Redoks Olayı, Denge Sistemi,...

64
ORGANİK KİMYA Yrd. Doç. Dr. Serkan SAYINER Yakın Doğu Üniversitesi, Veteriner Fakültesi, Biyokimya Anabilim Dalı [email protected]

Transcript of Redoks Olayı, Denge Sistemi,...

Page 1: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

ORGANİK KİMYA

Yrd. Doç. Dr. Serkan SAYINER

Yakın Doğu Üniversitesi, Veteriner Fakültesi, Biyokimya Anabilim Dalı

[email protected]

Page 2: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

OKSİDASYON ve REDÜKSİYON

(Redoks Olayı)

Yrd. Doç. Dr. Serkan SAYINER

Yakın Doğu Üniversitesi, Veteriner Fakültesi, Biyokimya Anabilim Dalı[email protected]

Page 3: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

Oksidasyon ve Redüksiyon

Yaygın bir kimyasal reaksiyon tipi de, elektronların bir

elementten diğerine taşınmasıdır. Bunlar oksidasyon ve

redüksiyon reaksiyonlarıdır.

• Oksidasyon (Yükseltgenme), parçacıkların (atom, molekül

ya da iyonlar) elektron kaybı olarak tanımlanır. Bir başka

ifade ile elektron verdikleri olaydır.

• Redüksiyon (İndirgenme), parçacıkların (atom, molekül ya

da iyonlar) elektron kazanması olarak tanımlanır. Bir başka

deyişle elektron aldıkları olaydır.

Page 4: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

Oksidasyon ve Redüksiyon

Oksidasyon ve redüksiyon birbirine karşıt reaksiyonlardır

ve her ikisi de "bir oksidasyon-redüksiyonu veya

redoks reaksiyonu" adı verilen tek bir reaksiyonda oluşur.

Bir redoks reaksiyonu daima iki bileşene sahiptir; biri

oksitlenir ve diğeri redüklenir.

Redoks reaksiyonu elektronların bir elementten

diğerine transferini içerir.

Page 5: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

Oksidasyon ve Redüksiyon

• Zn iki elektron kaybeder ve Zn2+

oluşur, yani Zn oksitlenmiştir.

• Cu2+

iki elektron kazanarak Cu oluşur, yani Cu2+

redüklenmiştir.

Bu işlemlerin her biri, hangi elektronların kazanıldığını ve

kaybolduğunu vurgulamak için yarı-reaksiyonlar olarak

adlandırılan bireysel reaksiyonlar şeklinde yazılabilir.

Cu2+ iki elektron kazanır.

Zn iki elektron kaybeder.

Page 6: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

Oksidasyon ve Redüksiyon

• Diğer bir bileşiğin oksitlenmesine neden olarak elektron

kazanan (redüklenen) bileşiğe oksidan ajan denir.

• Diğer bir bileşiğin redüklenmesine neden olarak elektron

kaybeden (okside olan) bir bileşiğe redüktan ajan denir.

Page 7: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

Oksidasyon ve Redüksiyon

• Nötral atomlar dikkate alındığında, metaller elektron kaybeder

ve non-metaller elektron kazanır.

• İyonlara bakıldığında, katyonlar elektron kazanma ve anyonlar

elektron kaybetme eğilimindedirler.

Page 8: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

Oksidasyon ve Redüksiyon

Eskiden redoks olayları yanma, bu olay metaller üzerinde

gerçekleşirse paslanma olarak isimlendirilmekteydi.

Yine aynı şekilde insan ve hayvan organizmasında redoks

olayı, gıda maddelerinin yavaş yavaş yanması olarak

tanımlanmıştır.

Page 9: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

Oksidasyon ve Redüksiyon

Tanımlar

RedüksiyonAnlamı ve Örnek

Elektron Alınması

• Cl + e-→ Cl-1

Oksidayson Elektron verilmesi

• Na0→ Na+1 + e-

Redoks Olayı Elektron taşınması (aktarılması)

• Na0 + Cl0 → Na+1Cl-1

Redüksiyon vasıtası Elektron vericisi Burada Na0

Oksidasyon vasıtası Elektron alıcısı Burada Clo

Redoks çifti (konjuge) Red Oks + ne-

Page 11: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

• Oksidasyon ile oksijen atomları kazanılır veya hidrojen atomları kaybedilir.

