Kimya ve Elektrik → 1. Bölüm

Dersin Özellikleri:

• Seviye: Hiç Bilmeyenler İçin
• Süre: 40 dakika
• Gerekli Bilgiler:
  • Yükseltgenme Basamağı
  • Kimyasal Tepkime Denklemlerinin Denkleştirilmesi
• Öğretmen:
  • Muzaffer KAYA

Anlatılacak Başlıklar*:

• İndirgenme ve Yükseltgenme Yarı Tepkimeleri
• Redoks Tepkimelerinin Denkleştirilmesi
• İndirgen-Yükseltgen-İndirgenen-Yükseltgenen Kavramları
• İndirgenme-Yükseltgenme Tepkimeleri ile Elektrik Akımı Arasındaki İlişki

* Konu anlatımı, örneklerle zenginleştirilmiştir.

İndirgenme Tepkimeleri

• Atomlar elektron alır ve yükleri azalır.
• İndirgenme olayına “Redüksiyon” da denir.
• Atomun yükü, aldığı elektron sayısı kadar azalır.

Al³⁺ + 3e^– → Al
Fe³⁺ + e^– → Fe²⁺

Yükseltgenme Tepkimeleri

• Atomlar elektron verir ve yükleri artar.
• Yükseltgenme olayına “Oksidasyon” da denir.
• Atomun yükü, verdiği elektron sayısı kadar artar.

Fe²⁺ → Fe³⁺ + e^–
2Cl^1- → Cl₂ + 2e^–

Örnek:

Bir kimyasal tepkimede, elektron veren bir madde ile ilgili olarak aşağıdakilerden hangisi doğru değildir?

A) Yükü artmıştır.
B) Yükseltgenmiştir.
C) Yükseltgenme basamağı azalmıştır.
D) Çapı azalmıştır.
E) Oksidasyon basamağı artmıştır.

Örnek:

Bir X atomunun +5 yüklü girip +2 yüklü çıktığı indirgenme tepkimesinin denklemini yazınız.

• Redoks tepkimesi, “indirgenme-yükseltgenme tepkimesi” demektir.
• Redoks tepkimeleri; hem indirgenme hem de yükseltgenmenin gerçekleştiği tepkimelerdir.

Şu tepkimeler Redoks tepkimelerdir:

1. Yanma tepkimeleri
   • CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
2. Elementlerin bileşiğe dönüştüğü tepkimeler:
   • Al + 3HCl → AlCl₃ + ³/₂H₂
   • Al + 3NaOH → Na₃AlO₃ + ³/₂H₂
   • Na + H₂O → NaOH + ¹/₂H₂
3. Bir redoks tepkimesinin tersi de redokstur.

• Redoks tepkimelerini tanımanın en garanti yolu, tepkimedeki her bir elementin yükünü hesaplamak ve indirgenen ve yükseltgenen elementi bulmaktır.

Örnek:

• Yükseltgenme basamağının hesaplanması konusu Kimya 11 dersinde Modern Atom Teorisi ünitesinde anlatılmıştır.
• Hatırlamak için aşağıdaki bağlantıya tıklayabilirsiniz:
  • Yükseltgenme Basamağı

Örnek:

I) MgMnO₄
II) KMnO₄
III) MnO₂
IV) Na₂MnO₄

Yukarıda verilen bileşiklerde, Mn atomlarının yükseltgenme basamaklarını hesaplayınız.

Örnek:

Aşağıdaki tepkimeyi denkleştiriniz.

Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

DİKKAT: Yarı tepkimelerde atomların sayılarını eşitle!

Örnek:

Aşağıdaki tepkimeyi denkleştiriniz.

I₂ + HNO₃ → HIO₃ + NO₂ + H₂O

DİKKAT: Bazen aynı element hem indirgenir hem de yükseltgenir!

Örnek:

Aşağıdaki tepkimeyi denkleştiriniz.

KOH + Cl₂ → KCl + KClO₃ + H₂O

DİKKAT: Bazen birden fazla indirgenme veya yükseltgenme olabilir!

Örnek:

Aşağıdaki tepkimeyi denkleştiriniz.

Sb₂S₃ + HNO₃ → Sb₂O₅ + NO₂ + H₂SO₄ + H₂O

• “İndirgenme“, “yükseltgenme“, “indirgen” ve “yükseltgen” kavramlarını verilen resim üzerinden anlamaya çalışalım:
  • Terazide:
    • ELMA: Yükseltgenen maddedir ve hamburgeri aşağı indirdiği için indirgendir.
    • HAMBURGER: İndirgenen maddedir ve elmayı yükselttiği için yükseltgendir.
• Redoks tepkimelerinde de benzer şekilde:
  • Yükseltgenen madde; indirgen özellik gösterir.
  • İndirgenen madde; yükseltgen özellik gösterir.

• Elementinin gösterdiği özellik bileşik için de geçerlidir.
• Mesela HNO₃ bileşiğinde:
  • N atomu yükseltgendi ise HNO₃ de yükseltgenmiştir ve indirgendir.
• Yükseltgenme ürünü: Yükseltgenen atomun ürünüdür.
• İndirgenme ürünü: İndirgenen atomun ürünüdür.

Örnek:

Cu⁺² + Fe → Cu + Fe⁺²

Yukarıdaki tepkimede, aşağıdaki özellikleri gösteren maddeleri bulunuz.

I) Yükseltgenen
II) İndirgenen
III) Yükseltgen
IV) İndirgen
V) Yükseltgenme ürünü
VI) İndirgenme ürünü

Örnek:

• Elektronları bir iletken tel üzerinden hareket etmesiyle elektrik akımı oluşur.
• Kendiliğinden gerçekleşen (istemli) redoks tepkimeleri ile elektrik akımı üretilebilir.
  • Bunun için; indirgenme ve yükseltgenme tepkimelerinin ayrı kaplarda gerçekleşmesi gerekir.
  • Piller, bataryalar ve aküler; istemli redoks tepkimeleri ile elektrik üreterek, birçok makine ve cihaza elektrik enerjisi verirler.
  • İstemli redoks tepkimeleri, kimyasal enerjinin elektrik enerjisine dönüştüğü olaylardır.

• İstemsiz redoks tepkimelerinde; elektrik enerjisi kimyasal enerjiye dönüşür.
  • Aşağıdaki olaylarda, elektrik enerjisi kimyasal enerjiye dönüşür:
    • Telefonun, tabletin, dizüstü bilgisayarın… şarj edilmesi
    • Akülerin doldurulması
    • Bileşiklerin elektrolizi

Örnek:

Aşağıda verilen tepkimelerden hangisiyle, kesin olarak elektrik üretilebilir?

A) İndirgenme yarı tepkimesi ile
B) Yükseltgenme yarı tepkimesi ile
C) Redoks tepkimeleri ile
D) Ayrı kaplarda gerçekleşen ve istemli olan indirgenme ve yükseltgenme yarı tepkimeleri ile
E) Aynı kabın içinde gerçekleşen, istemli bir redoks tepkimesi ile