kimya bilimi ve elektrik - alonot.com · İndirgenme ve yükseltgenme yarı tepkimeleri yazılır....

Kimya Bilimi ve Elektrik

Bu notlara Youtube’dan “Kimya Elbistan” kanalında ilgili videolarının açıklamalar kısmında ki linkten ücretsiz bir şekilde ulaşabilirsiniz.

Yakup Demir

LYS FasikülleriKimya Bilimi ve Elektrik

Kimya Elbitan kimya.elbistan

Yak

up D

emir

2

I. Aktiflik

☛Bir maddenin elektron almasına indirgenme (redüksi-yon) denir. Cu2+ + 2e → C u

☛Bir maddenin elektron vermesine yükseltgenme (oksi-dasyon) denir. Zn → Zn2+ + 2e

☛ İndirgenme ve yükseltgenmenin olduğu reaksiyonlara redoks (REdüksiyonOKSidasyon) reaksiyonları denir.

☛Kimyasal reaksiyonların bir çoğu elektron alış verişi ile yani redoks reaksiyonları ile gerçekleşir.

☛Bir redoks reaksiyonunun kendiliğinden gerçekleşe bilmesi için yükseltgenen elementin elektron verebilme kabiliyetinin (aktifliğinin) indirgenen elementten fazla olması gerekir.

☛Elementlerin reaksiyon verme yatkınlıklarına aktiflik denir.

☛Metallerde elektron verme yatkınlığının fazla olması, ametallerde elektron alma yatkınlığının fazla olması aktifliğin bir ölçüsüdür.

a. Metalik Aktiflik

☛Bir elementin yükseltgenmesi sırasında oluşan potan-siyele yükseltgenme potansiyeli denir.

Li(k) → Li1+(suda) + 1e Eo = +3,05 volt

Mg(k) → Mg2+(suda) + 2e Eo = +2,37 volt

H2(g) → 2H1+(suda) + 2e Eo = 0,00 volt

Cu(k) → Cu2+(suda) + 2e Eo = -0,34 volt

Ag(k) →Ag1+(suda) + 1e Eo = -0,80 volt

☛Bir metalin aktifliği ile ilgili; ⇝Yükseltgenme potansiyellerinin karşılaştırılması ile

kıyaslama yapılır. Yükseltgenme potansiyeli büyük olan metaller, küçük olan metallere göre daha aktiftir.

Yukarıdaki elementlerin aktiflik sıralaması;

Li > Mg > H > Cu > Ag

☛Bir elementin indirgenmesi sırasında oluşan potansiye-le indirgenme potansiyeli denir.

Li1+(suda) + 1e → Li(k) E

o = -3,05 voltZn2+

(suda) + 2e → Zn(k) Eo = -0,76 volt

2H1+(suda) + 2e → H2(g) E

o = 0,00 voltCu2+

(suda) + 2e → Cu(k) Eo = + 0,34 volt

Ag1+(suda) + 1e → Ag(k) E

o = +0,80 volt

Not: Yükseltgenme ya da indirgenme olayı ters çevrildi-ğinde potansiyel değeri işaret değiştirir.

⇝Bir metal, bir diğer metalin tuzunun çözeltisinde çözünebiliyorsa o metal, tuzu oluşturan metalden aktiftir. Çözünemiyorsa tuzu oluşturan metalden pasiftir.

Örneğin, CuSO4 çözeltisine Mg çubuk batırıldığında, zamanla Mg çubuğunun aşındığını (çözündüğünü) ve Mg çubuğun üzerinde Cu metalinin toplandığı gözlenir. Bu olay Mg’nin Cu’dan daha aktif olduğunu gösterir.

Not: Yükseltgenme potansiyeli pozitif (+) olan metal-ler hidrojenden aktif oldukları için asitlerle tepkimeleri sonucunda H2(g) açığa çıkar.

b. Ametalik Aktiflik

☛Ametallerde aktiflik elektron alma yatkınlıklarının kıyaslanmasıyla karşılaştırma yapılır.

2KBr(suda) + F2(g) → 2KF(suda) + Br2(s) +

tepkimesinin gerçekleşiyor olması F’nin Br’dan daha aktif olması anlamına gelir.

X, Y ve Z birer metaldir. XCl2 çözeltisi Z metalini çözer, Y metalini çözemez. Buna göre X, Y ve Z nin aktiflik-lerini karşılaştırılması nasıl olur?

XCl2 çözeltisinin Z metalini çözmesi Z nin X ten daha aktif olmasındandır. XCl2 çözeltisi Y metalini çözemedi-ğine göre X metali Y metalinden daha aktiftir. Z > X > Y

Örnek

Örnek

XCl2

ZY

ZCl2YCl2

X

X, Y ve Z birer metal olup bu metallerle yukarıdaki kap-lar yapılmıştır. Bu kaplar içlerinde üzerindeki mad-delerin çözeltileri bulunduğunda yalnızca Z kabında belirli bir süre sonra aşınma oluyor. Buna göre, bu metallerin aktiflikleri nasıl sıralanır?

Z kabında aşınmanın olması Z nin çözünmesi anlamına gelir ve Y metalinden aktif olur. X ve Y kaplarında aşın-ma olmadığına göre, Z metali X ten de aktiftir.. Y metali XCl2 de çözünmediğine göre X metalide Y den aktiftir. Z > X > Y şeklinde olur aktiflik sıralaması.

Yakup Demir

LYS Fasikülleri


Yak

up D

emir

3


Örnek

9F, 17Cl ve 35Br elementlerinin 19K element atomu ile oluşturduğu KF, KCl ve KBr bileşikleri için, I. KF(suda) + Cl2 → II. KCl(suda) + Br2 → III. KBr(suda) + F2 →Tepkimelerinden hangileri gerçekleşir?

(Yalnız III)

X → X2+(suda) + 2e Eo = + 1,4 volt

Y → Y+(suda) + 1e Eo = - 0, 5 volt

Z → Z3+(suda) + 3e Eo = + 1,1 volt

Yukarıdaki verilenlere göre, I. X metali, HI ile H2(g) açığa çıkartır. II. YCl çözeltisi, Z metalini çözer. III. Z metalinden yapılmış kapta HCl çözeltisi saklana-maz.yargılardan hangileri doğrudur?

(I, II ve III)

Yukarıda verilen üç çözeltinin karıştırılması için X, Y, Z metal çubukları kullanılıyor. Metallerin aktiflik sırala-ması Z > Y > X şeklinde olduğuna göre, hangi metal çubuklarda aşınma olmaz?

( X ve Y)

ZYX

XNO3ZNO3YNO3

I. AlCl3 II. Ni(NO3)2 III. Fe(NO3)2 IV. AgNO3 V. Zn(NO3)2yukarıdaki çözeltilerden hangisi bakırdan yapılmış bir kaba konulduğunda kabı aşındırır?(Elektron verme eğilimleri: Al > Zn > Fe > Ni > Cu > Ag

(AgNO3)

Li1+(suda) + 1e → Li(k) E

o = -3,05 volt2H1+

(suda) + 2e → H2(g) Eo = 0,00 volt

Cu2+(suda) + 2e → Cu(k) E

o = + 0,34 voltAg1+

(suda) + 1e → Ag(k) Eo = +0,80 volt

Yukarıda indirgenme potansiyelleri verilen element-ler için aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?

