İnorganik Bileşikler: Asitler, Bazlar ve Tuzlar

Asitler, bazlar ve tuzlar da canlıların yapısında bulunan inorganik bileşiklerdendir.

Asitler ve Bazlar

İsveçli bilim insanı Svonte Arhenius tarafından 1884 yılında yapılan tanımına göre sudaki çözeltilerine H iyonu veren maddelere asit, OH iyonu veren maddelere ise baz (alkali) adı verilir. Örneğin aşağıdaki tepkimelere bakarak HCl'nin asit, NaOH'ın ise baz özellik gösterdiğini söyleyebiliriz.

Maddeler tarafından suya verilen H iyonu miktarı biliminsanları tarafından incelenerek pH cetveli veya skalası denilen bir değerlendirme ölçeği oluşturulmuştur (1909). Buna göre bir çözeltinin (suda çözünmüş maddenin) pH'ı bu çözeltinin H iyonu derişiminin eksi (-) logaritmasına eşittir. Örneğin litresinde 0,001 mol H iyonu bulunan çözeltinin pH değeri 3'tür. pH cetveli sayesinde sulu çözeltilerinde çok çok az miktarda H iyonu bulunan maddeleri tam sayılar şeklinde ifade ederek birbiri ile karşılaştırabiliyoruz. pH cetvelinde ifade edilen rakamların aralığı 1 ile14 arasındadır. Buna göre pH'ı 0 ile 7 arasında olan çözeltiler asidik, 7 ile 14 arasında olan çözeltiler bazik çözelti olarak isimlendirilir. pH'ı 7 olan çözeltilerde ise H iyonu ve OH iyonu miktarı birbirine eşittir, bu çözeltilere nötr çözeltiler denir.

Karşılaştığımız çözeltilerin asitlik derecelerini, yani pH'larını kolayca ölçebilmek amacıyla özel kimyasallarla işlemden geçirilmiş kağıtlar hazırlanmıştır. Bunların bazıları ile (örneğin turnusol kağıdı) herhangi bir çözeltinin aist mi baz mı olduğu kontrol edilebilirken (çözeltiye batırdığınız mavi turnusol kağıdı kırmızı renge dönüşüyorsa çözeltiniz asidik, kırmızı turnusol kağıdı mavi renge dönüşüyorsa çözeltiniz bazik demektir), daha farklı hazırlanan bazıları ile ise sadece asit mi baz mı olduğu değil, asitlik derecesi de kolaylıkla belirlenebilmektedir.

Günlük hayatımızda karşımıza çıkan pek çok madde asidik veya bazik özellik gösterir. Örneğin limon suyunun pH'ı 2.2, sirkenin 2.9,  domates suyunun 4.2, kahvenin 5, sütün 6.5, tükürüğün 7.2, kanın 7.4'tür.

Asitlerin özellikleri:

• Sulu çözeltilerinde H iyonu bulundururlar.
• Tadları ekşidir (çok zararlı olmaları nedeniyle asla tatlarına bakılmamalı, çıplak elle dokunulmamalı ve koklanmamalıdır). 
• Sulu çözeltileri elektrik akımını iyi iletir.
• Metalleri aşındırır, yapılarını bozarlar ve tepkime sonunda H2 gazı oluştururlar.
• Bazlarla tepkimeye girdiklerinde tuz ve su oluştururlar.

Karıncada formik asit, sirkede asetik asit, elmada malik asit, zeytinyağında oleik asit, aspirinde asetil salisilik asit, limonda sitrik asit, yoğurtta laktik asit bulunur.

Bazların özellikleri:

• Sulu çözeltilerinde OH iyonu bulundururlar.
• Tadları acıdır ve elde kayganlık hissi uyandırır (çok zararlı olmaları nedeniyle asla tatlarına bakılmamalı, çıplak elle dokunulmamalı ve koklanmamalıdır).
• Asitlerle tepkimeye girdiklerinde tuz ve su oluştururlar.
• Sulu çözeltileri elektrik akımını iletir.
• Metallere etki etmezler. CO2 ile tepkimeye girerek karbonatlı bileşikler ve su oluştururlar.

Evlerimizde sıklıkla kullandığımız şampuan ve sabunlar, diş macunlarının, kabartma tozlarının, yağ ve kireç çözücü temizlik malzemelerinin yapımında bazlar kullanılır.

