ELEKTROK\u0130MYA<\/p>\n
01. Elektrot Potansiyelleri ve Elektrot Potansiyellerinin \u00d6l\u00e7\u00fcm\u00fc
\n 02. Standart Elektrot Potansiyelleri
\n 03. Epil, \u0394G, ve Kd
\n 04. Epil in Deri\u015fime Ba\u011f\u0131ml\u0131l\u0131\u011f\u0131
\n 05. Piller: Kimyasal Tepkimelerden Elektrik \u00dcretimi
\n 06. Elektroliz: \u0130stemsiz Kimyasal Tepkimelerin Olu\u015fum Nedeni<\/p>\n
01. Elektrot Potansiyelleri ve Elektrot Potansiyellerinin \u00d6l\u00e7\u00fcm\u00fc <\/p>\n
Elektrokimya, elektrik enerjisi \u00fcreten veya elektrik enerjisiyle y\u00fcr\u00fcyen y\u00fckseltgenme indirgenme (redoks) reaksiyonlar\u0131n\u0131n t\u00fcm\u00fcn\u00fc i\u00e7ine alan bilim dal\u0131d\u0131r. Elektrokimya elektrik ak\u0131m\u0131n\u0131n kimyasal reaksiyonlarla olan ili\u015fkisini a\u00e7\u0131klar. Bir elektrokimyasal olay mutlaka bir redoks reaksiyonudur. Elektrik \u00fcretir veya elektrik ak\u0131m\u0131 yard\u0131m\u0131yla bir reaksiyon olu\u015fur. Her redoks reaksiyonu indirgenme yar\u0131m reaksiyonu ve y\u00fckseltgenme yar\u0131m reaksiyonu olmak \u00fczere iki yar\u0131m reaksiyondan meydana gelir. Burada uzun bir metal par\u00e7as\u0131 metal par\u00e7as\u0131, M, elektrokimyasal \u00e7al\u0131\u015fmalarda kullan\u0131ld\u0131\u011f\u0131nda elektrot ismini al\u0131r. Mn+ metal iyonlar\u0131 i\u00e7eren bir \u00e7\u00f6zeltiye dald\u0131r\u0131lan bir elektrot bir yar\u0131-h\u00fccre meydana getirir. Elektrottaki metal atomlar\u0131yla \u00e7\u00f6zeltideki metal iyonlar\u0131 aras\u0131ndaki iki t\u00fcr etkile\u015fim olabilir.<\/p>\n
1. Bir metal iyonu, Mn+, elektrotla etkile\u015ferek n elektron al\u0131p bir metal atomu, M, na d\u00f6n\u00fc\u015febilir. Bu durumda iyon indirgenir.
\n 2. Elektrottaki bir metal atomu, M, n elektron verir ve Mn+ iyonu olarak \u00e7\u00f6zeltiye ge\u00e7ebilir. Bu durumda metal atomu y\u00fckseltgenir. <\/p>\n
Metal ile \u00e7\u00f6zelti aras\u0131nda kurulan dengeyi a\u015fa\u011f\u0131daki gibi g\u00f6sterebiliriz. <\/p>\n
y\u00fckseltgenme
\n M(k) Mn+(aq) + ne-
\n \u0130ndirgenme<\/p>\n
Sulu \u00e7\u00f6zeltide serbest elektronlar asla bulunmaz.<\/p>\n
Bir metal elektrotun, M, kendi iyonlar\u0131n\u0131 i\u00e7eren bir sulu \u00e7\u00f6zeltiye k\u0131smen dald\u0131r\u0131lmas\u0131yla bir yar\u0131 h\u00fccre meydana gelir. Elektrotta ve \u00e7\u00f6zeltide bu denge nedeniyle olu\u015fan de\u011fi\u015fimler \u00f6l\u00e7\u00fclemeyecek kadar az olmas\u0131 nedeniyle, \u00f6l\u00e7\u00fcmlerimiz iki farkl\u0131 yar\u0131-h\u00fccrenin birle\u015fmesini temel almal\u0131d\u0131r. \u00d6zellikle, bir yar\u0131-h\u00fccrenin elektrotundan di\u011fer yar\u0131-h\u00fccrenin elektrotuna elektronlar\u0131n ak\u0131\u015f e\u011filimini \u00f6l\u00e7meliyiz. Elektrotlar, elektrotta y\u00fckseltgenme veya indirgenmenin olu\u015fmas\u0131na g\u00f6re ayr\u0131l\u0131r. Y\u00fckseltgenmenin olu\u015ftu\u011fu elektrot anot, indirgenmenin olu\u015ftu\u011fu katottur.<\/p>\n
Yukar\u0131daki \u015fekilde iki yar\u0131-h\u00fccrenin birle\u015fmesini g\u00f6stermektedir. Yar\u0131-h\u00fccrelerin ilkinde Cu elektrot Cu2+(aq) ile, di\u011ferinde ise Ag elektrot Ag+ ile temas halindedir. Bu iki elektrot tellerle bir voltmetreye ba\u011flanm\u0131\u015ft\u0131r. Elektrik devresini tamamlamak i\u00e7in iki \u00e7\u00f6zeltinin elektriksel olarak ba\u011flanmas\u0131 da gerekir. \u00c7\u00f6zeltiler boyunca y\u00fck, iyonlar\u0131n g\u00f6\u00e7\u00fcyle ta\u015f\u0131nd\u0131\u011f\u0131ndan, bunun i\u00e7in tel kullan\u0131lmaz. \u00c7\u00f6zeltiler