Yolumnet

AYT · Kimya

Kimya ve Elektrik

Yaklaşık 17 dakikalık okuma · Son güncelleme 2026-10-24

Bu konuda ne öğreneceksin

Telefonun pili elektriği nasıl üretir? Demir neden paslanır, gemilerin gövdesine neden çinko bloklar bağlanır? Altın kaplama takılar nasıl yapılır? Hepsi elektron alışverişi, yani yükseltgenme-indirgenme ile ilgilidir. Bu konuda yükseltgenme basamaklarını, galvanik hücreleri (piller), standart elektrot potansiyellerini, hücre potansiyelini, elektrolizi, Faraday yasalarını ve korozyonu öğreneceksin. AYT'de pil potansiyeli hesabı ve elektroliz hesabı her yıl sorulur.

Hedefler

  1. Yükseltgenme ve indirgenme tepkimelerini yükseltgenme basamağıyla belirlemek.
  2. Galvanik hücrede anot, katot, elektron ve iyon yönünü göstermek.
  3. Standart elektrot potansiyellerinden hücre potansiyelini hesaplamak ve tepkimenin kendiliğinden olup olmadığını söylemek.
  4. Elektrolizde katot ve anotta oluşan ürünleri belirlemek.
  5. Faraday yasasıyla elektrolizde toplanan madde miktarını hesaplamak.
  6. Korozyonu ve katodik korumayı açıklamak.
Elektrotlar ve Elektrokimyasal Hücreler · Benim Hocam

1. Yükseltgenme ve indirgenme

  • Yükseltgenme: Elektron vermek, yükseltgenme basamağının artması.
  • İndirgenme: Elektron almak, yükseltgenme basamağının azalması.
  • İndirgen madde yükseltgenir, yükseltgen madde indirgenir.

Yükseltgenme basamağı kuralları: Serbest elementte 00, tek atomlu iyonda yükü, bileşiklerde H\text{H} genellikle +1+1, O\text{O} genellikle −2-2, nötr bileşikte toplam 00.

Örnek: Zn+Cu2+→Zn2++Cu\text{Zn}+\text{Cu}^{2+}\rightarrow\text{Zn}^{2+}+\text{Cu} tepkimesinde Zn\text{Zn} 0→+20\rightarrow+2 (yükseltgenir, indirgendir), Cu2+\text{Cu}^{2+} +2→0+2\rightarrow0 (indirgenir, yükseltgendir).

2. Galvanik hücre (pil)

Kendiliğinden gerçekleşen redoks tepkimesindeki elektron alışverişini dış devrede akım olarak veren düzeneğe galvanik hücre denir.

Daniell pili: çinko anot, bakır katot, tuz köprüsü ve elektron akış yönü
Elektronlar dış devrede anottan katoda akar. Tuz köprüsü iki yarı hücrenin yük dengesini korur

Daniell pili: Zn∣Zn2+ ∣∣ Cu2+∣Cu\text{Zn}|\text{Zn}^{2+}\,||\,\text{Cu}^{2+}|\text{Cu}

Anot Katot
Tepkime Yükseltgenme İndirgenme
Örnek Zn→Zn2++2e−\text{Zn}\rightarrow\text{Zn}^{2+}+2e^- Cu2++2e−→Cu\text{Cu}^{2+}+2e^-\rightarrow\text{Cu}
Elektrot kütlesi Azalır Artar
İşaret (pilde) −- ++
Çözeltideki iyon Zn2+\text{Zn}^{2+} artar Cu2+\text{Cu}^{2+} azalır
  • Elektronlar dış devrede anottan katoda akar.
  • Tuz köprüsü iki yarı hücrenin elektrik yükünü dengeler: anyonlar anoda, katyonlar katoda doğru gider. Devreyi tamamlar.
  • Pil tükenince yarı hücre derişimleri eşitlenir ve potansiyel sıfıra yaklaşır.

3. Standart elektrot potansiyelleri

Standart koşullarda (25∘C25^\circ\text{C}, 1 M1\ \text{M}, 11 atm) bir yarı hücrenin indirgenme eğilimi standart indirgenme potansiyeli (E∘E^\circ) ile verilir. Referans: H+/H2\text{H}^+/\text{H}_2 yarı hücresi 0,00 V0{,}00\ \text{V}.

