Dünyada okyanuslarda ve göllerde doğal olarak bulunan tuzlu su, günümüzde hem bilimde hem de günlük hayatta çeşitli amaçlarla kullanılmaktadır. Tuzun suda çözünmesi, pek çok kişinin aklına bile gelmediği son derece sıradan bir olaydır. Oysa bu önemsiz olgu, evrenimizin fiziksel yasaları ve kimya biliminin temel ilkeleriyle açıklanabilecek karmaşık bir süreçtir. Bu yazımızda tuzlu suyu inceleyeceğiz ve "Tuz suda neden çözülür?" ve "Tuz sudan nasıl ayrılır?" gibi sorulara cevap bulmaya çalışacağız. Bunun için kimya bilgilerimizi tazelemeliyiz.

Tuz Suda Neden Çözülür?

Bu soruyu ele almak için elementlerin kimyasal bağlarının ilkelerini anlamak önemlidir. Dört tür kimyasal bağ vardır: iyonik bağlar, kovalent bağlar, hidrojen bağları ve Van der Waals etkileşimleri. Bugün sadece iyonik ve kovalent bağları anlamamız gerekiyor.

İyonik Bağlar

İyonik bağ, zıt yüklü iyonlar arasında elektrostatik çekim nedeniyle oluşan bir tür kimyasal bağdır. Pozitif yüklü bir iyon, elektronları bir atomdan diğerine aktararak negatif yüklü bir iyonla bir bağ oluşturur. İyonik bir bağın oluşumu elektron alışverişine dayanır. Elektron kaybeden atom katyon (pozitif yüklü), elektron kazanan atom ise anyondur (negatif yüklü). Etkileşim sırasında anyon ve katyon arasında yoğun bir elektrostatik çekim kuvveti oluşur. İyonik bağ, iki iyonun bir arada durmasını sağlar. Bu tür bir bağ, nötr parçacıklar arasında asla oluşamaz. Bu olay için katyonlar ve anyonlar bulunmalıdır. İyonik bağ oluştuğunda meydana gelen elektron alışverişinde alınan ve verilen elektron sayısı birbirine eşittir.

Kovalent Bağlar

Kovalent bağlar, canlı organizmalarda bulunan en yaygın ve en güçlü kimyasal bağ şeklidir. İki element bir veya daha fazla elektronu paylaşıyorsa, buna kovalent bağ denir. İki metalik olmayan atom bir çift elektronu paylaştığında tek bir kovalent bağ oluşur. İki çift elektron paylaşıldığında ikili bir kovalent bağ oluşur ve üç çift elektron paylaşıldığında üçlü bir kovalent bağ oluşur. Paylaşılan elektronlar iki çekirdek arasında daha fazla zaman harcadıkları için (-) yüklü bir alan oluştururlar. Bu alan, her iki çekirdeğe de bir çekim kuvveti uygulayarak bir bağ oluşturur.

Tuzun Suda Çözünmesi

NaCl bileşiği (sofra tuzunun ana bileşiği), iyonik olarak bağlı, kristalli bir bileşiktir. Su molekülleri, çözünmeden önce kristal halinde bağlı olan Na ve Cl atomlarını çözer. Sonuç olarak su bir çözücüdür. NaCl moleküllerinin kristalleri suda (H2O) çözünürken, su moleküllerinin hidrojen (H) iyonları tuzun (-) yüklü klor (Cl) iyonlarını çevreler. Elektrostatik çekim bu olaya neden olan kuvvettir. Bu işlemden sonra su molekülleri sodyum ve klor iyonları arasına girerek onları ayırır. Böylece tuz suda çözülür. İzole edilen iyonlar, homojen bir karışım oluşturmak için çözücü içinde eşit olarak yayılır. Bu işlem tuz tamamen eriyene kadar devam eder. Suya eklenen tuz miktarı fazla olursa tuzun bir kısmı çözülmez ve dibe çöker. Tuz suda çözünür ama erimez. Erime olayı tamamen farklı bir şekilde gerçekleşir.

Tuzu Sudan Nasıl Ayırırız?

Temiz su kaynaklarının yetersiz olduğu durumlarda deniz suyundan tuzu ayırarak temiz su elde etmek mümkün müdür? Elde edilen bu su, deniz suyunda yüksek oranda bakteri ve yosun bulunması nedeniyle içilemez olmakla birlikte, çeşitli amaçlarla da kullanılabilir. Öte yandan, insanların içme suyu bulamadığı veya susuzluğa bağlı ölümlerin yaygın olduğu yerlerde, tuzlu sudan arındırma yöntemleriyle elde edilen su, geçici bir çözüm olarak içme suyu olarak kullanılabilir. 4 farklı tuzlu suyu tuzdan arındırma yöntemi vardır: damıtma, ters ozmoz, elektrodiyaliz ve dekanoik asit ilavesi. Bütün bunlar arasında en yaygın ve kolay uygulanabilir yöntem damıtmadır. Bu ayırma yöntemi basit ev aletleri ile de yapılabilmektedir.

Tuzun kaynama noktası sudan çok daha yüksek olduğu için tuzlu suya ısı uygulandığında tuzun yapısı değişmez ama su hızla buharlaşır. Damıtma için tuzlu su tamamen buharlaşana kadar ısıtılır. Bu işlemin sonunda sadece tuz kalır. Buharlaşan su depolanacaksa, tuzlu suyun kaynatıldığı kabın kapağı, içine hortum veya boru girecek şekilde kapatılır. Hortumun diğer ucu boş bir kaba konur. Isı ile su buharı hortumdan boş kaba doğru ilerler ve boş kabın sıcaklığı daha düşük olduğu için tekrar sıvıya dönüşür. Sonuç olarak, tuzlu sudan tuzu arındırma gerçekleşir ve temiz su elde edilebilir.

Ters ozmoz yöntemiyle tuzdan arındırmada ise, tuzlu suyun geçirgen bir filtreden geçirilmesiyle gerçekleştirilir. Bu yöntem güvenilirdir, ancak ters ozmoz pompaları oldukça maliyetlidir.

Elektrodiyaliz yöntemiyle tuzlu suyun tuzdan arındırılmasında, (-) yüklü bir anot ve (+) yüklü bir katot tuzlu suya yerleştirilir. Elektrik akımı uygulandığında ayrıştırma gerçekleşir.

Decanoik asit ekleme yönteminde, asit tuzlu suya uygulanır ve karışım ısıtılır. Su soğuduktan sonra tuz dibe çöker. Su ve dekanoik asit karıştırılmayacağı için maddeleri ayırmak kolaydır.

 

---