SABUNUN GİZEMLİ DÜNYASI

SABUN KİRLERİ NASIL ÇIKARIR? Sabunun yapısında, sodyum stirat (C17 H35 COONa) bileşiği vardır. Kimyasal formülünden de anlaşılacağı gibi, stirat iyonu uzun bir hidrokarbon ağına sahiptir. Apolar olduğu için de, polar olan su ile arası pek iyi değildir (polar maddeler, kendileri gibi polar olanları tercih ederken; apolar olanlar da yine kendileri gibi apolar olan maddeleri severler). Bunun yanısıra stiratta bir de karboksil (COO-) gurubu vardır ki, iyonik yapısından ötürü, suyla tepkimeye girmeyi sever. Sabun ile yıkadığımız zaman, elimizdeki yağ ve kir, sabunda bulunan ve suyu sevmeyen hidrokarbon ağı tarafından emilerek elimizden sökülür. Böylece ellerimiz temizlenmiş olur. Sabunun temizleme özelliği kısaca bu şekildedir. Tepkimeye giren maddeler farklı olsa da, şampuan, diş macunu ve deterjanlarda da temel prensip budur.

Detaylı bir şekilde anlatmak gerekirse: Sabun hidrofil ve hidrofob uçlardan oluşur. Hidrofob uç kir (karbonhidrat ve yağ) tutucusu olarak bilinir, hidrofil uç ise suya tutunur. Bu şekilde sabun hem suya hem kire tutunur bu sayede kirler yok olur. Şimdi gelelim mikroplar nasıl ölür? Mikroplar aslında saf suda daha çabuk ölür. Nedeni ise hücre içi basınçtır. Hücre içerisindeki basınç dışarıdakinden fazla olduğundan dolayı hücre su alır ve en sonunda patlar, sabunlanmasının sebebi ise hücre patladıktan sonra diğer organeller (özellikle lizozom) el üzerine geçer bu direkt temasta lizozom içindeki asit eldeki hücrelere aşırı derecede zarar verir bu yüzden sabunlanarak onlar da çözülür.

Su madem mikropları basınçla öldürüyor, biz de hücrelerden oluşuyoruz neden bizim elimize bir şey olmuyor?

Su madem mikropları basınçla öldürüyor biz de hücrelerden oluşuyoruz neden bizim elimize bir şey olmuyor sorusunun açıklaması şu şekildedir ; bize bir şey olmuyor diye bir şey yok sinirlere bir şey olmuyor bu yüzden de hissetmiyoruz fakat anlayabiliriz banyodan, havuzdan, denizden vs çıktığımızda görürüz ki vücudumuzda deri parçacıkları vardır bunun sebebi o ölen hücrelerdir.

Sabun Kendisi Renkliyken Köpüğü Neden Beyazdır ? Bir cismin rengini, görünür ışık aralığındaki frekanslardan hangilerini soğurup, hangilerini yansıttığı belirler. Ancak cismin bize görünen rengi, üzerine hangi tür ışığın düşürülmüş olduğuna da bağlıdır. Örneğin mavi pigmentli bir boya yüzeyi, üzerine düşen ışınlardan mavi olanları yansıtıp, diğerlerini soğurur. Ve böyle bir zemin üzerine beyaz ışık düşürüldüğünde, biz o zemini mavi görürüz. Çünkü zeminden yansıyıp da gözümüze ulaşan ışınlar, mavinin frekans aralığında olup, diğerleri soğurulmuştur. Halbuki aynı zemin üzerine, örneğin sadece kahverengi ışık düşürülmüş ise, bu ışık soğurulacağından, cisim bize siyah görünür. Keza bir pencere camı, üzerine düşen beyaz ışığı yansıttığında, bize ayna gibi; öte yandan batmakta olan güneşin ışınlarını yansıttığında ise, altın bakır alaşımı rengi kızıl bir parlaklıkta görünür. Halbuki malzeme, yani cam, aynı camdır. 

