🎓 Faraday elektroliz kanunları nedir Test 1 - Ders Notu
Bu ders notu, Faraday'ın elektroliz kanunları testine hazırlanırken bilmeniz gereken temel elektroliz kavramlarını, Faraday'ın birinci ve ikinci kanunlarını ve bu kanunlarla ilgili hesaplamaları sade bir dille özetlemektedir.
📌 Elektroliz Nedir?
Elektroliz, elektrik enerjisi kullanarak kimyasal bir değişimi (genellikle bir bileşiği elementlerine ayırma) gerçekleştirme işlemidir. Kısacası, elektrik akımıyla madde üretme veya ayrıştırma yöntemidir.
- Elektrolitik Hücre: Elektroliz işleminin yapıldığı düzenektir.
- Anot (+): Elektrik akımının geldiği, yükseltgenme (elektron verme) tepkimesinin gerçekleştiği elektrottur. Genellikle pozitif yüklüdür.
- Katot (-): Elektrik akımının çıktığı, indirgenme (elektron alma) tepkimesinin gerçekleştiği elektrottur. Genellikle negatif yüklüdür.
- Elektrolit: Elektrik akımını ileten, genellikle erimiş tuz veya iyonik çözeltidir.
💡 İpucu: Elektrolizde elektrik enerjisi kimyasal enerjiye dönüşür. Pillerin tersi bir süreçtir.
📌 Faraday'ın Birinci Elektroliz Kanunu
Bu kanun, elektrotlarda biriken veya çözünen madde miktarının, devreden geçen elektrik yükü (akım miktarı) ile doğru orantılı olduğunu belirtir.
- Temel Prensip: Ne kadar çok elektrik akımı geçirirsek, o kadar çok madde birikir veya çözünür.
- Yük (Q): Bir devreden geçen elektrik miktarıdır. Birimi Coulomb (C)'dur.
- Formül: $Q = I \cdot t$
- Burada $I$ akım (Amper, A) ve $t$ zaman (saniye, s) cinsindendir.
- Faraday Sabiti (F): Bir mol elektronun yüküdür. Yaklaşık olarak $96485$ Coulomb/mol e- değerindedir. Pratik sorularda genellikle $96500$ C/mol e- olarak alınır.
- Madde Miktarı Hesaplaması: Elektrotlarda biriken veya çözünen maddenin mol sayısı ($n_{madde}$) şu şekilde bulunur:
- Önce geçen elektron mol sayısı ($n_e$) bulunur: $n_e = Q / F$
- Sonra maddenin mol sayısı bulunur: $n_{madde} = n_e / \text{değerlik (n)}$
- "Değerlik (n)", maddenin indirgenme veya yükseltgenme tepkimesinde aldığı veya verdiği elektron sayısıdır (örneğin, $Al^{3+}$ için $n=3$, $Cu^{2+}$ için $n=2$).
- Kütle ($m$) ise $m = n_{madde} \cdot M$ formülüyle hesaplanır, burada $M$ mol kütlesidir.
⚠️ Dikkat: Zaman birimi mutlaka saniye olmalıdır. Akım birimi Amper olmalıdır.
📌 Faraday'ın İkinci Elektroliz Kanunu
Bu kanun, farklı elektrolitik hücrelerden aynı miktarda elektrik yükü (aynı akım) geçirildiğinde, elektrotlarda açığa çıkan maddelerin eşdeğer gram sayılarının eşit olduğunu ifade eder.
- Eşdeğer Kütle ($E_k$): Bir maddenin mol kütlesinin ($M$), o maddenin değerliliğine ($n$) bölünmesiyle bulunur. $E_k = M / n$.
- Temel Prensip: Aynı miktarda elektrikle farklı maddelerden, kütlece farklı ama eşdeğer kütle oranları aynı miktarda açığa çıkar.
- Uygulama: Seri bağlı elektroliz kaplarında (yani hepsinden aynı $Q$ geçer)
- $(m_1 / E_{k1}) = (m_2 / E_{k2})$ veya $(m_1 / (M_1/n_1)) = (m_2 / (M_2/n_2))$
- Burada $m$ biriken kütle, $M$ mol kütlesi ve $n$ değerliktir.
💡 İpucu: Bu kanun özellikle birden fazla elektrolitik hücrenin seri bağlandığı durumlarda, birindeki madde miktarından diğerindeki madde miktarını bulmak için kullanılır.
📌 Önemli Kavramlar ve Birimler
Faraday kanunlarıyla ilgili hesaplamalarda kullanılan bazı temel kavramlar ve birimleri:
- Akım (I): Amper (A)
- Zaman (t): Saniye (s)
- Yük (Q): Coulomb (C)
- Mol Kütlesi (M): g/mol
- Değerlik (n): Elektron sayısı (birimsiz)
- Avogadro Sayısı ($N_A$): Bir moldeki tanecik sayısı, yaklaşık $6.022 \times 10^{23}$ tanecik/mol.
📝 Unutma: Elektroliz, sanayide metal kaplama (galvanizleme), saf metallerin üretimi ve bazı kimyasalların eldesinde yaygın olarak kullanılan önemli bir süreçtir.
