Yeryüzünde her yerde bulunan ve hayat için zorunlu olan Hava ve su,sıradan alışkanlıklar değildir. Havanın kimyasal yapısının karmaşıklığı ve suyun çelişkili nitelikleri bu iki maddeye de gerçekten şaşırtıcı özellikler kazandırır.
Hava, başlıca bileşenleri oksijen ve azot olan bir karışımdır;bunlar dışında az miktarda su buharı, karbondioksit ve soygazlar içerir. Havanın düşük oranlı bileşenlerinden ozon,atmosferin yukarı katmanlarında bulunur; güneşten gelen ve bütün canlı varlıklar için tehlikeli olan morötesi ışınları süzme gibi çok önemli bir özelliğe sahiptir. Çeşitli kirleticilerle hızlandırmış olan ozon katmanının tahribi günümüzde hem doğa hem de insanlık için endişe verici bir konu halini almıştır.
Havadan farklı olarak su, saf bir maddedir.Minarel tuzları çözme özelliği yüzünden yeryüzündeki suyun büyük bölümü içme suyu olarak kullanılmaz. Göl ve ırmaklardan elde edilen içme suyu dünyadaki su rezervlerinin sadece %0,005’idir . Kimya mantığıyla düşünüldüğünde molekülünün küçüklüğü nedeniyle suyun oda sıcaklığında gaz olması gerekirdi. gerçekte suyun sıvı oluşu <> adı verilen özel birtakım bağların varlığından kaynaklanır. bu bağlar üzerinden her su molekülü ,diğer dört su molekülüne bağlanır ve bu durum suya alışılmamış bir yapışma gücü (kohezyon) kazandırır. Değişik biçimlerde ortaya çıkan (bir kısmı sudan ağır ) buzun yapı ve özellikleri de hidrojen bağlarından etkilenir
Havanın Kimyasal Bileşimi
Hava ,en önemlileri azot ve oksijen olan bir gazlar karışımıdır. Azot ve oksijenin hacimce yüzdeleri (kuru havada) sırasıyla yüzde 78 ve yüzde 21’dir.Azot gaz olarak ,ne hayatın devamını sağlar,ne de yanmaya yarar. Azot etkinliği son derece düşük, iki atomlu N2 moleküllerinden oluşmuştur. Buna karşılık olarak O2 moleküllerinden oluşan oksijen ,tam tersine kimyasal bakımdan çok etkin bir elementtir. Pek çok elementle birleşir ve
özellikle canlılar tarafından solunum sırasında tüketilir. Bugün atmosferdeki oksijenin büyük bölümünün biyolojik kökenli olduğu
ve bitkilerin fotosentezi sonucunda üretildiği sanılmaktadır.
Hava
belli sayıda soy gaz
içerir ( helyum, neon argon, kripton, ksenom..). Bunların havadaki
toplam oranı yüzde 1’i geçmez .Soy gazlara ,elektron biçimlenmelerinin başka
elementlerle pratik olarak birleşme eğilimi göstermemesi nedeniyle
eylemsiz gazlar da denir. bu kimyasal eylemsizlik soygazların en önemli üstünlüğüdür. Yanıcı bir gaz olan hidrojeni kullanmak bir birçok acıdan tehlikeli olduğundan balonların doldurulmasında hidrojenin yerini helyum almıştır. Neon aynı adı taşıyan boşalma (deşarj) tüplerinde ,sınai aydınlatma sistemlerinde veya reklam lambalarında kullanılır. Argon sanayii de (kaynak makinelerinde )veya labaratuvarda, koruyucu eylemsiz atmosferlerin gerçekleştirilmesini sağlar. Kriptona ve ksenona gelince bu gazlardan akkor ampullerin doldurulmasında yararlanılır.
Nihayet hava yaklaşık yüzde 1 kadar su buharı da içerir. Ancak bu oran çok nemli ekvator bölgelerinde yüzde 4’e kadar yükselebilir. Havada bulunan değişken derişimli bileşenler arasında yüzde 0.03 oranında karbondioksit de (CO2) bulunur. Bu oran sanayii çağının başlangıcından bu yana kömür ve hidrokarbonların yanması
sonucu giderek artmaktadır;başlangıçta % 0.028 olan oran ,bugün %0.035 ‘e kadar yükselmiştir. Birkaç bin yıldan beri benzeri bulunmadığı düşünülen böyle bir değişmenin yol açtığı sera etkisi yüzünden yeryüzünün genel ikliminde bir değişiklik görülebilir.
