BUZ ERİRKEN HACMİ AZALIR  MI?

            Isıtılan tüm maddelerin hacmi büyürken, molekülleri daha düzensiz bir hale geçer. Ancak su, bu duruma uymaz. Buz, ısıtıldığında erir ve erirken hacmi azalır, buna karşılık düzensizliği artar.Başka bir ifadeyle su donarken hacmi büyüyor. Bunun sebebi, suyun katı haldeyken gösterdiği geometrik yapıyla açıklanıyor. Su buz haline geçerken, şeklin baş tarafında görülen, “açık altıgen” bir kafes şeklinde kristalleşiyor. Komşu moleküllerden birindeki H ile, diğerindeki O arasında, oldukça güçlü hidrojen bağları oluşuyor ve bu durum, denge halindeki O-H bağı uzunluğunun, serbest bir moleküldekinden daha büyük olmasıyla sonuçlanıyor.Dolayısıyla, buzun yapısındaki altıgen molekül dizilimi içerisinde, su fazındaki moleküller arasında bulunandan daha fazla boşluk var. Bu yüzden, buzun 0°C’deki mol hacmi, suyunkinden %10 daha fazla. Bu yapı, buzun erimesinden sonra dahi tümüyle kaybolmuyor ve suyun mol hacmi,+4°C civarında en küçük değerine ulaşıyor.Bu sayededir ki, su üstten donmaya başlar ve buzdağları, kütlenin yaklaşık %8’i dışarıdak kalacak şekilde, suyun üzerinde yüzerler.(Aslında bu söylenenler bir genellemeden ibarettir. Söz konusu altıgen kristal yapı, buzun birincil şeklini oluşturmakta olup, 273 K’den 73 K’e kadar geçerli. Ayrıca, 73 K’in altında, buzun şimdiye kadar belirlenmiş 13 farklı kristal şekli daha var.)Bununla beraber, aynı davranışı gösteren başka maddeler de mevcut. Antimon, Bizmut, Galyum, Germanyum, Asetik Asit (CH3COOH) ve Silikon da keza, donarken genleşir ve katıları sıvılarının üzerinde yüzerler.

     Kısaca ve istisnaları göz ardı ederek olayı açıklamaya çalışırsak. Su diğer maddeler gibi -40C ye kadar, ısıtıldıkça hacmi genişler ve başka bir ifadeyle yoğunluğu azalır. -4 0C den +4 0C ye kadar beklenilenin aksine hacminde bir daralma başlar ve +4 0C de bu daralma maksimuma ulaşır, bu noktada suyun yoğunluğu da, maksimum değeri olan 1’e ulaşır. +4 0C den sonra yine suyun hacimdeki artış devam eder.

        Yazıdan da anlaşılacağı gibi suyun yapısının açıklanması hatta bu yapının sıcaklıkla değişiminin açıklanması hayli güç olmuştur. Ancak, buğun her santigrat derecedeki davranışı bilinmektedir. Bu demek değildir ki kapalı hiçbir nokta yoktur. Tam tersine denile bilir ki, “bilinmeyen şeyler bilindikçe, daha gizemli dünyaların kapıları aralanacaktır.”