12. Sınıf Kimya · 1. Ünite: İndirgenme-Yükseltgenme Tepkimeleri · Elektrokimyasal Hücreler
Elektrolitik Hücreler ve Elektroliz
Bir galvanik pil kendiliğinden elektrik üretirken, bazı kimyasal dönüşümler termodinamik olarak istemsizdir ve dışarıdan enerji verilmeden gerçekleşemez. Bu konuda elektrik enerjisinin kimyasal enerjiye nasıl dönüştürüldüğünü, elektrolitik hücrenin bileşenlerini, eriyik tuz ve suyun elektrolizinde elektrot tepkimelerini öğrenecek, galvanik hücrelerle elektrolitik hücreleri karşılaştırarak her iki hücre tipinin temel farklarını kavrayacaksın.
Kazanımlar
- KİM.12.1.6.a İstemsiz indirgenme-yükseltgenme tepkimelerinin gerçekleşebilmesi için gereken koşulları (dış güç kaynağı, yeterli potansiyel farkı) açıklar.
- KİM.12.1.6.b Elektrolitik hücrenin bileşenlerini (anot, katot, elektrolit, güç kaynağı) ve çalışma ilkesini tanımlar.
- KİM.12.1.6.c Eriyik tuz ve su elektrolizinde anot ve katot tepkimelerini yazar, oluşan ürünleri tahmin eder.
- KİM.12.1.6.ç Galvanik hücreler ile elektrolitik hücreleri bileşen, kutupluluk ve enerji dönüşümü açısından karşılaştırır.
- KİM.12.1.6.d Sulu çözelti elektrolizinde hangi iyonların öncelikli tepkimeye gireceğini aktiflik sıralaması temelinde yorumlar.
Konu anlatımı
İstemsiz Tepkimeler ve Dış Enerji İhtiyacı
Elektrolitik Hücrenin Bileşenleri
Eriyik (Erimiş) Tuz Elektrolizi
Suyun Elektrolizi
Sulu Çözelti Elektrolizi ve İyon Yarışması
Galvanik ve Elektrolitik Hücrelerin Karşılaştırılması
Sık Yapılan Hatalar ve Kavram Yanılgıları
Özet ve Bağlantılar
Anahtar terimler
- Elektroliz
- Elektrik enerjisi kullanılarak istemsiz redoks tepkimelerinin gerçekleştirilmesi işlemidir.
- Elektrolitik hücre
- Dışarıdan güç kaynağı bağlanarak istemsiz redoks tepkimesinin gerçekleştirildiği düzenektir.
- Anot
- Yükseltgenme tepkimesinin gerçekleştiği elektrottur. Elektrolitik hücrede (+) kutba bağlıdır.
- Katot
- İndirgenme tepkimesinin gerçekleştiği elektrottur. Elektrolitik hücrede (−) kutba bağlıdır.
- Elektrolit
- İyon içeren ve elektrik akımını ileten sıvı ortamdır (eriyik tuz veya sulu çözelti).
- Eriyik tuz elektrolizi
- Erime noktasının üzerinde ısıtılmış iyonik bileşiğin elektrolizi; ortamda yalnızca tuzun iyonları bulunur.
- Su elektrolizi
- Suyun dış akımla hidrojen ve oksijen gazlarına ayrıştırılması işlemidir.
- İstemsiz tepkime
- Standart koşullarda kendiliğinden gerçekleşmeyen, dış enerji gerektiren redoks tepkimesidir ($E^\circ_{\text{hücre}} < 0$).
Örnek soru
Elektrolitik hücre ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
- İstemli redoks tepkimesi gerçekleşir.
- Kimyasal enerji elektrik enerjisine dönüştürülür.
- Dışarıdan uygulanan elektrik enerjisi kimyasal enerjiye dönüştürülür.
- Güç kaynağına ihtiyaç duyulmaz.
- Tuz köprüsü kullanılması zorunludur.
Doğru cevap: C
Çözüm
1. Elektrolitik hücrede istemsiz ($E^\circ < 0$) redoks tepkimeleri dış güç kaynağıyla gerçekleştirilir. A şıkkındaki "istemli" ifadesi galvanik hücrelere aittir.
2. Enerji dönüşümü elektrik → kimyasal yönündedir, kimyasal → elektrik değil; bu yüzden B şıkkı yanlıştır.
3. Dışarıdan uygulanan elektrik enerjisi, ürünlerin kimyasal bağlarında potansiyel enerji olarak depolanır → C şıkkı doğrudur.
4. D şıkkı yanlıştır çünkü güç kaynağı elektrolitik hücrenin temel bileşenidir. E şıkkı yanlıştır; elektrolitik hücrede genellikle tek kap kullanılır ve tuz köprüsü gerekmez.