A) Li metali, H2SO4 ile H2(g) açığa çıkarır.B) Ag ve Cu, HBr ile reaksiyon vermez.C) Cu, hidrojenden daha pasiftir.D) En aktif metal Li dir.E) Ag metali, Cu dan daha aktiftir.

(Cevap E)

I. X metali, YCl2 çözeltisine atılınca Y2+ iyonları azalıyor.II. Z metali, YCl2 çözeltisinde çözünmüyor, HCl de çözü-nüyor.Buna göre X, Y, Z ve H nin aktifliklerini büyükten küçüğe doğru sıralayınız.

(X > Y > Z > H)

Örnek

Örnek

Örnek

Örnek

Örnek

Yakup Demir



Yak

up D

emir

4

II. Redoks (İndirgenme - Yükseltgenme) Tepkimeleri

A. Redoks Tepkimeleri

☛Bir maddenin elektron almasına indirgenme (redüksi-yon) denir. Cu2+ + 2e → C u

☛Bir maddenin elektron vermesine yükseltgenme (oksi-dasyon) denir. Zn → Zn2+ + 2e

☛ İndirgenme ve yükseltgenmenin olduğu reaksiyonlara redoks (REdüksiyonOKSidasyon) reaksiyonları denir.

Not:

Elektron verme olayı

YükseltgenmeİndirgenYükseltgenmiş

Yükseltgenen

Elektron alma olayı

İndirgenmeYükseltgenİndirgenmiş

İndirgenen

☛Redoks tepkimeleri istemli ya da istemsiz gerçekle-şebilmektedir. İstemli ya da istemsiz gerçekleşen tüm redoks tepkimelerinde en az birer tane indirgen ve yük-seltgen madde bulunur.

☛ İstemli gerçekleşen redoks tepkimelerinde enerji açığa çıkarken istemsiz redoks tepkimelerinin gerçekleşe bil-mesi için enerjiye ihtiyaç vardır.

☛Bir madde hem indirgen hem de yükseltgen özellik gösterebilir.

☛Metallerin asitlerle verdiği tepkimeler redoks tepkime-leridir. K(k) + HNO3(suda) → KNO3(suda) + 1/2H2(g)

☛ İyonik bileşiklerin elementlerinden oluşması redokstur Mg(k) + 1/2O2(g) → MgO(k)

☛Bileşiklerin elementlerine ayrışma tepkimeleri redoks tepkimesidir. NaCl(s) → Na(s) + 1/2Cl2(g)

☛Yanma tepkimeleri redoks tepkimesidir. O2(g) ile tepki-meye giren maddeler yükseltgenir.

C(k) + O2(g) → CO2(g)

☛H2(g) ile tepkimete giren maddenler indirgenir.

CaO(suda) + H2(g) → Ca(k) + H2O(g)

Yaygın kullanılan bazı yükseltgen ve indirgen maddeler:

Yükseltgen Maddeler

KMnO4 I2

K2Cr2O7 KNO3

H2O2 KClO3

O3 HNO3

Cl2 HClO

İndirgen Maddeler

S

H2O2

C

NaHSO3

CO

Aşağıdaki verilen tepkimelerdeki indirgen ve yükselt-gen maddeleri gösteriniz.

I. Ca + H2SO4 → CaSO4 + H2 II. SnO2 + 4HCl → SnCl2 + Cl2 + 2H2O III. PbS + 4H2O2 → PbSO4 + 4H2O

Aşağıda verilenlerden hangileri redoks tepkimesidir?

I. 3CuO + 2NH3 → 3Cu + H2O + N2 II. Ba + H2SO4 → BaSO4 + H2 III. Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O

Örnek

Örnek

Yükseltgenme Basamaklarının Hesaplanması

☛Bir atomun tepkimeye girerken kullandığı elektron sayısı o atomun yükseitgenme basamağı denir.

I. Bileşik elementlerinin toplam yükü sıfıra eşittir.MgO, H2O: toplam yük = 0

II. Kökteki elementlerin toplam yükü kökün yüküne eşittir.OH- : toplam yük= -1, SO4

-2: toplam yük= -2

Yakup Demir

LYS Fasikülleri


Yak

up D

emir

5


III. Elementlerin serbest halde değerlikleri sıfırdır.Al, Na, O, Cl: yük=0

IV. Hidrojen, metallerle yaptığı bileşiklerde -1, ametaller-le yaptığı bileşiklerde +1 değerlik alır.

V. Oksijen, süper oksitlerde (O-2) -1/2, peroksitlerde (O2

-2) -1, OF2’de +2, diğer bileşiklerde -2 değerlik alır.

VI. Ametal ametal bileşiklerinde elektronegatifliği büyük olan ametal negatif değerlik alır.

VII. Organik bileşiklerin değerlikleri bulunurken C içe-ren her grubun yükü sıfıra eşittir.

H3PO4 , Na2SO4 , KClO3 , NO3- , Cl2O7 , HBrO3 ve

MnO4- taneciklerindeki altı çizili atomların yükselt-

genme basamağı kaçtır?

Örnek

Redoks Tepkimelerinin Denkleştirilmesi

☛Kimyasal tepkimelerde toplam atom sayısı korunur. ☛Redoks tepkimelerini denkleştirmek için bazı yön-

temler vardır. Bu yöntemlerden biri olan yarı tepkime yöntemine denkleştirmelerimizi yapacağız.

Nötr ortamda gerçekleşen redoks tepkimelerinin denkleştirilmesi;

1. Tepkimede her bir atomun yükseltgenme basamakları hesaplanır.

2. İndirgenen ve yükseltgenen maddeler belirlenir.3. İndirgenme ve yükseltgenme yarı tepkimeleri yazılır.4. Yarı tepkimelerdeki elektron sayılarının denkleştirilme-si için tepkimeler uygun katsayılarla çarpılır ve tepkime-ler taraf tarafa toplanır.5. Bulunan katsayılar toplu tepkimedeki yerlerine yerleş-tirilerek diğer atomlar da denklenştirilir.

CH4 + HNO3 → CO2 + NO + H2O denklemini denkleştiriniz.

4- 1+ 1+5+2- 4+ 2- 2+ 2- 1+ 2-

CH4 + HNO3 → CO2 + NO + H2O

C4 - → C4+ + 8e 8e vermiş N5+ + 3e → N2+ 3e almışelektron eşitliği sağlamak için 1. tepkime 3 ile, 2. tepki-me 8 ile çarpılmalıdır. Buna göre, 3C4 - → 3C4+ + 24e 8N5+ + 24e → 8N2+

3CH4 + 8HNO3 → 3CO2 + 8NO + H2Oşekline dönüşmüştür.Atom eşitliğinin sağlanmış olması için sol tarafta 20 tane H atomu var. O halde sağ taraftaki H2O’nun katsayısı 10 olmalıdır.denklemin denkleşmiş hali; 3CH4 + 8HNO3 → 3CO2 + 8NO + 10H2O şeklinedir.Denklemin yorumu,I. C atomu yükseltgenmiştir.II. C atomu ya da CH4 molekülü indirgendir.III. N atomu indirgenmiştir.IV. N atomu ya da HNO3 molekülü yükseltgendir.

