorudur.
Suyun bu kendine özgü termal özellikleri sayesinde, kış ile yaz ya da gece ile gündüz arasındaki sıcaklık farkı daima insanların ve diğer canlıların dayanabileceği bir sınırda kalmaktadır. Dünya üzerindeki su miktarı karalara oranla daha az olmuş olsaydı, gece ile gündüz sıcaklıkları arasındaki fark çok artacak, karaların büyük kısmı çöle dönecek ve yaşam imkansızlaşacak ya da en azından çok zorlaşacaktı. Ya da suyun termal özellikleri farklı olsaydı, yine yaşama son derece elverişsiz bir gezegen ortaya çıkacaktı.
Harvard Üniversitesi Biyolojik Kimya Bölümü Profesörü Lawrence Henderson, suyun tüm bu termal özelliklerini inceledikten sonra şu yorumu yapar:
Özetlemek gerekirse, suyun bu özelliği üç yönden büyük önem taşımaktadır. Öncelikle, Dünya’nın ısısını düzenlemeye ve dengelemeye yarar. İkincisi, canlıların bedenlerinin ısı dengesinin mükemmel bir biçimde korunmasını sağlar. Üçüncüsü, meteorolojik çevirimleri destekler. Tüm bu etkiler, olabilecek en yüksek uygunlukta gerçekleşmektedir ve başka hiçbir madde bu yönd en su ile karşılaştırılamaz.
SUYUN YÜZEY GERİLİMİ YAŞAMIN VAR OLMASI İÇİN ÖZEL AYARLANMŞTIR
Yüzey gerilimi, sıvıların içindeki moleküllerin birbirlerini çekim kuvvetlerinden kaynaklanır. Her sıvının yüzey gerilimi farklıdır. Suyun yüzey gerilimi, bilinen diğer sıvıların hemen hepsinden daha yüksektir ve bunun çok önemli bazı biyolojik etkileri vardır. Bitkilerdeki etki, bunların başında gelir. Bitkilerin, hiçbir pompaları, kas sistemleri vs. olmadan, toprağın derinliklerindeki suyu metrelerce yukarı nasıl taşıdıklarını düşündünüz mü? Bu sorunun cevabı, yüzey gerilimidir. Bitkilerin köklerindeki ve damarlarındaki kanallar, suyun yüzey geriliminden yararlanacak şekilde tasarlanmışlardır. Yukarı doğru gidildikçe daralan bu kanallar, suyun yukarı doğru “tırmanmasına” neden olurlar.
Bu üstün tasarımı mümkün kılan şey, biraz önce belirttiğimiz gibi suyun yüksek yüzey gerilimidir. Eğer suyun yüzey gerilimi diğer sıvıların çoğu gibi düşük düzeyde olsa, geniş karasal bitkilerin yaşaması fizyolojik olarak imkansız hale gelecektir. Elbette bitkilerin olmadığı bir ortamda insanların varlığından bahsetmek de mümkün değildir.
Yüksek yüzey geriliminin bir başka önemli etkisi ise, kayaların parçalanmasıdır. Su, yüksek yüzey gerilimi nedeniyle, kayaların içinde bulunan küçük çatlakların en derinliklerine kadar sızar. Daha sonra havalar soğur ve sular donar. Donup buza dönüşen su, olağanüstü bir etki gösterip genleştiği için, kayaları zorlar ve zamanla parçalar. Bu, kayaların içindeki minerallerin doğaya kazandırılması ve aynı zamanda toprak oluşumu açısından hayati bir öneme sahiptir.
SUDAKİ KİMYASAL MUCİZE
Suyun tüm bu fiziksel özelliklerinin yanısıra, kimyasal özellikleri de yaşam için olağanüstü derecede idealdir. Bu özelliklerin başında, suyun çok iyi bir çözücü olması gelir. Neredeyse tüm kimyasal maddeler, suyun içinde uygun bir biçimde çözünürler.
Bunun yaşam için çok önemli bir etkisi, suda çözünen sayısız yararlı mineral ve benzeri kimyasalların, nehirler aracılığıyla denizlere aktarılmasıdır. Bu şekilde denizlere, yılda 5 milyar ton kimyasal madde taşındığı hesaplanmaktadır. Bu maddeler, sudaki yaşam için zorunludurlar.
Su, neredeyse bilinen tüm kimyasal reaksiyonları hızlandırır (katalize eder). Suyun bir başka kimyasal özelliği ise, kimyasal reaksiyonlara girme eğiliminin çok ideal bir düzeyde olmasıdır.
