Asitler ve Bazlar: pH Ölçeği ile Çıkarım Yapma, Asit ve Bazların Maddeler Üzerindeki Etkileri ve Temizlik Malzemelerinin Güvenli Kullanımı

Geçen hafta limon suyunun da mide özsuyunun da mavi turnusolu kırmızıya çevirdiğini öğrenmiştik. Peki ikisi aynı derecede mi asidiktir? Bu soruyu cevaplamak için bilim insanları asitlik ve bazlığı sayıyla ifade eden bir ölçek geliştirmiştir: pH ölçeği. pH değeri, bir çözeltideki hidrojen iyonu (H⁺) miktarıyla ilgilidir. Günlük hayatta karşılaştığımız çözeltilerin pH değerleri genellikle 0 ile 14 arasındadır.

pH ölçeğinin tam ortasında 7 bulunur. 25 °C'deki saf suyun pH değeri 7'dir ve bu değer nötr ortamı gösterir. pH değeri 7'den küçük olan çözeltiler asidiktir. Bu çözeltilerde hidrojen iyonları hidroksit iyonlarından fazladır. pH değeri 7'den büyük olan çözeltiler ise baziktir ve bunlarda hidroksit iyonları (OH⁻) çoğunluktadır. Burada dikkat edilmesi gereken bir nokta vardır: pH değeri küçüldükçe asitlik artar. Yani pH değeri 1 olan bir çözelti, pH değeri 4 olandan daha asidiktir. pH değeri 14'e yaklaştıkça da bazlık artar.

pH ölçeği sıradan bir cetvel gibi değildir. pH değerindeki 1 birimlik azalma, ortamın yaklaşık 10 kat daha asidik olduğu anlamına gelir. Örneğin pH değeri 3 olan sirke, pH değeri 5 olan kahveden yaklaşık 10 × 10 = 100 kat daha asidiktir. Bu sayede pH değerleri bize yalnızca bir maddenin asit mi baz mı olduğunu değil, ne kadar kuvvetli olduğunu da söyler. Bu bilgi; sağlıktan tarıma, gıda üretiminden temizliğe kadar pek çok alanda doğru kararlar vermemizi sağlar.

Turnusol kâğıdı bir maddenin asit mi baz mı olduğunu güvenle gösterir. Ancak limon suyu ile domates suyunun ikisi de mavi turnusolu kırmızıya çevirir. Bu yüzden turnusolle hangisinin daha asidik olduğunu anlayamayız. Asitliğin veya bazlığın derecesini belirlemek için farklı araçlar kullanılır. Bunların en yaygın üç tanesi pH kâğıdı, evrensel ayıraç ve pH metredir.

Evrensel ayıraç, birkaç farklı ayıracın karıştırılmasıyla hazırlanan özel bir çözeltidir. Tek bir ayıraç yalnızca belirli bir pH aralığında renk değiştirir. Bu karışım ise her pH değerinde farklı bir renk alır. Genel olarak kuvvetli asidik ortamda kırmızı, zayıf asidik ortamda turuncu-sarı, nötr ortamda yeşil, bazik ortamda mavi, kuvvetli bazik ortamda mor renk verir. pH kâğıdı ise bu ayıracın emdirildiği kâğıt şeritlerdir. Şerit, temiz bir cam bagetle çözeltiden alınan bir damlayla ıslatılır. Oluşan renk, kutunun üzerindeki renk ölçeğiyle karşılaştırılarak yaklaşık pH değeri okunur.

Daha hassas ölçüm gereken durumlarda pH metre kullanılır. Bu cihazın ucundaki elektrot çözeltiye daldırılır ve pH değeri ekranda 3,2 veya 8,7 gibi ondalıklı bir sayı olarak görünür. Hastanelerde, su arıtma tesislerinde, gıda fabrikalarında ve tarım laboratuvarlarında pH metreler yaygın olarak kullanılır. Geçen hafta tanıdığımız kırmızı lahana suyu da kaba bir pH göstergesi olarak kullanılabilir. Lahana suyu kuvvetli asitte kırmızı, zayıf asitte pembe, nötr ortamda mor, zayıf bazda mavi-yeşil, kuvvetli bazda sarı renk alır. Böylece yalnızca asit-baz ayrımını değil, ortamın yaklaşık ne kadar asidik veya bazik olduğunu da gösterir.

Bu haftanın süreç bileşeni, pH konusunda deney yoluyla çıkarım yapmamızı istiyor. Sınıfta yapılabilecek basit bir deneyde limon suyu, sirke, süt, saf su, karbonatlı su ve sabunlu su ayrı kaplara eşit miktarda konur. Her birinin pH değeri pH kâğıdıyla ölçülür. Bu deneyde bağımsız değişken çözeltinin türü, bağımlı değişken ölçülen pH değeridir. Çözelti miktarı, sıcaklık ve kullanılan pH kâğıdının türü ise kontrol edilen değişkenlerdir. Ölçümler bir tabloya yazılıp pH ölçeği üzerinde sıralandığında hangi maddenin daha asidik, hangisinin daha bazik olduğu kolayca karşılaştırılır.

