Bir elektrokimyasal hücrede aşağıdaki yarı tepkimeler gerçekleşmektedir:
Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn (E° = -0,76 V)
Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (E° = +0,34 V)
Bu hücrenin standart potansiyeli kaç volttur?
A) 0,42
B) 1,10
C) 1,50
D) 2,00
Merhaba sevgili öğrenciler! Elektrokimyasal hücrelerin standart potansiyelini hesaplamak, hangi tepkimenin kendiliğinden gerçekleşeceğini anlamak için çok önemlidir. Şimdi bu soruyu adım adım çözelim:
- Adım 1: Yarı Tepkimeleri ve Standart İndirgenme Potansiyellerini Anlayalım
- Bize iki yarı tepkime ve bunların standart indirgenme potansiyelleri ($E^\circ$) verilmiş:
- $Zn^{2+} + 2e^- \rightarrow Zn$ ($E^\circ = -0,76 V$)
- $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$ ($E^\circ = +0,34 V$)
- Bu değerler, elementlerin indirgenme eğilimlerini gösterir. Pozitif değerler indirgenme eğiliminin yüksek olduğunu, negatif değerler ise indirgenme eğiliminin düşük (yani yükseltgenme eğiliminin yüksek) olduğunu belirtir.
- Adım 2: Anot ve Katotu Belirleyelim
- Bir elektrokimyasal hücrede, standart potansiyeli daha pozitif (veya daha az negatif) olan yarı tepkime indirgenir (katot). Standart potansiyeli daha negatif olan yarı tepkime ise yükseltgenir (anot).
- Verilen değerleri karşılaştıralım: $+0,34 V$ (Cu) değeri, $-0,76 V$ (Zn) değerinden daha büyüktür.
- Bu durumda, bakır ($Cu^{2+}$) indirgenecek ve katot görevi görecektir. Çinko ($Zn$) ise yükseltgenecek ve anot görevi görecektir.
- Adım 3: Hücre Tepkimelerini Yazalım
- Katot (İndirgenme): $Cu^{2+} (aq) + 2e^- \rightarrow Cu (k)$ ($E^\circ_{indirgenme} = +0,34 V$)
- Anot (Yükseltgenme): Çinko yükseltgeneceği için, verilen yarı tepkimeyi ters çevirmemiz gerekir. Tepkime ters çevrildiğinde, standart potansiyelin işareti de değişir.
- $Zn (k) \rightarrow Zn^{2+} (aq) + 2e^-$ ($E^\circ_{yükseltgenme} = -(-0,76 V) = +0,76 V$)
- Adım 4: Standart Hücre Potansiyelini Hesaplayalım
- Standart hücre potansiyeli ($E^\circ_{hücre}$), katot ve anot potansiyellerinin toplamıdır:
- $E^\circ_{hücre} = E^\circ_{katot} + E^\circ_{anot}$
- Veya indirgenme potansiyelleri cinsinden: $E^\circ_{hücre} = E^\circ_{indirgenme (katot)} - E^\circ_{indirgenme (anot)}$
- İlk formülü kullanarak hesaplayalım:
- $E^\circ_{hücre} = (+0,34 V) + (+0,76 V)$
- $E^\circ_{hücre} = 1,10 V$
- İkinci formülü kullanarak da kontrol edelim:
- $E^\circ_{hücre} = E^\circ_{Cu^{2+}/Cu} - E^\circ_{Zn^{2+}/Zn}$
- $E^\circ_{hücre} = (+0,34 V) - (-0,76 V)$
- $E^\circ_{hücre} = 0,34 V + 0,76 V$
- $E^\circ_{hücre} = 1,10 V$
- Her iki yöntemle de aynı sonuca ulaştık. Bu, hücrenin kendiliğinden çalışacağını ve $1,10 V$ potansiyel üreteceğini gösterir.
Cevap B seçeneğidir.
