ELEKTROLİZ

12. Sınıflar ve lys kimya dersi. Elektrolizin uygulanması. Elektrolizde anot ve katot kutbu. Elektroliz ile pil arasındaki fark. Elektrolizde aktiflik ve indirgenme gerilimi.



Elektroliz:

Bir sıvı içinde çözünmüş halde bulunan kimyasal bileşiklerin elektrik akımı kullanılarak bileşenlerine ayrılması işlemine elektroliz denir.


Elektrolizin Uygulanması

Elektroliz işlemi özel bir kap içerisinde uygulanır. Bu kaba elektrolizi yapılacak maddenin eriyiği veya sulu çözeltisi konulur. Eriyen veya çözelti oluşturan madde (+) ve (-) yüklü iyonlarına ayrılır. (Örneğin tuzun Na+ ve Cl- iyonlarına ayrılması). Bir üretecin uçlarına bağlanmış olan elektrotlar birbirleri ile temas etmeyecek biçimde bu çözeltiye daldırılır. Üreteçten gerilim verilince elektronlar arasında oluşan elektriksel alan iyonları karşılıklı kutuplara doğru iter. (+) yüklü iyonlar katoda hareket ederken, (-) yüklü iyonlar anoda doğru hareket eder. İyonlar elektrotlara yapışarak yüklerini dengeler ve nötr hale geçerler. (Örneğin NaCl çözeltisinde Cl- iyonunun anotta nötrlenerek Cl oluşturması). Nötrleşen iyonlar ya çökelir veya yeni bileşikler oluştururlar.


Elektroliz ile Pil Arasındaki Fark

Galvanik piller, aralarında tuz köprüsü kurulmuş olan bir çözeltiye bağlanan iki elektrodun bir iletken ile birleştirilmesiyle meydana gelen elektrik akımıdır. Galvanik pillerde meydana gelen redoks tepkimeleri istemlidir. Yani kendiliğinden meydana gelen tepkimelerdir. Bu tepkimeler çözeltiler arasında denge sağlanıncaya kadar devam eder.

Elektroliz ise kendiliğinden meydana gelmeyen, gerçekleşmesi için dışarıdan bir enerji kaynağına ihtiyaç duyan redoks tepkimesidir. Elektroliz işlemi elektrik akımı kesilirse durur.

Kısaca galvanik pilleri elektrik üreten redoks tepkimeleri, elektroliz işlemini ise elektrik harcayan redoks tepkimeleri olarak nitelendirebiliriz.

Elektroliz ile galvanik pillerin her ikisinde de indirgenecek olan iyonlar katotta indirgenirler. Yükseltgenecek olan iyonlar ise anotta yükseltgenirler.

Elektrolizde Anot Kutbu

Anot kutbu elektroliz işleminde üretecin pozitif (+) kutbuna bağlı olan elektrottur. Elektroliz işleminde negatif iyonlar anoda doğru hareket ederek burada yükseltgenirler.


Elektrolizde Katot Kutbu

Katot kutbu elektroliz işleminde üretecin negatif kutbuna bağlı olan elektrottur. Pozitif iyonlar katot kutbuna gelerek burada indirgenirler.

Elektroliz işleminde elektronların akış yönü anottan katoda doğrudur.

Elektroliz_S12K1


Yukarıda NaCl çözeltisinde Na ve Cl elementlerinin ayrıştırılarak tek tek elde edilmesi için tasarlanan devre görülmektedir.


Eğer elektroliz kabında NaCl bileşiği eriyik halde bulunuyorsa ve çözücü madde kullanılmamışsa anot ve katotta meydana gelecek olan tepkimeler aşağıdaki gibi olur.

Anot:

2Cl- → Cl2(gaz) + 2e-        E0 = - 1,36 V


Katot:

2Na+ + 2e- → 2Na(sıvı)     E0 = - 2, 71 V


Katot ve anotta meydana gelen toplam tepkime denklemi aşağıdaki gibi olur.