Örnek

Örnek

C + HNO3 → NO2 + CO2 + H2Odenklemini en küçük tam sayılarla denkleştiriniz.

Yakup Demir



Yak

up D

emir

6

Örnek

Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2Odenklenimini en küçük tam sayılarla denkleştiriniz.

Örnek

Bi2S3 + HNO3 → H3BiO4 + H2SO4 + NO2 + H2Odenklemini en küçük tam sayılarla denkleştiriniz.

Örnek

FeBr2 + MnO2 + HBr → FeBr3 + MnO + H2Odenklemini en küçük tam sayılarla denkleştiriniz.

Asidik ortamda gerçekleşen redoks tepkimelerinin denk-leştirilmesinde, yük denkliği H+ iyonu ile sağlanır. Atom denkliğini sağlamak için gerekli tarafa H2O eklenir.

Örnek

MnO4- + I- → Mn2+ + I2

tepkimesini asidik ortamda en küçük tam sayılarladenkleştiriniz.

Mn7+ + 5e → Mn2+ 5e almış / 22I- → I2

0 + 2e 2e vermiş / 5 2MnO4

- + 10I- → 2Mn2+ + 5I2

Asidik ortamda yük denkliği H+ iyonlarıyla sağlanır. Sağ tarafın yükü (+4), sol tafafın yükü (-12) dir. Yüklerin eşit olması için sol tarafa 16H+ iyonu eklenmelidir. 2MnO4

- + 10I- + 16H+ → 2Mn2+ + 5I2

Atom eşitliği için sağ tarafa 8H2O eklenmelidir.2MnO4

- + 10I- + 16H+ → 2Mn2+ + 5I2 + 8H2O

Örnek

Fe2+ + MnO4- → Fe3+ + Mn2+

tepkimesini asidik ortamda en küçük tam sayılarla denkleştiriniz.

ClO- + S2O32- → Cl- + SO4

2-

tepkimesini asidik ortamda en küçük tam sayılar-la denkleştiriniz.

Örnek

Yakup Demir

LYS Fasikülleri


Yak

up D

emir

7


Bazik ortamda gerçekleşen redoks tepkimelerinin denk-leştirilmesinde, yük denkliği OH- iyonu ile sağlanır. Atom denkliğini sağlamak için gerekli tarafa H2O eklenir.

Örnek

MnO4- + CN- → MnO2 + CNO-

tepkimesini bazik ortamda en küçük tam sayılarladenkleştiriniz.

Mn7+ + 3e → Mn4+ 3e almış / 2C2+ → C4+ + 2e 2e vermiş / 3 2MnO4

- + 3CN- → 2MnO2 + 3CNO- Bazik ortamda yük denkliği OH- iyonlarıyla sağlanır. Girenler tarafı (-5) ve ürünler tarafı (-3) yüklüdür. Yük denkliğini sağlamak için ürünler tarafına 2 tane OH- ya-zılmalıdır. 2MnO4

- + 3CN- → 2MnO2 + 3CNO- + 2OH-

H sayılarını eşitlemek için girenler tarafına 1 tane H2O

eklenir. 2MnO4

- + 3CN- + H2O → 2MnO2 + 3CNO- + 2OH-

Örnek

Örnek

MnO4- + Br- → MnO2 + BrO3

-

tepkimesini bazik ortamda en küçük tam sayılar-la denkleştiriniz.

Cr(OH)3 + IO3- → I- + CrO4

2- tepkimesini bazik ortamda en küçük tam sayılar-la denkleştiriniz.

I2 + S2O32- → SO4

2- + I-

tepkimesini bazik ortamda en küçük tam sayılarla denkleştiriniz.

MnO4- + CN- → MnO2 + CNO-

tepkimesini bazik ortamda en küçük tam sayılarla denkleştiriniz.

CuS + NO3- → Cu2+ + SO4

2+ + NOtepkimesini asidik ortamda en küçük tam sayılarla denkleştiriniz.

Örnek

Örnek

Örnek

Yakup Demir



Yak

up D

emir

8

III. Elektrokimyasal Piller

☛Luigi Galvani (1737-1798) kurbağaların anotomik yapılarını incelerken ölü kurbağa bacağının metallere değmesi sonucu kasılmalar gösterdiğini gözlemlemiş ve bunun devamında elektrik alanında bazı çalışmalar yapmıştır.

☛A. Volta (1745-1827), Galvani’nin yaptığı çalışmaların sonuçlarından yararlanarak ilk pili icat etmiştir.

☛Volta, pil düzeneğini oluştururken indirgenme ve yük-seltgenmenin ayrı ayrı gerçekleştiği iki farklı bölmeden yararlandı. Bu bölmelerin her birine yarı hücre denir.

☛ İki yarı hücrenin birbirine bağlanmasıyla oluşan düze-neklere elektrokimyasal hücre ya da pil adı verilir.

☛Elektrokimyasal pillerin diğer bir adı Galvanik hüc-relerdir. (Zn - Cu elektrokimyasal hücesine özel olarak Daniell pili adı verilmiştir.)

☛Pillerin yarı hücrelerinde, elektriksel iletkenliğin sağlanması için elektrolit adı verilen çözeltiler ve bu çözeltiler içine daldırılmış metal çubuklar bulunur. Bu çubuklara elektrot denir.

☛Yarı hücreler arasına, içinde tuz çözeltisi bulunan ve tuz köprüsü adı verilen bir araç ile bağlanır.

☛Yükseltgenmenin olduğu kaba anot kabı, indirgenme-nin olduğu kaba katot kabı denir.

a. Aktiflik Farkı ile Çalışan Piller

☛Farklı iki metal ve bu metallerin tuzları ile hazırlanan elektrokimyasal bir pil sistemini ve gerçekleşen olayları inceleyelim.

1M Zn(NO3)2 1M Cu(NO3)2 Anot Kabı Katot Kabı

Zn(k) → Zn2+(suda) + 2e Eo = +0,76 volt

Cu(k) → Cu2+(suda) + 2e Eo = -0,34 volt

☛Zn metalinin yükseltgenme potansiyeli, Cu metalinin yükseltgenme potansiyelinden büyüktür. Bu nedenle kendiliğinden gerçekleşek redoks tepkimesinde Zn metali

1. Anot Kabı

☛Yükseltgenmenin olduğu kaptır. Daha aktif olan Zn metali bu kapta yükseltgenir.

☛Anot kabında gerçekleşen yükseltgenme olayı aşağı-daki gibidir. Zn(k) → Zn2+

(suda) + 2e Eo = +0,76 volt ⇝Zn çubuğunun (elektrodun) kütlesi zamanla azalır.

(Aşınma olur.) ⇝Zn2+ iyon derişimi zamanla artar.

2. Katot Kabı

☛ İndirgenmenin olduğu kaptır. Pasif olan Cu metalinin Cu2+ iyonları bu kapta indirgenir.

☛Anot kabında gerçekleşen indirgenme olayı aşağıdaki gibidir. Cu2+

(suda) + 2e → Cu(k) Eo = + 0,34 volt

⇝Cu çubuğunun (elektrodun) kütlesi zamanla artar. ⇝Cu2+ iyon derişimi zamanla azalır.

