Su ve Su Analizi

Kimya bakımından saf bir suya doğada rastlanmaz. Suların içerisinde daima çözünmüş veya süspansiyon halinde yabancı maddeler bulunur. Bunlar anorganik veya organik katı veya sıvı maddeler veya çözünmüş gazlar olabilir. Bu maddelerin cins ve miktarı, suyun kullanılma yer ve amacı tayininde önemli rol oynar

Sulardaki anorganik maddeler özellikle alkali klorürler, sülfatlar, kalsiyum ve magnezyum bileşikleri, silis, silikatlar, bazen demir, florür, iyot, fosfat, nitrit, nitrat bileşikleridir. Organik maddeler suspansiyon ve çözelti halinde, organizmalardan yosunlar, mantarlar, mikroorganizmalar, bakteriler, protozoerler bulunabilir.

Sular orijinlerine göre, klasik olarak 4 kısma ayrılır.

1. Meteor suları (yağmur ve kar suları)
2. Yeraltı ve kaynak suları
3. Yeryüzü suları ( nehir, göl, baraj ve deniz suları)
4. Maden (mineral suları)

Suların sertliği
Bir suyun sertliği (acılığı), içerisinde çözünmüş kalsiyum ve magnezyum bileşiklerinden ileri gelen bir özelliktir. Kalsiyum ve magnezyum, nadiren stronsiyum ve baryumun bikarbonatları, “Geçici sertliği” veya “Karbonat Sertliğini”, yine bu elementlerin karbonattan hariç tuzları “Kalıcı Sertlik” veya karbonattan ileri gelmeyen sertliği verir.

Sertlik dereceleri şu esasa göre yapılmıştır:

1 Alman Sertlik Derecesi: 100 ml suda 1 mg CaO
1 Fransız Sertlik Derecesi: 100 ml suda 1 mg CaCO3
1 İngiliz Sertlik Derecesi: 70 ml suda 1mg CaCO3

Sertlik dereceleri aşağıdaki cetvel yardımıyla birbirlerine dönüştürülür.

1 Alman sertlik derecesi 1.25 İngiliz sertlik derecesi
1 Alman sertlik derecesi 1.79 Fransız sertlik derecesi

0.8 Alman sertlik derecesi 1.00 İngiliz sertlik derecesi
0.8 Alman sertlik derecesi 1.43 Fransız sertlik derecesi

0.56 Alman sertlik derecesi 0.70 İngiliz sertlik derecesi
0.56 Alman sertlik derecesi 1.00 Fransız sertlik derecesi

Sertlik derecelerini de kireç değerine çevirmek gerekir. Bunun için aşağıdaki oranı yapmak gerekir:

MgO:CaO Bu da 40:56 1/1.4

Yapılacak Analizler
1. Karbonat ve Bikarbonat İyonlarının Tayini: 100 ml su numunesi pipetle erlene alınır, üzerine alkollü fenolftalein damlatılır. Renk kırmızı olursa numunede karbonat iyonu vardır. Renk dönümüne kadar ayarlı 0.1 M’lık HCl ile titre edilir.Sonra aynı numuneye metil oranj damlatılır ve tekrar titrasyona devam edilir. Birinci titrasyon için sarfedilen asit miktarı (p), ikinci titrasyön için sarfedilen asit miktarı da (m) olarak kaydedilir ve numunedeki karbonat ve bikarbonat miktarları mg/L olarak hesaplanır.

2. Serbest Karbondioksit Bütününün Tayini: Sodyum hidroksit ile titrimetrik tayini: 100 ml su numunesi, erlene alınır. Buna 0,5 ml fenolftalein ve fenolftaleine karşı nötralleştirilmiş 1ml %50’lik senyet tuzu çözeltisi ilave edilir. Dikkatli ve devamlı çalkalayarak 0.02 M’lık NaOH ile bariz bir pembelik meydana gelene kadar titre edilir. Sonuç mg/L olarak hesaplanır.

3. Klorür İyonunun Tayini: 100 ml su numunesi (bazen daha az alınabilir) 300 ml’lik erlene alınır. 1-2 ml %10’luk potasyum kromat ilave edilir ve renk açık sarıdan kirli koyu sarı oluncaya kadar ayarlı 0.1 M’lık gümüş nitrat ile titre edilir.

