Şekildeki galvanik hücrede, 25\text{ }^\circ\text{C} sıcaklıkta sol yarı hücrede 0,1\text{… — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi)

Şekildeki galvanik hücrede, $25\text{ }^\circ\text{C}$ sıcaklıkta sol yarı hücrede $0,1\text{ M } Al^{3+}$ çözeltisine daldırılmış $Al$ elektrot, sağ yarı hücrede ise $0,01\text{ M } Cu^{2+}$ çözeltisine daldırılmış $Cu$ elektrot bulunmaktadır.

Hücreyi oluşturan yarı tepkimelerin standart indirgenme potansiyelleri:

Al^{3+}(\text{suda}) + 3\text{e}^- \rightarrow Al(\text{k}) \quad E^\circ = -1,66\text{ V}

Cu^{2+}(\text{suda}) + 2\text{e}^- \rightarrow Cu(\text{k}) \quad E^\circ = +0,34\text{ V}

şeklindedir.

Buna göre, hazırlanan bu hücrenin $25\text{ }^\circ\text{C}$ 'deki başlangıç potansiyeli kaç volttur?
(Nernst eşitliğindeki sabiti $0,06$ alınız.)

A
1,88
B
1,92
1,96Cevap
D
1,99
E
2,04

Cevap

Hazırlanan hücrenin 25 °C'deki başlangıç potansiyeli 1,96 volttur.

Hücre tepkimesi denkleştirildiğinde toplam aktarılan elektron sayısı 6'dır. Derişimler Nernst denklemindeki logaritmik terimde katsayıları üs olarak alınarak oranlandığında denge kesri 10 bin (

10^4

) bulunur. Bu değerlerin formülde yerine konmasıyla pil potansiyeli 1,96 V olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

Standart pil potansiyelinin (

E^\circ_{\text{pil}}

) hesaplanması

E^\circ_{\text{pil}} = E^\circ_{\text{katot}} - E^\circ_{\text{anot}} = 0,34 - (-1,66) = 2,00\text{ V}

Bakırın indirgenme potansiyeli daha yüksek olduğu için bakır elektrot katot, alüminyum elektrot ise anot görevi görür.

Net pil tepkimesinin yazılması ve alınan-verilen elektron sayısının (

n

) bulunması

2Al(\text{k}) + 3Cu^{2+}(\text{suda}) \rightleftharpoons 2Al^{3+}(\text{suda}) + 3Cu(\text{k})

tepkimesi için

n = 6

olur.

Alınan ve verilen elektron sayılarını eşitlemek için anot yarı tepkimesi 2 ile, katot yarı tepkimesi ise 3 ile çarpılarak toplanır.

Denge kesrinin (

Q

) hesaplanması

Q = \frac{[Al^{3+}]^2}{[Cu^{2+}]^3} = \frac{(0,1)^2}{(0,01)^3} = \frac{10^{-2}}{10^{-6}} = 10^4

Denge kesri ifadesinde ürünlerde yer alan anot iyonu paya, girenlerde yer alan katot iyonu paydaya katsayıları üs olacak şekilde yazılır.

Nernst denklemi ile pil potansiyelinin hesaplanması

E_{\text{pil}} = 2,00 - \frac{0,06}{6} \log(10^4) = 2,00 - 0,01 \times 4 = 1,96\text{ V}

Elde edilen tüm değerler Nernst eşitliğinde yerine konarak standart olmayan hücre potansiyeli elde edilir.

Anahtar Kavram

Nernst Eşitliği kullanılarak standart olmayan koşullardaki elektrokimyasal hücre potansiyellerinin hesaplanması.

Soru

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Konular

Bu konudan daha fazla soru