3. BÖLÜM HAYATIMIZDA ASİTLER VE BAZLAR Günlük yaşantımızda asitler ve bazlar ile iç içeyiz. i Endüstride, temizlikte, tarımda ve bazı tüketim maddelerinde asitleri ve bazları kullanmaktayız. Tuvalet ve fırını temizlemede kullanılan malzemelerden tutun diş macunları ve kozmetikler gibi günlük hayatımızın bir parçası olan birçok üründe asit ve bazlar bulunmaktadır. 3.1 Asitlerin ve Bazların Endüstride Kullanımı Zaç Yağı - Sülfürik asit (H 2 SO 4 ) Endüstride en çok üretilen ve yaygın olarak kullanılan kimyasal maddelerden biri olan sülfürik asit renksiz, yağımsı, aşındırıcı ve suda hemen her oranda çözünen bir sıvıdır. SO 2 gazı kullanılarak üretilen sülfürik asidin başlıca kullanım alanı gübre üretimidir. Bir çeşit gübre olan amonyum sülfat maddesi sülfürik asit ile amonyağın tepkimesi sonucunda meydana gelir. Sülfürik asit aynı zamanda boyar madde, patlayıcı madde, deterjan, yapay lif ve plastik üretiminde ve petrol arıtımı, metallerin işlenmesi ve çeşitli pillerin yapımı gibi alanlarda kullanılır. Bu asit elektrik akımını çok iyi iletir. Otomobil akülerinin içine konulduğu için halk dilinde akü asidi olarak da bilinir (Resim 1.13). Sülfürik asit pas giderici olarak da kullanılabilir. Pasın kimyasal adı demir(iii) oksittir. Bu bileşik, sülfürik asit ile tepkimeye girer. 3H 2 SO 4 (suda) + Fe 2 O 3 (k) ~ Fe 2 (SO 4 ) 3 (suda) + 3H 2 O(s) Sülfürik asit birçok organik maddeden suyu çeker ve ısı veren bir tepkime oluşturur. Bu özelliği nedeniyle temas edildiğinde cilde büyük zarar verebilir. Tarım endüstrisinde büyük miktarlarda asit, kalsiyum fosfat gibi çözünmeyen fosfat kayalarından çözünebilir kalsiyum dihidrojen fosfat elde etmek için kullanılır. Resim 1.13: Otomobil akülerinde sülfürik asit bulunur. Kezzap - Nitrik asit (HNO 3 ) Nitrik asit en önemli inorganik asitlerden biridir. Susuz nitrik asit, 83 C ta kaynayan renksiz bir sıvı olup havada duman oluşturur. Nitrik asit su ile her oranda karışır ve su ile seyreltildiğinde ısı açığa çıkar. Nitrik asit kuvvetli bir asittir ve sulu çözeltide hemen hemen tamamen ayrışır. Nitrik asidin kuvvetli bir yükseltgen olma özelliğinden pratikte yararlanılır. Hayvansal ve bitkisel dokular dâhil birçok organik madde nitrik asit etkisiyle bozunur. Birçok hâllerde bozunma ile 25
birlikte yanma da olur. Altın ve gümüşün ayrılmasında kullanıldığı gibi metallerin yüzeyinin parlatılmasında da kullanılır. Nitrik asit, trinitrotoluen (TNT), dinamit (gliserintrinitrat) gibi patlayıcı maddelerin yapımında (Resim 1.14) ve NH 4 NO 3 içeren gübrelerin üretiminde de kullanılır. Resim 1.14: Patlayıcı madde üretiminde nitrik asit kullanılır. Resim 1.15: Tuz ruhu metalleri parlatmada, pas giderici olarak kullanılır. Tuz Ruhu Halk arasında tuz ruhu olarak bilinen hidroklorik asit (HCl), hidrojen ve klor elementlerinden oluşan, oda sıcaklığı (25 C) ve normal basınçta (1 atm) gaz hâlinde bulunan bir bileşiktir. Hidroklorik asit, 9. yüzyılda Cabir bin Hayyan tarafından keşfedilmiş; aşındırıcı, zehirli ve tehlikeli bir kimyasal maddedir. Fayans, taş gibi zeminlerde ağır kirleri temizlemede ve sanayide kullanılan tuz ruhu, tuzlu suyun elektrolizi sonucu ortaya çıkan hidrojen ve klor gazlarının su ile etkileşimi sonucu elde edilir. Bu tepkime sırasında oluşan beyaz dumanın görüntüsü bir ruha benzetildiği için oluşan bileşiğe tuz ruhu adı verilmiştir. Tuz ruhundaki asit derişimi kullanıldığı alana göre farklılık gösterir. Organik bileşiklerin oluşturulması, inorganik maddelerin sanayi dallarında üretimi ve ph dengesinin sağlanması gibi birçok sanayi dalında kullanılır. Halk dilinde pas olarak adlandırılan metal oksitleri genellikle hidroklorik asitte çözünürler. Bu özelliği nedeniyle de metalleri parlatmada pas giderici olarak kullanılır (Resim 1.15). Derişik hidroklorik asit özellikle canlılar için çok tehlikeli ve tahriş edicidir. Hidroklorik asidin buharı solunduğunda tüm solunum sistemini tahrip edebilir. Sıvısı ise döküldüğü yüzeyi eritebilir. Bu nedenle hidroklorik asit kullanırken eldiven ve koruyucu kıyafetlerin giyilmesi meydana gelebilecek tehlikeleri önlemede oldukça önemlidir. Resim 1.16: Sirkenin oluşturduğu asitli ortam gıdaların bozulmasını önler. 