ya bir g\u00f6zenekli engel boyunca do\u011frudan temasta olmal\u0131 veya tuz k\u00f6pr\u00fcs\u00fc denilen bir U t\u00fcp\u00fcndeki \u00fc\u00e7\u00fcnc\u00fc bir \u00e7\u00f6zeltiye birle\u015ftirilmelidirler. \u0130ki yar\u0131-h\u00fccrenin uygun \u015fekilde ba\u011flanm\u0131\u015f birle\u015fimine elektrokimyasal h\u00fccre ismi verilir. Bir elektrokimyasal h\u00fccre, elektrotlar\u0131 bir tel ile, \u00e7\u00f6zeltileri ise bir tuz k\u00f6pr\u00fcs\u00fcyle birle\u015ftirilmi\u015f iki yar\u0131-h\u00fccreden meydana gelir. (tuz k\u00f6pr\u00fcs\u00fcn\u00fcn u\u00e7lar\u0131 s\u0131v\u0131n\u0131n ak\u0131\u015f\u0131n\u0131 engelleyen, fakat iyon g\u00f6\u00e7\u00fcne izin veren g\u00f6zenekli bir malzeme ile kapanm\u0131\u015ft\u0131r). Elektronlar y\u00fckseltgenmenin meydana geldi\u011fi (anot) Cu elektrottan indirgenmenin meydana geldi\u011fi (katot) Ag elektroda akarlar. Duyarl\u0131 \u00f6l\u00e7\u00fcmler i\u00e7in, h\u00fccreden \u00e7ekilen elektrik ak\u0131m\u0131 miktar\u0131, bir voltmetre veya potansiyometre yard\u0131m\u0131yla, \u00e7ok k\u00fc\u00e7\u00fck tutulmal\u0131d\u0131r. <\/p>\n
Elektrokimyasal h\u00fccrede olan de\u011fi\u015fikler: \u00f6rne\u011fin Cu atomlar\u0131 elektronlar\u0131 anotta b\u0131rak\u0131rlar ve Cu2+(aq) iyonlar\u0131 olarak Cu(NO3)2 (aq) ortam\u0131na ge\u00e7erler. Cu atomlar\u0131n\u0131n kaybetti\u011fi elektronlar kablodan ve voltmetreden ge\u00e7erek katoda ge\u00e7erler. Elektronlar burada, metalik g\u00fcm\u00fc\u015f meydana gelmesi i\u00e7in AgNO3 (aq) daki Ag+ iyonlar\u0131 taraf\u0131ndan al\u0131n\u0131rlar. Bu arada tuz k\u00f6pr\u00fcs\u00fcndeki anyonlar (NO3-) fazla Cu2+ iyonlar\u0131ndan kaynaklanan pozitif y\u00fck fazlal\u0131\u011f\u0131n\u0131 dengelemek i\u00e7in bak\u0131r yar\u0131-h\u00fccresine g\u00f6\u00e7 ederken, katyonlar (K+) da fazla NO3- iyonlar\u0131n\u0131n negatif y\u00fck\u00fcn\u00fc dengelemek i\u00e7in g\u00fcm\u00fc\u015f yar\u0131-h\u00fccresine y\u00f6nelirler. Elektrokimyasal h\u00fccrede akan istemli elektrik ak\u0131m\u0131n\u0131 olu\u015fturan net tepkime a\u015fa\u011f\u0131daki gibidir.<\/p>\n
Y\u00fckseltgenme : Cu(k) \u2192 Cu2+(aq) + 2 e-
\n \u0130ndirgenme : 2 {Ag+(aq) + e- \u2192 Ag(k) }
\n ———————————————–
\n Net Tepkime : Cu(k) + 2 Ag+(aq) \u2192 Cu2+(aq) + 2 Ag(k)<\/p>\n
Voltmetrede okunan de\u011fer (0,460 V) \u00f6nemlidir. Bu h\u00fccre voltaj\u0131 veya iki yar\u0131-h\u00fccre aras\u0131ndaki potansiyel fark\u0131d\u0131r. H\u00fccre voltaj\u0131n\u0131n birimi volt (V), y\u00fck ba\u015f\u0131na enerjidir. Bu nedenle, bir voltluk potansiyel fark\u0131, bir elektrik devresinden ge\u00e7en bir kulonluk her y\u00fck i\u00e7in bir jull\u00fck enerjiyi ifade eder: 1 V = 1 J \/ C Voltaj veya potansiyel fark\u0131n\u0131 elektronlar i\u00e7in s\u00fcr\u00fckleyici g\u00fc\u00e7 olarak d\u00fc\u015f\u00fcnebiliriz. H\u00fccre voltaj\u0131 elektromotor kuvveti (emk) veya h\u00fccre potansiyeli olarak da isimlendirilir ve Epil simgesi ile g\u00f6sterilir. <\/p>\n
H\u00fccre Diyagramlar\u0131 ve Terimler Dizgesi : <\/p>\n
H\u00fccre diyagram\u0131 bir elektrokimyasal h\u00fccrenin bile\u015fenlerini simgesel olarak g\u00f6sterir. H\u00fccre diyagramlar\u0131n\u0131n yaz\u0131l\u0131\u015f\u0131nda genel olarak kabul edilen bilgileri izleyece\u011fiz.<\/p>\n
\u2022 Y\u00fckseltgenmenin oldu\u011fu elektrot olan anot diyagram\u0131n sol taraf\u0131nda bulunur.
\n \u2022 \u0130ndirgenmenin oldu\u011fu elektrot olan katot diyagram\u0131n sa\u011f taraf\u0131nda bulunur.
