24Konu 24 / 34
Kimya ve Elektrik

Elektroliz ve Korozyon

Elektrik akımıyla istemsiz redoks tepkimelerini yürütmeyi, Faraday bağıntısıyla akım, süre ve kütle hesabını, erimiş tuzların ve suyun elektrolizini, metal kaplamayı, paslanmayı ve kurban elektrotla korumayı öğreniyoruz.

12. sınıf
AYT sıklığı
40 dk

Görsel anlatımla başla14 adım · sıfırdan başlar · az yazı, bol 3B

LevhaElektroliz ve KorozyonElektroliz ve Korozyon

Sofra tuzunda parlak bir metal (Na) ve zehirli bir gaz ( $\text{Cl}_2$ ) saklıdır, ama tuz kendiliğinden ayrışmaz. Levhada erimiş NaCl dolu potaya iki elektrot daldırılmış: akım açılınca $\text{Na}^+$ iyonları eksi kutba, $\text{Cl}^-$ iyonları artı kutba göç eder. Elektrik enerjisiyle yürütülen bu ayrışmaya elektroliz denir.

Isınma

Başlamadan: redoks, pil ve mol

Puansız. Takıldığın yer olursa ön koşul konuya göz at.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Bir elektrokimyasal hücrede yükseltgenmenin olduğu elektrota ne ad verilir?

Açıklama

Anotta elektron verilir (yükseltgenme), katotta elektron alınır (indirgenme). Bu tanım pilde de elektrolizde de aynıdır.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Standart hücre potansiyeli

E^\circ_{\text{hücre}} = -1{,}10\ \text{V}

olan bir redoks tepkimesi için hangisi doğrudur?

Açıklama

$E^\circ_{\text{hücre}} < 0$ ise tepkime istemsizdir. Dışarıdan bu değerden büyük bir gerilim uygulanırsa zorla yürür: bu, elektrolizdir.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

0{,}25

mol bakır kaç gramdır? (

\text{Cu} = 64

g/mol)

Açıklama

$m = n \cdot M = 0{,}25 \cdot 64 = 16$ g.

Temel

Elektroliz: akımla yürütülen redoks

1. Elektrolitik Hücre

Elektrolizde elektrik enerjisi kimyasal enerjiye dönüşür. Bunun yapıldığı düzeneğe elektrolitik hücre denir.

Erimiş NaCl'nin elektrolizi: katyon katoda, anyon anoda göç eder; elektronlar dış devrede anottan katoda akar.

Örnek

kolay

Erimiş KBr'nin elektrolizi

Erimiş KBr inert elektrotlarla elektroliz ediliyor. Katotta ve anotta hangi maddeler oluşur? Toplam tepkimeyi yaz.

Erimiş tuzda yalnızca $\text{K}^+$ ve $\text{Br}^-$ iyonları vardır; su yoktur.

Katotta katyon indirgenir: $\text{K}^+ + e^- \longrightarrow \text{K}$ .

Anotta anyon yükseltgenir: $2\text{Br}^- \longrightarrow \text{Br}_2 + 2e^-$ .

Elektronları eşitlemek için katot tepkimesini 2 ile çarpıp iki yarıyı topla.

Sonuç

Katotta K, anotta $\text{Br}_2$ oluşur: $2\text{KBr} \longrightarrow 2\text{K} + \text{Br}_2$ .

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Elektrolitik hücrenin katodu için hangisi doğrudur?

Açıklama

Eksi kutup katoda elektron pompalar; katyonlar gelip bu elektronları alır, yani indirgenir.

2. Galvanik Hücreden Farkı

Pil istemli tepkimeden elektrik üretir; elektrolitik hücre elektrikle istemsiz tepkimeyi yürütür.

Solda Zn–Cu pili bir lambayı yakıyor; sağda aynı iki elektrot bir güç kaynağına bağlı. Elektron oklarına bak: pilde anot eksi kutuptur, elektrolizde anot artı kutba bağlıdır.

	Galvanik hücre (pil)	Elektrolitik hücre
Tepkime	İstemli	İstemsiz
Enerji	Kimyasal → elektrik	Elektrik → kimyasal
$E^\circ_{\text{hücre}}$	$> 0$	$< 0$
Anot	Eksi kutup, yükseltgenme	Artı kutba bağlı, yükseltgenme
Katot	Artı kutup, indirgenme	Eksi kutba bağlı, indirgenme

Örnek

kolay

Pili tersine çalıştırmak

$\text{Zn}^{2+} + 2e^- \longrightarrow \text{Zn}$ için $E^\circ = -0{,}76$ V, $\text{Cu}^{2+} + 2e^- \longrightarrow \text{Cu}$ için $E^\circ = +0{,}34$ V’tur. $\text{Cu} + \text{Zn}^{2+} \longrightarrow \text{Cu}^{2+} + \text{Zn}$ tepkimesini yürütmek için dışarıdan en az kaç voltluk gerilim aşılmalıdır? Hangi elektrot anot olur?

