Burdasınız: Bikifi > Lise Ders Notları > Kimya Ders Notları > Elektrotlar ve Elektrokimyasal Hücreler

Elektrotlar ve Elektrokimyasal Hücreler

Kimyasal tepkimelerle elektrik enerjisi arasındaki ilişkiyi inceleyen bilim dalına elektrokimya denir. Bu bölümde kimyasal tepkimelerden elektrik üretimini ve elektrot, elektrolit kavramlarının yanı sıra galvanik ve elektrolitik sistemlerde hücre, yarı hücre kavramları ile inert elekrotların hangi durumda gerekli olduğunu inceleyeceğiz.

Elektrot ve Elektrolit

Elektrokimyasal tepkimelerde yükseltgenme ve indirgenme tepkimelerinin ikiside gerçekleştiği için aynı zamanda bir redoks tepkimesidir. Ancak redoks tepkimelerinin hepsinde elektrik akımı oluşmaz. Bu nedenle her redoks tepkimesi elektrokimyasal tepkime değildir.

Kuru piller, bataryalar, yakıt pillerinde, elektrolizde ve endüstrinin birçok alanında elektrokimyadan faydalanılır.

İndirgenme ve yükseltgenme olaylarının gerçekleşmesi amacıyla çözelti içinde batırılan ve elektron akımını sağlayan metal veya grafit çubuklara elektrot denir. Elektrotlar tel, çubuk, levha vb. şeklinde olabilir. Elektrotların yapıldığı metal, içine batırıldığı sulu çözeltide bulunan metal katyonu ile aynı olabileceği gibi farklı da olabilir.

Elektronların batırıldığı ve iyon hareketini sağlayarak elektriği ileten sıvılara elektrolit denir. En iyi elektrolit, kuvvetli asitlerin sulu çözeltisidir. Ancak asitlerin metalleri çabuk aşındırması sebebiyle elektrolit çözeltisi olarak genellikle iyonik bileşiklerin sulu çözeltisi kullanılır.

Pillerde ve elektroliz sistemlerde elektrik akımının saplanması için elektrot ve elektrolit kullanılır. İki elektrottan birinde yükseltgenme diğerinde indirgenme gerçekleşir. Yükseltgenmenin gerçekleştiği elektroda anot, indirgenme olan elektroda ise katot adı verilir.

Yarı Hücre ve Hücre

Bir elektrodun elektrolit çözeltisine daldırılmasıyla hazırlanan sisteme yarı hücre denir. €€{Zn}€€ ve €€{Cu}€€ elektrotları iki ayrı kapta kendi tuzlarının çözeltisine (€€{ZnSO_4 {\text{ ve }}CuSO_4}€€) batırılarak iki ayrı hücre oluşturulur. İki ayrı hücrenin uygun şekilde birleşimi ile hazırlanan düzeneğe elektrokimyasal hücre adı verilir. Galvanik hücre ve elektrolitik hücre olmak üzere iki çeşit elektrokimyasal hücre vardır. İki yarı hücrenin birbirine bağlanması ile kendiliğinde bir elektrokimyasal tepkime meydana gelir ve elektrik enerjisi ortaya çıkıyorsa bu düzeneğe galvanik hücre denir. Bu hücreler kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürdüğünden galvanik pil, volta pili ya da kimyasal pil denir. €€{Zn}€€ metalini €€{ZnSO_4}€€ çözeltisine, €€{Cu}€€ metalini €€{CuSO_4}€€ çözeltisine daldırarak iki ayrı yarı hücre oluşturulur. Yarı hüclerin uygun bir matalik iletken ve tuz köprüsüyle birleştirilmesi sonucu bir galvanik pil elde edilir.

İki yarı hücre arasında, doymuş tuz çözeltisiyle doldurulmuş (genellikle €€{KCl}€€) U şeklindeki boruya tuz köprüsü denir. Borunun iki ucu, sıvının geçişine izin vermeyen fakat iyonların geçişine izin veren yarı geçirgen membran ile kapatılmıştır. Tüz köprüsünün görevi, yarı hücreler arasındaki elektrik iletimini sağlamak ve iyonların geçmesine izin verip yarı hücrelerdeki yük dengesininin bozulmasını engellemektir.

Galvanik hücredeki elektronların devamlı akışı, anot ve katot arasındaki potansiyel fark kaynaklıdır. Anot, katoda oranla daha yüksek negatif potansiyel enerjiye sahip olduğu için elektronlar anottan katoda akar.

Bir galvanik hücrede elektronlar bir metalin, kendi tuzunu içeren çözeltiye daldırılması ile hazırlanır. Pilin çalışması sırasında elektrot metali ya aşınarak çözeltiye geçer ya da elektrodun üzerine metalik birikme olur. Fakat bazı durumlarda, kullanılan elektrodun tepkimeye girmesi istenmez. Bu gibi durumlarda platin, altın, paladyum veya grafit(karbon) gibi maddeler elektrot olarak kullanılır. Pilin çalışması sırasında herhangi bir değişikliğe uğramayan bu elektrotlara inert elektrot denir.

İstemsiz elektrokimyasal tepkimelerin gerçekleşmesi için elektrik enerjisinden yararlanılır. İstemsiz kimyasal tepkimenin bir dış kaynaktan sağlanan elektrik enerjisi ile gerçekleştirildiği elektrokimyasal hücrelere elektrolitik hücre denir. Elektrolitik hücrelerde tepkimenin gerçekleşmesi için istemli redoks tepkimesinde açığa çıkan enerjinin üstünde bir enerjiye ihtiyaç vardır.

Galvanik hücre ve elektrolitik hücre arasındaki farklar şunlardır:

 Galvanik Hücre
  • Galvanik hücrede meydana gelen tepkimeler istemlidir.
  • Galvanik hücrede anot yarı hücresi, elektrolitik hücrede katot olarak adlandırılır.
  • Galvanik hücrede anot negatif, katot pozitif uçtur.
  • Galvanik hücrelerde elektrik enerjisi üretilir
Elektrolitik Hücre
  • Elektrolitik hücrede meydana gelen tepkimeler istemsizdir.
  • Galvanik hücredeki katot yarı hücresi, elektrolitik hücrede anot olarak adlandırılır.
  • Elektrolitik hücrelerde ise anot pozitif, katot negatif uçtur.
  • Elektrolitik hücrelerde elektrik enerjisi harcanır.
  • Elektrolitik hücrelerde iki elektrot çoğunlukla aynı kapta olur ve kabın içinde sadece bir elektrolit bulunur.
 

Konu Anlatımı

Karşılaştırma

Diğer

Terimler

Bu yazı bikifi.com adresinden yazdırılmıştır. Sitemizdeki taban puan ve başarı sıralamaları bilgileri ÖSYM verileri kullanılarak tarafımızca derlenmiştir. Tercih yaparken ilgili kılavuzları incelemeniz tavsiye edilir.