Ünite 1: Yaşam Ortamı ve Su: Yaşamın Moleküler Anlamı, Aktivasyon Enerjisi, Su, Suyun

Suyun Dört Komşu Molekülle Hidrojen Bağı Eğilimi

Su molekülündeki oksijen atomu çevresinde elektronların bir tetrahedral konfigürasyonda dizilmesi, her bir su molekülünün çevresindeki diğer 4 komşu su molekülü ile hidrojen bağı kurma eğiliminde olmasına neden olur. Bu eşsiz yapısal düzenleme suyun yüksek erime, kaynama noktası ve buharlaşma ısısına sahip olmasını sağlar.

Sakkaroz Çözeltisi ve Yarı Geçirgen Zar Deneyi

Sadece suyun geçebileceği yarı geçirgen bir zardan oluşan balona %98 sakkaroz çözeltisi ve %2 su konulup saf su içine daldırıldığında osmoz gerçekleşir. Su konsantrasyonun az olduğu sakkaroz çözeltisine doğru geçerken, sakkaroz dışarı çıkamadığı için balon şişmekte ve bir süre sonra patlamaktadır.

Saf Suya 1 ml 0.1 M HCl İlavesi Örneği

pH 7 seviyesinde bulunan 99 ml saf suya 1 ml 0.1 M HCl eklendiğinde, oluşan hidroklorik asit konsantrasyonu 0.001 M (10^-3 M) seviyesine ulaşır ve pH değeri ani bir düşüşle 3'e eşit olur. Bu durum, tampon olmayan sistemlerde dışarıdan gelen asitlerin pH'ı ne kadar hızlı değiştirdiğini gösterir.

Proteinlerin Amfoterik Tamponlama Mekanizması

Metabolizmada oluşan aşırı H+ iyonları proteinler tarafından kompanse edilir. pH yükseldiğinde amino asitlerin karboksil grupları zayıf asit gibi davranarak ortama H+ verir; pH düştüğünde ise amino grupları zayıf baz gibi etki ederek ortamdan H+ iyonlarını çeker ve pH kararlılığı korunur.

Anahtar Kavramlar

Dipolar YapıBir molekülün içerisinde pozitif ve negatif yüklerin farklı uçlarda kümelenmesi durumudur. Metinde su molekülünün dipolar yapısı vurgulanmakta olup, bu özellik onun diğer sıvılardan çok daha iyi bir çözücü olmasını sağlar.

Hidrojen BağıBir su molekülünün oksijen atomu üzerindeki kısmi negatif yük ile komşu su molekülünün hidrojen atomu üzerindeki kısmi pozitif yük arasında meydana gelen kuvvetli elektrostatik çekim etkileşimidir. Su moleküllerinin tetrahedral dizilimi sayesinde her su molekülü 4 komşu su ile bu bağı yapma eğilimindedir.

ÇözünürlükHerhangi bir katı, sıvı veya gaz maddenin sabit sıcaklıkta, belirli bir hacim çözücüde (örneğin 1000 ml suda) çözünebilen maksimum miktarıdır. Birçok katı ve sıvının çözünürlüğü sıcaklıkla artarken gazlarınki azalır.

Koligatif ÖzelliklerÇözünen moleküllerin çözücünün bazı fizikokimyasal özelliklerinde meydana getirdiği değişikliklerdir. Bu değişikliklerin miktarı çözünen maddenin kimyasal cinsine değil, doğrudan doğruya çözünen toplam tanecik sayısına bağlıdır.

Osmoz ve Osmatik BasınçYarı geçirgen (semi-permeable) bir zardan sadece su moleküllerinin geçiş yapması osmoz olayını tanımlar. Çözünmüş taneciklerin çözelti içinde oluşturdukları kinetik basınç ise osmotik basınç adını alır ve konsantrasyon ile sıcaklıkla doğru orantılıdır.

DifüzyonDenge halindeki bir çözeltide çözünen moleküllerin homojen dağılım göstermesi durumudur. Çözelti içerisinde konsantrasyon farklılığı (konsantrasyon gradienti) bulunduğunda, moleküller konsantrasyonu her yerde eşit kılmak için hareket ederler.

Lewis Asit-Baz TarifiSulu çözeltilerin yanı sıra susuz çözeltilerde de uygulanabilen en geniş kapsamlı asit-baz tanimidir. Bu tarif göre bir elektron çifti kabul edebilen maddeler asit, verebilen maddeler ise baz olarak sınıflandırılır.

Brönsted-Lowry Asit-Baz TarifiSeyreltik sulu çözeltilerde en çok kullanılan asit-baz tanimidir. Bu tarife göre proton (H+) verebilen kimyasal türler asit, proton alabilen kimyasal türler ise baz olarak kabul edilir.

Tampon ÇözeltiBir zayıf asidin eşlenik bazıyla veya bir zayıf bazın eşlenik asidiyle bir arada bulunduğu çözelti sistemleridir. Ortama dışarıdan çok yüksek düzeyde olmayan asit veya baz eklendiğinde pH değerinin sabit kalmasını sağlar.

Asidozis ve AlkalozisVücut sıvılarındaki asit-baz dengesi bozukluklarını ifade eden klinik sınıflandırmalardır. Asidozis durumunda plazmadaki asidik özellik artarken, alkalozis durumunda OH- iyonları derişimi yükselir ve pH değeri azalır.

Diğer Önemli Bilgiler

Hemoglobin Tampon Sistemi ve PCO2 Basıncı

Kanda bulunan hemoglobin proteini, solunum sırasında PCO2 (karbondioksit kısmi basıncı) azaldığı veya düştüğü durumlarda pH seviyesindeki olası değişimleri etkin bir şekilde engeller. Bu sayede kanın asit-baz dengesi hücresel solunum esnasında kararlı tutulur.

Bikarbonat Tamponu ve Akciğer Gaz Değişimi

Bikarbonat tampon sistemi, akciğerler ve çevre dokular ile gerçekleştirilen gaz değişim süreçlerinde doğrudan etkilidir. Ortamın pH değerinin sabit kalmasını sağlayan bu sistemin CO2 kısmi basınç farklılıkları yüzünden bozulması tıpta solunum bozuklukları olarak sınıflandırılır.

Sınavda Dikkat Et

Suyun dipolar yapısı ile apolar hidrokarbonlar arasındaki çözünmeme ilişkisini karıştırmayın; apolar bileşiklerde iyon-dipol etkileşimi yoktur.
Hidrojen bağının O atomu üzerindeki kısmi negatif ile H atomu üzerindeki kısmi pozitif yük arasında oluştuğunu unutmayın.
Koligatif özelliklerin çözünen maddenin cinsine değil, doğrudan çözünen tanecik sayısına bağlı olduğu sınavda sık sorulan bir detaydır.
Osmoz ve difüzyon tanımlarını karıştırmayın; osmoz sadece suyun yarı geçirgen zardan geçişidir.
Lewis tarifi ile Brönsted-Lowry tarifinin farkını iyi öğrenin; Lewis elektron çifti (akseptör/donör), Brönsted ise proton (H+) alışverişi üzerinedir.
Tampon çözeltilerin dışarıdan gelen aşırı asit/baz eklemelerinde pH değişimini engellediğini ve saf su ile farkını akılda tutun.
Protein tamponlarında pH yükseldiğinde karboksil gruplarının H+ verdiğini, pH düştüğünde amino gruplarının H+ çektiğini unutmayın.