Su
Su, yeryüzünde en bol bulunan maddelerden biridir ve yaşamın temelidir. Eğer su olmasaydı yaşam da olmazdı. Denizler ve okyanuslar yüryüzünün yaklaşık onda yedisini kaplar; toprakta, atmosferde ve bütün canlı varlıklarda da su vardır. İnsan vücudunun yaklaşık üçte ikisi sudan oluşur; ayrıca yiyeceklerin, özellikle de sebze ve meyvelerin büyük bir bölümü de sudur.
1781’e kadar su, bir element ya da yalın, tek bir madde olarak kabul ediliyordu. Ama o tarihte, İngiliz kimyacı Henry Cavendish (1731-1810) suyun aslında iki elementin, hidrojen ve oksijenin bir bileşimi olduğunu buldu. Bunu, hidrojenin oksijen içinde yanmasıyla suyun oluştuğunu göstererek kanıtladı. 1806’da da Sir Humphry Davy bu gerçeği suyün elektrolizi yöntemiyle bir kez daha doğruladı. Davy, içinden elektrik akımı geçirildiğinde suyun ayrıştığını, hidrojen ve oksijen gazlarının oluştuğunu gösterdi. Su kendisini oluşturan elementlerden o kadar farklıdır ki, Cavendish’in keşfi kimya tarihindeki en şaşırtıcı buluşlardan biri oldu.
Su, maddenin her üç halinde de bulunur: 0°C’nin altında buz, 0°C ile 100°C arasında sıvı ve 100°C’nin üstünde buhar, yani gaz olarak. Demek ki', normal koşullarda sıvı halde bulunan suyun donma ya da katılaşma noktası 0°C, kaynama ya da buharlaşma noktası ise 100°C’dir. Su donduğunda, hacmi yaklaşık yüzde 10 oranında artarak genleşir. Su 4°C’de en yoğun halinde bulunur ve hacmi en aza iner; yani su, en büyük yoğunluğuna erime noktasında ulaşan pek çok sıvıdan farklıdır. 4°C’deki arı su, çoğu kez bilimsel ölçümler için temel bir başvuru maddesi olarak kabul edilir. Örneğin, bu sıcaklıktaki 1 cm3 arı suyun ağırlığı tam 1 gramdır; bir başka deyişle, yoğunluğu 1 g/cm3’tür; bu, katilar ile sıvıların bağıl yoğunluklarının (özgül ağırlıklarının) ölçümünde standart olarak kullanılır. Metre sisteminde sıvılar için hacim birimi olarak kullanılan litre önceleri, 1 kg arı suyun 4°C’de ve standart atmosfer basıncı altındaki hacmi olarak tanımlanırdı.
Doğada arı su çok ender bulunur. Bunun nedeni, havada, toprakta ve kayaçlarda bulunan pek çok maddenin suyun içinde kolayca çözünebilmesi, yani eriyebilmesidir. Deniz suyunun tuzlu olmasının nedeni, akarsuların Dünya’nın yüzeyindeki mineralleri eriterek bunları denizlere taşımasıdır. Güneş’in ısısı deniz suyunun yüzeyinde buharlaşmaya neden olur ve su buharlaşıp uçtuktan sonra geriye suyun içerdiği tuz ve öbür mineraller kalır ve bu mineraller alttaki suya karışır. Denizlerin, buralara dökülen ırmaklardan çok daha tuzlu olmasının nedeni budur.
Yağmur damlaları havadaki gazların bazılarını belirli ölçülerde çözündürür. Bu gazların başlıcaları azot, oksijen ve bir oranda da karbon dioksittir. Şimşek belirli bir miktar azotu azot oksitlerine dönüştürür ve bu oksitlerin yağmur suyuyla tepkimeye girmesi sonucunda nitrik asit oluşur. Yağmurla birlikte sürüklenip toprağa inen nitrik asit, toprakta bir tür gübre etkisi yapar ve verimliliği artırır.
Belirli bir bölgede yağmur sularının erittiği katı maddelerin türü ve miktarı, o bölgedeki kayaçların tipine ve suda çözünmüş halde bulunan gazlara bağlıdır. Tebeşir ve kireçtaşı, çözünmüş karbon dioksit içeren sularla birleşerek kalsiyum bikarbonat (kalsiyum hidrojen karbonat) oluşturur; kalsiyum bikarbonat da suda çözünmüş halde bulunur. Topraktaki alçıtaşı (hidratlı kalsiyum sülfat) gibi maddeler de suda çözünür. Suyun “sert” olmasına yol açan da bu tür çözünmüş maddeler, özellikle de kalsiyum ve magnezyum tuzlarıdır; sert suda sabun çok az köpürür.
