Çoğu madde soğudukça büzülür. Bunun nedeni, atomlar veya moleküller kinetik enerjilerini kaybettikçe birbirlerine daha yakın hale gelmeleridir. Bu, maddelerin yoğunluğunu artırır. Su ise soğudukça (ve 4°C'nin üzerine çıktıkça) genleşir, bu durumun temel nedeni, su molekülleri arasındaki hidrojen bağlarının suyun donarken oluşturduğu kristal yapıdır.
Su molekülleri iki hidrojen atomu ve bir oksijen atomundan oluşur. Oksijen atomu biraz negatiftir, hidrojen atomları ise biraz pozitiftir. Bu farklı yük dağılımı, su moleküllerinin hidrojen bağları oluşturarak birbirine yapışmasına neden olur. Sıvı halde su molekülleri serbestçe hareket edebilir ve sürekli olarak hidrojen bağları oluşturur ve kırar. 4°C’de su, en yüksek yoğunluğa ulaşır. Bu sıcaklıkta su molekülleri en sıkı şekilde paketlenmiştir. Ancak sıcaklık 4°C'nin altına düştüğünde, moleküler yapı değişir ve su genleşmeye başlar. Su donduğundaysa moleküller daha düzenli ve sabit bir kristal yapı oluşturur. Su donarken, bu bağlar su moleküllerini altıgen bir kristal yapı (kafes) oluşturacak şekilde hizalar. Bu yapı, moleküllerin birbirine daha uzak olmasına neden olur ve sıvı sudan daha fazla boşluk içerir, bu nedenle su donduğunda genleşir ve yoğunluğu azalır.
Kısaca, suyun soğudukça genleşmesi ve donduğunda daha az yoğun hale gelmesi, benzersiz moleküler yapısından ve hidrojen bağlarının oluşturduğu kristal yapıdan kaynaklanır. Suyun bu özelliği sayesinde göller ve nehirlerin yüzeyinin donarken alttaki su sıvı halde kalır ve bu sayede su canlıları hayatta kalabilir. Eğer suyun bu özelliği olmasa, dünyada canlılık başlamış olsa bile bundan çok etkileneceği ve ona göre evrimleşip bugün bambaşka bir dünya oluşturacağı neredeyse kesindir. Yani bugün burada olmamızı suyun bu özelliğine borçluyuz desek belki de yeridir. Ayrıca, buzdağlarının suyun üzerinde yüzmesi ve buzluğa konan cam şişelerin patlamasının sebebi de yine suyun bu özelliğidir.[1][2][3][4]
Kaynaklar
- J. Wong. Water Expands Upon Freezing. Alındığı Tarih: 16 Temmuz 2024. Alındığı Yer: Pressbooks | Arşiv Bağlantısı
- HyperPhysics. The Expansion Of Water Upon Freezing. Alındığı Tarih: 16 Temmuz 2024. Alındığı Yer: HyperPhysics | Arşiv Bağlantısı
- Science Facts. Water Expansion When Freezing. (30 Ağustos 2017). Alındığı Tarih: 16 Temmuz 2024. Alındığı Yer: Science Facts | Arşiv Bağlantısı
- A. Tiwari. Why Does Water Expand When It Freezes?. (16 Haziran 2021). Alındığı Tarih: 16 Temmuz 2024. Alındığı Yer: Science ABC | Arşiv Bağlantısı