KİMYASAL BAĞLAR Birleşiğin en küçük parçasın oluşturan ve en az iki atomun birleşmesinden meydana gelen kararlı yapı moleküldür. Moleküldeki atomları bir arada tutan kuvvet ise kimyasal bağlardır. Atomları Bir Arada Tutan Kuvvet Atomun en ilginç karakteristik özelliği, bileşik oluşturmak için öteki atomlarla bağ yapma ve birleşme özelliğidir. Dalton: bileşik atomların birleşmesi sonucu oluştukları keşfetmiş, ancak atomların birbirine nasıl bağlandıklarını açıklayamamıştır. Günümüzde elementlerin aynı tür atomlardan, bileşiklerin ise farklı tür atomlardan oluştuklarını ve bileşiklerin, kendini oluşturduğu elementlerden farklı özellikle gösterdiklerini biliyoruz. Örneğin; sodyum ve klor atomlarından oluşan yemek tuzunun özellikleri, onu oluşturan sodyum ve klor elementinin özelliklerinden oldukça farklıdır. Ayrıca yemek tuzunun özellikleri; karbon, hidrojen ve oksijen elementlerinden oluşan çay şekerinin özelliklerinden de farklılık gösterir. Ancak yemek tuzu ile çay şekeri katı ve kristal yapılı olmak gibi kısmet benzer olan özellikleri de gösterebilir. Her iki bileşiğin temelde farklı olan kristal yapılarında atomlar çok düzeli bir şekilde birbirine bağlanarak kristal örgü içerisinde belirli bir konum alır. Bu maddeler, dışarıdan bir etki yapmadığı sürece seçim ve hacimlerini korur. Bu durum, her iki maddenin örgü yapısında atomların belli konumda kalıyor olmasından kaynaklanır. Eğer bu iki madde ayrı ayrı ısıtılırsa, çay şekeri düşük sıcaklıkta erir ve geride karbon bırakarak bozulur. Yemek tuzu ise yüksek sıcaklıkta (801oC’ta) eriyerek sıvı hale geçer. Dışarıdan verilen ısı enerjisiyle, bir zorlama sonucu, bu katılardaki düzenli örgü yapısının bozulması, atomları belirli bir örgü düzeninde bir arada tutan atomlar arası kuvvetlerin varlığını gösterir. Hatta, her iki maddede örgü yapısının farklı sıcaklıklarda bozulması, farklı katı maddelerdeki atomlar arası çekim kuvvetlerinin büyüklüklerinin de farklı olduğu açıklar. Bir başka ifade ile çay şekerinin kristal yapısına neden olan atomlar arası etkileşmeler, yemek tuzundakine göre daha zayıftır. Yukarıda belirttiğimiz gibi yemek tuzu, iki farklı elementten, çay şekeri üç farklı elementten oluşur. Ancak her iki maddede örgü düzenlerini sağlayan kuvvetler, yani atomlar arası etkileşme kuvvetleri çok farklıdır. Bununla beraber farklı tür ve sayıda atom, aralarında farklı kuvvetlerdeki etkileşimlerle birbirine sıkı biçimde bağlanarak belirli kümeler oluşturur. Aynı ya da farklı cinsten atomların kuvvetli etkileşimlere kümeler halinde bir arada tutulmalarını sağlayan kuvvetlere kimyasal bağ denir. Yüksek sıcaklıkta hidrojene atom halinde rastlanır. Ancak normal şartlarda hidrojen gazı, H2 formülü ile gösterilen iki atomlu kümler halindedir. Bunun nedeni, yüksek enerjili ve kararsız olan hidrojen atomlarının daha az enerji ve kararlı olan H2 kümeleri haline geçme eğilimidir. Bu eğilimin sonucu olarak, hidrojen atomları aralarında bağ yaparak H2 kümelerini
__________________________
ATOMLAR VE MOLEKÜLLER ARASI BAĞLAR [6 Sayfa]
ATOMLAR VE MOLEKÜLLER ARASI BAĞLAR Maddeleri oluşturan atomlar ve moleküller, maddenin dağılmadan bir arada durabilmesi için birbirlerine manyetik bazı etkileşimlerle bağlıdırlar. Bu bağlar atomlar ve / veya moleküller arasındaki elektron alışverişleri sonucu kurulur. Elektronlar negatif (-) yüklü parçacıklar olduklarında dolayı elektron veren atomlar/moleküller negatif yük kaybederek pozitif (+) yüklü hale gelirler. Elektron alan atomlar/moleküller negatif yük kazanarak negatif (-) yüklü hale gelirler. Negatif ve pozitif yükler karşıt yüklerdir ve birbirlerine manyetik çekim uygulayarak bir arada kalırlar. Bu olaya kimyasal bağ kurma denir. Kimyasal bağlar, bağı kuran atomların/moleküllerin yapısına göre kovalent bağ, iyonik bağ, hidrojen bağı ve wan der waals bağları olarak gruplandırılırlar. KOVALENT BAĞ Periyodik cetveldeki maddeler (elementler) metaller