• C-Z (sıklıkla C-O) bağlarının sayısı artar veya C-H bağlarının sayısı azalır.

• Redüksiyon ile oksijen atomları kaybedilir veya hidrojen atomları kazanılır.

• C-Z (sıklıkla C-O) bağlarının sayısı azalır veya C-H bağlarının sayısı artar.

Page 12: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

OksidasyonC-O bağlarının sayısı artar.

C-H bağlarının sayısı artar.

Redüksiyon

Page 13: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

Oksidasyon ve Redüksiyon

BİYOKİMYASAL ÖNEMİ

• Hayatın sürekliliği gıdalardan kazanılan kimyasal enerjinin diğer

enerji formlarına dönüştürülmesi ile sağlanır.

• Bu dönüşümler gıda maddelerinin oksidasyonu ile sağlanır.

• Dönüşüm mitokondriyumlarda gerçekleşir.

• En önemli oksidasyon vasıtası oksijendir.

• Kömür ya da petrol gibi fosil yakıtların yanmaları sırasında S’ lü

bileşiklerden SO2

oluşur.

Page 14: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

Oksidasyon ve Redüksiyon

BİYOKİMYASAL ÖNEMİ

• SO2

havadaki nem ile karşılaştığında H2SO

3oluşturur.

• Sülföröz asit oksitlenmeye devam ederek H2SO

4’ e dönüşür.

• H2SO

4binaların karbonatlı malzemeleri ile reaksiyon vererek

bunların parçalanıp dağılmalarına yol açar.

• Yağmur suları ile toprağa ulaşan H2SO

4ağır metal iyonları ile

suda çözünür kükürtlü bileşikleri oluşturur. Oluşan bu bileşikler

birçok bitkinin kökleri için zararlıdır ve orman ölümlerine yol

açar.

Page 15: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

ÇOK FAZLI SİSTEMLERDE DENGE

Difüzyon, Ozmotik Basınç, Dializ, Yüzey Gerilimi, Adsorbsiyon,

Donnan zar dengesi ve zar potansiyeli

Yrd. Doç. Dr. Serkan SAYINER

Yakın Doğu Üniversitesi, Veteriner Fakültesi, Biyokimya Anabilim Dalı[email protected]

Page 16: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

DİFÜZYON

• Moleküllerin çözeltinin her tarafına eşit olarak

kendiliklerinden yayılması olayına difüzyon denir.

• Bu olayda parçacıklar küçüldükçe ve ısı arttıkça difüzyonun

hızı artar.

• Difüzyonda iki faz arasında herhangi bir zar yoktur.

• Geçiş çok yoğun çözeltiden az yoğuna doğrudur.

Page 17: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

DİFÜZYON

Yüksek konsantrasyon Düşük konsantrasyon

Page 18: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

DİFÜZYON

ÖNEMİ;

• Difüzyon organizmanın madde alışverişinde,

• Oksijenin havadan kana ve kandan dokulara geçmesinde,

• Besin maddelerinin kandan dokulara geçmesinde,

• İlaçların enjekte edildikleri yerde etrafa yayılmasında büyük rol

oynar.

Kaynak: Wiki

Page 19: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

OZMOZ VE OZMOTİK BASINÇ

Suyun yarı geçirgen bir zarı geçerek çözeltiye katılmasına

Ozmoz denir.

Düşük yoğunluktaki çözünmüş bir maddenin yüksek

yoğunlukta çözünmüş bir maddeye ozmoz gösteren su veya

bir çözücünün neden olduğu basınçtır.

