Hidrojen (H) ve Oksijen (O) Atomlarını Birleştirerek Su Üretebilir Miyiz?

Oksijen ve Hidrojen atomlarını liseden itibaren kimya derslerinde duymuşuzdur, sözelciler bile. Sayısalcılar için ezberlemesi en kolay atom bileşenini oluşturmaktadır H + 2O: Su! Yani canlıların olmazsa olmazı bu iki atomun birleşmesine bağladır. Peki, kimya dersleri haricinde suyun üretim yolculuğuna daha detaylı bakmak ister misiniz?

Hidrojen (H) ve Oksijen (O) Atomlarını Birleştirerek Su Üretebilir Miyiz?

Su iki hidrojen (H) atomunun bir oksijen (O) atomuna bağlanmasıyla oluşmaktadır. Suyun sadece iki adet atomu birleştirerek kolayca üretilebileceğini aklınızdan geçiriyor olabilirsiniz. Su üretimi bilimsel açıdan aslında bu kadar basittir. Peki, su kıtlığı problemi olmasına rağmen neden H ve O birleştirilerek su üretilmiyor?

Hidrojen ve oksijen Dünya’da en çok bulunan atomlardandır. Bu atomlar bol miktarda bulunsa da ortamlarından saflaştırılması gerekmektedir. Saflaştırılan H ve O atomları birbirine bağlanmalıdır. Her bir hidrojen atomu yalnızca bir elektrona sahiptir. Oksijen atomu ise altı elektrona sahiptir, ancak iki tane daha elektron alabilir. Oksijen atomunun iki tane daha elektron alabilmesi için, atomların oluşturduğu büyük enerji bariyeri aşılmalıdır. Yani oksijenin elektron kabul edebilmesi için büyük bir enerji harcanması gerekmektedir. Gerekli enerji verildikten sonra H ve O atomları birbirine bağlanmaktadır. Hidrojen oldukça yanıcı bir gaz olmasının yanı sıra oksijen de yanıcılığın artmasına sebep olmaktadır. Sonunda ise güçlü bir patlama ortaya çıkmaktadır.

Hidrojen ve Oksijen Atomları Dış Ortamda Bağlanırsa Ne Olur?

1937 yılında gerçekleşen Hindenburg felaketi bu patlamaların büyüklüğünü gösteren unutulmaz örneklerden biridir. Hindenburg, yapılmış olan en büyük zeplindir. Zeplinler taşıdıkları hidrojen tankları ile havada kalmaktadır. Hindenburg'un yaptığı ani dönüş sırasında hidrojen tankı delinmiş ve oksijenin sızmasıyla birlikte statik elektrik meydana gelmiştir. Sonunda da kaçınılmaz facia oluşmuş ve yaklaşık bir dakikadan kısa bir süre içerisinde tüm zeplin yanmıştır. İşte bu patlama sonrasında su açığa çıkmıştır.

Suyun üretimi hidrojenin ve oksijenin bir araya gelmesiyle mümkündür ancak bu süreç hem çok enerji gerektirir hem de çok tehlikeli sonuçlara neden olmaktadır. Bu tepkimeden elde edilen su miktarının verimliliği de az olur.

H Atomu

H atomu doğada bulunan en basit atomdur. Oda sıcaklığında gaz halinde, diatomik formda bulunmaktadır. 1670’lerde Robert Boyle tarafından gerçekleştirilen bir deneyde gaz halde fark edilmiş olup, 1766 yılında Henry Cavendish tarafından bir element olarak tanımlanmıştır. Oldukça yanıcı bir gaz olarak bilinmektedir.

Doğada en çok bulunan atom olan Hidrojen atomu, negatif yüklü bir elektrona sahiptir. Elektron, pozitif yüke sahip olan proton etrafında hareket etmektedir. Tepkimeye girdiği atoma göre elektron alabilir ya da verebilir. Atomun yapısı; Thomson Atom Modeli, Dalton Atom Modeli ve Bohr Atom Modeli gibi farklı şekillerde gösterilmektedir. H atomu gösterimi, en basit model gösterimidir. Hidrojen birçok N, C ve O gibi atomlarla tepkimeye girmekte ve buna ek olarak, hidrojenasyon tepkimesi ile yağ asitleri gibi yapı maddellerine katılmaktadır. Tepkime sonucunda farklı bağlar oluşturulur: H+ proton, H- hidrür, hidrojen bağı… Su (H2O), Amonyum (NH3), şeker (C12H22O11) gibi önemli ürünler ortaya çıkmaktadır.

Hidrojen doğada serbest halde bulunmaz, su ya da organik bileşikler halinde bulunmaktadır. Hidrojen gazı, asitle birlikte aktif metal reaksiyonu ya da Al veya Zn atomları ile baz reaksiyonu sonucunda üretilmektedir.

O Atomu

Oksijen; O atomu oda sıcaklığında gaz halde ve doğada diatomik formda dioksijen, O2 olarak var olur. Doğada farklı izotoplarına rastlanabilmektedir. En sık görülen oksijen izotopunun çekirdeğinde sekiz proton, sekiz nötron ve sekiz elektron bulunur.

Oksijen en dış katmanında altı elektron bulundurur ve elektron sayısını sekize tamamlayarak oktet kuralına uymak ister. Bu yüzdendir ki elektronegatifliği, elektron çekme isteği oldukça fazladır. Oksijenin elektron alma isteği, gerçekleşen tüm tepkimenin ekzergonik, yani çevreye enerji vermesini sağlar. Oksijen yakıcı bir maddedir ve yanma reaksiyonunun gerçekleşmesi için gereklidir. Suyun elektrolize edilmesi, soğutulan havadan ayrıştırılarak oksijen elde edilebilir.

Suyun Yanma Tepkimesi

Hidrojen atomu yanıcı ve Oksijen atomu ise yakıcıdır. İkisi bir araya geldiğinde büyük bir enerji yanma tepkimesiyle açığa çıkmaktadır. Hidrojen atomu, Oksijen atomu ile tepkimeye gireceğinde bir elektronunu Oksijen atomu ile paylaşmaya oldukça isteklidir, bu durum oksijen atomu için de geçerlidir. Yani iki atom da H+2O molekülünü oluşturmaya isteklidir. Suyun yanma tepkimesi gerçekleşirken genellikle karbon kaynağı gerekmekte ve sonunda suyla birlikte karbondioksit açığa çıkmaktadır.

Kimyasal tepkimelerde giren ürünlerin kimyasal ve fiziksel özellikleri değişerek farklı bir ürün açığa çıkar. Su da benzer şekilde, yanıcı ve yakıcı olan iki malzemenin tepkimesi sonucunda tamamen farklı kimyasal ve fiziksel özelliğe sahip bir madde olarak üretilmektedir.