ve ametaller olmak üzere iki ana gruba ayrılırlar. Elektron almaya metallerden çok daha yatkın maddeler olan ametallerin kendi aralarında elektron ortaklığı ile oluşturdukları bağ kovalent bağdır. Örnek olarak hidrojen bir ametaldir, hidrojen molekülü arasındaki bağı incelersek; hidrojenin atom numarası 1 olduğundan 1 tane elektronu vardır, iki hidrojen atomundaki birer elektronun etkileşmesinden H2 molekülü oluşur aradaki bağ kovalent bağdır. Hidrojen molekülü H-H şeklinde gösterildiği gibi aşağıdaki gibi de gösterilir. H + H H2 + Enerji Atom numarası 9 olan Florun oluşturduğu bağ şu şekilde olur; Flor atomunun 9 elektronundan 2 tanesi birinci yörüngede 7 tanesi de ikinci yörünge de bulunmaktadır. Son yörüngedeki iki elektron ortaklaşa kullanılmak suretiyle Flor atomları arasındaki kovalent bağ oluşur. Bu aşağıdaki şekilde gösterilir. İYONİK BAĞ Metallerle ametaller arasında meydana gelen kimyasal bağlardır. Metaller iyonik bağ kurarken elektron vererek (+) yüklü iyon, ametaller elektron alarak (-) yüklü iyon oluştururlar. Bu zıt yüklü iki iyonun birbirlerini coulomb çekim kuvveti ile çekmesinden iyonik bağ oluşur. Sofra tuzunda (NaCl) sodyum ve klor arasında oluşan bağ iyonik bağdır. Sodyum atomunun elektron dağılımı 11Na 2 8 1 şeklinde, Klor atomunun elektron dağılımı 17Cl 2 8 7 şeklindedir. Sodyum ve klor atomları, çekirdeklerindeki pozitif yükü son yörüngelerini 8 elektrona tamamlayarak dengelemek isteyen atomlardır. NaCI bileşiğinde; Na atomunun 11 adet pozitif yüklü protonu vardır. 11 elektronu 3 yörüngeye dağılmıştır (2 8 1). Son yörüngesindeki 1 elektron atomu dengesiz bir tutuma sokar, çünkü sodyumun son yörüngesi 8 elektronluktur ve 8 elektrona tamamlamak için 7 elektronluk boş yeri vardır. Sodyumun 7 elektronu alması çok zor olduğundan 1 elektron vermek suretiyle elektronlarını dengelemeye çalışır. Sodyumun verecek sadece 1 elektronu olduğu için iyonlaşma enerjisi küçüktür ve 1 tane değerlik elektronunu klora vererek (+1) yüklü iyon haline gelir. ( 11Na+ 2 8 ) Klorun 17 protonu vardır, ve bunları dengelemek için gereken 17 elektronundan son yörüngesindeki 7 elektron atomu dengesiz bir tutuma sokar. Çünkü son yörüngesi 8 elektronluktur - 1 elektronluk boş yer vardır. Klorun 7 elektronu vermesi çok zor olduğundan (iyonlaşma enerjisi çok büyüktür) 1 elektron almak suretiyle elektronlarını yörüngeye dengelemeye çalışır. Sodyumun 1 elektronunu alır ve (-1) yüklü iyon haline gelir. ( 17Cl- 2 8 8 ) Bu iki iyonun zıt yükleri birbirini coulomb çekim kuvveti ile çeker ve bunun sonucu NaCI bileşiği oluşur. Meydana gelen bağ iyonik bağdır. Hidrojen Bağı Hidrojen bağı moleküller arasında kurulan bir bağdır. İyonik bağla bağlanan moleküller apolar (kutuplu) moleküller olarak bilinir. Bu moleküllerde atomlar arası çekim kuvvetleri dengeli değildir, bu nedenle molekül yüklü bir parçacık haline gelir. Örneğin, su molekülünde oksijenin çekim kuvveti hidrojeninkinden fazladır, bu fazlalık hidrojenleri negatif oksijeni de pozitif yüklü davranmaya zorlar. Su molekülleri bu ikili yapılarından dolayı bir moleküldeki oksijen diğer bir moleküldeki hidrojeni, bir moleküldeki hidrojen başka bir moleküldeki oksijeni, kısaca zıt yüklü (POLAR) uçlar birbirini çekerek suyu
_____________________________
MOLEKÜLDEKİ KUSURSUZ TASARIM
linizde tuttuğunuz kitap, televizyonun camı ve mobilyası, yanınızda duran meyve tabağı, oturduğunuz koltuk, yerdeki parkeler, tavandan sarkan avize, halı, eliniz, tırnaklarınız, içtiğiniz su... Bunların her biri birbirinden tamamen farklı özelliklere sahip maddelerdir. Peki her biri atomlardan meydana gelen bu maddeler nasıl olur da birbirlerinden bu kadar farklı özelliklere ve görünüme sahip olabilir? Bu sorunun cevabı moleküllerde saklıdır. Doğada var olan yaklaşık 109 farklı atomun çeşitli miktarlarda ve çeşitli şekillerde biraraya gelmesi yeryüzündeki bu müthiş çeşitliliği meydana getirmiştir.
