Sinirlerinizde duyuların, tellerde elektriğin iletilmesinde ben varım diyordu uğultulu bir nağme ile elektron. Kulağımızı daha da yaklaştırdık. Vazife diliyle ondan şunları işitmeye başladık:
Benim olmadığım yerde ışık da ses de teşekkül etmez. Güneşten ya da ampülden yayılan ışığı ben karşılarım. Elektroniğin temeli de bana verilen özelliklere dayanır. Renk renk desen nakışlarda, kuş sesinde, böcek sesinde, tüm seslerde varım. Sıcaklık ve soğukluk, yumuşaklık ve sertlik de benimle ilgilidir. Şöyle ki bir yerde ne kadar yoğun bulunursak, maddeyi o kadar sert bulursunuz. İşte elmas! Bir atom, diğerlerine tam dört bağla bağlı olduğundan o kadar sert ve sağlam hâldedir. Tek bir elektronla birbirlerine bağlanan potasyum metaline bakın. Ne kadar yumuşak! Renk dediğiniz şey, çeşitli dalga boylarındaki ışığın enerjisinin benimle olan etkileşmelerinden başka bir şey değil. Işık dalgaları atomlar arasında ya da orbitallerde harekete sebep olur. Bu da bazı ışınların yutulması demektir. Yansıtılanları renk olarak görürsünüz.
Elektron, vazife ve özelliklerini şevkle anlatmaya devam ediyordu. Ama kendilerini varlığın harflerinin yazarı olarak gösterenlerden de rahatsızlık duymuyor değillerdi: “Kitap görünüşte mürekkep ve kağıttan oluşan, gözle görülen ve elle tutulan maddî bir varlıktır; öyle değil mi? Ama aslında kitabı kitap yapan içindeki mânâlardır. Kitap denen şey mânâların sahifelerde görünmesini sağlayan bir perdedir, bir ekrandır, bir kılıftır, bir dürbündür. Maddenin bir de mânâ boyutu vardır. İşte, biz elektronlar da bu mânâları ve fizik ötesi boyutu yansıtan birer ekran ve perdeden öte bir şey değiliz.”
“Böylesine muazzam neticeleri bizlere yükleyen Rabbimizin icraatına şaştınız değil mi? Sizin beyninizi hayvanlarınkinden farklı yaratan bize de böylece acayip özellikler vermiş işte. Aydaki ışık kendisinin olmadığı gibi bende parıldayan güzellikler ve özellikler de bir Ezelî Güneş’ten geliyor. Arkada iş gören Kudret elini görmemezlikten gelmeyin. Sebepler perdelerine takılıp kalmayın.
Atom İçinde Bir Seyahat
Şimdi atomun küçük dünyasında tabakalar arasında kısa bir seyahata ne dersiniz?. Seyahatimizi çekirdeğe en yakın tabakadan, yani birinci elektron katından başlatalım. Elektronlar çekirdek çevresine kat kat dizilmişler. Birinci elektron katı en fazla iki elektrona ev sahipliği yapabiliyor. Kural böyle. Üçüncüsünün girmesi yasak. Sonra elektronlar orbital denen yuvalarında eğer biri kendi çevresinde sağa doğru dönüyorsa, diğeri mutlaka sola doğru dönmeli. Atom bu şekliyle kesin kurallarla idare edilen ve prensiplerinden hiç taviz vermeyen bir ülkeyi andırıyor. Tabiat alfabesinin ikinci harfi olan helyumun iki tane elektronu var. İkisi de birinci tabakadaki kısaca “s” denilen orbitalde küresel bir uzay oluşturmuşlar. Orbital denilen bu yuvalar, en fazla iki elektrona ev sahipliği yapabiliyor.
Seyahatimizde ikinci tabakaya varıyoruz. Buraya tam 8 adet elektronun yerleşeceğini öğreniyoruz. İkinci elektron katında elektron bulunduran tam sekiz element var. Karbon, azot ve oksijen gibi hayat için önem taşıyan bu elementler son kabuğunda (2. kat) elektron taşıyan elementler. Bor, flor ve neon da bu tabakada elektron barındıranlardan. İkinci tabakada “s” orbitalinden başka iki yapraklı bir çiçek gibi açılmış olan “p” orbitalini görüyoruz. İkinci tabakada elektronlar için iki uzay bölgesi söz konusu. P orbital çiçeğinden üç adet var. Her orbital iki elektrona ev sahipliği yaptığına göre p orbitalleri toplam altı elektron taşıyabiliyor.