Bu tepkimede Cu yükseltgenir ( $E^\circ_{\text{yük}} = -0{,}34$ V), $\text{Zn}^{2+}$ indirgenir ( $E^\circ_{\text{ind}} = -0{,}76$ V).

$E^\circ_{\text{hücre}} = -0{,}34 + (-0{,}76) = -1{,}10$ V. Negatif olduğu için tepkime istemsizdir.

Yükseltgenmenin olduğu Cu elektrot anottur; kaynağın artı kutbuna bağlanır.

Sonuç

Uygulanan gerilim $1{,}10$ V’u aşmalıdır; Cu anot (+), Zn katot (−) olur.

3. Suyun Elektrolizi

Saf su akımı çok az iletir; bu yüzden içine biraz $\text{H}_2\text{SO}_4$ ya da $\text{Na}_2\text{SO}_4$ katılır. Katılan madde iyon sağlar ama harcanmaz.

Levhada suyla dolu iki tüp ters çevrilmiş. Akım geçtikçe eksi kutuptaki tüpte $\text{H}_2$ , artı kutuptakinde $\text{O}_2$ toplanır; $\text{H}_2$ hacmi her an $\text{O}_2$ hacminin iki katıdır.

Katot tüpünde toplanan hidrojenin hacmi, anot tüpündeki oksijenin iki katıdır.

Örnek

kolay

Gazların mol sayısı

Suyun elektrolizinde katotta $0{,}4$ mol $\text{H}_2$ toplanıyor. Devreden kaç mol elektron geçmiştir ve anotta kaç mol $\text{O}_2$ oluşur?

Her $\text{H}_2$ için 2 elektron gerekir: $0{,}4 \cdot 2 = 0{,}8$ mol $e^-$ .

Aynı elektronlar anottan çıkar; her $\text{O}_2$ için 4 elektron verilir: $0{,}8 / 4 = 0{,}2$ mol $\text{O}_2$ .

Sonuç

$0{,}8$ mol elektron geçmiş, $0{,}2$ mol $\text{O}_2$ oluşmuştur.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Suyun elektrolizinde anotta

5

mL gaz toplandığında aynı koşullarda katotta toplanan gaz ve hacmi hangisidir?

Açıklama

Anotta $\text{O}_2$ toplanır. $\text{H}_2 : \text{O}_2 = 2 : 1$ olduğundan katotta $10$ mL $\text{H}_2$ toplanır.

Orta

Faraday bağıntısı: yük, mol ve kütle

1. 1 Mol Elektronun Yükü

Yükün birimi coulombdur (C): 1 A akımın 1 saniyede taşıdığı yük. Elektroliz hesabı, geçen yükü elektronun mol sayısına çevirmekle başlar.

Levhada $\text{CuSO}_4$ çözeltisindeki katotta bakır birikiyor; sayaç geçen yükü, elektronun molünü ve biriken kütleyi birlikte gösterir. Akımı ya da süreyi iki katına çıkar: kütle de iki katına çıkar.

Biriken kütle (gram) geçen elektronla doğru orantılıdır; eğim

M/z

’dir.

Örnek

orta

Katotta biriken bakır

$\text{CuSO}_4$ çözeltisinden $2$ A akım $32$ dakika $10$ saniye geçiriliyor. Katotta kaç gram bakır birikir? ( $\text{Cu} = 64$ g/mol, $1\ \text{F} = 96\,500$ C)

Süreyi saniyeye çevir: $t = 32 \cdot 60 + 10 = 1930$ s.

Yük ve elektron: $Q = 2 \cdot 1930 = 3860$ C, $n_{e^-} = \dfrac{3860}{96\,500} = 0{,}04$ mol.

$\text{Cu}^{2+} + 2e^- \longrightarrow \text{Cu}$ : iki elektron bir bakır verir, $n_{\text{Cu}} = 0{,}02$ mol.

Sonuç

$m = 0{,}02 \cdot 64 = 1{,}28$ g bakır birikir.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Erimiş

\text{AlCl}_3

’ten

0{,}3

F yük geçiriliyor. Katotta kaç mol Al toplanır?

Açıklama

$0{,}3$ F, $0{,}3$ mol elektrondur. $\text{Al}^{3+} + 3e^- \longrightarrow \text{Al}$ olduğundan $0{,}3 / 3 = 0{,}1$ mol Al toplanır.

2. Seri Bağlı Hücreler

Hücreler aynı tele art arda bağlanırsa hepsinden aynı yük, yani aynı mol elektron geçer.

