Kimya öğrenirken en sık karşılaşılan sorulardan biri, katalizörlerin enerji diyagramlarını ve tepkime hızını değiştirdiğini bilmemize rağmen, tepkimenin temel bir termodinamik özelliği olan entalpi değişimi (ΔH) üzerinde bir etkisi olup olmadığıdır. Bu yazıda, bu kritik kavramı netleştireceğiz.
Entalpi değişimi (ΔH), bir kimyasal tepkimede açığa çıkan veya soğurulan ısı enerjisinin ölçüsüdür. Tepkimenin başlangıç ve ürün hallerindeki toplam enerji farkını ifade eder. Bu nedenle, ΔH bir durum fonksiyonudur; yalnızca ilk ve son duruma bağlıdır, izlenen yoldan bağımsızdır.
Bir katalizör, tepkimenin aktivasyon enerjisini (Ea) düşürerek, tepkimenin daha hızlı ilerlemesini sağlayan, ancak tepkime sonunda tüketilmeyen maddedir. Bunu, tepkimeye alternatif, daha düşük enerjili bir yol (mekanizma) sunarak yapar.
Bir katalizör, tepkimenin ΔH değerini değiştirmez. İster katalizörlü ister katalizörsüz gerçekleşsin, aynı tepkimenin entalpi değişimi aynıdır. Bunun nedeni, ΔH'nin bir durum fonksiyonu olmasıdır. Katalizör, "dağın" yüksekliğini (ürün ve reaktantlar arasındaki enerji farkı ΔH) değil, dağı aşmak için tırmanılacak tepenin yüksekliğini (Ea) değiştirir.
Aşağıdaki zihinsel diyagramı canlandıralım:
Matematiksel olarak ifade etmek gerekirse, aynı reaktant (A) ve ürün (B) için: ΔH = HB - HA değeri sabittir.
Katalizör şunları değiştirir:
Katalizörler, kimyasal süreçlerin verimliliği için vazgeçilmez araçlardır, ancak bir tepkimenin termodinamik doğasını (ısı alışverişi, istemlilik) değiştirmezler. ΔH, bir tepkimenin "nerede başlayıp nerede bittiğinin" bir ölçüsüdür ve katalizör bu başlangıç ve bitiş noktalarını kaydırmaz. Bu ayrım, kinetik (hız) ve termodinamik (isteklilik) arasındaki temel farkı anlamak için çok önemlidir.