\n \u2022 Farkl\u0131 fazlar\u0131n (elektrot ve \u00e7\u00f6zelti gibi) aras\u0131ndaki s\u0131n\u0131r tek bir dikey \u00e7izgi (|) ile g\u00f6sterilir. Genellikle bir tuz k\u00f6pr\u00fcs\u00fc olan yar\u0131-h\u00fccre b\u00f6lmeleri aras\u0131ndaki s\u0131n\u0131r \u00e7ift dikey \u00e7izgi (||) ile g\u00f6sterilir. Sulu \u00e7\u00f6zeltideki t\u00fcrler \u00e7ift dikey \u00e7izginin her iki yan\u0131nda yer al\u0131rlar. Ayn\u0131 \u00e7\u00f6zeltideki farkl\u0131 t\u00fcrler birbirlerinden virg\u00fcl ile ayr\u0131larak yaz\u0131l\u0131rlar. <\/p>\n
\u00d6rne\u011fin: <\/p>\n
Anot \u2192 Zn(k) | Zn2+(aq) || Cu2+(aq) | Cu(k) \u2190 katot Epil = 1,103 V
\n Yar\u0131-h\u00fccre tuz yar\u0131-h\u00fccre h\u00fccre voltaj\u0131
\n (y\u00fckseltgenme) k\u00f6pr\u00fcs\u00fc (indirgenme)<\/p>\n
02. Standart Elektrot Potansiyelleri<\/p>\n
Bir standart hidrojen elektrotta (SHE) , \u00e7\u00f6zeltideki birim aktiflikleri H3O+ iyonlar\u0131 (yani aH3O+ = 1) ile gaz faz\u0131nda 1bar bas\u0131nc\u0131ndaki H2 molek\u00fclleri aras\u0131nda (platin gibi) soy bir metal y\u00fczeyinde kurulan bir denge vard\u0131r. Denge tepkimesi metal y\u00fczeyinde belirli bir potansiyel olu\u015fturur, fakat bu potansiyel keyfi olarak s\u0131f\u0131r al\u0131n\u0131r.<\/p>\n
Pt \u00fczerinde
\n 2 H+ (a = 1) + 2 e- H2(g, 1bar) E\u00b0 = 0 volt (V)<\/p>\n
Bu yar\u0131-h\u00fccrenin diyagram\u0131<\/p>\n
Pt | H2(g, 1bar) | H+ (a = 1)<\/p>\n
\u0130ki ayr\u0131 dik \u00e7izgi, \u00fc\u00e7 faz\u0131n oldu\u011funu g\u00f6sterir. Bu fazlar kat\u0131 platin, hidrojen gaz\u0131 ve sulu \u00e7\u00f6zeltideki hidrojen iyonudur. Basit olarak genellikle H3O+ yerine H+ yazar\u0131z, birim aktiviteyi (a = 1) yakla\u015f\u0131k olarak [H+] = 1 M al\u0131r\u0131z ve 1 bar bas\u0131nc\u0131 1 atm ile de\u011fi\u015ftiririz.<\/p>\n
Standart elektrot potansiyelinin, E\u00b0, elektrotta olu\u015fan indirgenme i\u015fleminin e\u011filimini \u00f6l\u00e7t\u00fc\u011f\u00fc, uluslararas\u0131 d\u00fczeyde, kabul edilmi\u015ftir. Sulu \u00e7\u00f6zeltide bulunan iyonik t\u00fcrler daima birim etkinlikte (yakla\u015f\u0131k 1 M), gazlar ise daima 1 bar (yakla\u015f\u0131k 1 atm) bas\u0131n\u00e7ta olmal\u0131d\u0131r. E\u00b0 de\u011feri \u00f6l\u00e7\u00fclecek madde bir metal de\u011filse, potansiyel, platin gibi soy bir metal elektrot \u00fczerinden \u00f6l\u00e7\u00fclerek bulunur. \u0130ndirgenen madde (\u00e7izgi) i\u015faretinin sol taraf\u0131na, ana indirgenme \u00fcr\u00fcn\u00fc ise sa\u011f taraf\u0131na yazar\u0131z.<\/p>\n
Cu2+(1 M) + 2 e- \u2192 Cu(k) E\u00b0Cu2+ \/ Cu = ?<\/p>\n
Yukar\u0131daki yar\u0131 tepkimenin oldu\u011fu bir standart elektrotun E\u00b0 de\u011ferini tayin etmek i\u00e7in, bu yar\u0131-h\u00fccreyi bir standart elektrotu (SHE) ile kar\u015f\u0131la\u015ft\u0131r\u0131l\u0131r. Bu kar\u015f\u0131la\u015ft\u0131rmada SHE daima h\u00fccre diyagram\u0131n\u0131n solundaki elektrot (anot) olarak al\u0131n\u0131r. Kar\u015f\u0131la\u015ft\u0131r\u0131lan elektrot ise h\u00fccre diyagram\u0131n\u0131n sa\u011f\u0131ndaki elektrot (katot) dur. Elektronlar\u0131n H2 den Cu elektroda iletti\u011fi a\u015fa\u011f\u0131daki h\u00fccrede \u00f6l\u00e7\u00fclen potansiyel fark\u0131 0,340 V dur.<\/p>\n
Pt | H2(g, 1 atm) | H+(1 M) || Cu2+(1 M) | Cu(k) E\u00b0pil = 0,340 V
\n Anot Katot<\/p>\n
Standart hidrojen elektrodu (SHE) <\/p>\n
Standart hidrojen elektrodu, 1 M H+(aq) i\u00e7eren \u00e7\u00f6zeltiye dald\u0131r\u0131lan bir platin par\u00e7as\u0131 ile platinin y\u00fczeyinden ge\u00e7en hidrojen ak\u0131m\u0131ndan meydana gelir. Platin tepkimeye girmeyip, H3O(aq)+ n\u0131n H2(g) indirgenmesi ve bunun tersi olan y\u00fckseltgenme yar\u0131-tepkimesi i\u00e7in bir y\u00fczey meydana getirir.<\/p>\n
Standart h\u00fccre potansiyeli, E\u00b0pil iki standart elektrottan olu\u015fan bir h\u00fccrenin potansiyeli fark\u0131 veya voltaj\u0131d\u0131r. Bu fark daima a\u015fa\u011f\u0131daki gibi bulunur.<\/p>\n
