4. BÖLÜM: A. SERT SU, YUMUŞAK SU Bildiğiniz gibi su, Dünya'mızın yaklaşık olarak dörtte üçünü oluşturmaktadır. Okyanuslar, denizler, göller, akarsular en önemli su kaynaklarıdır. Peki, içme suyu olarak hangi sular kullanılmaktadır? Bir suyun içilebilir olması için hangi özellikleri taşıması gerekmektedir? Bunu bir etkinlikle öğrenelim. Dünya'nın % 70'inin sularla kaplı olmasına karşın, içilebilir su kaynakları bunun yalnızca % 1'i kadardır ve akarsu, göl ve yeraltı sularında tatlı su halinde bulunur. Yerkabuğundaki tatlı suyun % 68,3’ü buzdağları ve buzullar halinde, % 31,4’ü yeraltı suyu halinde, % 0,3’ü yüzey suları halinde bulunur. İçinde çok miktarda (1 litresinde 35 g) çözünmüş mineral ve tuz barındırdığı için okyanus suyunun içme suyu olarak doğrudan kullanılması neredeyse imkânsızdır. İçilebilir suların büyük bir kısmı yerin yüzeyine çıkarılmadığı için kullanılmamaktadır. Aslında, kalan küçük kısım yine de insanlara yetecek miktardadır. Ancak, o küçük kısım da büyük oranda artan şehirleşme, endüstrileşme ve çevre kirliliği gibi nedenler yüzünden gittikçe kullanılmaz hâle gelmektedir. Yani içilebilir su miktarı her geçen gün değişik nedenlerle azalmaktadır. Bugün 6 milyarlık dünya nüfusunun beşte biri su kaynaklarının yanlış kullanımı, kirlilik, sulak alanların kuruması gibi nedenlerle temiz ve sağlıklı içme suyundan yoksundur. İçme suyu sıkıntısı tüm dünyada olduğu gibi, üç tarafı denizlerle kaplı olan ülkemizde de yaşanmaktadır. Aslında Türkiye haritasına bir göz attığımızda, kendimizi su zengini gibi hissedebiliriz. Ancak ne yazık ki, bu konuda en yoksul ülkelerin arasında yerimizi almış durumdayız. Bir ülkenin su zengini sayılabilmesi için o ülkede kişi başına düşen yıllık ortalama su miktarının en az 10.000 m3 olması gerekir. Ülkemizde ise kişi başına düşen yıllık ortalama su miktarı 1430 m3'ü geçmemektedir. Göl, akarsu, kuyu, memba ve deniz suyu gibi kaynaklar içilebilir hâle getirilebilmektedir. Şehir şebekelerinden sağlanan çeşme suyu dışındaki doğal içme suyu diyebileceğimiz kaynaklardan da su içmişsinizdir. Üstelik her birinin içim lezzetinin değiştiğini bile fark etmişsinizdir. Sizce, bu doğal içme suyu kaynakları ile şişe suları arasında ne gibi farklar vardır? Bunlardan, hangisi daha lezzetlidir? Su sert ya da yumuşak olabilir mi?  Kimi zaman içtiğiniz sular size çok lezzetli gelmeyebilir. İçiminin hoş olmadığını düşünüp vazgeçebilirsiniz. Lezzetli olmayan sular, içerisinde Ca2+ ve Mg2+ gibi iyonları bulundurur. Böyle sular sert su olarak tanımlanır. Suyun sertliği sudaki katyonlardan, özellikle de Ca2+ ve Mg2+ iyonlarından kaynaklanır. Bu iki iyon dışında başka bazı iyonlar da suyun sertliğine etki eder. İyon miktarı düşük ve içimi lezzetli olan sulara yumuşak su denir.  Suların tatlarının farklı olmasının nedeni sertliklerinden kaynaklanır. Sert sular acımsı veya eksimsi tattadırlar. Maden suyu sert sudur. Sehir içi sebeke suları sert suya yakın iyon bulundurur.  İçme sularının sert olması sağlık açısından fazla önem taşımaz. Ancak suyun içim ve temizleme kalitesini etkiler. Suyun Sertliğinin Etkileri :  Normal sertlikteki sular insan sağlığı için faydalıdır. Çünkü bu sular ile alınan iyonlar kemik gelisimi için gereklidir.  Yumusak sular çok az iyon içerdikleri için günlük hayatta esyaların korunmasını sağlar fakat insan sağlığı için zararlıdır.  Sert sular insan sağlığı ve esyalar için zararlıdır.  Sert suda bulunan iyonlar ciltte ve saçlarda tortu olusturarak sertlik verir. Yumusak suda çok az iyon bulunduğu için tortu olusmaz ve cilt ve saçlar daha yumusak olur.  Sert suda bulunan iyonlar, sabunla tepkimeye girerek çökelti olusturur sabunun fazla köpürmesini engeller.  Sert suda bulunan iyonlar, sabunla tepkimeye girerek çökelti olusturur ve sabunla lekenin etkilesimini engeller. Bu nedenle sert sular temizlik maddelerinin etkinliğini  azaltarak daha fazla temizlik maddesinin kullanılmasına neden olur.  Lavabo ve küvet kenarlarında kalan sular buharlastıktan sonra, sudaki iyonlar çökelti olusturarak bu yerlerin matlasmasına neden olur.  Cam esyaların yıkanması sırasında kullanılan sudaki iyonlar çökelti olusturarak cam esyaların üzerinde birikir ve cam esyaların matlasmasına neden olur.  Sert suda bulunan iyonların tortu olusturarak musluklarda birikir ve suyun akıs hızını azaltır.  Sert suda sularda bulunan iyonlar çökelti seklinde çamasırların dokusunda birikerek renklerinin değismesine, grilesmesine, solmasına ve çamasırların yıpranmasına neden olur.  