Güçlü elektrik alanları, suyun kendi kendine iyonlaşma (autodissociation) dengesini değiştirerek su kimyasının bildik kurallarını altüst ediyor. Max Planck Institute For Polymer Research ve Cambridge Üniversitesi ekibi, bu süreçte itici gücün enerji düşüşü değil, iyonlar oluştuktan sonra artan düzensizlik (entropi) olduğunu gösterdi. Bulgular, elektroliz gibi cihazlarda suyun yerel pH’ının 7’den 3’e kadar inebileceğine işaret ediyor.
Elektrolizle hidrojen üretimi gündemdeyken, suyun elektriksel ortamda nasıl davrandığını doğru okumak daha da kritik hale geliyor. Max Planck Institute For Polymer Research ile Cambridge Üniversitesi Yusuf Hamied Department of Chemistry’den araştırmacılar, suyun “kendi kendine ayrışması” olarak bilinen su autodissociation sürecini güçlü elektrik alanları altında mercek altına aldı.
Gündelik koşullarda bir bardak su içinde H2O moleküllerinin H+ ve OH– iyonlarına ayrışması nadirdir; çünkü süreç hem enerji açısından “yokuş yukarıdır” hem de entropi (moleküler düzensizlik) bunu desteklemez. Ancak elektrokimyasal cihazların içinde ortaya çıkabilen yoğun elektrik alanları bu tabloyu kökten değiştirebiliyor.
Entropi su ayrışmasını nasıl hızlandırıyor?
Journal of the American Chemical Society’de yayımlanan çalışmada ekip, gelişmiş moleküler dinamik simülasyonlarıyla ilginç bir mekanizmaya işaret ediyor: Elektrik alanı, suyu önce daha “düzenli” bir moleküler dizilime zorluyor. İyonlar oluşmaya başladığında bu düzen bozuluyor ve sistemin düzensizliği artıyor. İşte bu entropi artışı, reaksiyonu enerji maliyetini azaltmadan bile daha “olur” hale getirebiliyor—yani alışılmışın tersine süreç entropi tarafından sürükleniyor.
Araştırmanın bir diğer dikkat çekici sonucu ise asitlik (pH) tarafında: Güçlü elektrik alanları altında suyun pH’ı nötr 7 seviyesinden 3 gibi oldukça asidik değerlere kayabiliyor. Bu, elektrolizörler gibi sistemlerin tasarımında yalnızca enerji bariyerlerine değil, elektrik alanlarının suyun moleküler düzenini ve entropisini nasıl yeniden şekillendirdiğine de bakılması gerektiğini düşündürüyor.
Sonuç olarak çalışma, su içindeki reaksiyonları “sadece enerji” üzerinden açıklayan klasik yaklaşımı sarsıyor. Ekip, elektrik alanlarının hâkim olduğu ortamlarda daha doğru modelleme ve daha etkili katalizör tasarımı için entropinin de tasarım parametresi olarak ele alınması gerektiğini vurguluyor.
Kaynaklar ve Bağlantılar:
- Max Planck Institute For Polymer Research basın materyali: https://www.mpip-mainz.mpg.de/1048986/PM2025-28
- Bilimsel makale (JACS): https://doi.org/10.1021/jacs.5c12397
- ScienceDaily sayfası: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/01/260131084129.htm
