Elektrokimyasal Piller 1 video 12. sınıf Kimya Adası

Elektrokimyasal Piller 2 video 12. sınıf Kimya Adası

Standart Yarı Hücre İndirgenme Potansiyelleri

Bir yarı hücrenin 25 o C sıcaklık ve 1 atm basınçlı ortamda indirgenme eğiliminin ifade edildiği sayısal değere o yarı hücrenin standart elektrot potansiyeli denir. Bu değere voltaj ya da standart indirgenme potansiyeli de denir ve Eo sembolüyle gösterilir. Standart şartlarda anot ve katot yarı hücrelerinde gerçekleşen yarı tepkimelerin taraf tarafa toplanması pil tepkimesini, iki yarı tepkimenin potansiyellerinin toplamı ise pil potansiyelini verir. Örneğin Mg-Fe pilinin potansiyeli aşağıdaki gibi hesaplanır.

Pil potansiyelinin hesaplanabilmesi için yarı tepkimelerin potansiyellerinin bilinmesi gerekir. Ancak yarı tepkimeler tek başına gerçekleşmediğinden potansiyelleri de tek başına mutlak olarak hesaplanamaz. Bu sorunu gidermek için Standart Hidrojen Elektrodu (SHE) referans elektrot olarak seçilmiş ve indirgenme potansiyeli sıfır kabul edilmiştir. Diğer bütün elektrot potansiyelleri referans elektrot olan SHE’ye göre hesaplanmıştır.

Standart Hidrojen Elektrodu

SHE standart şartlarda 1M’lık HCl çözeltisine batırılmış platin metalinin üzerine 1 atm basınç yapan H2 gazı gönderilerek oluşturulan elektrottur. Elektrot olarak kullanılacak madde; katı hâlde ve elektron iletimini sağlamak için iletken olmalıdır. Oysa hidrojen, oda sıcaklığında gaz hâlinde olduğundan elektrot olarak kullanılamaz. Bu nedenle SHE’de elektron iletimini sağlayabilecek bir soy metal olan platin kullanılır (Şekil 1.8).

Metallerin Aktifliği

Metalik aktiflik; metallerin elektron verme eğiliminin, ametalik aktiflik ise ametallerin elektron alma eğiliminin ölçüsüdür. Standart hidrojen elektrodu yardımıyla ölçülen yarı hücre potansiyelleri kullanılarak metallerin aktifliğine karar verilebilir. Tablo 1.3 incelendiğinde flor elementinin standart indirgenme potansiyelinin en büyük, lityum iyonunun ise en küçük olduğu görülür. Bu durum florun aktif bir ametal, lityumun aktif bir metal olduğunu gösterir. Standart koşullarda indirgenme yarı hücre potansiyeli arttıkça metal iyonunun indirgenme eğilimi de artar. Bu artış metalin aktifliğinin azalması demektir.

Dolayısıyla Şekil 1.11’de Cu metali; Al metalinden pasif olduğundan tepkime gerçekleşmez ve Cu metali aşınmaz. Ancak Şekil 1.12’deki Al metali Cu metalinden daha aktif olduğundan Al metali yükseltgenerek aşınırken çözeltideki Cu2+ iyonları Cu katısına indirgenir. İki ayrı kapta gerçekleşen bu tepkimeler tuz köprüsü ve iletken telle birbirine bağlanırsa elektrokimyasal pil elde edilir.

Standart indirgenme potansiyelinden faydalanarak metallerin asitlerle tepkime verip vermeyeceğinin, tepkime verdiğinde hangi gazın açığa çıkacağının anlaşılabileceği belirtilmişti. Standart indirgenme potansiyeli negatif (aktif) olan metaller, asitlerle tepkimeye girip aşınır ve H2 gazı açığa çıkarır. Standart indirgenme potansiyeli pozitif (pasif) olan metaller ise sadece oksijen içeren kuvvetli asitlerle tepkime verir ve aşınır. Ancak H2 gazı açığa çıkarmaz.