Çamasır ve bulasık makinelerinde kullanılan sert sularda bulunan tuzlar, bu araçların borularının içinde ve ısıtıcılarının (rezistanslarının) etrafında birikir. Isıtıcıların etrafında biriken tuzlar ısıtıcının yalıtkanlığını arttırır ve daha fazla elektrik harcamasına neden olur. Borularda biriken sular, borudaki suyun akıs hızını azaltır.  Çaydanlıkta bulunan sert su kaynatıldığında suda bulunan tuzlar dibe çökerek tortu olusmasına neden olur.  Sürekli kaynatılıp soğutulmus su içildiğinde sudaki iyonların miktarı azalır ve vücudun gelisimi için gerekli iyonları yeterli miktarda alamayacağı için kemik ve dis gelisiminde sorunlar çıkar.  Yumusatıcılar, suya sertlik veren iyonlarla etkileserek iyonların çamasırlarda birikerek sertlesmesini engeller.  Sert su ile yapılan çay, suya sertlik veren iyonların olusturduğu tuzların suda çözünmesi nedeniyle bulanık olur. Bu tehlikeler ve sert suyun istenmemesinin başlıca nedenleri şunlardır:  Sert sularda sabun sarfiyatı fazladır, sabun geç köpürür.  Sudaki sertlik zamanla kendiliğinden veya su ısıtıldığında hızla çözünürlüğünü kaybeder ve geçtiği yüzeylere yapışmaya başlar. Su borularının içi dolar, su basıncı ve akışı azalır.  Suyun ısıtıldığı yüzeylerde daha da artan kireçlenme, yalıtkanlığa neden olur ve elektrik tüketimini artırır.  Dokuma sanayisinde sert suların kullanılması boyaların dokular içerisinde tam olarak nüfus etmesini güçleştirir. B. SU, SERT İSE YUMUŞATMAK İÇİN NE YAPILABİLİR? Sert suyun, verebileceği zararlara karşılık, kullanılmadan önce sertliğinin giderilmesi için çeşitli yöntemler uygulanmalıdır. Yumuşatma yöntemleri suyun sertlik durumuna göre değişiklik gösterir. İyon Değistirici Reçine Yöntemi Suda sertliğin giderilmesi yöntemlerinden birisi iyon değiştirici reçineler kullanılmasıdır. Örneğin çeşmelerimizden akan musluk suyu saf değildir. Suyun içinde çeşitli iyonlar vardır. Suda bulunan iyonların oranına göre, bir suyun sertlik tayinini yapabiliriz. Örneğin sert su, kalsiyum ve magnezyum iyonları içerir. Bu iyonları sudan uzaklaştırma yoluyla suyu yumuşatmış oluruz. Evlerde kullanılan ve musluk suyunu yumuşatan cihazların çalışma prensibi, kalsiyum (Ca2+) ve magnezyum (Mg2+) iyonlarını sudan uzaklaştırmaya yöneliktir. Bu cihazlarda sert su iyon değiştirici reçine içinden geçerken reçinede bulunan Na+ iyonu ile sert suda bulunan Ca2+ ve Mg2+ iyonları yer değiştirir. Böylece sudaki kalsiyum ve magnezyum miktarı azalır, su yumuşamış olur. Kaynatma Yöntemi : İyon değiştirici reçineler kullanmanın dışında, etkinlikte yaptığınız gibi suyun sertliğinin giderilmesi için kaynatma ve bunun sonucunda oluşan tortudan suyu ayırma yöntemleri de etkili ve kullanılan yöntemlerdendir. Suyun Arıtılması : İçilebilir su kaynaklarında karşılaşılabilecek sorunlardan bir diğeri de suların mikroplu olmasıdır. İçilebilir durumda olan sert sular sağlık sorunlarına neden olmadığı hâlde mikroplu sular sağlık sorunlarına neden olur. Daha önceki yıllardan da hatırlayacağınız gibi sularda çeşitli etkenlerle sağlığa zararlı olabilecek mikroplar üreyebilir. Bu nedenle şehirlerde içme suyu olarak kullanılan şebeke sularının mikroptan arındırılması gerekir. Klorlama : Şehir şebekelerinde, sulardaki mikropların öldürülmesi amacıyla klorlama yöntemi uygulanmaktadır. Bu yöntem sudaki hastalık yapıcı organizmaların yok edilmesi veya etkisiz hâle getirilmesi için kullanılan en yaygın metotlardan birisidir. . Ancak klorunda öldüremediği mikroorganizmalar vardır. Fakat klorun öldürdüğü mikroorganizmalar, öldüremediklerinden daha fazla olduğu için oldukça basarılı bir dezenfektan olarak kabul edilir. İçme suları ve havuz suları klorlanarak mikroorganizmaların etkisi yok edilir. Klorun kontrolsüz kullanımı, klorun suyun içindeki bir takım organik maddelerle birleserek, insan sağlığına zararlı kanserojen kimyasal bilesiklerin (trihalometan, kloroform) olusumuna neden olur. Ultraviyole Dezenfeksiyon : Bu yöntemde, (dalga boyu 254,7 nanometre olan) ultraviyole ısınlar kullanılır. Bu ısınlar, suyun içindeki mikroorganizmaların, DNA yapısını bozarak çoğalmalarını engeller. Bu yöntemde dezenfekte edilen suyun atmosfere temas etmeden bekletilmeden kullanılması gerekir. Not : Suyun Sertlik Derecesi :
Suda çözünmüs halde bulunan kalsiyum ve magnezyum tuzlarının miktarına suyun
sertlik derecesi denir.
