Şimdiye kadar bilinen haliyle su; katı, sıvı ve gaz olarak üç farklı fazda bulunuyordu. Ancak suyun fiziksel özellikleri üzerinde çalışan araştırmacılar ısıtılan suyun 40-60 santigrat derece sıcaklık aralığında sıvıdan farklı bir forma geçtiğini keşfettiler!
Aslında su, birçok özelliği bakımından diğer kimyasal bileşiklerden farklılık gösteriyor. Örneğin, civa hariç en yüksek yüzey gerilimine sahip sıvıdır. Aynı zamanda katı hali sıvı hali içinde yüzebilen tek madde su.
Yine bilinen birçok maddenin aksine su donduğunda (katı hale geçtiğinde) hacminde büyüme gerçekleşiyor.
Ayrıca hidrojen elementi içeren diğer bileşikler arasında molekül ağırlığı küçük olanın kaynama noktası (kaynama sıcaklığı) da küçük iken su, düşük molekül ağırlığıyla oldukça yüksek bir kaynama noktasına sahip.
SUDA KARAKTER DEĞİŞİMİ
Araştırmacı Philip Ball su için şöyle diyor: "Kimse suyu gerçek anlamda anlayamıyor. Gezegenimizin üçte ikisini kaplamasına rağmen halen birçok özeliği gizemini korumakta. Suyu daha fazla inceledikçe ortaya daha fazla soru işareti çıkıyor ve işler gitgide içinden çıkılmaz bir hal alıyor."
Geçtiğimiz günlerde yayınlanan bir makalede fizikçi Laura Maestro’nun önderliğindeki uluslararası bir bilim insanı grubu su üzerine yaptığı çalışmaları ve yeni bulgularını yayınladı. Buna göre su 40-60 santigrat derece aralığında bir kaç farklı noktada karakteristik özelliklerinde değişim gösteriyor. Yani faz değiştiriyor!
Araştırmacılar bu değişimleri anlamak için suyu 0-100 santigrat derece arasındaki farklı sıcaklıklarda gösterdiği iletkenlik, ısıl iletkenlik, ısığı kırma indisi ve elektrik alan sabiti gibi karakteristik özelliklerini incelediler. Buna göre ısıtılan suda her şey normal giderken 40 santigrat dereceye ulaştığında değişimler baş gösteriyor. Bu değişimler, ölçülen her karakteristik özellik için 40 ile 60 santigrat derece arasında farklı sıcaklıklarda ortaya çıkıyor.
Bu sonuçlar ışığında araştırmacılar suyun bu aralıkta sıvı görünümde olmasına rağmen faz değiştirdiğini ileri sürüyor. Isıl iletkenlik için 64 santigrat derece, kırılma indisi için 50 santigrat derece, iletkenlik için 53 santigrat derece ve yüzey gerilimi için 57 santigrat derece civarında su, sıvı formuna göre farklı davranıyor. Şimdiye kadar 0-100 santigrat derece aralığında sıvı olduğunu düşündüğümüz su 50 santigrat santigrat derece civarında bir çok fiziksel özelliğini değiştiriyor.
PEKİ FAZ DEĞİŞİMİ NASIL OLUYOR?
Henüz tam olarak anlaşılamamış olsa da su, bu özel sıcaklık seviyelerinde sıvının tamamen farklı bir formuna dönüşüyor. Su moleküllerini bir aradan tutan moleküller arası hidrojen bağlarının, molekülü oluşturan oksijen-hidrojen arası kimyasal bağa göre çok daha zayıf olması bu davranışın arkasında yatan sebep olabileceği düşünülüyor. Fizikçilere göre kısa süreliğine bağlanıp kopan zayıf hidrojen bağları moleküllerin hareketi sırasında katotik, düzensiz bir ortam oluşmasına neden oluyor olabilir ancak kimse tam olarak emin değil.
Maestro ve ekibi ders kitaplarında yazan suyun 3 fazı olduğu bilgisini 4 ya da 3.5 fazı vardır şeklinde değiştirmeden önce benzer bir çalışmanın başka bir grup tarafından tekrarlanması gerektiğini düşünüyor. Ancak şimdiye kadar elde edilen bulguların nano ve biyolojik sistemler konusunda bir çok bilineni değiştireceğini düşünüyor. Proteinler gibi sulu çözelti içinde yüzen, yaşayan hücreler için hayati öneme sahip olan biyolojik makromolekküllerin, suyun değişen sıcaklıkla birlikte ciddi yapısal değişimler göstermesinden etkilenip etkilenmediği sorularını ortaya atıyor.
Haber kaynağı: http://www.sciencealert.com/physicists-just-discovered-a-second-state-of...
Kaynak makale: Maestro vd, 2016, International Journal of Nanotechnology, "On the existence of two states in liquid water: impact on biological and nanoscopic systems"