Bir reaksiyon neden ısınma yapar, bir diğeri neden ortamı soğutur, üstelik ikisinde de “bağlar” değişirken? IB Chemistry’de Reactivity 1.2, yani Energy cycles in reactions, tam olarak bu kafa karışıklığını temizler, çünkü odak noktası tek bir yerde toplanır: bağ kırma ve bağ oluşturmanın enerjiyle ilişkisi.
Öğrencilerin en çok takıldığı yer genelde şurası olur: “Bağ kırılırken mi enerji çıkar, bağ oluşurken mi?” Bu karışınca, exothermic ile endothermic ayrımı, ΔH işareti, bond enthalpy hesapları ve Hess’s law döngüleri de zincirleme zorlaşır. Bu yazının sonunda exothermic ve endothermic ayırabileceksin, ΔH işaretini doğru okuyacaksın, bond enthalpy ile yaklaşık ΔH hesaplayacaksın, Hess’s law ile bilinmeyen ΔH bulacaksın, HL için Born–Haber cycle mantığını da net bir çerçeveye oturtacaksın.
IB’nin resmî içerik diline yakın kalmak için teknik terimleri İngilizce kullanacağım, ama anlatım düz kalacak, 8. sınıf seviyesinde rahatça okunacak.
Reaksiyon sırasında iki şey olur: bazı bağlar kırılır, bazı yeni bağlar oluşur. Enerji hikâyesi de burada başlar, çünkü breaking bonds takes in energy (endothermic) ve forming bonds gives out energy (exothermic) kuralı neredeyse her sorunun temelidir.
Bağı kırmayı, bir mıknatısı zorla ayırmaya benzetebilirsin, elinle enerji harcarsın. Bağ oluşturmak ise mıknatısların kendiliğinden birleşmesi gibidir, enerji dışarı çıkar, çevre bunu ısı olarak “hisseder”. Bu yüzden bir reaksiyonun net ısı alışverişini, yani enthalpy change (ΔH) değerini anlamak için “toplam alınan enerji” ile “toplam verilen enerji” arasındaki farka bakarız.
Bir de şu sık yanlış anlaşılır: Reaksiyon exothermic bile olsa, çoğu zaman başlaması için bir “ilk itme” gerekir. Bu itmeye activation energy denir. Yani sistem, tepeyi aşana kadar enerji ister, sonra aşağı inerken enerji bırakır. Enerji profili (energy profile) grafiğinde bunu şu etiketlerle düşünmek işini kolaylaştırır:
IB sorularında en güvenilir işaret, her zaman ΔH’nin işaretidir, çünkü ΔH “sistem” için yazılır. Sistem enerji veriyorsa, çevre ısınır ve ΔH negatiftir, sistem enerji alıyorsa çevre soğur ve ΔH pozitiftir.
| ΔH işareti | Isı akışı | Reaksiyon tipi | Kısa yorum |
|---|---|---|---|
| ΔH < 0 | sistem → çevre | exothermic | heat released |
| ΔH > 0 | çevre → sistem | endothermic | heat absorbed |
Günlük benzetme istersen, sıcak paket (hand warmer) çevreyi ısıtır, yani exothermic gibi davranır; soğuk paket (instant cold pack) çevreden ısı çeker, yani endothermic gibi davranır. Bu benzetme güzel çalışır, ama sınavda güveneceğin şey tablo değil, ΔH işareti olmalı.
Activation energy, reaksiyonun başlaması için gereken minimum enerjidir, yani “yokuşu çıkma bedeli” gibi düşünülebilir. Bu değer hızla ilgilidir, çünkü bariyer yüksekse çarpışmaların azı başarılı olur ve reaksiyon yavaşlar.
Catalyst konusu burada tek cümlelik bir netlik ister: Catalyst activation energy’yi düşürür ama ΔH’yi değiştirmez. Energy cycles ve Hess’s law hesapları ise “toplam ΔH” içindir, yani yol bağımsız net enerji farkını bulur. Kısaca, activation energy grafikte tepedir, energy cycle ise başlangıç ve bitiş arasındaki muhasebedir.
Bond enthalpy soruları IB’de hızlı puan getirir, ama sadece yöntemi otomatikleştirirsen. Buradaki kilit fikir şudur: bond enthalpy değerleri genelde average ve gas phase verileridir, bu yüzden bulduğun ΔH çoğu zaman “yaklaşık” çıkar, bu normaldir.
