Bilimsel yolculuk · 1
H₂O — Olağanüstü bir molekül
Bir damla suya bir evren sığarmı?
Su, bilimsel tanımıyla H₂O molekülüdür. Su damlasına geçmeden önce şunu bilmek gerekiyor: su molekülü, diğer moleküllerden eşsiz ve benzersiz olduğu için yaşamı mümkün kılan unsurdur.
Suyu sıra dışı yapan temel nedenler ise atomları, birbirleriyle olan ahengi ve aynı zamanda anomalisinde gizli.
Su, küçük bir molekül; ama içinde bir alem taşıyor.
Kutuplu (polar) bir molekül yapısı olması
Bir su molekülünde oksijen, elektronları hidrojenden daha güçlü çeker. Sonuç olarak oksijen tarafı hafif negatif, hidrojen tarafları hafif pozitif olur.
Bu küçük elektriksel dengesizlik, su moleküllerinin birbirini çekmesine neden olur. Bundan dolayıdır ki suyu cama döktüğünüzde su cama biraz yapışır (adezyon / menisküs oluşması) ya da kağıt havlu suyu çeker. Bu kutupluluk olmasa, su diğer maddelerle bu kadar kolay etkileşmezdi.
Hidrojen bağları kurması
Polariteleri sebebiyle su molekülleri birbirine zayıf bağlarla tutunur. Tek bir bağ zayıftır; ama milyarlarcası birlikte güçlü bir etki yaratır.
Çayın hemen soğumamasının, deniz kenarındaki iklimin daha ılımlı olmasının sebebi budur: su çok enerji depolayabiliyor.
Evrensel çözücü olması
Su, iyonları ve birçok maddeyi çözebiliyor. Aslında su, birçok şeyi parçalayarak içine dağıtır.
Tuzu ve şekeri suya attığımızda kaybolur gibi görünürler; oysa iyonlarına ayrılmış ve her yerde aynı tadı verir hâle gelmişlerdir — tamamen çözünmüşlerdir. Yağ ise polar olmadığı için suyla iyi anlaşamaz; bunu salatalarda çok net görebiliyoruz.
Bir diğer örnek kanımızın kendisidir: büyük bir kısmı sudan oluşur ve oksijeni, mineralleri ve besinleri bu özelliğiyle taşır. Hücre içindeki kimyasal reaksiyonlar da sulu ortamda gerçekleşir. Bu yüzden ileride insan sağlığı için ayrı bir bölüm açacağım — çünkü suyu ve işlevlerini anlatmak o kadar kısa ve basit değil. Suyun kendisi zaten basit bir şey değil.
Buzun sıvı sudan daha az yoğun olması
Bu çok sıra dışıdır. Çoğu madde donunca yoğunlaşır ve batar; su ise donunca genleşir. Buz, suyun üstünde yüzer. Göller yukarıdan donar; alt kısım sıvı kaldığı için su canlıları kışın hayatta kalabilir.
Su donarken hacminin neden genişlediğinin sebebi yine hidrojen bağlarıdır. Su sıvı haldeyken moleküller sürekli birbirine yaklaşıp uzaklaşır. Buza dönüştüğünde, hidrojen bağları molekülleri altıgen (kristal) bir kafes yapısında sabitler. Bu kafes, sıvı haline göre çok daha fazla boşluk bırakır ve su hacmini %8–9 oranında genişletir.
Donma sırasında kütle değişmez ama hacim büyür; yoğunluk düşer. Bu sayede buz, sıvı suyun üzerinde yüzer. Su altındaki canlıların yaşamı, suyun bu eşsiz anomalisi sayesinde korunur.
Yüksek yüzey gerilimi
Su molekülleri birbirini güçlü çektiği için damlacıklar oluşur ve bazı böcekler suyun üstünde yürüyebilir.
Su damlası neden yuvarlağa yakındır? Yüzey gerilimi yüzeyi küçültmeye çalıştığı için. Bu kubbe benzeri şeklin oluşmasının sebebi su moleküllerinin kohezyon özelliği — yani birbirine yapışma eğilimi. Kohezyon, su moleküllerinin birbirleriyle hidrojen bağı kurabilme yeteneklerinden kaynaklanır.
Dünya sıcaklığında sıvı kalması
Yani yaşam kimyası için çok uygun bir sıcaklık aralığında sıvı olması — bu, biyokimya için kritik bir noktadır. Hücrelerimizdeki reaksiyonlar sıvı bir ortam ister.
Uzay araştırmalarında ilk önce neden "su var mı?" sorusu sorulur? Çünkü su varsa, hayat ancak mümkün olabilir.
Kısacası su, çok küçük bir molekül olmasına rağmen beklenmedik derecede yapışkan, iyi çözücü, sıcaklığı dengeleyen ve yaşamı koruyan olağanüstü bir maddedir.
Bir dahaki bölümde biraz daha yakından su damlasına bakacağız. Şimdiden söyleyebilirim: inanılmaz bir evrenle karşılaşacağız. Devam etmek için “Atomdan damlaya — Bir damladaki evren” yazısına göz atabilirsiniz.