İkinci deneyde seyreltmenin pH değerine etkisi incelenir. pH değeri 3 olan bir miktar sirkeye adım adım su eklenir ve her adımda pH ölçülür. Ölçümler sirkenin pH değerinin 3'ten 4'e, 5'e doğru yükseldiğini gösterir. Ancak ne kadar su eklenirse eklensin değer 7'yi geçmez, yalnızca 7'ye yaklaşır. Aynı işlem sabunlu suyla yapıldığında pH değeri düşer ve yine 7'ye yaklaşır. Buradan şu çıkarım yapılır: Su eklemek asidi veya bazı seyreltir ve etkisini zayıflatır. Ancak asidi baza, bazı aside dönüştürmez.

Üçüncü bir gözlemde asidik bir çözeltiye azar azar bazik bir çözelti eklenir. Bu durumda pH değeri yükselerek 7'ye yaklaşır; yeterince baz eklendiğinde ortam bazik hâle bile gelebilir. Geçen hafta gördüğümüz asit-baz etkileşimi bu ölçümlerle sayısal olarak izlenmiş olur. pH değerleri doğal olaylarla ilgili çıkarımlar yapmamızı da sağlar. Örneğin ortanca bitkisi asidik toprakta mavi, bazik toprakta pembe çiçek açar; çiftçiler toprağın pH değerini ölçerek hangi bitkinin iyi yetişeceğine karar verir. Vücudumuzda da kanın pH değeri yaklaşık 7,4 olup çok dar bir aralıkta tutulur. Derimizin yüzeyi ise yaklaşık 5,5 pH değeriyle hafif asidiktir. Bu nedenle cilt bakım ürünlerinin pH değerleri dikkatle ayarlanır.

Asitlerin çevremizdeki maddelerle etkileşimi deneylerle kolayca gözlenebilir. En dikkat çekici deneylerden biri sirkedeki yumurta deneyidir. Çiğ bir yumurta bir kavanoz sirkenin içine bırakıldığında kabuğun yüzeyinde hemen küçük gaz kabarcıkları belirir. Yumurta kabuğu kalsiyum karbonat içerir ve sirkedeki asetik asitle tepkimeye girerek karbondioksit gazı oluşturur. Bir-iki gün sonra kabuk tamamen çözünür; geriye yalnızca ince ve esnek zarı ile çevrili, lastik gibi yumuşak bir yumurta kalır. Aynı tepkime mermer ve kireç taşı için de geçerlidir. Bu yüzden mermer tezgâhlara limon suyu veya sirke döküldüğünde yüzey matlaşır ve aşınır. Çaydanlıkların dibinde biriken kireç de sirke veya limon tuzuyla temizlenebilir.

Asitler metallerle de etkileşir. Çinko, magnezyum ve demir gibi aktif metallerden yapılmış küçük parçalar seyreltik bir asit çözeltisine konduğunda metal yüzeyinden hidrojen gazı kabarcıkları çıkar. Metal zamanla incelerek aşınır. Buna karşılık bakır, gümüş ve altın gibi soy metaller seyreltik asitlerden kolay etkilenmez. Altın takıların yüzyıllar boyunca parlaklığını korumasının bir nedeni de budur. Gündelik hayatta da bu etkiye dikkat ederiz: Domates, salça ve turşu gibi asitli yiyecekler kalaysız bakır veya alüminyum kaplarda uzun süre bekletilmez. Bakır kapların iç yüzeyinin kalaylanması, yiyeceklerin metalle temas etmesini önlemek içindir.

Asitler başka maddeler üzerinde de etkilidir. Derişik asitler pamuklu kumaşları ve kâğıdı tahrip eder, deride yanıklara yol açar. Bu yüzden akü asidinin sıçradığı giysilerde delikler oluşur. Zayıf asitler ise mutfakta işimize yarar: Kaynayan süte limon suyu ya da sirke eklendiğinde süt proteinleri pıhtılaşır ve lor peyniri benzeri bir ürün elde edilir. Asitli içeceklerin sık ve uzun süreli tüketimi ise diş minesini aşındırabilir; diş minesi de kalsiyum içeren bir yapıdır. Kısacası asitlerin etkisi; maddenin cinsine, asidin kuvvetine ve derişimine göre değişir.