Sıvı Hava
Havanın sıvılaştırılması ilkin 1877’de cailletet ve pictet tarafından gerçekleştirildi. Daha sonra bu ilem önce linde’nin sonrada georges claude’un (1902) çalışmalarıyla sınai önem kazandı. Claude’nın bulduğu bugün hala kullanılan yöntemde sıkıştırılmış hava genleştirilerek soğutulur. Birbirini izleyen bir dizi sıkıştırma ve genleşme işlemleriyle elde edilen sıvı hava saydam ,oksijenin varlığından dolayı kalın katmanlar halindeyken mavi ,-192C sıcaklıkta kaynayan bir sıvıdır. Havanın sıvılaştırılmasın asıl ilgi çekici nokta ayrımsal damıtma yöntemiyle farklı bileşenleri birbirinden ayırmaktır. Nitekim azot (kaynama noktası - 196C) oksijenden (kaynama noktası -183C) daha uçucudur. Bu yüzden sıvı hava kaynarken buhar azotça ,sıvı ise oksijence zenginleşir. Çifte damıtma kolonunda gerçekleştirilen bir dizi yoğuşma ve kaynatma işlemiyle saf azot ve oksijen elde edilir.
Su, Özgün Bir Sıvı
Sıvı suyun,yalıtkanlık niteliğinin ölçüsü olan ve 78 gibi oldukça yüksek değerde bir <>vardır. Dielektrik değişmezinin varlığı su moleküllerinin kutupsal doğasına ve yine hidrojen bağlarına bağlıdır. Bu bağlar üzerinden su molekülleri birleşir ve yalıtılmış dipollerin etkisini güçlendirir.
Su, görünür elektromanyetik ışımayı çok zayıf biçimde soğurur, bu olay ancak çok derin su katmanlarında algılanabilir. En çok soğurulan kırmızı ışımadır, bu da denizlerin mavi renginin sebebini açıklar. Mavilik kendine özgü bir renktir ve gökyüzünün renginin bir yansıması değildir.
Bütün Halleriyle Buz
Su donduğu zaman elde edilen kristal türü, yapılan deneyin koşullarına bağlı olarak değişiklikler gösterir. Böylece farklı koşullar altında toplam dokuz değişik buz çeşidi elde edilebilir.0C’nin altında su dondurularak elde edilen normal buz İh şeklinde gösterilir, h indisi buz kristallerinin altıgen biçiminde bir simetri taşıdıklarını belirtir. Normal buz, -120 C ile -140 C arasında kübik bir simetrisi olan ve İc gösterilen farklı bir oluşuma dönüşür ; II’ den VIII’e kadar numaralanan diğer oluşumlar basınç yükseldiğinden ortaya çıkar ve bu buzlar 20000 atmosferden daha yüksek basınçlarda 80 C sıcaklığa kadar erimeden dayanır. Basınç altında elde edilen bu türleri nohut yoğunluğu normal buzunkinden yüksektir ; 1,5 g/cm3’ e kadar ulaşabilir.
Bu değişik buz türlerin yapıları oksijen ve hidrojen atomlarının sıralanış şekline göre birbirinden ayırt edilir.
Normal buz İh’de ,her oksijen atomu gene oksijen atomlarının oluşturduğu düzgün bir dörtyüzlüyle çevrelenmiş durumdadır. Bu düzgün dörtyüzlü gerçekte altıgen simetriye sahip daha geniş bir örgünün yalnızca bir bölümüdür ; hidrojen atomları O.........O ekseni üzerinde sıralanır. Ancak hidrojen atomlarının oksijen atomlarına göre birbirine daha yakındır ; çünkü hidrojen atomlarının bir yandan uzunluğu 1,01 Å olan bir ortak değerlikli bağ, diğer yandan uzunluğu 1,74 Å olan bir hidrojen bağı oluşturur. Böylece bu asimetri buzun yapısında bir düzensizlik yaratır ve mutlak sıfırda bir entropi ortaya çıkar. Buzun diğer oluşumlarında oksijen atomlarının farklı dizilişler gösterir. Asimetri O-H.........O bağında görülürse de, bazı durumlarda hidrojen atomları düzenli bir sıralanma da gösterebilir. Bu çok sayıdaki değişik yapısal olasılıkların kombinezonu, buz oluşumlarının çeşitliliğinin açıklayan olgudur.
