Katalog

KİM YA Çok özel ve garip bir madde Herkes, yaşamı boyunca suyla içli dışlı haldedir. Su içeriz, suyla yıkanırız, etrafı suyla temizleriz. Suyla olan birlikteliğimize öyle alışmışızdır ki bunun ne kadar garip bir madde olduğunu aklımızdan geçirmeyiz bile. Ivet... su, gerçekten çok garip bir maddedir. Su, soğudukça küçülür ama bu durum 4 derecede durur, suyu 4 dereceden daha düşük sıcaklıklarda soğutursanız genleşmeye başlar. Suyun donarak içinde bulunduğu kabı parçaladığını gözleyenımız çoktur. Bir çok madde katı halde daha yoğun olduğu halde bu durum su ıçın geçerlı değıldır. Bılirız kı buzdağları yüzmektedir. çözücüdür, bir çok şeyi suda çözebıjirsiniz. Peki suyu bu kadar özel yapan şey nedır? Gezegenimizin en yaygın sıvısı neden böyle, başka hıç bir maddede gözl e n e m e y en özelliklere sahiptir ? Kimyacılar özellikle suyun moleküler bağlarıyla ılgıleniyorlar. University College London'dan Davld Clary, "Iki su molekulunu bırbırıne bağlayan hıdroıen bağları, normal kimyasal bağlardan en az on kere zayıftır, ancak bir arada kalmalarını sağlayabilecek güçtedirler, en ufak bir etkiyle de kopuyenrler. Suyun şekilden şekıle girebilmesinin nedeni budur" diyor ve eklıyor "bu hıdrojen bağları biraz daha sağlam olsaydı, su 100 derecede katı halde olurdu". Tabii su, 100 derecede bile sıvı hale geçemeseydi, yaşam diye bir şey de olmazdı. Clary, öğrencileriyle birlikte yaptığı bilgisayar şimülasyonlarıyia su moleküllerinin davranışlarını inceliyor. Bir molekül, iki molekül, üç molekül..her konfigürasyon farklı davranıyor. Clary ve ekıbı başarıya ulaşırsa suyun kaynama ve donma gibi asırlardır üzerinde düşünülen hal değişimleri daha iyı anlaşılabilecek. Başka gariplikleri de var Suyun gariplikleri bunlarla da sınırlı değildir. Suyu ısıtmak son derece zordur. Aynı hacimde demıri ısıtmak için, suyu ısıtmak ıçın gereken enerjinin onda biri yeterlidir. Suyun yüzey gerilımı de çok yüksektir, gliserinin yüzey gerilmesi bile suyunkının yanına yaklaşamaz. Ve tabii su aynı zamanda amansız bir Su molekülü Clary ve ekıbının bilgisayar sımülasyonlarının dayandığı en basit model, tek bir su molekülü. Su molekülü, V şeklinde bir molekül. Ikı hıdrojen atomunu oksijen atomuyla birleştirdiğinizde bu hidrojenlerin birbirleriyle 104 derecelik açılar yapacak şekilde konumlandıklarını görüyoruz. Bir molekülün diğer moleküllerle sayısız farklı şekılde bağlanabildikleri biliniyor. Bu bağlanıp kopmalar saniyenin trilyonda biri kısalığında zaman aralıklarıyla gerçekleşıp duruyor. Her seferınde farklı "su öbekleri" oluşuyor. Peki bu öbekler ne zaman kararlı ne zaman kararsız oluyorlar? Bu anlaşılabilırse suyun makroolçektekı davranışları da daha iyi anlaşılabFiir. Suyun bu öbeklenmelerı gelişıgüzel olduğu için Clary ve ekibi kuantum mekanığının meşhur Schrödinger Denklemi'yle hesap yaparken bu gelişıgüzellığı de hesaba katmışlar ve rastlantısal olayların matematiksel ıncelemelerinde kullanılan ve malum nedenle Monte Carlo yöntemlerı dıye adlandırılan yöntemlerle matematiksel bir model kurmuşlar. Monte Carlo yaklaşımıyla bilgisayar su