3. Net Pil Denklemi ve Pil Potansiyeli

☛Anot kabında verilen elektron sayısının, katot kabında alınan elektron sayısına en küçük tam sayılarla eşitlene-cek şekilde yarı reaksiyonların taraf tarafa toplanmasıyla net pil denklemi elde edilir. Oluşan bu denklemin potan-siyeli de net pil potansiyelidir.

⇝Yükseltgenme ve indirgenme yarı reaksiyonları taraf tarafa toplanırken pil potansiyelleri de toplanır.

⇝Bir yarı reaksiyonun kat sayıları herhangi bir sayı ile çarpılırsa potansiyeli değişmez.

Anot : Zn(k) → Zn2+(suda) + 2e Eo = +0,76 volt

Katot: Cu2+(suda) + 2e → Cu(k) E

o = +0,34 volt

Zn(k) + Cu2+(suda) → Zn2+

(suda) + Cu(k) Eo = +1,1 volt

Not: Bu şekilde aktiflik farkı ile çalışan pil tepkimelerin-de potansiyel daima pozitiftir.

⇝Kendiliğinden gerçekleşen pil tepkimeleri ekzoter-miktir.

4. Dış Devre ve İletken Tel

☛Anot kabındaki yükseltgenme olayında verilen elektronlar, dış devrede bulunan iletken tel ile katot kabına geçer.

☛Bazı elektrotlar, sistemin çalışmasına yardımcı olur-ken yarı tepkimelerde yer almaz. Bu tip elektrotlara inert elektrot denir.

☛Grafit, platin, altın, rodyum inert elektrotlara örnektir. ☛ İnert elektrotlar, yarı hücre potansiyelinin sabit olması

ve sistemdeki çözelti derişiminden etkilenmemesi isten-diği durumlarda kullanılabilir.

Yakup Demir

LYS Fasikülleri


Yak

up D

emir

9


Örnek

1M X(NO3)2 1M Y(NO3)2 1. kap 2. kapYukarıdaki pil düzeneği çalışırken zamanla X2+ iyon-larının derişiminin arttığı görülmektedir. Buna göre, I. X’in elektron verme eğilimi, Y’ninkinden fazladır. II. Tuz köprüsündeki katyonlar Y(NO3)2 çözeltisine doğru hareket ederler. III. Net pil denklemi,

X(k) + Y2+(suda) ⇌ X2+

(suda) + Y(k) şeklindedir.yargılarından hangileri doğrudur?

(I, II ve III)

X Y

Örnek

Mg Ag

1M Mg(NO3)2 1M AgNO3Yukarıdaki pil sistemi ile ilgili,Ag+

(suda) + e → Ag(k) Eo = +0,8 volt

Mg2+(suda) + 2e → Mg(k) E

o = -2,4 voltBuna göre, I. Pil potansiyeli 3,2 volttur. II. Dış devrede elektron akımı Ag elektrottan, Mg elektroda doğrudur. III. Tuz köprüsündeki anyonlar, Mg elektrodun olduğu kaba hareket eder.yargılarından hangileri doğrudur?

(I ve III)

Elektrokimyasal pillerle ilgili; I. Anotta oluşan elektronlar dış devreden katota akar. II. Anotta indirgenme, katotta yükseltgenme olur. III. Tuz köprüsünde anyonlar anot bölmesine göçer.ifadelerinden hangileri doğrudur?

(I ve III)

Örnek

Örnek

Mg(k) + Ni2+(suda) ⇌ Mg2+

(suda) + Ni(k) şeklindedir.Yukarıda verilen galvanik pile göre; I. Ni katottur. II. Ni çubuğunun kütlesi zamanla artar. III. Tuz köprüsünde katyonlar anoda göçer.yargılarından hangileri doğrudur?

(I ve II)

Örnek

Yukarıdaki pil sistemi ile ilgili,Ba → Ba2+ + 2e Eo = +2,90 voltAg → Ag+ + e Eo = -0,80 voltBuna göre, I. Pil potansiyeli -3,70 volttur. II. Ba elektrot anottur. III. Ba metali, HNO3(s) ile tepkimesinden NO2(g) açığa çıkarır.yargılarından hangileri doğrudur?

(Yalnız II)

Ba Ag

1M Ba(NO3)2 1M AgNO3

5. Tuz Köprüsü

☛Tuz köprüsü içerisinde aktif bir metalin suda iyi çözü-nen bir tuzunun çözeltisi ya da eriyiği vardır.

☛Tuz köprüsü, anot ve katot kaplarındaki iyon denkliği-ni sağlar.

⇝Örneğin anot kabında Zn metali yükseltgenerek Zn2+ iyonlarına dönüşürse Zn2+ iyon derişimi artar. Ancak anot kabında bu iyon denkliğini sağlayacak negatif yüklü başka bir iyon yoktur. Bu denkliğin sağlanabilmesi için tuz köprüsünde bulunan anyonlardan yeterince anot kabına geçiş olur.

⇝Örneğin katot kabında Cu2+ iyonları indirgenerek Cu meta-line dönüşürse Cu2+ iyon derişimi azalır. Ancak katot kabında iyonların denkliğini sağlayacak pozitif yüklü başka bir iyon yoktur. Bu denkliğin sağlanabilmesi için tuz köprüsünde bulu-nan katyonlardan yeterince katot kabına geçiş olur.

☛Tuz köprüsü olmazsa pil çalışmaz.

6. Şematik Gösterim

Zn(k) / 1M Zn2+(suda) // 1M Cu2+

(suda) / Cu(k) şeklinde gösterilir.

☛Tek çizgiler (/) elektrotlarla elektrolitin temas halinde oldu-ğunu, çift çizgi (//) tuz köprüsünü gösterir.

Yakup Demir



Yak

up D

emir

10

b. Pil Potansiyeline Etki Eden Faktörler

☛Net pil tepkimesi çift taraflı gerçekleşebildiğine göre bir denge olayıdır. Le Chatelier prensibine göre denge değişebilir.

Zn(k) + 2Ag+(suda) ⇌ Zn2+

(suda) + 2Ag(k) + enerji

☛Yukarıdaki pil için; ⇝Dengeyi sağa kaydıran faktörler pil potansiyelini

artırır. ⇝Dengeyi sola kaydıran faktörler pil potansiyelini

azaltır.

I. Sıcaklık: Çalışan piller dışarıya enerji verir. ⇝Pil sisteminde sıcaklığın artırılması, denge mantı-

ğına göre dengenin girenler tarafına (sola) kaymasına neden olur. Dolayısıyla, pil potansiyeli küçülür.

II. Anot kabına su eklenmesi: ⇝Anot kabına su eklenmesi ile yükseltgenen iyonun

(Zn2+) derişimi azalır. Yükseltgenen iyonun derişi-minin azalması dengenin ürünlere (sağa) kaymasına neden olur. Pil potansiyeli artar.

III. Katot kabına su eklenmesi: ⇝Katot kabına su eklenmesi ile indirgenen iyonun

(Ag+) derişimi azalır. Denge girenler (sola) tarafına kayar. Pil potansiyeli azalır.