Su Temini ve Arıtma
Su, gezegenimizde var olan diğer hammaddelerinin tersine sınırsız bir kaynaktır : doğa suyun akışını sürekli kılmıştır. Deniz ve okyanusların oluşturduğu devasa su deposu, yer yüzünün yaklaşık %72’sini kaplar. Bu harlaşarak atmosfere çıkan su, yoğunlaşır ve yağış olarak yeniden yer yüzüne döner ; böylece su kaynakları, ırmaklar, göller ve denizler beslenir. Yağışla yer yüzüne inen suyun büyük bölümü yeniden buharlaşır ; geriye kalanı akarak yer altına sızar ve yer altı su kaynaklarını oluşturur. Bu olguya suyun çevrimi denir.
Su kaynaklarının yer yüzündeki doğal dağılımında dengesizlikler görülür. Suyu ihtiyacımız olan her yerde, her zaman bulamayız. Kuraklıklar ve taşkınlar, suyun sağlanmasında genellikle önceden hesaplanamayan dengesizliklere yol açar. Ayrıca, hem tarımın, hem sanayinin hem de insanın kullanabileceği suyu bulmak hem de imkansızdır. Doğa su kaynakları genellikle minarel tuzlar, organik maddeler ve mikroorganizmalar içerir. Bu maddelerin çoğu, insan için zararlı değildir, hatta az miktarda bulunmaları şartıyla kimi zaman yararlıdır ; ama genelde, doğadaki bir çok su kaynağının kirlenmiş olduğu göz önünde bulundurularak, kullanılacak suyun bir ön işlemde geçirilmesi gerekir. Dolayısıyla, su sağlayan her şebekede arıtma istasyonlarının bulunması zorunludur.
Su, yer yüzünde bol miktarda bulunmakla birlikte, ender rastlanan bir zenginliktir. Bu durum kurak bölgeler için olduğu kadar, ılıman kuşaklar içinde geçerlidir. Yapılan hesaplamalara göre her insan içmek için ve günlük yaşam ihtiyaçları (beslenme, yıkanma, temizlik gibi )için günde 60 ile 100 litre arasında su tüketir. Su, tarım için vazgeçilmez ihtiyaçtır. Yer yüzündeki sulanan tarım alanları 230 milyon hektar olarak hesaplanmaktadır. Sanayi kuruluşları da büyük miktarlarda su tüketir. Nüfus artışı, kentlerdeki nüfusun aşırı yoğunlaşması ve sanayide gerçekleşen gelişmeler de su ihtiyacının giderek artmasına yol açmıştır. Artan su ihtiyacını karşılamak için, yeni su sağlama tesislerinin, arıtma ve işleme istasyonlarının yapımına gidildiği gibi, deniz suyunun tuzdan arındırılması gibi, yeni su kaynakları bulmak üzerede çalışmalar yapılmaktadır.
Suyun Taşınması
Suyun,çıktığı yerden kullanıldığı yere kadar ,bentler, kanallar ve borularla taşıması gerekir; bunların bazıları dev hidrolojik yapılardır. İnsanların kalabalık topluluklar halinde yaşadıkları her yerde ve tarım alanlarında suya ihtiyaç duyulur; bu ihtiyaç kurak bölgelerde daha büyüktür. Barajlar ve setler yağışsız mevsimlerde suyun debisini ayarlayarak kesintisiz ve düzenli su elde edilmesini sağlar.
Düzlüklerde su taşıma şebekesi, suyun kendiliğinden aktığı kanallardan ve ya su kemerlerinde oluşur ; engebeli arazilerde ise su pompalanarak boruların içinde akıtılır. Ama şebekelerde genellikle her iki yöntemde de yararlanılır: düz arazilerde kanallar, engebeli arazilerde de su düzeyini yükseltme istasyonlarından oluşan boru hatları kullanılır . su çıkarıldığı farklı yerlerden kullanım alanı kadar, büyük enterkonetke şebekelerle taşınır. Bölgeler arasındaki düzenleme, bir havuzdan diğerine, hatta bir bölgeden öbürüne yapılan aktarma işlemleriyle gerçekleştirilir. Nihayet su ,tampon haznelerde toplanır ve buradan tüketim bölgelerine belirli debilerde ve düzenlerde dağıtılır. Kentlerde bu haznelere ek olarak, büyük depolardan yararlanılır ve su konutlara çapı giderek küçülen borularla verilir.
