Soru:
Kimya öğretmeninin suyun elektrolizi için yaptığı yukarıdaki düzeneğe göre, yapılan deney ile ilgili verilen bilgilerden hangisi yanlıştır?
Analiz:
Bu deney suyun elektrolizini gösteriyor. Elektroliz sırasında pil, elektrik enerjisini kimyasal enerjiye çevirir ve su (H₂O) ayrışarak hidrojen (H₂) gazı ve oksijen (O₂) gazı oluşturur. Elektrotlardan birinde hidrojen gazı, diğerinde oksijen gazı açığa çıkar. Elektrotların işlevi ve oluşan gazların yerleri önemlidir.
Seçenekleri inceleyelim:
A) Tepkime denklemi H₂O(s) → H₂(g) + 1/2 O₂(g) şeklindedir.
- Tam doğru bir ifade. Suyun elektrolizinde bu tepkime gerçekleşir; su molekülleri hidrojen ve oksijen gazlarına ayrılır.
B) Su hem yükseltgenmiş hem de indirgenmiştir.
- Bu ifade doğrudur çünkü su molekülü parçalanırken hem oksijenin (O₂) açığa çıkmasını sağlar (yükseltgenme), hem de hidrojenin (H₂) oluşmasını sağlar (indirgenme).
C) Yükseltgenme ürünü O₂’dir.
- Kesinlikle doğru. Elektrolizde, oksijen (O₂) elektrottan yükseltgenme sonucu oluşur.
D) İndirgenme ürünü H₂’dir.
- Bu ifade doğru çünkü hidrojen gazı indirgenme sonucu diğer elektrottan oluşur.
E) Anotta H₂ gazı açığa çıkmıştır.
- Yanlış: Elektroliz sürecinde anot (+ kutup) yükseltgenme reaksiyonlarının gerçekleştiği yerdir ve burada oksijen (O₂) gazı açığa çıkar. Hidrojen gazı ise katotta (- kutup) açığa çıkar.
Çözüm: Yanlış olan bilgi E şıkkıdır.
Özet Tablo:
| Bilgi | Doğru/Yanlış | Açıklama |
|---|---|---|
| Tepkime denklemi doğru mu? | Doğru | H₂O(s) → H₂(g) + 1/2 O₂(g) tepkimesi. |
| Su yükseltgenme ve indirgenme mi? | Doğru | Su hem O₂ hem H₂ üretir. |
| Yükseltgenme ürünü O₂ mi? | Doğru | Yükseltgenme sonucu oksijen oluşur. |
| İndirgenme ürünü H₂ mi? | Doğru | İndirgenme sırasında hidrojen oluşur. |
| Anotta H₂ açığa çıkar mı? | Yanlış | Anotta değil, katotta H₂ oluşur. |
Sonuç: Doğru yanıt E şıkkıdır.
@nlsa02
“Yapılan deney ile ilgili aşağıda verilen bilgilerden hangisi yanlıştır?”
Cevap:
İçindekiler
- Suyun Elektrolizi Nedir?
- Temel Terimler ve Kimyasal Tepkimeler
- Seçeneklerin Adım Adım Değerlendirilmesi
- Özet Tablo
- Genel Değerlendirme ve Sonuç
1. Suyun Elektrolizi Nedir?
- Elektroliz, bir elektrik akımı uygulanarak kimyasal bir bileşiğin ayrıştırılması işlemidir. Su (H₂O), doğru koşullar altında elektroliz edildiğinde hidrojen (H₂) ve oksijen (O₂) gazlarına ayrılır.
- Geleneksel düzende, negatif kutba bağlantı yapılan elektrot katot (indirgenmenin gerçekleştiği yer), pozitif kutba bağlantı yapılan elektrot ise anot (yükseltgenmenin gerçekleştiği yer) olarak adlandırılır.
- Suyun elektrolizinde:
- Katotta (−), H₂ (hidrojen) gazı açığa çıkar.
- Anotta (+), O₂ (oksijen) gazı açığa çıkar.
2. Temel Terimler ve Kimyasal Tepkimeler
- Yükseltgenme: Bir maddenin elektron kaybetmesidir. (Oksijen kazanımı veya hidrojen kaybı da yükseltgenme olarak yorumlanabilir.)
- İndirgenme: Bir maddenin elektron kazanmasıdır. (Hidrojen kazanımı veya oksijen kaybı.)
- Katot (− kutup): İndirgenmenin gerçekleştiği elektrottur; burada elektron kazanılır.
- Anot (+ kutup): Yükseltgenmenin gerçekleştiği elektrottur; burada elektron kaybedilir.
