Atomlara yeni yapay bağlar nasıl oluşturuluyor?

Kimyagerler Atomlara Nasıl Yeni Bağlar Oluşturtuyorlar?

En basit haliyle doğru koşullar altında uygun bir çevreyle kimyagerler atomların yeni bağlar oluşturmasını sağlayabiliyorlar.

Ama önce kısaca kimyasal tepkimenin ne olduğuna bakalım.

Kimyasal tepkime moleküllerin veya iyonların farklı bir yapıyla yeniden düzenlenmesidir. Kimyasal tepkimede atom çekirdeğine dokunulmaz; fakat elektronlar kimyasal bağları parçalamak veya yenilerini oluşturmak için transfer edilebilir veya paylaşılabilir. Kimyasal tepkimede her elementin atom numarası öncesi ve sonrasında aynıdır. Kimyasal reaksiyonda atomlar yeni ürünler, moleküller ve bileşikler oluştururlar.

Temel olarak tüm kimyasal reaksiyonları yöneten iki kanun vardır: Termodinamik ve kinetik bilimi. Termodinamik, bir vadiyi çevreleyen tepelerin yamaçlarına birkaç yuvarlak taş yerleştirmek gibidir. Onları serbest bıraktığınız anda, vadiye doğru yuvarlanırlar ve işte bir yığın taşınız var, bu da sizin istediğiniz kimyasal maddedir. Termodinamikle ilgili daha geniş bilgiye Termo Dinamik Yasaları üzerinden ulaşabilirsiniz.

Termodinamik sadece bu yüksek tepelerden yuvarlanan taşlar hakkında bilgi verir; siz taşlar için çukurlar kazsanız da hala teperlerden yuvalanma konusuna yanıt verir. Çukurlarda kalan taşlar içinse kinetik bilim yardıma koşar. Örneğin odun yanıcı bir maddedir; yani karbondioksit ve su oluşturmak için havadaki oksijenle birleşmek ister. Ama bir başlangıç gereklidir; ısı gibi. Vadideki iki taş olan odun ve oksijen ufak bir tetiklemeyle tepeden aşağı yuvarlanır, birbirlerine çarparak büyük miktarda enerji açığa çıkarırlar.

Bu iki taşı bir araya getirmenin diğer bir yolu da bunu termal bir tetikleme olmadan yapmaktır. Odun çürüme yoluyla da oksijenle birleşebilir. Bu şekilde odun ısınmaz ama üzerindeki bakteriler sayesinde yine de karbondioksite ve suya dönüşür. Bakterinin buradaki işlevi katalizör olmasıdır. Katalizör, bir taşın yuvarlandığı yönü değiştiremez, ancak hareketi kolaylaştırabilir.

Kimyagerler başka yöntemler de kullanabilirler; fakat işin özü şu:

• Isı ve basınç yoluyla uygun bir ortam oluştur.
• Tepkimenin sırasını doğru planla.
• Bu şekilde hemen hemen hayal edebileceğin her yere varabilirsin.

Kimya öğrenirken belli kimyasal tepkimelerin verilen açıklamalardaki durumlarda gerçekleştiğini düşünseniz de aslında süreç oldukça karmaşıktır; çünkü birçok tepkime gerçekleşir.

Belirli bir maddeyi üretmek istediğinizde, onları üretebilecek en olası tepkimeler hakkında düşünürsünüz. Tepkileri dener ve sonuçta ortaya çıkan materyali analiz edersiniz. Maliyet, güvenlik ve tepkime kolaylığı gibi etkenlerle birlikte en verimli tepkimeye ulaşmak istersiniz. Yan ürünleri ve atıkları da hesaba katmanız gerekir.

Sonuca ulaşabilmeniz için belli başlı etkenler var; sıcaklık, basınç, katalizörler… Bazı durumlarda bilgisayar modellemeleriyle en olası ve verimli tepkimeye ulaşmayı da tercih edebilirsiniz.