Ozmoz olayları sırasında bizzat iş gören ozmotik değere

«Ozmotik Basınç» denir. Diğer bir ifade ile hücrenin sahip

olduğu sitoplazma yoğunluğundan kaynaklanan emme

kuvvetidir

Page 23: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

OZMOZ VE OZMOTİK BASINÇ

ÖNEMİ;

• İnsan ve hayvanlarda hücre içi ve hücre dışı sıvılarının ozmotik

basınçları %0.9’ luk (%0.085) NaCl çözeltisinin ozmotik basıncına

denktir.

• Hücreler ve kan hücreleri normal çalışmalarını bu ozmotik basınca

yakın nötr ortamlarda sürdürürler.

• Hastalara verilen serumların ve damar içi enjeksiyonlarının daima bu

ozmotik basınca sahip çözeltiler olması gerekir.

• Göz ve burun boşlukları gibi narin membranların ilaçla tedavisinde su

yerine serum fizyolojik kullanılması herhangi bir ağrı duyulmasını

önler.

Page 25: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

DİYALİZ

Sudan başka küçük ve

basit moleküllerin veya

iyonların geçmesine

izin veren bir zar

aracılığı ile büyük

kompleks moleküllerin

ayrılması olayına

diyaliz denir.

Kaynak: SchoolWorkHelper

Page 26: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

DİYALİZ

ÖNEMİ;

• Laboratuvarlarda elektroforez tekniklerinin hazırlayıcı bir

basamağı olarak kullanılır.

• Yapay böbrek cihazlarının prensibini oluşturur.

• Artık maddelerin vücuttan atılması kısmen bu olaya dayanır.

• Laboratuvarda difteri ve tetanoz antitoksinleri, fazla

elektrolitlerinden dializle atılır.

Page 27: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

YÜZEY GERİLİMİ

Yüzey gerilimi yüzeylerdeki dengelenmemiş

intermoleküler çekim güçlerinden ileri gelen

bir olaydır.

Homojen bir sıvının iç molekülleri,

çevrelerindeki moleküller tarafından, bütün

yönlerden eşit olarak çekildikleri ve bu

karşılıklı çekim güçleri birbirini dengelediği

için, her yöne ve serbestçe hareket

edebilirler.

Page 28: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

YÜZEY GERİLİMİ

Yüzeyde yer alan moleküller;

• Bunlar yatay yönlerden yine karşılıklı olarak birbirini dengeleyen

çekim güçlerinin etkisinde kalırlar ve yatay doğrultularda

serbestçe yer değiştirebilirler.

• Düşey yönde etkileyen çekim güçleri ise dengelenemez. Çünkü,

yukarı doğru hava moleküllerinin pek küçük olan çekimleri

hesaba alınmazsa hemen hiçbir çekim gücü ile

karşılaşmamaktadırlar.

• Bu nedenle iç moleküller gibi serbestçe hareket edemezler ve

birarada tutularak adeta yüzeyde bir zar oluştururlar.

Page 29: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

YÜZEY GERİLİMİ

ÖNEMİ;

• Bir jilet yada bir toplu iğnenin su yüzeyine yavaşça

bırakıldıklarında batmamaları,

• Küçük böceklerin su yüzeyinden batmadan yürüyebilmeleri,

• Suyun ince cam borularda ve süzgeç kağıdında,

• Gazın lamba fitilinde yükselmesi gibi olaylar yüzey gerilimi ile

ilişkili görünümlerdir.

• Yüzey gerilimini artıran maddeler: İnorganik maddeler.

• Yüzey gerilimini azaltan maddeler: Yağ, sabun, safra gibi organik

maddeler.

Page 30: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

ADSORBSİYON

Yüzey gerilimi ile ilişkili bir olaydır.

Bir ortamda yer alan bütün yüzeylerde dengelenmemiş kuvvet

alanları ve serbest valanslar bulunur.

Bu yüzeyler diğer molekülleri kendilerine bağlayabilirler. Bu

olaya adsorbsiyon adını veriyoruz.

Adsorpsiyon yüzey genişliği ve adsorbe edici maddenin

miktarıyla doğru orantılıdır, çevre ısısı ile ters orantılıdır.

Başka maddeleri yüzeylerinde tutma nitelikleri belirgin olan

maddelere adsorban diyoruz.