Üç hücre (sonuncusu erimiş alüminyum tuzu) tek bir telle art arda bağlı. 1 mol elektron geçince katotlarda 1 mol Ag, $\tfrac{1}{2}$ mol Cu ve $\tfrac{1}{3}$ mol Al birikir; atom yığınlarının yüksekliğini karşılaştır.

Örnek

orta

Gümüşten bakıra

Seri bağlı iki kapta $\text{AgNO}_3$ ve $\text{CuSO}_4$ çözeltileri elektroliz ediliyor. Birinci kabın katodunda $2{,}16$ g Ag biriktiğinde ikinci kabın katodunda kaç gram Cu birikir? ( $\text{Ag} = 108$ , $\text{Cu} = 64$ g/mol)

Gümüş: $\dfrac{2{,}16}{108} = 0{,}02$ mol. $\text{Ag}^+$ tek elektron aldığından $0{,}02$ mol elektron geçmiştir.

Aynı elektron ikinci kaptan da geçer: $n_{\text{Cu}} = \dfrac{0{,}02}{2} = 0{,}01$ mol.

Sonuç

$m_{\text{Cu}} = 0{,}01 \cdot 64 = 0{,}64$ g.

3. Sulu Çözeltilerde Ürün ve Elektrolizle Elde Edilen Maddeler

Sulu çözeltide iyonların yanında su da vardır; su, aktif metal iyonlarından daha kolay indirgenir.

Bu kez NaCl suda çözünmüş. Katotta sodyum birikmez: su indirgenir, $\text{H}_2$ kabarcıkları çıkar ve çevresi bazikleşir (fenolftalein pembeleşir). Anotta yine $\text{Cl}_2$ oluşur.

Elektrolizle elde edilen başlıca maddeler:

Ürün	Elektroliz edilen	Nerede oluşur?
Na ve $\text{Cl}_2$	Erimiş NaCl	Na katotta, $\text{Cl}_2$ anotta
Al	Kriyolitte eritilmiş $\text{Al}_2\text{O}_3$	Al katotta
$\text{H}_2$ ve $\text{O}_2$	Biraz $\text{H}_2\text{SO}_4$ katılmış su	$\text{H}_2$ katotta, $\text{O}_2$ anotta
NaOH, $\text{H}_2$ , $\text{Cl}_2$	Derişik NaCl(suda)	$\text{H}_2$ ve NaOH katotta, $\text{Cl}_2$ anotta

Örnek

orta

Hangi katotta metal birikir?

Ayrı kaplarda I. $\text{KNO}_3(\text{suda})$ , II. $\text{CuCl}_2(\text{suda})$ , III. erimiş KCl inert elektrotlarla elektroliz ediliyor. Hangilerinin katodunda metal toplanır?

I: $\text{K}^+$ aktif bir metal iyonudur; suda onun yerine su indirgenir ve $\text{H}_2$ çıkar.

II: $\text{Cu}^{2+}$ az aktif bir metal iyonudur; indirgenir ve bakır birikir.

III: Erimiş tuzda su yoktur; $\text{K}^+$ indirgenir ve potasyum oluşur.

Sonuç

II ve III.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Derişik NaCl(suda) elektroliz edilirken katodun çevresine fenolftalein damlatılıyor. Ne gözlenir?

Açıklama

Katotta $2\text{H}_2\text{O} + 2e^- \longrightarrow \text{H}_2 + 2\text{OH}^-$ olur. $\text{OH}^-$ ortamı bazikleştirir ve fenolftalein pembeleşir.

İleri

Kaplama, korozyon ve kurban elektrot

1. Elektrolizle Kaplama

Bir eşyayı ince bir metal tabakasıyla kaplamak hem süsler hem korozyondan korur.

Kaşık eksi kutba, saf gümüş çubuk artı kutba bağlı; kapta $\text{AgNO}_3$ çözeltisi var. Gümüş anottan iyon olarak çözünür ve kaşıkta yeniden metale döner: çubuk incelir, kaşık kaplanır.

Gümüş kaplama: anottaki gümüş çözünür, kaşığın yüzeyinde birikir.

Örnek

zor

Anahtarlığı bakırla kaplamak

Bir atölyede bir anahtarlık $\text{CuSO}_4$ çözeltisinde $1{,}93$ A akımla bakır kaplanacak. Anahtarlığın üstünde $1{,}92$ g bakır birikmesi için akım kaç dakika uygulanmalıdır? Anahtarlık hangi kutba bağlanır? ( $\text{Cu} = 64$ g/mol, $1\ \text{F} = 96\,500$ C)

Kaplanacak eşya katottur; anahtarlık eksi kutba, bakır levha artı kutba bağlanır.

