Elektrik Akiminin Kimya Etkisi

tarafından **Serßay** Cuma Mart 13, 2009 5:57 pm

1.ELEKTROLİZ

Elektroliz hakkında genel bilgieney:Bir
cam kabın içine arı su koyalım.Bunun içine de iletken olan A ve K kömür
çubuklarını daldıralım.A çubuğunu,üretecin P pozitif kutbuna,K çubuğunu
da,üretecin N negatif kutbuna bağlayalım.Anahtarı kapattığımızda
devreden akım geçmediği görülür.
Arı su elektrik akımını geçirmez.
Suyun içine biraz,bakır sülfat(CuSO4) (göztaşı) atarak
eritelim.Devreden akımın geçtiği görülür.Bir müddet sonra,K kömür
çubuğunun Anın karşısında kalan kısmı,bakırla kaplanır.Bu olay bize bir
kimyasal ayrışmanın meydana geldiğini açıklar.Üretecin negatif kutbuna
bağlanmış olan kömür çubuğun üzerinde toplanan bakırın,bakır sülfat
ayrışmasıyla açığa çıktığı anlaşılır.
Bazı bileşik cisimlerin elektrik akımla ayrışmaları olayına elektroliz denir.
Elektrik akımıyla ayrışmaya uğrayan cisme elektrolit denir.
Elektrolit olan maddenin içinde,bileşik cismin iyonları bulunur.
Bir elektrolitten akım geçirmek için,elektrolitin içine daldırılan levhalara elektrot denir.
Üretecin pozitif(+) kutbuna bağlanmış olan elektroda yani elektrik
akımının elektrolite girdiği elektroda anot,diğer elektroda da katot
denir.
Tuz,asit ve bazların sudaki çözeltileri veya sıcakta erimişleri gibi içinde iyonlar bulunan sıvılar elektrolittirler.
Fakat arı su,petrol ,benzin,şekerli su gibi içinde iyon bulunmayan sıvılar elektrolit değildirler.
Bir cismin elektrolit olması için içinde serbestçe hareket eden
iyonlarının bulunması gerekir.Elektrolitlerin içinde,ait oldukları
cismin moleküllerinin çözüşmesinden meydana gelen meydana gelen pozitif
ve negatif yüklü iyonlar bulunur.Bu iyonlar,elektrotların arasında
meydana gelen elektrik alanının içinde,kendilerine etki eden elektriki
kuvvetlerin tesirinde hareket ederler.Bu sebepten dolayı artı(+) yüklü
iyonlar,eksi(-)potansiyel taşıyan katoda,eksi(-) yüklü iyonlar da anoda
doğru giderler.Bu iyonlar elektrotlara dokununca nötrleşirler ve iyon
halinden çıkarak cisim özelliği kazanırlar.Mesela,pozitif yük taşıyan
bakır(Cu++)iyonu katoda,değince elektron alarak
nötrleşir.Üreteç,kendine bağlı olan katodun elektrik potansiyelini
sabit tutmak üzere,katotta eksilen elektronların yerine elektronlar
gönderir.Bu suretle devre üzerinde N den K ya doğru bir elektron akımı
meydana gelir.
Bütün iyonların taşıdıkları elektrik yükleri aynı değildir.Önce
gördüğümüz gibi nötr halde bulunan bir atoma 1,2,3... elektron
eklenirse bu atom 1,2,3,... elektron yükü kadar negatif yük taşıyan bir
iyon meydana getirir.Bunun aksine olarak,bir atomdan 1,2,3...elektron
koparsa bu atom 1,2,3...elektron yükü kadar pozitif yük taşıyan bir
iyon olur.Eksi(-) yük taşıyan bazı iyonlar,atom gruplarından
ibarettirler;bunlara kök denir.
Mesela,kloridlik asit veya sodyum klorürün sudaki çözeltilerinde iyonlar,elektrik yükü taşıyan atomlardır. + _
HCL H +CL
+ _
NaCl Na +Cl
+ _
Halbuki sodyum hidroksitin sudaki çözeltisinde bulunan iyonlar Na ve (OH) iyonlarıdır.
+ _
NaOH Na +(OH)
_
(OH) grubunun teşkil ettiği iyona hidroksil kökü denir. _ _
Sülfat asidin ve bakır sülfatın sudaki çözeltilerinde iki elektron yükü kadar yük taşıyan (SO4) sülfat kökü bulunur. + + --
H2SO4 H +H +SO4
+ + _ _
CuSO4 Cu +SO4