IV. Katyonların çöktürülmesi: ⇝Zn2+ iyonlarını çöktürülmesiyle denge ürünlere

(sağa) kayar. Pil potansiyeli artar. ⇝Ag+ iyonlarının çöktürülmesiyle denge girenlere

(sola) kayar. Pil potansiyeli azalır.

V. Anot kabına çözeltideki katyon iyonu içeren tuzun eklenmesi:

⇝Anot kabına Zn2+ iyonu içeren bir tuz eklenince, çözeltideki Zn2+ iyonlarının derişimi artar. Bu nedenle denge girenlere (sola) kayar. Pil potansiyeli azalır.

VI. Katot kabına çözeltideki katyon iyonu içeren bir tuzun eklenmesi:

⇝Katot kabına Ag+ iyonu içeren bir tuz eklenince, Ag+ iyonları derişimi artar. Bu nedenle denge ürünlere (sağa) kayar. Pil potansiyeli artar.

VII. Basıncın pil gerilimine etkisi: ⇝Basıncın pil gerilimine etkisi ancak gaz elektrotlar-

da gözlenmektedir. Örneğin; elektrotlardan birisi hid-rojen elektrodun anot veya katot elektrot ise, hidrojen elektrodun anot veya katot olarak görev almasına göre denge mantığına göre artar veya azalır.

Zn Ag

1 M ZnSO4 1 M Ag2SO4 1. kap 2. kap

Ag+(suda) + e → Ag(k) E

o = +0,80 voltZn2+

(suda) + 2e → Zn(k) Eo = -0,76 volt

Yukarıda verilen pil sistemine göre, I. 1. kaba su eklenirse pil gerilimi artar. II. Pil gerilimi +0,04 volttur. III. Elektronlar Zn elektrottan, Ag elektroda doğru akar.yargılarından hangileri doğrudur?

(I ve III)

Pb Zn

1 M PbSO4 1 M ZnSO4 1. kap 2. kap

Pb → Pb2+ + 2e Eo = +0,12 voltZn → Zn2+ + 2e Eo = +0,76 voltYukarıda verilen pil sistemi için, I. Pil potansiyeli +0,64 volttur. II. Tuz köprüsündeki katyonlar 1. kaba geçer. III. 2. kaba saf su eklenirse pil potansiyeli artar.yargılardan hangileri doğrudur?

(I, II ve III)

Örnek

Örnek

Yakup Demir

LYS Fasikülleri


Yak

up D

emir

11


c. Derişim Farkı ile Çalışan Piller

☛Elektrotların ve yarı pil çözeltilerinin aynı olduğu yalnızca çözeltilerinin derişimlerinin farklı olduğu pillere derişim pili denir.

0,01 M AgNO3 1 M AgNO3Yukarıdaki şeklilde verilen pil sistemi derişim piline aittir.

☛Derişim pilleri için aşağıdaki sonuçlar çıkartılabilir; ⇝Çözelti derişimi az olan kap anot kabıdır. Yükselt-

genme oldukça kaptaki derişim artar. ⇝Çözelti derişimi fazla olan kap katot kabıdır. İndir-

genme oldukça kaptaki derişim azalır. ⇝Çözelti derişimleri arasındaki fark ne kadar büyükse

pil potansiyeli o kadar büyük olur. ⇝Pil, derişimler eşit olana kadar çalışır.

Ag Ag

Mg Mg

1 M MgSO4 0,1 M MgSO4 1. kap 2. kap

Yukarıda derişim farkıyla çalışan pil sistemi verilmiştir.Bu pilin gerilimini artırmak için, I. 1. kaba 0,1 M lik MgSO4 sulu çözeltisi eklemek II. 1. kaptan su buharlaştırmak III. 2. kaba NaCl(k) eklemekişlemlerinden hangileri ayrı ayrı yapılabilir?

1. kap katot 2. kap ise anot kabıdır. Pil tepkimesinin denklemi aşağı-daki şekildedir.Mg(k, anot) + Mg2+

(1 M, katot) ⇌ Mg2+(0,1 M, anot) + Mg(k, katot)

Anot kabının derişimi azaldıkça ve katot kabının derişimi arttıkça pil potansiyeli artar.1. kaba 0,1 molarlık MgSO4 çözeltisi eklendiğinde, katot kabının derişimi azalır ve pil potansiyeli azalır. I. Öncül yanlış1. kaptan su buharlaştırıldığında, katot kabının derişimi artar, denge ürünler yönüne doğru kayar ve pil potansiyeli artar. II. Öncül doğru2. kaba NaCl(k) eklendiğinde MgSO4 ile tepkime vererek MgCl2(k) çöktürür. Anot kabının derişimi azalır. ve pil potansiyeli artar. III. Öncül doğru

Örnek

☛Derişim pillerinde pil gerilimi Nerst denklemi yardı-mıyla bulunur.

E : Pil gerilimiEo: Standart hücre potansiyelin : Yarı hücre reaksiyonunda, elektronların mol sayısındaki değişimK: Pil tepkimesinin denge kesri, [anot]x / [katot]y

0,01 M AgNO3(suda) 1 M AgNO3(suda) 1. kap 2. kapYukarıdaki pil sisteminin gerilimi kaç volttur?

(Epil = 0,1184)

Ag Ag

Örnek

☛Elementlerin elektrot potansiyelleri belirli koşuşlarda ölçülür. Çünkü koşullar değiştiğinde elektrot potansiyel-leri de değişmektedir.

☛Genel olarak kullanılan standart elektrot potansiyelle-ri, 25 oC sıcaklık ve 1 atm basınçta, elektrolit derişimleri-nin 1M olduğu durumlarda ölçülmüştür.

☛Elektrot potansiyelleri sadece standart koşullarda öl-çülmez; istenilen herhangi bir koşulda da ölçülebilir.

☛Standart koşulların dışında bir koşulda yapılan hesap-lamalar Nernst denklemiyle yapılır.

ÖrnekHücre tepkimesi,

Cd(k) + Sn2+(0,1 M) ⇌ Cd2+

(0,01 M) + Sn(k)

şeklinde olan pilin 25 oC deki potansiyeli kaç volttur?(Eo

Cd / Cd2+ = +0,40 V, EoSn2+ / Sn = -0,14 V)

(Epil = 0,2896 V)

Yakup Demir



Yak

up D

emir

12

Ag

0,1 M 100ml 1 M 100ml AgNO3, 1 kap AgNO3, 2.kapYukarıda verilen derişim hücresinde, I. 1. kaba H2S eklemek. II. 1. kaba aynı sıcaklıkta 100 mL saf su eklemek. III. 2. kaba aynı sıcaklıkta 900 mL saf su eklemekpil potansiyelini artırmak için hangi işlemleri ayrı ayrı uygulamak gerekir? (Ag2S'ün sudaki çözünürlüğü ihmal

edilecek)(I ve II)

Ag

d. Hidrojen Pili

☛Hidrojenin hem indirgenme hemde yükseltgenme potansiyeli 0,00 volttur.

☛Anot ya da katot kaplarından herhangi birinde hidrojen atomu yükseltgeniyor ya da indirgeniyorsa diğer kapta gerçekleşen olayın potansiyeli pilin potansiyeline eşittir.