a) Geçici Sertlik :
Sudaki kalsiyum bikarbonat Ca(HCO3)2 ve magnezyum bikarbonat Mg(HCO3)2 tuzları
ile kalsiyum karbonat (CaCO3) ve magnezyum karbonat (MgCO3) tuzlarının olusturduğu
sertliğe geçici sertlik denir.
Kalsiyum bikarbonat ve magnezyum bikarbonat tuzları suda çözünebilir. Su ısıtılınca
kalsiyum bikarbonat ve magnezyum bikarbonat tuzları, kalsiyum karbonat ve
magnezyum karbonat tuzlarına dönüsür ve bu tuzlar suda çözünmedikleri dibe çökerler
ve sudan uzaklastırılmıs olurlar. (CO2 gazı da uçar). (Bu nedenle geçici sertlik denir).
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O
Mg(HCO3)2 → MgCO3 + CO2 + H2O
b) Kalıcı Sertlik :
Kalsiyum ve magnezyum elementlerinin klorür, nitrat, sülfat, (silikat) ve fosfat
tuzlarının olusturduğu sertliğe kalıcı sertlik (veya karbonat olmayan sertlik) denir.
Evsel ve endüstriyel atık sularının yüzeysel sulara karısması sonucu bu sulardaki klor,
sülfat, nitrat, fosfat miktarı artar. Bu da kalıcı sertliğin artmasına neden olur.
Kalıcı sertliği olusturan tuzlar;
▪ Kalsiyum Sülfat → CaSO4
▪ Magnezyum Sülfat → MgSO4
▪ Kalsiyum Klorür → CaCl2
▪ Magnezyum Klorür → MgCl2
▪ Kalsiyum Nitrat → Ca(NO3)2
▪ Magnezyum Nitrat → Mg(NO3)2
Kalıcı sertlik ısıtılmakla giderilmemesine karsılık sodyum karbonatla giderilir.
CaSO4 + Na2CO3 → Na2SO4 + CaCO3
c) Toplam Sertlik :
Sudaki kalıcı ve geçici sertliğin tamamına toplam sertlik veya sertlik bütünü denir.
5- Suyun Sertliğinin Giderilmesi :
Suda bulunan Ca+2 ve Mg+2 iyonları suyun sertlik derecesini etkiler. Bu iyonların sudan
uzaklastırılması suyun sertlik derecesini azaltır.
a) Kaynatma Yöntemi :
Kaynatma yöntemi, geçici sertliğin giderilmesi için kullanılır. Sert su kaynatılınca suya
sertlik veren iyonlar birleserek tuz halinde dibe çöker. Sudaki Ca+2 ve Mg+2 iyonlarının
miktarı azaldığı için su ilk duruma göre yumusamıs olur. Kaynatılıp soğutulmus su,
kaynatılmamıs haline göre daha az iyon içerir. Kaynama esnasında buharlasan su bir
miktar iyonun tuz seklinde dibe çökmesine neden olur.
Ca+2 + CO3
–2 + Isı + Su → CaCO3 + Su (Yumusatılmıs)
Mg+2 + CO3
–2 + Isı + Su → MgCO3 + Su (Yumusatılmıs)
b) İyon Değistirici Reçine Yöntemi :
İyon değistirici reçine yöntemi, kalıcı sertliğin giderilmesi için kullanılır. Sert su,
reçineden süzülür ve süzülme sırasında reçinede bulunan sodyum iyonları (Na+), sert
suda bulunan Ca+2 ve Mg+2 iyonları ile yer değistirir. Sudaki Ca+2 ve Mg+2 iyonlarının
miktarı azaldığı için su ilk duruma göre yumusamıs olur.
Suyun reçineden süzülmesi için, iyon değistirici reçine yastıklar kullanılır.
CaSO4 + Na2CO3 → Na2SO4 + CaCO3
MgSO4 + Na2CO3 → Na2SO4 + MgCO3
Download

8 fen 3 8 4suların sertliği ders notu1