Kaplıcalar ve içmeler, insanların şifa bulmak için gittikleri su kaynaklarıdır. Bunların suyu genellikle derinlerden çıkar. Çoğu zaman sıcaktır ve tedavi edici özelliğe sahip sülfürler ile benzeri çözünmüş tuzlar içerir.
Arı su, tuzlu suyun damıtılması yoluyla elde edilebilir. Büyük uzun yol gemilerinde, mürettebatın ve yolcuların içme suyu gereksinimini karşılamak için zaman zaman deniz suyunun damıtılması yoluna gidilir.
İçme sularının kolayca içilebilmesi için tadının hoş olması ve bunun için de suyun belirli ölçülerde çözünmüş gaz ve mineralleri içeriyor olması gerekir. Kimyasal bakımdan arı su (damıtık su) yavan ve tatsızdır. Buna karşılık içme suyunun, tifo ve dizanteri gibi hastalıklara yol açan bakterilerden arındırılmış olması gerekir. Bu bakteriler suya, toprakta bulunan ölü hayvan ya da bitki kalıntılarından geçebilir. Bu tür kirlenmiş sular derin kuyulardan çok, yüzey sızıntılarıyla beslenen sığ kuyulardan ya da akıntılardan kaynaklanır. Halkın sağlığı açısından, genel kullanım ya da içme sularına bakterileri yok eden klor gazı katılır.
Suda çözünmüş oksijen bazı hayvanların ve bitkilerin suda yaşayabilmesini olanaklı kılar. Balıklar, su salyangozu, istiridye ve kerevit gibi hayvanlar, solungaçlarının yardımıyla suyun içindeki oksijeni soğururlar (emerler). Su bitkileri ise bu iş için yüzeylerindeki hücreleri kullanırlar. Sudaki oksijen ayrıca atık ve ölü maddelerin çürümesine yardımcı olarak suyun temiz kalmasına katkıda bulunur.
Çözünmüş karbon dioksit içeren yağmur suyu, kireçtaşmı eritebilen zayıf bir asittir. Bu asidin etkisiyle, kireçtaşı ağırlıklı bölgelerde mağara, boğaz, düden ve yeraltı ırmağı gibi oluşumlar ortaya çıkar. Çözünmüş kireçtaşı içeren su buharlaştığı zaman geriye kireçtaşı kalır; bazen kristaller halinde çökelen kireçtaşı, içerdiği demir ya da bazı başka katışkılann etkisiyle çeşitli renkler kazanmış olabilir. Bazı kireçtaşı mağaralarında damlayan sulann yüzyıllar boyunca oluşturduğu sarkıt ve dikitlerin etkileyici bir görünümü vardır. Su kaynadığında da aynı kimyasal süreç ortaya çıkar, ama bu kez süreç çok daha hızlı gerçekleşir. Sudaki kalsiyum karbonat, “taş” biçiminde kazanın ya da çaydanlığın dibine çökelir. Çaydanlıklar belki kolayca temizlenebilir, ama büyük buhar kazanlarında ya da merkezi ısıtma sistemlerinin borularında bu biçimde biriken kalsiyum karbonat hem yakıt tüketimini artırır, hem de boruların tıkanmasına yol açar. Bu nedenle, kullanılmadan önce suyun içindeki kalsiyum karbonatı ayırmak için çeşitli kimyasal yöntemler
geliştirilmiştir. Bu işlemlere suyun “yumuşatılması” denir.
Dünya’daki yaşamın varlığı suya bağlıdır. Okyanuslar dünyanın su gereksinimini karşılayan dev depolardır; suyun bu depolardan yeryüzüne dağılması için gerekli enerjiyi Güneş sağlar. Güneş ısısı suyu buharlaştırır; buharlaşan su, damlacıklardan oluşan bulutlar halinde atmosferde kümelenir. Bu kütleler yeterli bir büyüklüğe ulaşınca yağmur, dolu ya da kar halinde yeryüzüne iner ve yaşamın sürmesini sağlar. Buna yağış denir; suyun toprağa işlemesi de bu süreçle olur. Bitkiler suyu topraktan soğurur ve bunun belirli bir bölümünü terleme denen bir süreç sonucunda tekrar atmosfere bırakır. Buharlaşma, yağış ve terleme “su çevrimi”ni oluşturur.
Yağan yağmur ve akan sular yeryüzünü zaman içinde değişikliğe uğratır. Dev barajlann yardımıyla suyun bir bölümü denize dökülmeden önce tutulabilir. Bu yapay depolarda toplanan sudan yararlanılarak elektrik üretimi için kullanılan su türbinleri çalıştırılabilir, kasaba ve kentlerin su gereksinmesi karşılanabilir.
