Suyun Fiziksel Özellikleri Kimya Dersi Konu Anlatımı İçerik

SUYUN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ

İnce tabakalar halindeyken renksiz olan su, derin tabakalar halinde mavi, lacivert renklerdedir Bunun nedeni güneş ışığının bir kısım renklerinin su tarafından absorplanması (emilmesi) dir

Suyun fiziki özelliklerinden donma ve kaynama noktası, celcius sıcaklık skalası için standart alınmıştır Suyun donma noktası veya buz, su ve buharın dengede bulunduğu sıcaklık 0°C veya 27316°K (Kelvin) ve 760 mmHg basınca altında suyun kaynama sıcaklığı 100°C olarak kabul edilmiştir

+398°C’ daki havasız bir kg su 1 lt olarak kabul edilirBuna göre +398°C sıcaklıktaki suyun yoğunluğu l gr/cm³tür(+398°C da su genleşme olarak en büyük değerini alır Yani bu sıcaklıktaki birim hacimde suyu alır,ısıtır ya da soğutursak diğer, örneğin +20°C’ daki birim hacimdeki sudan daha fazla oranda genleşir, hacmi artar

1 gr suyun sıcaklığını 17°C dan 18° C a çıkarmak için verilen ısıya 1 kalori (cal) denir Su katı, sıvı ve gaz hallerindeyken moleküller özelliklerini korur Bu nedenle suya belirli ve saf madde denilebilir

Su 0°C nin altında katı 0°C ile 100°C arasında sıvı ve 100°C nin üzerinde gaz halindedir Doğada yalnız H O olarak suya rastlamak oldukça güçtür Çözücü özelliği çok fazla olan su temas ettiği her şeyi az çok çözer Onlarda beraber bulunur

SUYUN KİMYASAL ÖZELLİKLERİ

Su oldukça kararlı bir bileşik olduğu için meydana geliş ısısı yüksektir Metallerle ve ametallerle reaksiyona girerek bunların oksitlerini meydana getirir Sonuçta hidrojen açığa çıkar

1- C+H O → CO +H2 Ametallere örnek

2-2Fe+3H O → Fe O + 3H Metallere örnek

Su halojenlerle reaksiyona girerek bunları indirger ve oksijen açığa çıkarır

2H o+2Br → 4HBr + O Halojenlere örnek

Oksitler su ile reaksiyona girerek hidroksitleri meydana getirir Bu hidroksitler pozitif yüklü elementin periyodik tablodaki yerine bağlı olarak asidik, bazik veya amfoterik olabilirler

Su az da olsa iyonlaştığı için zayıf baz veya asit, tuzları suda çözündükleri zaman hidrolize uğrarlar Metal nitrür suda bozunarak amonyak ve hidrojen açığa çıkar Metal karbürleri hidrokarbonlar vererek su ile reaksiyona girerler

CaC + 2H O → Ca(OH) + C H

Doğada bulunan suların en safları sırasıyla kar ve yağmur sularıdır Özellikle yağmur sularında çözünmüş olarak hava içindeki gazlar yanında karbondioksit, klorürler, nitratlar, sülfatlar amonyak ve askıda organik ve anorganik tozlar bulunur Yağmur suyu içinde çözünmüş halde bulunan amonyak, nitrat ve sülfatlar toprakların zirai gücünü artırır

Su, bitki ve hayvanların beslenmesinde önemli bir faktördür Su,çözücü katalizör ve akışkan bir ortam olarak bazı büyüklüklerin tarifinde standart referans maddesi olarak artıkların uzaklaştırılmasında, seyreltici, dağıtıcı, soğutucu, temizleyici, ısı taşıyıcısı olarak bunların yanında hidro-elektrik üretiminde çok yaygın olarak kullanılmaktadır Sanayide hidrojen suyun elektrolizinden veya su buharı kızgın kömür içerisinden geçirilerek elde edilir

SUYUN İNSAN HAYATINDAKİ YERİ VE ÖNEMİ

Suyun vücudumuzdaki bulunma yerleri ve oranları şöyledir:

