Suyun Harika Özellikleri

Onsuz canlı hayatın düşünülemeyeceği su, birçok özellikleriyle harika bir maddedir. Besin maddelerinin çözünüp canlı bünyeye alınarak bütün organlara taşınması, farklı farklı iklimlerin oluşması, güneş enerjisinin tutulup dünyanın ısı dengesinin korunması ve sayısız canlıya hayat ortamı oluşturması gibi pek çok olayda suyun büyük rolü vardır. Bu vazifeler suya verilen harika özellikler sayesinde yerine getirilmektedir.

Su tabiatta katı, sıvı ve gaz olmak üzere her üç fazda da bulunur. Bu hali taşıyan yegane maddedir diyebiliriz. Bütün maddeler katı hale geçtiğinde, moleküller arası mesafenin azalmasına bağlı olarak yoğunluğu artarken suda tamamen aksi olmaktadır. Suyun bu özelliklerinden hangisi ele alınırsa alınsın onun hayat için yaratıldığı gerçeği adeta gözler önüne serilmektedır. Su donunca yoğunluğu azalır. Böylece donmuş kütle, dibe çökme yerine yüzeye yükselir. Bu buz tabakası dıştaki soğuk hava ile alttaki su arasında ısı transferine karşı bir engel oluşturur ve altındaki suyun donmasına mani olur. Böylece hava sıcaklığı -50°C bile olsa, buzun altında sıcaklık daima sıfırın üzerinde olur ve hayat devam eder.

Bilinen bütün sıvılar içerisinde en yüksek yüzey gerilimine sahip olan sudur. Bu özelliği yağmur damlacıklarının oluşumu açısından önem taşımaktadır. Aksi takdirde bulutlardaki su buharından kolayca damlalar oluşamayacak ve bunlar yeryüzüne inmek için yeterli büyüklüğe erişemeyeceklerdi.

Yine bütün sıvılar içinde buharlaşma ısısı en yüksek olan sudur. Bu sebepten kolayca buharlaşarak kaybolmaz.

Su, amonyaktan sonra en yüksek erime ısısına sahip olan bileşiktir. Yüksek özgül ısısı, yani bir gram suyun sıcaklığını bir derece artırmak için gerekli enerji miktarının yüksekliği ile birlikte bu özellikler, suyu yeryüzündeki iklim farklılıklarını, belirleyici unsur durumuna getirir. Çünkü dünya yüzeyinin dörtte üçü su ile kaplı olup dünyadaki toplam suyun % 97.6’sı denizlerde, % 2.4’ü de karalarda bulunmaktadır.

Böylesine büyük alana ve hacme sahip su, hayatın bir diğer temel kaynağı olan güneş enerjisinin yeryüzünde tutulmasında büyük rol oynamaktadır. Güneşten gelen kısa dalga boylu radyasyon enerjisinin % 30’u atmoslere çarparak uzaya yansır, % 47’si atmosfer veya yeryüzünde tutularak uzun dalga boylu radyasyon (ısı) enerjisine dönüşür ve yerkürenin ısı kaybı olarak uzaya geri döner. Güneşten gelen toplam enerjinin geriye kalan % 23’ü ise yeryüzündeki suları buhadaştırmada ve su buharı ihtiva eden hava kütlelerini ısıtıp harekete geçirmede kullanılır. Böylece su, dünyanın yaşanılabilir bir iklime sahip olmasında önemli bir rol oynar. Suyun diğer bir özelliği hidrolojik döngü sayesinde yenilenebilen bir kaynak olmasıdır. Bu hadise suyun buharlaşma ve terleme ile atmosfere yükselmesi, oradan ihtiyaç duyulan yerlere taşınması ve yağış olarak tekrar yeryüzüne inmesi; böylece yeraltı sularının beslenmesi ve yüzey akışlarının oluşmasından ibaret olan büyük su hareketidir. Su ihtiyacının karşılanmasında hidrolojik döngünün büyük önemi vardır. Zira dünyadaki toplam suyun ancak % 2.4’ü karalarda bulunduğundan bu döngü büyük önem taşımaktadır. Diğer yandan karalardaki suyun ancak % 10 kadarı teorik olarak kullanılabilir tatlı su potansiyelini oluşturmaktadır ki bu da 3-4 milyon km³’tür. Günümüzde insanlığın toplam su ihtiyacı yılda 5500 km³ olarak hesaplanmaktadır. Bu ihtiyaç, yeryüzündeki bütün akarsularda bir anda bulunan suyun üç katıdır. Bu ihtiyaç bütün akarsularla birlikte karşılanamadığından, yeraltı suları ile birlikte karşılanabileceği anlaşılmaktadır. Ancak bütün akarsuların taşıdığı yıllık 37 bin km³ (37 katrilyon km³)’e tekabül eden debi (yılda akan su miktarı) ile kıyaslandığında 5500 km3’lük ihtiyacın, devridaim eden suyun % 15’i gibi yüksek bir oranına ulaştığı görülmektedir. Bu sonuç gittikçe artan su ihtiyacının karşılanmasında giderek daha büyük problemlerle karşılaşılacağının bir işaretidir.