Elektroliz denklemini en basit biçimde şu şekilde özetleyebiliriz:
3. Seçeneklerin Adım Adım Değerlendirilmesi
Soru kökünde, “hangisi yanlıştır?” diye soruluyor. Seçeneklere bakalım:
-
(A) Tepkime denklemi H₂O(s) → H₂(g) + 1/2 O₂(g) şeklindedir.
- Yaygın olarak denklem, 2H₂O (l) → 2H₂ (g) + O₂ (g) biçiminde verilir.
- Soru seçenekte sadece 1 molekül su için H₂ ve 1/2 O₂ ifadesini kullanmış, bu da genel anlamda bileşik ve ürünlerin oranını gösterir. Katı suda (H₂O(s)) ifadesi yerine (H₂O(l)) kullanılması daha doğru olur, ancak genelde bu, tepkimenin özünü değiştirmez. Yani içerik olarak suyun elektrolizi anlatılmak istendiğinde, mole oranları aynıdır. Dolayısıyla büyük ihtimalle “(s)” yerine “(l)” yazılmalıydı, ama bu ifade çoğu kitapta pek çok kez “bir molekül su” üzerinden anlatılabildiğinden, tamamen yanlış sayılmayabilir.
-
(B) Su hem yükseltgenmiş hem de indirgenmiştir.
- Suyun kendisi iki farklı ürüne (H₂ ve O₂) dönüştüğü için aynı tepkimede elementin bir kısmı yükseltgenebilir, bir kısmı indirgenebilir. Bu, disproportionation (otokatalitik tepkime) örneğidir. Yani tek bir tür, hem elektron alır hem de elektron verir. Bu ifade doğrudur.
-
(C) Yükseltgenme ürünü O₂’dir.
- Anyon (OH⁻) veya H₂O, anot bölgesinde elektron kaybı yaşayarak O₂ gazını açığa çıkarır. Bu nedenle yükseltgenen tür oksijenin açığa çıkmasına neden olur. Dolayısıyla O₂’nin yükseltgenme ürünü olduğu doğrudur.
-
(D) İndirgenme ürünü H₂’dir.
- Katotta elektron kazanan protonlar veya su molekülleri, hidrojen gazı (H₂) oluşumuna yol açar. Bu nedenle indirgenen türden doğan ürünün H₂ olması da doğrudur.
-
(E) Anotta H₂ gazı açığa çıkmıştır.
- Anot (+) elektrottur ve oksidasyon burada gerçekleşir. Buradan oksijen gazı çıkmalıdır. Dolayısıyla anodun ürününün H₂ olması yanlıştır çünkü H₂ gazı katotta (−) açığa çıkar.
Dolayısıyla “yanlış” bilgi içeren seçenek E’dir.
4. Özet Tablo
| Elektrot | Yükseltgenme / İndirgenme | Tepkime | Açığa Çıkan Gaz |
|---|---|---|---|
| Katot (−) | İndirgenme (Elektrolit içinde) | 2H₂O + 2e⁻ → H₂ (g) + 2OH⁻ (aq) | H₂ (Hidrojen) |
| Anot (+) | Yükseltgenme (Elektron kaybı) | 2H₂O → O₂ (g) + 4H⁺ (aq) + 4e⁻ (çeşitli ortam koşulları) | O₂ (Oksijen) |
Bu tabloda, hangi elektrotun hangi gazı açığa çıkardığı açıkça görülmektedir.
5. Genel Değerlendirme ve Sonuç
- Suyun elektrolizi deneyinde H₂ gazı daima katotta (negatif kutup) üretilirken, O₂ gazı anotta (pozitif kutup) ortaya çıkar.
- Deneyle ilgili verilen bilgilerin büyük çoğunluğu doğru olsa da, “Anotta H₂ gazı açığa çıkmıştır.” ifadesi oksidasyon-kimyası prensiplerine ters düştüğü için yanlıştır.
- Unutmayalım ki, elektrolizde elektron akışına bağlı olarak hangi elektrotta indirgeyici veya yükseltgeyici bir süreç yaşandığı bellidir: Negatif elektrot elektron kazanıp indirgeme yapar, pozitif elektrot elektron kaybedip yükseltgeme yapar.
Kısa Özet: Soru, su elektrolizinde hangi gazın hangi elektrot üzerinde oluştuğunu sorgulatır. En kritik bilgi, katotta hidrojen, anotta oksijen gazının çıkmasıdır. Dolayısıyla seçenekler arasında “Anotta H₂ oluşur” diyen ifade (E) yanlıştır.