Ayda, kinya laboratuvannda pil potanslyeline derigin etkisini
incelemek lcin aynu eloktrot ve çözeltilerle agağida uợ
pll düzenegini olusturup voltmetrelerdeki değerleri okuyo
Nor
Cr
Tu
nAg
Ag
AaND
CHNOS
0.114
AgNO
CrNO
sL
Buna göre, Ayda’nin voltmetrelerde okuduğu değerler
arasındaki ilişki aşağıdakilerin hangisinde doğru olarak
verilmiştir?
(Nernst eşitigindeki o,0592 değerini 0,06 aliniz.)
(Cr(suda) +3e -\rightarrow Crik)
Ag’(suda) +e-- Agk
A) V, > V,> V,
V,>V,> V,
E=-0,74V
E=+0,80 V)
B) V, >V,>V,
D) V, >V, >Vy
Derişimin Pil Potansiyeline Etkisi ve Voltmetre Değerlerinin Karşılaştırılması
KULLANILAN FORMÜLLER:
-
Standart Pil Potansiyeli:
E^\circ_{\text{pil}} = E^\circ_{\text{yükseltgenme}} + E^\circ_{\text{indirgenme}} -
Nernst Eşitliği:
E_{\text{pil}} = E^\circ_{\text{pil}} - \frac{0,06}{n} \log Q(Burada n: devreden geçen elektron sayısı, Q: denge kesridir)
ÇÖZÜM ADIMLARI:
Adım 1 — Anot ve Katot Yarı Tepkimelerinin Belirlenmesi
Verilen standart indirgenme potansiyelleri:
- \text{Cr}^{3+}(suda) + 3e^- \rightarrow \text{Cr}(k) \quad (E^\circ = -0,74\text{ V})
- \text{Ag}^+(suda) + e^- \rightarrow \text{Ag}(k) \quad (E^\circ = +0,80\text{ V})
İndirgenme potansiyeli daha büyük olan gümüş (\text{Ag}) katot, küçük olan krom (\text{Cr}) ise anot olur:
- Anot (Yükseltgenme): \text{Cr}(k) \rightarrow \text{Cr}^{3+}(suda) + 3e^- \quad (E^\circ_{\text{yüks}} = +0,74\text{ V})
- Katot (İndirgenme): 3\text{Ag}^+(suda) + 3e^- \rightarrow 3\text{Ag}(k) \quad (E^\circ_{\text{ind}} = +0,80\text{ V})
Net pil tepkimesi ve standart pil potansiyeli:
\text{Cr}(k) + 3\text{Ag}^+(suda) \rightleftharpoons \text{Cr}^{3+}(suda) + 3\text{Ag}(k)
E^\circ_{\text{pil}} = 0,74\text{ V} + 0,80\text{ V} = 1,54\text{ V}
Devreden geçen elektron sayısı: n = 3
Denge kesri: Q = \frac{[\text{Cr}^{3+}]}{[\text{Ag}^+]^3}
Nernst bağıntısı:
E_{\text{pil}} = 1,54 - \frac{0,06}{3} \log \left(\frac{[\text{Cr}^{3+}]}{[\text{Ag}^+]^3}\right) = 1,54 - 0,02 \log Q
Adım 2 — 1. Düzeneğin (V_1) Potansiyelinin Hesaplanması
- [\text{Cr}^{3+}] = 0,1\text{ M} = 10^{-1}\text{ M}
- [\text{Ag}^+] = 1\text{ M}
Q_1 = \frac{10^{-1}}{1^3} = 10^{-1}
V_1 = 1,54 - 0,02 \log(10^{-1}) = 1,54 - 0,02(-1) = 1,54 + 0,02 = 1,56\text{ V}
Adım 3 — 2. Düzeneğin (V_2) Potansiyelinin Hesaplanması
- [\text{Cr}^{3+}] = 1\text{ M}
- [\text{Ag}^+] = 0,1\text{ M} = 10^{-1}\text{ M}
Q_2 = \frac{1}{(10^{-1})^3} = \frac{1}{10^{-3}} = 10^3
V_2 = 1,54 - 0,02 \log(10^3) = 1,54 - 0,02(3) = 1,54 - 0,06 = 1,48\text{ V}
Adım 4 — 3. Düzeneğin (V_3) Potansiyelinin Hesaplanması
- [\text{Cr}^{3+}] = 1\text{ M}
- [\text{Ag}^+] = 1\text{ M}
Q_3 = \frac{1}{1^3} = 1
V_3 = 1,54 - 0,02 \log(1) = 1,54 - 0,02(0) = 1,54\text{ V}
Adım 5 — Değerlerin Karşılaştırılması
Hesaplanan potansiyeller:
- V_1 = 1,56\text{ V}
- V_3 = 1,54\text{ V}
- V_2 = 1,48\text{ V}
Buna göre sıralama: V_1 > V_3 > V_2 şeklindedir.
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
CEVAP: B şıkkı (V_1 > V_3 > V_2)
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
TEMEL KAVRAMLAR:
1. Nernst Eşitliği
- Tanım: Standart olmayan derişimlerdeki galvanik hücrelerin potansiyelini hesaplamak için kullanılan bağıntıdır.
- Bu problemde: Anot ve katot çözelti derişimleri 1\text{ M}'dan farklı olduğunda pil geriliminin nasıl değiştiğini bulmak için uygulandı.
2. Le Chatelier İlkesinin Pile Etkisi
- Tanım: Dengeyi ürünler yönüne kaydıran etkiler pil potansiyelini artırır, girenler yönüne kaydıran etkiler azaltır.
- Bu problemde: Katot derişiminin artması veya anot derişiminin azalması sistemi ürünlere kaydırarak potansiyeli artırmıştır (V_1 > V_3 > V_2).
SIK YAPILAN HATALAR:
Katsayıları Üs Olarak Almayı Unutmak
- Yanlış: Denge kesrini Q = \frac{[\text{Cr}^{3+}]}{[\text{Ag}^+]} şeklinde yazıp katsayıları dikkate almamak.
- Doğru: Tepkime denklemindeki \text{Ag}^+ katsayısı 3 olduğu için derişimin küpü alınmalıdır: [\text{Ag}^+]^3.
- Neden yanlış: Kimyasal denge kesrinde maddelerin katsayıları derişimlere daima üs olarak yazılır.
Bu tip elektrokimya sorularında anot-katot seçiminde pratik yapabilmek için benzer bir elektrokimyasal pil sorusu daha çözmemi ister misin?