Kimya ve Elektrik 12. sınıf Test 1

Zn²⁺/Zn çiftinin standart indirgenme potansiyeli -0,76 V'tur. Buna göre, 0,1 M Zn²⁺ çözeltisinde çinko elektrodun potansiyeli 25°C'de kaç volttur?

A) -0,79
B) -0,76
C) -0,73
D) -0,70

Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için Nernst Denklemi'ni kullanacağız. Nernst Denklemi, standart olmayan koşullarda bir elektrotun potansiyelini hesaplamamızı sağlayan çok önemli bir araçtır. Haydi adım adım ilerleyelim:

• 1. İlgili Yarı Tepkimeyi Yazalım:

  Çinko elektrotun potansiyelini bulmak istediğimiz için, çinko iyonlarının indirgenme yarı tepkimesini yazmalıyız. Bu tepkime şöyledir:

  $\text{Zn}^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow \text{Zn}(s)$

• 2. Nernst Denklemi'ni Hatırlayalım:

  Nernst Denklemi, standart olmayan koşullardaki elektrot potansiyelini ($E$) standart elektrot potansiyeli ($E^\circ$) ve reaktan/ürün derişimleriyle ilişkilendirir. $25^\circ\text{C}$ için basitleştirilmiş hali şöyledir:

  $E = E^\circ - \frac{0.0592}{n} \log Q$

  Burada:

  $E$: Elektrot potansiyeli (hesaplamak istediğimiz değer)

  $E^\circ$: Standart elektrot potansiyeli (soruda verilen $-0.76 \text{ V}$)

  $n$: Yarı tepkimede transfer edilen elektron sayısı (yukarıdaki tepkimeden $n=2$)

  $Q$: Tepkime kesri (denge sabiti ifadesine benzer, ancak denge durumunda olmayabilir)

  Not: Bazı kaynaklarda $\frac{0.0591}{n}$ de kullanılabilir, bu küçük fark genellikle sonucu etkilemez.

• 3. Tepkime Kesri ($Q$) Değerini Belirleyelim:

  Yarı tepkimemiz $\text{Zn}^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow \text{Zn}(s)$ şeklindedir.

  Katılar ve saf sıvılar tepkime kesri ifadesinde yer almaz. Bu nedenle $Q$ ifadesi sadece $\text{Zn}^{2+}$ iyonunun derişimine bağlı olacaktır:

  $Q = \frac{1}{[\text{Zn}^{2+}]}$

  Soruda $[\text{Zn}^{2+}] = 0.1 \text{ M}$ olarak verilmiştir. O halde:

  $Q = \frac{1}{0.1} = 10$

• 4. Bilgileri Nernst Denklemi'nde Yerine Koyalım:

  Şimdi elimizdeki tüm değerleri Nernst Denklemi'ne yerleştirelim:

  $E^\circ = -0.76 \text{ V}$

  $n = 2$

  $Q = 10$

  $E = -0.76 - \frac{0.0592}{2} \log(10)$

• 5. Hesaplamayı Yapalım:

  $\log(10)$ değeri $1$'e eşittir. Bu durumda denklemimiz şöyle olur:

  $E = -0.76 - \frac{0.0592}{2} \times 1$

  $E = -0.76 - 0.0296$

  $E = -0.7896 \text{ V}$

• 6. Sonucu Yuvarlayalım:

  Hesapladığımız değer $-0.7896 \text{ V}$'dir. Seçeneklere baktığımızda, bu değere en yakın olan seçenek $-0.79 \text{ V}$'dir.

Cevap A seçeneğidir.