Sadece 109 atomun farklı kombinasyonlarla biraraya gelmesiyle oluşan çeşitlilik gerçekten olağanüstüdür. Oluşan her maddenin bir veya birkaç kullanım yeri vardır ve birçoğu canlılık için hayati öneme sahiptir. Şimdi bir düşünelim. Siz 109 ayrı parçanın kombinasyonu ile kaç farklı madde meydana getirebilirsiniz? Ayrıca bu maddelerin tümünün kullanılabilir olmasını sağlayabilir misiniz? Elbette verebileceğiniz sayı sınırlıdır. Oysa hayranlık verici bir yaratılış ile bu 109 farklı atom, muazzam çeşitlilikte sayısız maddenin dışında, koku, tat, renk, sertlik, yumuşaklık, akışkanlık, uçuculuk gibi detaylar da meydana getirirler. Bu muhteşem sanat eşsiz güzellikleri ve çeşitliliği sağlarken, yaşamın meydana gelmesi için de gereklidir. Örneğin, sadece suyun üç farklı halde bulunabilmesi bile yaşamın temel sebeplerinden birini oluşturmaktadır. (Bu konuya ileride daha detaylı olarak değinilecektir.
Peki bu 109 atom nasıl milyarlarca farklı molekül meydana getirir? İşte elektronların önemi burada ortaya çıkar. Bir molekülün oluşması için elektronlar bir atomdan diğerine iletilir veya iki atom arasında ortak kullanılırlar. Böylelikle ortaya en az iki atomdan oluşan bir molekül çıkar. Bahsettiğimiz bu işlem elbette tek bir cümle ile açıklanamayacak kadar komplekstir. İki atomun söz konusu elektron alışverişi "kimyasal bağ" olarak adlandırılır. Ancak ortada aslında herhangi bir bağ yoktur. Sadece bir elektron iki atom arasında gidip gelmektedir. Atomları birbirlerine bağlayan unsur elektronun bir atomdan diğerine yaptığı bu yolculuktur. Elektronların paylaşımı anlamına gelen bu kimyasal bağların şekli, biraraya gelen atomların niteliği ve sayıları, molekülün de niteliğini belirler. Konuyu daha iyi anlamak için öncelikle moleküllerin oluşmasını sağlayan söz konusu kimyasal bağları incelemek yerinde olacaktır.
MOLEKÜLLERİ OLUŞTURAN KİMYASAL BAĞLAR
Serbest halde dolaşan bir atom, çevresindeki diğer atomların itme veya çekim kuvvetinin etkisi altındadır. Bu etkiyle iki atom birbirine yaklaşır ve birleşir, yeniden düzenlenir ve kararlı bir yapıya ulaşırlar. "Kararlı yapı"dan kastedilen, bu atomların proton ve nötronlarının birbirlerine uyum sağlamaları, kendi özelliklerini bırakarak beraber yeni bir özelliğe sahip olmaları, yepyeni bir madde oluşturmalarıdır. Örneğin, biraraya gelmiş olan iki hidrojen atomu ile bir oksijen atomu yepyeni bir ürün ortaya çıkarabilmek için tümüyle değişmişlerdir. Meydana getirdikleri kararlı yapı ise "su" molekülüdür.