Uygulanacak algoritma net olmalı:
Yaygın hatalar hep aynı yerden gelir: bağ sayısını yanlış saymak, katsayıyı unutmak, “eksi”yi ters yazmak, ya da products tarafındaki bağları reactants gibi toplamak. Kendine basit bir kontrol sorusu sor: “Ben bu adımda bağ kırıyor muyum, yoksa bağ mı kuruyorum?”
Mantık aslında çok sade ilerler. Bağ kırmak enerji ister, bu yüzden kırılan bağların toplamı sisteme pozitif katkı yapar. Bağ oluşturmak enerji verir, bu yüzden oluşan bağların toplamı sistemden enerji çıkarır, yani net hesapta eksiyle gelir.
Bunu günlük dille şöyle özetleyebilirsin: önce harcarsın, sonra geri kazanırsın, elinde kalan fark enthalpy change (ΔH) olur. IB burada “işaret” kadar, doğru bağ sayımını da ölçer.
Sayısal değer yazmadan, sadece sayım akışını doğru kurmak bile yarım iş demektir.
Sonra Data Booklet’ten H–H, Cl–Cl ve H–Cl bond enthalpy değerlerini alıp formüle koyarsın. Sonucun negatif çıkması, heat released demektir, yani reaksiyon exothermic davranır.
Hess’s law, enerji korunumu fikrinin sınav diline çevrilmiş hâlidir: ΔH yol bağımsızdır, yani sadece başlangıç ve bitişe bağlıdır. Bu yüzden ölçmesi zor bir reaksiyonun ΔH’sini, onu birkaç adımda dolaştırarak bulabilirsin.
Energy cycle çizimini pratikleştirmenin en kolay yolu “kutu” ya da “üçgen” düşünmektir. Köşelere reactants ve products’u koyarsın, okların üzerine bilinen ΔH değerlerini yazarsın, bilinmeyeni x yaparsın, sonra döngüde toplayıp çözersin. IB’nin en sevdiği iki veri türü burada çıkar: standard enthalpy of formation (ΔHf°) ve standard enthalpy of combustion (ΔHc°). IB’nin resmî rehber diline yakın bir çerçeve görmek istersen, IB Chemistry guide PDF iyi bir referans sunar.
Hess sorularında işaret hatasını azaltan iki kural var, bunları refleks hâline getirmek puanı korur:
Çizimde adım adım şu düzeni kullan:
Kontrol sorusu basit ama etkili olur: “Bu ok formation mı, yoksa tersini mi yaptım?” Bu soruyu her okta sormak, eksi hatalarını ciddi düşürür.
Elinde yanma verileri varsa, tüm maddeleri CO₂ ve H₂O’ya indirip bir combustion cycle kurmak daha kısa olur, çünkü çoğu organik bileşik aynı yanma ürünlerine gider. Elinde formation verileri varsa, elements referansı üzerinden gitmek daha direkt olur, çünkü ΔHf° zaten “elements’ten oluşum” mantığıyla yazılır.
Internal Assessment ya da Extended Essay gibi çalışmalarda bir de şu gerçek çıkar: deneysel ΔH ile hesaplanan ΔH her zaman tam uyuşmaz. Isı kaybı, kap ısısı, tam yanmama gibi deneysel etkiler buna sebep olur, bond enthalpy tarafında da değerlerin average olması fark yaratır. Temel termokimya mantığını genişletmek istersen, Thermochemistry ders notu PDF gibi kaynaklar, enthalpy ve kalorimetri bağlantısını temiz anlatır.
HL kısmında Born–Haber cycle, aslında Hess’s law’un iyonik katılara uyarlanmış hâlidir. Amaç çoğu zaman, doğrudan ölçmesi zor olan lattice enthalpy gibi bir terimi, bilinen adımlardan hesaplamaktır. Burada kritik nokta şu: diyagramda fazları doğru yazarsan, işaretler de daha kolay oturur, çünkü çoğu adım “gaz hâlindeki türler” üzerinden tanımlanır.