Bakır: $\dfrac{1{,}92}{64} = 0{,}03$ mol. Her bakır 2 elektron alır: $n_{e^-} = 0{,}06$ mol.

Yük: $Q = 0{,}06 \cdot 96\,500 = 5790$ C. Süre: $t = \dfrac{5790}{1{,}93} = 3000$ s.

Sonuç

$3000$ s, yani $50$ dakika; anahtarlık eksi kutba (katot) bağlanır.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Bakır kaplamada anodun kütlesi

1{,}28

g azaldı. Bu sürede katodun kütlesi nasıl değişir?

Açıklama

Anotta $\text{Cu} \longrightarrow \text{Cu}^{2+} + 2e^-$ , katotta $\text{Cu}^{2+} + 2e^- \longrightarrow \text{Cu}$ olur. Aynı elektronla aynı miktar bakır taşınır: katot $1{,}28$ g ağırlaşır.

Örnek

zor

Bilinmeyen metal klorürü

Erimiş $\text{MCl}_x$ bileşiği $9{,}65$ A akımla $10$ dakika elektroliz ediliyor; katotta $1{,}04$ g M toplanıyor. $x$ kaçtır ve anotta normal koşullarda kaç litre $\text{Cl}_2$ oluşur? ( $\text{M} = 52$ g/mol, $1\ \text{F} = 96\,500$ C)

$t = 600$ s, $Q = 9{,}65 \cdot 600 = 5790$ C, $n_{e^-} = \dfrac{5790}{96\,500} = 0{,}06$ mol.

Metal: $\dfrac{1{,}04}{52} = 0{,}02$ mol. Her iyon $\dfrac{0{,}06}{0{,}02} = 3$ elektron almış: $\text{M}^{3+}$ , yani $x = 3$ .

Anot: $2\text{Cl}^- \longrightarrow \text{Cl}_2 + 2e^-$ . $0{,}06$ mol elektron $0{,}03$ mol $\text{Cl}_2$ verir.

Sonuç

$x = 3$ ; $\text{Cl}_2$ hacmi $0{,}03 \cdot 22{,}4 = 0{,}672$ L.

2. Korozyon ve Paslanma

Metaller çevrelerindeki oksijen ve suyla tepkimeye girip yükseltgenir ve aşınır.

Demir yüzeyindeki su damlasının ortası anot gibi davranır: demir $\text{Fe}^{2+}$ olarak çözünür. Elektronlar metalin içinden, oksijenin kolay ulaştığı kenara akar; orada $\text{O}_2$ indirgenir; iyonlar buluşunca kenarda pas halkası oluşur.

Su damlasının ortasında demir çözünür, kenarında oksijen indirgenir; pas kenarda birikir.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Aynı demir çiviler ağzı açık kaplarda aşağıdaki sıvılara bırakılıyor. Hangisinde çivi en yavaş paslanır?

Açıklama

Kaynatma çözünmüş oksijeni uzaklaştırır, yağ tabakası havanın yeniden girmesini engeller. Oksijen olmayınca katot tepkimesi yürümez ve paslanma neredeyse durur.

3. Korozyondan Korunma: Kurban Elektrot

Yüzey boya, yağ ya da plastikle örtülebilir veya çinko (galvanizleme), kalay ve krom gibi metallerle kaplanabilir. Elektrokimyasal yol ise katodik korumadır.

Standart indirgenme potansiyelleri (V): demirin solundaki aktif metaller demir için kurban elektrot olabilir.

Yer altındaki çelik boruya bir telle magnezyum blok bağlanmış. Elektronlar magnezyumdan demire akar: blok zamanla erir, boru sağlam kalır. Bloğu bakırla değiştir: bu kez demir anot olur ve paslanır.

Gemi gövdeleri, yer altı boru hatları ve yakıt tankları, iskele ayakları ve termosifonların içindeki magnezyum çubuk kurban elektrotla korunur. Blok aşındıkça yenisiyle değiştirilir.

Örnek

zor

İskele ayağındaki çinko blok

Denizdeki çelik bir iskele ayağına kurban elektrot olarak çinko blok bağlanıyor. Bloktan ortalama $0{,}193$ A akım çıkıyor. $1000$ saatte kaç gram çinko aşınır? Çinko yerine bakır blok bağlansaydı ne olurdu? ( $\text{Zn} = 65$ g/mol; $E^\circ$ : $\text{Zn}^{2+}/\text{Zn} = -0{,}76$ V, $\text{Fe}^{2+}/\text{Fe} = -0{,}44$ V, $\text{Cu}^{2+}/\text{Cu} = +0{,}34$ V)

Çinkonun indirgenme potansiyeli demirinkinden küçüktür; çinko anot olur: $\text{Zn} \longrightarrow \text{Zn}^{2+} + 2e^-$ .

