Bir elektroliz hücresinde 0,2 mol MgCl₂ sulu çözeltisi 9650 Coulomb yük ile elektroliz ediliyor. Elektroliz sonucu katotta toplanan maddenin kütlesi kaç gramdır? (Mg: 24 g/mol, Cl: 35,5 g/mol, 1 F = 96500 C)
A) 0,24Merhaba arkadaşlar, bu elektroliz sorusunu adım adım çözelim. Elektroliz, elektrik enerjisi kullanarak kimyasal reaksiyonları gerçekleştirdiğimiz bir yöntemdir. Bu soruda, MgCl₂'nin elektrolizi sonucu katotta toplanan madde miktarını hesaplayacağız.
Öncelikle MgCl₂'nin suda nasıl iyonlarına ayrıştığına bakalım: $MgCl_2(s) \rightarrow Mg^{2+}(aq) + 2Cl^-(aq)$ Bu ayrışma sonucunda 1 mol MgCl₂'den 1 mol $Mg^{2+}$ iyonu ve 2 mol $Cl^-$ iyonu oluşur.
Katotta, pozitif yüklü iyonlar (katyonlar) indirgenir. Bu durumda, $Mg^{2+}$ iyonları elektron alarak metalik magnezyuma dönüşür: $Mg^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Mg(k)$ Bu reaksiyondan görüyoruz ki, 1 mol Mg metali elde etmek için 2 mol elektron gereklidir.
Faraday sabiti (F), 1 mol elektronun taşıdığı yük miktarıdır ve değeri 96500 Coulomb'dur (C). Soruda verilen yük miktarı 9650 C. O halde geçen mol elektron sayısını bulalım: $n_e = \frac{Q}{F} = \frac{9650 \ C}{96500 \ C/mol} = 0,1 \ mol$ Yani, devreden 0,1 mol elektron geçmiştir.
Katotta toplanan magnezyumun mol sayısını bulmak için, elektronların mol sayısı ile magnezyumun mol sayısı arasındaki ilişkiyi kullanalım. Reaksiyona göre, 2 mol elektron 1 mol Mg oluşturuyor. O halde: $n_{Mg} = \frac{n_e}{2} = \frac{0,1 \ mol}{2} = 0,05 \ mol$ Demek ki, katotta 0,05 mol Mg metali toplanmıştır.
Son olarak, toplanan magnezyumun kütlesini hesaplayalım. Magnezyumun molar kütlesi 24 g/mol olarak verilmiş. $m_{Mg} = n_{Mg} \times M_{Mg} = 0,05 \ mol \times 24 \ g/mol = 1,2 \ g$ Bu durumda, katotta toplanan magnezyumun kütlesi 1,2 gramdır.
Cevap B seçeneğidir.