Çevrenizdeki yüksek binalar, eviniz, bahçenizdeki masa, yediğiniz meyve, içtiğiniz su... Bunların her biri farklı özelliklere sahip farklı maddelerdir. Doğada var olan yaklaşık 109 atomun çeşitli miktarlarda ve çeşitli şekillerde biraraya gelmesi, yeryüzündeki bu müthiş çeşitliliği meydana getirmiştir. Bu 109 atom, birbirinden farklı maddeler meydana getirebildikleri gibi, koku, tat, renk, sertlik, yumuşaklık, akışkanlık, uçuculuk gibi hayati detaylar da meydana getirebilirler. Şimdi bir düşünün: Siz 109 ayrı parçanın kombinasyonu ile farklı özelliklere sahip kaç farklı madde oluşturabiliriniz? Elbette verebileceğiniz sayı sınırlıdır.
Ortaya çıkan ürünün kararlı olması önemlidir. Çünkü kararsız olma durumunda parçalanır. Bu kararsızlığı şuna benzetebiliriz: Bir organ nakli sırasında vücuda giren yeni bir organ, eğer vücuda uyum sağlayamazsa, vücudun kararlı yapısını bozar ve tüm metabolizmayı altüst eder. Benzer şekilde, birleşen atomların da birbirlerine uyum sağlayarak kararlı bir yapı meydana getirmeleri gerekir.
Meydana gelen moleküllerin kararlı olmaları için elektronlarının özel bağlanma şekilleri vardır. Her atom, kendisi için hangisi uygunsa o bağlanma şeklini kullanır. Şimdi hayati önem taşıyan bu bağlanma şekillerinin neler olduğunu inceleyelim.
Elektron Alışverişi Yapan Atomlar İyonik Bağlar Kurarlar
Atomların arasındaki elektron alışverişi, yeni bir iş kurmak için sermayelerini birleştiren ortaklara benzer. Yeni bir tesis açabilmek için ortaklardan birinin yeterli miktarda sermayesi olmadığında, bir başkasından gerekli olan miktarda sermaye alarak, o kişiyi ortağı ilan eder. Böylece iki ortaklı bir iş anlaşması gerçekleşmiş olur. Sermaye daha büyüdüğünde, ortakların sayısı da artabilir.
Atomlar ancak en dış yörüngelerindeki elektron sayılarını 8'e tamamladıklarında kararlı bir yapıya ulaşırlar. Neon atomu, en dış yörüngesindeki 8 elektronu ile son derece kararlı bir atomdur.
Atomların arasındaki alışveriş de buna benzetilebilir. Çekirdeğin çevresinde dönen elektron yörüngelerinden daha önce bahsetmiştik. Atomlar, en dış yörüngelerinde bulunan elektron sayısını daima 8 yapma eğilimindedirler. Ancak bu şekilde "kararlı" bir yapıya sahip olabilirler. Atomların elektronlarını 8'e tamamlamaları içinse yukarıda anlattığımız gibi bir ortaklık kurmaları gerekmektedir. En dış yörüngelerindeki elektronları, ya sermayelerini tamamlayıp ortaklık kurmak için bir başka atoma vermeli veya bir başka atomdan sermaye yani elektron almalıdırlar. Bu alışveriş sonrasında elektron veren atom artı yüklü, elektron alan atom ise eksi yüklü olacaktır. Zıt kutuplar birbirlerini çektikleri için bu iki atom artık birbirlerinden ayrılamazlar. Bu şekilde kurulan bağlara "iyonik bağ" denir ve bu bağlanmanın sonucunda bir molekül oluşur.
Atomlar arası alışverişte fazla sayıda elektron transferi için büyük miktarda enerji gerekmektedir. İşte bu nedenle en makul ortaklık belirlenir. Örneğin klor atomu en dış yörüngesinde yedi elektrona sahip bir atomdur. Yedi elektronunu bir başka atoma vermektense bir başka atomdan tek bir elektron alması onun sermayesini tamamlamasına yetecektir. Kendisine elektron vermeye en uygun atom ise, sahip olduğu tek fazla elektron sebebiyle sodyumdur. Sodyum, tek fazla elektronunu klora vererek sodyumklorür molekülünün oluşmasını sağlar. İşte bu ortaklık sonucunda günlük hayatta kullandığımız tuz ortaya çıkar. Bildiğimiz sofra tuzu, aslında bu iki atomun elektron alışverişinden başka bir şey değildir. Burada belirtilmesi gereken önemli bir nokta da, tuzu oluşturan sodyumun aslında patlayıcı, klorun ise zehirli olmasıdır. Kusursuz, planlı ve bilinçli tasarımın sonucunda patlayıcı ve zehirli atomların karışımdan ihtiyacımızı karşılayan bir madde ortaya çıkmaktadır.
