Su buz haline geçerken hacmi neden artar, bunun canlılar için önemi nedir?

Alıntı

rebeLLisch_ adlı kullanıcıdan alıntı

yıllık ödevim bu ve az bi zamanım kaldı

Sponsorlu Bağlantılar

sıvı halden katı hale geçerken bütün maddelerin hacimleri azalır.Ama su buz halıne geçerkn hacmi artar.Nedeni ve canlılar için önemii ???

yardım edebileck biri ? Msn Thinking

Suyun yoğunluğu +4 derecede en yüksek değere ulaşır. Dolayısıyla bu sıcaklıktan başlayarak suyu soğutsak da, ısıtsak da yoğunluğu düşer. Bunu başka bir şekilde ifade etmek için suyun kütlesinin sabit olduğunu düşünelim. Bu durumda suyun hacmi +4 derecede en düşük değerine ulaşır ve soğutma/ısıtmayla artar. Suyu +4 dereceden 0'a kadar soğutursak hacim olağan şekilde artar ama sıfır derecede su katılaştığında da hacimde ayrıca bir artış görülür. Donan suyun hacmi %8 oranında artar (buzluğa su şişesi koyanların üzülerek gözlediği gibi). İki olay, yani +4 dereceden 0'a kadar soğutma sırasındaki artış ile su donduğunda görülen artış birbiriyle yakından ilgili. Bu nedenle ikisini beraber anlatmaya çalışacağım.

Bir maddenin hacminin davranışı hakkında bir şeyler söyleyebilmek için maddeyi oluşturan moleküllerden bahsetmek zorundayız. Hacim açısından moleküllerin iki özelliği merkezi önemde. Bunlardan birincisi, moleküllerin birbirleriyle etkileşmeleri. Bu etkileşim, bir molekülün başka birinin ne kadar yakınına ve hangi konumda ve yönelimde gelmesi gerektiğini söyler. İkinci özellikse moleküllerin sahip oldukları enerji ve bununla yakında ilişkili hızları. Yüksek hızlar, bir molekülün bulunduğu yerden daha kolay ayrıldığı ve komşu moleküllere çarpıp onları iterek çevresinde daha büyük yer açtığı anlamına gelir (atalarımız bunu 'yerim dar' şeklinde ifade ederdi). Bu iki etki birbirlerine ters yönde işler. Yani artan sıcaklıkla moleküllerin hızlanması, moleküller arası kuvvetlerinin etkisinin zayıflaması anlamına geliyor.

'Yerim dar' etkisinden dolayı buradan, sıcaklık artarsa hacim de artar sonucunu çıkarabiliriz. Hemen hemen bütün maddeler bu davranışı gösterir. Hatta suda bile bu davranış görülür: +4 derecenin üzerinde su genleşir; bu normal davranış şekli. Artan sıcaklıkla hacmin azalması da anormal. Bu çok az sayıda maddede görülür ve nedeni de moleküller arası etkileşimlerin hesaba katmadığımız yönleri. Su ve bizmut yanında, silisyum, galyum, germanyum gibi elementler de belli sıcaklık aralıklarında bu anormal davranışı gösterir. Son zamanlarda

