Elektrokimya

Elektrokimyasal pillerde elektrolit olarak çeşitli tuzların doymuş çözeltileri (örneğin, KNO3, KCl) ve asidik çözeltiler (örneğin, 1 M H+ iyonu içeren asit çözeltisi) kullanılabilir. Ayrıca, sirkeli su gibi asetik asit içeren çözeltiler de elektrolit olarak kullanılabilir. Elektrolit, elektriksel yüklerin taşınmasını sağlayan çözeltidir.

Elektrokimya için gerekli temel konular şunlardır: Redoks (Yükseltgenme-İndirgenme) Tepkimeleri. Elektrokimyasal Piller. Elektroliz. Elektrotlar. Elektrolit. Elektriksel Potansiyel. Elektrik Akımı. Bu konular, elektrokimyanın temel prensiplerini ve uygulamalarını anlamak için gereklidir.

Elektrokimyasal kaplama, genellikle şu adımlarla gerçekleştirilir: 1. Yüzey Hazırlığı ve Temizlik: Kaplanacak yüzey, yağ, kir ve oksitlerden arındırılır. 2. Elektrolit Çözeltisine Batırma: Metal parçalar, çinko iyonları içeren bir elektrolit çözeltisine batırılır. 3. Elektrokimyasal Kaplama: Elektrik akımı uygulandığında, çinko iyonları metal yüzeye birikir ve kaplama oluşur. 4. Son Kontrol ve Kalite Testleri: Kaplama sonrası kalınlık ölçümü, yapışma testleri ve korozyon dayanıklılığı testleri yapılır. Elektrokimyasal kaplama, korozyona ve aşınmaya karşı direnç sağlamak, estetik görünüm elde etmek gibi amaçlarla kullanılır.

Elektrot potansiyeli ve pH arasındaki ilişki, pH ölçümlerinde kullanılan elektrotların çalışma prensibine dayanır. Örneğin, cam elektrot pH ölçümünde kullanılır ve çözeltideki hidrojen iyonu aktivitesiyle doğrudan ilişkili bir elektrik potansiyeli geliştirir. Potansiyometrik pH ölçümünde, elektrot potansiyeli Nernst denklemi ile ilişkilidir ve sıcaklık bu ilişkiyi etkiler. Kinhidron elektrot ile pH ölçümünde ise, elektrot potansiyeli hidrojen iyonu aktifliğine bağlıdır ve bu potansiyel, çözeltinin pH'sını belirlemek için kullanılır.

Atıl elektrot, elektrokimyasal bir hücrede gerçekleşen kimyasal reaksiyonlara katılmayan, sadece elektron transferi için bir yüzey sağlayan elektrotlardır. Atıl elektrotlara örnek olarak şunlar verilebilir: Platin; Grafit. Bu tür elektrotlar, platin, altın, paladyum gibi malzemelerden yapılır.

Proton değişim membranlı yakıt hücresi (PEMFC) şu şekilde çalışır: 1. Anot (negatif elektrot) reaksiyonu: Hidrojen (veya başka bir yakıt), katalizör varlığında elektronlara ve protonlara ayrılır. 2. Proton geçişi: Üretilen protonlar, proton iletken elektrolit (membran) üzerinden katoda doğru taşınır. 3. Elektron devresi: Elektronlar ise dış devre üzerinden katoda ulaşır ve bağlı bir cihaza güç sağlar. 4. Katot (pozitif elektrot) reaksiyonu: Katotta protonlar oksijenle birleşerek su oluşturur. Toplam reaksiyon: 2H₂ + O₂ → 2H₂O + ısı + elektrik enerjisi. PEMFC'ler, düşük sıcaklık (60-80 °C) ve basınç (1-8 atmosfer) aralığında çalışır.