Sodyum atomu, yedi elektrona sahip olan klor atomunun kararlı bir yapıya ulaşması için sahip olduğu tek elektronu klor atomuna verir. İyonik bağ ile birleşen bu iki atomun oluşturduğu molekül sodyumklorürdür. Bu da günlük hayatta kullandığımız sofra tuzunun formülüdür. Dikkat çekici en önemli nokta ise, sofra tuzunu oluşturan bu atomlardan sodyumun patlayıcı, klorun ise zehirli olmasıdır.
Konuya başlarken verdiğimiz iş ortaklığı örneği, akıl ve bilgi sahibi iki insan arasında, belli değerlendirmelerin ve karşılıklı görüş alışverişinin yapılmasının ardından gerçekleştirilen, kar-zarar hesabı yapılmış, bilinçli bir ortaklıktır. Bilinçli olmasına rağmen, beraberinde pek çok sorun getirebilir, bugünün değerlendirmeleri ile yarınınkiler uyuşmayabilir. Oysa bir molekülün içinde gerçekleşen ortaklık alışverişi çok sağlam ve kusursuzdur. Her atom, adeta dış yörüngesinde sekiz sayısına ulaşması gerektiğini biliyor gibi davranmaktadır. Bu ortaklık şimdiye kadar ne yedi elektronla ne de dokuz elektronla gerçekleşmiştir. Doğru bir sonuca ulaşabilmek için atomların dış yörüngelerindeki elektron sayısını hesaplamanın yanı sıra, bir hesap daha yapmaları ve bir başka atoma elektron vermelerinin mi yoksa elektron almalarının mı daha karlı olacağını tespit edebilmeleri gerekir.
Peki bu bilinç atoma mı aittir? Atom bunu planlayarak ya da farkında olarak mı yapar?
Atomların birbirleri ile bağlar kurmalarını sağlayan, kimyasal reaksiyonlara izin veren bu kimyasal yapı, başlı başına bir mucizedir. Eğer atomların, yörüngelerindeki elektronları belirli bir sayıya tamamlama gibi bir eğilimleri olmasaydı, evrende hiçbir kimyasal bağ ve reaksiyon gerçekleşmeyecek ve dolayısıyla yaşam da mümkün olmayacaktı. Peki neden atomlar böyle bir eğilime sahiptirler? Bilim adamlarının bu soruya getirebildikleri bir cevap yoktur.
Atomların yapısının, yaşam için en uygun şekilde olmasının tek açıklaması, bilinçli bir tasarımdır. Yani atomların yapısı, bilinçli olarak, bağların oluşmasına imkan verecek şekilde belirlenmiştir .
Atomlar, Birbirlerinin Elektronlarını Paylaşır ve Kovalent Bağlar Kurarlar
Ne klorla sodyumu birleştiren oran, ne de hidrojen ile oksijeni birarada tutan oran rastgele belirlenmiştir.
Kimi zaman atomların birbirlerine verecek kadar çok elektronları olmayabilir. Veya atomlar birbirlerine elektron vermek dışında farklı bir bağlanma şeklini tercih edebilirler. Böyle zamanlarda kendileri için gerekli olan elektronları ortaklaşa kullanırlar. Bu adeta aralarından nehir geçen ve bir köprü ile birleşen iki kara parçası gibidir. Aradaki birleştirici köprüyü elektronlar oluştururlar. Elektronların bu şekilde ortak kullanılmaları, atomlar arasındaki kovalent bağ olarak adlandırılır. Yeryüzünde, önemli pek çok molekül bu bağı kullanarak meydana gelmektedir.
Atomların bu ortaklıklarını daha iyi anlayabilmek için verilebilecek en iyi örnek, hidrojendir. Hidrojen sadece bir elektrona sahip olduğu için son derece basit bir atomdur ve kararlı olabilmesi için bu tek elektronu ikiye tamamlamaya çalışır. Bunun nedeni şudur: Daha önce atomların sahip oldukları yörüngelerde belli sayılarda elektronların bulunması gerektiğini, en son yörüngelerinde mutlaka sekiz elektronun dolaşması gerektiğini belirtmiştik. Bunun tek istisnası ilk yörüngedir; bu yörüngenin ideal elektron sayısı ikidir. Dolayısıyla tek bir yörüngede tek bir elektrona sahip olan hidrojenin kararlı hale gelebilmesi için bir elektron daha edinmesi yeterlidir. Bunun için hidrojen, çeşitli atomlarla bağ kurar. Atmosferde bulunan hidrojen gazı da iki hidrojen atomunun kovalent bağ ile birleşmiş halinden başka bir şey değildir.