$t = 1000 \cdot 3600 = 3\,600\,000$ s, $Q = 0{,}193 \cdot 3\,600\,000 = 694\,800$ C.

$n_{e^-} = \dfrac{694\,800}{96\,500} = 7{,}2$ mol, $n_{\text{Zn}} = \dfrac{7{,}2}{2} = 3{,}6$ mol.

Bakır demirden az aktiftir; bakır bağlansaydı demir anot olur ve daha hızlı paslanırdı.

Sonuç

$3{,}6 \cdot 65 = 234$ g çinko aşınır; bakır blok demiri korumaz, paslanmayı hızlandırır.

Özet

Bu konudan aklında kalacaklar

Elektroliz: istemsiz redoks tepkimesi elektrikle yürütülür; elektrik enerjisi kimyasal enerjiye dönüşür.
Elektrotlar: anot artı kutba bağlıdır, yükseltgenme olur; katot eksi kutba bağlıdır, indirgenme olur.
Faraday: $Q = I \cdot t$ , $n_{e^-} = \dfrac{Q}{96\,500}$ , $m = n_{e^-} \cdot \dfrac{M}{z}$ .
Seri hücreler: hepsinden aynı yük geçer; $n \cdot z$ her kapta aynıdır.
Su: $2\text{H}_2\text{O} \longrightarrow 2\text{H}_2 + \text{O}_2$ ; hacimler $2 : 1$ .
Sulu çözelti: aktif metal iyonu yerine su indirgenir ( $\text{H}_2$ ), $\text{SO}_4^{2-}$ ve $\text{NO}_3^-$ yerine su yükseltgenir ( $\text{O}_2$ ).
Kaplama: eşya katot, kaplama metali anot, elektrolit o metalin tuzu.
Korozyon: paslanma için su ve oksijen gerekir; demirden aktif metal (Mg, Zn) kurban elektrot olur.

Çıkmış Sorular

Sınavda nasıl soruldu?

6 çıkmış soru5 özgün soru

2025 AYTSoru 23

Kolay

Akım, süre ve biriken kütle hesapları

Erimiş $\text{MgCl}_2$ , sabit $9{,}65$ A akımla $1200$ saniye boyunca elektroliz ediliyor.

Bu elektrolizde elde edilen Mg metali kaç gramdır?

( $\text{Mg} = 24$ g/mol; $1\ \text{F} = 96500$ C/mol $e^-$ )

ÖSYM kitapçığında gör (s. 44)

Çözüm

Geçen yük: $Q = I \cdot t = 9{,}65 \cdot 1200 = 11\,580$ C.

Elektronun mol sayısı: $\dfrac{11\,580}{96\,500} = 0{,}12$ mol.

Katotta $\text{Mg}^{2+} + 2e^- \longrightarrow \text{Mg}$ : $0{,}12$ mol elektron $0{,}06$ mol Mg verir.

Kütle: $0{,}06 \cdot 24 = 1{,}44$ g.

Tuzak: $\text{Mg}^{2+}$ iyonunun iki elektron aldığını unutursan $2{,}88$ g (B) bulursun.

Cevap: A

2024 AYTSoru 24

Orta

Erimiş tuzların elektrolizi

Tepkimeye girmeyen (inert) bir malzemeden yapılmış kap sıvı (erimiş) NaCl ile dolduruluyor. Sıvıya bir karbon elektrot ve bir demir elektrot daldırılıyor ve elektrotlar şekildeki gibi bir aküye bağlanıyor.

Akünün gerilimi ve akım şiddeti NaCl'yi elektroliz etmeye yetmektedir ve karbon elektrot anottur.

Buna göre

I. Karbon elektrotta $\text{Cl}_2$ gazı oluşur.

II. Uygulanan akım şiddeti artırıldıkça oluşan Na metalinin kütlesi artar.

III. Hücredeki $\text{Fe}^{2+}$ iyonlarının derişimi zamanla artar.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

İpucu

Erimiş tuzda su yoktur. Hangi elektrotta yükseltgenme olduğuna bak: demir elektrot katot ise kendisi tepkimeye girer mi?

ÖSYM kitapçığında gör (s. 43)

Çözüm

Erimiş NaCl'de yalnızca $\text{Na}^+$ ve $\text{Cl}^-$ iyonları vardır.

I: Karbon elektrot akünün artı kutbuna bağlı anottur: $2\text{Cl}^- \longrightarrow \text{Cl}_2 + 2e^-$ . Doğru.

II: Aynı sürede akım artınca geçen yük ( $Q = I \cdot t$ ) artar; katotta oluşan Na ( $\text{Na}^+ + e^- \longrightarrow \text{Na}$ ) yükle orantılıdır. Doğru.