Vücut hücreleri %55

Lenf %20

Kan plazması %75

Kemikler %75

Vücut organlarını ayıran, koruyan

Destek doku %75

Beyin, omurilik sıvısı %25

Vücudumuzda lazım olan suyun büyük bir kısmı yiyecek içeceklerle alınırBundan başka organik maddelerin vücudumuzda yanması ile de bir miktar su meydana gelir Su kaybı ise idrarla, terle, solunum ve dışkıyla olur Organizmada su kaybı % 10’u bulduğu zaman hayati tehlike başlar Vücutta su azaldığı zaman dengenin sağlanması için önce ciltten su çekilir, kanda su azalır, kanın yoğunluğu artar ve sonunda insan ölür

SUYUN VÜCUTTAKİ GÖREVLERİ

Su vücutta metabolizma artıklarının atılması için bir araçtır Su vücudun termostadı, ısı düzenleyicisidir Vücutta su ter olarak atılırken, ısı da birlikte atılır Bu nedenle vücut ısısı azalır Ter buharlaşmak için vücuttan ısı alır Böylece vücudun ısısı düşerVücutta gerekli olan maddeleri, gerekli yerlere taşırlar

İnsanın susamasıyla suya ihtiyacını belirtir Lüzumlu olan su o anda alınarak su ihtiyacı giderilir Bir insan günde yiyecek ve içeceklerle dışarıdan 29lt, vücuttaki kimyasal reaksiyonlarla 01 lt olmak üzere toplam 3 lt su alır Buna karşılık kaybedilen su, idrarla l5 lt, deri yoluyla (terleme şekliyle) 09 lt, solunum ile 04 lt ve dışkı ile 02 lt dir

İnsanlar su ihtiyaclarını; meteor suları yer altı suları (kaynak, kuyu ve artezyen) ve yeryüzü sularından (ırmak, göl) karşılarlar

Dağlık, yüksek bölgelerdeki dere ve göl sularında organik maddeler bulunmamakla birlikte, çözünmüş organik tuzlar vardır

SULARIN TEMİZLENMESİ

Küçük yerleşim yerlerindeki içme suları kaynak sularından alındığı için bunların temizlenmesi bazı küçük önlemlerle halledilir Büyük şehirlerin içme sularının temizlenmesi zor ve uğraştırıcıdır Bu şehirlerde küçük kaynaklar yeterli gelmediğinden büyük göl ve nehirlerden faydalanılmaktadır Busular içerisinde sağlığa zararlı maddeler olabileceğinden temizlenmelidirler

Bu temizlenme işlemleri şu şekillerde yapılmalıdır:

1 Suyun içindeki renk, bulanıklık, koku ve kötü tat veren asılı bulunan kolloidal ve çözünmüş haldeki organik ve inorganik zehirli radyoaktif maddeleri ve hastalık yapan mikropları yok etmek

2 Demir ve mangan gibi metalleri gidermek

3 Sertliği ve sıcaklığı normal hale getirmek

4 Asitliği ve bazlığı nötrleştirmek, aşındırıcı bilhassa kurşun çözündürücü ve birikinti meydana getirici özelliği yok etmek

İçme suyunun temizlenmesinde uygulanan temel işemler:

1 Havalandırma

2 Havuzlama

3 Kabasını alma

4 Basit çökeltim

5 Pıhtılaşmış yumaklı çökeltim

6 Suların kum süzgeçlerden geçirilmesi

Yavaş süzen kum süzgeçleri

Çabuk süzen süzgeçler

Küçük süzgeçler

7 Suların mikroplardan temizlenmesi

Bunlar;

1 Kaynatma

2 Ultraviole ile dezenfeksiyon

3 Ozonla dezenfeksiyon

4 Klor dezenfeksiyonu

5 Kireç kaynağı ile dezenfeksiyon

SULARIN SERTLİĞİ

Sularda çeşitli bileşikler çözünür bunlar mg/l olarak ölçülür,kalsiyum karbonat, kalsiyum oksit veya kalsiyum cinsinden ifade edilip toplanabilir Bu çözülen bileşiklerden özellikle kalsiyum, mağnezyum gibi iki oksidasyon değerli iyonlar, sabunun köpürme kudretini azaltır, sıcak su borularında, ısıtıcılarda, buhar kazanlarında ve suyun temperatürünü yükseltmek için kullanılan kaplarda taş bağlanmasına sebep olur Bu iyonların sabunla köpürmeye karşı direnme özelliğine sertlik denir Buna göre, sabun sertliği ölçmek için bir ölçek olabilir

