Evren ve Tarım: Maddenin Fiziği ve Kimyası

Evrende mevcut olup, tanımlı sabit bir bileşimde kütle ve hacme sahip olan her şey maddedir.  Maddenin tanına bilirliğini ve ayırt edilebilirliğini sağlayan yani ona benzersiz kimliğini veren özellikleri vardır. Bu özellikler fiziksel ve kimyasal olarak iki kategoriye ayrılır. Fiziksel özellikler, maddenin bileşimi hariç onun somut özellikleri yani gözlenebilir ve ölçülebilir olan yoğunluk, erime noktası, kaynama noktası, renk, elektriksel iletkenlik, sertlik gibi özellikleridir. Örneğin, buz eridiğinde sertlik, yoğunluk ve akma yeteneği gibi çeşitli fiziksel özellikler değişir, ancak bileşimi değişmez; Kimyasal özellikler ise bir maddenin, farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip başka bir madde veya maddeler meydana gelmesi için başka madde veya maddelerle ve bazı durumlarda kendi başına tepkimeye girerek değişime uğraması ile gözlenen özelliklerdir, örneğin yanıcılık, asitlik gibi tepkimeler bu tip değişimlerdir (1). Kimyasal değişime bir örnek fotosentez olayıdır.  Bu tepkimede girdi olarak kullanılan karbondioksit ve su ile tepkime çıktıları olan glikoz ve oksijen birbirlerinden farklı özelliklere sahip maddelerdir. Benzer şekilde şekerin pişirilmesi ile oluşan yeni madde ile tekrardan aynı özellikteki şekeri geri elde etmek mümkün değildir.

Kimyagerler özellikle maddenin bileşimi, onu oluşturan daha basit maddelerin türleri ve miktarlarıyla ilgilenirler (2).  Madde özellik gruplandırması ile ilgili olarak ayrıca diğer iki farklı tanımlamada söz konusudur. Bunlar kapsamlı özellik ve yoğun (şiddet) özelliklerdir. Özellik eğer maddenin mevcut miktarına bağlı ise buna kapsamlı özellik denir. Bir maddenin kütlesi ve hacmi, kapsamlı özelliklere örnektir. Bir madde örneğinin özelliği, mevcut madde miktarına bağlı değilse, yoğun bir özelliktir. Sıcaklık, yoğun bir özelliğin bir örneğidir. Örnek olarak kolunuza sıçrayan bir damla sıcak yemeklik yağ kısa süreli, küçük bir rahatsızlığa neden olurken, bir kap sıcak yağ ciddi yanıklara neden olur. Hem yağ damlası hem de kap aynı sıcaklıktadır (yoğun bir özellik), ancak kap açıkça çok daha fazla ısı içerir (kapsamlı özellik) (3). Özelliklerle alakalı bir diğer önemli nokta da benzer özellikte olan maddelerin ortak davranışlarının değerlendirilmesidir, buna örnek olarak hem metal hem ametal özellikler barındıran metaloidler verilebilir.

Maddenin özellikleri sadece kimyagerlerin kimya ana sektöründe incelemeleri gereken özellikler değil, aksine hayatın tüm alanlarına değinen bilimsel bir gerçekliktir. Bu alana tarımsal açıdan yaklaştığımızda, örneğin bir elma meyvesi için uzunluk-çap oranı, şekil, dış ve iç kusurlar, çürükler, sertlik, kabuk yüzeyi, renk gibi fiziksel özellikler ile meyve suyu içeriği, nişasta, çözünür katı içerik, asit, vitamin gibi kimyasal özelliklerin araştırılması ve geliştirilmesi çalışmaları, piyasada en iyi değere sahip olacak yeni bir çeşidin ıslah edilmesi için tarım bilimcileri tarafından büyük bir öneme sahiptir. Kimyasal ve fiziksel özelliklerin tarımsal ürünlerdeki önemini daha özele indirgeyerek anlatabilecek bir bilimsel çalışma örneği olarak Amerika’da yapılan bir soya denemesinin amacı içerisinde, araştırma çalışması yapılan ilgili yeni soya fasulyesi hatlarından proteinlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin rapor edilmesinin diğer bilim adamlarına bunların uygulamalarını daha fazla incelemeleri için ilham vereceği ve aynı zamanda istenen işlevselliklere sahip proteinler üretmek için yetiştirme çabalarına rehberlik edebileceği söylenmiştir (4). Dünyadaki tüm abiyotik ve biyotik süreçler için gerekli olan ve ekosistemlerin madde ve enerji bütçeleri için temel öneme sahip bir dizi belirli fizikokimyasal özelliklere barındıran su (5) ile ilgili olarak Dünya insan sağlığı standartlarında içilebilir su kalitesini değerlendirmek için Cidde de yapılan bölgesel bir bilimsel araştırma da farklı su arıtma tesislerinden alınan örnekler fiziksel, kimyasal ve biyolojik analizlere tabi tutularak pH, elektriksel iletkenlik (EC), toplam çözünmüş katı madde, tuzluluk, toplam sertlik, kalsiyum, magnezyum, sodyum gibi element içerikleri ve mikrobiyal içerikleri incelenmişdir (6). Bu şekilde birçok bilimsel çalışma mevcuttur.

Sonuç olarak, fiziksel ve/veya kimyasal madde değişimleri ile yaşadığımız her an için aslında kimyanın yaşamın ve evrenin merkezinde olduğunu söylemek yanlış olmayacaktır. Tarım biliminde de diğer tüm temel bilimler gibi kimyanın olmazsa olmaz olduğunu, doğru tarımsal uygulamaları gerçekleştirmek ve iyi sonuçlar almak için öğrenmeye işin çekirdeğinden başlamanın en akılcı ve faydalı yol olacağını bilmemiz gerekmektedir.

Kaynakça:

  1. Prof.Dr. Hayrettin TÜRK, (2011), Genel Kimya, T.C. Anadolu Üniversitesi Yayını No: 1966
  2. Martin S. Silberberg, (2010), Principles of GENERAL CHEMISTRY, McGraw-Hill, Second Edition
  3. Paul Flowers, William R. Robinson, PhD, Richard Langley, Klaus Theopold, (2015), Chemistry, OpenStax-Rice University
  4. Jiwang Chen et. al., (2020), Physicochemical properties of proteins extracted from four new Tennessee soybean lines, Journal of Agriculture and Food Research
  5. BIRGIT C. Gordalla, et. al., 2007, The physicochemical properties of water and their relevance for life, Wissenschaftliche Auswertungen/GEO
  6. Yousif Algamal, (2015) Assessment and statistical study of physico-chemical properties of water quality in some local water treatment plants in Jeddah, Kingdom of Saudi Arabia, Advances in Applied Science Research 6(7):49-56
Umut Ahmet Seyrek
Umut Ahmet Seyrek
CEON Tarımsal Bilişim ve Yayım Direktörü

Yüksek Ziraat Mühendisi ve Ekonomist. Akademi sevdalısı, derin araştırmalar yapmaktan zevk alan, araştırma ve deneme çalışmalarına düşkün, bilimsel içerik üretmeye kendini adamış, sanat, kültür ve spor alanlarında kendini beslemeye çabalayan, farklı ulusları, kültürleri ve dilleri tanımaya ve öğrenmeye hevesli bir bilimci...

Diğer Yazılarımız
Yorum Yap

E-posta adresiniz yayınlanmayacaktır.İşaretli alanlar zorunludur.