26 Sirke Ruhu - Asetik Asit (CH 3 COOH) Sirke asidi olarak bilinir. Tahriş edici kokuya sahip bir sıvıdır. Asetik asidin %5-8 lik çözeltisi sirke olarak kullanılır. Sirkenin oluşturduğu asitli ortam gıdaların bozulmasına neden olacak çoğu mikroorganizmanın büyümesini engeller (Resim 1.16). Bu yüzden turşulama, sebzelerin ömrünü uzatmak için etkili bir yöntemdir. Birçok ilaç ve endüstri maddesinin hazırlanmasında asetik asitten yararlanılır. Asetik asit, kullanılarak üretilen polivinil asetat tahta tutkalı yapımında; sodyum asetat, dokuma ve gıda sanayisinde; selüloz asetat, fotoğraf filmi üretiminde; alüminyum asetat ise kan dindirici olarak kullanılır. Seyreltik asetik asit (sirke) çaydanlıkların kireçten arındırılmasında, cam ve diğer parlak yüzeylerdeki kirleri temizlemekte kullanılabilir. Seyreltik asetik asit zararsızdır ancak saf hâldeki asetik asit nem çekme ve çözünürken ısı açığa çıkarma özelliği nedeniyle temas ettiği cildi yakar, göze kalıcı zarar verir ve ciltte kabarcıklar oluşturur. Saf hâldeki asetik asit su ile seyreltilirken aşırı ısınma nedeniyle kap parçalanabilir ve asit etrafa sıçrayıp zarar verebilir.
Fosforik Asit (H 3 PO 4 ) Saf fosforik asit, renksiz kristaller hâlinde bir katıdır. Fosforik asit, zayıf, yükseltgeme gücü az olan bir asittir. Fosforik asitteki üç hidrojen atomu da iyonlaşabilir. Bu nedenle fosforik asitten üç tür tuz oluşabilir. H 3 PO 4 (suda) E H + (suda) + H 2 PO 4 (suda) H 2 PO 4 (suda) E H + (suda) + HPO 2 4 (suda) HPO 2 4 (suda) E H + (suda) + PO 3 4 (suda) Fosforik asit, çok üretilen kimyasal maddeler arasında olup yıllık üretimi 13 milyon ton dolayındadır. Fosforik asit, başlıca fosfatlı gübrelerin üretiminde (Resim 1.17), işlenmiş gıdalarda asitliği artırmada ve deterjanlarda kullanılır. Gıda endüstrisinde, kabartma tozları ve kahvaltılık tahıl ezmeleri yapımında, peynir üretiminde ve ekşilik vermesi için meşrubat üretiminde kullanılır. Ayrıca metalleri korozyona daha dayanıklı hâle getirmede ve ilaç endüstrisinde de kullanılır. Saf hâldeki fosforik asidin nem çekme ve çözünürken ısı açığa çıkarma özelilği vardır. Fosforik asit çözeltisi hazırlanırken aşırı ısınma nedeniyle kap parçalanabilir. Üzerine su ilave edildiğinde asit sıçrayıp temas ettiği cilde zarar verebilir. Resim 1.17: Fosforik asit fosfatlı gübre üretiminde kullanılır. Sönmemiş Kireç (CaO) Kireç, günümüzde yapı malzemesi başta olmak üzere birçok alanda kullanılmaktadır. Sönmemiş kireç, bütün dünyada çok fazla miktarda üretilmektedir. Bunun %40 ı metalürjide kullanılır. Bir ton demir üretmek için yaklaşık 50 kg sönmemiş kirece ihtiyaç vardır. Sönmemiş kirece su eklendiğinde suyu kaynatabilecek düzeyde ısı açığa çıkar ve sönmüş kireç yani kalsiyum hidroksit [Ca(OH) 2 ] elde edilir. Bu olaya kireç söndürme denir ve aşağıdaki tepkime ile gösterilir. CaO(k) + H 2 O(s) ~ Ca(OH) 2 (k) + ısı Sönmüş kirecin süt görünümündeki üst kısmına kireç sütü denir ve doğrudan badana yapmakta kullanılır. Yapıştırıcı özelliğinden dolayı kireç, kum ile karıştırıldığında harç elde edilir. Harcın sertleşmesi, içerisinde yer alan sönmüş kirecin atmosferdeki karbondioksit ile birleşerek kalsiyum karbonat hâline dönüşmesiyle olur. Ca(OH) 2 (k) + CO 2 (g) ~ CaCO 3 (k) + H 2 O(s) Sönmüş kirecin karbondioksit gazı ile sertleşmesi suya karşı dayanıklı hâle gelmesini sağlar. Kireç, sıva ve harçların dışında tuğla üretiminde de kullanılır (Resim 1.18). Sönmüş kireç, tarımda toprağın ph sini ayarlamada kullanıldığı gibi sanayide de ucuz bir baz olduğu için çok kullanılır. Ayrıca sert suların Ca 2+ iyonlarını uzaklaştırmak için kullanılır. Resim 1.18: Tuğla üretiminde kireç kullanılır. Kostik Sodyum hidroksit (NaOH) 320 C ta eriyen yarı saydam kristallerden oluşmuş beyaz renkte bir katıdır. Suda ısı vererek kolaylıkla çözünür; yumuşak, kaygan ve sabun hissi veren bir çözelti oluşturur. Ayrıca nem çekerek bozunduğu için deriye dokunursa derinin suyunu çekerek deriyi yakar. Bu nedenle katı sodyum hidrokside sud kostik (yakıcı sud) denir. Proteinleri parçalayarak bozar. Havadan nemle beraber karbondioksidi de çeker. 27