4. Sülfat İyonunun Tayini: 200 ml su numunesi (bazen daha fazla olabilir) 400 ml’lik behere alınır, derişik HCI ile asitlendirilir ve ısıtılır. Sıcak iken 5 ml, % 10’luk BaCl2 ile dikkatlice çöktürülür, 1-2 saat sıcak tutulur ve bir gece bekletilir. Mavi bant süzgeçten süzülür, su ile yıkanır ve tartımı belli krozede 700°C’de yakılır, tartımdan sülfat miktarı hesaplanır. F=0.4115

5. Sertlik Bütününün Tayini:
a. Sabun Çözeltisi ile: Bu metot uygulaması kolay olduğundan, gerek sanayide ve gerekse diğer sertlik tayini gereken yerlerde kullanılır.

Deneyin yapılması için şu aletler kullanılır:
Hidrotimetri şişesi: Ağzı şilif kapaklı ve taksimatı olan bir şişedir. Her çizgi 10 ml’yi gösterir.
Hidrotimetri büreti: Özel şekilde yapılmış ve taksimatı bulunan bir tüptür. Büretin 22 Derecesi 2.4 ml ‘ye eşit gelecek şekilde taksimata ayrılmıştır.

Deneme için hidrotimetre şişesine 40 ml analizi yapılacak su numunesi konur. Hidrotimetri büretinin üst sıfırına kadar sabun çözeltisi doldurulur. Büretten damla damla sabun çözeltisi akıtılır. Şişe kapağı kapanarak şiddetle çalkalanır. Bu işe sıvının üzerinde teşekkül eden köpük 5 dakika kararlı kalıncaya kadar devam edilir. Harcanan miktar faktörle çarpılarak sertlik bütünü Fransız sertlik derecesi olarak bulunur.
b. EDTA ile: Kalsiyum ve magnezyum iyonları, etilen diamin tetra asetik asitin disodyum tuzu ile dahili kompleks anyonları meydana getirirler. Önce kalsiyum iyonu, sonra magnezyum iyonu bağlanır. Reaksiyon sonu magnezyum iyonu için özel bir indikatör ile (Ericohromschwartz T-EBT) tespit edilir. Tayin pH 10’da amonyum klorür-amonyak tamponu kullanılarak yapılır. Karbonat sertliği fazla olan sularda 0.1 M’lık HCl ile titre etmek süretiyle karbonat sertliği giderilmelidir. Deneme için 100 ml su numunesi 300 ml’lik erlene alınır, üzerine 2.5 ml tampon çözelti ve spatül ucu ile biraz EBT indikatörü ilave edilir. Renk şarap kırmızısından temiz mavi renge dönünceye kadar titre edilir. Okunan sarfiyat suyun Fransız sertlik derecesini verir. Bu sarfiyat aynı zamanda numunedeki kalsiyum ve magnezyum iyonlarının toplam sarfiyatıdır.

Kalsiyum İyonunun Tayini: 100 ml su numunesi 300 ml’lik erlene alnır, üzerine 2 ml, % 10’luk NaOH çözeltisinden ilave edilir, pH 12-13 ‘e yükseltilir. Spatül ucu ile biraz müreksit ilave edilir. Renk kırmızıdan mavi-mora (viole) dönünceye kadar 0,01 M’lık EDTA ile titre edilir. Sarfiyat kalsiyum için gerekli EDTA çözeltisidir. Sonuç mg/L olarak hesaplanır.

Magnezyum İyonunun Tayini: EDTA ile yapılan toplam sertlik sarfiyatından yine EDTA ile yapılan kalsiyum iyonu tayini sarfiyatı çıkarılır. Aradaki fark 100 ml su numunesi için harcanan magnezyum iyonu sartiyatıdır.

Suyun Önemi ve Özellikleri

Kimyasal bir madde olan su aslında yapısı bakımından çok ilginç bir moleküldür.Çünkü yanıcı ve yakıcı iki gazın birleşmesi sonucunda meydana gelmiştir.Dikkatli incelendiği zaman su molekülünü oluşturan oksijen ve hidrojen gazlarının özellikle bakımından yanyana getirildiklerinde(biri yanıcı diğeri yanıcı) gazın yanmasını bekleriz.Ama görmüş olduğunuz gibi iki farklı gazın birleşmesiyle hayatımız için çok öenmli olan su molekülü meydana gelmektedir.

SUYUN ÖZELLİKLERİ

Suyun , kimyasal formülü H2O’dur. Bunun anlamı bir su molekülünün iki hidrojen ve bir oksijen atomundan oluştuğudur. İyonik olarak da, (H+) bir hidrojen iyonuna bağlanmış, (OH-) hidroksit iyonu; yani HOH şeklinde tanımlanabilir. Standart sıcaklık ve basınçta, suyun buhar fazı ve sıvı fazı arasında dinamik (değişken) bir denge vardır. Saf su, kokusuz, tatsız, renksizdir; fakat havadaki karbondioksit kalıntıları ile karbonik asit çözeltileri oluşturmaya başladığı andan itibaren tadı bozulur ve tehlikeli bir hal alır.

