Hayatın kaynağı olan, sofranın üzerindeki bir kaba konulan, elleri yıkayan, tarlaları sulayan suyun, diğer sıvılardan farklı olarak tuhaf davranışlar sergilediği vurgulanmasa da, aslında suyun diğer sıvılardan farklı özellikleri vardır. Suyun bu benzersiz özellikleri, Dünya’daki yaşamı sürdüren moleküllerinin benzersiz düzenlemesiyle bağlantılıdır.
Suyun en garip yönlerinden biri olağanüstü yoğunluğudur. Normalde sıvılar soğudukça yoğunlaşırlar, ancak su maksimum yoğunluğuna yaklaşık 4°C’de (39,2°F) ulaşır. Bu nokta geçildiğinde ve altına düştüğünde yoğunluğu azalır ve 0 °C’de (32 °F) donarak buza dönüşür. Buz sudan daha az yoğun olduğundan, buz su üzerinde yüzer ve su kütleleri yukarıdan aşağıya donar.
Su ayrıca oldukça yüksek bir yüzey gerilimine sahiptir ve tüm sıvılar arasında (cıva hariç) en yüksek yüzey gerilimine sahiptir. Su örümceklerinin suda kaymasını sağlayan şey budur. Yine suyun alışılmadık derecede yüksek bir kaynama noktası vardır ve içinde birçok kimyasalın çözülebilmesi, diğer sıvılara kıyasla gerçekten gariptir. Bu garip özelliklerin nedenlerini anlamak için bilim adamlarının moleküler düzeyde daha derine inmeleri gerekiyordu. Araştırmalar, oda sıcaklığındaki su moleküllerinin veya buzlu suyun dört yüzlü bir düzenlemeye sahip olduğunu göstermiştir. Diğer bir deyişle, her bir su molekülü diğer dört moleküle bir piramit şeklinde bağlıydı.
Bristol Üniversitesi ve Tokyo Üniversitesi araştırmacıları, su moleküllerinin bu hiyerarşik düzeninde değişiklikler yapmaya çalışmak için bir süper bilgisayar ve bilgisayar modellemesi kullandılar. Bu değişikliklerle, buzu sudan daha yoğun hale getirmek ve dibe batmak gibi suyun diğer sıvılara benzer şekilde davranmasını sağladılar. Araştırma ekipleri, suyun yukarıda belirtilen tüm özelliklerini incelediler ve suyun olağandışı özelliklerinin, özel moleküler yapısının doğrudan bir sonucu olduğunu belirlediler. Araştırmacılardan biri olan John Russo’nun ifadelerine göre, bu çalışmaların sonuçları, suyun garip davranışını sağlayanın moleküllerinin dört yüzlü dizilişi olduğunu kanıtlıyor.
Bu tetrahedral düzenleme, birbirleriyle örtüşmeden merkezde ortak bir molekülü paylaşacak şekilde organize edilebilir. Bir su molekülü, kovalent olarak bağlı bir hidrojen ve iki yalnız elektron çifti ile çevrili bir oksijen atomu içerir ve H2O geometrisi, bağlanmamış çiftler dikkate alınmadan basitçe belirlenir. Bununla birlikte, yalnız çiftler, diğer komşu su molekülleri ile hidrojen bağları oluşturur. Hidrojen bağlarının uzunluğu da değiştiğinden, bu su moleküllerinin çoğu simetrik değildir ve bağlı dört hidrojen atomu arasında geçici düzensiz dört yüzlü şekiller oluşturur. Suyun yukarıda belirtilen özellikleri, moleküllerinin kendine özgü dizilişinin yanı sıra düzensizlik içermesinden kaynaklanmaktadır. Düzen ve kaosun bir arada oluşturduğu su, farklı bir yapıya sahip olsaydı, bildiğimiz yaşam mümkün olmazdı.
Eğer su bu özelliklere sahip olmasaydı, kan hücrelerini taşırken kolaylıkla damarlara takılıp akması mümkün olmazdı. Çok iyi bir çözücü olmadan vücut ihtiyaç duyduğu besinleri çözemez. Buzun düşük yoğunluğu bile yaşamı sürdürür. Göller aşağıdan yukarıya doğru donsaydı, sularda hayat olmazdı. Donmuş suyun düşük yoğunluğu da genişlemesinin nedenidir. Su kayaların içine sızar, donar, genişler ve kayaları gevşeterek gezegenimizi şekillendirir ve yaşamı kolaylaştırır.
Kaynak:
— John Russo, Kenji Akahana, Hajime Tanaka, “Su benzeri anomaliler as a function of tetrahedrons”, PNAS, (2018).
– a. Nelson, LJM Peterson, “Sıvı Suyun Anormal Özelliklerinin Yapısal Kökeni”, Nat. Yaygın. 6: 8998, (2015).
yazar: Juni Saraoğlu’nu aç
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]