Örneğin mavi bir sabunla, aydınlık bir banyoda elimizi yıkamaya başladığımızı düşünelim. Elimizi ıslatıp da sabuna sürdüğümüzde, elimize bulaşan sabun kremi, hala mavi renktedir. Çünkü rengi belirleyen, sabun malzemesindeki renk pigmentleridir. Ancak, ellerimizi tekrar ıslatıp ovuşturmaya başladığımızda, sabun kremi suyla seyrelmiş hale gelir. Öte yandan kabarcıklar oluşturarak köpüklenmektedir. Bu kabarcıklar, artık sadece sabun kreminden değil, suyla krem karışımından oluşmaktadır. Su saf haliyle şeffaf iken, bu karışım opaktır ve üzerine düşen ışınların hemen tümünü yansıtır. Bu nedenle de beyaz görünür. Ancak, elimizi ovuşturmaya devam ettiğimizde, suyla sabun karışımı iyice köpürmeye, köpüğü oluşturan baloncuklar büyümeye başlar. Büyüdükçe incelir ve şeffaf hale gelirler. Bu durumda, üzerlerine düşen ışığın hemen tümünü geçirip, pek azını yansıtmaktadırlar. Şeffaf görünmeleri de zaten bu yüzdendir. Fakat, baloncuk yüzeyinin, içinden geçen ışığa yaptığı bir şey daha vardır. Baloncuğun bir yüzeyinden girip diğer yüzeyinden çıkan ışık, her iki yüzeyde de kırılır. Farklı frekanslardaki ışık, yüzey malzemesinin et kalınlığına bağlı olarak, farklı açılarla kırılır. Yani malzemenin kırılma indisi, ışığın frekansına da bağlıdır.

Bu durumda biz, aynı baloncuğa bakarken, baloncuğun yüzeyine bakış açımızı değiştirdiğimizde, yüzey renginin değiştiğini görürüz. Çünkü bakış açımızı değiştirdiğimizde, gözümüze artık, farklı bir frekans aralığındaki ışınlar ulaşabilmektedir. Hatta kafamızı oynatmamıza dahi gerek yoktur: Baloncuk yüzeyi kavisli olduğundan, yüzeyin farklı bölgelerinden gözümüze ulaşan ışıklar, farklı frekanslardadır. Rengarenk bir baloncuk görürüz, yakamozlanmakta olan... Kısaca şu şekilde de diyebiliriz: Sabuna renk veren içine katılan boyar maddelerdir. Sabun köpüğüyse, sabun moleküllerinden oluşur. Bir başka deyişle köpüren, sabun molekülleridir; boyar madde molekülleri değil. Bu nedenle, sabun renkli bile olsa köpükler renkli olmaz.

Neden hep küre şeklinde köpükler oluşuyor ?

Köpük yapan oyuncaklarda hep küre şeklinde köpükler oluşuyor.  Bunun nedeni üflediğimiz kısmın dairesel olması mı yoksa  daima küresel şekilde köpükler mi elde ederiz?

Bunu cevaplamanın en iyi yolu deney yapmak Bunu cevaplamanın en iyi yolu deney yapmak. Dikdörtgen, üçgen, çember gibi değişik şekillere sokabileceğiniz bir teli basit bir baloncuk üfleme aleti olarak kullanabilirsiniz. Alet hangi şekilde olursa olsun çıkan baloncukların küre şeklini aldığını görebilirsiniz. 

Sıvının havayla temas ettiği bölge deri gibi gerilmiş bir yüzeyden oluşur. Yüzey gerilimi denen bu gerginlik dengelenmemiş kohezyon kuvvetinden kaynaklanmaktadır. Bir maddenin atomları arasındaki çekme kuvveti olarak tanımlanan kohezyon kuvveti, katılardaki kadar kuvvetli olmasa da sıvı atomları arasında da vardır. Örneğin bir kap sıvının iç kısmında yer alan bir atom, etrafındaki diğer sıvı atomları tarafından her yöne çekilse de yüzeydeki atomlar sadece aşağısında bulunan sıvı atomları tarafından çekilir. Havayla temas ettiği üst kısımda hava moleküllerinin uyguladığı çekme kuvveti ihmal edilecek kadar az olduğu için yüzeyde kuvvet dengesizliği söz konusudur. Bu nedenle yüzey gerilerek bu dengesizliği örtbas etmeye çalışır. 

