Skip to content Skip to navigation

Popüler Kimya Deneyinin Sırrı Aydınlatıldı

Dr. Tuba Sarıgül
17/02/2015 - 11:33

Bir parça sodyum metalini suya atarsanız şiddetli bir patlamaya tanık olabilirsiniz. Okullardaki en ilgi çekici kimya deneylerinden biri olan bu tepkimenin temel olarak nasıl gerçekleştiğini biliyoruz.

Periyodik tablonun birinci grubunda yer alan alkali metaller suyla temas ettiklerinde, şiddetli bir şekilde tepkimeye girerler. Bu sırada ısı, hidrojen ve başka tepkime ürünleri açığa çıkar. Hidrojen yanıcı bir gazdır ve açığa çıkan ısı hidrojenin alev alarak patlamasına sebep olur. Ancak Çek Cumhuriyeti Bilimler Akademisi ve Braunschweig Teknik Üniversitesi’nden bilim insanları alkali metallerin suyla tepkimesinde gerçekleşen şiddetli patlamanın farklı bir nedenle tetiklendiğini düşünüyor.

Kimyasal bir tepkimede patlamanın meydana gelebilmesi için tepkimeye giren maddelerin homojen bir şekilde karışması gerekir. Çünkü kimyasal tepkime maddelerin birbirlerine temas ettiği ara yüzeyde gerçekleşir. Alkali metallerin suyla tepkimesinde böyle bir durum olmamasına rağmen neden böylesine şiddetli bir patlamanın meydana geldiği sorusu araştırmacıların ilgisini çekti. Çünkü tepkimenin ilk aşamalarında açığa çıkan ısı nedeniyle oluşan su buharının ve hidrojen gazının metal ile suyun birbirine temas etmesini, dolayısıyla tepkimenin devam etmesini engellemesi gerekirdi.

Nature Chemistry dergisinde yayımlanan araştırmada bilim insanları alkali metallerin suyla tepkimesinin mekanizmasını ayrıntılı bir şekilde inceleyebilmek için, saniyede 10.000 kare görüntü kaydedebilen yüksek hızlı kameralar kullanarak, sıvı haldeki sodyum-potasyum alaşımı suya atıldığında neler olduğunu kaydetti. Görüntüler incelendiğinde alaşım suyun içine düştükten sadece 300 mikrosaniye (mikrosaniye saniyenin milyonda biridir) sonra metal alaşımının suyun içinde sivri uçlu metal çıkıntıları oluşturduğu gözlendi. Bu çıkıntılar alaşımın, suyla temas eden yüzey alanının artmasına neden olarak, hızlı bir şekilde tepkimeye girmesine imkân veriyor. Peki, bu yapının oluşmasını tetikleyen nedir?

Periyodik tablonun birinci grubunda yer alan alkali metaller tepkimeye girmeye hayli istekli elementlerdir. Çünkü en son enerji seviyesindeki bir değerlik elektronlarını vererek elektron dizilişlerini soygazlara benzetmeye çalışırlar. Bu nedenle alkali metaller doğada saf halde çok nadir bulunur. Alkali metallerin suyla tepkimesi bir indirgenme-yükseltgenme tepkimesidir yani alkali metal atomu ile su arasında elektron alışverişi olur. Metal atomu bir elektronunu suya vererek artı yüklü iyona dönüşürken, sudaki hidrojen bu elektronu alarak hidrojen gazını oluşturur. Alaşım, yüzeyindeki elektronlarını vermiş artı yüklü metal atomlarının birbirlerini itmesinden dolayı, hayli kararsız bir yapıdadır. Yüklerin birbirlerini itmesi alaşımın patlayarak dışa doğru sivri çıkıntılar oluşturmasına neden olur.

Uzun yıllardır bilinen ve kimyanın temel tepkimelerinden biri olan alkali metallerin suyla olan tepkimesinin ayrıntılarının yüksek hızlı görüntüleme yöntemleri ile aydınlatılmış olması ise hayli ilginç. Bu gelişme birçok yeni ve farklı yöntemin yeni keşiflerin yapılmasında kullanılabileceğini gösteriyor.

1

İlgili İçerikler

Kimya

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde kimya ve fizik bilgilerimizi kullanarak bir yumurtanın kabuğunu kırmadan çiğ mi yoksa pişmiş mi olduğunu nasıl anlayabileceğimizi öğreniyoruz.

Kimya

Limon suyu ekşidir. Elimizi yıkamak için kullandığımız sabun ise kaygandır. Bu maddeler sırasıyla asit ve baz olarak sınıflandırılır. Peki, asit ve baz nedir? Okulda kimya dersinde ya da laboratuvarında sıkça karşılaştığımız bu kavramlar neden önemli?

Kimya

2019 yılı Prof. Dr. Fuat Sezgin Yılı olarak ilan edildi. Bilim Genç olarak 2019 yılı boyunca Prof. Dr. Fuat Sezgin’in İslam bilim ve teknoloji tarihine katkılarını farklı yazılarla ele alacağız. Prof. Dr. Fuat Sezgin anısına hazırladığımız diğer yazılara ulaşmak için tıklayın.

Kimya

İdeal gazların hareketlerini ve birbirleriyle etkileşmelerini bilardo ya da pinpon toplarınınkine benzetebiliriz. Bu etkinliğimizde de pipon toplarını kullanarak maddenin gaz hâlinin bir benzetimini yapacağız.

Kimya

Orta Doğu Teknik Üniversitesi tarafından üniversite ve lise öğrencilerine konuşma yapmak üzere Türkiye’ye gelen Nobel ödüllü Prof. Dr. Agre başarı hikâyesini Bilim Genç’e anlattı.

Kimya

Herhangi bir maddenin bir molü atomlarının ya da moleküllerinin belirli bir sayısıdır. Bu değer Avogadro sayısıyla ifade edilir. Avogadro sayısının ismi İtalyan bilim insanı Amedeo Avogadro’dan gelir.

Kimya

Massachusetts Teknoloji Enstitüsünde (MIT) çalışan Kehang Cui ve Brian L. Wardle, bilinen en kara malzemeyi üretti. Malzeme, üzerine düşen ışığın %99,995’inden fazlasını soğuruyor.

Kimya

Kimyacılar, yapılarında meydana gelen değişimleri öğrenmek için genellikle maddeleri ısıtır. Katı hâldeki maddelerin bazıları ısıtıldıklarında erir bazıları sıvı hâle geçmeden doğrudan buharlaşır yani süblimleşir. Sıvılar ise genellikle gaz hâle geçer. Soğutulduklarında eski hâllerine dönerler.

Kimya

Nobel Kimya Ödülü’nün 2019 yılındaki sahipleri, Austin’deki Texas Üniversitesinden John B. Goodenough, New York Eyalet Üniversitesinden M. Stanley Whittingham ve Meijo Üniversitesinden Akira Yoshino oldu. Araştırmacıların lityum iyon pillerin geliştirilmesine yaptıkları önemli katkılar sebebiyle ödüle layık görüldükleri açıklandı.

Kimya

Georgia Teknoloji Enstitüsünden Paul Kohl ve arkadaşları güneş ışığına maruz kaldığında kendiliğinden yok olan bir tür plastik malzeme geliştirdi.