Su Damlaları Neden Küresel Şekil Alır ve Düşmemeyi Nasıl Başarır?

Bu yazının içerik özgünlüğü henüz kategorize edilmemiştir. Eğer merak ediyorsanız ve/veya belirtilmesini istiyorsanız, gözden geçirmemiz ve içerik özgünlüğünü belirlememiz için [email protected] üzerinden bize ulaşabilirsiniz.

Su yaşam kaynağımız ama su hakkında ne kadar bilgiye sahibiz? Yağmur yağdıktan sonra bir çiçekte asılı kalan su damlacıklarını hayranlıkla izleriz ama bu su damlacıklarının neden küresel bir şekil aldığını ya da bir süre de olsa yerçekimine karşı koyuşlarını merak eder miyiz acaba?

Richard Feynman (Nobel ödüllü fizikçi, 11 Mayıs 1918 -15 Şubat 1988) BBC’nin Imagine programına verdiği söyleşi sırasında bir sanatçı dostunun bilim insanları için bir çiçeği analiz etmeye başladıklarında çiçeğin güzelliğinin bozulduğunu söylemesini şöyle eleştirir:

‘’Bir çiçeğin güzelliğini takdir edebilirim. Aynı zamanda bir çiçekte onun gördüğünden çok daha fazlasını görebilirim. Çiçeğin hücrelerini, içindeki karmaşık tepkimeleri düşünebilirim; bunlar da güzelliklerdir. Demek istediğim güzellik sadece gözün gördüğü boyutta takdir edilen bir şey değildir; daha küçük boyutlarda, çiçeğin iç yapısında ve o yapıların işleyişinde de güzellik mevcuttur. Çiçekteki renklerin böcekleri çekebilmek için evrimleşmesi ilginçtir; bu böceklerin renkleri görebildiği anlamına gelir. Bu başka bir soruyu ortaya çıkarır: Çiçekler de görülen bu estetik olgu daha basit yapılarda da mevcut mudur? Neden bu estetik? Bunun gibi ilginç sorularla bilimsel anlayış çiçeğin güzelliğine ve gizemine sadece katkıda bulunur.’’

Feynman’a katılmamak elde değil; bilimsel çözümleme bir olgunun büyüsünü bozmaz,  aksine katkıda bulunur. Gelelim suyun büyülü dünyasına...

Öncelikle suyun bazı kimyasal ve fiziksel özelliklerine göz atalım: Saf suyun kimyasal formülü H2O’dur yani bir H2O molekülü, iki tane Hidrojen (H) ve bir tane Oksijen (O) atomundan oluşur. Hidrojen ve Oksijen elementlerinin ikisi de ametal oldukları için bu atomlar arasında oluşan bağlar kovalent bağdır. H2O molekünde iki tane kovalent bağ bulunur.

Kovalent bağ kimyasal bir bağdır ve elementlerin dış yörüngelerindeki değerlik elektronlarının ortaklaşa kullanılması ile oluşur. Hidrojen’in atom numarası 1’dir, yani proton ve elektron sayısı 1’dir; değerlik elektronu sayısı da 1’dir.  Oksijenin atom numarası 8, yani proton ve elektron sayısı da 8’dir ama değerlik elektronu sayısı 6’dır. Yukarıdaki şekilde O’nin var olan 6 değerlik elektronundan 2’sini bağ yapımında kullandığını görüyoruz. 

Oksijen dış yörüngesindeki (1s2 2s2 2p4) altı değerlik elektronundan ikisini bağ yapımında kullanır ve geriye 4 elektronu kalır. Bu elektronlar H2O’nun polar bir molekül olmasını sağlayarak suyun bizi şaşırtan bir sürü özelliğe sahip olmasını sağlar. Yukarıdaki şekilde O atomunun fazla elektronlarının nasıl bir kutuplaşma yarattığını görüyoruz.

Peki Su Molekülleri Nasıl Bir Arada Durur?