Su örneğin, ne sülfürik asit gibi aşırı derecede reaktif ve dolayısıyla parçalayıcı bir bileşim, ne de argon gibi hiçbir reaksiyona girmeyen durgun bir maddedir. Prof. Michael Denton’ın belirttiği gibi, “suyun reaksiyona girme düzeyi, onun hem biyolojik hem de jeolojik görevleri açısından olabilecek en uygun değerdedir”.
Suyun kimyasal özelliklerinin yaşam için uygunluğu, su hakkında yapılan her yeni araştırma ile biraz daha detaylı bir biçimde ortaya çıkmaktadır. Yale Üniversitesi’nden ünlü biyofizik profesörü Harold Morowitz, bu konuda şu yorumu yapar:
Son yıllarda, suyun daha önceden bilinmeyen bir özelliğinin anlaşılmasına yarayan gelişmeler olmuştur. Bu özelllik (proton iletkenliği), sadece suya has bir özellik olarak gözükmektedir ve biyolojik-enerji transferi ile hayatın kökeni açısından çok büyük öneme sahiptir. Bilgilerimiz arttıkça, doğanın (yaşam için) kusursuz uygunluğuna olan hayranlığımız da artmaktadır. 3
SUYUN AKIŞKANLIK DEĞERİ DE BELLİ BİR HESABA GÖREDİR
Sıvı dendiğinde hepimizin gözünün önünde son derece akışkan bir madde canlanır. Oysa gerçekte sıvıların akışkanlıkları birbirinden çok farklı olabilir. Örneğin katran, gliserol, zeytin yağı ve sülfürik asit arasındaki akışkanlık farkları çok yüksektir. Bu sıvılar su ile karşılaştırıldıklarında ise, ortaya çok daha büyük farklar çıkar. Çünkü su, katrandan 10 milyar kat, gliserolden bin kat, zeytin yağından yüz kat ve sülfürik asitten de 25 kat daha akışkandır.
Su, üstteki karşılaştırmadan da anlaşıldığı gibi, çok yüksek bir akışkanlığa sahiptir. Hatta, eter ve sıvı hidrojen gibi normal formu gaz olan maddeler bir kenara bırakılırsa, suyun tüm sıvılar içinde akışkanlık değeri en yüksek madde olduğunu söyleyebiliriz.
Peki acaba suyun bu akışkanlık değerinin bizim için bir önemi var mıdır? Bu hayati sıvı, biraz daha az ya da fazla akışkan olsa, bizim için fark eder miydi? Prof. Denton bu sorulara şöyle cevap verir:
Eğer akışkanlığı daha yüksek olsaydı, su, hayat için uygun bir temel olma özelliğini kesinlikle yitirirdi. Örneğin akışkanlığı sıvı hidrojen kadar yüksek olsaydı, canlıların yapıları, tahrip edici etkiler karşısında çok daha şiddetli hareketlere maruz kalacaktı… Hassas moleküler yapıların su tarafından desteklenmesi mümkün olmayacak, canlı hücresinin son derece hassas olan yapısı yaşamını sürdüremeyecekti…
Öte yandan, suyun akışkanlığı biraz daha az olsaydı, (proteinler, enzimler gibi) makromoleküllerin ve özellikle mitokondri gibi özelleşmiş yapılar ile küçük organellerin kontrollü hareketleri imkansız hale gelecekti. Aynı şekilde hücre bölünmesi de imkansızlaşacaktı. Hücrenin tüm yaşamsal faaliyetleri fiili olarak donacak ve bizim bildiğimize benzer bir hücre yaşamı mümkün olmayacaktı. Hücrelerin embriyogenez (anne rahmindeki gelişim) sırasındaki hareket etme ve sürünme yeteneklerine bağlı olan daha yüksek organizmaların gelişimi ise, suyun akışkanlığının çok az bile daha düşük olması durumunda, kesinlikle gerçekleşemeyecekti.
Kanın % 95 i sudur. Eğer suyun akışkanlığı balınki ya da katranınki kadar olsaydı, hiçbir kalp böyle bir kanı pompalayamazdı.
Suyun yüksek akışkanlık değeri, bizim için hayati öneme sahiptir. Eğer suyun akışkanlık değeri biraz bile az olsaydı, kanın kılcal damarlar yoluyla taşınması imkansızlaşacaktı. Örneğin, karaciğerin karmaşık damar ağı hiçbir zaman kurulamayacaktı.
Suyun akışkanlık değeri, sadece hücre içindeki hareketler bakımından değil, aynı zamanda dolaşım sistemi açısından da çok önemlidir.
