İçilebilir Suyun Fiziksel, Kimyasal Özellikleri ve Suyun Çözme Özelliği ( İlkay ÜNAL )

SU NEDİR? Genel anlamda su; hidrojen ve oksijen elementlerinden oluşan gaz, katı ve sıvı halde bulunabilen molekül olarak tanımlanmaktadır: H2 + ½O2 →H2O + 58 Kcal/m Bir diğer tanıma göre su; normal sıcaklık ve basınç altında sıvı halde bulunan renksiz, kokusuz ve tatsız madde olmaktadır. Bunun yanında, insanların yaşamsal aktivitelerini yerine getirebilmesi için içtikleri ve diğer gereksinimlerini karşıladıkları suya ise içme ve kullanma suyu denilmektedir.

—Su; kokusuz, renksiz, berrak ve içimi hoş olmalıdır. Sularda fenoller, yağlar gibi suya kötü koku ve tat veren maddeler bulunmamalıdır. Su tortusuz ve renksiz olmalidir. — Su; hastalik yapan mikroorganizma ihtiva etmemelidir. Suda bulunan vibrio cholera, salmonella typhi, hepatit virüsü gibi mikroorganizmalar sudan geçerek hastalığa sebep olurlar. İçme sularinin kesinlikle bakteriyolojik kirlilik tasımamasi gerekir. — Suda sağlığa zararlı kimyasal maddeler bulunmamalıdır. Bazı kimyasal maddeler zehirli etki yapabilir. Arsenik, kadmiyum, krom, kurşun, civa gibi. Bunun yaninda baryum, nitrat, florür, radyo aktif maddeler, amonyum, klorür gibi maddeler sınır degerlerinin üzerinde sağlığa olumsuz etkileri olan maddelerdir. Aynı zamanda bazıları suya kirli suların karıştığının göstergesidir. — Sular kullanma maksatlarına uygun olmalıdır. İçme suyu ve sanayide, kullanma sularında demir, manganez ve sertlik değerleri önemlilik arzeder. — Sular agresif olmamalıdır. Sularin agresifliği, serbest karbondioksit (CO ) ile bikarbonat (HC0 -) 2 3 iyonunun dengede olmasından ileri gelir. Suların agresifliği boruların korozyonuna sebebiyet verir. Ayrıca boruların aşınması halinde borudan ayrılan elementler su kalitesinin bozulmasına sebep olur

—İçme ve kullanma suyunun kalitesindeki bozulmalar çeşitli hastalıklara yol açabilmektedir. Bu yüzden içme suyunun belirli özelliklere sahip olması gerekiyor. Bunları kısaca şöyle özetleyebiliriz:

İçilebilir suyun özelliklerini üç grup altında toplamak mümkündür: —Fiziksel özellikler: Renk,bulanıklık, koku, sıcaklık vb. —Kimyasal özellikler: Sertlik derecesi, organik ve inorganik içerikler, pH ve zehirli bileşikler vb. —Biyolojik özellikler: Bakteriler, virüsler, parazitler vb.

FİZİKSEL ÖZELLİKLER

KOKU — Sular küflümsü, balıksı, otsu, baharatsı vb. kokularda olabilmektedir. — Sudaki koku ve tat problemi pek çok faktöre bağlıdır. Bunlar; — Organik madde — Canlı organizmal faaliyetleri — Demir, mangan ve korozyonun metalik ürünleri — Fenol gibi endüstriyel atık kirliliği — Klorlama — Yüksek mineral konsantrasyonu — Çözünmüş gazlardır. Genel olarak yukarıdaki faktörlere bağlı tat ve koku problemi içme ve kullanma suları için rahatsızlık vericidir. Bazı organik ve inorganik maddeler (aldehitler, ketonlar, sülfür içeren organik bileşikler, H S, CH gibi gazlar) özellikle yeraltı, göl, su hazneleri, 2 4 kanalizasyonlar gibi kapalı sistemlerde kötü kokuya sebep olurlar

RENK — Sularda renk; yapraklar, kozalaklı ağaç meyveleri, ağaç ve sebze artıkları gibi organik maddelerin suyla temasında çözünmeleriyle meydana gelir. Bu sular pek çok askıda madde ihtiva ederler. — Suya renk veren hücreler; tannin, hümik asit ve hümattır (ligninin parçalanmasi ile). Bazan demir suda ferrik humat formunda bulunarak yüksek renk potansiyeli olusturur. — Dogal olarak renk içeren sular negatif degerliklidir — Suların organiklerden kaynaklı rengine “gerçek renk” (true color) denir. Bunun dışında özellikle yüzey sularında askıda maddelerden oluşan renk gözlenebilir. Bu da “görünen renk” tir TSE: 20 birim WHO: 1-15 birim EPA: 1-15 birim

TAT Sular acı,ekşi, tuzlu tatta olabilir. —Ağızda hissedilen tat duygusu ise aslında koku, tat ve sıcaklığın bir bileşimidir. Eger su numunesi belirgin bir koku ve sıcaklık içermiyorsa, hissedilen duygu gerçek tat olarak ifade edilir. Demir, mangan, potasyum, sodyum, çinko ve klorür gibi inorganik tuzlar tadılarak belirlenebilir. —Organik maddelerden kaynaklanan tat ve koku aktif karbon filtrelerle alınabilir. Diğer koku ve tat problemleri klor, potasyum permanganat gibi oksidantlarla etkisiz hale getirilebilir

