Kimyasal reaksiyonlar, iki veya daha fazla maddenin (reaktan) moleküllerinin, ürün adı verilen yeni oluşan maddeler oluşturmak üzere yeniden düzenlenmesi nedeniyle meydana gelir. Bu moleküllerin yeniden düzenlenmesi, emilen veya salınan ısıda değişikliklere neden olan bağların kırılmasına veya oluşumuna yol açar. Salınan enerjiye bağlı olarak, kimyasal reaksiyonlar ekzotermik, endotermik, ekzergonik veya endojenik olarak sınıflandırılabilir.
Ekzotermik vs Eksergonik
Ekzotermik reaksiyon ve ekzergonik reaksiyon arasındaki fark, ekzotermik reaksiyon, kapalı bir sistemde ısı cinsinden ölçülen herhangi bir kimyasal işlemdeki entalpi değişimi ile ilgilenirken, ekzergonik reaksiyonlar Gibbs serbest enerjisi adı verilen herhangi bir kimyasal reaksiyonun serbest enerji değişimi ile ilgilenir. Her ikisi de serbest bırakma reaksiyonlarıdır; ancak, enerji türü farklıdır.
Termodinamikte, ekzotermik bir reaksiyon, enerji açığa çıkaran bir reaksiyondur. Ekzotermik bir reaksiyon sürecinde, enerji ısı şeklinde salınır. Reaktanların entalpisi (belirli basınç ve hacimdeki iç enerji veya basitçe bir sistemin toplam ısısı) ürünlerden daha fazla olduğu için açığa çıkar, bu enerji kimyasal kararlılık için ısı şeklinde salınır.
Termodinamikte, bir ekzergonik reaksiyon aynı zamanda enerji açığa çıkaran bir reaksiyondur. Bir ekzergonik reaksiyon süreci sırasında, Gibbs serbest enerjisi şeklinde enerji açığa çıkar. Böylece açığa çıkan enerji de entropideki değişim (iş yapmak için uygun olmayan enerji) cinsinden ölçülür. Böylece açığa çıkan enerji, bazı işlerin yapılmasına yardımcı olur ve reaksiyona kararlılık verir.
Ekzotermik ve Ekzergonik Karşılaştırma Tablosu
| Karşılaştırma Parametreleri | ekzotermik | ekzergonik |
| Anlam | Isı açığa çıkaran bir reaksiyondur. | Enerji açığa çıkaran bir tepkimedir. |
| Enerji Formu | Serbest bırakılan enerjinin şekli ısıtılır. | Serbest bırakılan enerjinin biçimi, Gibbs serbest enerjisi veya entropideki değişim cinsinden ölçülür. |
| Çevreye Etkisi | Isıtma ile çevrenin enerjisi artar. | Çevrenin ısınması ile ilgisi yoktur. İş yapmak için enerji mevcut olana kadar, reaksiyon mümkündür. |
| Reaktanların Enerjisi | Ürünlere göre daha yüksektir. | Ayrıca ürünlere göre daha yüksektir. |
| Ürünlerin Enerjisi | Reaktanlardan daha düşüktür. | Ayrıca reaktanlardan daha düşüktür. |
| Enerjide Genel Değişim | Genel olarak reaksiyonda enerji salınımı vardır. Enerji açığa çıktıkça tüm ekzotermik reaksiyonlar doğal olarak ekzergoniktir. | Enerji açığa çıkar, ancak reaksiyon sadece serbest enerji ile iş yapılıncaya kadar devam eder. |
| Gibbs Serbest Enerjisi | ∆G negatiftir (enerji serbest bırakılır). | ∆G de negatiftir. Genellikle, ekzotermik reaksiyonlar daha büyük bir ∆G'ye sahiptir. |
| İş bitti | İş yapılmadı. | İş entropi değişimi şeklinde yapılır. |
| Örnek | Fosil yakıtın yanması, mum yakma vb. | Bitki ve hayvanlarda solunum. (Çoğunlukla biyoenerjetik reaksiyonlar) |
Ekzotermik nedir?
