Su Mucizesinin Kaynağı: Hidrojen Bağları

Su, oda sıcaklığında sıvı haldedir. Normal şartlarda bu ilginç bir durumdur, çünkü su küçük bir moleküldür ve amonyak veya metan benzeri diğer küçük moleküllerde olduğu gibi bu molekülün de oda sıcaklığında gaz olması beklenir. Suyun sıvılığı küçük hidrojen atomlarından, bunları güçle çeken oksijen atomlarından ve dolayısıyla iki su molekülü arasında oluşan hidrojen bağlarından kaynaklanmaktadır. Bilindiği gibi su molekülünü kovalent bağlar oluşturur. Ancak meydana gelen bu molekülü bir diğer su molekülüne bağlayan bağ, hidrojen bağıdır. Daha önce de belirtildiği gibi hidrojen bağları son derece zayıf bağlardır. Bir hidrojen bağının ömrü yaklaşık olarak saniyenin yüz milyarda biri kadardır. Ancak bağın kırılması molekülü ortadan kaldırmaz, çünkü bir bağ kırıldığında yerine hemen yeni bir bağ oluşur. Bu yenilenmenin sonucunda su moleküllerinin birbirlerine yapışmaları mümkün olmaz. Ama bunun bir sonucu olarak bu moleküller akışkan olurlar. Sonuç olarak moleküller bağımsız hareket eden bir gaz yerine, hareketli bir sıvı olarak biraraya kümelenirler. Suyun benzerlerinden farklı olan bu yapısı, yaşam için temel unsurlardan bir tanesidir.

 

Su molekülleri arasındaki zayıf hidrojen bağlarının bir diğer sonucu da, suyun sıvı ve katı hali arasındaki yoğunluk farkıdır. Bilinen tüm maddelerde katılar sıvılardan daha yoğundurlar. Örneğin, normal şartlarda eritilmiş demirin içine katı demir parçaları attığınızda bu katı maddeler kesin olarak dibe çökecektir. Ama su için bu geçerli değildir. Suyun katı hali olan buzun yoğunluğu sudan daha azdır. Su, buz haline dönüştüğünde hidrojen bağları nedeni ile buzu oluşturan her bir molekül komşusunu sıkıca yakalar, ama buzu oluşturan bu moleküller arasındaki uzaklık çok fazladır. Dolayısıyla bu molekülleri oluşturan bağlar arasında boşluklar kalır. Katı haldeki suyun yapısı işte bu nedenle sıvı durumuna göre daha fazla boşluk içerir ve bu nedenle de daha az yoğundur.

P. W. Atkins, Molecules, A Division of HPHLP New York, 1987, sf. 23-24

 

Bunun bir sonucu olarak, bir suyun içine buz attığınızda, buz suyun mutlaka yüzeyine çıkacaktır. 

Suyun bu özellikleri canlılık için son derece önemlidir. Hidrojen bağlarının bu etkisi ile su daima yüzeyinden başlayarak donar. Bu da, kışın göl ve denizlerin üst katmanlarının buz tutmasına, su yüzeyinde yüzlerce tonluk dev buzulların oluşmasına ve buz kütlesinin altında suyun sıvı kalmasına neden olur. İşte suyun sadece yüzeyinin donmasının önemi burada ortaya çıkar. Su içinde yaşayan binlerce canlı bu sayede kışın da yaşamını devam ettirebilmektedir. Yüzeydeki buz aynı zamanda bir koruyucudur. Buz kütleleri suyun alt katmanlarını izole ederek daha fazla soğumasını da engellemiş olur. Alt katmanlardaki bu su kütlesi bu sayede en fazla artı 4˚ C'ye kadar soğur. Bu sıcaklık da deniz canlılarının yaşamlarını sürdürebilmeleri için yeterli bir sıcaklıktır. Bir başka deyişle karşımızda canlılar için meydana getirilmiş bir başka özel tasarım bulunmaktadır. Eğer buzun yoğunluğu sudan daha fazla olsaydı, sular dipten donmaya başlayacak, bir izolasyon olmadığı için donma yüzeye doğru ilerleyecek, dünyadaki denizlerin önemli bir bölümü buzdan ibaret hale gelecek ve böylelikle sudaki yaşam son bulacaktı. 

