Redoks test çöz AYT Test 1

Fe²⁺/Fe yarı hücresinin standart indirgenme potansiyeli -0,44 V, Ag⁺/Ag yarı hücresinin standart indirgenme potansiyeli +0,80 V'dir. Buna göre Fe²⁺ + 2Ag → Fe + 2Ag⁺ tepkimesi için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

A) Tepkime kendiliğinden gerçekleşir
B) Pil potansiyeli 1,24 V'dur
C) Anot Ag'dir
D) Katot Fe'dir
E) Elektronlar Ag'den Fe'ye akar

Merhaba sevgili öğrencilerim,

Bu soruda, iki farklı yarı hücrenin standart indirgenme potansiyelleri verilmiş ve belirli bir tepkimenin doğru olup olmadığını veya özelliklerini belirlememiz isteniyor. Adım adım ilerleyerek bu tür soruları nasıl çözeceğimizi öğrenelim.

• 1. Verilen Yarı Hücre Potansiyellerini İnceleyelim:
  • $Fe^{2+}/Fe$ yarı hücresi için standart indirgenme potansiyeli: $E^\circ_{Fe^{2+}/Fe} = -0,44 \text{ V}$
  • $Ag^+/Ag$ yarı hücresi için standart indirgenme potansiyeli: $E^\circ_{Ag^+/Ag} = +0,80 \text{ V}$

  İndirgenme potansiyelleri bize bir elementin indirgenme eğilimini gösterir. Daha pozitif indirgenme potansiyeline sahip olan madde indirgenmeye, daha negatif indirgenme potansiyeline sahip olan madde ise yükseltgenmeye daha yatkındır.

• 2. Spontan (Kendiliğinden Gerçekleşen) Tepkimeyi Belirleyelim:
  • $Ag^+$'nın indirgenme potansiyeli ($+0,80 \text{ V}$) $Fe^{2+}$'nin indirgenme potansiyelinden ($-0,44 \text{ V}$) daha büyüktür. Bu, $Ag^+$ iyonlarının indirgenmeye, $Fe$ metalinin ise yükseltgenmeye daha yatkın olduğu anlamına gelir.
  • Dolayısıyla, kendiliğinden gerçekleşen (spontan) tepkimede:
    • Yükseltgenme (Anot): $Fe \rightarrow Fe^{2+} + 2e^-$ ($E^\circ_{yükseltgenme} = -(-0,44 \text{ V}) = +0,44 \text{ V}$)
    • İndirgenme (Katot): $2Ag^+ + 2e^- \rightarrow 2Ag$ ($E^\circ_{indirgenme} = +0,80 \text{ V}$)
  • Spontan tepkime: $Fe + 2Ag^+ \rightarrow Fe^{2+} + 2Ag$
• 3. Spontan Tepkimenin Pil Potansiyelini ($E^\circ_{pil}$) Hesaplayalım:
  • Pil potansiyeli, $E^\circ_{pil} = E^\circ_{katot} - E^\circ_{anot}$ formülüyle veya $E^\circ_{pil} = E^\circ_{indirgenme} + E^\circ_{yükseltgenme}$ formülüyle hesaplanır.
  • $E^\circ_{pil} = E^\circ_{Ag^+/Ag} - E^\circ_{Fe^{2+}/Fe} = (+0,80 \text{ V}) - (-0,44 \text{ V}) = +0,80 \text{ V} + 0,44 \text{ V} = +1,24 \text{ V}$.
  • Pil potansiyeli pozitif ($+1,24 \text{ V}$) olduğu için bu tepkime kendiliğinden gerçekleşir.
• 4. Soruda Verilen Tepkimeyi İnceleyelim ve Seçenekleri Değerlendirelim:
  • Soruda verilen tepkime: $Fe^{2+} + 2Ag \rightarrow Fe + 2Ag^+$
  • Bu tepkimede:
    • $Fe^{2+}$ iyonları indirgenerek $Fe$ metaline dönüşür (yükseltgenme basamağı +2'den 0'a düşer).
    • $Ag$ metali yükseltgenerek $Ag^+$ iyonlarına dönüşür (yükseltgenme basamağı 0'dan +1'e çıkar).
  • Bu tepkimenin potansiyelini hesaplarsak:
    • İndirgenme: $Fe^{2+} + 2e^- \rightarrow Fe$ ($E^\circ_{indirgenme} = -0,44 \text{ V}$)
    • Yükseltgenme: $Ag \rightarrow Ag^+ + e^-$ ($E^\circ_{yükseltgenme} = -(+0,80 \text{ V}) = -0,80 \text{ V}$)
    • $E^\circ_{tepkime} = E^\circ_{indirgenme} + E^\circ_{yükseltgenme} = (-0,44 \text{ V}) + (-0,80 \text{ V}) = -1,24 \text{ V}$.
  • Bu tepkimenin potansiyeli negatif olduğu için, soruda verilen tepkime kendiliğinden gerçekleşmez. Bu tepkime, spontan tepkimenin tersidir.
• 5. Seçenekleri Kontrol Edelim:
  • A) Tepkime kendiliğinden gerçekleşir: Yanlış. Soruda verilen tepkimenin potansiyeli $-1,24 \text{ V}$ olduğu için kendiliğinden gerçekleşmez.
  • B) Pil potansiyeli 1,24 V'dur: Doğru. Bu ifade, bu iki yarı hücreden oluşan bir galvanik hücrenin (spontan tepkimenin) potansiyelini ifade eder ve biz bunu $+1,24 \text{ V}$ olarak hesapladık.
  • C) Anot Ag'dir: Yanlış. Spontan bir galvanik hücrede $Fe$ yükseltgenir (anot), $Ag^+$ indirgenir (katot). Soruda verilen tepkime için $Ag$ yükseltgenir, ancak bu tepkime spontan değildir. Genellikle "anot" ve "katot" terimleri spontan bir pil için kullanılır.
  • D) Katot Fe'dir: Yanlış. Spontan bir galvanik hücrede $Ag^+$ indirgenir (katot), $Fe$ yükseltgenir (anot). Soruda verilen tepkime için $Fe^{2+}$ indirgenir, ancak bu tepkime spontan değildir.
  • E) Elektronlar Ag'den Fe'ye akar: Yanlış. Spontan bir galvanik hücrede elektronlar anottan (Fe) katota ($Ag^+$'ya doğru) akar. Soruda verilen tepkime gerçekleşseydi (ki gerçekleşmez), elektronlar Ag'den $Fe^{2+}$'ye akardı.

Bu analizlere göre, bu iki yarı hücreden oluşan bir pilin potansiyeli $1,24 \text{ V}$'tur.

Cevap B seçeneğidir.