Kimya ve Elektrik 5. Bölüm

DERS

AYT Kimya

Kimya 12

KONU

ÜNİTE I

KİMYA
ve
ELEKTRİK

V. Bölüm

5. Bölüm: Elektroliz

Dersin Özellikleri:

  • Seviye: Hiç Bilmeyenler İçin
  • Gerekli Bilgiler:
    • Kimya ve Elektrik – IV. Bölüm
  • Öğretmen:
    • Muzaffer KAYA

Anlatılacak Başlıklar*:

  • Elektrik Akımı ve Maddesel Değişim
  • Tek Kaplı Elektroliz Hücresi
  • Faraday Kanunları
  • Metal Kaplamacılık
  • Suyun Elektrolizi

* Konu anlatımı, örneklerle zenginleştirilmiştir.

Elektrik Akımı ve Maddesel Değişim

  • Bir kimyasala elektrik akımı verildiğinde elektroliz işlemi gerçekleşir.
  • Elektroliz: Elektrik enerjisi ile bileşikleri elementlerine ayrıştırma işlemidir.
    • Elektrolizde bileşikler elementlerine ayrışır.
    • Elektroliz işleminin gerçekleşebilmesi için bileşiğin elektriği iletmesi gerekir.
      • İyonik bileşikler sıvı halde iken,
      • asitlerin bazların ve tuzların sulu çözeltileri elektriği iletir.
Elektroliz Hücresi

Tek Kaplı Elektroliz Hücresi

  • Elektroliz tepkimesi istemsizdir.
    • Anotta:
      • Anyonlar (- iyonlar) yükseltgenerek element haline geçer.
      • Ortamda birden fazla anyon varsa, yükseltgenme potansiyeli en büyük olan önce yükseltgenir.
    • Katotta:
      • Katyonlar (+ iyonlar) indirgenerek element haline geçer.
      • Ortamda birden fazla katyon varsa, indirgenme potansiyeli en büyük olan önce indirgenir.
Elektroliz Hücresi

ANOT: 2Cl Cl2(g) + 2e
KATOT: Na+ + e Na(k)
ELEKTROLİZ: 2Na+ + 2Cl 2Na(k) + Cl2(g)

Faraday Kanunları

  • Elektroliz kaplarının kutuplarında biriken elementlerin miktarını hesaplarken Faraday Kanunları kullanılır.
  • Faraday Kanunları 2 tanedir.

1. Kanun:

  • Devreden 1 mol elektron geçtiğinde 96500C veya 1F’lık yük geçmiş olur.
  • Yani:
    • 1 mol e = 96500 C = 1F
  • Herhangi bir kutupta biriken elementin kütlesi:
Faraday Kanunları

m: elementin kütlesi; n: alınan/verilen e- sayısı; MA: Mol ağırlığı; Q: devreden geçen yük (Q=I.t)

Örnek:

Bir AgNO3 sıvısı, devreden 0,4 Faradaylık elektrik akımı geçirilerek elektroliz ediliyor.

Buna göre,

 I.    Devreden 0,4 mol elektron geçer.

 II.   Katotta 43,2 g Ag toplanır.

 III.  Devreden 38600 C yük geçer.

yargılarından hangileri doğrudur?
(Ag:108 g/mol)

Faraday Kanunları

Örnek:

Cu(NO3)2‘ün sulu çözeltisi 19,3 amper akımla 100 saniye elektroliz ediliyor.

Buna göre, elektroliz kabının katotunda önce hangi maddeden kaç gram toplanır?