Oksijen de aynı şekilde en dış yörüngesinde altı elektrona sahip bir atomdur. Kararlı olabilmesi için elektron sayısını sekize çıkarması gerekmektedir. Bunun için kendisi ile kovalent bir bağ kurabilecek iki hidrojen atomuna ihtiyacı vardır. Çünkü hatırlanacağı gibi, tek bir hidrojen atomu tek bir elektrona sahiptir.
Bazı Atomlar Hidrojen Bağları ile Bağlanırlar
Eğer bir hidrojen atomu iki atom tarafından ortaklaşa kullanılırsa bu bağa hidrojen bağları adı verilir. Bunun için söz konusu iki atomun negatif elektrik yüküne sahip olması gerekmektedir. Buna verilecek en iyi örnek oksijen ve azot atomlarıdır. Hidrojen, oksijen ve azot atomuna kovalent olarak bağlanabilir. Bu atomlarda bulunan elektronlar, oksijen ve azot atomlarına hidrojenden daha yakın durumdadırlar. Bunun da nedeni bu atomların çekim kuvvetlerinin daha güçlü olmasıdır. Dolayısıyla hidrojenin ve bağlanacağı diğer atomun elektronları hidrojen atomundan uzaklaşırlar. Eksi yüklü elektronların hidrojenden uzaklaşmaları hidrojeni pozitif duruma getirir ve iki negatif yüklü atom arasında hidrojeni sabit tutar. İki atom arasında dolaşan hidrojen atomu böylelikle bir bağ haline gelir ve iki atom arasında bir hidrojen bağı oluşmuş olur.
Hidrojen bağları zayıf bağlardır. Bir bağın "zayıf" olmasının anlamı, bu bağın kopması için az miktarda enerjinin yeterli olmasıdır. Zayıf bağlar organizmada bulunan büyük moleküllerin şekillenmesinde çok önemli bir rol oynarlar. Bunun nedeni bu bağların "esnek" olmasıdır. Meydana getirdikleri maddeye esneklik kazandırırlar. Ancak bu esneklik sırasında bağlarda herhangi bir kopma meydana gelmez. Hidrojen bağlarının bu ayrıcalığı yeryüzündeki pek çok molekül için oldukça büyük bir önem teşkil etmektedir. Buna verilebilecek en açık örnek DNA molekülüdür. Bu molekülün vücutta meydana getirdiği birbirinden mucizevi işlemler, büyük ölçüde sahip olduğu hidrojen bağlarının bir sonucudur. Bu konuya ve hidrojen bağları sayesinde ayrıcalık elde eden diğer moleküllere sonraki sayfalarda detaylı olarak değineceğiz.
DNA'yı oluşturan moleküller hidrojen bağı ile birleşirler. Bu bağ, DNA gibi hayati önemde bir molekül için son derece özel bir tasarımdır. Molekülün vücutta meydana getirdiği birbirinden mucizevi işlemler, büyük ölçüde sahip olduğu hidrojen bağlarının esnekliğinin bir sonucudur.
Nükleotidler, polimerlere şeker
ve fosfat grupları yoluyla kovalent olarak bağlanırlar. Bu reaksiyon sırasında bir molekül su açığa çıkar.
Kovalent olarak bağlanmış olan şeker ve fosfat grupları DNA'nın belkemiğini oluşturur. Nitrojen bazları içeriye doğru yönelirler. Burada pek çok zayıf hidrojen bağı sarmalın iki parçasını birleştirirler.
Molekül konusunu işlerken sık sık hatırlamamız gereken bir gerçek vardır. Sizi ve sizin yaşamınızı oluşturabilmek için meydana gelen atom kombinasyonları insanın tahmin edebileceğinden çok daha fazladır. Düşünün ki, görünebilir tek bir noktada bile galaksimizde mevcut olan yıldız sayısından çok daha fazla atom bulunmaktadır.9 Elinizdeki elma, içinde yaşadığınız ev, üzerinde yaşadığınız gezegen ve hatta kendi bedeniniz atomlardan meydana gelmektedir. Yukarıda anlattığımız bağlar ise, son derece küçük boyuttaki elektronların boşluk içinde yaptıkları gezintilerden başka bir şey değildir. Bu gezinti; soluduğumuz havayı, yaşadığımız evi, köpeğimizi, çiçeğin kokusunu, elmanın tadını, içtiğimiz suyu, vücudumuzdaki enzimleri, gezegenleri, kısacası var olan herşeyi meydana getirir.