Su molekülleri, biliyorsunuz, iki hidrojen ve bir oksijenden oluşur. Molekülü oluşturan bağlar, elektronların belli bir bölgede yoğunlaşmasına neden olduğu için bu molekülün polar bir karakteri var. Hidrojen atomları pozitif yüklü ve oksijenin bağlardan uzak kısımları da negatif yüklü. Yani, molekülün toplam yükü sıfır olmasına karşın, yük dağılımında farklılıklar var ve bu da molekülün diğer moleküllerle etkileşimini yönelime bağımlı yapıyor. İki su molekülü için, birinin hidrojenleri diğerinin oksijenine çekiliyor. Bu çekim iki molekülü birbirine bağlarsa o zaman bu bağa 'hidrojen bağı' diyoruz. Buzdaki moleküller bu tipte hidrojen bağlarıyla birbirlerine bağlanıyorlar. Ama aynı bağlanma sıvıda da gerçekleşebilir. Enerjileri ortalamadan düşük iki molekül bir süreliğine de olsa birbirine bağlanabilir. Burada önemli olan, bağlanma oluştuğunda moleküllerin belli yönlerde yönelmiş olmaları. Eğer A molekülüne, bir başka B molekülü bağlanmışsa, ya (1) B, A'nın hidrojenlerinden birinin bulunduğu taraftadır ve oksijenini A'ya yöneltmiştir, ya da A'nın oksijeninin negatif yüklü tarafındadır ve hidrojenlerinden birini A'ya yöneltmiştir. Eğer ikiden fazla molekül birbirine bağlanmışsa, bu koşulları sağlayan bir kristal yapı ortaya çıkar. Normal buz için, her bir molekülün sadece 4 tane molekülle bağ kurduğu bulunmuş. Böyle bir yapının özelliği moleküller arasında büyük boşluklar oluşması. İşte bu boşluklar anormal davranışın anahtarı.

Normalde, yönelimlerine bağlı olmadan etkileşen atomlar (çoğu metaller gibi) bizim 'sıkı paketleme' dediğimiz bir yapıyı oluşturur. Pazaryerlerinde tezgah üzerinde istiflenmiş portakallar böyle bir yapıda. Bu yapıda her bir atomun tam 12 tane komşusu vardır ve atomlar arası boşluklar toplam hacme oranla en düşük düzeydedir. Atom başına düşen komşu sayısı azaldıkça, boşluğun toplam hacme oranı da artıyor. Su veya silisyum gibi maddelerde komşu sayısının dört olması, boşluğun ne kadar büyük olduğunu gösteriyor. Boşlukların etkisi şöyle: Düşük sıcaklıklarda moleküllerin enerjisi düşüktür. Yerlerinden pek kımıldamazlar ve kristal yapıyı bozmazlar, boşluklar da olduğu gibi durur. Sıcaklığı artırdıkça bunlar yerlerinden oynamaya, başka yerlere gitmeye çalışırlar. Örgüde boşluklar bol olduğu için, moleküller bu boşluklara kısa bir ziyaret yapıp tekrar geri dönebilirler (yani 'yerim dar' mazereti pek geçerli değil). Sıcaklık daha da artıp, katının erime noktasına yaklaşıldıkça bu ziyaretler daha sık yapılır hale gelir. Bir molekülün normalde bulunması gereken yerden ayrılması, komşu dört molekülün geride kalan boşluğa doğru hareket etmesi demek. Bu tip olaylar kristal yapıyı içine doğru çökertiyor. Erime noktasında ise, yerinden ayrılan bir molekülün tekrar eski yere dönmesi artık gerekmiyor. Bütün moleküller hareketli. Boşluklar da kısmen dolduruluyor (Buz-su dönüşümünde toplam hacmin %8'i).

Kısmen dememin nedeni şu. Katı eriyip tamamen sıvı hale geçtiği zaman katı örgü bozuluyor, ama yerel olarak katıya benzer yapılar zaman zaman oluşup kayboluyor. Yukarıda, sıvı halde bile moleküllerin bir süreliğine bağ oluşturabileceğini söylemiştik. Yani moleküller tamamen serbest değil. Bir süre bir bağ oluşturuyorlar, sonra ayrılıp başka moleküllerle başka bağlar oluşturuyorlar. Uzun bir zaman süresi boyunca baktığımızda moleküllerin belli bir yere saplanıp kalmadığını görüyoruz (yani sıvı). Ama kısa süreler boyunca katıdakine benzer yapılar oluşturuyorlar. Sıcaklık erime noktasına ne kadar yakınsa, birbiriyle bağ kuran molekül sayısı o kadar fazla ve bu grubun (buzcuk diyelim) bir arada durma süresi de o kadar uzun olmalı. Kısacası, 0 derece ile +4 derece arasında bir görünüp bir kaybolan buzcuklar nedeniyle sıvı içinde hala büyük miktarda boşluklar var. Artan sıcaklık, buzcukların küçülmesine neden olduğu için, toplam hacmin azalmasına neden oluyor. Özetle, 0 ile 4 derece arasındaki suyun anormal davranışı, suyun yapısal olarak buza benzemesinden kaynaklanmakta.

