Elektrotlar ve Elektro Kimyasal Hücreler video 12. sınıf Hocalara Geldik

Yükseltgenme Basamağı

Bir taneciğin (atom ya da iyon) tek başına veya bileşik içerisinde sahip olduğu yüke o taneciğin yükseltgenme basamağı denir. Bir taneciğin indirgendiği ya da yükseltgendiği yükseltgenme basamağındaki değişime bakılarak anlaşılır.

Redoks Tepkimelerinin Denkleştirilmesi

Redoks tepkimeleri denkleştirilirken aşağıdaki işlem sırası takip edilir.
1. Tepkimeye giren ve tepkimede oluşan maddelerdeki bütün elementlerin yükseltgenme basamakları bulunarak yükseltgenme basamağı değişen elementler belirlenir.
2. Alınan ve verilen elektron sayıları belirlenir.
3. Alınan ve verilen elektronlar uygun katsayılar ile çarpılarak eşitlenir.
4. Elektronların çarpıldığı sayılar, o elektronun ait olduğu elementi içeren taneciğin katsayısı olarak yazılır ve bu şekilde yükseltgenme basamağı değişen elementler denkleştirilir.
5. Yükseltgenme basamağı değişmeyen diğer elementler uygun katsayılar kullanılarak denkleştirilir.

Elektrik Enerjisi ve İstemlilik

Bu tepkimede kaşıktaki Cu atomları 2e– verip Cu2+ iyonlarına yükseltgenerek çözeltiye geçerken çözeltideki Ag+ iyonları, açığa çıkan elektronları alarak indirgenir ve Ag katısı hâline dönüşür. Ag katısı kaşık yüzeyinde ince tabaka hâlinde birikir. Böylece kaşık gümüşle kaplanmış olur. Yukarıdaki şekilde görülen redoks tepkimesinde tepkimeye giren maddeler aynı kapta ve birbiriyle doğrudan temas hâlindedir (Şekil 1.2). Ancak redoks tepkimeleri doğrudan temas olmadan da gerçekleşebilir. Bunun için iletken bir tel ve tuz köprüsüyle birbirine bağlanan iki farklı kap kullanılır (Şekil 1.3). Hiçbir buluş kendiliğinden veya bir tesadüf eseri ortaya çıkmamıştır. Bilim insanları azimle çalışmış, defalarca başarısızlığa uğramalarına rağmen sabırla çalışmayı sürdürerek bugün hayatımızı kolaylaştıran buluşlara imza atmıştır. Bu bilim insanlarından biri olan John Frederic Daniell (Can Fredrik Denyıl) yaptığı çalışmalarda çinko çubuğu çinko sülfat (ZnSO4 ) çözeltisine, bakır çubuğu ise bakır(II) sülfat (CuSO4 ) çözeltisine batırmış ve kaplarda herhangi bir tepkime olmadığını gözlemiştir. Kapları iletken bir tel ve tuz köprüsü yardımıyla birbirine bağladığında sistemde redoks tepkimesinin gerçekleştiğini ve sistemin elektrik enerjisi ürettiğini ölçmüştür. Çinko ve bakır metalleri kullanılarak oluşturulan bu sisteme Daniell pili denir (Görsel 1.3).

Daniell pilinde olduğu gibi bulunduğu şartlarda kendiliğinden gerçekleşen tepkimelere istemli tepkime, kendiliğinden gerçekleşmeyen tepkimelere istemsiz tepkime denir. İstemli tepkimeler sadece tepkimenin başlaması için enerjiye ihtiyaç duyarken tepkimenin devam etmesi için enerjiye ihtiyaç duymaz. Ancak istemsiz tepkimeler hem tepkimenin başlaması hem de tepkimenin devam edebilmesi için enerjiye ihtiyaç duyar. Örneğin hidrojen ve oksijen gazları bir araya geldiğinde bir kıvılcım yardımıyla istemli bir tepkime gerçekleşir ve su oluşur. Tepkime başladıktan sonra herhangi bir enerjiye ihtiyaç duymadan yanma olayı (redoks tepkimesi) devam eder.

Suyun elementlerine ayrılmasında olduğu gibi, elektrik enerjisi yardımıyla bir bileşik ya da karışımın elementlerine ayrıştırılmasına elektroliz, elektrolizin gerçekleştiği hücreye elektrolitik hücre denir. Elektrolitik hücrelerde yükseltgenme ve indirgenme tepkimeleri istemsiz olduğundan kendiliğinden gerçekleşmez, hücreye verilen elektrik enerjisi yardımıyla gerçekleşir. Bu tür hücrelerde elektrik enerjisi kimyasal enerjiye dönüşür (Şekil 1.4).