Elektroliz, elektrik enerjisi kullanarak kimyasal reaksiyonları gerçekleştirme işlemidir. Bir elektroliz kabında anot ve katot bölmeleri ayrıldığında, her bir elektrottaki reaksiyonları ayrı ayrı değerlendirmemiz gerekir.
- Katot Nedir? Katot, elektroliz kabında indirgenme (elektron alma) reaksiyonlarının gerçekleştiği negatif yüklü elektrottur. Bu nedenle, çözeltideki pozitif yüklü iyonlar (katyonlar) ve su molekülleri katotta indirgenmek için yarışır.
- Çözeltideki Türler: Sulu $AgNO_3$ çözeltisi elektroliz edildiğinde, çözeltide $Ag^+$ iyonları, $NO_3^-$ iyonları ve $H_2O$ molekülleri bulunur. Suyun otoiyonizasyonundan gelen $H^+$ ve $OH^-$ iyonları da mevcuttur, ancak katottaki indirgenme yarışında $Ag^+$ ve $H_2O$ ana rakiplerdir.
- Katotta Olası İndirgenme Reaksiyonları: Katotta indirgenme potansiyeli daha yüksek (daha pozitif) olan tür öncelikle indirgenir. Katotta indirgenebilecek iki ana reaksiyon şunlardır:
- Gümüş iyonlarının indirgenmesi: $Ag^+(aq) + e^- \rightarrow Ag(s)$
- Suyun indirgenmesi: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$
- Standart İndirgenme Potansiyellerini Karşılaştırma: Hangi reaksiyonun öncelikli olacağını belirlemek için standart indirgenme potansiyellerine ($E^\circ$) bakmamız gerekir:
- $Ag^+(aq) + e^- \rightarrow Ag(s)$ için $E^\circ = +0.80 \text{ V}$
- $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$ için $E^\circ = -0.83 \text{ V}$ (Bu değer genellikle nötr çözeltiler için kullanılır. Standart koşullarda $H^+$ indirgenmesi $0.00 \text{ V}$'dir, ancak sulu çözeltide $H_2O$ indirgenmesi daha uygun bir karşılaştırma noktasıdır.)
- Sonuç: Gümüş iyonlarının ($Ag^+$) standart indirgenme potansiyeli ($+0.80 \text{ V}$), suyun indirgenme potansiyelinden (yaklaşık $-0.83 \text{ V}$) çok daha yüksektir. Bu, $Ag^+$ iyonlarının elektron alıp metalik gümüşe ($Ag$) dönüşmesinin, suyun hidrojen gazına ($H_2$) dönüşmesinden çok daha kolay ve tercih edilen bir reaksiyon olduğu anlamına gelir. Dolayısıyla, katotta öncelikle gümüş ($Ag$) toplanacaktır.
Cevap B seçeneğidir.