Suda renk;

Su kızılötesi ışınları güçlü olarak emer. Kızılötesi ışın, elektromanyetik spektrum üzerinde kırmızı renkli ışık halini alır, absorbe edildiği için kırmızı rengin küçük bir kısmı görünürdür. Bu nedenle, göl ve deniz gibi büyük su kütleleri içindeki saf su, mavi olarak görünür. Bu mavi renk, temiz bir okyanus veya gölde bulutlu bir hava altında da kolaylıkla görünebilir, bu da mavi rengin gökyüzünün yansıması olmadığını gösterir. Pratikte suyun rengi, içindeki katkı, kirlilik vb. etkenlere bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir. Kireçtaşı, suyu turkuaz rengine çevirirken, demir ve benzeri maddeler kırmızı/kahverengi renge döndürmektedir, bakır ise mavi alev rengi oluşturur. Suyun içindeki yosunlar, suyu yeşil renkli olarak gösterir.

Suyun Çözünürlüğü;

Su, eriyebilen bir çok madde için çok iyi bir (solvent) çözücüdür. Bu tip maddeler hidrofilik (hydrophilic) maddeler olarak da bilinir) iyice karıştırılmak sureti ile su içinde erirler (örneğin; tuz). Su ile karışmayan maddeler ise (örneğin; yağ) hidrofobik (hydrophobic) maddeler olarak bilinirler. Bir maddenin su içindeki erime kabiliyeti, maddenin su molekülleri arasına çekilme kuvvetinin durumuna bağlıdır. Eğer maddenin su içinde erime (çözülme) kabiliyeti yoksa, moleküller su molekülleri arasından dışarı itilir ve çözülme olmaz.

Kohezyon ve Adhezyon;

Su kohezyon kuvvetine sahip bir maddedir, yani kendi molekülleri arasında çekim kuvveti sayesinde dağılmadan kalabilir. Su aynı zamanda yüksek adhezyon (farklı iki maddenin molekülleri arasındaki çekim kuvveti) kuvveti yüksek bir maddedir.

Yüzey Gerilimi;

Su, su molekülleri arasındaki güçlü kohezyon kuvveti nedeniyle oluşan yüksek yüzey gerilimine sahiptir. Bu etki görülebilir bir etkidir, örneğin, küçük miktardaki su çözünmez bir yüzey üzerine (örn:polietilen) konduğunda, su, diğer madde ile beraber düşene dek kalacaktır. Çok temiz/kaygan cam bir yüzey üzerinde bile su ince bir film tabakası oluşturabilir, çünkü cam ve su molekülleri arasındaki moleküler çekim kuvvetleri (adhezyon), su veya cam moleküllerinin kendi aralarındaki çekim kuvvetinden (kohezyon) güçlüdür.

Kılcal Hareket;

Kılcal hareket, suyun çok dar (kılcal) bir boru/kanalda yerçekimi kuvvetine karşı hareketini ifade eder. Bu hareket oluşur, çünkü su boru/kanalın yüzeyine yapışır ve daha sonra boru/kanala yapışan su, kohezyon kuvveti sayesinde üzerinden daha fazla suyun geçmesini sağlar. İşlem, yerçekimi adhezyon kuvvetini yenecek kadar su boru/kanaldan yukarı geçinceye dek tekrarlanır.

Bu olayı doğada da görmek mümkündür. Örneğin ağaçların kılcal damarlarında su en yüksek dallara kadar yerçekimine karşı hareket edebilmektedir.

Isı Kapasitesi ve Buharlaşma Isısı;

Su, doğada amonyaktan sonra en yüksek özgül ısı kapasitesine sahip ikinci kimyasal madde olarak bilinmektedir. Benzer olarak yüksek bir buharlaşma ısısı (40.65 kJ/mol) vardır. Bu iki özellik, kendi molekülleri arasındaki büyük hidrojen bağları sonucu olarak ortaya çıkar. Bu iki özellik , suyun sıcaklık içindeki ani değişimleri engelleyerek Dünya’nın iklimini düzenlemesine olanak verir.