Suyun harika özelliklerinden birisi de ondaki hidrojen bağları sayesinde ortaya çıkar. Bilindiği gibi suda bulunan iki hidrojen atomu bir oksijen atomu ile birleşirken, oksijenin her iki tarafında birer hidrojen olacak şekilde bir çizgi halinde molekül teşkil etmez. Aksine iki hidrojen atomu aynı tarafta yer alarak molekülün bu kısmının pozitif yüklü oluşuna sebep olur. Diğer taraftaki oksijen ise negatif yüklüdür. Yüklerin bu şekilde dağılımı suyu kuvvetli bir dipolar (iki kutuplu) molekül haline getirir. Bu sayede su molekülleri birbirini çeker ve hidrojen bağları yardımıyla kümeleşme olur.

Sudaki hidrojen bağları, ona kendine has çok değişik, olağan dışı özellikler kazandırmaktadır. Periyodik tabloda oksijene benzer diğer maddelerin dihidrürleri (iki Hidrojenli formları) ile karşılaştırıldığında suyun büyük farklılıklar gösterdiği görülür. Kükürt (5), selenyum (Se) ve tellür (Te) oksijen ile VI grupta yer alan elementlerdir ve benzer özelliklere sahiptirler. Atmosferik basınç ve oda sıcaklığında hidrojenin bu gruptaki elementler ile yaptığı sudan daha ağır moleküller olan H2S (Molekül ağırlığı 34), H2Se (mol. ağ- 81) ve H2Te (mol. ağ. 130)’nin hepsi gaz halindedir. Bunların hepsinden daha hafif olan suyun (mol. ağ. 18) da gaz halinde olması beklenirken tam aksine normal şartlarda sıvıdır. Ancak 100°C ye çıkarıldığında tam olarak gaz haline gelmektedir. Herhangi bir sıcaklıkta su, yukarıdakilerden daha yoğundur.

Yüzey gerilimi ve dielektrik sabiti diğer hidrürlerle kıyaslandığında çok büyüktür. Bu özelliği ile iyi bir çözücü olmakta ve hayat için gerekli birçok bileşiği eriterek bünyesine almaktadır.

Suyun hayat için diğer bir önemi, atmosterdeki mevcudiyetiyle yeryüzünün radyasyon yoluyla soğumasını önlemesidir. Yapılan hesaplara göre atmosferde su bulunmaması halinde yeryüzünün bugünkü ortalama sıcaklığının 15°C azalarak 0°C’ye düşeceği tesbit edilmiştir. Nitekim, havadaki nemliliğin çok düşük olduğu çöl bölgelerinde sıcaklık gündüzleri 65°C dolaylarına çıkmakta, geceleri ise donma derecesinin altına düşmektedir. Normal şartlar altında ise atmosferdeki su buharı yeryüzü ısısının ancak % 20 sinin radyasyon ile doğrudan kaybına izin vermektedir.

Suyun dielektrik sabiti, bütün sıvılar içinde en yüksek olanıdır. Bu yüzden, su içindeki elektrik yüklü partiküllerin birbirlerine karşı olan çekim kuvveti zayıftır. İyonize olabilen birçok tuzlar bu sayede suda çok iyi çözünürler. Buna karşılık bu tuzların birçoğunun organik sıvılardaki çözünürlüğü çok düşüktür. Su çok iyi bir çözgen olup suda çözünmeyen madde yoktur denebilir. Bu da suya bitkiler için gerekli birçok mineral gıda maddesini taşıyıcı özellik kazandırır.

KİRLiLİĞİN SULARA ETKİSİ

Yağmur damlalarının oluşması ve atmosferdeki hareketleri esnasında, havada bulunan oksijen, azot, karbondioksit gibi gazlar bu damlacıklar içinde çözünürler. Atmosferde bulunan mikroskobik büyüklükte askıdaki katı maddeler de yağmur damlacıklarınca tutulurlar. Böylece su, havayı da temizlemiş olur. Karbondioksit sebebiyle hafif asidik özellik kazanan su, yeryüzünde daha iyi eritici rol oynarken, havadaki kükürtdioksit oranının artması suyu daha da asidik hale getirerek bu avantajı dezavantaja çevirmektedir. Çünkü çok fazla asidik olan su, toprakta normalde çözünmeyen zararlı maddeleri de eriterek bünyesine almakta ve bitkilerin ve suda yaşayan canlıların zehirlenmesine yol açmaktadır. Asit yağmurlarının yapraklara doğrudan zararı da ilave edilirse ormanların hava kirliliği sebebiyle nasıl yok oldukları kolayca anlaşılır. Tabii dengenin korunduğu bir ortamda hidrolojik döngü ile hayat kaynağı olan su, tabii denge bozulunca öldürücü tesir gösterebilmektedir.

Susuz hayat mümkün değildir. İnsan yiyecek maddeleri almadan haftalarca yaşayabilir, fakat su içmeden ancak birkaç gün hayatını sürdürebilir. Yeryüzündeki toplam su kütlesi sabit iken buna karşılık tüketim ve kirlenme gittikçe arttığına göre suyla ilgili problemlerimiz gün geçtikçe artacaktır. Bu yüzden onun hayatımızdaki önemini gözönünde bulundurarak adeta üzerine titremeliyiz.