Canlı vücudunda metabolik olayların işleyebilmesi için vücut içi sıvılardaki iyon miktarının önemi büyüktür. Bu nedenle biyolojik tepkimelerin gerçekleşebilmesi için ortamdaki pH değerinin belirli bir aralıkta olması gerekir.

Tuzlar

Asitlerin bazlarla tepkimeye girmesi sonucunda tuzlar oluşur. Nötrleşme tepkimesi olarak isimlendirilen bu tepkimede yan ürün olarak su da oluşur. Aşağıda bir nötrleşme tepkimesi gösterilmektedir.

Genellikle hücrede ve hücreler arası sıvılarda bulunan tuzlardan en önemli olanları kalsiyum, sodyum, potasyum ve magnezyum tuzlarıdır. Kalsiyum, sodyum ve potasyum tuzlarının kasların kasılmasında, enerji eldesinde, sinir uyartılarının iletilmesinde rolleri çok büyüktür. Bu nedenle vücut içerisindeki miktarları her zaman kontrol altında tutulur.

Tuzların özellikleri:

• Katı ve kristal haldedirler.
• Çoğunluğu suda çözünür ve iyonlaşır.
• Katı haldeyken elektriği iletmezler, ancak sudaki çözeltileri elektriği iletir.
• Erime ve kaynama noktaları yüksektir.

Yararlandığım kaynaklar:
http://w2.anadolu.edu.tr/aos/kitap/ehsm/1222/unite11.pdf

Inorganik Bileşenler: Su ve Mineraller

Canlıların hücrelerden oluştuğundan daha önceki bir yazıda bahsetmiştik. Hücre adı verilen yapıların kimyasal içeriğini ise birbirini takip edecek bir dizi yazı ile anlatmaya çalışacağım.

Canlıların yapısında bulunan atomların %99'undan daha fazlasını karbon (C), oksijen (O), azot (N) ve hidrojen (H) oluşturur. Canlıların %63'ü oksijen, %25.2'si hidrojen, %9.5'i karbon ve %1.4'ü azottur.

Hücrelerin yapısı incelendiğinde, içerdikleri atom çeşitlerine göre temel olarak iki çeşit bileşikten oluştuğu görülmüştür. Yapılarında karbon, oksijen ve hidrojen atomu bulunduran bileşenler organik bileşikler olarak adlandırılır. Diğer bileşenler ise inorganik bileşiklerdir. İnorganik bileşikler, canlıların kendilerinin sentezleyemediği, dışardan almak zorunda olduğu maddelerdir. Enerji vermeyen, ancak yapıya katılan ve/veya düzenleyici özellik gösteren maddelerdir.

Su

Hücrenin %60-80 kadarını oluşturur. İçerdiği özellikler nedeni ile canlıların yapısına katılan en önemli inorganik bileşen olduğu söylenebilir. Bu özellikleri sıralarsak:

- Su iyi bir çözücüdür. Hücre içindeki birçok madde suyun içinde çözünmüş durumdadır. Bu sayede dokuların ozmotik basıncı, pH ve iyon dengesi sağlanmış olur.
- Isı kapasitesi yüksektir. Bundan kasıt, kendi sıcaklığını hemen hemen hiç değiştirmeden yüksek miktarlarda ısıyı emebilir veya serbest bırakabilir. Suyun ısı kapasitesinin yüksek olması sayesinde, canlı ani sıcaklık değişimlerine karşı korunmuş olur. Vücut ısısının dengede tutulmasında büyük rolü vardır.
- Metabolizma sonucu oluşan atık ürünlerin dışarı atılmasında, madde taşınmasında (kanın %90'ı sudur) görev yapar.
- Enzimlerin çalışabilmesi için ortamda mutlaka su olması gerektiğinden, enzimlerin görev aldığı tüm tepkimelerin gerçekleşebilmesi suyun ortamdaki varlığına ihtiyaç duyar.
- Katı haldeki su, yani buz, sıvı haldeki sudan daha az yoğundur. Bu nedenle herhangi bir tatlı suyun sıcaklığı düştüğünde, suyun dibinde değil, yüzeyinde buz tabakaları oluşur. Bu sayede, tatlı sularda yaşayan canlılar, suyun içinde, buzun etkisine maruz kalmadan kışı geçirebilir.
- Su, organların birbirine sürterek aşınmasını önler. Kemikleri birbirine bağlayan eklem yerlerinde, beyin-omurilik sıvısında yüksek miktarda bulunan su, etrafındaki yapıların yıpranmasını önlemeye yardımcıdır.
- Su, hem etrafındaki yüzeye tutunabilirken (adhezyon), hem de diğer su moleküllerine tutunabilir (kohezyon)ç Bu özelliği sayesinde, bir su sütünu oluşturarak bitkilerde suyun köklerden yapraklara taşınmasına yardımcı olur.