E\u00b0pil = E\u00b0 (sa\u011f) – E\u00b0 (sol)
\n (katot) (anot)<\/p>\n
\u00d6rne\u011fin; E\u00b0pil = E\u00b0Cu2+ \/ Cu – E\u00b0H+ \/ H2 = 0,340 V<\/p>\n
E\u00b0pil = E\u00b0Cu2+ \/ Cu \u2013 0 V = 0,340 V<\/p>\n
E\u00b0Cu2+ \/ Cu = 0,340 V<\/p>\n
Standart indirgenme yar\u0131-tepkimesi i\u00e7in<\/p>\n
Cu2+(1 M) + 2 e- \u2192 Cu(k) E\u00b0Cu2+ \/ Cu = +0,340 V<\/p>\n
Tepkimede diyagram\u0131 verilen volta h\u00fccresinde olu\u015fan toplam tepkimeyi a\u015fa\u011f\u0131daki gibi yazabiliriz.<\/p>\n
H2(g, 1 atm) + Cu2+(1 M) \u2192 2 H+(1 M) + Cu(k) E\u00b0pil = 0,340 V<\/p>\n
H\u00fccre tepkimesi, Cu2+(1 M) n\u0131n H+(1 M) dan daha kolayca indirgendi\u011fini belirtir.<\/p>\n
Standart hidrojen elektrotunun potansiyeli s\u0131f\u0131r olarak al\u0131n\u0131r. Herhangi bir elektrot yar\u0131-tepkimesinin indirgenme e\u011filimi, H+(1 M) n\u0131n H2(g, 1 atm) e indirgenme e\u011filiminden daha b\u00fcy\u00fckse, bu elektrotun standart indirgenme potansiyeli, E\u00b0, pozitif bir de\u011fer al\u0131r. Herhangi bir elektrot yar\u0131-tepkimesinin indirgenme e\u011filimi, H+(1 M) n\u0131n H2(g, 1 atm) e indirgenme e\u011filiminden daha k\u00fc\u00e7\u00fckse, bu elektrodun standart indirgenme potansiyeli, E\u00b0, negatiftir.<\/p>\n
03. Epil, \u0394G, ve Kd <\/p>\n
Bir volta h\u00fccresinde tepkime oldu\u011funda h\u00fccre elektriksel i\u015f yapar. Toplam i\u015f, a\u015fa\u011f\u0131daki \u00fc\u00e7 terimin \u00e7arp\u0131m\u0131na e\u015fittir. Bunlar, Epil, elektrotlar aras\u0131nda aktar\u0131lan elektron mol say\u0131s\u0131, ve Faraday sabiti (F) olarak adland\u0131r\u0131lan elektron mol\u00fc ba\u015f\u0131na elektrik y\u00fck\u00fc (96485 C\/mol e-) d\u00fcr. Welek in birimi de jul (J) d\u00fcr.<\/p>\n
welek = nF Epil<\/p>\n
Yukar\u0131daki e\u015fitlik yaln\u0131zca tersinir olarak \u00e7al\u0131\u015fan h\u00fccrelere uygulan\u0131r. Bir i\u015flemden elde edilebilen kullan\u0131l\u0131r enerji (i\u015f) miktar\u0131n\u0131n \u2013\u0394G ye e\u015fit oldu\u011funu belirtmi\u015ftik. Bu nedenle,<\/p>\n
\u0394G = -nF Epil<\/p>\n
Tepkenlerin ve \u00fcr\u00fcnlerin standart hallerinde bulundu\u011fu \u00f6zel durumda,<\/p>\n
\u0394G\u00b0 = -nF E\u00b0pil <\/p>\n
\u0130ndirgenme Yar\u0131-Tepkimelerinin Birle\u015ftirilmesi <\/p>\n
Fe3+(aq) + 3 e- \u2192 Fe(k)<\/p>\n
Fe2+(aq) + 2 e- \u2192 Fe(k), E\u00b0 = -0,440 V
\n Fe3+(aq) + e- \u2192 Fe2+(aq), E\u00b0 = 0,771 V<\/p>\n
\u0130stedi\u011fimiz yar\u0131-tepkime basit olarak bu iki yar\u0131-tepkimenin toplam\u0131d\u0131r. Fakat arad\u0131\u011f\u0131m\u0131z E\u00b0 de\u011feri -0,440 V ve 0,771 V ile 0,771 V un toplam\u0131ndan elde edilemez. Bu \u0394G\u00b0 de\u011ferleridir.<\/p>\n
Fe2+(aq) + 2 e- \u2192 Fe(k); \u0394G\u00b0 = -2 x F x (-0,440 V)
\n Fe3+(aq) + e- \u2192 Fe2+(aq); \u0394G\u00b0 = -1 x F x (0,771 V)
\n ——————————————————————–
\n Fe3+(aq) + 3 e- \u2192 Fe(k); \u0394G\u00b0 = (0,880F) V \u2013 (0,771F) V = (0,109F) V<\/p>\n
\u015eimdi E\u00b0Fe3+ \/ Fe, de\u011ferini bulmak i\u00e7in yeniden tepkimeyi kullanabiliriz.<\/p>\n
\u0394G\u00b0 = -nF E\u00b0Fe3+ \/ Fe = -3F E\u00b0Fe3+ \/ Fe = (0,109F) V<\/p>\n
E\u00b0Fe3+ \/ Fe = (-0,109F \/ 3F) V = -0,0363 V<\/p>\n
Y\u00fckseltgenme-\u0130ndirgenme Tepkimelerinde \u0130stemli De\u011fi\u015fmeler <\/p>\n
Kendili\u011finden olu\u015fan tepkimeler i\u00e7in i\u00e7in ana \u00f6l\u00e7\u00fct\u00fcm\u00fcz \u0394G < 0 olmas\u0131d\u0131r. Redoks tepkimelerinde \u0394G < 0 oldu\u011funda Epil >0 d\u0131r. Di\u011fer bir deyi\u015fle, \u0394G negatif ise Epil pozitif olmal\u0131d\u0131r. Epil pozitif ise, tepkime belirtilen ko\u015fullarda ileri y\u00f6nde e\u011filimlidir. Epil negatif ise, tepkime belirtilen ko\u015fullarda ters y\u00f6nde e\u011filimlidir. Epil = 0 ise tepkime belirtilen ko\u015fullarda dengededir. H\u00fccre tepkimesi ters \u00e7evrilirse, Epil nin i\u015fareti de\u011fi\u015fir.<\/p>\n