Üçüncü tabakaya yükseldiğimizde, bu tabaka da ikinci kat gibi en fazla 8 elektron bulundurabiliyor. Birinci tabakada başlattığımız seyahati en büyük atomlara kadar sürdürürsek yedinci tabakaya kadar çıkabiliriz. Demek ki en büyük atomlar yedi katlı bir binayı andırıyor.
Kimyasal Aşk
Yaşayan bütün organizmaların ve bunlara bağlı olan tüm biyolojik süreçlerin, çevremizde gördüğümüz farklılıkların doğrudan elektronlarla alâkası var. Bu faaliyetlerde elektronlar kimyevî dönüşümlerin vazgeçilemez aktörleri ve maddenin kimyasal özelliklerini belirleyen ana unsurlarıdır.
Atomları birleştiren bağ türlerini iyon, kovalent ve metal bağları olmak üzere temelde üçe ayırıyoruz. Metal ile ametal element türleri arasında elektron alışverişi ile (metalden ametale elektron göçü) iyon bağı oluşturur. Kovalent bağlanma ametal türü atomların bir araya gelip molekül-bileşik oluşturmaları elektron paylaşımı iledir. Organik âlem dediğimiz canlı bünyelerde kullanılan şekerinden, proteinine kadar maddeler bu tür bağlanmanın bir meyvesidir. Şeker, yağ örneklerinde olduğu gibi bu moleküldeki birleşmelerde atom gökdelenleri oluşur. Proteinlerde olduğu gibi binlercesi bir araya gelip atom kentleri meydana getirilir. Birliktelik, sadece elektron vermeye yatkın olanlar (metaller) ile almaya istekli olanlar (ametaller) arasında sınırlı kalsaydı, o zaman su, yağ, şeker, protein ve tüm organik hayatın temeli olan moleküller oluşmazdı. Hayatî moleküller olan bu maddelerin yapılmaması demek, hayatın da durması anlamına gelir.
Kuantum bilimi ile atomların derin sırları anlaşılınca klasik atom teorilerindeki elektronların çekirdek çevresinde dolaşan maddi tanecikler olduğu fikri bir kenara bırakıldı. Kuantum bilimi elektronları dalga-ışın yapısında aynı anda bir çok yerde bulunabilen çok ilginç davranışları olan parçacıklar olarak tanımlamaya başladı. Örneğin onlara atom içinde kesin bir konum tayin edemiyorduk. Böyle olunca zamanını geçirdiği alan ve bölgelerden söz etmek durumunda kaldık. Elektronların atom içinde bulunma ihtimalleri olan bölgelerin -uzayın- sınırlarını çizdiğimizde karşımıza s, p, d, f harfleri ile adlandırılan dört farklı elektron tipi beliriyordu. Bunlar atom orbitalleri ya da yörüngecikleriydi. Atom orbitallerinden başka molekül yapısında kendi aralarında daha farklı geometrik uzay şekiller, yani değişik molekül orbitalleri oluşuyordu.
Bağlanmanın çeşidi ne olursa olsun, her seferinde bağlanmayı sağlayan şey, protonun pozitif yükü ile elektronun negatif yüküdür. Ama bu etki atom ve moleküller arasında öylesine bir çeşitliliğe bürünür ki... Bağlanmada ne kadar çok elektron rol almış ise o maddeyi o kadar sert ve sağlam (elması düşünün); ne kadar az sayıda elektron rol almışsa bağlanma zayıf ve madde yumuşaktı. Metaller yekpare bir bütün oluşturuyor, tuzlar da öyleydi. Peki kovalent bağlı molekülleri, meselâ suyu, sıvı ve katı halde tutan neydi? DNA molekül sarmalı gibi suyu ve bir çok maddeyi bağlayan hidrojen bağı denen daha özel moleküller arası bağ çeşitleri mevcuttu.
