Galvanik Hücreler ve Standart Elektrot Potansiyelleri

Bir yarı tepkimeyi katsayısıyla çarpmak standart potansiyelini değiştirmez; potansiyel, maddenin miktarına değil türüne bağlı bir özelliktir.

Galvanik Hücreler ve Standart Elektrot Potansiyelleri konusunda indirgenme potansiyeli büyük olan yarı hücre katot, küçük olan anot olur ve elektronlar dış devrede anottan katoda akar. Tuz köprüsü iyon akışıyla yük dengesini korur. Standart hidrojen elektrodunun potansiyeli sıfır kabul edilerek diğer yarı hücreler ona göre sıralanır.

AYT Kimya testinde potansiyel tabloları verilerek bir metalin hangi çözeltilerle istemli tepkime vereceği, iki yarı hücreden kurulan pilin gerilimi ya da yakıt pilleri gibi düzeneklerle ilgili öncüllü yargılar sorulur.

Örnek sorular

Bir şık seç, doğru mu değil mi hemen görürsün — hiçbir şey kaydedilmez, hesap gerekmez.

1. soruKolay

Bir hidrojen–oksijen yakıt pilinde gerçekleşen toplam tepkime şöyledir:

2 H_{2} (g) + O_{2} (g) \to 2 H_{2} O (ℓ)

Bu yakıt piliyle ilgili,

I. Anotta hidrojen yükseltgenir.

II. Katotta oksijen indirgenir.

III. Kimyasal enerji doğrudan elektrik enerjisine dönüşür.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

Cevabı göster

Cevap: E — I, II ve III

Kısaca — Yakıt pilinde hidrojen anotta yükseltgenir, oksijen katotta indirgenir ve kimyasal enerji doğrudan elektrik enerjisine dönüştüğü için I, II ve III ifadelerinin tümü doğrudur.

Yakıt pilinin anot bölmesine beslenen $H_{2}$ gazı elektron vererek yükseltgenir ( $H_{2} \to 2 H^{+} + 2 e^{-}$ ); bu nedenle I. ifade doğrudur. Katot bölmesinde ise $O_{2}$ gazı elektron alarak indirgenir ( $O_{2} + 4 H^{+} + 4 e^{-} \to 2 H_{2} O$ ); bu nedenle II. ifade doğrudur. Bu sistemlerde kimyasal enerji, içten yanmalı motorlardaki gibi önce ısıya dönüştürülmeden, elektrokimyasal yolla doğrudan elektrik enerjisine çevrildiği için III. ifade de doğrudur.

2. soruKolay

25 °C’de bazı yarı tepkimelerin standart indirgenme potansiyelleri aşağıda verilmiştir.

M g^{2 +} (s u d a) + 2 e^{-} \to M g (k) E^{\circ} = - 2, 372 V

Z n^{2 +} (s u d a) + 2 e^{-} \to Z n (k) E^{\circ} = - 0, 763 V

F e^{2 +} (s u d a) + 2 e^{-} \to F e (k) E^{\circ} = - 0, 440 V

P b^{2 +} (s u d a) + 2 e^{-} \to P b (k) E^{\circ} = - 0, 126 V

Bir miktar Fe metali aynı sıcaklıkta ayrı ayrı;

I. $M g C l_{2} (s u d a)$

II. $Z n (N O_{3})_{2} (s u d a)$

III. $P b (N O_{3})_{2} (s u d a)$

çözeltilerine atılıyor.

Buna göre Fe metali hangi çözeltilerde istemli bir tepkime verir?

Cevabı göster

Cevap: A — Yalnız III

Kısaca — Demir metali yalnızca kendisinden daha pasif olan kurşunun iyonlarını indirgeyebileceğinden istemli tepkime yalnız III. çözeltide gerçekleşir.

Bir metalin bir çözeltideki katyonla kendiliğinden (istemli) tepkime verebilmesi için metalin indirgenme potansiyelinin katyondan daha küçük, yani yükseltgenme eğiliminin (aktifliğinin) daha büyük olması gerekir. Yarı tepkimelerdeki indirgenme potansiyellerini incelediğimizde indirgenme eğilimi en küçük olan metal en aktiftir; buna göre metallerin aktiflik sırası $M g > Z n > F e > P b$ olur. Demir ( $F e$ ), $M g$ ve $Z n$ ’den daha pasif olduğu için $M g^{2 +}$ ve $Z n^{2 +}$ iyonlarını indirgeyemez; ancak kendisinden daha pasif olan $P b^{2 +}$ iyonlarını indirgeyerek tepkime verir. Bu nedenle Fe metali yalnız III. kaptaki $P b (N O_{3})_{2}$ çözeltisiyle istemli tepkimeye girer.

3. soruZor

$P$ ve $R$ sembolik metallerinin standart yarı hücreleri, standart hidrojen yarı hücresiyle ayrı ayrı eşleştiriliyor. Pil gerilimleri sırasıyla $0, 42 V$ ve $0, 18 V$ ölçülüyor. İlk pilde elektronlar $P$ elektrodundan hidrojen elektroduna akıyor. $P$ ve $R$ yarı hücreleriyle kurulan standart pilin gerilimi ise $0, 24 V$ oluyor.

C u^{2 +} (s u d a) + 2 e^{-} \to C u (k) E^{\circ} = + 0, 34 V

$R$ yarı hücresiyle bakır yarı hücresinden oluşturulan standart galvanik pilin gerilimi kaç volttur?

Cevabı göster

Cevap: C — 0,52

İlk ölçüm $E_{P}^{\circ} = - 0, 42 V$ verir; diğer iki ölçüm birlikte değerlendirildiğinde $E_{R}^{\circ} = - 0, 18 V$ olmalıdır. Bakır katot olduğundan $E_{pil}^{\circ} = 0, 34 - (- 0, 18) = 0, 52 V$ bulunur.

Galvanik Hücreler ve Standart Elektrot Potansiyelleri — AYT örnek sorular ve çözümleri

Konu özeti

Örnek sorular

Diğer AYT konuları

Kimya