Elektrokimya

Elektrotlar ve elektrolit ile ilgili proje konusu bulunamamıştır. Ancak, bu iki kavram hakkında bilgi verilebilir. Elektrot, indirgenme ve yükseltgenme olaylarının gerçekleşmesi amacıyla çözelti içine batırılan ve elektron akımını sağlayan metal veya grafit çubuklardır. Elektrolit, elektrotların batırıldığı ve iyon hareketini sağlayarak elektriği ileten sıvılardır. Elektrotlar ve elektrolit, elektrokimyasal hücrelerin ana bileşenlerindendir.

Aküde pozitif plakalar, aktif madde olarak kurşun dioksit (PbO2) içerir. Akünün pozitif hamuruna ne konulduğuna dair bilgi bulunamamıştır.

Standart elektrot potansiyelinin nasıl hesaplandığına dair bilgi bulunamadı. Ancak, standart elektrot potansiyeli hakkında bilgi verilebilir. Standart elektrot potansiyeli, bir yarı hücredeki elektrodun potansiyelinin, referans elektrot ile hazırlanan elektrokimyasal hücrenin potansiyelinin ölçülmesiyle hesaplanabildiği bir değerdir. Standart elektrot potansiyelleri her zaman indirgenme şeklinde yazılır ve her elektrodun standart potansiyeli, o elektrodun elektron çekme gücünün ölçüsüdür.

Elektrokimyasal pillerde (galvanik hücreler) anot elektrotta yükseltgenme, katot elektrotta ise indirgenme reaksiyonları gerçekleşir. Anot. Katot.

Br2 (brom gazı), anotta şu şekilde yükseltgenir: Anot tepkimesi: 2Br– → Br2(g) + 2e–. Bu süreçte, anoda giden anyonlar (Br– iyonları) elektron kaybederek yükseltgenir ve brom gazı (Br2) açığa çıkar.

Galvani pil (galvanik hücre) ve elektrolitik hücre arasındaki temel farklar: Tepkimelerin İstemliliği: Galvanik hücrede meydana gelen tepkimeler istemli, elektrolitik hücrede ise istemsizdir. Anot ve Katot Tanımları: Galvanik hücrede anot negatif, katot pozitif uç; elektrolitik hücrede ise anot pozitif, katot negatif uçtur. Elektrik Enerjisi Kullanımı: Galvanik hücrelerde elektrik enerjisi üretilir, elektrolitik hücrelerde ise elektrik enerjisi harcanır. Elektrotların Konumu: Galvanik hücrede anot olarak adlandırılan yarı hücre, elektrolitik hücrede katot olarak adlandırılır. Elektrotların Durumu: Galvanik hücrelerde bazı elektrotlar tepkimeye girerken, elektrolitik hücrelerde tepkimeye girmeyen elektrotlar için platin, altın, paladyum veya grafit gibi maddeler kullanılır.

Elektrokimyasal pil, kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren düzeneklerdir. Faraday elektroliz yasaları, 1834 yılında Michael Faraday tarafından yayımlanan, elektroliz olayındaki madde-elektrik ilişkisini açıklayan elektrokimya yasalarıdır. Faraday'ın elektroliz yasalarının iki temel ilkesi: 1. Birinci yasa: Elektrotlarda açığa çıkan ya da kaybolan madde miktarı, devreden geçen akım yük miktarı ile doğru orantılıdır. 2. İkinci yasa: Farklı çözeltilerden eşit miktarda yük geçirilirse, anot ve katotta meydana gelen değişim, eş değer kütle ile doğru orantılıdır. Elektroliz, istemsiz kimyasal bir tepkimenin elektrik enerjisiyle gerçekleştirilmesi işlemidir.

Anotta derişim artarsa, pil dengesi girenlere kayar ve pil potansiyeli azalır. Derişim pillerinde, derişimi az olan yarı hücre anot, derişimi büyük olan yarı hücre ise katot görevi yapar.

Eloksal işleminde akım yoğunluğu, eloksal kalınlık sınıfına ve banyo sıcaklığına bağlı olarak değişir. Örneğin: 5 ve 10 mikron eloksal kalınlığı için akım yoğunluğu 1,2 - 2,0 amp/dm² olmalıdır. 15 mikron eloksal kalınlığı için akım yoğunluğu 1,4 - 2,0 amp/dm² olmalıdır. 20 ve 25 mikron eloksal kalınlığı için akım yoğunluğu 1,5 - 2,0 amp/dm² olmalıdır. Eloksal işlemi için kullanılan sülfürik asit elektrolitinde, sıcaklık 18-20°C arasında ve doğru akım (DC) uygulanmalıdır. Eloksal işlemi, uzmanlık gerektiren bir işlemdir; bu nedenle, bir uzmana danışılması önerilir.

Galvanoda akım, galvano redresörler aracılığıyla sağlanır. Farklı türleri bulunan galvano redresörler şunlardır: Varyak kontrollü galvano redresörler: İstenilen voltaj, varyak tarafından ayarlanır. Tristör kontrollü galvano redresörler: Elektronik devre sayesinde redresörün çıkışındaki voltaj ayarlanır. Kademeli galvano redresörler: Şalter yardımıyla redresörün çıkışı ayarlanır ve voltaj kademeli olarak değiştirilir. Mikroişlemcili galvano redresörler: Cihazın içinde koruma ünitesi bulunur ve anot ile katot temas ettiğinde diyot koruma görevi görerek cihazın zarar görmesini engeller.