Suyun bu özelliklerinin getirdiği bir başka sonuç daha vardır. Örneğin hafif bir metali suya bıraktığınızda bunun dibe çökmediğini, suyun üzerinde sabit olarak kaldığını görürsünüz. Bunun yanında bazı böcekler de suyun yüzeyinde rahatlıkla yürüyebilmektedirler. Metal sudan daha ağırdır, böceklerin bir kısmı da öyle… Peki suyun üzerinde durabilmeyi nasıl başarırlar? Bunun sebebi yine bizleri suyun özel yaratılışına götürür. Su moleküllerini birbirine bağlayan hidrojen bağları, "suyun yüzey gerilimini" meydana getirirler. Bu gerilim, suyun yüzeyindeki moleküllerin birbirleri ile ve aynı zamanda alttaki moleküllerle hidrojen bağları kurması ile oluşmaktadır.

Bilim ve Teknik, Eylül 96, Sayı 346, sf. 47

 

Bir böceğin suyun dibine batabilmesi için bu hidrojen bağlarından bir kısmını koparması gerekmektedir. Gemileri su yüzeyinde tutan şey de aynı yüzey gerilimi ve aynı zamanda suyun kendi iç direncidir. Eğer suyun bütün bu özellikleri olmasaydı, şu an gemilerin varlığından eser olmazdı, balıklar suyun içinde yaşayabilmek ve yüzebilmek için oldukça büyük bir enerjiye ihtiyaç duyarlardı, hatta belki de suyun içinde şimdiki çeşitlilikte yaşam olmazdı. Suyun, şimdiye kadar çok iyi bilmemize rağmen belki de hiç düşünmediğimiz bu özellikleri Allah'ın insanlara büyük bir lütfudur. Su, Allah dilediği için böyle bir özellik kazanır, gemiler Allah dilediği için suyun üzerinde yüzebilir, canlılar Allah dilediği için suyun içinde rahatlıkla yaşayabilirler. Allah bu gerçeği ayetinde belirtmiştir: 


 

Allah, gökleri ve yeri yaratan ve gökten su indirip onunla size rızık olarak türlü ürünler çıkarandır. Ve Onun emriyle gemileri, denizde yüzmeleri için size, emre amade kılandır. Irmakları da sizin için emre amade kılandır. (İbrahim Suresi, 32)


 

Topraktan yeni çıkmış açık yeşil renkteki bir çim tanesinde de, boyu metrelere varan dev ağaçlarda da hakim olan sistem suyun mucizevi özellikleri ile yakından ilgilidir. Su, moleküler özelliği ve bağlanma şekli nedeni ile bitkinin köklerine girer ve bitkinin içindeki borular boyunca yukarı doğru uzanır. Bazen bu yükseliş onlarca metreyi bulur, bazen de onlarca dala ayrılır ve birbirinden farklı yerlere ulaşır. Başka hiçbir sıvının bu kadar kolay başaramadığı bu işlem, "suyun kılcal hareket edebilme" özelliğidir. Su aynı zamanda emilebilirlik özelliğine de sahiptir. Odun veya jelatin gibi maddelerle temas ettiğinde hemen onların içine nüfuz edebilir.16 Çimlenmeye başlayan tohumların su alarak şişmesi de suyun bu özelliğinden kaynaklanmaktadır. Eğer yeryüzünde su ve toprak altında tohum olmasına rağmen suyun emilebilirlik özelliği olmasaydı, yeşil dünyadan eser kalmayacaktı. Bitki örtüsünün olmaması ise, yeryüzünde tüm canlılığın yok olması anlamına gelirdi. 

 

Sudaki hidrojen bağlarının bu mucize moleküle sağladığı faydalar bu kadarla da sınırlı değildir. Su, kendisini meydana getiren bu zayıf bağlar nedeni ile sıcaklık değişikliklerine direnç gösterir. Hava sıcaklığı aniden artsa bile suyun sıcaklığı yavaş yavaş artar. Hava sıcaklığında ani bir düşüş olduğunda ise suyun sıcaklığı yine yavaş yavaş düşer ve su hava kadar soğumaz. Bu fiziksel kural aslında bir yaratılış harikasıdır. Eğer suyun böyle bir özelliği olmasaydı, suda yaşayan canlılar şiddetli ve ani sıcaklık değişimlerine karşı koyamayacak ve kısa sürede ölüp tükeneceklerdi. Dahası, bizler de bu durumun etkisinde kalacak ve vücudumuzu meydana getiren %70 oranındaki suyun sıcaklıktan hemen etkilenmesi sonucunda ya aniden donacak ya da aniden ateşlenecektik.