Anormal davranış gösteren diğer maddelerde de katı yapının içinde büyük boşluklar var. Sıcaklık artıp, moleküller veya atomlar yerlerinden oynadıkça yapı içine doğru çöküp boşlukları küçültüyor.

--------------------------
bulunan yeni bir madde, zirkonyum, tungsten ve oksijenin bir bileşiği neredeyse mutlak sıfırdan 700 dereceye kadar bir sıcaklık aralığında oldukça yüksek anormal davranış gösteriyor. Bütün bu maddelerde görülen anormal davranışın nedeni aşağı yukarı aynı. Bu nedenle suya yoğunlaşacağım.Örneğin su, bahsettiğiniz duruma bir istisna oluşturuyor ve donarken hacmi, küçülmek yerine artıyor. Bu, su moleküllerinin geometrisinin ve aralarındaki etkileşimi sağlayan kuvvetlerin özgün şekli ve büyüklüğünden kaynaklanıyor.

Bir su molekülünün, aralarında 104,5°’lik açı bulunan O-H bağları bulunuyor. Bilindiği gibi, sudaki hidrojenler ayrıca, komşu su moleküllerinin oksijenleriyle ‘hidrojen bağları’ oluşturur. Suuzunluğunun, serbest bir moleküldekinden daha büyük olmasıyla sonuçlanıyor. Dolayısıyla, buzun yapısındaki altıgen molekül dizilimi içerisinde, su fazındaki moleküller arasında bulunandan daha fazla boşluk var. Bu yüzden, buzun 0°C’deki mol hacmi, suyunkinden %10 daha fazla. Bu yapı, buzun erimesinden sonra dahi tümüyle kaybolmuyor ve suyun mol hacmi, 4°C civarında en küçük değerine ulaşıyor. Bu sayededir ki, su üstten donmaya başlar ve buzdağları, kütlenin yaklaşık %8’i dışarıdak kalacak şekilde, suyun üzerinde yüzerler. Gerçi sözkonusu altıgen kristal yapı, buzun birincil şeklini oluşturmakta olup, 273 K’den 73 K’e kadar geçerli. Ayrıca, 73 K’in altında, buzun şimdiye kadar belirlenmiş 13 farklı kristal şekli daha var. Aynı davranışı gösteren başka maddeler de mevcut. Antimon, bizmut, galyum, germanyum, asetik asit (CH3COOH) ve silikon da keza, donarken genleşir ve katıları sıvılarının üzerinde yüzerler.

Eğer böyle olmasaydı yani Su buz haline gelirken hacmi artmasaydı yada buz haline dönerken hacmi artmasaydı; buz haline geçerken, görülen, ‘açık altıgen’ bir kafes şeklinde kristtalleşiyor. Komşu moleküllerden birindeki H ile, diğerindeki O arasında, oldukça güçlü hidrojen bağları oluşuyor ve bu durum, denge halindeki O-H bağı

Buz hacmi arttığında suyun yüzeyinde olmaz dibe çökerdi,
Su altı canlıları var olmazdı,
Uzayda su ve bundan ötürü canlı aramazdık çünkü dünyada biz yaşayamazdık.

Su Buz Haline Geçerken Hacmi Artar.bu Durumun Sebepi Ve Canlılar Için Önemi Nedir?

Su buz haline geçerken hacmi neden artar, bunun canlılar için önemi nedir?

Benzer Konular

Benzer Konular

MsXLabs Üye Girişi

Su buz haline geçerken hacmi neden artar, bunun canlılar için önemi nedir?

Benzer Konular

Benzer Konular