Tarımda büyük miktarlarda suya ihtiyaç vardır. Ekili alanların %80’inde su, ikinci bir kanal şebekesiyle doğal eğiliminde yararlanılarak tarlalara akıtılır. Bir başka yöntem de yağmurlama tekniğidir; bu yöntemde çoğu zaman otomatik düzeneklerde yararlanılır. Birçok kurak bölgede damla, damla sulama yöntemi uygulanır. Su çok düşük bir debiyle bir dizi makro dağıtıcıya aktarılır; tarlaya yerleştirilen bu dağıtıcılar her bitkinin çevresindeki toprağı belirli bir nemlilik düzeyinde tutar ve böylece büyük ölçüde su tasarrufu sağlanır.
Başlıca Kaynaklar
Dünyadaki suların büyük bölümü tuzludur. Okyanus ve denizlerin toplam yüz ölçümü su kaynaklarının yaklaşık 1,3 milyar kilometrelik bölümünü oluştururken, tatlı su kaynakları 40 milyon km’tür. Öte yandan bu kaynakların büyük bölümü, kutuplardaki buz kütlelerini ve buzulları oluşturur; demek ki, kullanılamaz durumdadır. Geriye yağışlarla yer yüzüne düşen ve bir bölümü yüzeyden akıp giderken, bir bölümü zeminin altına süzülüp belirli yerlerde biriken sular kalır; bunlar iki temel su kaynağını oluşturur: yüzey suların (ırmak, göl, gölet) ve yer altında biriken sular (yer altı su örtüsü). Deniz suyu, giderek yetkinleştirilen arıtma tekniklerinin geliştirilmesiyle yeni bir su kaynağı haline gelmiştir. Bunun dışında, yağmur suları da önemli bir ek su kaynağı oluşturabilir.
Yüzey suları tutabilmek için basit bir kanalizasyon şebekesi yeterli olabilir. Ne var ki bu suların debileri düzensizdir. Ayrıca kirlenmeyene açıktır. Bu sorunlar, bol olduğu dönemlerde suyu toplayarak tutan baraj ve depolar inşaa edilmesiyle çözümlenir. Böylelikle suyun debisi düzene sokulmuş. Kullanılmasıda sürekli kılınmış olur. Çöp ve sanayinin atıklarının, kimyasal gübrelerin ve tarım ilaçlarının içerdiği zehirli maddelerin yol açtığı kirlenmelerse, suyun kullanılmadan önce arıtma işlemlerinden geçirilmesini sağlayan pahalı tesislerin kullanılmasını gerektirir. Yer altı su örtüleri, arazinin geçirgen olduğu bölgelerde yüzeyin altına sızan ve geçirimsiz katmana rastlayıncaya kadar süzülerek burada toplanan su kütlelerinden oluşur. Bunlar süzülmüş sulardır. Yer altı sularının özellikleri bulunduğu arazi parçasının özelliklerince belirlenir. Geçirimsiz iki katman arasında bulunan su örtüsüne sıkışmış örtü denir. Ve genellikle kuvvetli bir basınç altında bulunur. Bu yüzden de
bir artezyen kuyusu açmak için, araziyi delmek yeterlidir. Bazı su örtülerini tüketmemek amacıyla bunlar, arıtma işlemimden geçirilmiş atık sularla veya havuzlarda toplanan yağmur sularıyla beslenir.
Canlıların Yaşamasını Sağlayan En Önemli Madde : SU
Su, oksijenle hidrojenin birleşmesinden ortaya çıkan saydam bir cisimdir. Hem sıvı(su), hem katı (buz), hem de gaz (buhar) halinde bulunur. Biz suyu doğada yağmur, kar, deniz, göl, ırmak, içme suyu gibi çeşitli
şekillerde, çeşitli durumlarda görürüz.
Kimya bakımından su, iki molekül hidrojenle, bir molekül oksijenin birleşmesinde
oluşmuştur. Bundan dolayı formülü H2O` dur. Su kimyasal olayların en belli başlı cisimlerinden biridir. Bir çok
kimyasal olay sonunda su
açığa çıkar, yada, tersine bir çok kimyasal olayın başında su gerekir.
Yapay olarak ta su elde edilebilir. Bu usule “sentez” denir. Uygun oranlarda oksijenle hidrojen gazları bir araya getirilip, bu karışımın içinden elektrik akımı geçirilirse su elde edilir. Tersine suyu elemanlarına ayırabiliriz. Bu olaya “analiz” denir. Analizin esassıda aynıdır. Bir kap içindeki suda bazı kimyasal ve fiziksel şartları hazırladıktan sonra hidrojenle oksijen gazlarını elde ederiz.
|  anasayfa   |  sayfa başı  |   geri  |