Yer çekimi alanındaki bir topun değişik yüksekliklerde değişik potansiyel enerjiye sahip olması gibi yüzey atomlarının sayısı ve konumları da potansiyel enerji değerini belirler. Termodinamiğin ikinci kanunu gereği tüm cisimler denge konumuna potansiyel enerjinin minimum olduğu durumda gelir. Bu bir kap sıvı, bir su damlacığı, köpükten bir balon için de geçerli. Daha az atomun yüzeyde konumlanmasına olanak vererek yüzey alanını en aza indirgeyen şekil küre şekli olduğu için boşlukta asılı küçük bir sıvı taneciği küre şeklindedir. Aynı sebepten ötürü üflediğiniz köpük de küre şeklini alır.

Şimdi su damlacığı damla şeklinde, küre şeklinde değil ki diyebilirsiniz. Aslında yerçekimi kuvveti ve hava direncinin olmadığı bir ortamda küre şeklini alacaktır.

Ancak, yer çekimi etkisi altında aşağı doğru çekilip uzadığı ve hava direnci sebebiyle de alt kısmı yassılaştığı için üstte ince alta basık bir damlacık şeklindedir. Köpükten baloncuklar ise içi havayla dolu oldukları için yer çekimi ve hava direnci etkisi birbirini yok eder ve mükemmel bir küre görünümünü korur. 

Genel olarak bir sabun baloncuğunun ya da köpüğünün küre şeklinde olduğunu söyleyebiliriz. Sabun köpüğünün harcadığı enerji yüzeyiyle orantılıdır. Köpük, en az enerji harcayacağı şekli almak ister. Bunun için yüzeyinin mümkün olduğunca küçük olması gerekir. Bu durumda da alacağı en uygun şekil küre olacaktır.

İKİ BOYUTLU EN VERİMLİ GEOMETRİK ŞEKİL Eski zamanlarda insanlar, “Sabit uzunlukta bir malzemeye (meselâ belli uzunluktaki bir ipe) hangi geometrik şekil verilerek en büyük alanın etrafı çevrilebilir?” sorusunun cevabını aramışlardır. Benzer olarak biz de. “Verilen bir alanın etrafını çevirerek hangi geometrik şeklin kenar uzunluğu en kısadır?” sualini sorabiliriz. Roma mitolojisinde anlatılan bir hikaye vardır: Abisinin, kocasını öldürmesi üzerine Dido, antik Fenike Devletinin başşehri Sur’daki evinden ayrılır ve yeni bir şehir kurup yerleşmek üzere Kuzey Afrika’ya gelir. Yörenin kralı, Dido’nun, ancak bir öküz derisinin kaplayıp kuşatacağı kadar arazi satın almasına izin verir.

Dido, daha fazla toprak elde etmek için öküz postunu uzun ince şeritler halinde keser, uç uca ekler ve bunlar ile şimdi Kartaca diye bilinen Byrisa tepesinin çevresini daire şeklinde kuşatır. Dido’nun yaptığı gibi, insanlar, çok öncelerden beri yukarıdaki probleme çözüm olarak daireyi kullanmışlardır. Ancak matematikçilerin bunu ispat etmeleri uzun zaman almıştır. Milattan önce 3. ve 4. yy.‘lara dayanan çalışmalara araştırmacılar 19.yy.’da son noktayı koyarak, verilen bir alanın etrafının ancak daire ile çevrilirse en kısa kenar uzunluğu elde edilebileceğini ispatlayabilmişlerdir.

Peki verilen bir hacmi kapsayacak en verimli yüzey küre midir?