Metallerin Asitlere Kar\u015f\u0131 Davran\u0131\u015f\u0131 <\/p>\n
Y\u00fckseltgenme : M(k) \u2192 M2+(aq) + 2 e-
\n \u0130ndirgenme : 2 H+(aq) + 2 e- \u2192 H2(g)
\n ———————————————-
\n Net Tepkime : M(k) + 2 H+(aq) \u2192 M2+(aq) + H2(g)<\/p>\n
E\u00b0pil = E\u00b0H+\/H2 – E\u00b0M2+\/M = 0 V – E\u00b0M2+\/M = – E\u00b0M2+\/M<\/p>\n
Standart potansiyelleri negatif olan metaller yukar\u0131daki e\u015fitlikte pozitif E\u00b0pil de\u011ferlerini verirler. Bu metaller asidik \u00e7\u00f6zeltilerden H2(g) a\u00e7\u0131\u011fa \u00e7\u0131karmal\u0131d\u0131r.<\/p>\n
E\u00b0pil ile K Aras\u0131ndaki \u0130li\u015fki <\/p>\n
\u0394G ve E\u00b0pil aras\u0131nda bir ili\u015fki ile \u0394G\u00b0 ve K aras\u0131ndaki ili\u015fki birle\u015ftirilebilir.<\/p>\n
\u0394G\u00b0 = -RT ln K = -nF E\u00b0pil<\/p>\n
Ve bu nedenle,<\/p>\n
E\u00b0pil = (RT \/ nF) ln K<\/p>\n
Yukar\u0131da R nin de\u011feri 8,3145 J mol-1K-1 ve n tepkimede aktar\u0131lan elektron say\u0131s\u0131n\u0131 g\u00f6sterir. Sonu\u00e7 olarak, s\u0131cakl\u0131\u011f\u0131 25\u00b0C = 298 K olarak belirledi\u011fimizde (elektrot potansiyelleri genellikle bu s\u0131cakl\u0131kta tayin edilir). Bu e\u015fitlikte \u201cRT\/F\u201d yerine 0,025693 J\/C = 0,025693 V dur.<\/p>\n
E\u00b0pil = (0,025693 V \/ n) ln K<\/p>\n
04. Epil in Deri\u015fime Ba\u011f\u0131ml\u0131l\u0131\u011f\u0131 <\/p>\n
\u0394G = \u0394G\u00b0 + RT ln Q<\/p>\n
\u0394G ve \u0394G\u00b0 yerine \u2013nF Epil ve \u2013nF E\u00b0pil yerle\u015ftirebiliriz.<\/p>\n
-nF Epil = -nF E\u00b0pil + RT ln Q<\/p>\n
Her terimi \u2013nF ile b\u00f6lersek a\u015fa\u011f\u0131daki e\u015fitli\u011fe ula\u015f\u0131r\u0131z.<\/p>\n
E\u00b0 = E\u00b0pil \u2013 (RT \/ nF) ln Q<\/p>\n
Yukar\u0131daki e\u015fitlik Nernst taraf\u0131ndan \u00f6nerilmi\u015ftir. Nernst e\u015fitli\u011fini do\u011fal logaritmay\u0131 genel logaritmayla de\u011fi\u015ftirerek elde edebiliriz. (ln Q = 2,3026 log Q).<\/p>\n
Epil = E\u00b0pil \u2013 (2,3026RT \/ nF) log Q<\/p>\n
Nernst e\u015fitli\u011finin son \u015fekli a\u015fa\u011f\u0131daki gibidir.<\/p>\n
Epil = E\u00b0pil \u2013 (0,0592 V \/ n) log Q <\/p>\n
Nernst e\u015fitli\u011findeki Q simgesinde saf kat\u0131 ve s\u0131v\u0131lar i\u00e7in \u03b1 = 1, gazlar\u0131n etkinlikleri yerine k\u0131smi bas\u0131n\u00e7lar (atm) ve \u00e7\u00f6zelti bile\u015fenlerinin etkinlikleri yerine molariteler kullan\u0131l\u0131r.<\/p>\n
Deri\u015fim Pilleri <\/p>\n
Bir deri\u015fim pili ayn\u0131 elektrotlu fakat farkl\u0131 iyon deri\u015fimli iki yar\u0131-h\u00fccreden meydana gelir. Elektrotlar ayn\u0131 oldu\u011fundan standart yar\u0131-h\u00fccre potansiyelleri say\u0131sal olarak ayn\u0131 ve biri di\u011ferinden \u00e7\u0131kar\u0131ld\u0131\u011f\u0131nda E\u00b0pil = 0 de\u011ferini verir. Bununla birlikte iyon deri\u015fimlerindeki farkl\u0131l\u0131k yar\u0131-h\u00fccreler aras\u0131nda bir potansiyel fark\u0131na sebep olur. Bir deri\u015fim pilindeki de\u011fi\u015fme daima deri\u015fik \u00e7\u00f6zeltiden daha seyreltik \u00e7\u00f6zelti ve seyreltik \u00e7\u00f6zeltiden daha deri\u015fik \u00e7\u00f6zelti olu\u015fturacak y\u00f6ndedir. Bir deri\u015fim pilinde elektrik \u00fcretimini, kar\u0131\u015fma i\u015flemindeki entropi art\u0131\u015f\u0131n\u0131n do\u011fal e\u011filimi olarak kullan\u0131r\u0131z.Hidrojen elektrotunun yap\u0131lmas\u0131 ve kullan\u0131lmas\u0131 zordur. Pt metal d\u00fczeyi \u00f6zel olarak haz\u0131rlanmal\u0131 ve korunmal\u0131, gaz bas\u0131nc\u0131 kontrol edilmeli, elektrot kuvvetli y\u00fckseltgen ve indirgen maddelerin bulundu\u011fu ortamda asla kullan\u0131lmamal\u0131d\u0131r. Cam elektrot genelde laboratuvar pH metrelerinde kullan\u0131l\u0131r.<\/p>\n
K\u00e7\u00e7 N\u0130N \u00d6L\u00c7\u00dcLMES\u0130 <\/p>\n