Sodyum hidroksit, laboratuvarlarda CO 2 gibi asidik gazları yakalamak için kullanılır. Endüstride sud kostik adı altında özellikle sabun (Resim 1.19), kâğıt, selüloz, suni ipek, sentetik boya, vernik, patlayıcı madde ve petrokimya endüstrisinde kullanılır. Resim 1.19: Sabun üretiminde sodyum hidroksit kullanılır. Potas kostik olarak bilinen potasyum hidroksit (KOH), sodyum hidrokside göre daha yakıcı olan güçlü bir bazdır. Endüstride arap sabunu üretiminde, pillerde elektrolit olarak ve gübre yapımında kullanılır. Amonyak (NH 3 ) Resim 1.20: Azotlu gübre üretiminde amonyak kullanılır. Renksiz, kendine özgü keskin kokusu olan bir gazdır. Sıvı amonyak, özellikleri bakımından suya benzer; polar yapıdadır ve hidrojen bağı yapar. Amonyak, endüstride en çok azotlu gübrelerin (Resim 1.20) ve nitrik asidin üretiminde başlangıç maddesi olarak kullanılır. Laboratuvarlarda ise amonyak, zayıf baz olarak ve birçok kimyasal maddenin elde edilmesinde kullanılır. Amonyak, bilhassa nitrik asit ve amonyum tuzları imalatında; üre, boya, ilaç ve plastik gibi organik madde imalatında kullanılır. Amonyak gazı, normal sıcaklıkta basınç uygulandığında kolaylıkla sıvılaşır. Oluşan bu sıvının buharlaşma ısısı yüksektir (327 kcal/g). Bundan dolayı amonyak endüstride soğutucu olarak kullanılır. 3.2 Asitlerin ve Bazların Temizlikte Kullanımı Temizlik malzemelerinde (Resim 1.21) çoğunlukla bazik madde olarak sodyum hidroksit (NaOH), soda (Na 2 CO 3 ) ve sodyum silikat (Na 2 O. SiO 2 ) gibi maddeler kullanılır. Resim 1.21: Temizlik malzemeleri çoğunlukla baziktir. Sabun ve deterjanlar evlerde temizlik için kullanılan malzemelerdir ve birbirinden farklı yapı ve özelliklere sahiptirler. MÖ 600 yılında bulunan ve kullanımı Ortaçağ da yaygınlaşan sabun, uzun zincirli yağ asitlerinin sodyum ve potasyum tuzlarıdır. Deterjanların üretiminde ise yenilebilir doğal yağlar yerine petrol ürünleri ve kömürden elde edilen yan ürünler kullanılır. Çamaşır suyu, çamaşırlardaki kir ve lekelerin çıkarılması ve çamaşırların beyazlatılmasında, bulaşık, fayans, banyo ve tuvalet temizliğinde ve hijyen amacıyla kullanılan kimyasal bir maddedir. Çamaşır suyu su arıtımında da kullanılır. Çamaşır suyunun formülü NaClO; kimyasal adı ise sodyum hipoklorittir. Cevaplayalım Çamaşır suyu ile tuz ruhu neden karıştırılmamalıdır? Hidroklorik asit, sodyum hipoklorit ve permanganat gibi kimyasal maddelerle etkileştiğinde tepkimeye girer ve büyük tahribatlara yol açar. Çamaşır suyu ile tuz ruhu birleşirse aşağıdaki denklemde de gösterildiği gibi klor gazı (Cl 2 ) açığa çıkar. NaCIO(suda) + 2HCl(suda) ~ NaCl(suda) + H 2 O(s) + Cl 2 (g) Klor gazı oldukça tehlikeli olup solunduğunda ciddi sorunlara neden olur. Bu nedenle tuz ruhu ile çamaşır suyunun birlikte kullanılmaması gerekir. 28
Evlerimizde kullandığımız şebeke sularının içinde kireç (sert su) bulunduğundan boruların tıkanması; ütü, çamaşır ve bulaşık makinelerinin içindeki su ısıtıcısı işlevi gören rezistansların verimli çalışmasının engellenmesi gibi sorunları kireç çözücü kullanarak önleyebiliriz. Bu nedenle bazı deterjanlara kireç çözücü özelliğe sahip maddeler katılır. Kireç aynı zamanda evlerde tuvalet taşlarının kirlenmesine de neden olur. Bu nedenle de kireci çözen asidik özellikte maddeler kullanılır (Resim 1.22). Suyun oluşturduğu kireçlenmeleri temizlemede yaygın olarak hidroklorik asit kullanılır. Kıllar ve yağ yapısındaki kirleticiler evlerde lavaboların tıkanmasına neden olurlar. Lavabo tıkanıklığını gidermek için yağ gibi organik maddeleri çözen bazik çözücüler (NaOH ve KOH gibi) sıcak su ile birlikte kullanılır (Resim 1.23). Ayrıca bu kimyasalların kullanma talimatını okumadan borunun içerisine boşaltılmaması borunun yapıldığı malzemenin zarar görmesini engeller. Gider açmaya yarayan ve çok sık aralıklarla kullanılan kimyasallar belli bir süre sonra borunun ek yerlerinde su sızıntısını engelleyen contaların özelliğini kaybetmesine sebep olmaktadır. Temizlik ve hijyen amacıyla