(Cu:64 g/mol, H:1 g/mol, 1 mol e = 96500 C, Elektron verme eğilimi: H2>Cu>OH>NO3)

Faraday Kanunları

2. Kanun:

  • Seri bağlı elektroliz devrelerine her bir kutuptan geçen elektron (yük) miktarı eşittir.
    • Seçilen herhangi iki kutup için:
Seri Bağlı Elektroliz Kapları

m: elementin kütlesi; e: aldığı/verdiği e- sayısı; MA: Mol ağırlığı

  • Seri bağlı elektroliz kaplarında, eşdeğer kütlesi daha büyük olan element daha çok birikir.
    • Eşdeğer kütle: MA/e-

Örnek:

Seri Bağlı Elektroliz Kapları

Şekilde verilen seri bağlı elektroliz kaplarında 1. kabın katotunda 4,6 gram Na biriktiğine göre, II. ve III. kapların katotunda kaçar gram element birikmiştir. (Na: 23 g/mol, Ca: 40 g/mol, K: 30 g/mol)

Faraday Kanunları

Örnek:

Kimya-ve-Elektrik-Elektroliz-Faraday-Kanunları-Seri-Bağlı-Elektroliz-Kapları-Soru-Çözümü-1

Şekildeki özdeş kaplarda, grafit elektrotlar kullanılarak; XCl, YF2 ve ZBr3 eriyikleri elektroliz edilmektedir.

Verilen elektroliz düzeneği için aşağıdaki soruları cevaplandırınız. (X: 23 g/mol, Y: 40 g/mol, Z: 27 g/mol)

I) Bu elektroliz düzeneğinde, aynı sürede, katotlarda biriken elementlerin kütleleri arasındaki ilişki nedir?
II) Ortadaki kabın katot kutbunda, 24 gram madde element oluştuğu anda, diğer kapların katotlarında kaçar gram madde birikir?
III) XCl sıvısının bulunduğu kapta, 2,3 gram X metali birikirse, ortadaki kabın anotundan kaç mol elektron geçmiş olur?

Metal Kaplamacılık

  • Aktif metalin pasif bir metalle kaplanması, korozyonu (paslanma) önler.
  • Kaplama işleminde bir elektroliz hücresi kurulur:
    • Kaplayacak metal anota takılır.
    • Kaplanacak metal katota takılır.
    • Elektrolit çözeltisi olarak da kaplayacak metalin tuzunun çözeltisi kullanılır.

Gümüş Kaplama

  • Şekilde verilen düzenek hazırlanır.
  • Anot kutbunda gümüş çözünür:
    • Ag → Ag+ + e
  • Katot kutbunda gümüş metali kaşık üzerinde birikir:
    • Ag+ + e → Ag
Pasif Metalle Kaplama
Gümüş Kaplama

Metal Kaplamacılık

Örnek:

80 g kütleli bakır çatal, gümüş metali ile kaplanmak istenmektedir. Bakır çatal içinde AgNO3 çözeltisi bulunan elektroliz kabının katoduna bağlanıp 9,65 amperlik akımla elektroliz edilmektedir. Bakır çatal, gümüşle kaplandığında kütlesi 101,6 g olarak ölçülmektedir.

Buna göre elektroliz süresi kaç saniyedir? (Ag: 108)

Suyun Elektrolizi

  • Saf su elektroliz edilirken:
    • Elektrik iletkenliği kazanması için derişik H2SO4 çözülür.
    • Anotta O2(g) birikir:
      • H2O(s) 1/2 O2(g) + 2H+(suda) + 2e-
    • Katotta H2(g) birikir:
      • 2H+(suda) + 2e- H2(g)
    • Biriken hidrojen gazının hacmi oksijen gazının iki katıdır.

Elektroliz - Hoffman Voltmetresi
Suyun Elektroliz Tepkimesi

Suyun Elektrolizi

Örnek:

Hoffman voltametresi ile su elektroliz edildiğinde anot ve katotta toplam 240 cm3 gaz toplanmaktadır.

Buna göre anot ve katotta toplanan gazları ve bu gazların hacimlerini bulunuz.

Elektroliz - Hoffman Voltmetresi

Kimya ve Elektrik

V. Bölüm
(Elektroliz)

Bitti 🙁