Soru:
Demir oksitleyen (Fe²⁺ → Fe³⁺) bir bakteri, aşağıdaki kemosentetik reaksiyonu gerçekleştirir:
\( Fe^{2+} + O₂ + H^+ \rightarrow Fe^{3+} + H₂O \)
Bu reaksiyonu asidik ortamda denkleştiriniz ve 20 mol Fe²⁺ iyonunun oksidasyonu sonucu kaç mol su (H₂O) oluşacağını hesaplayınız.
Çözüm:
💡 İnorganik bir maddenin (Fe²⁺) oksidasyonu ile enerji elde edilir. Reaksiyonun denkleştirilmesi için yükseltgenme ve indirgenme basamaklarına bakılır.
- ➡️ 1. Adım: Yükseltgenme ve indirgenme yarı-reaksiyonlarını yazalım.
- Yükseltgenme (Fe²⁺): \( Fe^{2+} \rightarrow Fe^{3+} + e^- \)
- İndirgenme (O₂): \( O₂ + 4H^+ + 4e^- \rightarrow 2H₂O \)
- ➡️ 2. Adım: Elektron sayılarını eşitleyelim. Demir yarı-reaksiyonu 1 elektron, oksijen yarı-reaksiyonu ise 4 elektron içerir. Bu nedenle demir yarı-reaksiyonunu 4 ile çarparız: \( 4Fe^{2+} \rightarrow 4Fe^{3+} + 4e^- \)
- ➡️ 3. Adım: İki yarı-reaksiyonu toplayalım:
\( 4Fe^{2+} \rightarrow 4Fe^{3+} + 4e^- \)
\( O₂ + 4H^+ + 4e^- \rightarrow 2H₂O \)
Toplam: \( 4Fe^{2+} + O₂ + 4H^+ \rightarrow 4Fe^{3+} + 2H₂O \)
- ➡️ 4. Adım: 20 mol Fe²⁺ için orantı kuralım. Denkleme göre 4 mol Fe²⁺, 2 mol H₂O oluşturuyor.
\( \frac{4 \text{ mol Fe}^{2+}}{2 \text{ mol H₂O}} = \frac{20 \text{ mol Fe}^{2+}}{x \text{ mol H₂O}} \)
\( x = \frac{20 \times 2}{4} = 10 \)
✅ Sonuç olarak, denkleştirilmiş reaksiyon \( 4Fe^{2+} + O₂ + 4H^+ \rightarrow 4Fe^{3+} + 2H₂O \) şeklindedir ve 20 mol Fe²⁺ iyonunun oksidasyonu ile 10 mol su oluşur.