kullandığımız malzemeler kullanıldıktan sonra doğrudan kanalizasyona akmaktadır. Bilinçsizce doğaya bırakılan bu kimyasal maddeler su döngüsüne karışıp tekrar bize geri dönmektedir. Evsel atıklarda bulunan deterjanlar dere, nehir ve göllere ulaştığında suda çözünen oksijen miktarının azalmasına neden olur ve suda yaşayan canlıların hayatını tehdit eder. Evde kullanılan temizlik malzemeleri sadece toprağı ve suyu kirletmekle kalmayıp teneffüs ettiğimiz havayı da kirletir. Ayrıca bu maddeler cildimizle doğrudan temas ettiğinde cildimizi tahriş etmektedir. Temizlik ve hijyen amacıyla kullandığımız deterjan ve diğer temizlik malzemeleri cilt üzerinde egzama, temre ve mantar gibi hastalıklara sebep olur. Bunun yanı sıra içme suları ve deterjanla temizlenen bulaşıklarda kalan deterjan atıkları sindirim sisteminde rahatsızlıklara neden olmaktadır. Ayrıca deterjanlar kullanıldıktan sonra biyolojik olarak parçalanmadıkları gibi organik maddeleri parçalayan organizmaları da zehirleyebilmektedir. Oysaki organik maddelerin parçalanması doğal dengenin korunması bakımından oldukça önemlidir. Organik olarak parçalanmayan deterjanlar çevrede birikerek çevre kirliliğine neden olmaktadırlar (Resim 1.24). Yukarıda da açıklandığı gibi aşırı ve bilinçsiz temizlik malzemesi kullanmak sağlık, çevre ve tesisat açısından sakıncalıdır. Bu nedenle çevreyi daha az kirleten temizlik malzemelerini seçmek çok önemlidir. Çamaşır sodası olarak bilinen sodyum karbonat (Na 2 CO 3 ) katı ve sıvı yağları, kir ve pek çok petrol ürününü iyi bir şekilde temizleyen ve çevreyi kirletmeyen bir maddedir. Mutfak gereçlerinde, özellikle de çaydanlıklarda oluşan kireci ve metal eşyaların pasını gidermek için kireç çözücü gibi asitli temizleyiciler kullanılmaktadır. Kireç çözücü gibi kimyasalların kullanımı sağlık ve çevre açısından zararlı olabilmektedir. Bunun yerine limon tuzu ya da sirke kullanılarak da kireç ve pas giderilebilir. Resim 1.22: Kireç çözücü Resim 1.23: Lavabo tıkanıklığını gidermek için bazik çözücü kullanılır. Resim 1.24: Deterjanlar su kirliliğine neden olur. 29
3.3 Asitlerin ve Bazların Tarımda Kullanımı Orkide Bol yağış alan ve bitki örtüsü fazla olan bölgelerde toprak genellikle asidik, kurak bölgelerde ise genellikle baziktir. Toprağın ph si bitki yetiştirmede çok önemlidir. Birçok bitki, toprak ph si 5-6 civarında yani hafif asidik olduğunda çok iyi yetişir. Ancak bazı bitkiler çok asidik toprakları, bazıları da çok bazik toprakları sever (Resim 1.25). Aşağıda bazı bitkilerin iyi yetiştikleri toprak ph sine örnekler verilmiştir. Orkideler çok asitli topraklarda yetişir (ph = 4-5). Açelya, çilek, elma ve patates hafif asidik topraklarda yetişir (ph = 5-6). Nilüfer Fasülye, bezelye, soğan ve marul gibi birçok sebze nötr topraklarda yetişir (ph = 6-8). Nilüfer bazik toprakları sever (ph = 8-9). Resim 1.25: Orkide asitli, nilüfer bazik toprakta yetişir. 3.4 Belli bir bitki için toprağın fazla asidik olması hâlinde bir miktar sönmemiş kireç (CaO) ya da sönmüş kireç [Ca(OH)2] eklenerek ph değeri yükseltilebilir. Toprağın ph değerini düşürmek için ise alçı taşı (CaSO4) ya da organik gübreler kullanılır. Çürümüş yaprak ya da bitki içeren gübreler toprağa eklendiğinde bitkilerin ayrışması sonucunda karbondioksit gazı açığa çıkar. Bu gazın bir kısmı suda çözünür ve oluşan karbonik asit toprağın asitliğini artırır. Asitlerin ve Bazların Tüketim Maddelerinde Kullanımı Kullandığımız birçok maddenin ambalajlarını incelersek üzerinde ph değerlerinin yazdığını görürüz (Resim 1.26). Hatırlayacağınız gibi ph, asitliğin ya da bazlığın bir ölçüsüdür. Ürünlerin bozulmadan muhafaza edilmesi ph değerinin kontrolü ile mümkündür. Örneğin süt ürünleri ile uğraşan bir üretici eğer topladığı sütün ph değerini kontrol etmezse ürettiği ürünler bozuk olacaktır. Resim 1.26: Şampuan ve saç bakım ürünlerinin ambalajlarında ph değeri yazılır. Birçok taze besinin kısa sürede bozunması besin maddelerinde bulunan bakteri gibi mikroorganizmalardan kaynaklanmaktadır. Mikrooranizmalar düşük ph ortamında gelişemezler. Bu nedenle besinlerde