Merhaba öğrenciler! Bu soruyu adım adım ve anlaşılır bir şekilde çözelim. Elektroliz konusunu daha iyi anlamanıza yardımcı olacağım.
Öncelikle, nişadır (NH₄Cl) çözeltisinin elektrolizinde neler olduğunu hatırlayalım. Elektroliz, elektrik enerjisi kullanarak kimyasal bir reaksiyonu başlatma işlemidir. Bu soruda, anot ve katotta hangi gazların açığa çıktığını ve hacimlerinin eşit olduğunu bilmemiz gerekiyor.
- Nişadır (NH₄Cl) Çözeltisinin İyonlaşması: Nişadır suda çözündüğünde NH₄⁺ ve Cl⁻ iyonlarına ayrışır. Suyun da elektrolizde rol oynadığını unutmayalım.
- Anotta (Pozitif Elektrot) Gerçekleşen Olaylar: Anotta yükseltgenme (oksidasyon) gerçekleşir. Yani, anyonlar elektron verir. Burada iki olası reaksiyon vardır:
- Klor iyonlarının yükseltgenmesi: $2Cl^- \rightarrow Cl_2(g) + 2e^-$
- Suyun yükseltgenmesi: $2H_2O \rightarrow O_2(g) + 4H^+ + 4e^-$
- Katotta (Negatif Elektrot) Gerçekleşen Olaylar: Katotta indirgenme (redüksiyon) gerçekleşir. Yani, katyonlar elektron alır. Burada da iki olası reaksiyon vardır:
- Amonyum iyonlarının indirgenmesi: $2NH_4^+ + 2e^- \rightarrow 2NH_3(g) + H_2(g)$ (Bu reaksiyon pratikte çok yavaş ilerler)
- Suyun indirgenmesi: $2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-$
- Hacimlerin Eşit Olması Durumu: Soruda, anot ve katotta açığa çıkan gazların normal koşullardaki (NK) hacimlerinin eşit olduğu belirtilmiş. Bu bilgi, hangi reaksiyonların baskın olduğunu anlamamıza yardımcı olacak.
Şimdi seçenekleri değerlendirelim:
- A) Hidrojen - Klor: Katotta hidrojen ($H_2$) ve anotta klor ($Cl_2$) gazı oluşması durumunda, reaksiyonlar şu şekilde olur:
- Katot: $2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-$
- Anot: $2Cl^- \rightarrow Cl_2(g) + 2e^-$
Bu durumda, aynı sayıda elektron transferi olduğu için, oluşan gazların mol sayıları ve dolayısıyla hacimleri eşit olur.
- B) Hidrojen - Oksijen: Katotta hidrojen ($H_2$) ve anotta oksijen ($O_2$) gazı oluşması durumunda, reaksiyonlar şu şekilde olur:
- Katot: $2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-$
- Anot: $2H_2O \rightarrow O_2(g) + 4H^+ + 4e^-$
Bu durumda, anot reaksiyonu için katot reaksiyonunun iki katı kadar elektron gerekir. Bu nedenle, eşit hacimde gaz oluşmaz.
- C) Azot - Klor: Amonyum iyonlarından azot gazı oluşumu normal şartlarda gözlenmez. Bu seçenek elenir.
- D) Oksijen - Klor: Anotta hem oksijen ($O_2$) hem de klor ($Cl_2$) gazı oluşabilir. Ancak, katotta sadece hidrojen ($H_2$) oluştuğunu varsayarsak, hacimlerin eşit olması için özel bir durumun gerçekleşmesi gerekir. Bu durum genellikle geçerli değildir.
Yukarıdaki değerlendirmeler sonucunda, anot ve katotta eşit hacimde gaz oluşumu için en uygun seçeneğin A seçeneği olduğunu görüyoruz.
Cevap A seçeneğidir.
