Elektrokimya; kimyasal enerji ile elektrik enerjisi arasındaki dönüşümü inceler. AYT’de pil şeması, elektroliz ürünleri ve hesaplar sorulur.
Yükseltgenme ve indirgenme
- Yükseltgenme: Elektron verme (yükseltgenme basamağı artar).
- İndirgenme: Elektron alma (yükseltgenme basamağı azalır).
- Yükseltgenen madde indirgendir (elektron veren); indirgenen madde yükseltgendir.
- Yükseltgenme basamağı: Bir atomun bileşikteki yük değeridir. Element = 0, tek atomlu iyon = yüküne eşit, bileşiklerde O: −2 (genelde), H: +1 (genelde).
Galvanik (volta) pil
- Kendiliğinden gerçekleşen tepkimeyle elektrik üretir.
- Anot (−): Yükseltgenme olur; elektrot kütlesi azalır.
- Katot (+): İndirgenme olur; elektrot kütlesi artar.
- Elektron akışı: Anottan katota (dış devrede). Tuz köprüsü iyon akışıyla nötrlüğü korur ve devreyi tamamlar.
- Pil potansiyeli: E°pil = E°katot − E°anot (standart indirgenme potansiyelleriyle). Kendiliğinden olan tepkimede E°pil > 0.
- Daha yüksek indirgenme potansiyeli olan elektrot katot olur.
- Örnek: Zn–Cu pili: Zn anot (Zn → Zn²⁺ + 2e⁻), Cu katot (Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu).
Elektroliz
- Elektrik enerjisiyle kendiliğinden olmayan tepkimenin gerçekleştirilmesidir.
- Anot (+): Yükseltgenme. Katot (−): İndirgenme. (Galvanik pilde anot negatif, elektrolizde anot pozitiftir.)
- Saf tuz eriyiği: Katyon katotta indirgenir, anyon anotta yükseltgenir (NaCl eriyiği: Na ve Cl₂ açığa çıkar).
- Sulu çözelti: Su da yarışır. Katotta aktif metal katyonları (K, Na, Ca…) yerine su indirgenir (H₂ çıkar); anotta halojenürler dışında su yükseltgenir (O₂ çıkar).
- Uygulamalar: Metal kaplama, metal saflaştırma, alüminyum üretimi, su elektrolizi (hidrojen üretimi).
Faraday yasaları
- Birikecek madde miktarı geçen yük miktarı ile orantılıdır.
- Q = i · t (C); 1 mol elektron = 96500 C (1 Faraday).
- m = (M · i · t) / (n · F) (M: mol kütlesi, n: aktarılan elektron sayısı).
Korozyon
- Metallerin çevreleriyle tepkimeye girerek bozunması (demirin paslanması).
- Korunma yolları: Boyama, kaplama (galvaniz: çinko), katodik koruma (daha aktif metalle bağlama), alaşım yapma.
Sınavda dikkat
- Anot = yükseltgenme (hem pilde hem elektrolizde); katot = indirgenme.
- Pilde anot (−), katot (+); elektrolizde anot (+), katot (−).
- Kendiliğinden tepkimede E°pil pozitiftir.
- Sulu çözelti elektrolizinde su yarışır; aktif metaller katotta çıkmaz.
Sık sorulan sorular
Pilde anotta hangi olay gerçekleşir?
Yükseltgenme.
Standart pil potansiyeli nasıl bulunur?
E°pil = E°katot − E°anot.
Elektroliz nedir?
Elektrik enerjisiyle kendiliğinden gerçekleşmeyen tepkimelerin yürütülmesidir.
1 Faraday kaç coulomb’dur?
Yaklaşık 96500 C (1 mol elektronun yükü).