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]
Kaynaklar
- P. . Atkins. Physical Chemistry. ISBN: 9780198501022.
- S. Yıldız. (1995). Fizikokimya. ISBN: 9789759515706.