2.8: Kimyasal Reaksiyonlar
Genel bakış
Kimyasal reaksiyon, maddelerin atomlarında bulunan bağların yeni maddeler üretmek için yeniden düzenlendiği bir süreçtir. Madde kimyasal bir reaksiyonda oluşturulamaz veya yok edilemez —reaktanları oluşturan aynı tür ve sayıda atom hala ürünlerde mevcuttur. Sadece kimyasal bağların yeniden düzenlenmesi yeni bileşikler üretir.
Kimyasal Reaksiyonlar Atomları Yeni Maddelerde Düzenliyor
Kimyasal bir reaksiyon başlangıç malzemelerini alır —reaktanları— ve onları farklı maddelere —ürünlere— dönüştürür. Elementlerin kimlikleri denklemin her iki tarafında da aynıdır, ancak reaksiyon gerçekleştikten sonra farklı maddeler halinde düzenlenirler. Kimyasal reaksiyonlarda, atomlar arasındaki bağlar kırılır ve yeniden düzenlenir, bu da atomlar arasındaki paylaşılan elektronların yeniden düzenlendiği anlamına gelir. Reaksiyonlar kendiliğinden olabilir veya sadece ısı veya ışık gibi bir enerji kaynağının varlığında oluşabilir. Ayrıca, makromoleküller enzimler —kimyasal reaksiyonları büyük ölçüde hızlandıran katalizörler— gibi de davranabilir. Çoğu biyolojik reaksiyonların enzimler olmadan tamamlanması çok uzun sürer.
Kimyasal Reaksiyonlar, Kalıcı ya da Geri Dönüşümlü Olabilir
Bazı reaksiyon türleri, tüm reaktanlar tükenene kadar geri döndürülemez bir şekilde ilerlerken, diğerleri ise geri döndürülebilir; ürünler, koşullar değişirse reaktanlara geri dönüştürülebilir. İki çözünmüş maddeden katı bir ürün oluşturan yanma reaksiyonları veya çökeltme reaksiyonları gibi belirli kimyasal reaksiyon türleri, tipik olarak yalnızca bir yönde ilerler. Geri döndürülemez reaksiyona bir örnek, ısı ve ışık enerjisi, karbondioksit gazı ve su üreten atmosferik oksijen varlığında hidrokarbon yakıtın yanmasıdır. Diğer reaksiyonlar, reaktanlar ve ürünler dengeye —reaktanlarda veya ürünlerde net bir değişiklik olmadığı noktaya— gelene kadar her iki yönde de meydana gelir.
Maddenin Korunması ve Dengeli Kimyasal Denklemler Kanunu
Kimyasal bir reaksiyonda madde yaratılamaz veya yok edilemez, bu maddenin korunması yasası olarak bilinen bir ilkedir. Ancak, oluşan ürünler genellikle reaktanlardan farklı atom oranları içerir. Dengeli bir kimyasal denklem, her bir atom tipinin toplam sayısı denklemin her iki tarafında eşit olana kadar ürünlere ve reaktanlara katsayılar ekleyerek denklemin her iki tarafındaki tüm atomları hesaplar. Bir katsayı, tıpkı bir matematiksel katsayının bir parantez içindeki ifadede bulunan tüm değişkenler için geçerli olması gibi bir bileşikteki tüm atomlara uygulanır. Örneğin, hidrojen ve oksijen gazlarından su üreten reaksiyon:
H2 + O2 → H2O
Bu dengesiz denklemde, her iki tarafta iki hidrojen atomu vardır, ama eşit olmayan sayıda oksijen atomu vardır. Denklemi dengelemek için katsayılar eklenir, böylece her iki tarafta da eşit sayıda hidrojen ve oksijen atomu bulunur:
2H2 + O2 → 2H2O
Dengeli denklemde, denklemin her iki tarafında toplam dört hidrojen atomu ve iki oksijen atomu bulunur.
Kimyasal Reaksiyonlar Hücrelere Güç Verir
Dünyadaki tüm yaşamın çoğuna güç veren iki önemli süreç, güneş ışığını altı karbonlu şeker glikoza dönüştüren fotosentez ve glikozu kullanılabilir enerjiye dönüştüren hücresel solunumdur. Bu temel reaksiyonların her ikisi de özünde bir çift tamamlayıcı kimyasal reaksiyondur. Fotosentetik organizmalar karbondioksit ve suyu, şeker ve moleküler oksijene dönüştürmek için güneş ışığından gelen enerjiyi kullanırlar. Hücresel solunum daha sonra tüm aerobik organizmalar tarafından, oksijenin varlığında —üretseler ya da tüketseler de— bu şekeri parçalamak ve tüm temel ihtiyaçları için enerji üretmek için kullanılır.
