Su yaşam sıvısıdır.
suyu içeriz,
yıkanırız,
tarım, yemek yaparız ve temizlik için kullanırız.
Vücudumuzda en çok bulunan moleküldür.
Aslında, bildiğimiz bütün yaşam formları
su olmadan ölürdü.
Fakat en önemlisi, su olmadan
soğuk çay olmazdı.
Mmmm, soğuk çay.
Neden bu buz küpleri yüzüyor?
Eğer bunlar bir kap sıvı argonun içinde olan
katı argon küpler olsalardı,
batarlardı.
Ve aynı şey çoğu madde için de olurdu.
Fakat katı su, yani buz,
bir şekilde sıvı sudan az yoğundur.
Bu nasıl mümkün olabilir?
Bildiğiniz gibi her su molekülü
iki hidrojen atomunun
bir oksijen molekülüne bağlanmasıyla oluşur.
Hadi su damlası içindeki
birkaç moleküle bakalım
ve diyelim ki sıcaklık 25 derece olsun.
Moleküller bükülüyorlar,
eğiliyorlar, dönüyorlar
ve boşlukta hareket ediyorlar.
Şimdi, dereceyi düşürelim,
bu da her bir moleküldeki
kinetik enerji miktarını azaltacaktır
böylece daha az bükülecek, eğilecek, dönecek ve hareket edeceklerdir.
Ve bu ortalama olarak,
daha az yer kaplayacakları anlamına gelir.
Şimdi, sıvı suyun
donmaya başlayacağını,
moleküllerinin daha sıkı şekilde
bir araya geleceğini düşünecektiniz,
fakat öyle olmuyor.
Su, molekülleri arasında
diğer çoğu maddede olmayan
özel bir etkileşime sahiptir
ve bu hidrojen bağı olarak adlandırılır.
Şimdi, kovalent bağda
atomlar arasında iki elektronun
genellikle eşit olmayan bir biçimde paylaşıldığını hatırlayın.
Bir hidrojen bağda
atomlar arasında bir hidrojen atomu
yine eşit olmayan bir biçimde paylaşılır.
Bir hidrojen bağı böyle görünür.
İki hidrojen bağı ise böyle.
Bu üç,
dört,
beş,
altı,
yedi, sekiz, dokuz,
10, 11, 12.
Devam edebilirim.
Suyun bir damlasında
hidrojen bağları yüzlerce, binlerce,milyonlarca
milyarlarca, trilyonlarca molekülden oluşan
uzun ağ örgüleri oluştururlar
ve bu bağlar sürekli kırılır ve tekrar kurulur.
Şimdi, soğumakta olan suya geri dönelim.
4 derecenin üstünde
su moleküllerinin kinetik enerjisi
birbirleriyle olan etkileşimlerini kısa tutar.
Hidrojen bağları
tıpkı lise ilişkileri gibi
hızlı bir şekilde oluşur ve kırılır.
Ancak 4 derecenin altında
su moleküllerinin kinetik enerjisi
hidrojen bağlarının enerjsinin
altına düşmeye başlar.
Yani, hidrojen bağları
kırıldıklarından daha sık oluşurlar
ve bu güzel yapılar kaostan
ortaya çıkmaya başlar.
Katı su, yani buz,
moleküler seviyede böyle görünür.
Sıralı altıgen yapının
sıvı suyun düzensiz yapısından
daha az yoğun olduğuna dikkat edin.
Bildiğiniz gibi eğer bir cisim
içinde bulunduğu sıvıdan daha az yoğunsa yüzer.
Buz suda yüzer,
ne olmuş yani?
Buzun yüzmediği bir dünya düşünelim.
Okyanusun en soğuk kısmı
okyanusun kapkaranlık tabanı olurdu
bir kez donan şey, sonsuza dek öyle kalır.
Kabuklular yaşam alanlarını kaybedeceğinden
ıstakoz rulolarını unutun,
ya da yosun ormanları büyüyemeyeceği için suşiyi.
Kanadalı çocuklar kışın gölet hokeyi
ya da buz balıkçılığı olmadan ne yapardı?
Ve James Cameron'ın Oscar'ını unutun
çünkü Titanik batmamış olurdu.
Güneş ışığını yansıtan beyaz kutup buzullarına elveda deyin
ki bu da gezegenin ısınmasına neden olur.
Ve Dünya yüzeyinin %70'inden fazlasını kaplayan,
tüm gezegenin atmosferini düzenleyen
bildiğimiz okyanusları unutun.
Ama en kötüsü de,
hiç soğuk çay olmazdı.
Mmmmm, soğuk çay.