Kimyasal Etkileşimler: Fiziksel ve Kimyasal Değişimler

Maddelerde meydana gelen değişimler fiziksel ve kimyasal değişim olarak ikiye ayrılır.

Fiziksel Değişimler

Maddenin yapısında gerçekleşen değişimlere fiziksel değişimler denir. Kısacası fiziksel değişimde maddenin kimliği değişmez. Sadece atomlarının diziliş sıralaması, sayısı vb. değişir. Fiziksel değişimlerde zayıf etkileşimler rol oynamaktadır, zayıf etkileşimin gücüne göre maddelerin kaynama ve erime sıcaklıkları değişiklik gösterir.

Fiziksel Değişim Örnekleri

• Camın kırılması
• Buzun suda erimesi
• Katı yağların erimesi
• Odundan talaş elde edilmesi
• Kağıdın parçalanması
• Kar oluşumu
• Kırağı oluşumu
• Suyun buharlaşması
• Naftalinin süblimleşmesi
• Şekerin suda çözünmesi
• Yoğurttan ayran yapılması

Kimyasal Değişimler

Kimyasal değişime uğrayan maddeler, yeni kimyasal özellikli yeni maddeler oluşturur. Yani kimyasal değişime uğrayarak yeni kimyasal özellikte maddelere dönüşürler. Kimyasal değişime, kimyasal tepkime veya kimyasal reaksiyon denir. Örneğin suyun içerisine elektrik verilmesiyle su iki farklı maddeye, hidrojene ve oksijene ayrışır. Bu kimyasal değişime bir örnektir.

Kimyasal Tepkime

Kimyasal tepkimeler, bize girenler ve ürünler olmak üzere 2 bilgi verir. Kimyasal değişimde kimyasal bağlar kopar ve yeni bağlar oluşur.

Atomlar arasındaki kimyasal bağlar güçlü bağlardır (bakınız güçlü etkileşimler). Bu bağların kopması ve yeni bağların oluşması atomlar arasında gerçekleşen elektron alışverişleri veya elektron ortaklaşması sonucu gerçekleşir.

Kimyasal Tepkimelerin Özellikleri

Kimyasal tepkimelerde;

• Toplam kütle korunur.
• Atomların cinsi ve sayısı sabit kalır.
• Molekül ve elektron sayısı değişebilir.
• Girenlerin ve ürünlerin fiziksel halleri farklı olabilir.
• Hacim değişebilir.

Kimyasal Değişimlerin Gözlemlenmesi

Her türlü değişimin gerçekleşmesi için bir enerjiye ihtiyaç vardır. Fiziksel değişimlerde bu enerji moleküller arası bağları kırmaya; kimyasal değişimlerde ise bu enerji atomlar veya iyonlar arasındaki bağları bozmaya ve yeni bağları oluşturmaya harcanır. Oluşan bu enerji değişimleri kimyasal olayların gözlemlemesini kolaylaştırır. Renk değişimi, çökelek oluşumu, gaz çıkışının gözlemlenmesi ve ısı değişimi bir kimyasal değişimin gözlemcisi olabilir.

Tepkime Denklemleri

Matematiğin sayılarla görselleştirilmesi gibi kimyasal tepkimeler de denklemler aracılığıyla görselleştirilir ve işlem yapılmaya müsait hale getirilir. Aşağıdaki tepkime, doğal gazda bulunan metan gazının (CH₄) yanma tepkimesinin gerçekleşmesinin tepkimesidir.

CH + 2 O CO + 2 HO + ısı

Yukarıdaki tepkimeyi okuyacak olursak: “bir metan molekülü + 2 oksijen molekülü → bir karbondioksit molekülü + 2 su molekülü + ısı”.

Doğru yazılmış bir tepkime denkleminde;

• Tepkimeye giren ve tepkime sonucu oluşan maddelerin hepsi gösterilmelidir.
• Giren atom türleri ve sayısının, çıkan atom türleri ve sayısına eşit olmalı. Diğer bir deyişle tepkime denk olmalıdır.

Tepkimelerin Denkleştirilmesi – Videolu Anlatım

Tepkimelerin Denkleştirilmesi – Yazılı Anlatım

Tepkimeleri denkleştirilmesi, doğru bir tepkime yazmak için en önemli kısımdır. Kimyada kullandığımız çoğu formülü denk yazılmamış bir tepkimede uygularsak hatalı sonuçlarla karşılaşırız. Bu yüzden soru çözerken verilen tepkimenin denk olup olmadığına kesinlikle bakılmalıdır.

Tepkimelerin denkleştirilmesi, girenler ve ürünlerin atom sayısı ve biçimi yönünden eşit olması kuralına dayanır. Hiç bir atom yoktan var olamaz, varken yok olamaz.

Videolu anlatımdaki örnekten yola çıkarsak “Al + O₂ → Al₂O₃” tepkimesi denk bir tepkime değildir.