Su, tüm bu bahsettiğimiz özellikleri yapısına borçludur. Su, merkezde bir oksijen, çevresinde de iki hidrojen atomundan oluşmuştur. Oksijen tarafının elektronca zengin olması, o kısımda lokal bir - yüklü bölge oluşturur. Hidrojenler ise  oksijenli tarafa göre elektron bakımından daha fakir olduklarından, o kısımlarda da + yüklü bir bölge oluşur. Sudaki elektron dağılımı eşit olmadığından, su molekülü polardır denilir. Suyun bu polar özelliği, maddelerin suda çözünmesini kolaylaştırır. Örneğin, bir miktar tuz suya atıldığında, etrafı su molekülleri ile çevrilirken, tuzu oluşturan - yüklü klor atomları suyun + yüklü hidrojen atomları tarafından, + yüklü sodyum atomları da - yüklü oksijen atomları tarafından çevrilecek şekilde bir konumlanma ortaya çıkar.  Bu, da tuz molekülünün kendi içindeki bağların zayıflamasına ve hatta kopmasına neden olarak suda çözünmesini sağlar.

Tuz (NaCl) moleküllerinin suda çözünmesi. (Bu çizim http://faculty.clintoncc.suny.edu/faculty/michael.gregory/files/bio%20101/bio%20101%20lectures/chemistry/chemistr.htm adresinden alınmıştır.)

Isısı 0 dereceye düşen suda, su molekülleri birbirleri ile hidrojen bağları oluşturarak altıgen şeklini alacak şekilde bağlanırlar. Bu bağlanma sırasında su moleküller arasındaki uzaklık arttığından, kimyasal formülü değişmediği halde, aynı miktarda su molekülü barındıran katı haldeki suyun (buzun) hacmi sıvı haldeki suyun hacminden daha fazladır (yaklaşık %10 kadar). Bu sayede buz, suyun üzerinde yüzer. Sıcaklık yeniden yükseldiğinde su moleküllerinin oluşturduğu altıgen yapılar bozularak, su molekülleri birbirinden ayrılır.

Katı ve sıvı haldeki su moleküllerinin görünümü. (Bu çizim için http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/biobk/biobookchem2.html adresinden faydalanılmıştır.)

Mineraller

Vücutta protein, karbonhidrat, yağ gibi organik maddelerin yapısına katılabildikleri gibi, mineral tuzları şeklinde de bulunabilen sindirilmeyen inorganik bileşiklerdir. Vitaminler, enzim ve hormonların yapılarına katılarak yaşamsal olayları düzenleyici görev yaparlar. İdrar, dışkı ve terleme yolu ile miktarları azaldığından, sürekli olarak dışardan alınmaları gereklidir.

Mineraller vücutta bulunma miktarlarına bağlı olarak makromineraller ve mikromineraller olmak üzere iki grupta incelenirler. Makromineraller, vücutta büyük miktarlarda bulunan minerallerdir. Canlı vücudunda en fazla miktarda bulunan mineral kalsiyumdur (Ca). Kalsiyum dışında fosfor (P), potasyum (K), kükürt (S), sodyum (Na), klor (Cl) ve magnezyum (Mg) da makrominerallere örnek olarak verilebilir. Vücutta çok daha az miktarlarda bulunan demir (Fe), çinko (Zn), bakır (Cu), manganez (Mn), iyot (I) ve selenyum (Se) ise mikromineraller ya da iz mineraller olarak isimlendirilir. Bu minerallerin miktarları çok az olsa da vücut için önemleri büyüktür.


Yararlandığım kaynaklar:
http://chemed.chem.wisc.edu/chempaths/GenChem-Textbook/Molecules-In-Living-Systems-703.html
http://faculty.sgc.edu/cperkins/2210/ch_02_lecture_outline_b.pdf
http://rogersal.people.cofc.edu/GGChapter1.pdf
http://www.academia.edu/1746691/Limnoloji_Notlari
http://acikders.ankara.edu.tr/pluginfile.php/1068/mod_resource/content/1/9.%20%C4%B0norg%20Kmya%20ve%20%C4%B0norgMad.pdf