Konu anlatımı
Buzun erimesi ile kâğıdın yanması arasındaki fark yalnızca görünüşte değildir; birinde moleküller sağlam kalır, ötekinde yeni maddeler oluşur. Bu farkı en iyi, değişim sırasında hangi etkileşimlerin koptuğuna ve ne kadar enerji gerektiğine bakarak anlarsın. Bu alt başlıkta fiziksel ve kimyasal değişimi bağ enerjisi temelinde ayırt etmeyi göreceksin.
Bağ enerjisi
İki tanecik arasındaki bir etkileşimi koparmak için gereken enerjiye bağ enerjisi denir. İyonik, kovalent ve metalik bağların enerjileri büyüktür; bu yüzden bunlara güçlü etkileşimler denir. Hidrojen bağı ve van der Waals kuvvetlerini yenmek için ise çok daha az enerji yeter; bunlar zayıf etkileşimlerdir. Örneğin suyu kaynatmak, yani moleküller arasındaki etkileşimleri yenmek için gereken enerji, su moleküllerini atomlarına ayırmak için gereken enerjiden çok daha küçüktür.
Fiziksel değişim
Maddenin kimliğinin değişmediği, yalnızca hâlinin, biçiminin ya da büyüklüğünün değiştiği olaylara fiziksel değişim denir. Erime, donma, kaynama, yoğuşma, şekerin suda çözünmesi ve camın kırılması fiziksel değişimlerdir. Moleküllü maddelerin hâl değişimlerinde molekülün kendisi bozulmaz; yalnızca moleküller arasındaki zayıf etkileşimler yenilir ya da yeniden oluşur. İyonik ve metalik katıların erimesinde güçlü etkileşimler de zayıflar, ama yeni madde oluşmadığı için bu olaylar da fiziksel değişimdir.
Kimyasal değişim
Maddenin kimliğinin değiştiği ve yeni maddelerin oluştuğu olaylara kimyasal değişim denir. Yanma, paslanma, sütün ekşimesi, ekmeğin kızarması ve suyun elektrik akımıyla hidrojen ve oksijene ayrışması kimyasal değişimlerdir. Kimyasal değişimde atomlar arasındaki güçlü bağlar kopar ve atomlar yeni bağlar kurarak farklı maddeler oluşturur. Bu yüzden kimyasal değişimlerdeki enerji değişimi genellikle fiziksel değişimlerdekinden çok daha büyüktür. Renk değişimi, gaz çıkışı, çökelek oluşumu, ısı ve ışık açığa çıkması kimyasal değişimin işaretleri olabilir.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Şu olayları fiziksel ve kimyasal değişim olarak sınıflandırınız: I. İyotun süblimleşmesi II. Odunun yanması III. Şekerin çayda çözünmesi IV. Demirin paslanması
Çözüm. İyotun süblimleşmesinde katı iyot doğrudan gaza dönüşür, ama iyot molekülleri bozulmaz; yalnızca moleküller arası London kuvvetleri yenilir ve bu fiziksel değişimdir. Şekerin çözünmesinde de şeker molekülleri bozulmaz; fiziksel değişimdir. Odunun yanmasında ve demirin paslanmasında ise atomlar arası bağlar kopup yeni bağlar oluşur, karbon dioksit ve pas gibi yeni maddeler meydana gelir; bunlar kimyasal değişimdir.
Örnek 2. Aynı miktar suyun kaynatılması ve elektrik akımıyla hidrojen ve oksijene ayrıştırılması için gereken enerjileri karşılaştırınız.
Çözüm. Su kaynarken yalnızca moleküller arasındaki hidrojen bağları ve diğer zayıf etkileşimler yenilir; su molekülleri sağlam kalır. Ayrıştırmada ise her su molekülündeki iki oksijen-hidrojen kovalent bağı kopar ve yeni maddeler oluşur. Kovalent bağların enerjisi zayıf etkileşimlerinkinden çok büyük olduğu için ayrıştırma için gereken enerji, kaynatma için gerekenden çok daha fazladır.
Sık yapılan hatalar
- Her hâl değişimini kimyasal değişim sanmak; hâl değişimleri fiziksel değişimdir.
- Çözünmenin her zaman kimyasal değişim olduğunu düşünmek; şekerin suda çözünmesi fiziksel değişimdir.
- Fiziksel değişimlerde hiç enerji alışverişi olmadığını sanmak; erime ve kaynama gibi olaylarda da enerji alınır ya da verilir, ama genellikle daha azdır.
- Güçlü etkileşimlerin bağ enerjisi büyük, zayıf etkileşimlerinki küçüktür.
- Fiziksel değişimde madde kimliği korunur; kimyasal değişimde yeni madde oluşur.
- Kimyasal değişimde güçlü bağlar kopar ve oluşur; enerji değişimi genellikle büyüktür.