Suyun İki Farklı Sıvı Formu Olduğu Keşfedildi

Stockholm Üniversitesi’nden araştırmacılar; suyun, biri yüksek yoğunluğa ve diğeri düşük yoğunluğa sahip olmak üzere iki farklı sıvı formu olduğunu doğruladı. Bu keşfin iç yüzünü anlamak, suyu arıtma ..
Görsel Telif: Mattias Karlén

Stockholm Üniversitesi’nden araştırmacılar; suyun, biri yüksek yoğunluğa ve diğeri düşük yoğunluğa sahip olmak üzere iki farklı sıvı formu olduğunu doğruladı. Bu keşfin iç yüzünü anlamak, suyu arıtma ve tuzdan arındırma süreçlerini kolaylaştırabilir.

Dünyanın en basit elementi olan hidrojende yeni özelliklerin ortaya çıkmasına benzer olarak, şimdi bilim insanları suyun yapısının ne kadar karmaşık olduğunu keşfediyor. Dünyadaki en temel moleküllerden biri olduğu kabul edilen su (H2O), bir değil iki sıvı faz içeriyor olabilir. Bu keşfi, İsveç’teki Stockholm Üniversitesi’nden araştırmacılar yaptı ve ekip bulgularını Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)’da yayınladı.

Neredeyse hepimize, suyun üç farklı fazda olduğu öğretiliyor: sıvı su, katı buz ve su buharı. Fakat durum bu kadar basit değil, su; tuhaf bir plazma benzeri fazda daha bulunabiliyor. Öte yandan, suyun bildiğimiz basit üç fazı da aslında sandığımızdan daha gariptir. Örneğin; Civa haricinde; su, tüm sıvılar arasında en yüksek yüzey gerilimine sahip sıvıdır ve hemen hemen bilinen diğer tüm maddelerin aksine, su dondurulduğunda hacmi artar. Ayrıca, hidrojen tellürit ve hidrojen sülfit gibi diğer hidridlerin kaynama noktaları molekül büyüklüğü azaldıkça azalırken, H2O, bu kadar küçük bir moleküler ağırlık için şaşırtıcı derecede yüksek bir kaynama noktasına sahiptir. Bilim insanları şimdiye kadar sıvı suyun bildiğimiz diğer sıvılardan farklı 70 özelliğini keşfetti.

Sıvı suyun birden fazla faza sahip olduğu konusu uzun zamandır tartışılıyordu. Bu tartışmanın kaynağı, suyun yüksek ve düşük yoğunlukta iki farklı formda buz olarak bulunabildiğinin bilinmesiydi. Burada söz ettiğimiz şey; içeceğinize attığınız tüm molekülleri tekrarlı bir düzen içinde sıralanmış olan kristal buz küpleri değildir. Çünkü, buz, moleküllerinin daha düzensiz olduğu amorf buz olarak bilinen bir formda daha bulunur. Buzun bu formuna fazla aşina olmasak da, amorf buz, katı suyun evrende en sık bulunan türüdür ve yüksek ve düşük yoğunluklu farklı formlar arasında geçiş yapabilir. Bu nedenle araştırmacılar, sıvı suyun da bu tür bir şeyi yapabileceğinden şüpheleniyordu, fakat şimdiye kadar kimse bu moleküler düzeydeki değişimleri anlayacak kadar detaylı bir çalışma yapmamıştı.

Sanatçının farklı yoğunluklu ultra-viskoz sıvının iki formuna ait çizimi. Arka planda, suya çok düşük sıcaklıklarda basınç uygulanarak üretilen yüksek yoğunluklu amorf buzun gerçek x-ışını verilerinden alınan benekli desen tasvir edilmiştir. Telif: Mattias Karlén

Bu yeni çalışmada; suyun amorf, camsı, donmuş bir sıvı halden viskoz bir sıvıya ve daha sonra daha az yoğunlukta daha viskoz bir sıvı hale geçişi esnasında suyun H2O molekülleri arasındaki hareketi ve mesafesini görüntülemek için iki farklı X-Ray görüntüleme tekniği kullanıldı. Gözlemler, suyun, iki farklı sıvı formunun kanıtıydı. Suyun, buz kristalleşmesinin yavaş olduğu düşük sıcaklıklarda iki farklı sıvı olarak var olabileceği sonucuna ulaşıldı.

Yani, sıvı suyun yüksek ve düşük yoğunluklu formlar arasında dalgalandığı gözlemlendi. Kullanılan iki farklı X-ray cihazı da, her iki formun da gerçekten sıvı fazlar olduğunu doğruladı. Araştırmacılardan Fivos Perakis; özellikle düşük sıcaklığa sahip olan numunenin iki faz arasında dönüşümünü izleyebildiklerini ve sıvılar için tipik olan difüzyonun olduğunu gösterdiğini söylüyor.

Suyun kendisini diğer sıvılarda ayıran eşsiz birçok garip özelliği göz önüne alındığında, böylesi garip özelliklere sahip olması esasında şaşırtıcı değil. Görünüşe göre, oda sıcaklığındaki su, yüksek veya düşük sıcaklıktaki iki formundan hangisinde bulunması gerektiğine karar veremiyor ve bu iki faz arasında bir dalgalanma yaşıyor. Yani; suyun çok karmaşık bir sıvı olmadığını, esasında iki faz arasında karmaşık ilişkiler yaşayan basit bir sıvı olduğunu söyleyebiliriz.

Suyun farklı sıcaklıklarda ve farklı basınçtaki davranışlarını anlamak, araştırmacıların, pratikte, suyu daha iyi arıtma ve tuzdan arındırma süreçlerini geliştirmelerinde yardımcı olabilir. Bununla birlikte daha büyük ölçekte, suyun yaşam için gerekli olan tuzlar ve biyo-moleküllerden nasıl etkilendiğini görmemize yardımcı olabilir. Suyun daha da tuhaf hale gelen bu özellikleri, suyu, yaşamın ön koşulu haline getiriyor. Aynı koşulların dış gezegenlerde de geçerli olduğu varsayıldığında; bu durum, Dünya’nın ötesinde suyun yerini ve potansiyel yaşamı tespit etmemize yardımcı olabilir.


Kaynaklar Ve İleri Okuma:

–Diffusive dynamics during the high-to-low density transition in amorphous ice. Proceedings of the Natural Academy of Sciencces of the United States Of America (PNAS). http://www.pnas.org/content/early/2017/06/23/1705303114.short
–Breaking Discovery: Water Has Two Liquid Phases. Futurism. https://futurism.com/breaking-discovery-water-has-two-liquid-phases/ (accessed July 5, 2017)
–H2-Oh! Scientists Show Water Can Exist as Two Different Liquids. ScienceAlert. http://www.sciencealert.com/physicists-just-showed-water-can-exist-as-two-different-liquids (accessed July 5, 2017)
–Odd properties of water and ice explained: Water exists as two different liquids. ScienceDaily. https://www.sciencedaily.com/releases/2017/06/170626190610.htm (accessed July 5, 2017)


Bu içerik BilimFili.com yazarı tarafından oluşturulmuştur. BilimFili.com`un belirtmiş olduğu “Kullanım İzinleri”ne bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz.

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv