Soru:
Zn²⁺/Zn çiftinin standart indirgenme potansiyeli -0,76 V, Cu²⁺/Cu çiftininki ise +0,34 V'tur. Bu iki yarı hücreden oluşan bir Daniel pilinde aşağıdaki değişikliklerden hangisi pil voltajını artırır?
- A) Zn elektrot yerine Mg elektrot (\( E^\circ = -2,37 \, V \)) kullanmak
- B) Çözeltileri seyreltmek
- C) Sıcaklığı düşürmek
- D) Cu²⁺ derişimini azaltmak
- E) Zn²⁺ derişimini artırmak
Çözüm:
💡 Pil voltajı, \( E = E^\circ - \frac{0,0592}{n} \log Q \) (Nernst denklemi) ile bulunur. Voltajı artırmak için \( E^\circ \) değerini artırmalı veya \( Q \) (reaksiyon katsayısı) değerini azaltmalıyız.
- ➡️ Adım 1: Reaksiyonu Yazalım - Anot: \( Zn \to Zn^{2+} + 2e^- \), Katot: \( Cu^{2+} + 2e^- \to Cu \), Net: \( Zn + Cu^{2+} \to Zn^{2+} + Cu \). Burada \( Q = \frac{[Zn^{2+}]}{[Cu^{2+}]} \)'dir.
- ➡️ Adım 2: Seçenekleri Nernst Denklemine Göre İnceleyelim:
- A) Zn yerine daha düşük potansiyelli Mg kullanılırsa, \( E^\circ_{hücre} = 0,34 - (-2,37) = 2,71 \, V \) olur (Mevcut: 0,34 - (-0,76) = 1,10 V). Bu, \( E^\circ \) değerini artırır. Voltaj artar.
- B) Her iki çözeltiyi seyreltmek [Zn²⁺] ve [Cu²⁺]'yi aynı oranda azaltır, Q değişmez mi? Hayır, seyreltme genelde derişimleri eşit ve standart koşullardan uzaklaştırdığı için voltajı azaltma eğilimindedir.
- C) Sıcaklık düşerse, reaksiyon hızı ve iyon hareketliliği azalır, voltaj azalır.
- D) [Cu²⁺] azalırsa, Q paydası küçülür, Q değeri BÜYÜR. Bu da logQ'yu artırır ve voltajı azaltır.
- E) [Zn²⁺] artarsa, Q payı büyür, Q değeri BÜYÜR. Bu da voltajı azaltır.
✅ Seçenekler içinde voltajı kesin olarak artıracak değişiklik A seçeneğidir.
