Soru:
Bir bakır (II) klorür (CuCl₂) sulu çözeltisi, inert elektrotlarla elektroliz ediliyor. Anot ve katotta ilk olarak hangi maddeler toplanır? (Su yerine iyonların yükseltgenme ve indirgenme önceliğini dikkate alınız.)
Çözüm:
💡 Çözümü adım adım yapalım:
- ➡️ 1. Adım: Çözeltideki İyonları Belirleyelim. CuCl₂ suda çözündüğünde Cu²⁺ katyonları ve Cl⁻ anyonları oluşur. Ayrıca suyun kendisi de H⁺ ve OH⁻ iyonlarına ayrışabilir.
- ➡️ 2. Adım: Katottaki (İndirgenme) Rekabetini İnceleyelim. Katotta (eksi kutup) indirgenebilecek iyonlar Cu²⁺ ve H⁺'dır (sudan). İndirgenme yarı tepkimesi denklemleri ve standart indirgenme potansiyelleri (E⁰):
Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(k) E⁰ = +0.34 V
2H⁺(aq) + 2e⁻ → H₂(g) E⁰ = 0.00 V
Daha pozitif (daha büyük) E⁰ değerine sahip olan Cu²⁺ iyonu daha kolay indirgenir. Bu nedenle katotta bakır metali (Cu) toplanır.
- ➡️ 3. Adım: Anottaki (Yükseltgenme) Rekabetini İnceleyelim. Anotta (artı kutup) yükseltgenebilecek iyonlar Cl⁻ ve OH⁻'dır (sudan). Yükseltgenme yarı tepkimesi denklemleri ve standart yükseltgenme potansiyelleri (E⁰'nın ters işaretlisi):
2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻ E⁰ = -1.36 V (Yükseltgenme için +1.36 V)
2H₂O(s) → O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e⁻ E⁰ = -1.23 V (Yükseltgenme için +1.23 V)
Daha küçük yükseltgenme potansiyeline (daha negatif E⁰) sahip olan iyon daha kolay yükseltgenir. OH⁻'ın yükseltgenmesi (suyun yükseltgenmesi) Cl⁻'ın yükseltgenmesinden daha kolay görünüyor. Ancak, pratikte platin gibi inert bir elektrot kullanıldığında Cl⁻ yükseltgenmesi için "aşırı gerilim" çok yüksektir. Bu durumda, Cl⁻ iyonlarının yükseltgenmesi (Cl₂ gazı oluşumu) daha kolay gerçekleşir. Yani anotta klor gazı (Cl₂) toplanır.
✅ Sonuç: Katotta: Bakır (Cu), Anotta: Klor Gazı (Cl₂) toplanır.
