Bir galvanik hücrede aşağıdaki yarı tepkimeler gerçekleşmektedir:
$Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-$
$Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$
Bu pil çalışırken aşağıdaki değişikliklerden hangisi gözlenmez?
A) Çinko elektrotun kütlesinin azalması
B) Bakır elektrotun kütlesinin artması
C) Çinko çözeltisindeki $Zn^{2+}$ derişiminin artması
D) Bakır çözeltisindeki $Cu^{2+}$ derişiminin artması
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, bir galvanik hücrede gerçekleşen yarı tepkimeler verilmiş ve pil çalışırken hangi değişikliğin gözlenmeyeceği sorulmuştur. Galvanik hücreler, kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren sistemlerdir ve kendiliğinden gerçekleşen redoks (indirgenme-yükseltgenme) tepkimeleriyle çalışırlar.
Şimdi adım adım çözümleyelim:
- 1. Yarı Tepkimeleri Analiz Edelim:
- Verilen ilk yarı tepkime: $Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-$
- Bu tepkimede çinko (Zn) atomu elektron kaybederek $Zn^{2+}$ iyonuna dönüşmüştür. Elektron kaybetme olayı yükseltgenme (oksidasyon) olarak adlandırılır. Yükseltgenmenin gerçekleştiği elektrot anottur.
- Verilen ikinci yarı tepkime: $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$
- Bu tepkimede bakır iyonu ($Cu^{2+}$) elektron alarak bakır (Cu) metaline dönüşmüştür. Elektron alma olayı indirgenme (redüksiyon) olarak adlandırılır. İndirgenmenin gerçekleştiği elektrot katottur.
- 2. Seçenekleri Değerlendirelim:
- A) Çinko elektrotun kütlesinin azalması:
- Çinko elektrot anottur ve yükseltgenme tepkimesi ($Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-$) burada gerçekleşir. Katı haldeki çinko metali, çözeltiye $Zn^{2+}$ iyonları olarak geçer. Bu durum, çinko elektrotun zamanla aşınmasına ve kütlesinin azalmasına neden olur. Dolayısıyla bu gözlenir.
- B) Bakır elektrotun kütlesinin artması:
- Bakır elektrot katottur ve indirgenme tepkimesi ($Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$) burada gerçekleşir. Çözeltideki $Cu^{2+}$ iyonları elektron alarak katı bakır (Cu) metali şeklinde elektrotun yüzeyinde birikir. Bu durum, bakır elektrotun kütlesinin artmasına neden olur. Dolayısıyla bu gözlenir.
- C) Çinko çözeltisindeki $Zn^{2+}$ derişiminin artması:
- Çinko elektrot anotta yükseltgenirken, $Zn$ metali $Zn^{2+}$ iyonları olarak çözeltiye geçer. Bu durum, çinko yarı hücresindeki $Zn^{2+}$ iyonlarının derişiminin zamanla artmasına neden olur. Dolayısıyla bu gözlenir.
- D) Bakır çözeltisindeki $Cu^{2+}$ derişiminin artması:
- Bakır elektrot katotta indirgenirken, çözeltideki $Cu^{2+}$ iyonları elektron alarak katı bakır (Cu) metaline dönüşür ve elektrot üzerinde birikir. Yani, çözeltiden $Cu^{2+}$ iyonları harcanır. Bu durum, bakır yarı hücresindeki $Cu^{2+}$ iyonlarının derişiminin zamanla azalmasına neden olur, artmasına değil. Dolayısıyla bu gözlenmez.
Yukarıdaki analizlere göre, pil çalışırken bakır çözeltisindeki $Cu^{2+}$ derişiminin artması gözlenmez, aksine azalır.
Cevap D seçeneğidir.
