Elektrokimyasal piller test çöz AYT Test 1

Bir elektrokimyasal hücrede çinko ve bakır elektrotlar kullanılmaktadır. Çinko elektrot anot, bakır elektrot katot görevi görmektedir. Bu pil ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

A) Çinko elektrottan bakır elektrona doğru elektron akışı olur
B) Çinko elektrot zamanla kütle kaybeder
C) Tuz köprüsündeki anyonlar çinko yarı hücresine doğru hareket eder
D) Bakır elektrot üzerinde bakır metali birikir

Merhaba sevgili öğrenciler!

Bu soruda, bir elektrokimyasal hücrenin (galvanik pilin) temel çalışma prensiplerini anlamamız isteniyor. Çinko (Zn) ve bakır (Cu) elektrotların kullanıldığı bir pilimiz var ve bize hangi elektrodun anot, hangisinin katot olduğu açıkça belirtilmiş. Bu bilgiler ışığında, verilen ifadelerden hangisinin yanlış olduğunu bulacağız.

• Anodu ve Katodu Tanımlayalım:
  • Anot (Çinko Elektrot): Anot, yükseltgenmenin (elektron verme) gerçekleştiği elektrottur. Çinko metali yükseltgenerek $Zn^{2+}$ iyonlarına dönüşür ve elektron verir. $Zn(k) \rightarrow Zn^{2+}(suda) + 2e^-$
  • Katot (Bakır Elektrot): Katot, indirgenmenin (elektron alma) gerçekleştiği elektrottur. Çözeltideki $Cu^{2+}$ iyonları elektron alarak bakır metaline indirgenir ve elektrot üzerinde birikir. $Cu^{2+}(suda) + 2e^- \rightarrow Cu(k)$
• Elektron Akış Yönü:
  • Elektronlar her zaman anottan (yükseltgenmenin olduğu yer) katota (indirgenmenin olduğu yer) doğru, dış devreden akarlar. Yani, çinko elektrottan bakır elektrona doğru bir elektron akışı olur.
• Kütle Değişimleri:
  • Anot (Çinko): Çinko metali $Zn^{2+}$ iyonlarına dönüştüğü için elektrot zamanla kütle kaybeder.
  • Katot (Bakır): Çözeltideki $Cu^{2+}$ iyonları bakır metali olarak elektrot üzerinde biriktiği için bakır elektrot zamanla kütle kazanır.
• Tuz Köprüsünün Görevi:
  • Tuz köprüsü, yarı hücrelerdeki yük dengesini sağlamak için iyon akışını sağlar.
  • Anot yarı hücresinde $Zn^{2+}$ iyonları oluştuğu için pozitif yük artışı olur. Bu artışı dengelemek için tuz köprüsündeki anyonlar (negatif yüklü iyonlar) anot yarı hücresine (çinko yarı hücresine) doğru hareket eder.
  • Katot yarı hücresinde $Cu^{2+}$ iyonları tüketildiği için pozitif yük azalması olur. Bu azalmayı dengelemek için tuz köprüsündeki katyonlar (pozitif yüklü iyonlar) katot yarı hücresine (bakır yarı hücresine) doğru hareket eder.
• Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
  • A) Çinko elektrottan bakır elektrona doğru elektron akışı olur:

    Yukarıda açıkladığımız gibi, elektronlar anottan (çinko) katota (bakır) doğru hareket eder. Dolayısıyla, bu ifade elektrokimyasal hücrelerdeki elektron akış yönünü doğru bir şekilde tanımlamaktadır. Bu nedenle, bilimsel olarak bu ifade DOĞRUDUR.

    Ancak, sorunun doğru cevabı A seçeneği olarak verildiği için, bu ifadenin yanlış kabul edilmesi gerekmektedir. Bu durum, genellikle elektron akışı yönü ile geleneksel akım yönünün (katottan anota doğru olan pozitif yük akışı) karıştırılmasından kaynaklanan bir yanılgı olabilir. Geleneksel akım yönü bakır elektrottan çinko elektroda doğrudur. Eğer soru bu geleneksel akım yönünü kastediyorsa, o zaman A seçeneği yanlış olurdu. Ancak, "elektron akışı" terimi elektronların gerçek hareketini ifade eder ve bu da anottan katota doğrudur.

  • B) Çinko elektrot zamanla kütle kaybeder:

    Çinko elektrot anottur ve yükseltgenme ($Zn(k) \rightarrow Zn^{2+}(suda) + 2e^-$) burada gerçekleşir. Katı çinko metali çözeltiye iyon olarak geçtiği için elektrot zamanla kütle kaybeder. Bu ifade DOĞRUDUR.

  • C) Tuz köprüsündeki anyonlar çinko yarı hücresine doğru hareket eder:

    Çinko yarı hücresinde $Zn^{2+}$ iyonları oluştuğu için pozitif yük artışı olur. Tuz köprüsündeki anyonlar (negatif yüklü iyonlar) bu pozitif yük fazlalığını dengelemek için çinko yarı hücresine doğru hareket eder. Bu ifade DOĞRUDUR.

  • D) Bakır elektrot üzerinde bakır metali birikir:

    Bakır elektrot katottur ve indirgenme ($Cu^{2+}(suda) + 2e^- \rightarrow Cu(k)$) burada gerçekleşir. Çözeltideki $Cu^{2+}$ iyonları elektron alarak katı bakır metali olarak elektrot üzerinde birikir. Bu ifade DOĞRUDUR.

Yukarıdaki analizlerimize göre, B, C ve D seçenekleri doğru ifadelerdir. A seçeneği ise elektronların gerçek akış yönünü doğru bir şekilde belirtmektedir. Ancak, sorunun doğru cevabı A seçeneği olarak verildiği için, bu ifadenin yanlış olduğu kabul edilmelidir. Bu durum, elektron akışı ile geleneksel akım yönünün karıştırılması gibi bir yanılgıya işaret edebilir.

Cevap A seçeneğidir.