Elektrolitlerin içinde bulunan Hidrojen ve metallerin iyonları artı(+)yük taşırlar.Bunlar elektrolizde katoda giderler.
Katoda giden cisimlere katyon denir.
Hidrojen Metaller katyondurlar.
Bir voltametrede,elektroliz esnasında Hidrojen ve metaller akım yönünü takip ederler.
Elektrolitlerde bulunan metalsiler,baz ve asit kökleri negatif yük taşıdıklarından elektroliz esnasında anoda giderler.
Anoda giden cisimlere anyon denir.
Metalsiler,baz ve asit kökleri anyondurlar.
Bileşik cisimlerin elektrolizinde muhtelif olaylar görünür.
1. Elektrolizle cisim,doğrudan doğruya elemanlarına ayrılır.Ayrışan
maddeler elektrotların üzerinde kendilerini gösterirler.Bu şekildeki
elektrolize basit elektroliz denir.
2. İyonlar,elektrotlara etki ederler.
3. Elektroliz ürünü olan maddeler sıvıya etki ederler.
4. Elektroliz ürünü olarak,bir elektrotun çevresinde bulunan maddeler
diğer elektrotun çevresindeki elektroliz ürünlerine etki ederler.
İçinde elektroliz yapılan aletlere voltametre denir.
Basit elektrolizalay klorürün(SnCl2) sudaki çözeltisinin elektrolizine örnek
şeklinde bir boruyu voltametre olarak kullanalım.Bunun içine kalay
klorürün sudaki çözeltisini koyalım.Her iki kola,platin elektrotlar
koyarak bir elektrik devresine bağlayalım.Akım geçince katotta,parlak
kalay kristallerinin toplandığı görülür.Anodun etrafındaki sıvı da
anottan çıkan kloru suda erimesiyle sarı bir renk alır.Daha sonra
anottan klor çıktığı görülür..Bu suretle kalay ve klor birbirinden
ayrılmış olurlar.
_ _
SnCl2 Sn+++Cl +Cl
K’da A’da

