Neye göre hal değişimi ya da kimyasal tepkime olur?

Hal değişimi veya kimyasal tepkime, maddenin yapısının veya birleşimindeki bağların değişmesiyle gerçekleşir. Bu değişimler genellikle belirli koşullar altında ortaya çıkar.

Hal değişimleri, maddenin fiziksel yapısında değişiklikler olduğu zaman meydana gelir. Örneğin, katı bir madde ısıtıldığında erir ve sıvı hâle gelir, sıvı bir madde buharlaşarak gaz hâline dönüşür. Tersine, gaz hâldeki bir madde soğutulduğunda sıvılaşır ve daha da soğutulursa katı hâle geçer. Bu hal değişimleri, maddenin termal enerjisinin artması veya azalması sonucunda gerçekleşir.

Kimyasal tepkimeler ise, maddenin atomik veya moleküler yapısının değiştiği reaksiyonlardır. Bu tepkimeler, maddenin içerdiği atomların, moleküllerin veya iyonların yeniden düzenlenmesiyle gerçekleşir. Tepkimenin meydana gelmesi genellikle belirli koşulları gerektirir, örneğin belirli bir sıcaklık, basınç veya katalizörün varlığı.

Genel olarak, kimyasal tepkimeler, maddenin başlangıçtaki hâlini değiştirerek yeni maddelerin oluşmasına neden olur. Bu tepkimeler birçok farklı faktöre bağlı olabilir, örneğin maddeye uygulanan enerji miktarı, reaksiyona giren maddelerin özellikleri veya tepkimenin gerçekleştiği ortamın özellikleri gibi. Ancak temel olarak, kimyasal tepkimeler, atom düzeyindeki bağların kırılması ve oluşmasıyla gerçek^[1]leşir.

Bu soruyu cevaplandirmak icin 2 konuyu netlestirmek gerekir.

1) Hal degisimi (fiziksel degisim) (kati-sivi-gaz halleri arasindaki degisim) tamamen fiziksel bir degisimdir, maddeyi olusturan atomlar ve molekullerde bir degisiklik gerceklesmez. Sadece maddeyi olusturan molekuller arasindaki mesafeler madde isindikca artar. Madde en soguk halinde molekuller birbirine en yakin haldedir ve katidir. Isindikca molekuller arasindaki mesafe artar ve once sivi daha daha sonra da gaz haline gecer.

2) Tahta ve su gibi maddeler bilesiklerdir. Yani farkli atomlarin belirli baglarla baglanarak olusturduklari maddelerdir. Bilesikleri olusturan baglarin olusmasi icin de kirilmasi icin de enerji gerekir. Buna da kimyasal degisiklik denir.

Bir madde icin fiziksel degisiklik icin gereken enerji ile kimyasal degisiklik icin gereken enerji farkli olabilir, hatta cogu zaman farklidir.

Kati bir madde isitildiginda, o madde icin fiziksel degisiklik icin gereken enerji daha dusukse sivi hale gecer. O madde icin kimyasal degisiklik icin gereken enerji miktari daha dusukse, maddeyi isittiginizda sivilasma duzeyine gelmeden kimyasal yapisi bozulacaktir. ^[1]

Bir sistemin hangi durumda olacağını belirleyen şey o sistemin kimyasal potansiyelidir. Bir maddenin kimyasal potansiyeli ise molar Gibbs enerjisi olarak tanımlanır. Yani kimyasal potansiyel 1 mol maddenin entropisi ve entalpisinin bir fonksiyonudur. Tüm sistemler ilgili sıcaklıkta ve basınçta kimyasal potansiyelinin en düşük olduğu hâle geçmek isterler. Bir saf maddenin belli bir basınç altında sıcaklığı düşükse katı halinin kimyasal potansiyeli düşük olur. Sıcaklık yükseldikçe katı halin kimyasal potansiyeli sıvı halin potansiyeli enerjisine yaklaşır. Eşit olduğu nokta erime noktasıdır. Sıvı halin kimyasal potansiyeli düşükken madde sıvı halde benzer şekilde gaz halin kimyasal potansiyeli düşükken gaz haldedir. Eğer bir madde ya da birden fazla maddeden oluşan bir karışımın kimyasal potansiyeli bir kimyasal tepkime ile daha düşük bir değere ulaşıyorsa bu durumda kimyasal tepkime gerçekleşir.

Bu konuyu detaylı anlamak için entalpi ve entropi kavramlarını anlamak gerek ama bu ancak ciddi bir çalışmayla hatta bilen ve iyi anlatabilen birinden ders almakla mümkün olur. Tanımlarını vermek gerekirse entalpi bir sistemin sabit basınçta ısı kapsamıdır. Mutlak değeri bilinemese de fiziksel ya da kimyasal bir olay sırasında değişimi ölçülebilir. Entropi ise kabaca bir sistemdeki rastgeleliğin ölçüsüdür denilebilir. Termodinamik tanımı sistemde ısıya (işe dönüştülemeyen enerji) dönüşen enerji miktarıdır. Entropinin mutlak değeri termodinamiğin 3. yasası sayesinde belirlenebilir. Ama fiziksel veya kimyasal bir değişimde entropinin nasış değiştiği önemlidir. Girenlerin ve çıkanların mutlak entropileri değil. Bu iki değişimden olay sırasında sistemin Gibbs serbest enerjisinin nasıl değiştiği hesaplanır. Bu değişimin 1 mol için olanı kimyasal potansiyeldeki değişimi verir. Eğer sistemin serbest enerjisi azalıyorsa yani Gibbs serbest enerjisi değişimi (dG) negatifse olay istemli olarak gerçekleşir. Bunun değeri de sıcaklığa bağlıdır. Endotermik bir tepkimenin yüksek sıcaklıkta serbest enerjisi azalıyor olabilir. O zaman endotermik tepkime yüksek sıcaklıkta kendiliğinden gerçekleşir. Suyun gaz hale geçmesinin yüksek sıcaklıkta istemli olması gibi. Eksotermik tepkimelerin ise düşük sıcaklıkta serbest enerjisi azalır. Bu nedenle düşük sıcaklıkta istemli gerçekleşir. Suyun donması da buna örnektir. Enerji değişiminin yorumu fiziksel ve kimyasal, basit ve karmaşık tüm tepkimelerde aynı şekilde yapılacağından basit olaylardan karmaşıklara çıkarım yapabilirsiniz.

Bu konudan lisede maksimum düzensizlik minimum enerji eğilimi olarak bahsedilir

^[1][2]