Tek bir noktada milyonlarca sayıda bulunan bu atomlar arasında gezinti yapan elektronların sayısını tahmin edebilir misiniz? Bu kadar küçük bir dünyanın içinden bu kadar kapsamlı ve geniş bir alem çıkması, güçlü elektron mikroskoplarıyla bakıldığında bile belli belirsiz bir toz bulutundan ibaret olan elektronların böyle büyük bir mucize meydana getirmeleri olağanüstü bir durumdur.
Moleküllerin Hiç Dinmeyen Hareketi
Odanızda sakin oturuyorsunuz. Etrafınızda hiç ses yok. Çevrenizde hiçbir hareketin olmadığını düşünüyorsunuz. Oysa etrafınızdaki herşey, sizi çevreleyen hava bile hiç durmadan hareket ediyor. Nasıl mı?
Havada bulunan milyarlarca molekül, her saniye milyarlarca kere dönerek birbirlerine çarparlar. Siz, sakin ve tek başınıza bir odada oturduğunuzu zannederken aslında bir molekül bombardımanının tam ortasında bulunursunuz. Hareket eden yalnızca havadaki moleküller değildir. Derinizdeki, masanızdaki, elinizde tuttuunuz kalemdeki moleküllerde sürekli titreşim halindedirler. Bu yoğun harekete rağmen, çevremizde her zaman sağlam ve dengeli bir görüntü vadır.
Siz odanızda oturduğunuz koltukta, sakince elinizdeki kitabı okurken sizi sarıp kuşatmış olan moleküllerin en küçük parçası olan elektronlar saniyede 1000 km. gibi muazzam bir hızda sürekli olarak dönmeye devam ediyorlar. Bunun dışında sizi çevreleyen, hatta sizi oluşturan moleküllerin kendileri de hiç durmadan hareket ediyorlar. Boşlukta dolaşan moleküllerin hızları da neredeyse bir tabancadan atılan merminin hızına eşit: Saniyede 1000 metreyi aşıyor.10
Havada bulunan milyarlarca molekül, her saniye milyarlarca kere birbirlerine çarpar ve birbirleriyle tekrar çarpışıncaya kadar dönmeye devam ederler. Dolayısıyla siz, sakin ve tek başınıza bir odada oturduğunuzu zannederken aslında bir molekül bombardımanının tam ortasında bulunursunuz. Bazen şiddetli bir rüzgar haline gelen bu molekül bombardımanı, ağaçları düşürecek ve binaları yıkacak kadar güçlü olabilmektedir.
Hareket edenler yalnızca havadaki moleküller değildir. Derinizdeki, masanızdaki, elinizde tuttuğunuz kitaptaki moleküller de sürekli olarak hareket halindedir. En güçlü vinçlerin bile zorlukla yıktıkları taştan bir duvarın nasıl olup da sürekli olarak hareket halinde olduğunu merak edebilirsiniz. Bir duvar gerçekten de hareket halindedir, ancak duvarı oluşturan moleküller birbirlerine çok daha yakın dizilmiş oldukları için sadece titreşirler. Sürekli titreşim halindeki parçacıklardan oluşmuş olmalarına rağmen, bizler etrafımızda hep katı ve sağlam cisimler görürüz. Hareket halinde olmalarına rağmen hiçbir şey aniden kopup parçalanmaz.
Moleküller arasında meydana gelen bu tip bir hareketin dengeli de olması gerekmektedir. Bahsettiğimiz "titreme", katı cisimlerde dengeyi sağlayan bir hareket biçimidir. Ayrıca, moleküllerin kararlı bir şekilde tek bir yöne doğru hareketleri de söz konusu değildir. Eğer böyle bir ihtimal gerçekleşseydi, ortaya çıkacak olan sonuç oldukça şaşırtıcı olacaktı. Moleküllerin tek bir yöne doğru topluca hareket etmeleri sonucunda bizler üzerinde yemek yediğimiz masanın kendi kendine yana doğru belirli bir mesafe yol aldığına şahit olurduk.11 Katı bir cismin bu beklenmedik hareketi elbette şaşkınlık ve aynı zamanda da kullanışsızlık meydana getirirdi. Ama biz hiçbir zaman böyle bir durumla karşılaşmayız.