Su aynı zamanda mükemmel bir eritkendir. Pek çok madde, özellikle de şeker, su ile hidrojen bağları oluşturabildiği için suda kolaylıkla eriyebilmektedir. Suda aynı zamanda tuz veya mineraller gibi iyonik bağlarla biraraya gelmiş moleküller de rahatlıkla erir. Suyun bu eritici özelliği vücudumuz için de son derece büyük bir öneme sahiptir. Besinlerin hücreye taşınması için su, mükemmel bir ortamdır. Aynı zamanda su, hücre içindeki moleküllerin de rahatlıkla hareket edebilecekleri ideal bir sıvıdır. Su, sıvı olduğunda bütün bunları vücut ısısında yapar. Ancak eritken özelliğine rağmen su kemiklerimizdeki kalsiyum ve fosfatı çözemez, bu nedenle iskeletimiz kendi sıvımızda çözünmez.

P. W. Atkins, Molecules, A Division of HPHLP New York, 1987, sf. 24

 

 Bu, kemiklerimizi oluşturan moleküllerin yapısından kaynaklanmaktadır. Kemikleri oluşturan özel moleküler yapı, suyun eritici özelliğine karşı koyacak şekilde biraraya gelmiş ve özel bir biçimde bağlanmış atomlardan oluşmaktadır.

 

Burada dikkat etmemiz gereken önemli bir nokta vardır. Tek bir hücrenin çoğalması ile meydana gelen bedenimiz içinde farklı moleküller farklı şekillere girmiş ve bizlere farklı özellikler kazandırmıştır. Acaba bu değişiklikler yaşanırken, moleküller nasıl hücrede taşınacak molekülleri suya dayanıksız, kemiklerimizi ise dayanıklı hale getirmeye karar vermiş olabilirler? Hücreler, besinlerin suda erimeleri gerektiğini, kemiklerin ise sudan etkilenmemeleri gerektiğini nereden bilebilirler? Bizi oluşturan ilk hücre, molekülleri tanıyabilir mi, suyun eritkenlik seviyesini bilebilir mi, buna göre önceden tedbir alarak bizim için en uygun metabolizmayı oluşturabilir mi? Bütün bunları bir hücreden veya çok sayıda hücreden beklemek kuşkusuz ki mantığa aykırıdır. Bunlar, Allah'ın üstün yaratmasıdır. Anne karnında oluşmaya başlayan bir insanın sahip olduğu tüm özellikleri, bedenini oluşturan tüm molekülleri Allah yaratmıştır ve Allah bunların tümüne her an hakimdir. Ayette bu gerçek şöyle haber verilir:


 

Şüphesiz, yerde ve gökte Allah'a hiçbir şey gizli kalmaz. Döl yataklarında size dilediği gibi suret veren O'dur. O'ndan başka İlah yoktur; üstün ve güçlü olandır, hüküm ve hikmet sahibidir. (Al-i İmran Suresi, 5-6)


 

İnsanların, molekül seviyesine inerek evreni oluşturan maddeleri araştırmaları sadece 20. yüzyılda mümkün olmuştur. Henüz dünyanın oluşumu sırasında bizim için mükemmel bir ölçü ile belirlenmiş ve tümüyle yaşamın oluşabilmesine uygun özelliklerle var edilmiş olan su ise, bilim adamlarının, detaylı özelliklerini çok yakın bir zamanda keşfettikleri bir mucizedir. Ancak Allah, suyu daha ilk insan veya ilk canlı var olmadan önce, canlılar için en uygun özelliklerle donatarak yaratmıştır. Sudaki tüm bu özelliklerin 2 hidrojen ve tek bir oksijen atomunun özel bir dizayn ile biraraya gelmesi sonucunda oluşması; bu üstün yaratılıştaki inceliği ve kusursuzluğu göstermektedir. Allah ayetinde şöyle bildirir:


 

Şüphesiz, göklerin ve yerin yaratılmasında, gece ile gündüzün ard arda gelişinde, insanlara yararlı şeyler ile denizde yüzen gemilerde, Allah'ın yağdırdığı ve kendisiyle yeryüzünü ölümünden sonra dirilttiği suda, her canlıyı orada üretip-yaymasında, rüzgarları estirmesinde, gökle yer arasında boyun eğdirilmiş bulutları evirip çevirmesinde düşünen bir topluluk için gerçekten ayetler vardır. (Bakara Suresi, 164)