1 M X(NO3)2 1 M HCl 1. kap 2. kap

☛Yukarıdaki sistemde voltmetrede okunan değer +0,25 V olsun. X metalinin kütlesi ise zamanla azalsın.

⇝Yukarıdaki bilgilerden pilin potansiyelinin +0,25 V olduğu ve X elektrodunun anot elektrot olduğu anlaşılır.

⇝Bu durumda anotta X metali yükseltgenirken, katot-ta hidrojen indirgenmektedir.

X(k) → X2+ + 2e Eo = ?2H+ + 2e → H2(g) E

o = 0, 00 volt

X(k) + 2H+ ⇌ X2+ + H2(g) Eo = +0,25 volt

Buradan X metalinin yükseltgenme potansiyelinin +0,25 volt olduğu sonucuna ulaşılır.

X

Örnek

Sn Pt

1 M ZnCl2 1 M HCl 1. kap 2. kapH2 →2H+ + 2e Eo = 0,00 voltPt → Pt2+ + 2e Eo = -2,95 voltZn → Zn2+ + 2e Eo = +0,76 voltSn → Sn2+ + 2e Eo = +0,14 voltYukarıda verilen pil sistemi için, I. Elektronlar dış devreden 1. kaptan 2. kapa göçerler. II. Pilin potansiyeli +0,14 volttur. III. 1. kaptan su buharlaştırılırsa pil gerilimi artar. IV. Sn(k) elektrot katottur.yargılarından hangileri doğrudur?

(I ve II)

Örnek

CuMg

1 M Mg(NO3)2 1 M HClMg(k) → Mg2+

(suda) + 2e Eo = +2,37 voltCu(k) → Cu2+

(suda) + 2e Eo = -0,34 voltH2 →2H+

(suda) + 2e Eo = 0,00 voltYukarıdaki pil sistemiyle ilgili, I. Cu elektrot çevresinde gaz çıkışı olur. II. Zamanla Mg elektrodun kütlesi azalır. III. Zamanla Cu elektrodun bulunduğu çözeltinin pH değeri artar.yargılarından hangileri doğrudur?

(I, II ve III)

Örnek

Yakup Demir

LYS Fasikülleri


Yak

up D

emir

13


IV. Elektroliz

☛Kendiliğinden gerçekleşen pil tepkimelerindeki olay-ların tersi enerji kullanılarak gerçekleştirilebilir. İstem-siz tepkimelerin elektrik enerjisi ile gerçekleştirilmesi işlemine elektroliz denir.

☛Bu olayın gerçekleşebilmesi için dış devredeki iletken tele bir üreteç bağlanmalıdır.

☛Üretecin (+) kutbuna bağlı elektroda anot, (-) kutbuna bağlı elektroda ise katot denir.

☛Kullanılan üretecin potansiyeli pilin potansiyelinden büyük olmalıdır. Böyle bir durumda pilde gerçekleşen olayların tam tersi gerçekleşir.

Mg(k) → Mg2+(suda) + 2e Eo = +2,40 volt

Ag → Ag+ + e Eo = -0,80 volt

Mg(k) + 2Ag+(suda) → Mg2+

(suda) + 2Ag(k) Eo = +3,2 volt

Bu tepkime kendiliğinden gerçekleşir.Ancak tepkimenin tersi olan,

Mg2+(suda) + 2Ag(k) → Mg(k) + 2Ag+

(suda) Eo = -3,2 volt

tepkimesinin gerçekleşmesi için,

1 M Mg2+ 1 M Ag+ Yukarıdaki şekli verilen düzenekteki üretecin potansiyeli +3,2 volttan büyük olmalıdır. Bu durumda Mg elektrot katot, Ag elektrot ise anot olur.

☛Pozitif yüklü iyonlar katota gider ve indirgenirler, negatif yüklü iyonlar anota gider ve yükseltgenirler.

Not: Elektrolizde elektrik enerjisi kimyasal enerjiye, pillerde kimyasal enerji elektrik enerjisine dönüşür.

Mg Ag

Önemli:Elektrolizde, elektrolitte bulunan bütün iyonlar yükselt-

genme veya indirgenme eğilimlerine göre sıralanır.

Anotta yükseltgenme eğilimi en büyük (indirgenme eğilimi en küçük) anyon ilk önce, katotta indirgenme

eğilimi en büyük (yükseltgenme eğilimi en küçük) kat-yon önce açığa çıkar.

a. Erimiş Tuzların Elektrolizi

Anotta Cl- iyonları Cl2 gazına yükseltgenirgen, katota Na+ iyonları Na metaline indirgenir.

Anot: 2Cl-(s) → Cl2(g) + 2e

Katot: 2Na+(s) + 2e → 2Na(s)

2NaCl(s) → 2Na(s) + Cl2(g)

Örnek

Erimiş CaBr2, CuBr2 ve FeBr2 tuz karışımı elektroliz ediliyor. Yükseltgenme eğilimi Ca > Fe > Cu şeklinde olduğuna göre, katotta elementlerin toplanma sırala-masını yapınız.

Katotta katyonlar (Ca2+, Cu2+, Fe2+) indirgenerek metalik

hallerine dönüşürler. Yükseltgenmenin tersi indirgenme olduğuna göre, ilk önce indirgenme eğilimi büyük olan iyon (Cu2+) indirgenerek metalik hale geçer. Metallerin katotta toplanma sırası Cu, Fe, Ca olmalıdır.

☛Erimiş NaCl tuzunun elektrolizinde inert elektrotlar kullanılır.

Örnek

Pt(k)II. elektrot

Pt(k)I. elektrot

AlCl3MgCl2

AlCl3 ve MgCl2 tuzlarının eriyiklerinin elektroliz şe-ması yan tarafta verilmiştir.(elektron verme eğilimleri:Mg > Al > Cl)

Buna göre, I. Anottan Cl2 gazı çıkışı olur. II. Elektronlar anottan katota akar. III. 2. elektrot anottur. IV. Katotta ilk önce Al tolanır. V. Katot (-) kututptur.yargılarından kaç tanesi doğrudur?

( 5 )

Yakup Demir



Yak

up D

emir

14

b. Sulu Çözeltilerin Elektrolizi

☛ İyonik katıların sulu çözeltilerinde katıdan gelen iyon-ların yanında sudan gelen H+ ve OH- iyonları da bulunur. Ancak bu iyonların derişimleri çok az olduğu için suyun (H2O) kendisi tepkimeye girer.

NaCl'nin sulu çözeltisinin elektrolizi:NaCl(k) → Na+

(suda) + Cl-(suda)

Anota Cl- iyonları, katoda ise Na+ iyonları yönelir. Orta-mın sulu olduğu unutulmamalıdır. Maddelerin indirgen-me ve yükseltgenme gerilimleri;

Na+(suda) + e → Na(k) E

o = -2,71 volt2H+

(suda) + 2e → H2(g) Eo = 0,00 volt

2H2O(s) + 2e → H2(g) + 2OH- Eo = -0,83 volt2Cl-

(suda) → Cl2(g) + 2e Eo = +1,36 volt

şeklindedir.Maddelerin elektron verme eğilimlerine göre sıralanışıNa > H+ > Cl- > OH- şeklindedir.