AYT'de elektrokimya çalışırken şu adımlar izlenebilir: Konuları sırasıyla ve derinlemesine çalışmak. Not tutmak. Bol bol soru çözmek. Eksik konular için uzman yardımı almak. Düzenli tekrar yapmak. Elektrokimya konuları arasında redoks tepkimelerinin denkleştirilmesi, pil tepkimeleri, elektroliz ve standart pil potansiyelinin belirlenmesi yer alır. AYT kimya çalışırken, MEB’in konu sıralamasını takip etmek ve güncel kitaplarını okumak önemlidir.

Elektrokimyasal reaksiyonlar, bir elektrik akımının bir elektrik devresinden geçişinin bir dahili hücre reaksiyonuna bağlı olduğu sistemlerde gerçekleşir. Elektrokimyasal reaksiyonların temel bileşenleri: Elektrotlar. Yarı hücreler. Reaksiyon süreci: 1. Oksidasyon (yükseltgenme). 2. Redüksiyon (indirgenme). Elektrokimyasal reaksiyon türleri: Galvanik (voltaik) hücreler. Elektrolitik hücreler.

Standart hidrojen elektrodunun (SHE) potansiyelinin sıfır kabul edilmesinin nedeni, tüm diğer elektrot reaksiyonlarıyla karşılaştırılabilmesinde temel oluşturmak ve oksidasyon-redüksiyon potansiyellerinin termodinamik ölçümlendirilmesinin temelini sağlamaktır. SHE'nin 25°C'deki mutlak elektrot potansiyeli 4,44 ± 0,02 V olmasına rağmen, hidrojen için standart elektrot potansiyeli tüm sıcaklıklarda sıfır (0) volt olarak kabul edilmiştir.

Zeta potansiyeli, taneler arasındaki itme veya çekme değeri ölçümüdür. Zeta potansiyelinin bazı özellikleri: Ölçüm birimi: Zeta potansiyeli, tipik olarak millivolt (mV) birimiyle ifade edilir. Oluşumu: Bir malzeme sıvı bir ortamla temas ettiğinde oluşur. Önemi: Zeta potansiyeli ölçümü, yüzey işlevselliği, dağılmış parçacıkların kararlılığı ve çözünmüş bileşiklerin katı yüzeylerle etkileşimi hakkında bilgi sağlar. Etkileyen faktörler: pH değişiklikleri, iletkenlik (tuzun tipi ve/veya konsantrasyonu), katkı maddelerinin konsantrasyonundaki değişiklikler (örneğin iyonik sürfaktantlar, polimerler) zeta potansiyelini etkiler.

Katot, elektrik devresinde genellikle negatif yük taşır ve eksi (–) işareti ile gösterilir. Anot ise pozitif bir elektrottur ve artı (+ ) işareti ile gösterilir. Anot, doğru akım üretecinin pozitif (+, +) kutbuna, katot ise negatif (–, –) kutbuna bağlanır.

Katodik koruma, metal yapıların korozyona karşı korunması için kullanılan bir yöntemdir ve elektrokimyasal prensiplere dayanır. Anot: Korozyonu kendine çeker ve koruma akımını sağlar. Katot: Korunması gereken metal yapıdır ve koruma akımı sayesinde korozyona karşı korunur. Çalışma prensibi: 1. Elektroliz: Anot ve katot, bir elektrolit çözeltisine daldırılır. 2. Elektrik Akımı: Anottan çıkan elektronlar, devre yoluyla katota ulaşır. 3. Reaksiyon: Katotta indirgenme reaksiyonu gerçekleşir ve elektronlar kullanılarak yeni bir bileşik oluşturulur. Bu yöntem, özellikle denizaltılar, petrol boru hatları, gemiler ve su depoları gibi metal yapıların korozyona karşı korunmasında kullanılır.

Elektrokimyasal piller test sorularının nasıl çözüleceğine dair bilgi bulunamadı. Ancak, elektrokimyasal piller ve elektrotlar ile ilgili test soruları içeren bazı siteler şunlardır: testkolik.com. lisedestek.com. testcoz.com.