molekülleri için milyonlarca gelişıgüzel öbek yaratmış ve her öbek için de Schrödınger Denklemıyle kararlılık he sabı yapılmış. Çok uzun zaman alan bu Verilerin değerlendirilmesi sonucunışın sonunda ıkı, üç, dört ve beş moleda, hexamer ıçın belırlenenlere paralellık kullü öbekler için en kararlı yapılar belırgösteren değerler elde edildi. lenmış. Kararlı yapıların genellikle ıkı boBunun yanında, suyun iyı bir çözücü yutlu, çemberi andıran yapılar olduğu olmasının nedeninin de hexamer olduğu ortaya çıkmış. Altı moleküllü öbekte ıse anlaşıldı, çünkü ancak üç boyutlu bir ışler çok karışmış, kararlı yapılar üç boyapı, çözülecek maddenin moleküllerini yutlu çıkmaya başlamış ve şekıller kariçine alabılir. Eğer suyun içinde hexamer maşıklaşmış. Yapılan hesaplar sonunda gibi bir yapı olmasaydı ve bütün yapılar en kararlı altı moleküllük öbeğın (hexaikı boyutlu yüzeyler olsaydı su iyı bir mer) ikı piramitten oluşan bir kafesi ançözücü olmayacaktı. Hexamer bununla dıran bir yapı olduğu ortaya çıkmış. da kalmayıp düzensiz h'ır elektrostatik Bilgisayar simülasyonları altı molekülyük dağılımı oluşturuyor, çözücülükte lü öbeğe kadar kararlı yapılan tespit etbu da çok önemlı bir etken. mişler ama bu konfigürasyonların gerKaynama ve donma noktası için çek dünyada da var olup olmadıklarını hesap yapmak ise henüz mümkün değıl. anlamak için deneyler yapmak gerekiBunun için daha binlerce çeşit öbeğin yor. Berkeley Üniversitesı'nden Rlchard ıncelenmesi gerekıyor. Hesaplama zorSaykally, hexamer yapısının gerçekten luğu, öbekteki molekül sayısının karesiygözlenip gözlenemeyeceğini anlamak le orantılı olduğu için bu konuda yakın için bir deney tasarlamış. Deney, titrebir gelecekte bir sonuç beklemek pek şimdönmetünelleme spektroskopisi olası değil. olarak adlandırılan bir tekniğe dayanıKaynak: N.Scientist,2087 yor. Su buharı ve argon gazı karışımı Sinan Özeren ses üstü bir hızla bir kanaldan geçirılıyor ve bir laser tekniğiyle de örnekleme yapılıyor. Bu teknik aslında, nesnelerin şeklinin dönme tarzını etkilemesı gerçeğınden haTeketle geliştirilmiş. örne\ ğın bir madeni para, şekli nedenıyle, havaya atıldığında, kendı ekseni etrafındaki dönüşünden farklı karakterde bir dönüş hareketi yapar. Aynı şekilde, bir su öbeğı de üç eksende farklı dönüşler yapacaktır. Saykally, ses üstü hızda gerçekleştirdiği deneyde, Clary ve ekibinin hexamer için belirlediği matematiksel değerlere karşılık gelebılecek hareketlerı tespit etmeye çalıştı. Bu çok güç bir işti, çünkü böylesiHexamerler ne soyut bir kuramın deneyde neye karşılık gelmesinin gerektığini belirlemek bile çok zordu. Sözü edilen argonsu buharı karışımı kanaldan çıkınca birden genişleyıp soğuyordu; bu sayede, ölçüm yapmayı zorlaştıran ısısal etkiler engellenmış oluyordu. Saykally ve ekibi, ınfrared laseri çeşitli frekanslara ayarlayarak bir çok deney yaptı ve su Su molekülleri salkım şeklinde bir araya geliyorlar. Bu ikili, ıçın dönuş kat üçlü, dörtlü ve beşli salkımlar yassı şekilde bulunuyor. Ama heksamerler üçboyutlu olabilir. Bu da suyun tuhaf yanlannı sayıları ölçtü. açıklıyor. 5419