“Tepkimelerde Isı Değişimi“, tepkimelerin enerji ile ilişkisini anlamamızı sağlayan bir başlıktır.

• Bütün kimyasal tepkimeler, ortamdan (çevreden) az ya da çok, enerji alarak başlarlar ve gerçekleşirken ortama az ya da çok enerji verirler.

Endotermik ve Ekzotermik Tepkimeler

• Bütün kimyasal tepkimelerin başlaması için, çevreden (ortamdan) enerji almaları gerekir.
• Çevreden ısı enerjisi alarak başlayan tepkimeler, gerçekleşirken, bu defa, çevreye enerji verirler.
• Bazı tepkimeler, aldığı enerjiden daha fazlasını geri verirler, bazılar ise daha azını geri verirler.
• Tepkimeler; ısı alma ve ısıyı geri verme durumlarına göre, “endotermik tepkimeler” ve “ekzotermik tepkimeler” olarak sınıflandırılırlar.

Gelin, “endotermik ve ekzotermik tepkime” kavramlarını daha yakından tanıyalım.

Endotermik Tepkimeler

• Bazı tepkimeler, ortamdan aldığı ısının hepsini değil, bir kısmını geri verir ve sonuçta ısı almış olur.
• Böyle tepkimelere, endotermik (ısı alan) tepkime denir.
  • Bir endotermik tepkimede, ortam, tepkimedeki maddelere verdiği enerjiden daha azını geri alabilir.
  • Yani, tepkime sonucunda, enerji değeri açısından, ortam zararlı çıkar, tepkimedeki maddeler karlı çıkar.
• Endotermik tepkimeler gerçekleşirken, maddeler, ortamdan aldıkları enerjinin çoğunu potansiyel enerji olarak depolarlar.
  • Bu yüzden bir endotermik tepkimede, ürünlerin enerjisi her zaman artar ve girenlerin enerjisinden daha fazla olur.

• Bir endotermik tepkime gerçekleşirken, tepkimedeki maddelerin, potansiyel enerjilerinin zamanla değişimi, aşağıdaki grafikte gösterildiği şekilde olur:

• Grafikten de anlaşılıyor ki; endotermik bir tepkimede, ürünlerin enerjisi girenlerden daha fazladır.
• Endotermik bir tepkimeye giren maddelerin, ürünlere dönüşebilmesi için çevreden enerji almaları gerekir.
• Endotermik tepkimelerde, maddeler çevreden aldıkları enerjiyi, potansiyel enerji olarak depolarlar.

Endotermik Tepkimelerin Denklemleri

• Endotermik tepkimeleri, grafiklerinden başka, tepkime denklemlerine bakarak da tanıyabiliriz.

Bir endotermik tepkimeyi denkleminden tanımanın iki yolu vardır:

I. YOL:
Bir tepkimenin endotermik olduğunu anlamanın bir yolu; tepkime denkleminin girenler kısmına bakmaktır. Endotermik tepkimeler ısı aldıkları için, tepkime denkleminin girenler kısmında:

– sayısal bir enerji değeri veya
– enerji değerini temsil eden bir sembol (Q veya E gibi) veya
– enerji ile ilgili bir kelime (Enerji veya ısı gibi) veya

olmalıdır. Aşağıda, endotermik bir tepkime üç farklı şekilde verilmiştir:

A + B + ısı → C + D
A + B + Q → C + D
A + B + 190 kj/mol → C + D

(Yukarıda verilen 190 sayısı temsilidir, bunun yerine herhangi bir sayı olabilir.)

II. YOL:
Bir tepkimenin endotermik olduğunu anlamanın bir başka yolu da, tepkimenin entalpi değişimi (ΔH) değerine bakmaktır. Endotermik tepkimelerin ΔH değeri sıfırdan büyüktür.

Aşağıda, endotermik bir tepkimenin denklemi verilmiştir:

A + B + → C + D      ΔH = +190 kj/mol

Tepkimede verilen ΔH = +190 kj/mol değeri, bu tepkimenin 190 kj/mol kadar enerji aldığını gösterir.

(Yukarıda verilen 190 sayısı temsilidir, bunun yerine herhangi bir sayı olabilir.)

Endotermik Tepkime Örnekleri

• Erime, kaynama ve süblimleşme olayları
• Ekzotermik tepkimelerin tersi endotermiktir.

Ekzotermik Tepkimeler

• Bir tepkime, ortamdan aldığı enerjiden daha fazlasını geri veriyorsa, bu tepkimeye, ekzotermik (ısı veren) tepkime denir.
• Bir ekzotermik tepkimede, ortam, tepkimedeki maddelere verdiği enerjiden daha fazlasını geri alır.
  • Yani, tepkime sonucunda, enerji değeri açısından, ortam karlı çıkar, tepkimedeki maddeler zararlı çıkar.
• Ekzotermik tepkimeler gerçekleşirken, maddeler, zaten depo etmiş oldukları enerjinin de bir kısmını ortama verirler.
  • Bu yüzden bir ekzotermik tepkimede, ürünlerin enerjisi her zaman azalır ve girenlerin enerjisinden daha az olur.

