Online Kolej
Kayıt Ol

12. Sınıf Kimya · Ünite 1

Galvanik Hücrelerden Elektrolize: İstemli Tepkimeleri Tersine Çevirmek

Galvanik hücrelerde gerçekleşen istemli redoks tepkimelerinin standart potansiyellerini hesaplamayı ve bu pilleri şarj edebilmek için gereken şartları keşfediyoruz.

Kazanım KİM.12.1.6 · 40 dk okuma

Bir galvanik hücrede kimyasal enerji elektrik enerjisine dönüştürülür. Bu hücrelerde gerçekleşen tepkimeler istemlidir, yani bir kez başladığında dışarıdan bir müdahaleye gerek kalmadan kendiliğinden devam eder. Galvanik hücre çalışırken anotta daima yükseltgenme, katotta ise indirgenme meydana gelir.

Standart Hücre Potansiyelinin Hesaplanması

Bir galvanik hücrenin ürettiği elektrik akımının standart potansiyelini (voltajını) bulmak için standart indirgenme yarı hücre potansiyellerini kullanırız. Hücrenin net potansiyeli, indirgenme ve yükseltgenme potansiyellerinin toplamına eşittir. Matematiksel olarak ifade edersek, her iki yarı hücrenin de indirgenme potansiyellerini kıyaslayarak katot ve anot arasındaki farkı alırız.

Ehu¨cre∘=Ekatot∘−Eanot∘E^{\circ}_{h\ddot{u}cre} = E^{\circ}_{katot} - E^{\circ}_{anot}

Peki Ya Bu Tepkimeyi Tersine Çevirmek İstersek?

Günlük hayatta cep telefonlarımızın veya dizüstü bilgisayarlarımızın bataryası bittiğinde onları çöpe atmayız; bir priz aracılığıyla şarj ederiz. İşte bu noktada harika bir kimyasal dönüşüm yaşanır. Kendi kendine çalışan ve elektrik üreten (istemli) bir pili, dışarıdan elektrik enerjisi vererek geriye doğru çalışmaya zorlarız.

Örnek Olay: Daniell Pili

Çinko (Zn) ve Bakır (Cu) elektrotlarından oluşan klasik bir Daniell pilini inceleyelim. Standart şartlarda Çinkonun elektron verme eğilimi Bakırdan daha fazladır. Bu yüzden Çinko anotta aşınır (yükseltgenir), Bakır ise katotta birikir (indirgenir). Yarı tepkimeler şöyledir:

Anot:Zn(k)→Zn2+(suda)+2e−Anot: Zn(k) \rightarrow Zn^{2+}(suda) + 2e^{-}
Katot:Cu2+(suda)+2e−→Cu(k)Katot: Cu^{2+}(suda) + 2e^{-} \rightarrow Cu(k)
Net:Zn(k)+Cu2+(suda)→Zn2+(suda)+Cu(k)(Ehu¨cre∘=+1.10V)Net: Zn(k) + Cu^{2+}(suda) \rightarrow Zn^{2+}(suda) + Cu(k) \quad (E^{\circ}_{h\ddot{u}cre} = +1.10 V)

Bu pil çalışırken dış devreye 1.10 Volt elektrik enerjisi verir. Eğer bu pili şarj etmek, yani tükenen Çinkoyu tekrar elektrot üzerinde toplamak ve biriken Bakırı tekrar çözeltiye geçirmek istersek, dış devreden mutlaka 1.10 Volttan daha yüksek bir potansiyel (örneğin 1.50 V) uygulamamız gerekir. Bu yapıldığında anot ve katot elektrotlar işlev değiştirir; hücremiz elektrik üreten galvanik bir sistem olmaktan çıkıp, dışarıdan aldığı enerjiyle kimyasal tepkime gerçekleştiren elektrolitik bir hücreye dönüşür.

auto_awesome

Galvanik Hücrelerden Elektrolize: İstemli Tepkimeleri Tersine Çevirmek: Alıştırma Soruları

  1. 1. Galvanik hücrelerin çalışma prensibiyle ilgili aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?

    • A) Anot elektrot zamanla kütle kaybeder.
    • B) Katot bölmesinde indirgenme gerçekleşir.
    • C) Hücre tepkimesi istemsizdir ve dışarıdan enerji gerektirir.
    • D) Kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürürler.
    Cevabı göster

    Doğru cevap: C) Hücre tepkimesi istemsizdir ve dışarıdan enerji gerektirir.

