İçerik
Kimyasal reaksiyonlar iki madde yeni bileşikler veya moleküller oluşturmak üzere etkileşime girdiğinde meydana gelir. Bu süreçler doğada her yerde ve yaşam için çok önemlidir; NASA’nın çalışma yaşamı tanımı, örneğin bunu “Darwinist evrimi yapabilen kendi kendine yeten kimyasal bir sistem” olarak nitelendiriyor. Kimyasal reaksiyonun ne zaman ve ne zaman gerçekleşeceğini birkaç faktör belirler.
Çarpışmalar
İki molekül doğru oryantasyon ve yeterli kuvvetle çarpıştığında, kimyasal bir reaksiyon ortaya çıkabilir. Bununla birlikte, tüm çarpışmalar reaksiyona neden olmaz; Atomların veya moleküllerin yeni bileşikler oluşturmak için yeniden birleşebilmeleri gerekir. Örneğin, helyum atomları atıldır; En dıştaki elektron kabukları zaten dolu olduğundan diğer gazlarla reaksiyona girmeyeceklerdir.
Yeni bağlar oluştururken enerji açığa çıkarırken atomlar arasındaki bağları koparmak enerji alır. İki atomun bir kombinasyonu, tek tek atomlardan daha düşük enerjiye sahipse, bu atomların oluşturduğu bileşik kararlıdır. Böyle bir reaksiyonun gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini tahmin etmek için termodinamik kullanabiliriz.
Entropi
Entropi bir bozukluk ölçüsüdür. Termodinamiğin İkinci Yasası, kapalı bir sistemin entropisinin asla düşemeyeceğine inanmaktadır. Bir reaksiyon sistemin ve çevresinin toplam entropisini arttırırsa, reaksiyon kendiliğinden olacaktır. Kendiliğinden olmayan reaksiyonlar yalnızca kendiliğinden bir reaksiyonla birleştiğinde veya bir sistem üzerinde çalışmanın bir sonucu olarak meydana gelir (yani, enerjiyi harcayarak, net entropide bir artışa neden olur). Sonuç olarak, evrenin toplam entropisi her zaman artar.
Örnek olarak, vücudunuz enerjiyi serbest bırakan ve toplam entropide büyük bir artışa neden olan (örneğin glikoz metabolizması) reaksiyonları kullanarak kendiliğinden olmayan (örneğin, protein sentezi) reaksiyonlara güç verir.
Toplam entropinin ölçülmesi zordur, bu nedenle kimyagerler, sabit basınçta bir reaksiyon tarafından absorbe edilen ısı olarak tanımlanan Gibbs serbest enerjisini hesaplayarak, sistemin entropisindeki değişimi çarparak, reaksiyonların kendiliğinden olup olmayacağını tahmin eder. Gibbs serbest enerjisi negatif bir spontan reaksiyonu gösterir.
Denge
Bir reaksiyonun spontan olması, hızlı bir şekilde gerçekleştiği anlamına gelmez. Elmastaki karbon atomları arasındaki reaksiyonlar kendiliğindendir, ancak bu reaksiyonlar o kadar yavaştır ki, elmaslar çok uzun süre dayanır.
Tepkimeler bir denge durumuna da ulaşabilir; İki karşıt reaksiyon eşit oranda gerçekleştiğinde, ürün veya reaktanların miktarında net bir artış olmaz. Tüm bu faktörler - reaksiyonun neden olduğu entropi değişikliği, reaksiyonun kinetiği ve reaksiyonun denge noktası - reaksiyonun gerçekleşip gerçekleşmeyeceğini ve nasıl görüneceğini belirlemede önemlidir.