Kışın deniz kıyısında suyun yüzeyi, göl suyuyla aynı hızda buz tutmaz. Bunun sebebi denizin daha sıcak olması değildir; suyun içine karışan tuz, donmanın başlayacağı sıcaklığı aşağı çeker.
Kristal düzenine giren su
Saf su soğurken molekülleri belirli bir düzene geçer ve buz kristali oluşmaya başlar. Bu geçiş, günlük ölçekte sıfır derece civarında gerçekleşir. Tuz suya karıştığında ise sodyum ve klorür iyonları suyun içinde dağılır. Su molekülleri buzun düzenli yapısına yerleşmeye çalışırken araya giren bu parçacıklar, kristalin kurulmasını zorlaştırır.
Kimyada buna donma noktası alçalması denir. OpenStax, çözeltilerin saf sıvılara göre daha düşük sıcaklıkta donduğunu ve etkinin çözeltideki tanecik sayısıyla ilişkili olduğunu açıklar. Burada tuzun tadı ya da rengi değil, suda kaç parçacığa ayrıldığı önemlidir. Sodyum klorür suda sodyum ve klorür iyonlarına ayrıldığı için suyun düzenini tek parça tuzdan daha fazla etkiler.
Deniz suyu bu yüzden tatlı sudan daha soğuk olmadan buz tutmaz. NOAA, okyanus suyunun yaklaşık −1,9 °C’de donmaya başladığını; tatlı suyun ise yaklaşık 0 °C’de donduğunu belirtiyor. Bu değer her deniz için aynı değildir, çünkü tuzluluk değiştikçe donma sıcaklığı da değişir.
Buz oluşurken tuz nereye gider?
Deniz suyu donduğunda buz kristalini esas olarak su molekülleri kurar. Tuzun büyük bölümü kristalin düzenine uyamadığı için henüz donmamış sıvıda kalır. NOAA’nın eğitim açıklamasında da bu nedenle donma ilerledikçe geride kalan suyun daha tuzlu hâle geldiği anlatılıyor.
Bu küçük ayrıntı deniz buzunun davranışını açıklar. İlk buz tabakası, içindeki tuz azaldığı için çevresindeki deniz suyundan farklı özellik taşır; geride kalan su ise daha yoğun tuz çözeltisine dönüşür. Okyanus yüzeyindeki donma, tek seferde bütün suyun sert bir bloğa dönüşmesi değil, suyun bir bölümünün kristalleşip tuzu sıvı tarafa bırakmasıdır.
Evde buzluğa koyduğumuz tuzlu suyun tamamen donmak yerine bir süre sulu ve buzlu kalabilmesi de aynı ilkenin sonucudur. Tuz miktarı arttıkça donma noktası daha da düşer; fakat bunun sınırsız bir etkisi yoktur. Bir çözeltinin hangi sıcaklıkta ve ne ölçüde donacağı, içindeki tuz oranına bağlıdır.
Deniz kıyısında buzun daha geç oluşmasının nedeni, tuzlu suyun kristal düzenine geçmek için tatlı sudan daha düşük bir sıcaklığa ihtiyaç duymasıdır.
Necla Öğretmen
