Karbondaki tasarım

"Mucize element karbon" belgeselinden

Karbondaki tasarım 1.

Karbonu detaylı incelediğimizde, bu atomun sadece oluşumunun değil, kimyasal özelliklerinin de bilinçli olarak düzenlendiğini görüyoruz.

Karbon, doğada saf olarak iki ayrı formda bulunur. Grafit ya da elmas olarak. Ama yaptığı bileşikler ortaya çok farklı maddeler çıkarır. Hücre zarından ağaç kabuğuna, göz merceğinden bir geyiğin boynuzlarına, yumurta beyazından yılan zehrine kadar son derece farklı organik yapıların hepsi karbon temelli bileşiklerden oluşur.

Karbon, hidrojen, oksijen ve azot atomlarıyla çok farklı geometrik şekil ve sıralamalarla birleşerek son derece farklı maddeler meydana gelir. Karbon bileşiklerinin bazıları sadece birkaç atomdan oluşurken bazılarında binlerce hatta milyonlarca atom vardır. Sadece karbon atomları bu denli uzun ve kalıcı bileşikler oluşturabilirler.

İngiliz kimyager Nevil Sidgwick kitabında karbon hakkında şunları yazar:

“Karbon, yapabildiği bileşiklerin sayısı ve çeşitliliği yönünden diğer elementlerden tamamen farklı, özgün bir yapıdadır. Şimdiye dek karbonun yarım milyonun üzerinde farklı bileşiği ayrılmış ve tanımlanmıştır. Ama bu bile karbonun güçleri hakkında çok yetersiz bir bilgi verir çünkü karbon tüm canlı maddelerin temelini oluşturur.”

 Karbon, organik birleşikleri oluşturmak üzere başka atomlarla birleştiğinde, atomlar arasında kurulan bağ, kovalent bağı adı verilir. Kovalent bağ, iki atomun elektronlarını paylaşmalarıyla kurulur.

Elektronlar, atom çekirdeklerinin etrafında belirli yörüngeler içinde yer alır. Çekirdeğe en yakın yörüngede sadece 2 elektron yer alabilir. Bir sonraki yörünge 8 elektron alır. Daha sonraki 18 elektron alır ve böylece devam eder. Dikkat çekici olan atomların yörüngelerindeki elektron sayılarını tamamlamaya yönelik bir eğilimlerinin olmasıdır. Örneğin, ikinci yörüngesinde 6 elektron bulunan oksijen, bu yörüngeye 2 tane daha elektron ekleyerek sayıyı 8'e çıkarmak ister.

Atomların neden böyle bir eğilim olduğu sorusu cevaplanamamaktadır. Ama bu eğilim olmasa canlı organizmaların var olamayacağı da açıktır. Kovalent bağlar, atomların bu yörünge tamamlama isteği sayesinde kurulur. Yörüngelerini tamamlamak isteyen iki farklı atom elektronlarını paylaşarak bu tamamlamayı gerçekleştirirler.

Örneğin suyu oluşturan iki hidrojen ve bir oksijen atomu kovalent bağ yaparlar. Oksijen iki hidrojendeki birer elektronu paylaşarak ikinci yörüngesini 8'e tamamlamaktadır. Hidrojenlerin her biri de oksijenin elektronlarından birer tanesini kullanarak kendi yörüngelerini 2'ye tamamlamaktadırlar. Karbon da işte bu tür kovalent bağlar kurarak çok farklı maddeler oluşturur.

Metan bunlardan bir tanesidir. Metanın oluşumu dört ayrı hidrojen atomunun karbonla kovalent bağ yapmasıyla oluşur. Karbonun atom sayısı oksijeninkinden iki eksik olduğu için karbon iki yerine dört hidrojenle bağ kurmaktadır.

Ancak karbonun kurduğu bağlar başta belirttiğimiz gibi çok geniş bir yelpaze oluşturur. Karbonun sadece hidrojenle kurduğu farklı bağlar hidrokarbonlar olarak bilinen büyük aileyi meydana getirir. Bu aile içinde doğalgaz, sıvı petrol, gaz yağı, kerosen ve çeşitli makine yağları vardır. Etilen ve propilen olarak bilinen hidrokarbonlar ise petrokimya endüstrisinin temelidir. Başka hidrokarbonlar benzen, toluen ve turpentin gibi bileşikler meydana getirir. Giysilerimizi güvenmekten koruması için dolaplara konan naftalin ise bir başka tür hidrokarbondur. Klor veya florla birleşen hidrokarbonlar ise anestezi maddeleri, yangın söndürücüler ve buzdolapları da kullanılan freonlar gibi farklı maddeler oluşturulur. Karbonun hidrojen ve oksijenle yaptığı kovalent bağlarsa bir başka geniş yelpaze oluşturulur. Bunlar arasında etanol ve propanol gibi alkoller, aldehitler, ketonlar ve yağlı asitler vardır. Yine karbon, hidrojen ve oksijen birleşiklerinden oluşan çok önemli iki madde ise, yediğimiz besinlerin içindeki enerjiyi sağlayan glukoz ve fruktozdur.

Ağacın sert maddesini ve kağıdın ham maddesini oluşturan selüloz, bal mumu, sirke, ve formik asit gibi maddelerin her biri yine karbonun hidrojen ve oksijenle yaptığı kovalent bağlarla oluşur.

Karbon, hidrojen, oksijen ve azot atomlarıyla bağlar kurduğunda ise bu kez ortaya yine çok önemli bileşikler çıkar. Bu bileşiklerin başında vücudumuzun temel yapı taşı olan proteinleri oluşturan amino asitler gelir. DNA'yı oluşturan nükleotidler ise yine karbon, hidrojen, oksijen ve azot bileşiminden oluşan moleküllerdir.

Kısacası, karbon atomun kurduğu kovalent bağlar, canlıların var olabilmesi için mutlaka gereken şartlardan birisi. Eğer karbon, oksijen, azot ve hidrojenle kovalent bağlar kuramayacak olsa yaşamdan söz etmek de mümkün olamayacaktır.

“Göklerde ve yerde ne varsa tümü Allah'ındır. Allah her şeyi kuşatandır.” (Nisa Suresi, 126)