Bir ekzotermik reaksiyon, iki veya daha fazla reaktantın moleküllerini yeniden düzenlediği, kimyasal bağlar oluşturup kırdığı, çevreye ısı veya hatta ışık şeklinde enerji saldığı (entalpide bir değişiklik ∆H de negatiftir) enerji açığa çıkaran bir reaksiyondur.. Bu, Joule (ısı birimi) cinsinden ölçülür. Bu, reaktanların ürünlerden daha yüksek enerjiye sahip olduğu ve reaksiyonu termodinamik olarak kararlı tuttuğu anlamına gelir. Enerji, ısı şeklinde çevreye salınmalıdır.
Bu şekilde salınan enerji, sistemin Gibbs serbest enerjisini düşürür (∆G negatiftir), ancak enerji, reaksiyonun bir sonucu olarak salınır ve çevreye dağılır. Tek fark, çevrenin ısınmasıdır. Reaksiyonların ekzotermik ve endotermik reaksiyonlar temelinde sınıflandırılması, yalnızca bir reaksiyon için açığa çıkan veya gereken ısıyı ölçer. Ekzotermik reaksiyonlarda, reaksiyonun başlangıcında enerji gerekmez. Reaktanlar kendi başlarına reaksiyona girecek enerjiye sahiptir.
Ekzotermik reaksiyonun en iyi örneği, herhangi bir malzemenin yanmasıdır. Herhangi bir malzeme, diyelim ki ahşap yandığında. Odun, duman olarak gördüğümüz karbondioksit ve su buharını oluşturmak için çevredeki havadaki oksijenle reaksiyona girer. Ateş, reaktanlar (odun ve oksijen) tarafından ürünlere salınan enerji şeklindedir. Ateş bize ısı ve ışık sağlar. Bu kimyasal enerji başarıyla mekanik enerjiye dönüştürülür.
Ekzergonik nedir?
Bir Exergonic, iki veya daha fazla reaktantın moleküllerini yeniden düzenlediği, kimyasal bağlar oluşturup kırdığı, çevreye iş yapmak için kullanılan enerji biçiminde enerji salan bir enerji açığa çıkaran reaksiyondur. Yapılan iş aynı zamanda işi yapmak için kullanılan enerji miktarı ile aynı olduğu için joule cinsinden de ölçülür.
Bu şekilde salınan enerji sistemin Gibbs serbest enerjisini düşürür (∆G negatiftir), ancak salınan enerji bazı işleri kendiliğinden yapmak için kullanılır (yani entropide de bir değişiklik vardır). ∆H negatif kalır. Reaksiyonu başlatmak için herhangi bir dış enerjiye ihtiyaç yoktur.
Ekzergonik reaksiyonların en iyi örneği, hücresel solunum, katabolizma, gıda maddelerinin metabolizması ve benzeri gibi biyoenerjetik reaksiyonlarda bulunur. Ortalama olarak, hücresel solunum sürecinde, glikoz oksijen yardımıyla suya ve karbondioksite ayrılır. Bu, vücudun işleyişini sağlayan ATP moleküllerini oluşturmak için kullanılan enerjiyi serbest bırakır. Bu nedenle, kendiliğinden bir enerji salma sürecidir.
Ekzotermik ve Ekzergonik Arasındaki Temel Farklar
Çözüm
Hem ekzotermik hem de ekzergonik reaksiyonlar Gibbs serbest enerji değişimi ve entalpi değişimine benzer olsa da (∆G ve ∆H her ikisi de negatiftir) ve her ikisi de aktivasyon enerjisi bariyerini geçmek için yeterli enerjiye sahip olsa da, saldıkları enerjide küçük bir fark vardır..
İlki fazla enerjiyi serbest bırakırken, ikincisi açığa çıkan enerjiden en iyi şekilde yararlanır ve sadece iş bitene kadar devam eder, ekzotermik reaksiyonlar ise reaktanlar tamamen ürünlere dönüşene kadar devam eder. İki reaksiyon türü arasındaki farkı anlamak için reaksiyonun ve nihai ürünlerinin dikkatli bir şekilde gözlemlenmesi gerekir.