⇝Su moleküllerindeki ile hidrojen atomlarının indirgenme potansiyeli tuzdaki sodyum iyonunun indirgenme potan-siyelinden daha yüksek olduğu için katottaki elektronlar su molekülerine aktarılır ve hidrojenler indirgenerek H2(g) oluşturur.

⇝Anotta yükseltgenme potansiyeli daha büyük olan Cl- iyonları yükseltgenerek Cl2(g) açığa çıkar.

Buradan anotta; Cl- iyonunun Cl2(g) yükseltgeneceği, katotta; H2O'nun H2(g) indirgeneceği görülmektedir.

Anot: 2Cl-(suda) → Cl2(g) + 2e Eo = -1,36 volt

Katot: 2H2O(s) + 2e → H2(g) + 2OH- Eo = -0,83 volt

Elektroliz: 2Cl- + 2H2O ⇌ Cl2(g) + H2(g) + 2OH-(suda) E

o = -2,19 V

☛Elektroliz için en az 2,19 voltluk dış gerilime ihtiyaç vardır. Cl2(g) oluşurken çözeltinin pH'ı artar.

Not: İndirgenme potansiyeli hidrojeninkinden daha düşük olan bir metalden oluşan tuzların sulu çözeltisinin elektrolizinde katotta daima H2(g) açığa çıkar.

☛ İyonik maddelerde olduğu gibi bazı kovalent ya-pılı maddelerde de suda iyonlaşarak çözünmektedir. (HCl, NH3)

Önemli: ⇝Sulu bir çözeltide eğer soy metallerin iyonları (Cu2+,

Hg2+, Ag+) varsa, H2(g) dan önce soy metaller katotta topla-nır.

⇝Ancak sulu çözeltilerde diğer metallerin katyonu bulunu-yorsa H+ iyonu daha kolay indirgeneceğinden katotta H2(g) toplanır.

⇝Anotta I-, Br-, Cl- iyonları öncelikle açığa çıkar. NO-3,

SO2-4, CO2-

3, OH- gibi gruplar varsa, O2(g) açığa çıkar.

Örnek

Yukarıda verilen kapta KNO3 ve AgNO3 tuzlarına ait sulu çözelti elektroliz edildiğinde katotta toplanan maddelerin toplanma sıralaması nasıldır? (Elektron verme eğilimleri: K > H > Ag > OH- > NO-

3)(1. Ag, 2. H2(g), 3. K toplanır)

ÖrnekErimiş haldeki XBr ve YBr tuzlarının aynı kapta elekt-tolizi yapıldığında katotta önce Y katısı, bu tuzların sulu çözeltileri aynı kapta elektroliz yapıldığında ise katotta önce H2(g) açığa çıkmaktadır.Buna göre, X, Y ve H 'in aktifliklerinin karşılaştırma-sını büyükten küçüğe yapınız.

(X > Y > H)

Yakup Demir

LYS Fasikülleri


Yak

up D

emir

15


d. Faraday'ın Elektroliz Kanunları

☛Faraday, yaptığı deneylerin sonuçlarına bağlı olarak elektroliz işleminde kullanılan elektrik yüküyle (Q), elde edilen madde miktarının (m) doğru orantılı olduğunu ifade etmiştir.

☛Örneğin AgNO3 çözeltisine elektrik akımı verildiğindeAg+

(suda) + e → Ag(k) denklemine göre Ag katısı oluşur. ⇝Buna göre 1 mol Ag+ iyonu 1 mol elektron alır ve 1

mol Ag katısı yani 107,8 gr Ag katısı oluşturur. ☛ZnCl2 çözeltisine elektrik akımı verilirse,

Zn2+(suda) + 2e → Zn(k) denklemine göre Zn katısı oluşur. ⇝Buna göre 1 mol Zn2+ iyonu 2 mol elektron alınca 1

mol Zn katısı yani 65 gr Zn katısı oluşur.

☛Bir maddenin eşdeğer kütlesi, o maddenin mol kütle-sinin tesir değerliğine bökünmesiyle bulunur.

☛Elektroliz hücresinde 1 mol elektron geçişini sağlayan elektrik yükü miktarına 1 Faraday adı verilir.

1 Faraday = 1 mol elektron = 96485 Coulomb

Örnekİçinde Cu(NO3)2 çözeltisi bulunduran elektroliz hücresinde 25,6 gr Cu metali açığa çıkarmak için kaç Coulombluk elektrik yüküne ihtiyaç vardır? (Cu = 64)

Cu(NO3)2 çözeltisinden Cu metali,Cu2+

(suda) + 2e → Cu(k) denklemine göre 1 mol Cu(k) açığa çıkması için 2 mol elektrona ihtiyaç vardır.nCu = 25,6 / 64 = 0,4 moldür.

2 mol e 1 mol Cu ? 0,4 mol Cu = 0,8 mol e1 mol e 96485 C0,8 mol e ? = 77188 C

☛Bir elektrolitten geçirilen elektrik akımı ile açığa çıkan metalin ya da çözeltiye geçen metalin kütleleri doğru orantılıdır.

☛Farklı elektroliz hücrelerinden eşit miktarda elektrik akımı geçirildiğinde elektrotlarda açığa çıkan maddelerin eş değer kütleleri birbirine eşit olur.

☛Elektroliz hücresinden geçen yük müktarı elektrik akımının şiddetiyle ve zamanla doğru orantılıdır.

☛Elektroliz hücresinden geçen elektrik yük miktarı aşa-ğıdaki formülle hesaplanır:

Q = I . t

Q: elektrik yük miktar (coulomb, C)I: akım şiddeti (amper, A)t: zaman (saniye,s)

Bir elektroliz hücresinde, 9000 C yük elde etmek için 10 amperlik elektrik akımının hücreden kaç dakika süre ile geçirilmesi gerekir?

Q = I . t9000 C = 10 A. t t = 900 saniye

1 dakika 60 saniye ? 900 saniye

= 15 dakika

Örnek

c. Suyun Elektrolizi

☛Suyun laboratuvar ortamında elektrolizi Hoffman volt-metresiyle gerçekleşir.

⇝Elektrolize başla-madan önce Hoffman voltmetresine saf su ile doldurulup çok az mik-tarda H2SO4 ilave edilir.

⇝Suyun iletkenliğini artırmak için asit ekle-niyor.

⇝Elektrot olarak platin, grafit veya paslanmaz çelik kullanılr.

☛Sisteme elektrik akımı verildiğinde anotta yükseltgen-me gerçekleşerek O2(g), katotta ise indirgenme gerçekle-şerek H2(g) açığa çıkar.

☛Elektroliz sırasında gerçekleşen tepkimeler:

Anot: H2O(s) → 1/2 O2(g) + 2H+(suda) + 2e Eo = +1,23 V

Katot: 2H+(suda) + 2e → H2(g) E

o = 0,00 V

H2O(s) → H2(g) + 1/2 O2(g) Eopil = Eo

k - EoA = -1, 23 V

☛Elektroliz sonucunda açığa çıkan H2(g) hacmi, aynı koşullardaki O2(g) 'nın hacminin iki katıdır.

