Bir elektroliz deneyinde 0,2 mol Al³⁺ iyonunu metalik alüminyuma dönüştürmek için kaç coulomb yük gerekir?
A) 19300 CMerhaba sevgili öğrenciler! Bu soruda, bir elektroliz deneyinde belirli bir miktar alüminyum iyonunu metalik alüminyuma dönüştürmek için ne kadar elektrik yüküne (Coulomb) ihtiyacımız olduğunu adım adım hesaplayacağız. Bu tür sorular, elektrokimyanın temel prensiplerini anlamak için çok önemlidir.
Adım 1: İndirgenme Denklemini Yazma
Alüminyum iyonu ($Al^{3+}$), metalik alüminyuma ($Al(s)$) dönüşürken elektron alır. Bu olaya indirgenme denir. İndirgenme denklemini yazalım:
$Al^{3+}(aq) + 3e^- \rightarrow Al(s)$
Bu denklem bize çok önemli bir bilgi verir: 1 mol $Al^{3+}$ iyonunun 1 mol metalik alüminyuma dönüşebilmesi için tam olarak 3 mol elektrona ($e^-$) ihtiyaç vardır.
Adım 2: Gerekli Mol Elektron Miktarını Hesaplama
Soruda bize 0,2 mol $Al^{3+}$ iyonunun dönüştürülmesi gerektiği belirtiliyor. Adım 1'deki denklemi kullanarak, bu miktar $Al^{3+}$ için kaç mol elektron gerektiğini bulalım:
Eğer 1 mol $Al^{3+}$ için 3 mol $e^-$ gerekiyorsa,
0,2 mol $Al^{3+}$ için $X$ mol $e^-$ gerekir.
Bu bir doğru orantıdır: $X = 0,2 \text{ mol } Al^{3+} \times \frac{3 \text{ mol } e^-}{1 \text{ mol } Al^{3+}} = 0,6 \text{ mol } e^-$
Yani, 0,2 mol $Al^{3+}$ iyonunu indirgemek için toplamda 0,6 mol elektrona ihtiyacımız var.
Adım 3: Faraday Sabitini Kullanma
Elektrokimyasal hesaplamalarda, 1 mol elektronun taşıdığı yük miktarına Faraday sabiti ($F$) denir. Bu sabit, yaklaşık olarak $96485 \text{ C/mol e^-}$ değerindedir. Genellikle hesaplamalarda kolaylık sağlaması için $96500 \text{ C/mol e^-}$ olarak yuvarlanmış hali kullanılır. Seçeneklere baktığımızda bu yuvarlanmış değeri kullanmak daha doğru sonuç verecektir.
$F = 96500 \text{ C/mol e^-}$
Adım 4: Toplam Yük Miktarını (Coulomb) Hesaplama
Şimdi, ihtiyacımız olan toplam elektron mol sayısını (0,6 mol $e^-$) Faraday sabiti ile çarparak gerekli toplam yük miktarını (Coulomb cinsinden) bulabiliriz:
Toplam Yük ($Q$) = (Gerekli mol elektron sayısı) $\times$ (Faraday Sabiti)
$Q = 0,6 \text{ mol } e^- \times 96500 \text{ C/mol } e^-$
$Q = 57900 \text{ C}$
Bu hesaplama sonucunda, 0,2 mol $Al^{3+}$ iyonunu metalik alüminyuma dönüştürmek için 57900 Coulomb yüke ihtiyaç duyulduğunu buluruz.
Cevap C seçeneğidir.
