Bilim insanlarının diğer gezegenlerde yaşam için aradıkları ilk maddelerden biri sudur. Dünya yüzeyinin 3/4’ü su ile kaplıdır. Su bulunması nedeniyle Dünya, canlıların yaşamasına uygun bir ortamdır.
Bir hücreli organizmaların yaşam ortamları genellikle sudur. Çok hücreli organizmaların da doku hücreleri bulundukları yerde yüksek oranda su içeren doku sıvısı ile çevrilidir. Su, üretici anlıların da fotosentezle besin üretiminde kullandıkları temel maddelerden biridir. Su, moleküler yapısı ve kimyasal özellikleri bakımından canlılar için aynı zamanda ihtiyaçtır. Belki de bu nedenle bilim insanları başka gezegenlerde ve Ay’da canlılık izleri için öncelikle suyun varlığını aramaktadır. Su yaşamın devamı için vazgeçilmez bir maddedir. Çünkü hücredeki yaşamsal faaliyetler ancak yeterli suyun bulunduğu ortamda gerçekleşir.
Hücrelerin içerdiği su miktarı bulundukları yere ve işlevlerine göre farklılık gösterir. İnsan vücudundaki hücrelerin yaklaşık %70-90’ı sudur. Su bitkilerinde ise bu oran %98’e kadar yükselmektedir. Tohumlarda su oranı %15’in altındadır. Tohumda su miktarının düşük olması, tohumun çimlenmesini sağlayan enzimlerin çalışmasını engeller. Tohumdaki su miktarı arttığında ise çimlenme başlar. Bir insan ancak birkaç gün susuz yaşayabilir. Gereksinim duyduğumuz su miktarı gerçekleştirdiğimiz aktivitelere göre değişir.
Örneğin sporcular, sıcak ortamda çalışanlar, ağır iş ve egzersiz yapanlarda su ihtiyacı daha fazladır. Yeterli su içilmezse vücudun sıvı dengesi bozulur.
Su molekülünün hangi özellikleri onu vazgeçilmez kılmaktadır? Hiç düşündünüz mü? Suyu oluşturan oksijen ve hidrojen atomları birbirlerine kovalent bağlarla bağlıdır. Kovalent bağda iki atom arasında bir çift elektronun ortaklaşıldığını anımsayınız. Su bileşiğindeki oksijen atomu ortaklaşılan elektronu kendisine doğru daha fazla çekme eğilimindedir. Bundan dolayı bağ oluşumunu sağlayan elektronlar molekülün oksijen bulunan bölgesinde daha uzun süre kaldıklarından bu bölge kısmen eksi yüklü, hidrojen bulunan bölge kısmen artı yüklüdür.
Su molekülleri bir araya gelirken eksi yüklü olan oksijen, diğer su molekülünün artı yüklü hidrojenini kendisine doğru çekecektir.
Her hidrojen bağı tek başına değerlendirildiğinde zayıftır. Ancak birçok hidrojen bağı birlikte su moleküllerini bir arada tutan, önemli büyüklükte bir kuvvet oluşturur. Bu durum suyun daha kararlı bir bileşik olmasını sağlar.
Su molekülleri arasındaki kohezyon ve yüzey gerilimi: Hidrojen bağları sayesinde su molekülleri birbirlerini çekerek bir arada kalırlar. Sıvı hâldeki suda hidrojen bağları sürekli olarak kırılır ve hemen yeni bağlar kurulur. Böylece moleküller birbirlerinden kopmadan bir arada kalmayı başarırlar. Bu durum kohezyon olarak adlandırılır. Su, diğer faktörlerle birlikte kohezyon etkisiyle topraktan alınıp bitkinin üst dallarındaki yapraklarına kadar taşınabilir. Sudaki kohezyon kuvvetinin bir etkisi de yüzey gerilimidir. Yüzey gerilimi bir sıvının yüzeyinin elastik bir tabaka gibi davranmasını sağlayan özelliktir. Suyun iç kısmındaki moleküller onları çevreleyen diğer su molekülleri tarafından her yöne eşit kuvvetle çekilir. Sonuçta her su molekülü üzerindeki net kuvvet sıfır olur. Yüzeydeki su moleküllerinin ise üst kısımlarında komşu su molekülleri yoktur. Böylece su yüzeyinde delinmesi nispeten güç bir tabaka oluşur. Bu tabakayı oluşturan kuvvet yüzey gerilimidir. Bazı böcekler yüzey gerilimi sayesinde su üzerinde yürüyebilir.