koruyucu madde olarak asitler kullanılır. Besinlerde koruyucu madde olarak kullanılan asitler şunlardır: Asetik asit: Sirke ruhu olarak bilinen bu asit; lahana, salatalık ve soğan gibi sebzelerin korunması için kullanılır (Resim 1.27) Benzoik asit: Beyaz renkli, iğne ve yaprakçık görünümünde bir maddedir. Gıdalarda mikrobik bozulmayı önlemek için kullanılır. En çok meyve suyu, marmelat, reçel, Resim 1.27: Salatalıklar sirke içeresim 1.28: Reçel içerisinde ketçap ve benzeri ürünlerin üretirisinde turşu hâlinde muhafaza edilir. az miktarda benzoik asit bulunur. minde kullanılır (Resim 1.28). Benzoik asit, genellikle sodyum tuzu (sodyum benzoat) olarak kullanılır. İlave edildiği gıdanın tadını etkiler. 30
Sitrik asit: Besin maddelerinde hem koruyucu hem de tatlandırıcı olarak kullanılır. Sorbik asit: Küf ve mayaların gelişmesine engel olur. Bu özelliğinden dolayı yiyeceklerde antimikrobik koruyucu olarak kullanılır. Kokusu, lezzeti yoktur. Saçımız ile ilgili kullandığımız ürünler asidik ya da bazik maddelerdir ve bu ürünlerin ambalajları üzerinde ph değerinin yazılı olduğunu görürsünüz. Normal bir saçın ph değeri 5 civarında olup hafif asidiktir. Bu ph değerinde saçlar düzgün, güçlü ve sağlıklıdır. Bazik çözeltiler saçları dalgalı ya da kıvırcık yapar. Ancak bazik maddeler kullanıldığında saç cansızlaşmaya ve kırılmaya başlar. Saç su ile ya da hafif asidik çözeltiler kullanılarak yıkandığında normal hâline döner. Saçın şeklini değiştirmek, örneğin saçı kıvırcık yapmak için perma yaptırılır. Perma çözeltileri baziktir. Bu nedenle de çok sık perma yaptıran kişilerin saçları zarar görür. Saçlarımızı temizlemek için kullandığımız şampuanlar da baziktir çünkü saçlarımızda bulunan yağlar bazik ortamda çözünür. Bazik maddeler saça zarar verdiği için şampuan uygulandıktan sonra saç hemen yıkanır. Saçlar yıkandıktan sonra kullanılan saç bakım ürünleri saçın ph değerinin normal seviyeye gelmesini sağlar. Sitrik asit ve tartarik asit gibi zayıf asit içeren saç bakım ürünleri, şampuanlanan saçların iyi durulanmamasından dolayı saçta kalan bazik maddeleri nötralleştirir. Her gün kullandığımız diş macunu (Resim 1.29) bazik özellik gösterir. Diş macununda bazik madde olarak genellikle magnezyum hidroksit kullanılır ve bu madde ağızda yaşayan bakterilerin oluşturduğu asidi nötralleştirir. Eğer dişler fırçalanmayıp asit ağızda kalmaya devam ederse, dişin koruyucu tabakası olan mine aşınabilir ve çürük meydana gelebilir. Cevaplayalım Saç bakımında nelere dikkat edilmesi gerekir? Resim 1.29: Diş macunu bazik özellik gösterir. Asit Yağmurları Konutlarda ısınma amaçlı kullanılan fosil yakıtları, motorlu taşıtlardan çıkan egzoz gazları, fosil yakıt kullanılan fabrikalar ve termik santraller atmosferde kükürt ve azot içeren gazların (SO 2 ve NO 2 gibi) birikmesine yol açar. Bir hafta kadar havada asılı kalabilen bu gazlar, atmosferde rüzgârın da etkisiyle binlerce kilometre uzağa taşınabilmekte ve havadaki su buharı ile kimyasal tepkimeye girerek sülfürik asit ve nitrik asit gibi asit damlaları oluşturmaktadır. Bu tepkimeler şöyledir: SO 2 (g) + H 2 O(s) ~ H 2 SO 3 (suda) SO 3 (g) + H 2 O(s) ~ H 2 SO 4 (suda) 3NO 2 (g) + H 2 O(s) ~ 2HNO 3 (suda) + NO(g) 31
Atmosferde oluşan asitlerin yağış ile birlikte yeryüzüne inmesiyle oluşan kirliliğe asit yağmurları adı verilir (Şekil 1.9). Şekil 1.9: Asit yağmuru oluşumu Asit yağmurlarında suyun ph değeri 3 e hatta daha da altına düşer. Asit yağmurları sonucunda insanlar, bitkiler, hayvanlar, kısacası bütün canlılar, sanatsal ve tarihî yapılar zarar görür. Asit yağmurlarının olumsuz etkisi ilk defa 1970 lerde Avrupa ülkelerinde, özellikle Almanya da ormanlar ve İsveç te göller üzerinde görülmüştür. Asit yağmurlarının olumsuz etkisi, son yıllarda ülkemizde de hissedilmeye başlanmıştır. Resim 1.30: Asit yağmurları neticesinde zarar görmüş bir orman Asit yağmurları ile toprağa geçen asit toprakta birikir. Toprağın asitleşmesine en çok kükürtlü bileşikler neden olur. Asit yağmurları ile toprağa geçen azotlu bileşikler bitkilerin ihtiyaç duyduğu miktardan fazla olursa toprağın