İndirgenme yarı tepkimesi E∘E^\circ (V)
Mg2++2e−→Mg\text{Mg}^{2+}+2e^-\rightarrow\text{Mg} −2,37-2{,}37
Al3++3e−→Al\text{Al}^{3+}+3e^-\rightarrow\text{Al} −1,66-1{,}66
Zn2++2e−→Zn\text{Zn}^{2+}+2e^-\rightarrow\text{Zn} −0,76-0{,}76
Fe2++2e−→Fe\text{Fe}^{2+}+2e^-\rightarrow\text{Fe} −0,44-0{,}44
2H++2e−→H22\text{H}^++2e^-\rightarrow\text{H}_2 0,000{,}00
Cu2++2e−→Cu\text{Cu}^{2+}+2e^-\rightarrow\text{Cu} +0,34+0{,}34
Ag++e−→Ag\text{Ag}^++e^-\rightarrow\text{Ag} +0,80+0{,}80

E∘E^\circ büyük olan daha kolay indirgenir (güçlü yükseltgen), küçük olan daha kolay yükseltgenir (güçlü indirgen). Pilde potansiyeli büyük olan yarı hücre katot olur.

Ehu¨cre∘=Ekatot∘−Eanot∘E^\circ_{hücre}=E^\circ_{katot}-E^\circ_{anot}

Ehu¨cre∘>0E^\circ_{hücre}>0 ise tepkime kendiliğinden olur. Önemli: Yarı tepkimeyi katsayıyla çarpsan bile E∘E^\circ çarpılmaz. Potansiyel madde miktarına bağlı olmayan bir niceliktir.

Örnek: Zn∣Zn2+ ∣∣ Cu2+∣Cu\text{Zn}|\text{Zn}^{2+}\,||\,\text{Cu}^{2+}|\text{Cu} pili için E∘=0,34−(−0,76)=1,10 VE^\circ=0{,}34-(-0{,}76)=1{,}10\ \text{V}.

Derişimler standart değilse Nernst eşitliği kullanılır: E=E∘−0,059nlog⁡QE=E^\circ-\dfrac{0{,}059}{n}\log Q. Ürün derişimi artınca (QQ büyüyünce) pil potansiyeli düşer.

4. Elektroliz

Kendiliğinden olmayan redoks tepkimesini dış elektrik enerjisi vererek gerçekleştirmeye elektroliz denir.

  • Katot (indirgenme) −- kutuptur, anot (yükseltgenme) ++ kutuptur. (Pilin tersi.)
  • Erimiş tuzlarda tek tür katyon ve anyon bulunur: NaCl(s)→Na\text{NaCl}(s)\rightarrow\text{Na} (katot), Cl2\text{Cl}_2 (anot).
  • Sulu çözeltide su da yarışır. Aktif metaller (Na+\text{Na}^+, Mg2+\text{Mg}^{2+}, Al3+\text{Al}^{3+}) katotta indirgenmez, onların yerine su indirgenir: 2H2O+2e−→H2+2OH−2\text{H}_2\text{O}+2e^-\rightarrow\text{H}_2+2\text{OH}^-. Anotta SO42−\text{SO}_4^{2-} ve NO3−\text{NO}_3^- yerine su yükseltgenir: 2H2O→O2+4H++4e−2\text{H}_2\text{O}\rightarrow\text{O}_2+4\text{H}^++4e^-. Halojenürler (Cl−\text{Cl}^-) ise genellikle yükseltgenir.

Uygulamalar: Metallerin kaplanması (galvanizleme, gümüş kaplama), bakırın saflaştırılması, alüminyum üretimi, suyun ayrıştırılması.

5. Faraday yasası

Elektrolizde toplanan madde miktarı geçen yük ile orantılıdır. Yük Q=I⋅tQ=I\cdot t (amper, saniye), bir mol elektronun yükü 96 500 C96\,500\ \text{C}.

ne−=I⋅t96500,m=M⋅I⋅tz⋅96500n_{e^-}=\dfrac{I\cdot t}{96500},\qquad m=\dfrac{M\cdot I\cdot t}{z\cdot96500}

(zz: bir tanecik için alınan ya da verilen elektron sayısı).

Örnek: Cu2+\text{Cu}^{2+} çözeltisinden 1,93 A1{,}93\ \text{A} akım 1000 s1000\ \text{s} geçiyor (Cu=64\text{Cu}=64). Q=1930 CQ=1930\ \text{C}, ne−=0,02 moln_{e^-}=0{,}02\ \text{mol}, nCu=0,01 moln_{Cu}=0{,}01\ \text{mol} ve m=0,64 gm=0{,}64\ \text{g} bakır toplanır.

Aynı yük, seri bağlı hücrelerden geçtiği için hepsinde aynı mol elektron kullanılır.