Page 31: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

ADSORBSİYON

Adsorpsiyona dayanan bazı yöntemler, karışımlardan belirli

maddelerin ayrılması ve saflaştırılmasında çok kullanılır.

Adsorbsiyon metotları biyokimyada çok kullanılmaktadır.

• Büyük moleküllü ve renkli maddeler, hayvan kömürü ve diğer

adsorbanlar tarafından adsorbe edilirler ve bu suretle çözeltilerden

ayırt edilirler.

• İdrarın rengi, iyi bir adsorban madde olan hayvansal kömür ile

çalkalanarak yok edilebilir.

• Hormonlar ve enzimler Al2O

3tarafından belirli pH’ da adsorbe edilirler

ve pH değiştiği zaman birbirinden ayrılabilirler.

Page 32: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

TERMODİNAMİK

Enerji formları/sistemler/durum değişimleri, İç enerji ve entalpi, Serbest

Entalpi ve Entropi

Page 33: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

ENERJİ FORMLARI/SİSTEMLER/DURUM

DEĞİŞİMLERİ

Enerji, iş yapma kapasitesidir.

• Potansiyel enerji depolanan enerjidir.

• Kinetik enerji hareket enerjisidir.

Bir sistemdeki toplam enerji değişmez.

Enerji yaratılıp yok edilemez → Termodinamik?

Page 34: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

ENERJİ FORMLARI/SİSTEMLER/DURUM

DEĞİŞİMLERİ

Bir kimyasal reaksiyon sırasında enerji kullanılabilir, üretilebilir,

taşınabilir (örneğin ısıtma ve soğutma) ya da enerji formları

birbirlerine dönüşebilir.

• Isı enerjisi Mekanik enerji (buhar makinası, tren)

• Kimyasal enerji Isı enerjisi (Yanma)

• Kimyasal enerji Mekanik enerji (benzin motoru)

• Işık enerjisi Kimyasal enerji (fotosentez)

• Elektrik enerjisi Kimyasal enerjisi (akümülatör)

Page 35: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

ENERJİ FORMLARI/SİSTEMLER/DURUM

DEĞİŞİMLERİ

Bir reaksiyonun pratikte mümkün olabilmesi için denge,

ürünlerin lehinde olmalı ve reaksiyon hızı onları makul bir

sürede oluşturmak için yeterince hızlı olmalıdır.

Bu iki koşul sırasıyla termodinamik ve bir reaksiyonun

kinetiğine bağlıdır.

Termodinamik, enerji ve dengeyi tanımlar.

Kinetik, reaksiyon hızlarını açıklar.

Page 36: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

ENERJİ FORMLARI/SİSTEMLER/DURUM

DEĞİŞİMLERİ

Ölçü birimi olarak (enerji formları için) jul (j) ve kalori (cal)

kullanılır.

• 1 kalori= 1 g suyun sıcaklığını 1º C artırmak için gerekli enerji

miktarıdır.

• 1 kalori= 4,184 j

• Besinler bulunan enerji ise besinsel kalori olarak ölçülür (Cal).

• 1 Cal = 1000 cal veya 1 kcal

• 1 g karbonhidrat veya proteinlerden 4 Cal/g, lipidlerden 9 Cal/g

enerji elde edilir.

Page 37: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

ENERJİ FORMLARI/SİSTEMLER/DURUM

DEĞİŞİMLERİ

Enerji formlarının değişimleri sistemlerde incelenir.

Sistem, fiziksel ya da düşüncesel olarak çevreden ayrılmış bir

boşluktur.

Sistemler izole, kapalı ve açık sistemler olarak sınıflandırırlar.

Page 38: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

İÇ ENERJİ ve ENTALPİ

Bir sistemin başlangıç ve son durumu arasındaki farklılıklara

termodinamik denir.

Termodinamiğin birinci kuralı;

• Enerji yoktan var, vardan yok edilemez. Sadece

dönüştürülür.

