Elektrokimya
Elektrokimya, kimyasal enerji ile elektrik enerjisi arasındaki dönüşümleri inceleyen bilim dalıdır. Redoks (indirgenme-yükseltgenme) tepkimeleri temelini oluşturur.
Temel Kavramlar
| Kavram | Açıklama | Örnek |
|---|---|---|
| Yükseltgenme | Elektron kaybı | Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ |
| İndirgenme | Elektron kazanımı | Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu |
| Anot | Yükseltgenmenin olduğu elektrot | Galvanik hücrede (-) uç |
| Katot | İndirgenmenin olduğu elektrot | Galvanik hücrede (+) uç |
Galvanik Hücreler
Çinko-Bakır Hücresi
Zn(k) | Zn²⁺(1 M) || Cu²⁺(1 M) | Cu(k)
- Anot: Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ (E° = +0.76 V)
- Katot: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (E° = +0.34 V)
- Toplam: Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu
- Hücre Potansiyeli: E°hücre = 0.34 - (-0.76) = 1.10 V
Nernst Denklemi
E = E° - RT⁄nF lnQ
25°C'de: E = E° - 0.0592⁄n logQ
Örnek Problem
Zn|Zn²⁺(0.1 M)||Cu²⁺(0.01 M)|Cu hücresinin 25°C'deki potansiyelini hesaplayınız.
Çözüm:
- E°hücre = 1.10 V
- Q = [Zn²⁺]/[Cu²⁺] = 0.1/0.01 = 10
- E = 1.10 - (0.0592/2)log10 = 1.10 - 0.0296 = 1.0704 V
Elektroliz
Faraday Yasaları:
- Elektrolit tarafından kazanılan veya kaybedilen madde miktarı, devreden geçen yük ile doğru orantılıdır
- Farklı elektrolitlerde aynı yük geçtiğinde, açığa çıkan madde miktarı eşdeğer ağırlıklarıyla orantılıdır
Uygulama Alanı
Soru 1: 2 amper akım ile 30 dakika boyunca CuSO4 çözeltisi elektroliz ediliyor. Katotta biriken bakır kütlesi nedir? (Cu: 63.5 g/mol)
Soru 2: Standart hidrojen elektrodu (SHE) nedir? Potansiyeli neden 0 V kabul edilir?
Piller ve Uygulamaları
Önemli Uyarılar
- Galvanik hücrelerde anot (-), katot (+) yüklüdür
- Elektroliz hücrelerinde dış kaynak bağlandığı için anot (+), katot (-) olur
- İndirgenme potansiyeli daha yüksek olan yarı hücre daima katot olur
- Hücre şeması yazılırken anot solda, katot sağda gösterilir