Suyun Donma Olayı. Donan suyun yoğunluğu neden azalır? Suyun donduğu zaman hacmi artar mı? Suyun sıcaklık değişimi ile hacim/yoğunuk arasında nasıl bir ilişki vardır? Su ısıtırlırsa yoğunluk artar mı? gibi bir çok sorunun cevabını bulacağınız bir makale…

Suyun Donduğu Zaman Hacmi Artar mı?

Bir çoğumuz buz dolabının buzluğuna ağzı tam dolu su koymuşsunuzdur ve muhtemelen şişe patlamıştır. Bunun nedeni suyun sıvı halden katı hale geçerken kristal yapısının değişerek hacminin artmasından kaynaklanır. Oysa ki tek bir istisna metal dışında (bizmut) metaller genelde sıvı halde katı hale geçerken hacmi küçülür ve yoğunluğu artar. Su ise bizmut metali gibi tam tersdir sıvıdan katıya geçerken hacmi artar.

Suyun Donması İle Hacim Değişimi

Su sıvı halde katı hale geçerken yaklaşık %9 hacim artışı meydana gelir. Bunun, suyun ana bileşenleri olan hidrojen ve oksijenin bağına bakılarak açıklanabilir.

Su Donduktan Sonra Neden Hacmi Artar?

Her H₂O molekülünün oksijen atomlarına bağlanabilen iki hidrojen atomu vardır;

Ancak tek O (oksijen) atomu diğer H₂O moleküllerinin iki hidrojen atomuna bağlanabilir. Böylece, katı buz için, her su molekülü aşağıdaki üç boyutlu şemada gösterildiği gibi dört hidrojen bağına sahip olur.

Su Donduğunda Yoğunluğu Azalır mı?

Yukarıdaki şekilde de görüldüğü gibi, hidrojen bağları kesik çizgilerle gösterilen ve her su molekülü(köşelerdeki H₂O lar) 4 en yakın komşu moleküle sahiptir. Bu dolayısıyla suda mikro boşluklar oluşturarak hacmin artmasına neden olur. H₂O molekülleri birbirine sıkı sıkıya bağlı değildir ve sonuç olarak yoğunluk düşecektir.

Su Isıtılırsa Yoğunluğu Artar mı?

Suyun eritilmesiyle, bu yapı bozulacak ve su molekülleri önceki daha serbest halini alıp daha yoğun bir şekilde kristal yapıya sahip olur. Aşağıdaki resimde oda sıcaklığındaki suyun kristal yapısı verilmiştir.

Yukarıdaki şekildede görüldüğü gibi moleküller daha yoğundur. Buda aslında bize suyun üzerinde suyun neden yüzdüğünü açıklamaktadır.

Hayatta yaşadığımız başka örnekler ise Soğuk iklimlerde, bir otomobilin soğutma sistemine antifriz eklemek (motor bloğunun kırılmasını önlemek için) gerekir.

Donma çözülme döngüleri sokaklarda kaldırımın ayrışmasına ve çukurların oluşmasına neden olur.