• Sistemden çevreye verilen ya da alınan ısı ile işin toplamı

sistemin iç enerjisindeki değişimlere eşittir ve,

• İzole bir sistemde ΔU=0 ya da U sabittir ve iç enerjide bir

değişim görülmez.

Page 40: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

ENERJİ FORMLARI/SİSTEMLER/DURUM

DEĞİŞİMLERİ

İzole sistemler: Enerji ve madde için geçirgen değildir

(termos).

Kapalı sistemler: Enerji için geçirgen, madde için geçirgen

değil (ampul, enerji alışverişi vardır).

Açık sistemler: Enerji ve madde için geçirgendirler

(hayvanlar ve bitkiler).

Page 41: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

İÇ ENERJİ ve ENTALPİ

Her sistem belli bir enerjiye sahiptir ve bu enerjiye iç

enerji (U) adı verilir, sistemin bir niteliğidir.

İç enerjide bir değişim olabilir, yani bir sistemden başka

bir sisteme enerji taşınması olabilir.

İç enerji ya ısı (Q) ya da iş (A veya W) olarak aktarılabilir.

Page 42: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

İÇ ENERJİ ve ENTALPİ

ΔU = Q – W veya,

• Bu durumda iş yapılıyor ve enerji kaybediliyor yani aktarılıyor.

ΔU = Q + W olabilir.

• Kapalı sistemlerde; ΔU=Q+W şeklinde bir enerji değişimi oluşur ve bulunan

değer;

• + ise sisteme dışardan enerji alındığı,

• - ise sistemden dış ortama enerji verildiği anlaşılır.

• Bir sistemin iç enerjisi ısıtılma ile yükseltilirken (Q>0), soğutma ile (Q<0)

düşürülebilir.

• W (iş) olarak da, genelde elektriksel iş ve hacim değişiklikleri ile karşılaşılır.

Page 43: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

İÇ ENERJİ ve ENTALPİ

Sabit basınç altında oluşan reaksiyonlar sırasında açığa

çıkan reaksiyon ısısı entalpi (ΔH) olarak tanımlanır. Bu

bilgiler ışığında;

• ΔU= ΔH+Wvol (hacimsel iş)

• ΔU= ΔH - ΔpV

• ΔH= ΔU+ΔpV

• ΔH= Qp

Page 44: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

İÇ ENERJİ ve ENTALPİ

Bu nedenle, sabit basınç altında oluşan kimyasal bir

reaksiyonda dışarıdan alınan enerji (ΔH) pozitif, dışarıya

verilen enerji ise (ΔH) negatif değere sahiptir ve reaksiyon

ısısı ya da reaksiyon entalpisi olarak isimlendirilir.

• ΔH<0 ise reaksiyon ekzoterm (ısı oluşumu),

• ΔH>0 ise reaksiyon endoterm (ısı kaybı, dışarıdan ısı alınır).

Entalpi, gözlenen olaya göre erime, buharlaşma, karışım,

çözelme, solvatasyon, hidratasyon, nötralizasyon oluşum ya

da (genel olarak) reaksiyon entalpisi olarak isimlendirilir.

Page 45: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

SERBEST ENTALPİ VE ENTROPİ

Fiziksel ya da kimyasal bir olayın başlayabilmesi için izobar ve

izotermik olaylarda hareketi başlatıcı güç serbest entalpidir

(ΔG).

Serbest entalpi, entalpi ve kararlılık ya da kararsızlık için bir ölçü

oluşturan ikinci bir faktör entropi tarafından belirlenir.

Entropi (ΔS) bir sistemde var olan kararsızlığın ölçüsüdür.

• Termodinamiğin İkinci Kuralı: Evrenin entropsi her zaman artar.

Sistemde kararsızlığın artması entropinin yükselmesine yol açar.

Page 46: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

SERBEST ENTALPİ VE ENTROPİ

Her reaksiyon belli bir ısıda sabit bir ΔG0

değerine sahiptir. Bu

nedenle standart şartlarda G= ΔG0’dır (standart şartlarda

serbest entalpi değişimi).