Elektroliz ürünlerinin elektrotlara etkisi:Bakır elektrotlu
voltametre ile bakır sülfat çözeltisinin elektrolizine örnek:Bakır
sülfatın(CuSO4) sudaki çözeltisinin elektrolizinde anoda SO4
iyonu,katoda da Cu iyonu gider. _ _
CuSO4 Cu++ +SO4
_ _
Anoda giden SO4 kökü,elektroda etki eder.
Cu +SO4 CuSO4
Bakır sülfat meydana getirir.Bu suretle anot gittikçe aşınır.Fakat
elektrolitin içinde ayrışan bakır sülfat molekülü yerine yeniden bir
bakır sülfat molekülü meydana gelir,elektrolit içindeki CuSO4’ün
miktarı değişmez.
Katoda giden Cu++iyonu ise katodun üzerine kaplanır.Bu suretle anottaki
eksilme kadar katotta artış meydana gelir.Katottaki bakır,anoda
taşınmış gibi olur.
DENEY 1:Ham
bakırın tasfiyesi:Endüstride bakım temizlenmesi elektroliz yoluyla
yapılır.bir çok işlemlerden sonra elde edilen ve bakırdan başka bir
miktar kurşun,demir,çinko,gümüş ve altın gibi cisimler bulunan kara
bakırdan saf bakırın elde edilmesi için,elektrolit olarak bakır
sülfatın sudaki çözeltisi,anot olarak kara bakır,katot olarak saf bakır
kullanılır.Elektrik akımının geçmesi sırasında,bakır sülfatın
iyonlarından sülfat kökü anoda giderek elektrottaki maddelere
bakıra,kurşuna,demire,çinkoya,gümüşe etki ederek bunlara sülfat haline
getirir.Bu metallerin sülfatları,elektrolit içinde erirler.Fakat
elektrotlar arasındaki potansiyel farkı eşit şekilde tanzim edilerek
bunlardan sadece bakır sülfat ayrışmaya uğratılır.Katodun üstünde bakır
toplanır.Anoda asılmış olan elektrotların üstündeki bakır saf
halde,katoda taşınmış olur.Diğer metallerin tuzları da voltametrenin
havuzunun dibinde,çamur halinde birikir.Elektriğin ucuz olduğu yerlerde
bu çamurlardan da gümüş elde edilir.
DENEY2:Galvanoplasti:Bir
cismin üzerini bir metalle kaplayarak kalıbını çıkarmaya galvanoplasti
denir.Bu işlerde,umumiyetle bakır kullanılır.Mesela bir madalyanın
kopyasının alınması isteniyorsa,önce bu cisim bal mumu üzerine kuvvetle
bastırılarak,mumla kalıbı alınır.Bundan sonra,balmumu cisimden
ayrılır.Mumun,cismin izlerini taşıyan yüzü,gayet ince grafit tozu
sürülmek suretiyle iletken hale getirilir.Daha sonra bu
kalıp,iletkenlerle anodu bakır ve elektroliti doymuş bakır sülfat
çözeltisi olan bir voltmetrenin katodu olarak kullanılır.Akım
geçirilerek cismin üstünde istenilen kalınlıkta bir kaplama yapılır.bu
yolla madalyaların statülerin tahta üzerindeki resimleri kopyası
alınır.Bu yola gramofon plaklarının kopyası da çıkarılır.
DENEY 3:ALTIN
GÜMÜŞ VE NİKEL KAPLAMA:Bazı metaller bazen daha kıymetli metallerle
veya dış tesirlere karşı daha dayanıklı olan metallerle kaplanır.
Gümüş kaplama:Elektrolit
olarak gümüş nitratın potasyum siyanür eriği içindeki çözeltisi,anot
olarak saf gümüş kullanılır.Kaplanacak madde katoda asılır.Elektroliz
küçük şiddetli akımla yapılırsa kaplama ağır olur fakat cismin üzerine
yapışır.
Altın kaplama:Kaplanılacak
olan cisim(mesela,bakır veya gümüş)katot olarak kullanılır.Anoda saf
altın levha asılır.Elektrolit olarak ise altın klorür kullanılır.
Elektroliz ürünlerinin elektrolite etkisi :Suyun elektroliziuyun elektrolizi için muhtelif şekilde voltametreler kullanılır.
Suyun elektrolizi için arı suyun içine biraz sülfat asit
karıştırılır.Elektrolit olarak platin elektrolitler kullanılır.Bundan
sonra voltametreye sülfat asitli su konulur.A ve B muslukları açılıp
kapanarak boruların asitli su ile tamamen dolması sağlanır.Elektrotlar
akümülatör bataryasına veya cep feneri piline bağlanılarak akım
geçirilir.Elektrotlar üzerinde beliren gez kabarcıkları boruların
içinde toplanır.Bu gazlar,kimyada öğrendiğimiz metotlarla incelenirse
anotta oksijenin(O2),katotta da hidrojenin toplandığı
görülür.Hidrojenin hacmi,oksijenin hacminin iki katına eşit olur.Bundan
da suyun elemanlarına ayrışmış olduğu anlaşılır.Bu olay aşağıdaki
şekilde açıklanabilir.Suyun içinde bulunan sülfat asidin moleküllerinin
bir kısmı iyonlarına ayrışır. _ _
H2So4 H+ +H+ +SO4
H+ iyonları katoda giderler elektrona değince elektron alarak
nötrleşirler.Bu suretle H+ iyonları,H2 iyonlarını meydana
getirirler.Katottan hidrojen gazı çıkar.
SO4- - iyonları ise anoda giderler.Fakat su karşısında serbest kalamazlar.
SO4 +H2O H2SO4+ 1/2 O2
Su ile birleşerek,yeniden sülfat asit molekülünü teşkil ederler ve bu sırada anottan,gaz halinde oksijen çıkar.
Bir elektrotun çevresindeki elektroliz ürünlerinin diğer elektrotun çevresindeki elektroliz ürünlerine etkisiodyum
klorürün sudaki çözeltisinin elektrolizi:Elektrotları platin olan bir
voltametre ile sodyum klorürün çözeltisinin elektrolizi yapılırsa;
NaCl Na+ +Cl-
Anoda klor,katoda sodyum iyonları gider.Katoda giden sodyum suya etki
ederek sodyum hidroksiti meydana getirir.Katottan hidrojen çıkar.
Katotta: Na+ +H2O NaOH + H+
Bu sodyum hidroksit sıvının içine dağılır.Anottan çıkan Cl sodyum hidroksite etki eder.
Soğukta: 2Cl+2NaOH NaClO+NaCl+H2O
Javel suyu meydana gelir.
Sıcakta ise: 6Cl+6NaOH NaClO3+5NaCl +3H2O
Sodyum klorat ve sodyum klorür meydana gelir.
Elektrolizle bazı cisimlerin elde edilmesi:Endüstride bileşik
cisimlerden metallerin elde edilmesinde elektrolizden geniş ölçüde
faydalanılmaktadır.Mesela sodyum,potasyum,baryum,kalsiyum,magnezyum
gibi metaller klorürlerin sıcakta eritilerek elektroliziyle elde
edilirler.Alüminyum da alüminin(kriyolitle birlikte),yüksek şiddetli
elektrik akımıyla elektroliz edilmesiyle elde edilmektedir.
Endüstride geniş ölçüde klor ve ozon gibi gazlar elektroliz yoluyla elde edilirler.
ELEKTROLİZİN KANTİTATİF İNCELENMESİ FARADAY KANUNU