asitleşmesine yol açar. Asitli su, topraktaki bitkiler için besin kaynağı olan kalsiyum ve magnezyum gibi önemli elementlerin topraktan uzaklaşmasına ve dolayısıyla da toprağı zayıflatarak topraktan alınan verimin düşmesine neden olur. Ayrıca asit yağmurları, toprakta bulunan alüminyum gibi elementlerin serbest hâle geçmesini sağlayarak bitkiler için zararlı olan bu maddelerin miktarının artmasına da neden olur. Toprakta biriken alüminyum, bitki köklerinin gerekli besinleri almalarını engelleyerek bitkilerin büyümesini yavaşlatır hatta tamamen durdurur. Bu durum ormanların yok olmasına da neden olur (Resim 1.30). Havada oluşan asit damlaları her zaman yağış ile yeryüzüne inmeyebilir. Bazen havada oluşan sülfürik ve nitrik asit damlaları toz, is, duman gibi diğer tanecikler üzerine yapışır. Bu şekilde atmosferde asılı bulunan asitler solunduğunda akciğerlere kadar ulaşır, astım ve bronşit gibi solunum yolu hastalıklarına neden olur. Hatta solunum yoluyla akciğerlere ulaşan asidik yapılar kana geçebilir ve iltihaplanmalara ve bağışıklık sisteminin zayıflamasına yol açabilir. Ayrıca havada asılı kalan asit damlacıkları sisli ve puslu bir havanın oluşumuna sebebiyet vererek görüş uzaklığını azaltır. 32
Asit yağmurlarının insanlar üzerinde doğrudan etkileri yanında dolaylı etkileri de vardır. Asit yağmurları toprağa, yer altı ve yer üstü sularına karışarak kirlenmeye neden olur. Kirlenmiş suyun içilmesi ve kirlenmiş suda yaşayan balıkların yenilmesi sonucunda uzun vadede insan bünyesinde asidik maddeler depolanır ve insan sağlığı zarar görür. Asit yağmurları yalnız canlılara değil binalara ve arabalara da zarar verir. Asidik yapıdaki maddeler aşındırıcı özellikte olup herhangi bir cismin yüzeyine değdiğinde o cismin özelliğinin değişmesine neden olur. Bu nedenle de asit yağmuru oluşan bölgelerde bulunan bronz, mermer ve kireç taşından yapılmış heykellerin yapısında bozulmalar görülür (Resim 1.31). Tarihi yapılar, binalar, açık metal yüzeyler ve boya kaplamalar da asit yağmurlarından zarar görür. Resim 1.31: Asit yağmurları sonucunda zarar görmüş bir heykel 3.5 Sindirim Sisteminde Asitler/Bazlar Sindirim sistemi, vücuda alınan besinlerin parçalanması ve sindirilmesi sonucu ortaya çıkan atık maddelerin atılmasını sağlar. Sindirim; karbonhidrat, yağ, protein gibi büyük moleküllü besin maddelerinin kendilerini oluşturan yapı taşlarına parçalanarak hücre zarından geçebilecek hâle gelmesidir. Bu olay mekanik ve kimyasal olarak iki şekilde gerçekleşir. Mekanik sindirim, besinlerin sindirim enzimleri kullanılmadan, yalnızca dil, diş, mide ve bağırsak hareketleri sayesinde fiziksel olarak parçalanıp küçük parçacıklar hâline getirilmesidir. Kimyasal sindirim ise parçalanmış ve sulandırılmış besinlerin asidik ya da bazik özellik gösteren salgılarla kimyasal değişime uğrayıp, yapı taşlarına parçalanmasıdır (Resim 1.32). Tükürük, amilaz (pityalin) enzimi ve mukustan oluşmuştur. Mukus; su, sodyum, kalsiyum gibi bazı iyonlar ve glikoproteinlerden oluşmuş yoğun bir sıvıdır. Tükürüğün ph değeri 6-7 arasında değişir. Tükürük ph sinin yükselmesi hâlinde, ağızda kalsiyum ve fosfat gibi maddelerin çökmesi sonucu diş taşları oluşur. Yenilen besinin türü, bazı ilaçların kullanımı, reflü hastalığı gibi nedenlerle tükürük salgısının ph değeri değişebilir. Bu ph değişimi, bakterilerin çoğalmasına uygun ortam sağladığından ağız enfeksiyonları ve diş çürükleri meydana gelebilir. Bu durum hem mekanik hem de kimyasal sindirimi olumsuz etkiler. Gastrin hormonunun etkisiyle mide bezleri, mide öz suyu salgısını artırır. Öz su içinde HCl, pepsinojen ve az miktarda lipaz bulunur. Mide ph si 1,5 ile 2 civarındadır. Hidroklorik asit pepsinojen enzimini aktif pepsin enzimine dönüştürür ve besinlerle birlikte gelen mikroorganizmaları öldürür. Pepsin, midede protein yapısına sahip besinlerin kısmen kimyasal sindirime uğramasını sağlar. Resim 1.32: Kimyasal sindirimde rol alan salgılar asidik ya da bazik özellik gösterir. 33
