Kimya I · 4. Ünite: Sulu Çözelti Tepkimeleri
Yükseltgenme-İndirgenme (Redoks) Tepkimeleri
Demirin paslanması, pillerin enerji üretmesi, yanma, fotosentez ve solunum elektron aktarımıyla yürüyen tepkimelerdir. Bu konuda yükseltgenme ve indirgenmeyi yükseltgenme basamağı değişimi ve elektron aktarımı olarak tanımlayacak, yükseltgen ve indirgen maddeleri belirleyecek, redoks denklemlerini yarı tepkime yöntemiyle asidik ve bazik ortamda dengeleyeceksin. Ardından metallerin kendiliğinden tepkime verip vermeyeceğini standart indirgenme potansiyelleriyle tahmin edecek, $\Delta G^\circ = -nFE^\circ$ ve denge sabiti ilişkisini kullanacak ve redoks titrasyonuyla nicel analiz yapacaksın.
Öğrenme hedefleri
- Bir atomun yükseltgenme basamağını kurallarla belirler ve tepkimede yükseltgenen, indirgenen türleri ayırt eder.
- Yükseltgen (elektron alan) ve indirgen (elektron veren) maddeyi gösterir; birleşme, ayrışma, yer değiştirme ve orantısızlaşma tepkimelerini sınıflandırır.
- Redoks denklemlerini yarı tepkime yöntemiyle asidik ve bazik ortamda atom ve yük bakımından dengeler.
- Standart indirgenme potansiyellerinden $E^\circ_{\text{pil}} = E^\circ_{\text{katot}} - E^\circ_{\text{anot}}$ hesaplar ve tepkimenin kendiliğinden yürüyüp yürümeyeceğini tahmin eder.
- $\Delta G^\circ = -nFE^\circ$ ve $K$ ile $E^\circ$ ilişkisini kullanarak nicel sonuçlar çıkarır.
- Metal–iyon tepkimelerinde ve redoks titrasyonunda (permanganat) çökelen/harcanan madde miktarını stokiyometriyle hesaplar.
Konu anlatımı
1. Bağlam: Elektron Aktarımı
2. Yükseltgenme Basamağı
3. Yarı Tepkime Yöntemiyle Denkleştirme
4. Standart İndirgenme Potansiyelleri ve Kendiliğindenlik
5. Sık Yapılan Hatalar ve Kavram Yanılgıları
Anahtar terimler
- Yükseltgenme (oxidation)
- Bir türün elektron kaybetmesi; yükseltgenme basamağının artması.
- İndirgenme (reduction)
- Bir türün elektron kazanması; yükseltgenme basamağının azalması.
- İndirgen (reducing agent)
- Elektron veren ve kendisi yükseltgenen madde.
- Yükseltgen (oxidizing agent)
- Elektron alan ve kendisi indirgenen madde.
- Yükseltgenme basamağı
- Bağ elektronlarının daha elektronegatif atoma ait sayıldığında bir atomun taşıdığı yük.
- Orantısızlaşma (disproportionation)
- Aynı türün hem yükseltgenip hem indirgendiği tepkime.
- Standart indirgenme potansiyeli
- Standart koşullarda bir yarı tepkimenin elektron alma eğilimini gösteren, SHE'ye göre ölçülen potansiyel.
- Pil potansiyeli (E°pil)
- Katot ile anot potansiyelleri farkı; pozitifse tepkime kendiliğindendir.
Örnek soru
$\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ bileşiğinde kromun yükseltgenme basamağı kaçtır?
- $+6$
- $+3$
- $+7$
- $+12$
- $+2$
Doğru cevap: A
Çözüm
1. Bileşik nötrdür; toplam yükseltgenme basamağı $0$'dır.
2. $\text{K}$: $+1$ ($2$ atom, $+2$); $\text{O}$: $-2$ ($7$ atom, $-14$).
3. $2x + 2 - 14 = 0$ ve $x = \mathbf{+6}$.
Çeldiriciler: $+12$ iki krom atomunun toplamıdır ($2x$), $+7$ oksijen sayısıyla karışıklıktan, $+3$ ise $\text{Cr}^{3+}$ iyonunun yükünden gelir (indirgenmiş ürün).