ELEKTROT POTANSİYELLERİ

12. Sınıflar ve lys kimya dersi. Standart hidrojen elektrodu. Standart hücre potansiyeli ve hücre potansiyelinin hesaplanması konu anlatımı.



Standart Hücre Potansiyeli

Voltmetre gibi cihazlarla elektrot potansiyelleri hassas olarak ölçülebilse de bu voltmetrelerin gösterdiği değer iki elektrot arasındaki potansiyel farkıdır. Yani bir tek elektrodun potansiyeli değildir.

Bir tek elektrodun potansiyelini belirleyebilmek amacıyla standart bir yarı hücre seçilmiş olup bu hücrenin potansiyeli 0 V olarak kabul edilmiş ve ölçülecek elektrot potansiyeli buna göre belirlenmiştir.

Standart hücre potansiyellerinin hesaplanmasında "standart hidrojen elektrodu" kullanılır.

25 ° sıcaklıkta, 1 M H+ iyonu içeren çözeltiye batırılan platin bir levha üzerine 1 atm basınçta H2 gazı gönderilerek oluşturulan elektroda "Standart Hidrojen Elektrodu" (SHE) denir.

Potansiyeli hesaplanacak olan diğer elektrotlar bu Hidrojen elektrodu ile tam devre haline getirilir ve bu şekilde hesaplaması yapılır. Hidrojen elektrodunun potansiyeli 0 V kabul edildiğinden voltmetrenin gösterdiği değer, potansiyeli ölçülmek istenen elektrodun gerilimi olacaktır.

Bu şekilde metallerin tek tek yarı hücre potansiyelleri hesaplanmış ve tablolara geçirilmiştir.


Standart Elektrot Potansiyeli

Elektrokimyasal bir hücre, anot ve katottan oluşan iki yarı hücrenin birleşimi ile oluşturuluyordu. Bu hücrelerden birinin potansiyelini 0 V ve referans kabul ederek hesaplanan potansiyel farkı, referans olmayan hücrenin "standart elektrot potansiyeli" dir.

Bu ölçüm işleminde referans kabul edilen elektrot genellikle "Standart hidrojen elektrodu" dur.

Standart elektrot potansiyeli E0 ile gösterilir. Bu değer elektrotta oluşan indirgenme eğiliminin bir ölçüsüdür. Bu değerler uluslararası düzeyde kabul edilmiştir.

İndirgenme veya yükseltgenme yarı potansiyellerini kullanarak herhangi bir pil hücresinin standart gerilimi hesaplanabilir.

Bir elektrokimyasal hücrenin standart hücre potansiyeli, katot ve anot elektrotları arasındaki hücre potansiyellerinin farkına eşittir.

E0hücre = E0katot – Eanot


Bir elektrokimyasal devredeki katot ve anot elektrotları arasındaki potansiyel farkı hücrenin potansiyel farkına eşittir.

Burada her bir elektrot için standart elektrot potansiyelini kullanırsak bu elektrotlarla oluşturulmuş hücrenin "standart hücre potansiyeli" ni buluruz.

Hücre potansiyelini bulurken katot ve anotta gerçekleşecek olayları bilmemiz gerekir. Pil hücrelerinde meydana gelen tepkimeler istemli tepkimelerdir. İstemli tepkimelerde indirgeme standart gerilimi büyük olan element indirgenecektir. Bu olay katotta gerçekleşir.

Standart indirgeme potansiyeli küçük olan element yükseltgenecektir. Bu olay anotta meydana gelir.

Buna göre herhangi iki element alınarak bu elementlerin hücre potansiyellerinin hesaplanması istenirse bu elementlerden indirgenme standart potansiyeli yüksek olan element indirgenecek olan elementtir. Bu element için indirgenme yarı tepkimesi yazılır.

Standart indirgenme potansiyeli düşük olan element ise yükseltgenecektir. Bu element için yükseltgenme yarı tepkimesi yazılır. 

Galvanik pillerde negatif uç anot, pozitif uç katottur. Elektronların akış yönü anottan katoda doğrudur.

İstemli tepkimelerde standart hücre gerilimi pozitiftir. Bu olay sonucunda elektrik enerjisi elde edilir. İstemsiz tepkimelerde standart hücre gerilimi negatiftir. Bu olay için elektrik enerjisi harcanır.

Eğer soruda indirgenme yarı potansiyeli değilde yükseltgenme yarı potansiyeli verilirse yükaeltgenme yarı tepkimesinin indirgenme yarı tepkimesinin zıt işaretlisi olduğunu unutmamak gerekir.

Yükseltgenme yarı tepkime potansiyeli daha büyük olan element yükseltgenecek, yükseltgenme yarı tepkimesi daha küçük olan element indirgenecektir.



 Örnek:

Cr ve Ni elementlerinin indirgenme yarı tepkimesi aşağıda verilmiştir.


Cr+3 + 3e- → Cr    E0 = - 0, 74 V

Ni+2 + 2e- → Ni     E0 = - 0, 25 V


İstemli bir redoks hücresinde anot ve katotta oluşan tepkimeleri ve standart hücre gerilimini hesaplayınız.


Çözüm:

Tepkime istemli olduğuna göre indirgenme yarı tepkimesi daha yüksek olan element indirgenecektir. Ni elementinin indirgenme yarı potansiyeli daha yüksek olduğundan dolayı Ni+2 iyonu katotta indirgenir. Cr elementi ise anotta yükseltgenir.

Katotta oluşan tepkime,

Ni+2  +2e-  → Ni

Anotta oluşan tepkime ise,

Cr → Cr+3 + 3e-

Tepkimenin denkleştirilmiş hali,

3Ni+2 + 2Cr → 3Ni + 2Cr+3


Şeklindedir.

Standart hücre potansiyelini hesaplayalım.

E0 = Ekatot – Eanot

E0 = - 0,25 – ( -0,75)

E0 = 0,5 V olarak bulunur.


Elektrot Potansiyeli Çözümlü Örnekler




 SANATSAL BİLGİ

 03/09/2017

  • 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