Elektrokimyasal Pil Sistemleri ve Soru Çözümü

Soru Çözümü

G görselde verilen elektrokimyasal pil sistemine ait veriler şunlardır:
* \(\text{Zn}^{2+}_{(aq)} + 2e^- \rightarrow \text{Zn}_{(k)} \quad E^\circ = -0,76\text{ V}\)
* \(\text{Ni}^{2+}_{(aq)} + 2e^- \rightarrow \text{Ni}_{(k)} \quad E^\circ = -0,25\text{ V}\)

a) Anot ve Katot yarı hücrelerinde gerçekleşen tepkimeleri ve pil tepkimesini yazınız.

Açıklama:
İndirgenme potansiyeli küçük olan metal, anot (yükseltgenmenin olduğu) yarım hücresini oluşturur. İndirgenme potansiyeli büyük olan metal ise katot (indirgenmenin olduğu) yarım hücresini oluşturur.

• \(\text{Zn}\)'nin indirgenme potansiyeli \((-0,76\text{ V})\), \(\text{Ni}\)'ninkinden \((-0,25\text{ V})\) daha küçüktür. Bu nedenle \(\text{Zn}\) anot, \(\text{Ni}\) ise katottur.

• Anot Yarı Tepkimesi (Yükseltgenme):
  $\(\text{Zn}_{(k)} \rightarrow \text{Zn}^{2+}_{(aq)} + 2e^- \quad (E^\circ = +0,76\text{ V})\)$

• Katot Yarı Tepkimesi (İndirgenme):
  $\(\text{Ni}^{2+}_{(aq)} + 2e^- \rightarrow \text{Ni}_{(k)} \quad (E^\circ = -0,25\text{ V})\)$

• Net Pil Tepkimesi:
  $\(\text{Zn}_{(k)} + \text{Ni}^{2+}_{(aq)} \rightarrow \text{Zn}^{2+}_{(aq)} + \text{Ni}_{(k)}\)$

b) Pilin istemli olup olmadığını açıklayınız.

Açıklama:
Bir pilin istemli çalışabilmesi için standart pil potansiyelinin (\(E^\circ_{\text{pil}}\)) pozitif (\(> 0\)) olması gerekir.

• Standart pil potansiyeli hesaplanır:
  $\(E^\circ_{\text{pil}} = E^\circ_{\text{anot (yükseltgenme)}} + E^\circ_{\text{katot (indirgenme)}}\)$
  $\(E^\circ_{\text{pil}} = (+0,76\text{ V}) + (-0,25\text{ V}) = +0,51\text{ V}\)$

• \(E^\circ_{\text{pil}} > 0\) (pozitif) olduğundan bu elektrokimyasal pil tepkimesi istemlidir.

c) Pilin şematik gösterimini yazınız.

Açıklama:
Şematik gösterim (hücre şeması) genel olarak şu kurala göre yazılır:
$\(\text{Anot} \parallel \text{Katot}\)$
(Yükseltgenme basamağı değişimi tek çizgi \(|\) ile, tuz köprüsü çift çizgi \(\parallel\) ile gösterilir.)

• Pilin Şematik Gösterimi:
  $\(\text{Zn}_{(k)} \mid \text{Zn}^{2+}_{(aq, 1M)} \parallel \text{Ni}^{2+}_{(aq, 1M)} \mid \text{Ni}_{(k)}\)$