III: Demir katottur; katotta indirgenme olur, demir yükseltgenip $\text{Fe}^{2+}$ vermez. Yanlış.

Tuzak: "demir elektrot çözünür" demek. Demir ancak anot olsaydı çözünebilirdi.

Cevap: D

2023 AYTSoru 26

Orta

1 mol elektronun yükü ve Faraday bağıntısı

Bir elektrolitik hücrede sıvı $\text{FeCl}_x$ bileşiğinden $28950$ C yük geçiriliyor. Bu sırada $5{,}6$ g Fe metali ve bir miktar $\text{Cl}_2$ gazı elde ediliyor.

Bu elektrolitik hücreyle ilgili

I. Başlangıçtaki demir bileşiği $\text{FeCl}_2$ ’dir.

II. $0{,}15$ mol $\text{Cl}_2$ gazı oluşur.

III. Fe metali anotta toplanır.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

( $\text{Fe} = 56$ g/mol; Faraday sabiti $= 96500$ C/mol elektron)

İpucu

Elektronun mol sayısını demirin mol sayısına bölersen bir demir iyonunun kaç elektron aldığını bulursun.

ÖSYM kitapçığında gör (s. 44)

Çözüm

Elektron: $\dfrac{28\,950}{96\,500} = 0{,}3$ mol. Demir: $\dfrac{5{,}6}{56} = 0{,}1$ mol.

I: Her demir iyonu $\dfrac{0{,}3}{0{,}1} = 3$ elektron almış: $\text{Fe}^{3+} + 3e^- \longrightarrow \text{Fe}$ . Bileşik $\text{FeCl}_3$ ’tür. Yanlış.

II: Anotta $2\text{Cl}^- \longrightarrow \text{Cl}_2 + 2e^-$ ; $0{,}3$ mol elektron $0{,}15$ mol $\text{Cl}_2$ verir. Doğru.

III: Metal katyonu katotta indirgenir; Fe katotta toplanır. Yanlış.

Tuzak: demir denince alışkanlıkla $\text{FeCl}_2$ demek. İyon yükünü elektron ile metal molünün oranı belirler.

Cevap: B

2021 AYTSoru 24

Orta

1 mol elektronun yükü ve Faraday bağıntısı

Uygun koşullar sağlanarak iridyumun klorür bileşiği sıvı hâlde elektroliz ediliyor. $1$ A akım $965$ dakika uygulandığında katotta $38{,}4$ g iridyum (Ir) toplanıyor.

Buna göre bileşikteki iridyumun yükseltgenme basamağı kaçtır?

( $1$ mol elektronun yükü $= 96500$ C; $\text{Ir} = 192$ g/mol)

İpucu

Süreyi saniyeye çevir; sonra geçen elektronun mol sayısını toplanan iridyumun mol sayısıyla karşılaştır.

ÖSYM kitapçığında gör (s. 43)

Çözüm

Süre: $t = 965 \cdot 60 = 57\,900$ s. Yük: $Q = 1 \cdot 57\,900 = 57\,900$ C.

Elektron: $\dfrac{57\,900}{96\,500} = 0{,}6$ mol. İridyum: $\dfrac{38{,}4}{192} = 0{,}2$ mol.

Her iridyum iyonu $\dfrac{0{,}6}{0{,}2} = 3$ elektron almış: $\text{Ir}^{3+} + 3e^- \longrightarrow \text{Ir}$ . Bileşik $\text{IrCl}_3$ , yükseltgenme basamağı $+3$ .

Tuzak: dakikayı saniyeye çevirmeden hesaplarsan elektron molü 60 kat küçük çıkar.

Cevap: B

2019 AYTSoru 23

Kolay

Katodik koruma ve kurban elektrot

Tuzlu su bulunan iki kaptan A kabına bir demir çivi, B kabına ise kaynakla çinko şerit tutturulmuş bir demir çivi bırakılıyor (şekil). Yeterince beklendiğinde A kabındaki çivinin paslandığı, B kabındaki çivinin paslanmadığı görülüyor.

B kabındaki çivinin paslanmamasının nedeniyle ilgili

I. Demirin yerine çinko yükseltgenmiştir.

II. Demir, çinkodan daha aktif bir metaldir.

III. Çinko şerit kurban elektrot görevi görmüştür.

açıklamalarından hangileri doğrudur?

ÖSYM kitapçığında gör (s. 43)

Çözüm

Paslanma demirin yükseltgenmesidir: $\text{Fe} \longrightarrow \text{Fe}^{2+} + 2e^-$ .

Çinko demirden daha aktiftir, yani daha kolay yükseltgenir. II bunun tersini söylediği için yanlıştır.