SICAKLIK —Bu parametre tamamen damak tadına hitap etmektedir. En uygun sıcaklık 1 0-12°C civarındaki sudur. Çeşitli standartlarda sıcaklık değeri şöyledir: TSE: 12-25°C EC: 12-25°C

Bulanıklık — Bulanıklık kum gibi suda çözünmeyen yani askıda olan katı maddeler içeren suların ışık geçirgenliğinin bir ölçüsüdür. Diğer bir tanımla; kil, şilt, ince parçalanmış organik maddeler, yosunlar, diatometreler, demir bakterileri ve diğer mikroorganizmaların oluşturduğu bir haldir. — Bulanıklığın nedeni; suyun içindeki askıda olan maddelerden, gözle görünecek büyük tortulara kadar herşey olabilmektedir. Bunlara örnek olarak kum, silis, kil, demir, sülfür, mangan, kalsiyum karbonat vb. maddeler verilebilmektedir. —TSE 5-25 birim

Kimyasal özellik — Sertlik derecesi, organik ve inorganik içerikler, pH ve zehirli bileşikler vb.

SERTLİK — Su içinde çözünmüs (+2) değerlikli iyonların (Ca+2, Mg+2, Sr+2, Fe+2, Mn+2 vb.), varlığının sonucudur. Ca+2 ve Mg+2 iyonları doğal sularda diğer iyonlardan daha fazla bulunduklarından, çoğunlukla sertlik, Ca+2 ve Mg+2 iyonlarının konsantrasyonlarının toplamı olarak ifade edilir. Diğer iyonlar genellikle komplex formda oldukları için sertliğe fazla bir katkıları olmaz.

Sular sertlik derecelerine göre, aşağıdaki gibi sınıflandırılabilirler: Toplam Sertlik Sınıflandırma —0-5 Fr çok yumuşak su —5-10 Fr yumuşak su —10-20 Fr orta sert su —20-30 Fr sert su —>30 Fr çok sert su

PH PH suyun asitlik veya bazlık durumunu gösteren logaritmik bir ölçüdür. Çözeltide bulunan H+ iyonu konsantrasyonunu ifade eder. Saf su H+ ve OH- iyonları açısından dengededir ve pH değeri 7’dir. pH, H+ iyonlarının elektrik potansiyellerine bağlı olarak veya renk indikatörleri (örn;fenolfitalein) ile ölçülebilir. —pH < 7 ise ortam asidiktir. —pH > 7 ise ortam baziktir.

İçme sularında pH 6.5-8.5 tavsiye edilen değerdir. Bu parametre içme suyunun güvenliği hakkında doğrudan bilgi vermez.

organik ve inorganik içerikler —Sudaki toplam çözünmüş katılar, inorganik tuzları ve az miktarda organik maddeleri içerirler. Gerek yüzey suları gerekse yer altı suları ilişkide oldukları toprak ve taş malzemeden mineral çözerler. Çözünmüş inorganik maddeler suda iyon olarak bulunur. Suda bilinen en genel iyonlar asağidaki gibidir; —KATYONLAR : Ca+2, Mg+2, Na+2, Fe+2, Mn+2 – -1 -2 – —ANYONLAR : Bikarbonat HCO , Cl , SO , N0 3 4 3 Nitrat, C0 -2 Karbonat 3

—Bunların yanında sular ağır metal iyonlarını (kurşun, civa, kadmiyum vb.) ve organik maddeleri de içerebilirler. Çözünmüs organik kimyasallar (pestisitler, herbisitler gibi) küçük miktarlarda bile insan ve hayvanlar üzerinde toksik etki gösterirler. Trihalometanlar (THM) ve dioksin gibi suda çözünmüş organik maddelerin çoğu kanser yapıcıdır. Bu tip organikler suda çözünmüş iyon formunda ve düşük konsantrasyondadırlar.

Suyun çözme özelliği( H bağının suya etkisi)

—Su polar ve iyonik maddeleri çözer. —Polar ve iyonik maddeler suda yeterince çözündüğünden denizler tuzludur

—Bu polar molekuller arası elektriksel cekim sonucu su bazı olağanustu ozelliklere sahip olur: —Bir molekulun kısmi negatif yuklu ucu, komşu molekulun kısmi pozitif yuklu ucuyla etkileşerek hidrojen bağı oluşturur. — Her su molekulu dortkomşu su molekulu ile hidrojen bağları oluşturarak birbirinebağlanır.

—H-bağı, su molekullerini birbirine bağlar, —Her su molekulu enfazla 4 H-bağı oluşturabilir, —Su molekullerini birbirine bağlayan Hbağları zayıftır, kovalent bağın yaklaşık 1/20’si kadaretkilidir, — Yuksek hızlarla oluşur, kırılır ve tekrar oluşurlar.