Suyun öz ısısının yüksek olması: Akdeniz ülkeleri ılıman iklime sahiptir. Akdeniz’e kıyısı olan ülkemizde de Ankara’da hava sıcaklığı düşükken Antalya’da denize girilebilir. Bu çeşit yerleşim bölgelerinde iklim koşullarını etkileyen faktörlerden birinin de suyun kimyasal özelliği olduğunu düşündünüz mü? Suyun öz ısısının birçok bileşikten yüksek olduğunu anımsayınız. Bu özellik sudaki sıcaklık değişimlerinin hızlı olmadığı anlamına gelir.
Büyük su kütlelerinin yaz mevsiminde ya da gündüzleri, güneşten büyük miktarda ısı soğurmalarına rağmen sıcaklıkları sadece birkaç derece artar. Çünkü soğurulan enerjinin esas kısmı su molekülleri arasındaki hidrojen bağlarının kırılması için harcanır. Kış mevsiminde ya da geceleri birkaç derecelik sıcaklık düşüşü sırasında daha çok miktarda yeni hidrojen bağı kurulduğundan enerji ısı şeklinde ortama verilir. Suyun yavaş soğuması ortamı ısıtır.
Suyun buharlaşma ve yoğuşması: Karadeniz’de özellikle bahar mevsiminde toprak yüzeyinden suyun buharlaşarak bulutlar oluşturduğu görülür. Su sıvı hâlden gaz hâle geçerken soğurulan ısı sayesinde su moleküllerinde hidrojen bağları kırılır ve su buharlaşır. Büyük su kütlelerinden buharlaşma sonucu oluşan su buharı rüzgârlarla başka bölgelere taşınır. Bu bölgelerde soğuk hava ile karşılaştığında yoğuşarak yağmurları oluşturur. Yoğuşma sırasında yeni hidrojen bağları kurulduğundan tutulan enerji, ısı şeklinde ortama verilir. Suyun buharlaşma ve yoğuşmasının dünyanın farklı bölgelerindeki yaşam ortamları ve canlı çeşitliliğine katkılarını diğer derslerinizde öğrendiğiniz bilgileri de kullanarak tartışınız. Spor yaptığınızda ya da sıcak havada yürüdüğünüzde terlersiniz. Terlemenin olması vücudunuzun su kaybına yol açan bir olaydır. Terleme sırasında deri üzerindeki su buharlaşır. Buharlaşma sırasında ise ısı kaybedildiğinden vücut sıcaklığı korunmuş olur.
Suyun çözücü özelliği: Hücrelerin içeriğinde ve hücreler arasındaki sıvıda su bulunması canlılar için yaşamsal önem taşır. Biyolojik tepkimeler sulu ortamlarda meydana gelir. Bitki hücreleri için su doğrudan taşıyıcı bir sıvı olarak iş görürken hayvan hücrelerinde kan dokunun yapısına katılır. Bu görevleri yerine getirebilmesi suyun çözücü özellikte olmasındandır. Suyun çözücü olduğu çözeltilere sulu çözeltiler denir.
Örneğin sofra tuzu (sodyum klorür) su içine atıldığında sodyum ve klor iyonlarına ayrışır. Artı yüklü sodyum iyonları suyun eksi yüklü oksijen ucuna, eksi yüklü klor iyonları da suyun artı yüklü hidrojen ucuna gelir. Bunun sonucunda sodyum ve klor iyonları su molekülleri tarafından kuşatılır.
Canlılar için yaşam ortamı olan sularda ve vücut sıvılarında çözünmüş hâlde birçok iyon bulunur. Suda çözünmüş iyonlar hücre içine ya da dışına taşınabilir.
Çözücü özelliğinden dolayı su;
- Kan dokunun büyük bölümünü oluşturur ve maddelerin taşınmasında rol oynar.
- Metabolizma sonucu ortaya çıkan birçok zararlı atığın seyreltilmesinde ve vücuttan atılmasında görev yapar.
- Ortam sağlayarak besinlerin sindirimine yardımcı olur.
- Topraktaki maddelerin çözünmesini sağladığından bitkilerin ihtiyacı olan maddeleri kökleriyle almalarını kolaylaştırır.
Suyun canlılar için önemini gösteren başka örnekler de vardır. Birçok büyük molekülün, küçük moleküllere parçalanması tepkimelerinde su kullanılır. Su, fotosentezde kullanılan ham maddelerden biridir. Ayrıca birçok kimyasal tepkime sulu ortamlarda gerçekleşir.