Bazların en bilinen etkisi yağlar üzerindedir. Geçen hafta yağların bazlarla tepkimeye girerek sabuna dönüştüğünü (sabunlaşma) öğrenmiştik. Bu özellik deneyle kolayca gözlenebilir. İki bardağa biraz sıvı yağ ve su konur; birine birkaç damla bulaşık deterjanı eklenip karıştırılır. Deterjansız bardakta yağ su üstünde ayrı bir tabaka olarak kalır. Deterjanlı bardakta ise yağ küçük damlacıklara bölünerek suya dağılır. Fırın temizleyiciler ve lavabo açıcılar gibi kuvvetli bazlar, yanmış ve katılaşmış yağları gerçek bir kimyasal tepkimeyle çözer. Lavabo açıcıların gideri tıkayan yağ ve saç topaklarını açabilmesinin sırrı budur.

Kuvvetli bazlar protein yapılı maddeleri de çözer. Saç, tırnak, yün, ipek ve derimiz büyük ölçüde proteinlerden oluşur. Bu yüzden lavabo açıcı gidere sıkışmış saçları eritebilir. Aynı madde ele değdiğinde önce kayganlık hissi verir, ardından ciddi yanıklara yol açar. Yün ve ipek kumaşlar bazik maddelerle yıkandığında lifleri zarar görür; bu kumaşlar için özel, hafif deterjanlar üretilir. Bazların göze teması özellikle tehlikelidir. Bazik maddeler göz dokusunun derinlerine ilerleyebildiği için kalıcı hasar bırakabilir.

Bazlar metallerin çoğuyla asitler kadar kolay tepkimeye girmez. Ancak alüminyum ve çinko bu konuda istisnadır: Sodyum hidroksit içeren kuvvetli bazlar bu metalleri aşındırır ve tepkime sırasında hidrojen gazı çıkar. Bu nedenle lavabo açıcılar alüminyum kaplarda saklanmamalı, alüminyum tencereler çamaşır suyu veya sud kostikle temizlenmemelidir. Bazlar asitlerden farklı olarak mermer ve yumurta kabuğuyla köpürme oluşturmaz; bakır ve demir yüzeylerde de belirgin bir etki göstermez. Kuvvetli bazlar boya ve vernik tabakalarını da yumuşatıp sökebilir. Bu yüzden bazı boya sökücüler bazik yapıdadır. Tarımda ise topraktaki bazlık bitkilerin gelişimini etkiler; aşırı bazik topraklarda bazı bitkilerin yaprakları sararır.

Evlerimizde kullandığımız temizlik malzemelerinin çoğu asit ya da baz içerir. Asidik temizleyiciler arasında kireç sökücüler, tuz ruhu (seyreltik hidroklorik asit) ve bazı tuvalet temizleyicileri bulunur; bunlar kireç ve pas lekelerini çözer. Bazik temizleyiciler arasında ise çamaşır suyu, lavabo açıcı, fırın temizleyici ve amonyaklı cam temizleyiciler yer alır; bunlar yağ ve kiri çözer, mikropları etkisiz hâle getirir. Bu ürünleri işe yarar kılan güçlü kimyasal etkileri, yanlış kullanıldıklarında tehlike oluşturabilir.

En büyük tehlike temizlik ürünlerini birbirine karıştırmaktır. Daha iyi temizleyeceği düşüncesiyle çamaşır suyu, tuz ruhu veya kireç sökücü gibi asidik bir ürünle karıştırılırsa zehirli klor gazı açığa çıkar. Bu gaz gözleri yakar, öksürüğe ve nefes darlığına neden olur; kapalı ortamda hayati tehlike oluşturur. Çamaşır suyu amonyaklı temizleyicilerle karıştırıldığında da boğucu ve zehirli gazlar oluşur. Bu yüzden iki farklı temizlik ürünü aynı kovaya, aynı yüzeye ya da aynı tuvalete art arda dökülmemelidir. Bir ürünü kullandıktan sonra başka bir ürün kullanılacaksa önce yüzey bol suyla durulanmalıdır.

Güvenli kullanım için alınması gereken tedbirler şunlardır: Ürünü kullanmadan önce etiketini ve tehlike işaretlerini okumak, eldiven ve gerektiğinde koruyucu gözlük takmak, ortamı havalandırmak. Ürünler orijinal ambalajında, kapağı sıkıca kapalı ve çocukların ulaşamayacağı yerlerde saklanmalıdır. Temizlik maddeleri asla su veya meyve suyu şişesine aktarılmamalıdır; bu durum yanlışlıkla içilmesine neden olan kazaların başında gelir. Bir asit seyreltilecekse suyun üzerine asit yavaş yavaş eklenmelidir, tersi yapılmaz. Kaza anında bulaşan bölge bol suyla en az 15 dakika yıkanmalı ve bulaşan giysiler çıkarılmalıdır. Ürün yutulmuşsa kişi kusturulmamalı; hemen 114 Ulusal Zehir Danışma Merkezi ya da 112 aranmalıdır.