Elektrokimyada pH'ın nasıl bulunacağına dair bilgi bulunamadı. Ancak, pH'ın hesaplanabileceği bazı yöntemler şunlardır: pH metre kullanımı. Asit-baz titrasyonu. pH'ın hesaplanabileceği formüller ise şu şekildedir: Asitler için: pH = –log⁡[H+]. Bazlar için: pOH = –log⁡[OH−]. pH = 14 – pOH.

Anot ve katot, elektron verme konusunda farklı işlevlere sahiptir: Anot, elektronların ayrıldığı yerdir; yani anot, oksidasyonun gerçekleştiği ve elektronların kaybedildiği elektrottur. Katot ise elektronların geldiği ve indirgenmenin gerçekleştiği yerdir; yani katot, elektronların alındığı elektrottur. Bu nedenle, anot elektron verirken, katot elektron alır.

Denge elektrodu ifadesi, farklı bağlamlarda farklı anlamlar taşıyabilir. İşte bazı örnekler: Elektrot Potansiyelleri: Elektrotların indirgenme veya yükseltgenme potansiyellerine bakılır. Elektrotlar: Elektrokimyasal hücrelerde, elektron akımını sağlayan metal veya grafit çubuklara elektrot denir. İmplant Elektrotlar: Vücuttaki biyoelektrik işaretleri algılamak için kullanılan ve vücudun ilgili bölgesine takıldıktan sonra çıkarılıncaya kadar orada kalan elektrotlardır. Denge elektrodu hakkında spesifik bir bilgi bulunamamıştır.

Lityum-iyon pillerde gerçekleşen elektrokimyasal reaksiyon, lityum iyonlarının anot ve katot arasında tersinir hareketiyle gerçekleşir. Kullanım (deşarj) sırasında: Lityum iyonları anottan çıkar ve katota geçer. Şarj esnasında: Lityum iyonları katottan ayrılarak anota geçer. Katot olarak lityum kobalt oksit (LiCoO2) kullanılan tipik bir lityum-iyon pil hücresinde gerçekleşen reaksiyonlar şu şekildedir: Katot: LiCoO2 şarj/deşarj işlemi sırasında Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- reaksiyonu gerçekleşir. Anot: C + xLi+ + xe- şarj/deşarj işlemi sırasında LixC deşarj reaksiyonu gerçekleşir.

Krom kaplamada doğru akım (DC) kullanılır. Kaplama sırasında kullanılan akım yoğunluğu, istenen kalınlığa ve kaplama türüne bağlı olarak değişir.

Metal iyon sensörü, metal iyonlarını tespit etmek için kullanılan bir cihazdır. Bu sensörler, çeşitli alanlarda kullanılır, örneğin: Kimya ve Biyoloji: Biyolojik ve kimyasal alanlarda katyon, anyon ve nötr yapıları tespit etmek için ferrocenyl benzimidazole bazlı sensörler kullanılır. İyon Seçici Elektrotlar: İyon aktivitesini ölçmek için potansiyometrik bir analiz tekniği olan iyon seçici elektrotlar, gıda, içecek, su, çevre, ilaç ve eczacılık ürünleri gibi çeşitli örneklerde iyon konsantrasyonunu belirlemek için kullanılır. Organik Sensörler: Antrasen temelli Schiff bazı türevleri gibi yeni organik sensörler, metal iyonlarının tanınmasında kullanılır. Metal iyon sensörlerinin çalışma prensipleri, kullanılan teknolojiye ve sensörün türüne göre değişiklik gösterebilir. Örneğin, iyon seçici elektrotlar, iyon seçici membranlar aracılığıyla farklı iyon konsantrasyonlarında farklı potansiyeller üretir.

Katot, indirgenmenin gerçekleştiği elektrottur. Katotun bazı özellikleri: Elektrik devresinde genellikle negatif yük taşır. Devreye gelen akımı alarak bir iyon veya başka bir molekül üzerinde reaksiyona sokar. Elektron tüplerinde veya lambalarda ısıtılarak elektron yayan elemandır. Elektroliz düzenlerinde bataryanın negatif kutbunun bağlandığı elektrottur. Katot, aktif ve pasif olmak üzere iki türde incelenebilir.

Elektrokimyasal sensörler, kimyasal maddeleri tespit etmek için oksidasyon-redüksiyon reaksiyonları, iyon değişimi veya elektron transferi gibi elektrokimyasal özellikleri kullanır. Çalışma prensibi: Çalışan elektrot. Referans elektrot. Karşı elektrot. Elektrolit çözeltisi. Sinyal işleme sistemi. Hedef analit sensörle etkileşime girdiğinde, bir elektrik akımı, voltaj veya empedans değişikliği üreten bir elektrokimyasal reaksiyon gerçekleşir. Elektrokimyasal sensörler, genellikle zehirleyici gazların (SO2, CO gibi) tespitinde ve ortamdaki miktarının ölçülmesinde kullanılır.

Karbonmonoksitin (CO) ayrıştırılması için katalitik oksidasyon yöntemi kullanılır. Katalitik oksidasyon süreci: 1. CO molekülleri, katalizör yüzeyindeki aktif bölgelere adsorbe edilir. 2. Oksijen varlığında, CO, CO2'ye oksitlenir. Bu süreçte kullanılan katalizörlerin aktif bileşenleri genellikle geçiş metalleridir.

2025 AYT Kimya sınavında elektrokimya konusundan 2 soru beklenmektedir. Elektrokimya, AYT Kimya'da en kritik ve sıkça sorulan konular arasında yer alır.