Tuzlu suda birbirine değen iki metal bir pil oluşturur: çinko anot olur ve yükseltgenir (I doğru), demir katot olarak korunur.

Kendisi aşınarak başka bir metali koruyan bu aktif metale kurban elektrot denir (III doğru).

Tuzak: "korunan metal daha aktiftir" sanmak. Koruyan metal her zaman daha aktiftir.

Cevap: D

2019 AYTSoru 24

Orta

Akım, süre ve biriken kütle hesapları

Yeterli miktarda $\text{MgSO}_4$ çözünmüş sulu bir çözeltiden $5$ A akım $9{,}65$ saat boyunca geçirilerek elektroliz yapılıyor.

Katotta kaç gram Mg metali birikir?

( $\text{Mg} = 24$ g/mol; $1\ \text{F} = 96500$ C/mol $e^-$ ; $1$ saat $= 3600$ s)

İpucu

Saati saniyeye çevirip geçen yükü bul; bir $\text{Mg}^{2+}$ iyonunun kaç elektron aldığını unutma.

ÖSYM kitapçığında gör (s. 43)

Çözüm

Geçen yük: $Q = 5 \cdot (9{,}65 \cdot 3600) = 173\,700$ C.

Elektron: $\dfrac{173\,700}{96\,500} = 1{,}8$ mol.

$\text{Mg}^{2+} + 2e^- \longrightarrow \text{Mg}$ : $n_{\text{Mg}} = \dfrac{1{,}8}{2} = 0{,}9$ mol, kütle $0{,}9 \cdot 24 = 21{,}6$ g.

Tuzak: iki elektronu unutmak $43{,}2$ g (D) verir.

Not: Gerçekte sulu çözeltide $\text{Mg}^{2+}$ indirgenmez; katotta su indirgenir ve $\text{H}_2$ çıkar. Soru Mg biriktiğini varsayar; hesap bu varsayımla yapılır.

Cevap: C

Özgün sorular

Özgün soru1

Kolay

Suyun elektrolizi

Bir miktar $\text{Na}_2\text{SO}_4$ katılmış su, inert elektrotlarla elektroliz ediliyor. Aynı koşullarda katotta $30$ mL gaz toplanıyor.

Anotta toplanan gaz ve hacmi aşağıdakilerden hangisidir?

Çözüm

Katotta su indirgenir ve $\text{H}_2$ çıkar; anotta su yükseltgenir ve $\text{O}_2$ çıkar. $\text{Na}_2\text{SO}_4$ yalnızca iletkenliği sağlar.

Toplam tepkime $2\text{H}_2\text{O} \longrightarrow 2\text{H}_2 + \text{O}_2$ ; hacimler $\text{H}_2 : \text{O}_2 = 2 : 1$ .

$30$ mL $\text{H}_2$ ile birlikte $15$ mL $\text{O}_2$ oluşur.

Tuzak: oranı ters kurup $60$ mL demek.

Cevap: A

Özgün soru2

Orta

Akım, süre ve biriken kütle hesapları

Seri bağlı iki elektroliz kabından birincisinde erimiş NaCl, ikincisinde erimiş $\text{AlCl}_3$ bulunuyor. Bir süre akım geçirildiğinde birinci kabın katodunda $6{,}9$ g Na toplanıyor.

Aynı sürede ikinci kabın katodunda kaç gram Al toplanır?

( $\text{Na} = 23$ g/mol, $\text{Al} = 27$ g/mol)

İpucu

Seri bağlı kaplardan aynı mol elektron geçer. Önce sodyumdan elektron molünü bul.

Çözüm

Sodyum: $\dfrac{6{,}9}{23} = 0{,}3$ mol. $\text{Na}^+ + e^- \longrightarrow \text{Na}$ olduğundan $0{,}3$ mol elektron geçmiştir.

Aynı elektron ikinci kaptan da geçer: $\text{Al}^{3+} + 3e^- \longrightarrow \text{Al}$ , $n_{\text{Al}} = \dfrac{0{,}3}{3} = 0{,}1$ mol.

Kütle: $0{,}1 \cdot 27 = 2{,}7$ g.

Tuzak: iki kapta aynı mol metal toplandığını sanmak $0{,}3 \cdot 27 = 8{,}1$ g (E) verir.

Cevap: C

Özgün soru3

Orta

Korozyon ve paslanma

Demir saclar korozyondan korunmak için iki farklı metalle kaplanıyor: birinci sac çinkoyla (galvaniz), ikinci sac kalayla kaplanıyor. Daha sonra iki kaplama da çiziliyor ve çizik yerlerde demir nemli havayla temas ediyor.