Suyun aşağıda verilen olağanustu ozellikleri H- bağlarının bir sonucudur: —Yuksek buharlaşma ısısı, —Yuksek kaynama noktası (yaklaşık -100 0C yerine —+100 0C), —Kohesyon ozelliği (yuzey gerilimi), —Adhesyon ozelliği (kapiler etkisi), —Yuksek ozgul ısısı ve sıcaklık değişimine direnci, —Donduğunda genleşmesi (yoğunluğunun azalması), —Cok yonlu cozucu ozelliği.

Suyun Yüksek Buharlaşma Isısı ve Yüksek Kaynama Noktası Buharlaşma ısısı, 1 g sıvının buharlaşması için gereken ısı enerjisi miktarıdır. —Suyun buharlaşabilmesi icin cok sayıda H- bağının ısı soğurarak kırılması gerekir. —Her su molekulu 4 komşusuna H-bağı ile bağlandığından suyun buharlaşma ısısı (540 cal/g) oldukca yuksektir. Bu yuzden su yavaş bir hızla buharlaşır. —H-bağı suyun kaynama noktasını da yaklaşık –100 0C’den +100 0C’ye cıkarır.

—Boylece yeryuzunde sıvı su var olabilir ve bildiğimiz bitki, hayvan ve insan hayatı devam eder. Suyun buharlaşma hızı yuksek ve KN –100 0C olsaydı, tum su buhar halinde bulunacak ve yeryuzunde bilinen hayat mumkun olamayacaktı.

Kohesyon — H-bağları bileşikleri bir arada tutar.Bu olaya kohesyon denir. Kohesyon bitkilerde suyun koklerden yapraklara taşınmasını sağlar, — Su molekulleri arasındaki kohesyon, bitkilerde suyun yer cekimine karşı naklinde kilit rol oynar.

Adhesyon —Bir bileşiği hidrofilik diğer bir bileşiğe (mesela cama) bağlayan adhesyon da suyun taşınmasına katkıda bulunur. Adhesyondan, su ile diğer bileşikler arasındaki Hbağları adhesyon kuvveti ile bitki ve diğer kapiler kanal duvarlarına tutunarak yükselir (Kapiler Etki).

—Bir sıvının yüzeyini germek veya kırmak için gereken kuvvetin bir ölçüsü demek olan yüzey gerilimi kohesyonla ilgilidir. —H-bağları, yuzeyin gerilmesine veya parcalanmasına direnc gosterir.

Suyun Yuksek Ozgul Isısı ve Yeryuzu Sıcaklığına Etkisi —Özgül ısı, 1 gram maddenin sıcaklığını 1 0C değiştirmek için soğurulması veya yayılması gereken ısı miktarıdır. —Su kendi sıcaklığındaki cok kucuk değişiklikler icin bağıl olarak buyuk miktarlarda ısı enerjisi soğurur veya serbest bırakır. Cunku molekuler hareketliliğin artması cok sayıda H-bağının kırılmasını veya oluşumunu gerektirir.

—Su, yazın ve gunduz vakitlerinde yavaşca ısınırken, kendisinden daha ılık havadan (guneş ışığından) ısı soğurarak; geceleyin ve kışın yavaşca soğurken, daha soğuk havaya ısı salarak hava sıcaklıklarını dengeler.

Suyun Yoğunluğu —Sıvıların çoğu soğutulduklarında hacimleri azalır, yoğunlukları artar. Su da 20 0C’den 4 0C’ye kadar soğutulduğunda,yoğunluğu 0,99829 g/cm3’den 1,00000 g/cm3 değerine kadar artar. Ancak diğer sıvıların coğundan farklı olarak, 4 0C’den sonra donuncaya kadar genleşir, yoğunluğu azalır ve0 0C’de 0,99987 g/cm3 değerine ulaşır. — Bu sebeple katı su (buz), sıvı sudan daha az yoğundur.

—Su donarken oluşan H-bağları sebebiyle ısı yayılır, buz erirken kırılan H-bağları ise ısı soğurur. Boylece su icinde mevsimler arası ani sıcaklık değişimleri gercekleşmemiş olur

Suyun Yuksek Erime Isısı —Erime ısısı; bir gram katının erime noktasında, katı halden sıvı hale geçmesi için gerekli olan ısıdır. — Su erimeye başladığında bazı H-bağları kopar, boşluklar yıkılmaya başlar ve yoğunluk artar. —böylece biyolojik sistemler düşük sıcaklıklara dayanıklı olabilen özelliklerini kazanırlar.

SU, Hayatımızın Eşsiz Çözücüsü

—Su, buyuk dipol momenti nedeniyle, iyonik ve polar maddeler icin iyi bir cozucudur. — Polar olmayan maddeler suda cozunmez.

Su katı fazda iyonları kuşatarak cozelti icine alırve diğer iyonlardan maskeler.

—Bu nedenlerle, biyokimyasal tepkimelerin coğu, suda cozunmuş maddeler arasında gercekleşir. —Canlılık suda başlamıştır ve hayat suyla devam etmektedir.

HAZIRLAYAN: İLKAY ÜNAL TEŞEKKÜR EDERİM!…


Bir cevap yazın