Midede sadece proteinlerin sindirimi olur, karbonhidratların ve yağların sindirimi ortamın asidik olmasından dolayı gerçekleşmez. Midede gerçekleşen mekanik ve kimyasal sindirim sonucunda besinler bulamaç (kimus) hâline gelir. Midedeki asitli kimus, onikiparmak bağırsağına geçer. Kimusun etkisiyle onikiparmak bağırsağından salgılanan hormonlar midenin asit salgılamasını durdurur, karaciğerde safra üretimini, salgılanmasını arttırır ve pankreas öz suyunun salgılanmasını sağlar. Pankreas salgısının ph değeri yaklaşık 8,5 tir. Bu salgı, taşıdığı bikarbonat iyonları sayesinde mideden gelen asit özellikteki kimusun nötrleşmesini sağlayarak ince bağırsak ph değerini (7-8 arasında) düzenler. Safra, içindeki bikarbonat sayesinde bağırsak ortamını bazikleştirir, böylece pankreas ve bağırsak enzimlerinin etkinliğini artırır ve yağda çözünen vitaminlerin emilmesini sağlar. Safranın bakteriler üzerinde antiseptik özelliği de vardır. 34 Resim 1.33: Gazoz Resim 1.34: Antiasidik mide ilacı Resim 1.35: Maden suyu Mide yüzeyinin asitli ortamdan korunması mide bezlerinden salgılanan mukus ile sağlanır. Bikarbonat iyonları içerdiği için mukus bazik özellik gösterir ve mide asidini nötralleştirir. Bu sayede mide mukozası kendisini saran mukus tabakası tarafından korunmuş olur. Gazoz gibi asitli içecekler (Resim 1.33) mide mukozasını koruyan bu mukus tabakasında bulunan bikarbonat iyonlarını nötralleştirerek tabakanın koruma işlevini azaltır ve mide duvarında tahribatlar oluşur. Midenin aşırı asit salgılaması ve aşırı asitli içecek tüketimi gibi nedenlerle mide hücreleri tahrip olmakta ve gastrit, ülser hastalığı oluşmaktadır. Gastrit ve ülseri tedavi etmek için asit salgısını azaltan antiasit ilaçlar kullanılır (Resim 1.34). Proton pompası inhibitörleri asit salgısını azaltan ilaçlara örnek verilebilir. Antiasitler mide mukozasının salgıladığı hidroklorik asidi nötralleştirerek mide suyunun asitliğini azaltan ilaçlardır. Sodyum bikarbonat, kalsiyum karbonat, magnezyum karbonat, magnezyum hidroksit ve alüminyum hidroksit mide asidini nötralize eden ilaçlara örnek verilebilir. Ayrıca maden suyu (Resim 1.35) içerdiği bikarbonat iyonları nedeniyle bazik yapıda olup mide asidini nötralleştirerek mide ve bağırsak hastalıklarının belirtilerini azaltır. Bu nedenle asitli içecekler yerine maden suyunu tercih etmek sağlık açısından faydalıdır. Hidroklorik asidin fazla salgılanması mide rahatsızlıklarına neden olurken az salgılanması sindirimi zorlaştırır. Çeşitli maddelerin vücuttaki yetersizliğine bağlı olarak ortaya çıkan kansızlık hastalığının başlıca nedeni hidroklorik asidin az salgılanmasıdır. Sindirimde önemli işlevleri olan enzimlerin yetersiz miktarda salgılanmasına bağlı olarak gelişen sindirim bozukluklarında, eksik olan enzim dışarıdan ilaç olarak verilir. Bu ilaçlar yiyeceklerin mide ve bağırsaklarda sindirilmesini kolaylaştırır.
3.6 Asitlerin ve Bazların Kullanımında Güvenlik Asitler toprak, kum, cam ve plastik gibi maddeler ile tepkimeye girmezler. Metaller asitler ile tepkimeye girebildikleri için asitli yiyeceklerin ambalajlanmasında genellikle metal kaplar tercih edilmez. Asitli yiyeceklerin ambalajlanmasında cam, plastik, seramik ve porselen kaplar tercih edilir (Resim 1.36). Asitler ve bazlar dikkatli kullanılması gereken tehlikeli maddelerdir. Asitlerden bazıları parçalayıcı bazıları da zehirlidir. Hem asitler hem de bazlar yakıcı özelliğe sahiptir. Ancak bu özellik her asitte ve bazda aynı şekilde olmaz. Halk arasında kezzap olarak bilinen nitrik asit (HNO 3 ) deriye döküldüğünde proteinlerle tepkimeye girer. Sülfürik asit (H 2 SO 4 ) ise hücre suyunu çekerek yakma özelliği gösterir. Kostik alkali denilen kuvvetli bazlar deriyi ateş ve kaynar su gibi yakar ve bu maddeler, kazara içildiğinde, yemek borusunun ve midenin delinmesiyle sonuçlanan ağır yanıklara yol açar (Resim 1.37). Faydalı Bilgi Asitlerden yalnız hidroflorik asit, camı aşındırıcı etkisi olduğundan dolayı cam şişelerde saklanamaz. Resim 1.36: Turşu asit içerdiği için cam kavanoza konulması uygundur. Resim 1.37: Sodyum hidroksit yanığı Fabrikaların atık suyu çok asidik ya da bazik olabilmektedir. Örneğin boya fabrikalarının