Bir deri\u015fim pilinin iki yar\u0131-h\u00fccresindeki iyonlar\u0131n deri\u015fimindeki fark g\u00f6zlenen Epil e olu\u015fturur. Bu ayn\u0131 zamanda g\u00fc\u00e7 \u00e7\u00f6z\u00fcnen iyonik bile\u015fiklerin K\u00e7\u00e7 de\u011ferlerini belirlenmesini sa\u011flar. A\u015fa\u011f\u0131daki gibi bir deri\u015fim pili d\u00fc\u015f\u00fcnelim:<\/p>\n
Ag(k) | Ag+(doygun AgI) || Ag+(0,100 M) | Ag Epil = 0,417 V<\/p>\n
Anotda bir g\u00fcm\u00fc\u015f elektrot, g\u00fcm\u00fc\u015f iyod\u00fcr\u00fcn doygun sulu \u00e7\u00f6zeltisine bat\u0131r\u0131lm\u0131\u015ft\u0131r. Katotda ikinci bir g\u00fcm\u00fc\u015f elektrot Ag+ deri\u015fimi 0,100 M olan bir \u00e7\u00f6zeltiye dald\u0131r\u0131lm\u0131\u015ft\u0131r. \u0130ki yar\u0131-h\u00fccre bir tuz k\u00f6pr\u00fcs\u00fc ile birle\u015ftirilmi\u015f olup, \u00f6l\u00e7\u00fclen pil potansiyeli 0,417 V dur. Bu deri\u015fim pilinde meydana gelen h\u00fccre tepkimesi a\u015fa\u011f\u0131daki gibidir.<\/p>\n
\u0130ndirgenme: Ag+(0,100 M) + e- \u2192 Ag(k)
\n Y\u00fckseltgenme : Ag(k) \u2192 Ag+(doygun AgI)
\n ——————————————–
\n Net Tepkime : Ag+(0,100 M) \u2192 Ag+(doygun AgI)<\/p>\n
05. Piller: Kimyasal Tepkimelerden Elektrik \u00dcretimi <\/p>\n
Depolad\u0131\u011f\u0131 kimyasal enerjiyi daha sonra elektrik olarak veren bir d\u00fczenek ticari pil olarak isimlendirilir. Baz\u0131 piller iki elektrot ve uygun elektrolit i\u00e7eren tek bir volta pilinden meydana gelmi\u015flerdir. Fla\u015f pili buna \u00f6rnektir. Di\u011fer ticari piller toplam potansiyeli artt\u0131rmak i\u00e7in art\u0131dan eksiye seri ba\u011flanm\u0131\u015f iki veya daha fazla volta pilinden meydana gelmi\u015flerdir. Otomobil ak\u00fcs\u00fc bu t\u00fcre \u00f6rnek verilebilir. Bu kesimde \u00fc\u00e7 t\u00fcr inceleyece\u011fiz.<\/p>\n
\u2022 Birincil ticari piller: H\u00fccre tepkimesi tersinir de\u011fildir. Tepkenlerin b\u00fcy\u00fck k\u0131sm\u0131 \u00fcr\u00fcnlere d\u00f6n\u00fc\u015ft\u00fc\u011f\u00fcnde, art\u0131k daha fazla elektrik \u00fcretilmez ve pil biter.
\n \u2022 \u0130kincil ticari piller (ak\u00fcm\u00fclat\u00f6rler) : H\u00fccre tepkimesi ak\u00fcden elektrik ge\u00e7irilerek tersine d\u00f6nebilir (y\u00fckleme). B\u00f6ylece bir pil her bo\u015fal\u0131\u015f\u0131ndan sonra y\u00fcklenerek birka\u00e7 y\u00fcz kez kullan\u0131lma olana\u011f\u0131 vard\u0131r.
\n \u2022 Ak\u0131\u015f pilleri ve yal\u0131t pilleri : Bu t\u00fcr piller, i\u00e7lerinden tepkenler, \u00fcr\u00fcnler ve elektrolitler ge\u00e7irilirken kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine d\u00f6n\u00fc\u015ft\u00fcren d\u00fczeneklerdir. <\/p>\n
Leclanch\u00e9 Pili (Kuru Pil) <\/p>\n
Serbest s\u0131v\u0131s\u0131 olmad\u0131\u011f\u0131ndan herkesce kuru pil veya fla\u015f pili olarak adland\u0131r\u0131lan Leclanch\u00e9 pilinde, \u00e7inko anotta y\u00fckseltgenme, karbon (grafit) Katotda ise indirgenme meydana gelir. Elektrolit, MnO2, ZnCl2, NH4Cl ve karbon siyah\u0131 i\u00e7eren \u0131slak bir macun k\u0131vam\u0131ndad\u0131r. Maksimum pil potansiyeli 1,55 V dur.<\/p>\n
Y\u00fckseltgenme : Zn(k) \u2192 Zn2+(aq) + 2e-<\/p>\n
\u0130ndirgenme : 2 MnO2(k) + H2O(s) + 2 e- \u2192 Mn2O3(k) + 2 OH-(aq)<\/p>\n
NH4Cl den gelen NH4+ ile OH- aras\u0131nda asit-baz tepkimesi meydana gelir.<\/p>\n
NH4+(aq) + OH-(aq) \u2192 NH3(g) + H2O(s)<\/p>\n
Ak\u0131m\u0131 bozmas\u0131 nedeniyle katot civar\u0131nda NH3(g) art\u0131\u015f\u0131na izin verilmez. Bu durum, Zn2+ ile NH3(g) dan [Zn(NH3)2]2+ kompleks iyonu olu\u015fturan bir tepkimeyle \u00f6nlenip, kompleks iyon, klor\u00fcr tuzu olarak kristallenir.<\/p>\n
Zn2+(aq) + 2 NH3(g) + 2 Cl-(aq) \u2192 [Zn(NH3)2]Cl2(k)<\/p>\n
Pilin ana bile\u015fenleri indirgenmenin oldu\u011fu grafit (karbon) \u00e7ubuk olup (katot olarak \u00e7al\u0131\u015f\u0131r) \u00e7inko kap (anottur) ve bir elektrolit g\u00f6revi g\u00f6r\u00fcr.<\/p>\n
Leclanch\u00e9 pili birincil bir pildir, tekrardan dolmaz. Leclanch\u00e9 pilini yapmak ucuz ise de baz\u0131 sak\u0131ncalar\u0131 \u015funlard\u0131r; pilden h\u0131zla ak\u0131m \u00e7ekildi\u011finde, \u00fcr\u00fcnlerin elektrotlardaki art\u0131\u015f\u0131 voltaj d\u00fc\u015fmesine sebep olur ve elektrolit ortam\u0131 asidik oldu\u011fundan \u00e7inko metali yava\u015f yava\u015f \u00e7\u00f6z\u00fcn\u00fcr.<\/p>\n