Donma Noktası;

Suyun basit fakat çevre açısından son derece önemli bir özelliği de suyun sıvı hali üzerinde batmadan yüzebilen, suyun katı hali olan buzdur. Bu katı faz, (sadece düşük sıcaklıklarda oluşabilen) hidrojen bağları arasındaki geometriden dolayı, sıvı haldeki su kadar yoğun değildir. Hemen hemen tüm diğer maddeler için, katı form sıvı formdan daha yoğundur. Standart atmosferik basınçtaki taze su, en yoğun halini 3.98 °C’de alır ve aşağı hareket eder, daha fazla soğuması halinde yoğunluğu azalır ve yukarı doğru yükselir. Bu dönüşüm, derindeki suyun, derinde olmayan sudan daha sıcak kalmasına sebep olur, bu yüzden suyun büyük miktardaki alt bölümü 4 °C civarında sabit kalırken, buz öncelikle yüzeyde oluşmaya başlar ve daha sonra aşağı yayılır. Bu etkiden dolayı, göllerin yüzeyi buz ile kaplanır. Hemen hemen tüm diğer kimyasal maddelerin katı halleri, sıvı haline göre yoğun olduğundan dipten yukarı donmaya başlarlar.

Üçlü Nokta;

Suyun üçlü noktası (saf haldeki sıvı su, buz ve su buharının dengede bulunduğu sıcaklık ve basınç kombinasyonu), kelvin sıcaklık ölçü biriminin tanımlanması için kullanılır. Sonuç olarak, suyun üçlü nokta sıcaklığı, 273.16 kelvin ( 0.01 °C ) ve basıncı 611.73 pascal’dır. ( 0.0060373 atm )

 

Elektriksel İletkenlik;

Genellikle yanlış bir kanı olarak, suyun çok güçlü bir elektrik iletken olduğu düşünülür ve elektrik akımının öldürücü etkilerini iletme riski bu popüler inanış ile açıklanır. Su içindeki tüm elektriksel özelliği sağlayan etkenler, suyun içinde çözülmüş olan karbondioksit ve mineral tuzların iyonlarıdır. Su, iki su molekülünün bir hidroksit anyonu ve bir hidronyum katyonu halini alması ile kendini iyonize eder, fakat bu elektrik akımının yaptığı iş veya zararlı etkilerini taşımak için yeterli değildir. (Saf su içinde, hassas ölçüm cihazları, 0.055 µS gibi çok zayıf bir elektriksel iletkenlik değeri saptayabilirler.) Saf su, oksijen ve hidrojen gazları içinde de çözülmüş iyonlar olmadan elektroliz olabilir; bu çok yavaş bir süreçtir ve bu şekilde çok küçük bir akım iletilir.

Suyun Halleri;

Su yerkürede değişik hallerde bulunur: su buharı, (bulutlar), su (denizler, göller), buz (kar, dolu, buzullar) gibi. Su sürekli olarak su döngüsü olarak bilinen döngü içinde değişik fiziksel hallere dönüşür.

İnsan Vücüdu Üzerindeki Etkileri;

Vücudun günlük kaybettiği su ihtiyacını karşılamak için uzmanlar normal bir insanın günde 6-8 bardak su içmesi gerektiğini belirtmektedir. Vücut ağırlığının yüzdesi olarak su kaybının sonuçları şu şekilde olabileceği belirtilmektedir:

%1: susuzluk hissi, ısı düzeninin bozulması, performans azalması %2: ısı artması, artan susuzluk hissi %3: vücut ısı düzenin iyice bozulması, aşırı susuzluk hissi, %4: fiziksel performansın %20-30 düşmesi %5: baş ağrısı, yorgunluk %6: halsizlik, titreme %7: fiziksel etkinlik sürerse bayılma %10: bilinç kaybı %11: olası ölüm

 

 

 

Açık Havadaki Saf Suyun pH Değeri Neden 7 Değildir?

Saf suyun içinde çok düşük derişime (10-7 mol/litre)sahip hidroksit ve hidronyum iyonları bulunur.iğer birçok sıvı gibi su da iyonlaşma dengesine sahiptir.

2 H2O(s)   H3O+(aq) + OH-(aq)

Saf su 10-7 M hidronyum (H3O+) ve 10-7 M hidroksit (OH-) içerir. Oda sıcaklığında, her on milyon su molekülünde bir su molekülü iyonlarına ayrışmış ve başka su moleküllerine tutunmuş olarak bulunur.

Saf su ayrıca atmosferdeki karbondioksit ile aşağıdaki gibi tepkime verir.
H2O(s) + CO2(g)   H2CO3(aq)
H2CO3(aq) + H2O(s)   H3O+(aq) + HCO3-(aq)
HCO3-(aq) + H2O(s)   H3O+(aq) + CO3–(aq)

Böylece açık havada bulunan saf suyun pH’I 5,8 civarına düşer.