Nikel-kadmiyum (Ni-Cd) pilleri, şarj edilebilir piller arasında önemli bir yere sahiptir. Bu pillerde enerji depolama ve salıverme süreçleri, elektrotlardaki maddelerin yükseltgenme basamaklarının değişimiyle gerçekleşir. Nikel elektrotunda meydana gelen değişimi adım adım inceleyelim:
-
Nikel-kadmiyum pillerinde nikel, genellikle nikel hidroksit ($\text{Ni(OH)}_2$) ve nikel oksihidroksit ($\text{NiO(OH)}$) formları arasında dönüşüm gösterir. Bu dönüşüm, pilin şarj ve deşarj döngüsü sırasında gerçekleşir.
-
Deşarj (Pil Kullanılırken): Nikel oksihidroksit ($\text{NiO(OH)}$) indirgenerek nikel hidroksit ($\text{Ni(OH)}_2$) formuna dönüşür.
$\text{NiO(OH)(s)} + \text{H}_2\text{O(l)} + \text{e}^- \rightarrow \text{Ni(OH)}_2\text{(s)} + \text{OH}^-\text{(aq)}$
-
Şarj (Pil Doldurulurken): Nikel hidroksit ($\text{Ni(OH)}_2$) yükseltgenerek nikel oksihidroksit ($\text{NiO(OH)}$) formuna dönüşür.
$\text{Ni(OH)}_2\text{(s)} + \text{OH}^-\text{(aq)} \rightarrow \text{NiO(OH)(s)} + \text{H}_2\text{O(l)} + \text{e}^-$
-
Şimdi, nikelin bu iki bileşikteki yükseltgenme basamaklarını hesaplayalım:
-
Nikel hidroksit ($\text{Ni(OH)}_2$) için:
Hidroksit ($\text{OH}$) iyonunun yükü $-1$'dir. Bileşikte iki tane $\text{OH}$ iyonu olduğu için toplam yük $2 \times (-1) = -2$'dir. Bileşik nötr olduğu için nikelin yükseltgenme basamağı $+2$ olmalıdır.
$\text{Ni} + 2 \times (-1) = 0 \Rightarrow \text{Ni} = +2$
-
Nikel oksihidroksit ($\text{NiO(OH)}$) için:
Oksijenin yükseltgenme basamağı genellikle $-2$'dir. Hidroksit ($\text{OH}$) iyonunun yükü $-1$'dir. Bileşik nötr olduğu için nikelin yükseltgenme basamağı $+3$ olmalıdır.
$\text{Ni} + (-2) + (-1) = 0 \Rightarrow \text{Ni} = +3$
-
Görüldüğü gibi, nikel-kadmiyum pillerinde nikel, $+2$ yükseltgenme basamağından $+3$ yükseltgenme basamağına (şarj sırasında) veya $+3$ yükseltgenme basamağından $+2$ yükseltgenme basamağına (deşarj sırasında) geçiş yapar. Bu durum, $+2 \rightleftharpoons +3$ değişimi olarak ifade edilir.
Cevap B seçeneğidir.