Tipik adımlar sade sırayla gelir: atomization (veya sublimation), ionization energy, electron affinity, lattice enthalpy, enthalpy of formation. HL öğrencisi için Born–Haber cycle çalışmak, Paper 2’deki enerji döngüsü sorularında güven verir, çünkü aynı “reverse ve multiply” kuralları burada da aynen geçerlidir.
Bu adımların hepsinde “gaz hâlindeki iyonlar” ifadesi, diyagramın omurgasıdır. Fazları (s), (l), (g) doğru yazmak, işaret ve yön hatasını azaltır.
Karışıklık iki tanımdan gelir ve IB sorusu hangisini istediğini cümlede söyler:
Sorunun dilini yakalamak için mini kontrol listesi iyi çalışır: “solid to gaseous ions mı diyor, gaseous ions to solid mı diyor?” Born–Haber pratikleri için üniversite düzeyinde hazırlanmış bir örnek görmek istersen, Cerritos College Born–Haber worksheet PDF adım adım terimleri net gösterir.
Reactivity 1.2’de iyi olmak, bağ kırmanın enerji aldığını ve bağ oluşturmanın enerji verdiğini otomatik düşünmekle başlar, sonra ΔH işareti okuma, bond enthalpy ile yaklaşık hesap, Hess’s law ile döngü kurma ve HL’de Born–Haber cycle’ın lattice enthalpy hedefiyle devam eder. Bu konu, Grade Boundary yakınında dolaşan öğrenciler için bile hızlı puan toparlama alanıdır, çünkü yöntem doğruysa işlem de kontrol edilebilir olur.
Pratik için iki kısa hedef koy: IB Data Booklet ile bir bond enthalpy sorusu çöz, sonra ΔHf° veya ΔHc° verileriyle bir Hess cycle çizip sadece işaret kontrolüne odaklan. Internal Assessment ve Extended Essay tarafında enerji hesapları kullanıyorsan, aynı mantıkla sonuçlarını daha tutarlı yorumlayabilirsin, bu yüzden revision planına haftada iki döngü sorusu eklemek gerçek fark yaratır.
Bir ormanın kesilmesine “evet” ya da “hayır” demek kolay görünebilir, ama IB Environmental Systems and Societies (ESS) içinde önemli olan kararın kendisi değil, neden o
Bir nehri kirleten fabrikanın bacası sadece duman mı çıkarır, yoksa görünmeyen bir fatura da mı üretir? IB ESS’de environmental economics, tam olarak bu görünmeyen faturayı
Bir nehre atılan atık, bir gecede balıkları öldürebilir, ama o atığın durması çoğu zaman aylar, hatta yıllar alır. Çünkü çevre sorunları sadece “bilim” sorusu değil,
Şehirde yürürken burnuna egzoz kokusu geliyor, ufuk çizgisi gri bir perdeyle kapanıyor, bazen de gözlerin yanıyor; bunların hepsi urban air pollution dediğimiz konunun günlük hayattaki
Şehir dediğimiz yer, sadece binalar ve yollardan ibaret değil, büyük bir canlı organizma gibi sürekli besleniyor, büyüyor, ısınıyor, kirleniyor, bazen de kendini onarmaya çalışıyor. IB
IB ESS Topic 8.1 Human populations, insan nüfusunun nasıl değiştiğini, bu değişimin nedenlerini ve çevre üzerindeki etkilerini net bir sistem mantığıyla açıklar. Nüfusu bir “depo”
Bir gün marketten eve dönüyorsun, mutfak tezgahına koyduğun paketli ürünlerin çoğu, aslında üründen çok ambalaj gibi görünüyor. Üstüne bir de dolabın arkasında unutulan yoğurt, birkaç
Evde ışığı açtığında, kışın kombiyi çalıştırdığında ya da otobüse bindiğinde aslında aynı soruyla karşılaşıyorsun, bu enerjiyi hangi kaynaktan üretiyoruz ve bunun bedelini kim ödüyor? IB
Bir musluğu açtığında akan su, markette aldığın ekmek, kışın ısınmak için yaktığın yakıt, hatta telefonunun içindeki metal parçalar; hepsi natural resources (doğal kaynaklar) denen büyük
Gökyüzüne baktığında tek bir “hava” var gibi görünür, ama aslında atmosfer kat kat bir yapı gibidir ve her katın görevi farklıdır. IB Environmental Systems and