Bir milimetrenin çeyrekte birinden daha büyük bir vücuda sahip olan tüm canlılar, merkezi bir dolaşım sistemine sahiptirler. Çünkü bu büyüklükten sonra, besinlerin ve oksijenin “difüzyon” yoluyla, yani doğrudan hücre içindeki sıvıya bırakılıp alınarak taşınması mümkün değildir. Vücudun içinde çok sayıda hücre vardır ve dışarıdan alınan havanın ve enerjinin, hücrelere birtakım “kanallar” yoluyla pompalanması, artıkların da başka birtakım “kanallar” tarafından toplanması gereklidir. Bu kanallar, damarlardır. Kalp ise bu damarlardaki akışı sağlayan pompadır. Damarların içinde akan şey ise, “kan” olarak bildiğimiz sıvıdır ki, aslında temel olarak sudan oluşur. (Kanın içindeki hücre, protein ve hormonlar çıkarıldığında geriye kalan ve “plazma” adı verilen sıvının % 95’i sudur.)
İşte bu nedenle, suyun akışkanlığı, dolaşım sisteminin verimli çalışabilmesi açısından çok önemlidir. Örneğin eğer suyun akışkanlığı katranınkine benzer bir değerde olsa, elbette hiçbir kalp bunu pompalayamayacaktır. Katranınkinden 100 milyon kat yüksek bir akışkanlık değerine sahip olan zeytinyağına benzer bir su bile, kalp tarafından pompalansa dahi, vücudun her tarafını kaplayan milyarlarca kılcal damarın içine giremeyecek ya da çok büyük bir akış zorluğu ile karşılaşacaktır.
Bu kılcal damarlar konusunu biraz daha yakından ele alalım. Kılcal damarların amacı, vücudun dört bir yanındaki hücrelerin her birine gerekli oksijen, enerji, besin, hormon gibi maddeleri taşıyabilmektir. Bir hücrenin bir kılcal damardan yararlanabilmesi için de, ondan en fazla 50 mikronluk bir mesafe kadar uzak olması gerekir. (Bir mikron, milimetrenin binde biridir.) Daha uzakta kalan hücreler, beslenemeyerek öleceklerdir.
İşte bu nedenle insan vücudu öyle bir şekilde yaratılmıştır ki, kılcal damarlar vücudun her bir parçasını ağ gibi sarar. Vücudumuzdaki ortalama 5 milyar kılcal damarın toplam uzunluğu 950 km.’yi bulur. Bazı memelilerde, tek bir santimetrekarelik bir kas alanı içinde, 000 tane açık kılcal damar yer alır. Eğer insan vücudunun en küçük kılcal damarlarının 10 bin tanesini yan yana getirirsek, toplam kalınlıkları ancak bir kurşun kalemin kurşun kısmı kadar olur. Bu kılcal damarların çapı, -5 mikron arasında değişir. Bu, milimetrenin binde üçü ya da beşi demektir.
Ancak elbette kanın bu kadar daracık damarlar arasında tıkanmadan ve ağırlaşmadan hareket edebilmesi, suyun yüksek akışkanlığı sayesinde mümkün olmaktadır. Prof. Michael Denton, bu akışkanlığın birazcık bile daha düşük olması durumunda hiçbir kan dolaşımı sisteminin işe yaramayacağını şöyle anlatır:
Bir kılcal damar sistemi, ancak kanalların içine pompalanan sıvının yüksek bir akışkanlığa sahip olması durumunda çalışır. Yüksek akışkanlık çok önemlidir, çünkü sıvının damar içindeki hareketi, sıvının akışkanlığına doğru orantı ile bağlıdır… Buradan açıklıkla görmek mümkündür ki, eğer suyun akışkanlığı sadece birkaç kat daha fazla olsa, kılcal damarlardaki kan akışı için çok büyük bir pompalama basıncı gerekecek ve herhangi bir kılcal damar sistemi işlemez hale gelecektir.
Eğer suyun akışkanlık değeri biraz az olmuş olsa ve en küçük kılcal damarın çapı mikron yerine 10 mikron olmak zorunda kalsa, bu kılcal damarlar, yeterli oksijen ve glikoz oranını ulaştırabilmek için (beslemeleri gereken) kas dokusunun neredeyse tamamını kaplayacaklardır. Açıktır ki, (bu durumda) geniş yaşam formlarının dizaynı imkansız hale gelecek ya da olağanüstü derecede sınırlanacaktır. Dolayısıyla, suyun hayata uygun bir temel olabilmesi için, akışkanlığının şu anda sahip olduğu değere çok çok yakın olması, zorunludur.
Bir başka deyişle, suyun tüm diğer özellikleri gibi akışkanlığı da, yaşam için olabilecek en ideal değerdedir. Sıvıların akışkanlıkları arasında milyarlarca kat farklılıklar vardır. Ama su, bu milyarlarca farklı akışkanlık değeri içinde tam olması gereken değerle yaratılmıştır.