"Tabii indirgemede hangi yöntem kullanılır?" sorusuna yanıt bulunamadı. Ancak, indirgemede kullanılan bazı yöntemler şunlardır: Geriden kestirme yöntemi. Öznitelik seçim ve çıkarım yöntemleri. İndirgeme oranı yöntemleri.

Tutya, deniz suyu içindeki metalleri korumak için kullanıldığı için zamanla eriyerek yıpranır. Bunun sebebi, tutyanın en kolay elektron verebilen çinko malzemesinden yapılmasıdır. Tutyanın eridiği durumlar şunlardır: Teknede suya karışan elektrik kaçağı varsa. Bağlı bulunulan marinanın veya limanın elektrik sisteminde kaçak varsa ve topraklama devre dışıysa. Komşu tekneler metalden yapılmışsa, bağlı olunan iskelenin ayakları metal yapıdaysa veya teknenin bağlı olduğu bölgenin deniz tabanında metalik bir yapı varsa. Tatlı sularda alüminyum yapılı tutyalar, deniz suyunda ise çinko tipi tutyalar kullanılır.

Hayır, aktiflik ve pil potansiyeli aynı şey değildir. Aktiflik, bir kimyasal türün tepkimelere karşı ne kadar istekli olduğunu belirtir. Aktiflik, yükseltgenme yarı pil potansiyeli ile doğru orantılıdır; ancak pil potansiyeli, anot ve katot standart elektrot potansiyellerinin toplanmasıyla elde edilir.

Faraday'ın elektroliz deneyi, bir maddenin, sıvılaştırılmış hâlinde ya da elektrolit çözeltisinde, elektrik akımı yardımı ile ayrışmasını inceleyen bir deneydir. Faraday'ın elektroliz deneyinin bazı sonuçları: Katotta açığa çıkan madde miktarı ile devreden geçen elektrik yük miktarı doğru orantılıdır. Aynı miktar elektrik yüküyle çeşitli elementlerin açığa çıkan kütleleri, bu elementin atom kütlesine bölündüğünde daima tam sayı veya tam sayı değerlerinin basit katlarına eşit olur. Elektrik yükleri parçacıklar hâlinde taşınmaktadır. Taşınan yük parçacıkları tüm atomlar için aynıdır ve bu parçacıklar atomun cinsine bağlı değil, yüküne bağlıdır. Faraday, bu deney sayesinde elektrik yükünün tanecikli yapısını kanıtlamıştır.

Volta, devreye sürekli elektrik akımı sağlayan ilk batarya olduğu için yapılmıştır. Volta pilinin yapılma amaçlarından bazıları şunlardır: Keşifleri etkin kılmak. Elektrik enerjisi sağlamak. Ayrıca, günümüzde Volta ismi, iki genç girişimcinin kurduğu ve elektrikli araç üretimi yapan bir şirketi ifade etmektedir.

Elektrot potansiyelleri, bir elektrodun sahip olduğu elektron alma veya verme eğilimidir. Standart elektrot potansiyeli, standart şartlarda (25°C, 1 atm ve 1.0 M çözelti) bir elektrotta oluşan indirgenme eğiliminin ölçüsüdür. Elektrot potansiyelleri şu şekillerde ifade edilebilir: Elektromotor kuvveti (emk). Yarı-hücre potansiyeli. Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği (IUPAC) tarafından referans elektrot olarak hidrojen elektrodu seçilmiş ve bu elektrodun standart elektrot potansiyeli sıfır (0) volt olarak kabul edilmiştir.

Kimya'da elektrik konusu, özellikle elektrokimya, bazı öğrenciler için zor olabilir. Elektrokimya, kimyasal tepkimelerle elektrik enerjisi arasındaki ilişkiyi inceler ve Faraday yasaları, elektroliz ve piller gibi karmaşık konuları içerir. Kimyanın zor olmasının bir nedeni, soyut ve teorik kavramlar içermesidir. Zorlanılan konularda temel kavramları sağlamlaştırmak, düzenli pratik yapmak ve gerektiğinde yardım almak önemlidir.