Buna göre

I. Galvanizli sacın çizik yerinde önce çinko yükseltgenir.

II. Kalaylı sacın çizik yerinde demir anot olur ve paslanma hızlanır.

III. İki sacta da demir katodik olarak korunur.

yargılarından hangileri doğrudur?

( $E^\circ$ : $\text{Zn}^{2+}/\text{Zn} = -0{,}76$ V; $\text{Fe}^{2+}/\text{Fe} = -0{,}44$ V; $\text{Sn}^{2+}/\text{Sn} = -0{,}14$ V)

İpucu

İki metal birbirine değdiğinde indirgenme potansiyeli küçük olan anot olur ve aşınır.

Çözüm

Çinkonun indirgenme potansiyeli demirinkinden küçüktür; çinko daha aktiftir. Çizik yerde çinko anot olur ve yükseltgenir, demir korunur. I doğru.

Kalayın indirgenme potansiyeli demirinkinden büyüktür; kalay daha az aktiftir. Çizik yerde demir anot olur ve kalaysız bir demire göre daha hızlı paslanır. II doğru.

Kalaylı sacta demir katot değil anottur; katodik koruma yalnızca galvanizli sacta vardır. III yanlış.

Tuzak: her metal kaplamanın demiri aynı biçimde koruduğunu sanmak.

Cevap: C

Özgün soru4

Zor

Metal kaplama

Bir kuyumcu, yüzeyini gümüşle kaplamak istediği bir kaşığı ve saf gümüş bir çubuğu $\text{AgNO}_3$ çözeltisine daldırıp bir güç kaynağına bağlıyor. Devreden $1{,}93$ A akım $25$ dakika geçiriliyor.

Buna göre

I. Kaşığın kütlesi $3{,}24$ g artar.

II. Gümüş çubuğun kütlesi $3{,}24$ g azalır.

III. Çözeltideki $\text{Ag}^+$ derişimi azalır.

yargılarından hangileri doğrudur?

( $\text{Ag} = 108$ g/mol; $1\ \text{F} = 96500$ C)

İpucu

Kaşık hangi kutba bağlanır? Anottan çözünen gümüş iyonlarıyla katotta biriken gümüş iyonlarını karşılaştır.

Çözüm

Kaşık katot (eksi kutup), gümüş çubuk anottur (artı kutup).

$t = 25 \cdot 60 = 1500$ s, $Q = 1{,}93 \cdot 1500 = 2895$ C, $n_{e^-} = \dfrac{2895}{96\,500} = 0{,}03$ mol.

Katot: $\text{Ag}^+ + e^- \longrightarrow \text{Ag}$ ; $0{,}03$ mol, yani $0{,}03 \cdot 108 = 3{,}24$ g gümüş birikir. I doğru.

Anot: $\text{Ag} \longrightarrow \text{Ag}^+ + e^-$ ; aynı elektronla $3{,}24$ g gümüş çözünür. II doğru.

Anottan çözeltiye geçen $\text{Ag}^+$ sayısı, katotta harcanana eşittir; derişim değişmez. III yanlış.

Tuzak: katotta $\text{Ag}^+$ harcandığını görüp anottan gelen iyonları unutmak.

Cevap: B

Özgün soru5

Zor

Erimiş tuzların ve suyun elektrolizi

$\text{CuSO}_4$ çözeltisi inert elektrotlarla elektroliz ediliyor ve devreden $0{,}2$ mol elektron geçiyor.

Buna göre

I. Katotta $6{,}4$ g Cu birikir.

II. Anotta normal koşullarda $2{,}24$ L $\text{O}_2$ gazı oluşur.

III. Çözeltinin pH değeri azalır.

yargılarından hangileri doğrudur?

( $\text{Cu} = 64$ g/mol)

İpucu

Sülfat iyonu yükseltgenmez; anotta su yükseltgenir. Bir $\text{O}_2$ molekülü için kaç elektron gerekir?

Çözüm

Katot: $\text{Cu}^{2+}$ az aktif bir metal iyonudur ve indirgenir: $\text{Cu}^{2+} + 2e^- \longrightarrow \text{Cu}$ . $0{,}2$ mol elektron $0{,}1$ mol, yani $6{,}4$ g Cu verir. I doğru.

Anot: $\text{SO}_4^{2-}$ yükseltgenmez, su yükseltgenir: $2\text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{O}_2 + 4\text{H}^+ + 4e^-$ . $0{,}2$ mol elektron $0{,}05$ mol $\text{O}_2$ verir: $0{,}05 \cdot 22{,}4 = 1{,}12$ L. II yanlış.

Anotta $\text{H}^+$ oluştuğu için çözelti asitleşir, pH azalır. III doğru.

Tuzak: $\text{O}_2$ için de 2 elektron alıp $2{,}24$ L bulmak; oksijen başına 4 elektron gerekir.

Cevap: D