Yine 19. yy.’ın sonlarında bu öngörü de matematikçiler tarafından ispat edilir. Bu ispata göre küre, diğer üç boyutlu cisimlerin yanında belli bir hacmi en az yüzeyle kaplayan tek geometrik şekildir. Tabiatta, küreye yakın olan pek çok şey vardır. Bunların yanında bizim küre zannettiklerimiz de oldukça çoktur; hücreler, yağmur damlaları gibi. Oysa bunlar, hava akımları, yerçekimi, moleküllerin hareketi gibi çeşitli faktörler sebebiyle matematik anlamda gerçek bir küre olarak kalamazlar. Tabiatta, küreyi mükemmel olarak temsil eden hemen hemen tek şey sabun köpüğüdür. Bu özelliklerinin yanında sabun köpüğü matematik biliminde en küçük yüzey problemlerine yardımcı olacak ilginç özelliklere de sahiptir. Bunlardan birisi birbirine yapışmış iki sabun köpüğündeki harikuladeliktir .

Böyle çift hacimli şekiller yeni bir soruyu gündeme getirmiştir Böyle çift hacimli şekiller yeni bir soruyu gündeme getirmiştir. Acaba iki aynı hacim en verimli bir şekilde nasıl kaplanabilir? Aslında, iki hacimli bir sabun köpüğü çok değişik düzenlemelerle elde edilebilir. Bunun yanında. ayrı parçalardan oluşmuş köpükler de üretilebilir.

Sonsuz çeşitlilikte düşünülebilecek bu iki hacimli şekillerin hepsi de en küçük yüzey problemini çözmeye adaydır. Matematikçiler, gerek çeşitli “torus” köpüklerini gerekse ikiz sabun köpüğünü karşılaştıran gelişmiş bilgisayar programları hazırlamışlar ve bu şekillerden hangisinin en küçük yüzeye sahip olduğunu tespit etmişlerdir. Sonuç olarak, 1995 yılında, eşit olmaları şartıyla verilen iki hacmin yüzeyini en küçük alan ile kaplayacak olan şeklin ikiz sabun köpüğü olduğunu ispatlamışlardır. Bu sonucun bizi düşünmeye sevkeden çok ilginç bir yanı vardır; zira, ikiz sabun köpüğü yukarıda anlatılan şekliyle tabiatıa oluşabilen tek şekildir. Çocuğumuzun deterjanlı sudan üfleyerek yaptığı sabun köpükleri bunlara iyi bir misal teşkil etmektedir. Bu yapı. teknik uygulamalarda da önemli bir öneme sahip olabilmektedir. Örneğin; ikiz sabun köpüğü şeklinde bir deponun kullanılması, roketlerde kullanılan çift yakıt tanklarının ağırlığını önemli ölçüde azaltabilecektir.

SABUN KÖPÜĞÜNÜN İLGİNÇ ÖZELLİKLERİ Kolayca bir sabun köpüğü oluşturabilmemize rağmen, kısa ömürlü ve nazik yapıları sebebiyle üzerlerinde sistematik olarak çalışmak zordur. 19. yy.’da sabun köpükleri üzerinde gerçekleştirilen pek çok deneyde sabun köpüğünün geometrisini anlatan dört yasa (Plateas yasaları) keşfedilmiştir:

1- Sabun köpüğü zarı pürüzsüz (çok düzgün) parçacıkların bir araya gelmesinden oluşur. 2- Sabun köpüğü yüzeyini oluşturan her pürüzsüz parçacığın ortalama eğriliği sabittir. 3- Üç sabun köpüğü bir araya geldiğinde birbirinden 12O0 açı ile ayrılan düzgün yüzeyler oluştururlar. 4- Altısı bir araya geldiğinde ise öyle bir şekil meydana gelir ki, orada her eğri çifti arasındaki açı eşit ve yaklaşık 1O90’dir. Bu kaideler, bütün sabun köpükleri için geçerlidir. Yapılan araştırmalar. bu dört kurala aykırı davranan sabun köpüğünün olmadığını göstermiştir. Sabun köpüklerinde çok bariz olarak görülen matematiksel intizam ve güzellik, keşfedilen tabiat kanunlarında, kâinatın bütün parça ve sistemlerinde de kendini göstermektedir.

Kaynaklar Kaynakları ekleyiniz!