Bir elektroliz hücresinde katotta 0,1 mol metal birikmesi için 19300 Coulomb yük gerekiyor. Bu metalin değerliği kaçtır? (1 F = 96500 C)
A) 1Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, elektrolizle ilgili temel prensipleri kullanarak bir metalin değerliğini bulacağız. Elektroliz, elektrik enerjisi kullanarak kimyasal reaksiyonları gerçekleştirdiğimiz bir süreçtir. Katotta metal birikmesi, indirgenme reaksiyonu ile gerçekleşir ve bu süreçte elektronlar rol oynar. Şimdi adım adım çözümümüze geçelim:
Bize verilen yük miktarı Coulomb cinsindendir ($19300 \text{ C}$). Ancak kimyasal reaksiyonlarda elektron transferini anlamak için Faraday (F) birimini kullanmak daha pratiktir. Bir Faraday, bir mol elektronun taşıdığı yüke eşittir ve $96500 \text{ C}$ olarak verilmiştir.
Toplam yükü Faraday cinsine çevirelim:
Toplam Yük (Faraday) = $\frac{\text{Yük (Coulomb)}}{\text{Faraday Sabiti (C/F)}}$
Toplam Yük (Faraday) = $\frac{19300 \text{ C}}{96500 \text{ C/F}}$
Toplam Yük (Faraday) = $0.2 \text{ F}$
Bir Faraday (F) yük, bir mol elektronun taşıdığı yüke eşittir. Dolayısıyla, $0.2 \text{ F}$ yük, $0.2 \text{ mol}$ elektrona karşılık gelir.
Aktarılan Elektron Miktarı = $0.2 \text{ mol } e^-$
Katotta metal birikmesi, metal iyonlarının elektron alarak nötr metal atomlarına dönüşmesiyle gerçekleşir. Genel olarak, bir metal iyonu ($M^{n+}$) 'n' kadar elektron alarak nötr metale ($M$) dönüşür. Burada 'n' metalin değerliği (yükü) anlamına gelir.
Reaksiyon: $M^{n+}(aq) + n e^- \to M(s)$
Bu denklem bize şunu söyler: 1 mol metal birikmesi için 'n' mol elektron gereklidir.
Yani, $\frac{\text{Aktarılan Elektron Miktarı (mol)}}{\text{Biriken Metal Miktarı (mol)}} = \text{Değerlik (n)}$
Bize $0.1 \text{ mol}$ metal biriktiği verilmişti. Adım 2'de ise $0.2 \text{ mol}$ elektron aktarıldığını bulduk. Şimdi bu değerleri kullanarak metalin değerliğini hesaplayabiliriz:
Değerlik (n) = $\frac{0.2 \text{ mol } e^-}{0.1 \text{ mol metal}}$
Değerlik (n) = $2$
Bu durumda, metalin değerliği 2'dir.
Cevap B seçeneğidir.