• Grafikten de anlaşılıyor ki; ekzotermik bir tepkimede, ürünlerin enerjisi girenlerden daha azdır.
• Ekzotermik bir tepkimeye giren maddelerin, ürünlere dönüşebilmesi için depo ettikleri potansiyel enerjinin bir kısmını vermeleri gerekir. Bu yüzden, oluşan ürünlerin potansiyel enerjisi her zaman, girenlerden daha azdır.

Ekzotermik Tepkimelerin Denklemleri

• Ekzotermik tepkimeleri, grafiklerinden başka, tepkime denklemlerine bakarak da tanıyabiliriz.

Bir ekzotermik tepkimeyi denkleminden tanımanın iki yolu vardır:

I. YOL:
Bir tepkimenin ekzotermik olduğunu anlamanın bir yolu; tepkime denkleminin ürünler kısmına bakmaktır. Ekzotermik tepkimeler ısı verdikleri için, tepkime denkleminin ürünler kısmında:

– sayısal bir enerji değeri veya
– enerji değerini temsil eden bir sembol (Q veya E gibi) veya
– enerji ile ilgili bir kelime (Enerji veya ısı gibi) veya

olmalıdır. Aşağıda, ekzotermik bir tepkime üç farklı şekilde verilmiştir:

C + D → A + B + ısı
C + D → A + B + Q
C + D → A + B + 190 kj/mol

(Yukarıda verilen 190 sayısı temsilidir, bunun yerine herhangi bir sayı olabilir.)

II. YOL:
Bir tepkimenin ekzotermik olduğunu anlamanın bir başka yolu da, tepkimenin entalpi değişimi (ΔH) değerine bakmaktır. Ekzotermik tepkimelerin ΔH değeri sıfırdan küçüktür.

Aşağıda, ekzotermik bir tepkimenin denklemi verilmiştir:

C + D → A + B      ΔH = -190 kj/mol

Tepkimede verilen ΔH = -190 kj/mol değeri, bu tepkimenin 190 kj/mol kadar enerji verdiğini gösterir.

(Yukarıda verilen 190 sayısı temsilidir, bunun yerine herhangi bir sayı olabilir.)

Ekzotermik Tepkime Örnekleri

• Yanma tepkimeleri (İstisna: N₂ gazının yanması endotermiktir.)
• Donma, yoğunlaşma ve kırağılaşma olayları
• Nötürleşme tepkimeleri
• Endotermik tepkimelerin tersi ekzotermiktir.

Endotermik ve Ekzotermik Tepkimelerin Enerji Grafikleri

• Yukarıda verdiğimiz grafiklerin yanında, endotermik ve ekzotermik tepkimelerin Enerji-Tepkime Koordinatı grafikleri şöyle de verilebilir:

• Endotermik ve ekzotermik tepkimelerin Enerji grafikleri şöyle de karşımıza çıkabilir:

Tepkimelerde Minimum Enerji Eğilimi ve Kararlılık

• Maddelerin tabiatta 2 eğilimi (isteği) vardır. Bunlar:
  1. Minimum enerji eğilimi: Maddeler, sahip oldukları enerjiden mümkün olduğunca kurtulmak ister.
  2. Maksimum düzensizlik eğilimi: Maddeler, mümkün olduğunca dağınık ve düzensiz halde olmak ister.
• Bu eğilimlerin detayları ilerleyen ünitelerin konusudur.
• Tepkimelerde taraflardan bahsediliyorsa, girenler bir taraf ürünler ise diğer taraf olarak düşünülür. Buna göre tepkimelerde;
  • Normalde veya düşük sıcaklıkta
    • ısının olduğu taraf daha kararlıdır.
  • Yüksek sıcaklıkta
    • ısının olmadığı taraf daha kararlıdır.

Tepkimelerin Kendiliğinden Devam Etmesi

• Hiçbir tepkime kendiliğinden başlamaz.
  • Bütün tepkimelerin başlaması için ortamdan enerji alması gerekir. (Hatta tepkimeyi başlatmak gerekli olan bu enerjinin özel bir de adı vardır: “Aktivasyon enerjisi“. Aktivasyon enerjisi bir sonraki ünitenin konusudur.)
• Ekzotermik tepkimeler başlatıldıktan sonra, kendiliğinden devam ederler.
  • Endotermik tepkimelerde bu özellik yoktur.