H2O molekülü nötrdür fakat negatif yüklü Oksijen atomu ile komşu su molekülündeki pozitif yüke sahip Hidrojen atomu birbirlerini çeker. Dolayısıyla su moleküllerini bir arada tutan bağlar oluşur ki bu bağa Hidrojen bağı denir. Hidrojen bağı fiziksel bir bağdır çünkü bir etkileşim sonucunda oluşmuştur ve zayıf bir bağdır.

Su Damlaları Neden Küresel Şekil Alır?

1 mol yani 18 gram suyun içinde yaklaşık 6×10^23 (Avogadro sayısı) kadar su molekülünün bulunduğunu düşünürsek, bir damla suda kabaca milyarlarca su molekülünün bulunabileceğini aklımızdan geçirebiliriz. Bu su molekülleri Hidrojen bağları ile birbirine bağlı olup bir arada durmak ister. İç tarafta bulunan su molekülleri etraflarındaki su molekülleri tarafından çekilirken, yüzeyde bulunan su molekülleri sadece iç taraftaki moleküller tarafından çekilir. Bu da yüzeyde bir gerilme oluşturup yüzeyin en az alana sahip olmasını sağlar. Yüzey alanı en düşük olan şekil ise küredir. Dolayısıyla su damlası küresel bir şekil alır ve yüzeyi gerilmiş esnek bir zar gibi davranır.

Diğer bir ifadeyle, su molekülleri bu çekim kuvvetleri (kohezyon; aynı cins moleküllerin arasındaki çekim kuvveti) sayesinde dağılmadan küresel şekilde kalabilir. Su moleküllerinin başka maddelerin molekülleri ile olan çekim kuvvetleri (adezyon; birbirinden farklı yüzeylerin birbirlerine yapışma eğilimi) de yüksektir. Dolayısıyla adezyon, su moleküllerinin bir yüzeyde bir süre düşmeden kalmalarını sağlar. Bu kuvvetlerin oluşumunu sağlayan güçler de elektrik ve kütleçekim kuvvetleridir.

Bu fotoğraf ördek suya atladığı anda çekildi. Gördüğünüz gibi sıçrayan su damlaları bir süreliğine de olsa küresel bir şekil almaya çalışırlar.

Bu fotoğrafta ise yağmur yağdıktan sonra camda asılı kalan su damlacıklarını görüyoruz. Bu olayda hem su moleküllerinin kendi aralarındaki çekim kuvvetlerinden kaynaklı kohezyonu hem de camda yapışık halde kalmasından kaynaklı adezyonu gözlemleriz.

Düzenleyen: Ayşegül Şenyiğit

Fotoğraflar: Meltem Çetin Sever (Nikon D5100, Nikon AF-S DX VR Zoom-Nikkor 55-200mm)

Kaynaklar ve İleri Okuma:

  1. BBC-Science
  2. Chemistry Libre Texts

Çocuklarda Irkçı Önyargıların Azaltılması

Kılıç Burunlu Balıkların Farkları

Yazar

Meltem Çetin Sever

Meltem Çetin Sever

Yazar

Evrim Ağacı yazarı ve çevirmenidir. Alanı Kimya’dır ama beşeri bilimlerle yakından ilgilenir. Gerçeğe ulaşmak için bilimsel şüphecilik ve bilimsel yöntemlerin kullanılması gerektiğini savunan doğa aşığı bir hümanisttir.

Katkı Sağlayanlar

Çağrı Mert Bakırcı

Çağrı Mert Bakırcı

Editör

Evrim Ağacı'nın kurucusu ve idari sorumlusudur. Popüler bilim yazarı ve anlatıcısıdır. Doktorasını Texas Tech Üniversitesi'nden almıştır. Araştırma konuları evrimsel robotik, yapay zeka ve teorik/matematiksel evrimdir.

Konuyla Alakalı İçerikler

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

Göster

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
Geri Bildirim