Bir galvanik hücrede çinko ve demir elektrotlar kullanılıyor. Standart elektrot potansiyelleri: E°(Zn²⁺/Zn) = -0,76 V, E°(Fe²⁺/Fe) = -0,44 V'dir. Bu pilin şeması aşağıdakilerden hangisidir?
A) Zn | Zn²⁺ || Fe²⁺ | Fe
B) Fe | Fe²⁺ || Zn²⁺ | Zn
C) Zn | Zn²⁺ || Zn²⁺ | Zn
D) Fe | Fe²⁺ || Fe²⁺ | Fe
Bir galvanik hücrenin (voltaik pilin) şemasını doğru bir şekilde yazabilmek için öncelikle hangi elektrodun anot, hangi elektrodun katot olarak görev yapacağını belirlememiz gerekir. Bu belirleme, verilen standart elektrot potansiyelleri ($E^\circ$) kullanılarak yapılır.
- Standart Elektrot Potansiyellerini Karşılaştırma:
- Verilen standart elektrot potansiyelleri şunlardır:
- $E^\circ(\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}) = -0,76 \text{ V}$
- $E^\circ(\text{Fe}^{2+}/\text{Fe}) = -0,44 \text{ V}$
- Galvanik hücrelerde, daha negatif (veya daha az pozitif) standart potansiyele sahip olan metal, daha kolay yükseltgenir ve anot görevi görür. Daha pozitif (veya daha az negatif) potansiyele sahip olan metal ise indirgenir ve katot görevi görür.
- $-0,76 \text{ V}$ değeri, $-0,44 \text{ V}$ değerinden daha negatiftir. Bu durumda çinko (Zn) elektrot anot, demir (Fe) elektrot ise katot olacaktır.
- Anot ve Katot Tepkimelerini Belirleme:
- Anot (Yükseltgenme): Çinko elektrot yükseltgenir.
- $\text{Zn(k)} \to \text{Zn}^{2+}\text{(suda)} + 2\text{e}^-$
- Katot (İndirgenme): Demir iyonları indirgenir.
- $\text{Fe}^{2+}\text{(suda)} + 2\text{e}^- \to \text{Fe(k)}$
- Pil Şemasını Yazma Kuralı:
- Bir galvanik hücrenin pil şeması genellikle şu formatta yazılır:
- Anot | Anot İyonu || Katot İyonu | Katot
- Burada:
- Tek dikey çizgi ($|$) faz sınırını (elektrot ile çözelti arasındaki sınırı) gösterir.
- Çift dikey çizgi ($||$) tuz köprüsünü temsil eder.
- Pil Şemasını Oluşturma:
- Anot tarafı: $\text{Zn(k)} | \text{Zn}^{2+}\text{(suda)}$
- Katot tarafı: $\text{Fe}^{2+}\text{(suda)} | \text{Fe(k)}$
- Bu iki tarafı tuz köprüsü ile birleştirdiğimizde pil şeması şu şekilde olur:
- $\text{Zn} | \text{Zn}^{2+} || \text{Fe}^{2+} | \text{Fe}$
- Seçeneklerle Karşılaştırma:
- Elde ettiğimiz pil şeması olan $\text{Zn} | \text{Zn}^{2+} || \text{Fe}^{2+} | \text{Fe}$, A seçeneğinde verilen şema ile aynıdır.
Cevap A seçeneğidir.
