Soru:
Standart koşullarda çalışan bir Daniel pili (Zn | Zn²⁺ || Cu²⁺ | Cu) devreye bir voltmetre ve bir ampul bağlanmıştır. Bir süre sonra ampulün ışık şiddetinin azaldığı gözlemleniyor. Bu durumun en olası sebebi aşağıdakilerden hangisidir?
- A) Zn²⁺ derişimi azalmıştır.
- B) Cu²⁺ derişimi azalmıştır.
- C) Elektrot kütleleri eşitlenmiştir.
- D) Sıcaklık artmıştır.
- E) Tuz köprüsündeki iyonlar bitmiştir.
Çözüm:
💡 Ampulün parlaklığının azalması, pilin voltajının (EMK) düştüğünü gösterir. Bu da genellikle derişimlerin değişmesiyle açıklanır.
- ➡️ Daniel pilinde anot tepkimesi: \( Zn \to Zn^{2+} + 2e^- \) (Zn²⁺ derişimi artar)
- ➡️ Katot tepkimesi: \( Cu^{2+} + 2e^- \to Cu \) (Cu²⁺ derişimi azalır)
- ➡️ Nernst Denklemi'ne göre, zamanla anot bölmesinde [Zn²⁺] artar, katot bölmesinde [Cu²⁺] azalır. Bu değişim pil potansiyelini düşürür (\( E = E^0 - \frac{0,0592}{n} \log Q \)).
- ➡️ Q (Tepkime katsayısı) = \( \frac{[Zn^{2+}]}{[Cu^{2+}]} \). [Zn²⁺] artıp [Cu²⁺] azaldıkça Q değeri büyür ve logQ artar, bu da E değerinin azalmasına neden olur.
- ➡️ Bu nedenle, ışık şiddetinin azalmasının en olası sebebi Cu²⁺ derişiminin azalmasıdır.
✅ Doğru cevap B seçeneğidir.
