Aşağıda standart koşullarda oluşturulmuş bir pil sistemi gösterilmiştir.
Al(k) longrightarrow Al^{3+}(suda) + 3e^{-} quad E^{irc} = +1,66 V
Bu pil sistemine ayrı ayrı yapılan aşağıdaki etkilerden hangisi, pil potansiyelinde belirtilen değişimin gerçekleşmesine neden olur? (AgS suda çözünmez.)
| Yapılan etki |
E^{irc}_{pil} |
| A) Al elektrotun yüzey alanını genişletme |
Azalır |
| C) 2. kaba Na_{2}S ilave etme |
Azalır |
| D) Sistemin sıcaklığını artırma |
Artar |
| E) 1. kaba 2 M Al^{3+} içeren çözelti ilave etme |
Artar |
Galvanik Pillerde Denge ve Pil Potansiyeline Etki Eden Faktörler
KULLANILAN FORMÜL / KURAL:
Galvanik pil tepkimeleri tersinir (denge) ve ekzotermik (\Delta H < 0) tepkimelerdir. Le Chatelier İlkesi’ne göre; dengeyi ürünler yönüne kaydıran her etki pil potansiyelini (E_{\text{pil}}) artırırken, girenler yönüne kaydıran her etki pil potansiyelini azaltır. Katı elektrotların yüzey alanı ise pil potansiyelini değiştirmez.
ÇÖZÜM VE SEÇENEK ANALİZİ
1. Anot, Katot ve Net Pil Tepkimesinin Belirlenmesi:
- Yükseltgenme potansiyeli daha büyük olan alüminyum (\text{Al}), anot kutbudur:
\text{Anot: } \text{Al}(k) \longrightarrow \text{Al}^{3+}(\text{suda}) + 3e^-
- İkinci kapta gümüş (\text{Ag}^+) indirgenir ve katot hücresini oluşturur:
\text{Katot: } 3\text{Ag}^+(\text{suda}) + 3e^- \longrightarrow 3\text{Ag}(k)
- Net Pil Tepkimesi:
\text{Al}(k) + 3\text{Ag}^+(\text{suda}) \rightleftharpoons \text{Al}^{3+}(\text{suda}) + 3\text{Ag}(k) + \text{Isı}
2. Seçeneklerin Değerlendirilmesi:
- A) Al elektrotun yüzey alanını genişletme: Elektrot kütlesi veya yüzey alanının değişmesi denge durumunu ve pil gerilimini etkilemez (Değişmez olmalıdır, yanlış).
- B) 2. kaba saf su ilave etme: Katot kabına su eklendiğinde [\text{Ag}^+] derişimi azalır. Sistem bu derişimi artırmak için girenler yönüne (sola) kayar ve E_{\text{pil}} azalır (Azalır olmalıdır, yanlış).
- C) 2. kaba \text{Na}_2\text{S} ilave etme: Çözeltiye gelen \text{S}^{2-} iyonları ortamdaki \text{Ag}^+ iyonları ile birleşerek dibe çöker (\text{Ag}_2\text{S} katısı oluşur). [\text{Ag}^+] derişimi azaldığı için denge girenler (sol) lehine bozulur ve E_{\text{pil}} azalır (Tablodaki değişimle uyuşur, Doğru).
- D) Sistemin sıcaklığını artırma: Pil tepkimeleri ekzotermik olduğundan, sıcaklık artışı dengeyi girenler lehine kaydırır ve E_{\text{pil}} azalır (Azalır olmalıdır, yanlış).
- E) 1. kaba 2\text{ M } \text{Al}^{3+} içeren çözelti ilave etme: Başlangıçta 1\text{ M} olan ürün iyon derişimi artar ([\text{Al}^{3+}] artar). Denge girenler yönüne kayar ve E_{\text{pil}} azalır (Azalır olmalıdır, yanlış).
CEVAP: C) 2. kaba \text{Na}_2\text{S} ilave etme — Azalır
SINAV NOTU / PÜF NOKTASI:
Soruda parantez içinde verilen “\text{Ag}_2\text{S} suda çözünmez” ifadesi, ortama eklenen sülfür (\text{S}^{2-}) iyonlarının çözeltideki \text{Ag}^+ iyonlarını çöktürerek derişimini düşüreceğini gösteren en önemli ipucudur. Katot iyonunun derişimi azaldığında pil potansiyeli daima azalır.