Leclanch\u00e9 pillerinin daha \u00fcst\u00fcn bir t\u00fcr\u00fc, elektrolit olarak NH4Cl yerine NaOH veya KOH \u0131n kullan\u0131ld\u0131\u011f\u0131 bazik pillerdir. \u0130ndirgenme yar\u0131-tepkimesi yukar\u0131da g\u00f6r\u00fclenle ayn\u0131d\u0131r. Bazik pilin \u00fcst\u00fcnl\u00fckleri, \u00e7inkonun bazik ortamda asidik ortamdaki gibi kolayca \u00e7\u00f6z\u00fcnmemesi ve pilden ak\u0131m \u00e7ekilirken pilin voltaj\u0131n\u0131 koruyarak daha iyi i\u015f yapmas\u0131d\u0131r. Y\u00fckseltgenme yar\u0131-tepkimesiyle Zn(OH)2(k) meydana gelir.<\/p>\n
Zn(k) \u2192 Zn2+(aq) + 2 e-
\n Zn2+(aq) + 2 OH-(aq) \u2192 Zn(OH)2(k)
\n ————————————————-
\n Zn(k) + 2 OH-(aq) \u2192 Zn(OH)2(k) + 2 e-<\/p>\n
Kur\u015fun-Asit Pili (Ak\u00fcm\u00fclat\u00f6r) <\/p>\n
Kulland\u0131\u011f\u0131 kimyasal tepkimeler tersinir oldu\u011fundan bir ak\u00fcm\u00fclat\u00f6r tekrar kullan\u0131labilir. Yani pile yeniden elektrik ak\u0131m\u0131 verilerek bo\u015falan enerji yeniden depolanal\u0131p kullan\u0131labilir. Kur\u015fun-asit pilindeki tepkenler, anotta bir kur\u015fun \u0131zgara i\u00e7ine s\u0131k\u0131ca doldurulmu\u015f kur\u015fun metali, Katotta kur\u015fun \u0131zgara i\u00e7ine doldurulmu\u015f k\u0131rm\u0131z\u0131-kahverengi kur\u015fun (IV) oksit ve k\u00fctlece yakla\u015f\u0131k % 35 lik seyreltik s\u00fclf\u00fcrik asittir. Bu kuvvetli asidik ortamda H2SO4 t\u00fcm\u00fcyle iyonla\u015fmaz. Ortamda HSO4-(aq) ve SO42-(aq) bulunur, fakat HSO4-(aq) daha fazlad\u0131r. Yar\u0131-tepkimeler ve net tepkime a\u015fa\u011f\u0131daki gibidir.<\/p>\n
\u0130ndirgenme : PbO2(k) + 3 H+(aq) + HSO4-(aq) + 2 e- \u2192 PbSO4(k) + 2 H2O(s)
\n Y\u00fckseltgenme : Pb(k) + HSO4-(aq) \u2192 PbSO4(k) + H+(aq) + 2 e-
\n ————————————————————————————
\n Net Tepkime : PbO2(k) + Pb(k) + 2 H+(aq) + 2 HSO4-(aq) \u2192 2 PbSO4(k) + 2 H2O(s)<\/p>\n
G\u00fcm\u00fc\u015f-\u00c7inko Pili: D\u00fc\u011fme Pil <\/p>\n
Bir g\u00fcm\u00fc\u015f-\u00e7inko h\u00fccresinin diyagram\u0131 a\u015fa\u011f\u0131daki gibi yaz\u0131labilir.<\/p>\n
Zn(k), ZnO(k) | KOH(doygun) | Ag2O(k), Ag(k)<\/p>\n
Bo\u015falma s\u0131ras\u0131ndaki yar\u0131-tepkimeler a\u015fa\u011f\u0131daki gibidir.<\/p>\n
\u0130ndirgenme: Ag2O(k) + H2O(s) + 2 e- \u2192 2 Ag(k) + 2 OH-(aq)
\n Y\u00fckseltgenme : Zn(k) + 2 OH-(aq) \u2192 ZnO(k) + H2O(s) + 2 e-
\n ———————————————————————–
\n Net Tepkime : Zn(k) + Ag2O(k) \u2192 ZnO(k) + 2 Ag(k)<\/p>\n
Net tepkimede \u00e7\u00f6zelti olmad\u0131\u011f\u0131ndan, elektrolit miktar\u0131 \u00e7ok azd\u0131r ve elektrotlar birbirine \u00e7ok yak\u0131n tutulabilir. G\u00fcm\u00fc\u015f-\u00e7inko h\u00fccresinin depolama kapasitesi ayn\u0131 boyuttaki kur\u015fun-asit h\u00fccresininkinden yakla\u015f\u0131k alt\u0131 kez daha b\u00fcy\u00fckt\u00fcr. Bu sebepler g\u00fcm\u00fc\u015f-\u00e7inko h\u00fccresini \u201cd\u00fc\u011fme\u201d pil olarak kullan\u0131\u015fl\u0131 yapar. Bu \u00e7ok k\u00fc\u00e7\u00fck piller saatlerde, elektronik hesap makinelerinde, i\u015fitme cihazlar\u0131nda ve foto\u011fraf makinelerinde kullan\u0131labilir.<\/p>\n
Nikel-Kadmiyum Pili: Yeniden Y\u00fcklenebilir Pil <\/p>\n
Nikel-kadmiyum pili veya nikad pili genelde elektrikli tra\u015f makineleri ve el hesap makineleri gibi kordonsuz elektrikli cihazlarda kullan\u0131l\u0131r. Bu pildeki anot kadmiyum metalidir, katot ise nikel metali \u00fczerine tutturulmu\u015f Ni(III) bile\u015fi\u011fi NiO(OH) dir. Nikel-kadmiyum pilinin bo\u015fal\u0131m\u0131 s\u0131ras\u0131ndaki yar\u0131-h\u00fccre tepkimeleri a\u015fa\u011f\u0131daki gibidir.<\/p>\n
\u0130ndirgenme : 2 NiO(OH)(k) + 2 H2O(s) + 2 e- \u2192 2 Ni(OH)2(k) + 2 OH-(aq)
\n Y\u00fckseltgenme: Cd(k) + 2 OH-(aq) \u2192 Cd(OH)2(k) + 2 e-
\n ———————————————————————————