2Na+ + 2Cl-  → 2Na(sıvı) + 2Cl2(gaz)    E0 = 4,1 V


Yukarıdaki işlemler soy metallerin (Pt ve Au) elektrot olarak kullanılması ve NaCl bileşiğinin eriyik halde olması durumunda geçerlidir. Yani bu durumda sadece yukarıdaki tepkime gerçekleşir.


Eğer NaCl bileşiği suda çözünerek sulu çözelti haline getirilirse bu durumda elektroliz işleminde katot ve anotta 2 yarı tepkimenin gerçekleşmesi olasılığı vardır. 

Çözeltinin seyrek olması halinde su elektrolizi gerçekleşir.

Katot:

2Na+ + 2e- → 2Na(katı)              E0 = - 2, 71 V

2H+ + 2e- → H2(gaz)                  E0 = 0 V

İyonlaşma potansiyeli yüksek olan H+ iyonu indirgenecektir.

Anot:

2Cl- → Cl2(gaz) + 2e-             E0 = - 1,36 V

2H2O → O2(gaz) + 4H+         E0 = -1,23

İyonlaşma potansiyeli düşük olan Cl- iyonu yükseltgenir.

Sulu çözeltilerin elektrolizinde hem su hem de suda çözünen maddeler iyonlarına ayrışır. Katot ve anotta hangi iyonların indirgenip yükseltgeneceği standart hücre potansiyellerine bakılarak bulunabilir veya çözeltiyi oluşturan maddelerin aktiflik sırası belirtilir. Aktifliği az olan elementin anyonu, anotta yükseltgenir. Aktifliği az olan elementin katyonu ise katotta indirgenir.

Bu bilgiler ışığında yukarıda yarı tepkimeleri verilen NaCl sulu çözeltisinin elektrolizinde katotta H2 gazı, anotta ise Cl2 gazı açığa çıkacaktır.


Katot:

2H+ + 2e- → H2(gaz)       E0 = 0 V

Anot:

2Cl- → Cl2(gaz) + 2e-      E0 = 1,36 V

Net tepkime;

2H+ + 2Cl → H2(gaz) + Cl2(gaz)


E0 = Ekatot – Eanot = 0, - 1,36 

E0 = -1 ,36 V



Örnek:

NaF bileşiğinin sulu çözeltisi elektroliz edildiğinde suda Na+, F-, H+ ve OH- iyonları oluşur.

Bu iyonlardan katotta gerçekleşebilecek tepkimeler aşağıdadır.

2H+ + 2e- → H2(gaz)               E0 = 0 V

2Na+ +2e- → 2Na(katı)            E0 = - 2, 71 V


Anotta gerçekleşebilecek tepkimeler aşağıdadır.

2OH- → H2O + 1/2O2 + 2e-       E0 = 1,23 V

2F- →F2 + 2e-                          E0 = 2, 87 V

Elementlerin aktiflikleri Na> H, OH- > F- şeklindedir. Katotta indirgenme potansiyeli yüksek olan element indirgenir. Katotta gerçekleşen tepkime,

2H+ + 2e- →H2(gaz) tepkimesidir. Katotta H2 gazı açığa çıkar.


Anotta indirgenme potansiyeli düşük olan element yükseltgenir.

Anotta gerçekleşecek olan tepkime

2OH- → H2O + 1/2O2 + 2e- tepkimesidir. Anotta O2 gazı açığa çıkar.




Elektroliz Yasaları Ve Hesaplamaları



SANATSAL BİLGİ

09/09/2017

  • YORUM YAZ
  • ADI SOYADI(veya nick)
  • YORUM
COPYRIGHT© HER HAKKI SAKLIDIR
Sitede Yer Alan Bilgi Belge Ve Materyallerin İzinsiz olarak Kopyalanması ve Alıntılanması Yasaktır

SANATSAL BILGI