2C17 H35 COONa + M++ = (C17H35COO)2 M + Na +

sabun sudaki sertlik çökelti

Denklemde görüldüğü üzere, su sertliğini veren iyonları, sabun bünyesine alıp çökeltdikten sonra köpürmeye başlar Buna göre,suda ne kadar iki değerli iyon fazla ise, diğer bir ifade ile suyun sertliği ne kadar çok ise, sabun sarfiyatı çok ve sıcak su borularında ve buhar kazanlarında taş bağlama olayı o kadar fazla olacaktır Gerek sabun sarfiyatı, gerekse suların temperatür değişimi ile taş bağlaması , ekonomik ve ısıtma, temizleme işlerini zorlaştırması bakımından, su sertliği üzerinde durmaya değer

SERTLİĞİN SEBEPLERİ

Sertliğe iki valanslı metalik katyonlar sebep olur Bu iyonlar, özellikle Ca ,Mg ve bir dereceye kadar Sr ,Fe ve Mn iyonlarıdır Suda çözünen bileşiklerin katyonları ile onyonları dengede olacağı da göz önünde tutulursa katyonların toplam ekivalant adedi,anyonların toplam ekivalant adedine eşit olur

Sertliğe sebep

Olan katyonlar: Ca Mg Sr Fe Mn

Anyonlar : HCO3-- SO4-- Cl - NO3- SLO3--

Suyun sertliğini veren katyon ve bunlarla dengede olan anyonlar

Toprağa düşen yağmur suları tabii sularda bulunan çok miktardaki solitleri çözmeye kudreti kafi gelmez Suyun bu çözücülük özelliği topraktaki bakterilerin etkisi ile hasıl olan karbondioksidin suya karışarak, suda karbonik asit iyonlarını hasıl etmesinden ileri gelir

CO2 + H2O ----------- H2 CO3 -----------H+ + HCO3-

Bakteri etkisi Yağmur suyu

ile hasıl olur

Genel olarak sert sular, üst toprağın yoğun olduğu ve kalker bulunan yerlerden çıkar Buna karşılık yumuşak sular da daha ziyade üst toprağın gevşek olduğu ve kalker teşekkülü az veya hiç olmayan yerlerde mevcut olur

Suların sert olması, insan sağlığına hiçbir etki yapmaz Temizlik işlerinde sabun sarfiyatı bakımından uygun değildir

SU SERTLİKLERİNİN SINIFLANDIRILMASI

Su sertlikleri bulundukları yerin Jeolojik yapılarına göre değişir Yüzey suları, yer altı sularından daha yumuşaktır Su sertlikleri 10ppm CaCO3 den takriben 1800 ppm CaCO3 kadar değişiklik gösterir

Suların sertlik dereceleri şöyle sınıflandırılabilir:

0 – 75 ppm CaCO3 yumuşak

76 – 150 ppm CaCO3 orta sert

151 – 300 ppm CaCO3 sert

300 den yukarısı ppm CaCO3 çok sert

DURULMA İŞLEMLERİ

Durulma sularda süspansiyon halinde bulunan organik ve anorganik orjinli değişik büyüklükteki maddelerin çöktürülerek ayrılması sonucu suyun berraklaşması olayıdır Durulma işlemi su içerisinde bulunan değişik büyüklükteki maddelerin kendi ağırlıkları ile çöktürülmesi şeklinde yapılıyorsa buna mekanik durulma işlemi adını veriyoruz Dışarıdan herhangi bir çöktürücü madde ilavesiyle bir durulma yapılıyorsa buna da kimyasal durulma işlemi denir Durulma işlemi denir Durulma işlemi nehir ve göl sularının doğal olarak temizlenmesinde önemli rol oynamaktadırDiğer taraftan kullanma suları sanayi