    Galvanik hücrelerde gerçekleşen redoks tepkimeleri istemlidir (kendiliğinden gerçekleşir) ve dışarıdan enerji almak yerine dışarıya elektrik enerjisi verirler. İstemsiz tepkimeler ise elektrolitik hücrelerde görülür.

  2. 2. Standart şartlarda bir redoks tepkimesinin galvanik hücre olarak çalışabilmesi (istemli olması) için standart hücre potansiyelinin (E°hücre) durumu ne olmalıdır?

    • A) Sıfıra eşit olmalıdır
    • B) Sıfırdan büyük (pozitif) olmalıdır
    • C) Sıfırdan küçük (negatif) olmalıdır
    • D) Sadece anot potansiyeline bağlı olarak değişir
    Cevabı göster

    Doğru cevap: B) Sıfırdan büyük (pozitif) olmalıdır

    Bir tepkimenin istemli olarak kendiliğinden gerçekleşebilmesi ve elektrik üretebilmesi için net standart hücre potansiyelinin (E°hücre) her zaman pozitif (>0) olması gerekir.

  3. 3. Pb2+ / Pb yarı hücresinin standart indirgenme potansiyeli -0.13 V, Ag+ / Ag yarı hücresinin standart indirgenme potansiyeli ise +0.80 V'tur. Bu iki yarı hücre kullanılarak hazırlanan standart bir galvanik hücrenin başlangıç potansiyeli (E°hücre) kaç volttur?

    • A) +0.67 V
    • B) -0.93 V
    • C) +0.93 V
    • D) +1.47 V
    Cevabı göster

    Doğru cevap: C) +0.93 V

    İndirgenme potansiyeli küçük olan Kurşun (Pb) anottur ve tepkimeyi ters çevirdiğimizde potansiyeli işaret değiştirir (+0.13 V). Gümüş (Ag) ise katottur ve olduğu gibi kalır (+0.80 V). Toplam E°hücre = 0.13 + 0.80 = +0.93 V olur.

  4. 4. Standart hücre potansiyeli (E°hücre) +1.20 V olan bir galvanik hücre tamamen deşarj olduktan sonra şarj edilmek isteniyor. Bu hücredeki tepkimeyi ters yönde gerçekleştirmek için dışarıdan uygulanması gereken gerilim (voltaj) aşağıdakilerden hangisi olabilir?

    • A) 0.50 V
    • B) 1.00 V
    • C) 1.20 V
    • D) 1.35 V
    Cevabı göster

    Doğru cevap: D) 1.35 V

    İstemli bir redoks tepkimesini tersine çevirebilmek (hücreyi şarj edebilmek) için sisteme, pilin kendi ürettiği potansiyelden daha büyük bir dış gerilim uygulanmalıdır. 1.20 V'tan büyük olan tek seçenek 1.35 V'tur.

  5. 5. Standart potansiyeli 1.10 V olan Zn-Cu (Daniell) pili çalışırken anotta Zn metali aşınır, katotta ise Cu metali birikir. Bu pile dışarıdan 1.60 V'luk bir ters gerilim uygulandığında aşağıdakilerden hangisi gerçekleşmez?

    • A) Sistem elektrik enerjisi üreten galvanik bir hücreye dönüşür.
    • B) Cu elektrot anot görevi görmeye başlar.
    • C) Zn elektrodun kütlesi zamanla artmaya başlar.
    • D) Dış devrede elektronlar Cu elektrottan Zn elektroda doğru akar.
    Cevabı göster

    Doğru cevap: A) Sistem elektrik enerjisi üreten galvanik bir hücreye dönüşür.

    Dışarıdan uygulanan 1.60 V gerilim pil potansiyelinden (1.10 V) büyük olduğu için tepkime tersine döner. Bu durumda sistem galvanik hücre olmaktan çıkar, tam tersine dışarıdan elektrik enerjisi harcayan elektrolitik bir hücreye dönüşür.

1 soru daha seni bekliyor

Ücretsiz kaydol; Galvanik Hücrelerden Elektrolize: İstemli Tepkimeleri Tersine Çevirmek testini puanlı çöz, XP kazan ve takıldığın yeri yapay zeka öğretmenine sor.

Ücretsiz Kaydol