Bir galvanik hücrede demir (Fe²⁺/Fe) ve alüminyum (Al³⁺/Al) elektrotlar kullanılıyor. Standart elektrot potansiyelleri: E°(Fe²⁺/Fe) = -0,44 V, E°(Al³⁺/Al) = -1,66 V'dir. Bu pil çalışırken aşağıdaki olaylardan hangisi gerçekleşmez?
A) Demir elektrot üzerinde demir metali birikir
B) Alüminyum elektrot anot görevi görür
C) Elektronlar alüminyum elektrottan demir elektroda doğru akar
D) Tuz köprüsündeki katyonlar demir yarı hücresine hareket eder
Merhaba öğrenciler, bu soruyu adım adım ve anlaşılır bir şekilde çözelim. Galvanik hücrelerde hangi olayların gerçekleştiğini ve elektrotların nasıl çalıştığını anlamak çok önemli.
Öncelikle, standart elektrot potansiyellerini inceleyelim:
- $E°(Fe^{2+}/Fe) = -0,44 V$
- $E°(Al^{3+}/Al) = -1,66 V$
Daha negatif olan elektrot potansiyeli, o metalin daha kolay yükseltgeneceğini gösterir. Bu durumda alüminyumun yükseltgenme eğilimi demirden daha fazladır. Yani alüminyum anot, demir ise katot görevi görecektir.
Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
- A) Demir elektrot üzerinde demir metali birikir: Demir elektrot katot görevi görür. Katotta indirgenme olur, yani $Fe^{2+}$ iyonları elektron alarak demir metaline dönüşür ve elektrot üzerinde birikir. Ancak pil çalıştıkça demir iyonlarının derişimi azalır ve demir metali birikir. Bu ifade ilk başta doğru gibi görünse de, anot ve katot reaksiyonlarını dikkate almalıyız. Alüminyum daha aktif metal olduğundan yükseltgenecek ve demir iyonları indirgenecektir. Bu nedenle demir elektrot üzerinde demir metali birikimi gerçekleşir. Ancak soruda "gerçekleşmez" sorulduğu için bu ifade doğru olabilir.
- B) Alüminyum elektrot anot görevi görür: Alüminyumun standart elektrot potansiyeli demirden daha düşük olduğu için (daha negatif), alüminyum daha kolay yükseltgenir. Yükseltgenme anotta gerçekleşir. Bu nedenle alüminyum elektrot anot görevi görür. Bu ifade doğrudur.
- C) Elektronlar alüminyum elektrottan demir elektroda doğru akar: Anotta yükseltgenme olur ve elektronlar serbest kalır. Bu elektronlar dış devreden katoda (demir elektroda) doğru hareket eder. Bu ifade de doğrudur.
- D) Tuz köprüsündeki katyonlar demir yarı hücresine hareket eder: Galvanik hücrede, anot yarı hücresinde pozitif yük artışı (çünkü $Al \rightarrow Al^{3+} + 3e^-$) ve katot yarı hücresinde pozitif yük azalması (çünkü $Fe^{2+} + 2e^- \rightarrow Fe$) olur. Tuz köprüsü, bu yük dengesizliğini gidermek için katyonları katot yarı hücresine (demir yarı hücresine) ve anyonları anot yarı hücresine gönderir. Bu ifade de doğrudur.
A seçeneğinde demir elektrot üzerinde demir metali birikimi gerçekleşir. Ancak soruda "gerçekleşmez" sorulduğu için bu ifade yanlıştır. Çünkü alüminyum yükseltgenirken demir iyonları indirgenir ve demir metali birikir.
Bu nedenle doğru cevap A seçeneğidir.