\n Net Tepkime : Cd(k) + 2 NiO(OH)(k) + 2H2O(s) \u2192 2 Ni(OH)2(k) + Cd(OH)2(k)<\/p>\n
Bu pil 1,4 V luk olduk\u00e7a sabit bir voltaj verir ve pili bir d\u0131\u015f voltaj kayna\u011f\u0131na ba\u011flayarak yeniden y\u00fcklerken yukar\u0131daki tepkime tersine d\u00f6ner.<\/p>\n
06. Elektroliz: \u0130stemsiz Kimyasal Tepkimelerin Olu\u015fum Nedeni <\/p>\n
Elektroliz olarak adland\u0131r\u0131lan bu i\u015flemde kendili\u011finden olmayan bir tepkime elektrik enerjisinden yararlanarak y\u00fcr\u00fct\u00fcl\u00fcr.<\/p>\n
H\u00fccre kendili\u011finden \u00e7al\u0131\u015ft\u0131\u011f\u0131nda elektronlar \u00e7inkodan bak\u0131ra do\u011fru gider. Bu durumda volta h\u00fccresindeki toplam kimyasal de\u011fi\u015fim a\u015fa\u011f\u0131daki gibidir.<\/p>\n
Zn(k) + Cu2+(aq) \u2192 Zn2+(aq) + Cu(k) E\u00b0pil = 1,103 V<\/p>\n
\u015eimdi ayn\u0131 h\u00fccreyi 1,103 V dan daha b\u00fcy\u00fck voltajl\u0131 bir d\u0131\u015f elektrik kayna\u011f\u0131na ba\u011flarsak, elektronlar bak\u0131r elektrottan ayr\u0131l\u0131p \u00e7inko elektroda do\u011fru gitmeye zorlan\u0131r. Bu durumdaki toplam tepkime volta h\u00fccresi tepkimesinin tersi olup, E\u00b0pil negatiftir.<\/p>\n
\u0130ndirgenme : Zn2+(aq) + 2 e- \u2192 Zn(k)
\n Y\u00fckseltgenme : Cu(k) \u2192 Cu2+(aq) + 2 e-
\n ————————————————–
\n Net Tepkime : Cu(k) + Zn2+(aq) \u2192 Cu2+(aq) + Zn(k)<\/p>\n
E\u00b0pil = E\u00b0Zn2+\/Zn – E\u00b0Cu2+\/Cu = -0,763 V \u2013 0,340 V = -1,103 V<\/p>\n
B\u00f6ylece, elektron ak\u0131\u015f\u0131n\u0131n y\u00f6n\u00fcn\u00fc tersine \u00e7evirerek, volta h\u00fccresini bir elektroliz h\u00fccresine d\u00f6n\u00fc\u015ft\u00fcrebiliriz<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
ELEKTROK\u0130MYA 01. Elektrot Potansiyelleri ve Elektrot Potansiyellerinin \u00d6l\u00e7\u00fcm\u00fc 02. Standart Elektrot Potansiyelleri 03. Epil, \u0394G, ve Kd 04. Epil in Deri\u015fime Ba\u011f\u0131ml\u0131l\u0131\u011f\u0131 05. Piller: Kimyasal Tepkimelerden Elektrik \u00dcretimi 06. Elektroliz: \u0130stemsiz Kimyasal Tepkimelerin Olu\u015fum Nedeni 01. Elektrot Potansiyelleri ve Elektrot Potansiyellerinin \u00d6l\u00e7\u00fcm\u00fc Elektrokimya, elektrik enerjisi \u00fcreten veya elektrik enerjisiyle y\u00fcr\u00fcyen y\u00fckseltgenme indirgenme (redoks) reaksiyonlar\u0131n\u0131n t\u00fcm\u00fcn\u00fc …<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1407,1403],"tags":[5103,3992,4473,5104,2136,5108,5106,4475,4528,5107,5105],"class_list":["post-2005","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-fen-ve-teknoloji-odevleri","category-odevler","tag-elektrokimya","tag-elektroliz","tag-elektrot","tag-elektrot-potansiyellerinin-olcumu","tag-hidrojen","tag-hucre-diyagramlari","tag-indirgenme","tag-katot","tag-piller","tag-voltmetre","tag-yukseltgenme"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.islamidavet.com\/kutuphane\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2005","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.islamidavet.com\/kutuphane\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.islamidavet.com\/kutuphane\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.islamidavet.com\/kutuphane\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.islamidavet.com\/kutuphane\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2005"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.islamidavet.com\/kutuphane\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2005\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.islamidavet.com\/kutuphane\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2005"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.islamidavet.com\/kutuphane\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2005"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.islamidavet.com\/kutuphane\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2005"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}