Suları ve atık suların değerlendirilmesi için en çok kullanılan işlem durulma işlemidir Gerek içme ve gerekse sanayi sularının temizlenmesinde kullanılan basit mekanik durulma en ucuz ve en sade işlemlerden biridir Doğal sedimantasyon işlemi daha sonrada yapılacak temizleme işlemlerindeki yükü hafifleten ön bir işlem gözüyle bakılabilir Örneğin daha sonra yapılacak işlem kimyasal durulma işlemi olacaksa, ön durulma işlemi yapılmış suya ilave edilecek kimyasal madde ile durulma işlemine tabi tutulmamış suya ilave edilecek madde miktarı karşılaştırılacaksa ikinci durumdaki sarfedilen kimyasal madde oldukça fazla olacaktır Diğer bir avantajıda kimyasal durulmada kullanılan cihazda atılacak atıklarda, azalmış olacaktır Su içerisinde bulunan bir partikülün çökme ile durulma havuzunun dibine ulaşması belirli bir zaman alacaktır Bu zaman yatay bir havuzda akış hızını azaltarak, ya da akış süresini uzatarak veyahut havuzun derinliğini ayarlayarak suyun havuzu terketmesinden önce partikülün çökmesi sağlanabilir Bunun için en uygun havuzlar fazla derin olmayan havuzlardır Durulma havuzlarında bir partikülün çökme hızı hesaplanabilir

V = Q t V= Havuzun hacmi Q= Suyun debisi

T= suyun havuzda kalma süresi

Durulma işleminin yapılacağı havuzun hacminin hesaplanandan fazla tutulmasında bir sakınca (maliyet dışında) olmamasına karşın küçük tutulması uygun bir durulmanın yapılmasını gerçekleştiremezDurulma havuzları kesikli yada sürekli çalışan tipte olabilirler Bu tip havuzlarda su bir taraftan girip diğer taraftan aynı miktarda çıkarak içerisinde bulunan maddeleri havuz içerisine bırakır Havuzlar genellikle yatay ve dik açılı yapılırlar Durulma sırasında meydana gelen çamurun atılması için özel tertibatlar yapılmıştır

KİMYASAL DURULMA

Özellikle yeryüzündeki sular değişik miktarlarda süspansiyon halinde kaba büyük tanecikler halinde bulanıklık veren ve renk verebilen değişik tip kalloidal meddeleri ihtiva ederler Doğal sularda bulanıklığı meydana getiren başlıca maddeler farklı tipkolloidal killerdir Kullanma ve sınai atık sularının karışmasıyla meydana gelen kolloidler, yosunlar, bozunma ürünleri, bakteriler, bazı organik maddeler ve renk verici kolloidlerdir Bu kollaidlerden bazıları hidrofobik, bazılarıda hidrofilik özelliklerdir Bulanıklığı meydana getiren partiküllerin büyüklükleri çok farklı olabilmektedirKimyasal durulma işlemini dört kademeye ayırabiliriz:

- Kimyasal maddenin ilave edilmesi

- Hızlı bir karıştırma

- Flokasyon

- Çökme-Durulma

Katılan kimyasal maddelerin suyla hızlı bir şekilde ve tamamen karışması ikinci kademede gerçekleştirilir Üçüncü kademede ise dikkatli ve yavaş bir karıştırma yapılarak çekirdeklerin oluşumu sağlanır Dördüncü kademede büyüyen çekirdeklerin çökmesi ile durulma işlemi gerçekleştirilir Durulma işlemi sonucu suda kalmış olan az miktardaki çökelek daha sonra filtrasyon işleminde tamamen giderilir

FİLTRASYON

Toprak altına geçen sularda doğal bir filtrasyon olur Bizde bu olayı taklit ederek sularda bir filtrasyon işlemi gerçekleştirebiliriz Ençok kullanılan filtrasyon maddesi kum durDaha sonra antrasit, taşkömürü ve kiselgur olabilir Filtreleri çalışmaları bakımından hızlı süzen filtreler ve yavaş süzen filtreler olmak üzere iki gruba ayırabilirizSüzme işleminde suların arıtılması şu şekilde olur

l Doğrudan doğruya süzme: Bir kum tabakasından geçen suda kumlar arasındaki boşluktan daha büyük tanecikler varsa bu tanecikler kum yüzeyinde tutulur

2Durulma: Kum tabakasını birçok tabakalara sahip durulma havuzu gibi düşünebiliriz Süspansiyon halindeki taneciklerin birleşerek daha büyük tanecikler haline geçmesi ve filtrasyonla daha kolay ayrılması

3Biyolojik aktivite: Bu daha ziyade yavaş süzen filtrelerde önemlidir Ancak maliyetin yüksek olması nedeniyle geniş ölçüde kullanılamaz