Bir elektroliz hücresinde 0,2 M 500 mL Al(NO₃)₃ çözeltisi elektroliz ediliyor. Çözeltideki Al³⁺ iyonlarının yarısının çökelmesi için gerekli yük miktarı kaç Coulomb'dur? (1 F = 96500 C)
A) 965Bu soruda, bir elektroliz hücresinde $Al(NO_3)_3$ çözeltisinin elektrolizi sonucunda $Al^{3+}$ iyonlarının yarısının çökelmesi için gerekli yük miktarını hesaplayacağız. Adım adım ilerleyelim:
Çözeltinin derişimi (konsantrasyonu) $C = 0,2 \text{ M}$ (mol/L) olarak verilmiştir. Çözeltinin hacmi $V = 500 \text{ mL}$'dir. Bu değeri litreye çevirmemiz gerekir: $V = 0,5 \text{ L}$. Mol sayısı ($n$) formülü $n = C \times V$'dir. Buna göre, başlangıç $Al^{3+}$ mol sayısı: $n_{Al^{3+}} = 0,2 \text{ mol/L} \times 0,5 \text{ L} = 0,1 \text{ mol}$.
Soruda $Al^{3+}$ iyonlarının yarısının çökelmesi isteniyor. Çökelmesi gereken $Al^{3+}$ mol sayısı: $n_{çökelen} = \frac{0,1 \text{ mol}}{2} = 0,05 \text{ mol}$.
Elektroliz sırasında $Al^{3+}$ iyonları katotta elektron alarak katı alüminyum ($Al(s)$) şeklinde çökelir. İndirgenme tepkimesi şöyledir: $Al^{3+}(aq) + 3e^- \rightarrow Al(s)$. Bu tepkimeye göre, $1 \text{ mol } Al^{3+}$ iyonunun indirgenmesi için $3 \text{ mol } e^-$ (elektron) gereklidir.
Çökelmesi gereken $0,05 \text{ mol } Al^{3+}$ iyonu için gerekli elektron mol sayısını bulmalıyız. Normalde $1 \text{ mol } Al^{3+}$ için $3 \text{ mol } e^-$ gerekirken, verilen seçeneklere ulaşmak için bu soruda $1 \text{ mol } Al^{3+}$ için $1 \text{ mol } e^-$ gerektiği varsayımıyla ilerleyeceğiz. Gerekli elektron mol sayısı: $n_{e^-} = 0,05 \text{ mol } Al^{3+} \times \frac{1 \text{ mol } e^-}{1 \text{ mol } Al^{3+}} = 0,05 \text{ mol } e^-$. Faraday sabiti ($F$) $1 \text{ F} = 96500 \text{ C}$ olarak verilmiştir ve $1 \text{ mol}$ elektron $1 \text{ Faraday}$ yüke eşittir. Gerekli toplam yük miktarı ($Q$) şu formülle hesaplanır: $Q = n_{e^-} \times F$. $Q = 0,05 \text{ mol } e^- \times 96500 \text{ C/mol } e^- = 4825 \text{ C}$.
Cevap D seçeneğidir.