G reaksiyona giren (edukt) ve reaksiyon sonucu oluşan

maddelerin (produkt) konsantrasyonları ile değişir.

Page 47: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

SERBEST ENTALPİ VE ENTROPİ

ΔG0

= 0 ise produkt oluşumu %50 (reaksiyon dengede ise)

ΔG0

< 0 ise reaksiyona giren maddelerin %50’den fazlası

ürüne dönüşmüştür.

ΔG0

>0 ise ürün oluşumu %50’ den azdır.

ΔG0’ ın negatif değeri ne kadar büyük ise denge o derecede

reaksiyon ürünleri oluşturulması yönündedir.

Page 48: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

KİMYASAL REAKSİYONLARIN KİNETİĞİ

Aktivasyon Entalpisi, katalizör, kimyasal reaksiyonlara ısının etkisi, reaksiyon hızını

etkileyen diğer faktörler

Page 49: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

KİMYASAL REAKSİYONLARIN KİNETİĞİ

Kinetik: Reaksiyon hızını (bir reaksiyonun zamana

bağlı olarak oluşumu) ve reaksiyon yolunu

(mekanizma) kapsar.

Reaksiyon hızı (RH): Birim zamandaki

konsantrasyon değişimidir.

Page 50: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

AKTİVASYON ENTALPİSİ

Başlangıçtaki enerji içeriği ile uyarılmış pozisyondaki enerji

içeriği arasındaki fark, çoğu biyokimyasal reaksiyonlarda

görülen ve sabit basınç altında oluşan serbest aktivasyon

entalpisi (EA) adını alır.

• Aktivasyon enerjisi sabit hacimlerdeki reaksiyonlar için

geçerlidir.

• Aktivasyon enerji değeri ne kadar düşükse reaksiyon da o

derece hızlı seyreder.

• Bir reaksiyon için birçok reaksiyon yolu olası ise, reaksiyon

aktivasyon entalpisi en düşük yol üzerinden gerçekleşir.

Page 51: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

AKTİVASYON ENTALPİSİ

Ea

ne kadar büyükse, reaksiyon o kadar yavaş olur.

Konsantrasyon ve sıcaklık da reaksiyon hızını etkiler.

• Konsantrasyon ne kadar yüksekse, o kadar hızlıdır.

• Artan konsantrasyon, reaksiyona giren moleküller arasındaki çarpışma

sayısını artırır ve bu da hızı arttırır.

• Sıcaklık ne kadar yüksek olursa, oran o kadar hızlı olur.

• Artan sıcaklık, reaksiyon gösteren moleküllerin ortalama kinetik enerjisini

arttırır. Çatışan moleküllerin kinetik enerjisi, bağ bölünmesi için

kullanıldığından, ortalama kinetik enerjinin arttırılması, hızı arttırmaktadır.

Page 52: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

KATALİZÖR

Birçok reaksiyonun hızı belirli maddelerin katılımı ile artırılabilir

(kataliz).

Kimyasal bir tepkimenin hızını tepkimede harcanmaksızın

artıran maddelere katalizör denir.

Katalizör varlığında aktivasyon enerjisi düşük olan yeni bir

reaksiyon yolu açılır. Bu sayede reaksiyon hızı artırılır, hızın

artmasının nedeni ise daha fazla sayıda parçacığın

enerjilerinin EA

değerini aşmasıdır.

Page 53: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

KATALİZÖR

Katalizörler selektif etki gösterirler ve normal olarak

seyredebilen tüm reaksiyonları aynı derecede

hızlandıramazlar. Özellikle biyolojik katalizörlerde bu etki

belirgindir ve reaksiyon sadece hızlandırılmaz, aynı zaman da

bir yönlendirme de söz konusudur.

Enzimler belirli spesifik reaksiyonları katalize ederler.

Enzimlerin en önemli özellikleri katalitik güçleri ve spesifik

oluşlarıdır.

Page 54: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

KİMYASAL REAKSİYONLARA ISININ ETKİSİ

Kimyasal reaksiyonlar ısıdan etkilenirler ve ısının yaklaşık 10°

C’ lik bir yükselişi reaksiyon hızının yaklaşık iki katına

çıkmasına yol açar.