atık suyunun ph si 10-12 civarındadır. Eğer bu su doğrudan nehirlere ya da denize verilirse suda yaşayan canlıların yaşamını tehdit eder. Ayrıca metal borulara ya da gemilere de zarar verebilir. Bu suların mutlaka arıtıma tabi tutularak ph sinin 6-9 arasında olması sağlanmalıdır. Atık sulara karışan deterjanların zararlı etkilerini ortadan kaldırmak için atık sular arıtıma tabi tutulduktan sonra derelere, nehirlere ve göllere verilmelidir. Fabrika bacalarından çıkan gazların havaya karışarak asit yağmurları oluşturmasını önlemek için fabrika bacalarına filtre konulmalıdır. Bütün bunların yanında insanlar çevreyi koruma adına bilinçlendirilmelidir. Evlerde kullanılan temizlik malzemeleri kuvvetli asit ve bazik özellikteki maddelerdir. Temas ettikleri dokuda çeşitli hasarlar oluştururlar. Sindirim sisteminde ciddi tahrişlere, gözde ve ciltte ciddi yanıklara neden olurlar. Bu nedenle, temizlik malzemeleri dikkatli bir şekilde kullanılmalı; birbiriyle karıştırılmamalı ve kullanımı sırasında açığa çıkan gaz solunmamalı; gözlük, eldiven gibi koruyucu tedbirler mutlaka alınmalıdır. Temizlik malzemelerinin çocukların ulaşamayacakları yerlerde saklanması da son derece önemlidir. Asit ve bazların meydana getirebileceği tehlikelerden korunmak için bu maddeleri tanımamız gerekir. Peki, bu maddelerin sadece Uyarı Kuvvetli asitlerin ve bazların seyreltilmesi genellikle ısı açığa çıkarır. Seyreltme sırasında açığa çıkan ısı, suyu kaynatabileceğinden ve kuvvetli asidin sıçramasına neden olacağından, seyreltme için suyu asla kuvvetli asitlere ve bazlara ilave etmeyiniz. 35
a) Aşındırıcı ve tahriş edici b) Zararlı ve tahriş edici Şekil 1.10: Asitlerde ve bazlarda bulunan güvenlik sembolleri dış görünümüne bakarak tehlikeli olup olmadıklarını anlayabilir miyiz? Kimyasal maddeleri kullanırken ambalajları üzerindeki güvenlik uyarılarını dikkate almalıyız. Asit ve baz içeren kimyasal maddelerin ambalajları üzerindeki etiketlerde bulunan sembollerden bazıları Şekil 1.10 da gösterilmiştir. Bu semboller sayesinde asidik ve bazik maddeleri kullanırken nelere dikkat etmemiz gerektiğini bilebilir ve olası tehlikelerden korunmuş oluruz. Endüstride asit ve bazların doğru bir şekilde taşınması ve depolanması sırasında oluşabilecek tehlikelere karşı önlemlerin alınması çok önemlidir. Taşımada kullanılan araçlarda ve depolama yerlerinde yangın söndürücüler, ilk yardım çantası vb. ekipmanlar kolay ulaşılabilir yerlerde ve kullanıma hazır tutulmalıdır. Asitler, özellikle bazlardan ve magnezyum, potasyum, sodyum gibi aktif maddelerden ayrı saklanılmalı; raflardan düşme tehlikesini önlemek için tabana yakın yerlere yerleştirilmelidir. Güneş ışığından uzak, serin, kuru ve iyi havalandırılan alanlarda depolanmalı; katı ve sıvı maddeler ayrı tutulmalıdır. 4. Etkinlik Asitlerin ve Bazların Etkileri Amaç: Asitlerin ve bazların maddeler üzerindeki etkilerinin incelenmesi Araç ve Gereçler 1. 9 adet saat camı 6. Kireç 2. Damlalık 7. Su 3. Spatül 8. Saç teli 4. Derişik HCl çözeltisi 9. Deri parçası 5. Derişik NaOH çözeltisi, 10. Katı yağ 36 Etkinliğin Yapılışı 1. 3 adet saat camı alarak içerisine saç teli, katı yağ ve deri parçası koyunuz. 2. Damlalık yardımı ile üzerlerine birkaç damla HCl çözeltisi damlatınız. 3. Diğer 3 adet saat camı içerisine yine saç teli, katı yağ ve deri parçası koyunuz. 4. Damlalık yardımı ile üzerlerine birkaç damla NaOH çözeltisi damlatınız. 5. Geriye kalan 3 adet saat camı içerisine de saç teli, katı yağ ve deri parçası koyunuz. 6. Üzerlerine bir spatülün yarısı kadar kireç ekleyiniz ve birkaç damla su damlatınız. 7. Gözlemlerinizi aşağıdaki tabloya kaydediniz. HCl çözeltisi damlatıldığında NaOH çözetisi damlatıldığında Kireç ve su eklendiğinde Saç teli Katı yağ Deri parçası Sonuçları Değerlendirelim 1. Asitlerin ve bazların maddeler üzerinde ne tür etkileri vardır? 2. Asitler ve bazlar vücudumuza temas ederse ne tür etkileri olabilir? 3. Lavabo giderlerindeki tıkanmaları açmak için ne tür maddeler kullanabiliriz? Neden? 4. Asitlerin ve bazların zararlı etkilerinden korunmak için neler yapabiliriz?