6. Korozyon ve korunma

Korozyon, metalin çevresiyle redoks tepkimesine girerek bozunmasıdır. Demirin paslanması için oksijen ve su (nem) gerekir.

Koruma yöntemleri:

  • Boyama, yağlama, kaplama (yüzeyi yalıtır).
  • Katodik koruma: Demire, ondan daha aktif bir metal (Zn\text{Zn}, Mg\text{Mg}) bağlanır. Aktif metal yükseltgenerek tüketilir (kurban anot), demir korunur.
  • Galvanizleme: Demiri çinkoyla kaplamak.

Demiri ondan daha az aktif bir metalle (kalay) kaplamak yüzey bozulana kadar korur. Çizilirse demir daha çabuk paslanır.

7. Sık yapılan hatalar

  • Anot ve katodu pil ile elektrolizde karıştırmak. Anot her ikisinde de yükseltgenmedir ama işaretleri farklıdır.
  • Hücre potansiyelini Eanot−EkatotE_{anot}-E_{katot} ile hesaplamak.
  • Katsayıyla E∘E^\circ'yi çarpmak.
  • Sulu çözeltide Na+\text{Na}^+'nın katotta indirgendiğini düşünmek.
  • Faraday hesabında elektron sayısını (zz) unutmak.
  • Elektronların çözeltiden geçtiğini sanmak. Elektronlar telden, iyonlar çözeltiden hareket eder.

8. Konuyu toparla

Başlık Kısa not
Anot / katot Yükseltgenme / indirgenme
Pilde elektron Anottan katoda (dış devre)
Ehu¨cre∘E^\circ_{hücre} Ekatot∘−Eanot∘E^\circ_{katot}-E^\circ_{anot}
Katsayı E∘E^\circ çarpılmaz
Elektroliz Dış enerjiyle, katot −- anot ++
Faraday ne−=It96500n_{e^-}=\dfrac{It}{96500}
Katodik koruma Daha aktif metal bağlanır

Mini test

Soru 1

Zn(k)∣Zn2+(aq) ∣∣ Cu2+(aq)∣Cu(k)\text{Zn}(k)|\text{Zn}^{2+}(aq)\,||\,\text{Cu}^{2+}(aq)|\text{Cu}(k) pili çalışırken aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

  1. AZn\text{Zn} elektrot katottur ve kütlesi artar.
  2. BElektronlar dış devrede Cu\text{Cu}'dan Zn\text{Zn}'ye akar.
  3. CCu\text{Cu} elektrot katottur ve kütlesi artar.
  4. DTuz köprüsündeki anyonlar katot yarı hücresine doğru gider.
  5. EZn2+\text{Zn}^{2+} derişimi azalır.
Cevabı ve çözümü göster

Doğru cevap: C

  1. Zn\text{Zn} yükseltgenir (Zn→Zn2++2e−\text{Zn}\rightarrow\text{Zn}^{2+}+2e^-), anottur ve kütlesi azalır.
  2. Cu2+\text{Cu}^{2+} indirgenir, Cu\text{Cu} elektrotta toplanır. Cu\text{Cu} katottur ve kütlesi artar. Doğru cevap C.

Diğer şıklar: A anot ve katot karıştırılmış / B elektronlar anottan katoda, yani Zn\text{Zn}'den Cu\text{Cu}'ya akar / D anyonlar anot yarı hücresine gider, çünkü orada Zn2+\text{Zn}^{2+} birikir / E anotta Zn2+\text{Zn}^{2+} derişimi artar.

Soru 2

Standart indirgenme potansiyelleri EMg2+/Mg∘=−2,37 VE^\circ_{\text{Mg}^{2+}/\text{Mg}}=-2{,}37\ \text{V} ve EAg+/Ag∘=+0,80 VE^\circ_{\text{Ag}^+/\text{Ag}}=+0{,}80\ \text{V}'tur. Mg(k)∣Mg2+(aq) ∣∣ Ag+(aq)∣Ag(k)\text{Mg}(k)|\text{Mg}^{2+}(aq)\,||\,\text{Ag}^+(aq)|\text{Ag}(k) pilinin standart hücre potansiyeli kaç V'tur?

  1. A1,571{,}57
  2. B3,173{,}17
  3. C3,973{,}97
  4. D5,545{,}54
  5. E6,346{,}34
Cevabı ve çözümü göster

Doğru cevap: B

  1. Mg\text{Mg} anot, Ag\text{Ag} katottur.
  2. Ehu¨cre∘=Ekatot∘−Eanot∘=0,80−(−2,37)=3,17 VE^\circ_{hücre}=E^\circ_{katot}-E^\circ_{anot}=0{,}80-(-2{,}37)=3{,}17\ \text{V}. Gümüşün katsayısı (22) potansiyeli etkilemez. Doğru cevap B.