Moleküllerin ısıdan etkilenerek çeşitli hallere geçebilmeleri de bu hareketliliklerinin ve enerjilerinin bir sonucudur. Örneğin su, moleküllerinin birbirine en yakın olduğu zaman katı halini almaktadır. Isınıp sıvı hale geçtiğinde moleküller, sürekli hareket halinde olmalarının bir sonucu olarak, birbirlerinin üzerinden kayarlar. Sıvının akışkan bir halde olmasının, yani bizim sıvıyı "karıştırabilmemizin" nedeni budur. Suyun, daha da ısınıp moleküllerinin iyice birbirlerinden ayrılmasını sağlayan aşaması ise gaz halidir. Buhara dönüşen su, birbirinden gitgide uzaklaşan moleküllerden oluşmaktadır. Birbirinden uzaklaşan bu moleküller, sürekli hareket halinde olduklarından etrafa kolaylıkla yayılabilirler. Mutfakta pişen bir yemeğin kokusunu işte bu nedenle arka odadan duyabilirsiniz.
Ellerinizi birbirine sürttüğünüzde ellerinizin aşırı ısınmasının, bir tahta parçası üzerinde döndürdüğünüz tahta çubuğun ateş almasının nedeni de moleküllerin hareketidir. Ellerinizi birbirine sürttüğünüzde sürtünmeden etkilenen moleküller daha hızlı hareket etmeye başlarlar. Ellerinizdeki sıcaklık hissi bu hareketten doğan enerjinin bir sonucudur.
Moleküller hiç bitmeyen bir harekete sahip olmalarına rağmen, bizler bunu çoğu zaman hissetmeyiz. Masa örtünüzdeki milimetrik desenlerde bulunan moleküller de hareket halindedir, ama söz konusu desenlerin bozulduğuna veya birbirine karıştığına hiç şahit olmazsınız. Yüzünüzü de moleküller oluşturur ve bu moleküller de hareket halindedirler. Ama yüzünüzde asla bu sebepten kaynaklanan bir şekil bozukluğu meydana gelmez. Yeryüzündeki herşey, en ince milimetrik oranlara sahip olanlar bile böyle bir hareketliliğe sahiptir. Fakat çevrenizde buna dair en ufak bir delil yoktur.
Bir maddeyi oluşturan moleküller hiçbir zaman sebebsiz yere birbirlerinden ayrılmazlar. Molekülleri birbirinden ayırmak için belli bir sıcaklık gerekmektedir. Suyun buharlaşması için belirlenmiş olan sıcaklık dünyada varolan su miktarnın daima sabit kalmasını sağlayan su döngüsünün başlıca sebebidir.
Moleküllerin hareketleri gelişigüzel değildir. Sıvılarda birbirlerinin üzerinden kayan, gazlarda birbirlerinden uzaklaşan, katılarda ise birbirlerine sıkıca yaklaşan moleküller bu düzeni asla bozmazlar. Bir bardağı oluşturan moleküller hiçbir zaman sebepsiz yere dağılıp birbirlerinden ayrılmazlar. Bardağı moleküllerinden ayırmak için belirli bir ısı gerekmektedir. Bu oran da yeryüzünde mükemmel bir ölçü ile belirlenmiştir. Örneğin suyun, moleküllerine ayrışmasını sağlayan ısı oranı bellidir. Ama aynı ısı, suyun içinde bulunduğu tencereyi moleküllerine ayrıştırmaz. İşte bu nedenle tencere içinde rahatlıkla su kaynatabiliriz. Tencere moleküllerinin birbirlerinden uzaklaşabilmeleri için daha yüksek bir ısı gerekmektedir.
Böyle hassas ve sınırlı bir denge, bunu sağlayan ve bilim adamlarının adına "doğa kanunu" dedikleri değişmeyen standartlar var olmasıydı ne olurdu? Böyle bir denge olmasaydı o zaman yeryüzündeki herşey belirli bir sıcaklıkta eriyebilirdi. Örneğin evrendeki herşey ısıdan, suyun etkilendiği oranda etkilenseydi, kendi vücudumuzdaki proteinleri ve hücreleri oluşturan moleküller de dahil olmak üzere evrende hiçbir şey sabit kalmazdı. Ama hiçbir zaman böyle bir tehlike ile karşı karşıya gelmeyiz. Çünkü evrendeki herşey için belirlenmiş bir denge ve oran vardır. Suyun belirli bir ısıya geldiğinde buharlaşması, hayati önem taşıyan bu molekül için çok önemli bir ayrıntı ve özel tasarlanmış bir dengedir. Yeryüzündeki su döngüsü, bu buharlaşma sisteminin bir sonucudur. Her molekül, yeryüzünün şu anki düzenini sağlayacak bir özelliğe sahiptir.
0 Yorumlarınız