1. Tepkimenin denk olmayan halinin girenler kısmında 1 alüminyum atomu, 2 oksijen atomu; çıkanlar kısmında ise 2 alüminyum atomu ve 3 oksijen atomu vardır.
2. Tepkimeyi denkleştirmek için Al atomunu 2 ile ve oksijen atomunu 1.5 ile çarpmamız gerekir.
3. Oluşan yeni tepkime denklemimiz “2 Al + 1,5 O₂ → Al₂O₃” şeklindedir.
4. Tepkime denkleştirilirken her zaman en küçük tam sayılar kullanılmalıdır. Bu yüzden elimizdeki tepkime denklemini 2 ile genişletmemiz gerekmektedir.
5. Oluşan yeni tepkime denklemimiz: “4 Al + 3 O₂ →  2 Al₂O₃“
6. (kontrol aşaması) Oluşturulan tepkime tekrar ilk maddedeki gibi inceleyerek tepkimenin denkliği kontrol edilir.

Tepkimelerde Kullanılan Semboller

• Ag⁺(suda) + Cl^–(suda) → AgCl(k)
• N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g)

Yukarıdaki iki örnekte de görüldüğü gibi tepkimeleri yazarken maddelerin fiziksel halleri semboller ile belirtilmiştir. Kimya dersinde en çok karşınıza çıkacak semboller şunlardır:

Kimyasal Tepkime Türleri

Kimyasal tepkimeler ısı alışveriş durumuna göre endotermik ve ekzotermik tepkimeler olmak üzere ikiye ayrılır.

Endotermik tepkimeler: Tepkimenin gerçekleşebilmesi için ısı alan tepkimelerdir. Kola gibi asitli içeceklerin içerisindeki gazların soğukken daha iyi çözünmesi endotermik tepkimelere örnektir.

Ekzotermik tepkimeler: Tepkime sonucunda ısı açığa çıkaran tepkimelerdir. Örneğin ağacın yanması ekzotermik bir tepkimedir.

Kimyasal tepkimeler gerçekleşirken bazı maddeler arasında bağlar koparken, bazı maddeler arasında yeni bağlar oluşur. Kimyasal tepkimeler; yanma, çözünme – çökelme ve asit – baz (nötralleşme) tepkimesi olarak sınıflandırılabilir.

Yanma Tepkimesi

Bir maddenin oksijen ile tepkimeye girmesiyle ürün olarak oksijenli bileşiklerin oluştuğu tepkimelere yanma tepkimesi denir. Günlük hayattaki en sık rastlanan olay doğal gazın içerisinde bulunan metan gazının yanmasıdır. Tepkime şu şekilde gerçekleşir.

CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O

Yanma tepkimeleri hızlı yanma ve yavaş yanma tepkimeleri olmak üzere ikiye ayrılır. Yanma sırasında alevin gözlemlendiği; kömürün, odunun, kağıdın vb. yanma olayları hızlı yanma kategorisinde incelenir. Yavaş yanma ise yanma işlemi sırasında alevin oluşmadığı tepkimelerdir. Demirin paslanması yavaş yanmaya örnektir.

Çözünme – Çökelme Tepkimesi

Bir maddenin diğer bir maddenin içerisinde homojen bir şekilde dağılmasına çözünme denir. Çözünme moleküler veya iyonik olabilir. Şeker gibi kovalent maddelerin suda çözünmesi moleküllerine ayrılmasıyla gerçekleşir. Sofra tuzu olan NaCl ise iyonlarına ayrışarak çözünür.

İyonlarına ayrışarak çözünen iki maddenin iyonlarının etkileşmesi sonucu iki iyon, suda daha az çözünen bir katı oluşturabilir. Bu katılara çökelek, gerçekleşen olaya ise çökelme denir. Pamukkale travertenleri çözünme çökelme reaksiyonlarının gerçekleşmesi ile oluşmaktadır.

Örnek çözünme çökelme tepkimeleri:

KI _(suda) + AgNO_{3 (suda)} → AgI _(k) + KNO_{3 (suda)}

Pb(NO₃)_{2 (suda)} + 2 NaI _(suda) → PbI_{2 (k)} + 2 NaNO_3 (suda)

Asit – Baz (Nötralleşme) Tepkimesi

Bir maddenin sudaki çözeltisinde H⁺ iyonları fazla miktarda bulunuyorsa o madde asidik, OH^– iyonlarını fazla miktarda bulunduruyorsa o madde baziktir. Asit – baz tepkimeleri aslında H⁺ ve OH^– iyonlarının birbirlerini nötürleme tepkimesidir. Eğer tepkimenin sonucunda H⁺ ve OH^– atomları sayısı eşitse; oluşan ürünler nötr olur. Bu yüzden nötralleşme tepkimesi de denilmektedir.

Nötralleşme tepkimelerinin özelli asit ve bazın tepkimeye girerek su ve tuz oluşturmasıdır. Örneğin NH₃ bazı asitlerle reaksiyona girerek yalnız tuz oluşturur su oluşmaz su oluşmadığı için bu tepkime nötralleşme tepkimesi olarak adlandırılmaz.

Örnek bir asit baz tepkimeleri:

H₂SO_4 (suda)  + 2 KOH _(suda) → 2 H₂O _(s) + K₂SO_4 (suda)

HCl_(suda) + NaOH_(suda) → 2 H₂O _(s) + NaCl _(suda)