Bu olay öncelikle yeterli derecede aktiviteye sahip

parçacıkların sayılarının artmasından, daha az derecede de

parçacıkların birbirlerine çarpma olasılıklarının artmasından

ileri gelir.

Yüksek ısı derecesinde EA’ dan daha yüksek enerjiye sahip

parçacık sayısı artar ve birim zamanda daha fazla sayıda

parçacık reaksiyona girer.

Page 56: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

REAKSİYON HIZINI ETKİLEYEN DİĞER FAKTÖRLER

Reaksiyon hızı, reaksiyona giren maddelerin;

1. Yüzey genişlikleri ile de ilişkilidir. Parçacıkların çapı ne kadar

küçükse, RH o derecede yüksektir. Reaksiyon hızındaki bu

artış birimz amanda karşılaşılan parçacık sayısının artmasından

ileri gelir ve bu olgu özellikle ilaçların hazırlanmasında

önemlidir.

2. Molekül yapısı da RH’nı etkiler. Dipol yapısındaki su, yine dipol

yapıya sahip SO2

ile düz bir yapıya sahip CO2’ den daha hızlı

bir reaksiyon verir.

Page 57: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

ENZİMLER

Canlı organizmalarda biyomolekülleri sentezleyen ve

parçalayan katalizörler, organik reaksiyonlardaki asitler ve

metaller ile aynı prensiplere tabidir.

Bununla birlikte, canlı organizmalardaki katalizörler, genellikle

enzimler olarak adlandırılan protein molekülleridir.

Enzimler, çok spesifik bir üç boyutlu biçimde bir arada

tutulan amino asitlerden oluşan biyokimyasal

katalizörlerdir.

Page 58: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

ENZİMLER

Bir enzim, aktif bölgesi olarak adlandırılan ve bir substrat olarak

adlandırılan organik bir reaktanı bağlayan bir bölge içerir.

Bağlı olduğunda, bu birim enzim-substrat kompleksi olarak

adlandırılır.

Bağlandıktan sonra organik substrat, gelişmiş bir hızda çok

spesifik bir reaksiyona girer.

Page 60: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

SORULAR

Parçacıkların (atom, molekül ya da iyonlar) elektron aldıkları

olaylara ...................., elektron verdikleri olaylara ise

................... adı verilir.

a. Oksidasyon, redüksiyon

b. İndirgenme, yükseltgenme

c. Hidroksilasyon, redüksiyon

d. Dehidrojenasyon, adsorbsiyon

e. Oksidasyon, absorpsiyon

Cevap: b

Page 61: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

SORULAR

Aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır ?

a. Bir sistemin başlangıç ve son durumu arasındaki farklılıklara

termodinamik denir.

b. Sabit basınç altında oluşan reaksiyonlar sırasında açığa çıkan

reaksiyon ısısı entropi (ΔS) olarak tanımlanır.

c. İç enerji ya ısı (Q) ya da iş (A/W) olarak aktarılabilir.

d. Kimyasal bir tepkimenin hızını tepkimede harcanmaksızın artıran

maddelere katalizör denir.

e. Entropi (ΔS) bir sistemde var olan kararsızlığın ölçüsüdür.

Cevap: b

Page 63: Redoks Olayı, Denge Sistemi, Termodinamikbiyokimya.vet/.../Redoks_Denge_Termodinamik.pdftermodinamik denir. Termodinamiğin birinci kuralı; •Enerji yoktan var, vardan yok edilemez.

KAYNAKLAR

Eren, M. 2015. Organik Kimya Ders Notları

• Prof. Dr. Meryem EREN’e teşekkürlerimle...

Serpek, B. 2015. Organik Kimya. Nobel Akademik Yayıncılık

Smith JG (2010). Organic Chemistry, 3rd Edition, McGraw-Hill.

Smith JG (2012). General, Organic, & Biological Chemistry 2nd

Edition, McGraw-Hill.