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

Berkeley’deki Kaliforniya Üniversitesinde çalışan Dr. Hnin Yin Yin Nyein ve arkadaşları, teri analiz eden bir sensör geliştirdi. Sensörün tasarımı ve üretimi Science Advances’ta yayımlanan makalede detaylı bir biçimde açıklandı.

Kimya

Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü ve Northwestern Üniversitesinde çalışan bir grup araştırmacı elektrik üretmek için yeni bir yöntem geliştirdi. İnce pas (demir oksit) katmanları üzerinde akan tuzlu suyun kinetik enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü yöntemle ilgili makale Proceedings of the National Academy of Sciences (USA)’da yayımlandı.

Kimya

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde kolaylıkla bulabileceğiniz malzemelerle hidrofobik kaplama yaparken akıllı yüzeylerin doğadaki örneklerini ve kullanım alanlarını öğreniyoruz.

Kimya

ABD’deki Rutgers Üniversitesinden ve Oregon Eyalet Üniversitesinden araştırmacılar, üzerine baskı yapılan kâğıtların geri dönüştürülmeye ihtiyaç olmaksızın tekrar kullanılması için kâğıt üzerindeki baskının çıkarılmasını sağlayan bir yöntem geliştirdi.

Kimya

Plastikler günlük yaşamımızın bir parçası. Kolay şekillendirilebilmeleri, maliyetlerinin düşük olması, ısı ve elektrik yalıtımı sağlamaları gibi özellikleri nedeniyle yaygın olarak kullanıyorlar. Peki, plastiksiz bir dünya mümkün mü? Biyoplastikler, plastiklerin neden olduğu sorunlara çözüm olabilir mi?

Kimya

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde çeşitli kimyasal maddeler kullanarak ve elektrik devresi kurarak yazı yazarken kimyanın alt dallarından biri olan elektrokimyayı daha yakından tanıyoruz.

Kimya

Arşimet prensibine göre su ve hava gibi herhangi bir akışkana bırakılan bir katı cisme akışkan tarafından cismin ağırlığının karşı yönünde yani yukarı doğru bir kuvvet uygulanır. Suya bırakılan katı cisimlere uygulanan bu kuvvete suyun kaldırma kuvveti denir. 

Kimya

Bir periyodik tabloda elementler yapısal özelliklerine göre kategorilere ayrılarak sınıflandırılır. Fakat periyodik tablonun nasıl okunacağı yani periyodik tablodan neler öğrenebileceğimiz bazı önemli fizik kurallarına bağlıdır. 

Kimya

Araştırmacılar maddenin yeni bir halini keşfetti. Deneysel ve kuramsal çalışmalar potasyum metalinin yüksek basınç ve sıcaklık altında hem katı hem de sıvılara benzer özelliklere sahip olduğunu gösteriyor. 

Kimya

İnsan vücudu sürekli ısı yayar. Uzak geçmişte bu ısıyı düzenlemenin tek yolu daha kalın ya da daha ince kıyafetler giymekti. Geçtiğimiz yüzyılda kumaşlar üzerine yapılan bilimsel çalışmalarsa bu durumu değiştirdi. Günümüzde uzun mesafe koşucularının vücutlarını serin tutan ya da dağcıların vücutlarını sıcak tutan kumaşlar var.