Merhaba sevgili öğrenciler,
Bu soruda, gümüş nitrat ($AgNO_3$) ve sodyum klorür ($NaCl$) karışımının sulu çözeltisinin elektrolizi sırasında katotta ilk olarak hangi elementin açığa çıkacağını bulmamız isteniyor. Elektroliz, elektrik enerjisi kullanarak kimyasal tepkimeleri gerçekleştirme işlemidir. Katot, indirgenme (redüksiyon) tepkimelerinin gerçekleştiği elektrottur.
- 1. Adım: Çözeltideki Türleri Belirleyelim
- Çözeltide $AgNO_3$, $NaCl$ ve su ($H_2O$) bulunmaktadır.
- Bu bileşikler suda iyonlarına ayrışır:
- $AgNO_3(aq) \rightarrow Ag^+(aq) + NO_3^-(aq)$
- $NaCl(aq) \rightarrow Na^+(aq) + Cl^-(aq)$
- Su ise çok az da olsa $H^+$ ve $OH^-$ iyonlarına ayrışır, ancak genellikle suyun kendisinin indirgenmesi veya yükseltgenmesi düşünülür.
- Katotta indirgenebilecek pozitif yüklü iyonlar veya moleküller şunlardır: $Ag^+$, $Na^+$ ve $H_2O$.
- 2. Adım: Katotta Olası İndirgenme Tepkimelerini ve Standart Potansiyellerini Yazalım
- Katotta, pozitif yüklü iyonlar veya su molekülleri elektron alarak indirgenir. Hangi türün ilk indirgeneceğini belirlemek için standart indirgenme potansiyellerine ($E^\circ$) bakarız. En yüksek (en pozitif) indirgenme potansiyeline sahip olan tür ilk indirgenir.
- Olası indirgenme tepkimeleri ve yaklaşık standart indirgenme potansiyelleri şunlardır:
- Gümüş iyonunun indirgenmesi: $Ag^+(aq) + e^- \rightarrow Ag(s)$ ; $E^\circ = +0.80 \text{ V}$
- Suyun indirgenmesi: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$ ; $E^\circ = -0.83 \text{ V}$ (nötr çözeltide)
- Sodyum iyonunun indirgenmesi: $Na^+(aq) + e^- \rightarrow Na(s)$ ; $E^\circ = -2.71 \text{ V}$
- 3. Adım: İndirgenme Potansiyellerini Karşılaştıralım
- Yukarıdaki potansiyelleri karşılaştırdığımızda:
- $+0.80 \text{ V}$ (Gümüş)
- $-0.83 \text{ V}$ (Su)
- $-2.71 \text{ V}$ (Sodyum)
- Gümüş iyonunun indirgenme potansiyeli ($+0.80 \text{ V}$), suyun ve sodyum iyonunun indirgenme potansiyellerinden çok daha yüksektir (daha pozitiftir).
- 4. Adım: Sonucu Belirleyelim
- En yüksek indirgenme potansiyeline sahip olan $Ag^+$ iyonları, katotta ilk olarak indirgenerek katı gümüş ($Ag$) elementini oluşturacaktır.
Cevap A seçeneğidir.