Elektrolizin kantitatif olarak incelenmesi:Bir devreden geçen elektrik
miktarıyla ayrıştırdığı elektrolitin miktarları arasındaki bağıntıyı
bulalım.
DENEY 1:Elektrolitleri
sülfat asitli su (H2SO4),sodyum hidroksit(NaOH) ve sodyum
sülfat(Na2SO4) çözeltileri ve elektrotları platin olan üç voltametreyi
seri olarak bağlayalım.Bunlardan bir müddet elektrik akımı
geçirelim.Bütün katotlarda toplanan gazın hacimlerinin birbirlerine
eşit oldukları görülür.Yani sonuç olarak:
Bir elektrik akımının açığa çıkardığı hidrojen miktarı elektrolitin cinsine bağlı değildir.
DENEY 2:Yandaki
voltmetrelerden birisini devreye bir ampermetreyle ve bir reostayla
seri olarak bağlayalım.Reosta ile akım şiddetini düzenleyerek,aynı bir
müddet zarfında muhtelif şiddetli akımların açığa çıkardığı hidrojen
miktarlarını araştıralım.Deneyi bir dakika süreyle
1Amper,2Amper,3Amper’lik akımlarla karşılaştıralım.Bu üç deneyde açığa
çıkan hidrojen miktarının 7cm3,14cm3,21cm3 olduğunu görürüz.Yani:
Bir elektrik akımının aynı müddet zarfında açığa çıkardığı hidrojen miktarı akımın şiddeti ile doğru orantılıdır.
DENEY 3:Aynı
voltametreden 1Amper şiddetinde akım geçirerek,1 dakikada,2 dakikada,3
dakikada kapta toplanan hidrojen miktarlarını ölçelim.Bunlarda
7cm3,14cm3,21cm3 olduğu bulunur.Bundan da şu sonuç çıkarılır:
Açığa çıkan hidrojen miktarı akımın geçme süresiyle doğru orantılıdır.
Son iki deneyden elde edilen sonuçlara göre katotta toplanan hidrojen
miktarının hem akımın I şiddeti ve hem de akımın t geçme süresiyle yani
bunların I*t çarpımıyla doğru orantılı olduğu anlaşılmaktadır.
I(Amper)* t(saniye)=Q(coulomb)
Bu çarpım,devreden geçen elektrik miktarını belirli kılar.
Bir voltametrenin katodunda toplanan madde miktarı,voltametreden geçen elektrik miktarıyla orantılıdır..

Ptsi	Salı	Çarş.	Perş.	Cuma	C.tesi	Paz
		1	2	3	4	5
6	7	8	9	10	11	12
13	14	15	16	17	18	19
20	21	22	23	24	25	26
27	28	29	30	31