MOLEKÜLLER

 Elinizde 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. 

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. 

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.

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. 

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. 

Atomların arasındaki alışveriş de buna benzetilebilir. 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. 

Atomlar, Birbirlerinin Elektronlarını Paylaşır ve Kovalent Bağlar Kurarlar

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. 

Alıntıdır.