Hoffman Voltmetesi

Bir miktar saf suyun Hoffman voltmetresiyle elektroliz edilmesi sonucu anot ve katotta toplam 180 cm3 gaz toplanmaktadır. Buna göre eletroliz sonucunda kaç cm3 H2(g) elde edilmiştir?(120 cm3)

Örnek

Yakup Demir



Yak

up D

emir

16

ZnSO4 sulu çözeltisinin bulunduğu bir elektroliz hücre-sinden 96,5 amperlik elektrik akımı 10 saniyede geçi-yor. Buna göre bu süre sonunda kaç gram Zn(k) elde edilir? (Zn = 65)

(0,325 gr)

İçinde CaCl2 sulu çözeltisinin bulunduğu bir elektroliz hücresinde 9,65 amperlik elektrik akımı 15 dakikada ge-çiyor. Buna göre anotta toplanan Cl2(g) normal koşul-larda kaç litredir? (Ca=40)

(1,008 L)

☛Elektrolizde toplanan ya da çözünen madde miktarı aşağıdaki formül ile bulunur.

m: kütle, grI: akım, At: zaman, sMA: mol kütlesi, gr.mol-1

n: elektron sayısı

Örnek

Örnek

Fe2(SO4)3 sulu çözeltisinin bulunduğu bir elektroliz hüc-resinde 9 amperlik elektrik akımı 1930 saniyede geçiyor.Buna göre bu süre sonunda kaç gram Fe(k) elde edilir? (Fe = 56)

(3,36 gr)

Örnek

e. Elektrolizin Endüstriyel Uygulamaları

Bakır Metalinin Saflaştırılması

☛Bakır metali doğadan çıkarılan filizlerinde genllikle Zn, Ag, Fe ve Au gibi safsızlık yaratan metaller de bulun-maktadır.

☛Elektroliz ile bakır bu metallerden arındırılır.

Bakır filizinin elektroliz yöntemiyle saflaştırılması

Elektroliz Yöntemiyle NaOH Eldesi

☛NaOH doğada bulunmaz ve üretimi için geliştirilen metodlardan biriside elektrolizdir.

☛Elektrolizde elektrolit olarak sulu NaCl çözeltisi kulla-nılır.

☛NaCl elektroliz edildiğinde H2(g) ve Cl2(g) çıkışına bağlı olarak NaOH çözeltisi elektroliz kabının dibinde toplanır.

V. Pil Çeşitleri

a. Lityum İyon Pilleri

☛Cep telefonlarından, dizüstü bilgisayarlara, kameralar-dan fotoğraf makinelerine kadar çok geniş bir kullanım alanına sahiptir.

☛Lityum pillerinde elektrolit olarak çözelti yerine katı madde kullanılır. Polimer yapıdaki bu katı madde, iyon-ların geçişine izin veren fakat elektronların geçişine izin vermeyen bir özelliğe sahiptir.

Yakup Demir

LYS Fasikülleri


Yak

up D

emir

17


☛Lityum iyon pillerinde lityum anot olarak kullanılır. Katotta ise genellikle TiS2 yeya V6O13 maddeleri kullanı-lır.

☛Lityum iyon pillerinde tersinir tepkime gerçekleşir. Bu yüzden bu piller şarj edilebilinir.

b.Kurşunlu Akümülatörler (Akü)

☛Kurşunlu akümülatörler birbirine seri olarak bağlan-mış altı tane hücreden meydana gelir.

☛Kurşunlu akümülatörlerde anot olarak kurşun, katot olarak PbO2 ve elektrolit olarakta H2SO4 çözeltisi kulla-nılır.

☛Kurşunlu akümülatörler elektrolit olarak asit içerdiği için asitli piller olarak da isimlendirilir.

☛Tersinir tepkime gerçekleştirilebilirler. Bu yüzden bu piller şarj edilebilir.

☛Bir akümülatörün ürettiği elektriğin voltajı, yapımında kullanılan hücre sayısıyla doğru orantılı değişir.

☛Kurşunlu akümülatörlerden başka Edison akümü-latörü, nikel-kadmiyum akümülatörü ve gümüş-çinko akümülatörü gibi akümülatörler de kullanılmaktadır.

VI. Korozyon

☛Metallerin elektrokimyasal yollar ile parçalanmasına korozyon denir.

☛Demirin üzerinde oluşan pas, gümüşteki kararma, pi-rinç alaşımı üzerinde oluşan yeşil tabaka korozona örnek olarak verilebilir.

☛Korozyon sırasında metaller kararlı bileşiklere dönü-şür. Bu yüzden metallerin miktarları zamanla azalır.

Demirdeki Pas Oluşumu

☛Paslanma için ortamda O2 ve H2O olması gerekir. ☛Paslanan demir metalinin bir yüzeyinin anot bir yüze-

yinin katot görevi gördüğü düşünülmektedir. ☛Tepkime ortamı havadaki CO2'nin su ile birleşmesin-

den oluşan H2CO3'ten dolayı asidiktir.

Anot: Fe(k) → Fe2+(suda) + 2e Eo = +0,44 volt

Katot: O2(g) + 4H+(suda) + 4e → 2H2O(s) E

o = +1,23 volt

2Fe(k) + O2(g) + 4H+(suda) → 2Fe2+

(suda) + 2H2O(s) Eo = +1,67

☛Bu tepkimede oluşan Fe2+ katyonu O2 tarafından yük-seltfenmeye devam eder.

4Fe2+(suda) + O2(g) + (4+x)H2O(s) → 2Fe2O3.xH2O(k) + 8H+

(suda)

Pas

Demir yüzeyin korozyonu sonucunda pas oluşumu ☛Demirden başka alimünyumda, bakır, gümüş gibi bazı

metaller de korozyona uğramaktadır.

Korozyondan Korunma Yöntemleri

☛Korozyon metallerde değer kayıplarına neden olur. ☛Korozyondan korunmanın ucuz yolu metali boyayarak

metalin hava ve suyla temasını kesmektir. ☛Korozyonu önlemek için metallere kaplama yapıla-

bilir. Kaplama işleminde bir metalin yüzeyi başka bir metalle kaplanır. Bu tür kaplamalara galvanize de denir.

⇝Kaplamacılıkta kullanılacak metalin kaplanacak metalden daha aktif olması gerekir. Eğer kaplanacak metalden daha aktif değilse koruma gerçekleştirile-mez.

⇝Kaplama yapılırken metal yüzeyinde çizik oluşursa verniklenerek çizikler kapatılabilir.

☛Yer altı petrol borularını, gemileri galvenize etmek mümkün değildir. Bu yüzeyleri korumak için Zn, Mg gibi korunacak metalin indirgenme potansiyelinden daha büyük indirgenme potansiyeline sahip bir metal seçilir.

⇝Seçilen Mg yükseltgenirken oksijenin indirgenmesi için korunacak metale elektron sağlar.

⇝Bu yönteme katodik koruma denir. ⇝Devreyi tamamlamak için toprağa gömülen metale

ise kurban anot denir.

Örnek

I. GalvanizlemekII. Metal paslandıkça zımpalamakIII. Yağlı boya ile boyamak

Yukarıdakilerden hangileri metalik yüzeyi dış etkilere karşı korumak için uygulanan bir yöntem değildir?

(Yalnız II)

kimya bilimi ve elektrik - alonot.com · İndirgenme ve yükseltgenme yarı tepkimeleri yazılır....

Documents