Bilindiği üzere su canlılık için önemli bir madde olup canlı ağırlığının genelde %70-95 arasını oluşturmaktadır.
Öyle ki, uzak yıldızların çevresinde dönen gezegenleri inceleyen astronomların ilk aradığı madde sudur. Çünkü su canlı varlığını mümkün kılar.
Suyun katı ve sıvı hali arasındaki eşsiz farklılığına geçmeden önce biraz suyun molekül yapısına değinelim; Aslında tek başına su molekülünü incelerken “ne var ki bunda” dedirtecek bir basitliği görürüz ama aldanmayın…
Su molekülünde yer alan iki hidrojen atomu oksijene tekli kovalent bağlarla bağlanır. Oksijen atomu hidrojenden daha elektronegatif olduğu için, polar bağlardaki elektronlar çoğunlukla oksijen atomunun yakınında bulunurlar. Bu paylaşılan elektron çiftinin geometrisi moleküle V şeklinde bir yapı kazandırır. Su molekülü polar bir moleküldür. Yani, oksijenin tepesindeki paylaşılamayan iki elektron çifti V’nin tepesindeki bölgeye kısmi negatif yük, oksijenin elektron çekme eğilimi ise, iki hidrojen çekirdeğine kısmi pozitif yük kazandırır. Bunun anlamı, molekülün zıt uçlarında zıt yükler bulunmasıdır.
Bir su molekülündeki oksijen atomunun kısmi negatif yük bölgesi ile diğer su molekülünün hidrojen atomunun kısmi pozitif yük bölgesi arasındaki elektrostatik çekime “hidrojen bağı” denilmektedir.
Teorik olarak bir su molekülü dört komşu su molekülüyle hidrojen bağı kurarak düzgün dörtyüzlü (tetrahedral) bir yapı oluşturur.
Şimdi gelelim buzun suda nasıl yüzdüğüne. Maddelerin katı halleri sıvı hallerinin hacimlerinden daha küçük, yoğunluğu daha büyüktür. Oysa bakıyoruz ki su, bu kurala isyankâr tavırlar takınmış durumda.
Katı suda su molekülleri hareketsiz ve her biri 4 su molekülüyle hidrojen bağı yapar bu da buzun yapısında hekzagonal yapılar oluşturur.
Oda sıcaklığında ise (25°C) her su molekülü birkaç komşu su molekülüyle hidrojen bağı yapar. Sıvı haldeki su molekülleri sürekli hareket içinde olduklarından bu bağlar kırılıp yeniden yapılmaktadır.
Böylece eriyen buzda bazı hidrojen bağlarının kırılmasıyla su molekülleri daha sık bir düzen oluşturarak yoğunluğun artmasına ve bozulan hekzagonal yapılardan dolayı da hacmin azalmasına neden olur. Yani buzun hacmi suyun hacminden büyük ve buzun yoğunluğu suyun yoğunluğundan küçüktür.
Yazımı okuduğunuz için teşekkür ederim umarım faydalı olmuştur.
Kevser Yetimoğlu
Hacettepe Üniversitesi Biyoloji Bölümü
Kaynaklar:
- http://biltek.tubitak.gov.tr/merak_ettikleriniz/index.php?kategori_id=6&soru_id=4066
- http://tr.wikipedia.org/wiki/Molek%C3%BCl
- Neil A. Campbell, Biyoloji, Çev: A. Demirsoy, Palme Yayıncılık
- Petrucci-Herring-Madura-Bissonnette, Genel Kimya1, Palme Yayıncılık
