Fe^{2+} (suda) + 2e^{-} \rightarrow Fe(k) E^{\circ}_{ind.} = -0,440 V
Yukarıdaki şekilde bir elektrokimyasal pil gösterilmiş ve bu pilin yarı tepkimelerinin indirgenme potansiyelleri verilmiştir.
Şekildeki sisteme 2V’luk elektrik akımı uygulanırsa aşağıdakilerden hangisi gözlenir?
A) I. kapta Ag katısı elektrot üzerinde toplanır.
B) Pil gerilimi 3,239 V olur.
C) Fe elektrodun kütlesi zamanla azalır.
D) I. kaptaki Ag^{+} iyonlarının derişimi zamanla artar.
E) Tuz köprüsünde anyonlar II. kaba doğru hareket eder.
Galvanik Hücreye Dış Gerilim Uygulanması ve Elektroliz Analizi
KULLANILAN FORMÜL / KURAL: Bir elektrokimyasal pile, standart pil potansiyelinden (E^\circ_{\text{pil}}) daha büyük bir ters gerilim (V_{\text{dış}} > E^\circ_{\text{pil}}) uygulandığında sistem elektroliz hücresine dönüşür ve istemli tepkime tersine döner.
ÇÖZÜM ADIMLARI
Adım 1 — Standart Pil Potansiyelinin (E^\circ_{\text{pil}}) Hesaplanması
İndirgenme potansiyeli daha büyük olan \text{Ag}^+ iyonu katot, potansiyeli küçük olan \text{Fe} elektrot ise anottur:
- Katot (İndirgenme): \text{Ag}^+(suda) + e^- \rightarrow \text{Ag}(k) \quad (E^\circ = 0,799\text{ V})
- Anot (Yükseltgenme): \text{Fe}(k) \rightarrow \text{Fe}^{2+}(suda) + 2e^- \quad (E^\circ = +0,440\text{ V})
E^\circ_{\text{pil}} = E^\circ_{\text{katot}} + E^\circ_{\text{yüks.}} = 0,799 + 0,440 = 1,239\text{ V}
Adım 2 — Sisteme 2 V Gerilim Uygulanmasının Etkisi
Sisteme uygulanan dış gerilim (2\text{ V}), pilin ürettiği gerilimden (1,239\text{ V}) büyük olduğu için sistem bir elektroliz devresine dönüşür; elektrotların rolleri yer değiştirir:
- Yeni Anot (I. Kap - Ag Elektrot): \text{Ag}(k) \rightarrow \text{Ag}^+(suda) + e^- tepkimesi gerçekleşir. \text{Ag} metali aşınır ve I. kaptaki \text{Ag}^+ derişimi zamanla artar.
- Yeni Katot (II. Kap - Fe Elektrot): \text{Fe}^{2+}(suda) + 2e^- \rightarrow \text{Fe}(k) tepkimesi gerçekleşir. \text{Fe} elektrot üzerinde katı birikir ve kütlesi artar.
- Tuz Köprüsü: Anyonlar anot olan I. kaba, katyonlar katot olan II. kaba göç eder.
CEVAP: D) I. kaptaki \text{Ag}^+ iyonlarının derişimi zamanla artar.
SINAV NOTU / PÜF NOKTASI: V_{\text{dış}} < E_{\text{pil}} iken pil çalışmaya devam eder (akım yavaşlar), V_{\text{dış}} = E_{\text{pil}} durumunda sistem dengeye ulaşır ve akım sıfırlanır, V_{\text{dış}} > E_{\text{pil}} olduğunda ise tepkime tersine dönerek elektroliz gerçekleşir.