Diğer şıklar: 1,57 işaret hatasıyla 2,37−0,802{,}37-0{,}80 alınmış / 3,97 gümüş potansiyeli 22 ile çarpılmış / 5,54 magnezyum potansiyeli 22 ile çarpılmış / 6,34 hücre potansiyeli 22 ile çarpılmış.

Soru 3

Cu2+\text{Cu}^{2+} iyonları içeren çözeltiden 1,93 A1{,}93\ \text{A} akım 10001000 saniye geçirildiğinde katotta kaç gram bakır toplanır? (Cu=64 g/mol\text{Cu}=64\ \text{g/mol}, 11 mol elektron =96 500 C=96\,500\ \text{C})

  1. A0,320{,}32
  2. B0,640{,}64
  3. C1,281{,}28
  4. D6,46{,}4
  5. E12,812{,}8
Cevabı ve çözümü göster

Doğru cevap: B

  1. Yük: Q=I⋅t=1,93⋅1000=1930 CQ=I\cdot t=1{,}93\cdot1000=1930\ \text{C}.
  2. Elektron sayısı: 193096500=0,02 mol\dfrac{1930}{96500}=0{,}02\ \text{mol}.
  3. Cu2++2e−→Cu\text{Cu}^{2+}+2e^-\rightarrow\text{Cu} olduğundan 0,01 mol0{,}01\ \text{mol} bakır, m=0,01⋅64=0,64 gm=0{,}01\cdot64=0{,}64\ \text{g}. Doğru cevap B.

Diğer şıklar: 0,32 bakır için dört elektron alınmış / 1,28 bakır için bir elektron alınmış / 6,4 96 50096\,500 yerine 96509650 alınmış / 12,8 hem 96509650 alınmış hem bir elektron kullanılmış.

Soru 4

Yeraltındaki demir boruyu paslanmaktan korumak için ona aşağıdaki metallerden hangisi bağlanmalıdır? (EFe2+/Fe∘=−0,44 VE^\circ_{\text{Fe}^{2+}/\text{Fe}}=-0{,}44\ \text{V}, EMg2+/Mg∘=−2,37 VE^\circ_{\text{Mg}^{2+}/\text{Mg}}=-2{,}37\ \text{V}, ECu2+/Cu∘=+0,34 VE^\circ_{\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}}=+0{,}34\ \text{V}, EAg+/Ag∘=+0,80 VE^\circ_{\text{Ag}^+/\text{Ag}}=+0{,}80\ \text{V}, EPb2+/Pb∘=−0,13 VE^\circ_{\text{Pb}^{2+}/\text{Pb}}=-0{,}13\ \text{V}, ESn2+/Sn∘=−0,14 VE^\circ_{\text{Sn}^{2+}/\text{Sn}}=-0{,}14\ \text{V})

  1. AMg\text{Mg}
  2. BCu\text{Cu}
  3. CAg\text{Ag}
  4. DPb\text{Pb}
  5. ESn\text{Sn}
Cevabı ve çözümü göster

Doğru cevap: A

  1. Katodik korumada bağlanan metal demirden daha kolay yükseltgenmelidir, yani indirgenme potansiyeli demirinkinden küçük olmalıdır.
  2. Yalnızca Mg\text{Mg} (−2,37<−0,44-2{,}37<-0{,}44) bu koşulu sağlar, kurban anot olur ve demir korunur. Doğru cevap A.

Diğer şıklar: Cu ve Ag demirden daha az aktif, demirin kendisi yükseltgenir ve daha hızlı paslanır / Pb ve Sn potansiyelleri −0,44-0{,}44'ten büyük, demirden daha az aktif.

Kendini dene

Kendini dene

Anotta hangi olay gerçekleşir?

Yükseltgenme.

Pilde elektronlar hangi yönde akar?

Anottan katoda, dış devreden.

Hücre potansiyeli nasıl hesaplanır?

Ekatot∘−Eanot∘E^\circ_{katot}-E^\circ_{anot}.

Yarı tepkimeyi katsayıyla çarparsak E∘E^\circ ne olur?

Değişmez.

Katodik korumada demire nasıl bir metal bağlanır?

Demirden daha aktif.

Yanlış yaptığın soruları yanlış soru defterine ekleyebilirsin. Birkaç gün sonra tekrar karşına çıkar.

Kimya dersinin diğer konuları