Metallerin neden elektriği ve ısıyı iyi ilettiğinin; parlak ve eğilebilir özellikler taşıdığının sırrını eminim merak etmişsinizdir. Katı haldeki metal atomlarını yan yana ve üst üste istif edilmiş bilyeler olarak düşünün. Ya da metali yuvarlak tuğlalardan örülmüş bir duvar olarak farzedin. Atom son yörüngelerindeki (dış kabuk) elektronlardan bir kısmı ayrılıyor; atom küreleri (ya da atom tuğlaları) arasında (yani metal kütle içinde) serbestçe dolaşmaya başlıyorlardı. Bunlar serbest hale geçen değerlik elektronlarıydı (son kabuk elektronları). Bu elektronlar, harç misali dizili atom tuğlaları arasındaki boşlukları dolduruyorlardı. Ancak harcın bir süre sonra donmasına karşılık, elektronlar atom tuğlaları arasında sürekli hareketli vaziyette bulunuyordu. Elektronların bu hareketliliği, demir, kalay, alüminyum, gümüş ve altın gibi metallerin hem kırılma göstermeden eğilip bükülmelerini hem de elektriksel iletkenliklerini sağlıyordu. Metallerde son yörünge elektronları ne kadar şanslılar değil mi? Çünkü diğer bağlanmalarda elektronların iki atom arasında âdeta “hapis” olmasına karşılık, metal elektronları metal kütle içinde istedikleri yere gitme serbestisine sahipler.
Elektriğin ya da telefon konuşmaları, yahut da internet yayınları bir iletken telde nasıl olup anında dünyanın bir ucuna iletiliyor? Her ne kadar bunu elektronların dalga ve kuantum özelliğine atfetsek de isim vermek, sorumluluğu kavramlara yüklemek işin kolay tarafı. Zor tarafı ise olayın mahiyetini kavramak ve gerçekten izah edebilmektir. Mesafe kavramının kalktığı tüm elektronların ferdiliğini kaybedip âdeta aynileştiği bu durum, maddedeki madde ötesi duruma işaret eder aslında.
İnsanoğlunun elektronik çağına girişi, transistörün bulunuşuyla olmuştu. Mikrobilgisayarlar, süper bilgisayarlar, telekomünikasyon teknolojileri; uydular, robotlar yapıldı sonra. Burada dikkat etmemiz gereken nokta şu: Tüm bu harika şeyler, aslında elektron gibi basit taneciğe bağışlanan lütufların bize yansımasından başka bir şey değil!
Evet, göklerin ve yerlerin hikmetli ve kudretli Yaratıcısı, elektron ve elektron gibi diğer atom taneciklerini ve topyekün atom sistemlerini öyle mucizevî kanunlarla idare ediyor ki, o kanunu tatbik ve icra etmekte bütün kâinatı tasarrufunda tutan Birisi’nden başkası değildir. O zat, öyle kendine has bir sanatı vardır ki o görünmez atomları o minnacık varlıkları kader kalemiyle istenilen şekle istenilen ölçü ve miktarlarda çeviriyor.
Evren Bir Kimyahane
Atomlara birbiriyle yarışırcasına âdeta aşk derecesinde birleşmeye meyil verilmeseydi; kimya bilimi adı altında okuduğumuz kimyasal kanunlar hayata geçirilmeseydi, gerekli her türlü bileşiğin kâinat laboratuvarında sentezi mümkün hale gelebilir miydi? Elementler elektron almaya ve vermeye yahut da paylaşmaya istekli yaratılmasalardı, kâinatın bir kimyahane haline gelmesi nasıl mümkün olabilirdi?
Molekül ve bileşikten evler, binalar yapılırken bu faaliyetlerde elektronlar nerede kiminle birlik kuracaklarını biliyorlar. Ve böylece, nerede hangi tür bileşiğe dönüşecekleri, birbirlerine karşı nasıl davranacaklarını ayarlayabiliyorlar. Karşılarına birleşmesi zor molekül çıkınca canlı sistemlerde olduğu gibi enzim denen aracılar devreye giriyor. Bir bilenin emri ile hareket etmeselerdi, bizim ancak uzun tahsil devrelerinde o da bir kısmını öğrenebildiğimiz, fizikokimyasal ve biyokimyasal kanunları elektronların bilmesi ve tatbik etmesi mümkün olabilir miydi?