Elektroliz Ders Notu

Temel ilke ve elektrotların işaretleri

**Elektroliz**, elektrik enerjisi harcanarak kendiliğinden olmayan redoks tepkimesinin gerçekleştirilmesidir. Elektrolitik hücrede **anot (+): yükseltgenme**, **katot (−): indirgenme** gerçekleşir. Katyonlar katoda, anyonlar anoda yönelir. Galvanik hücrede anot (−), katot (+) olmasına karşılık yükseltgenme ve indirgenme tanımları değişmez. Zn/Cu piline, tepkimeyi tersine zorlayan uygun gerilim uygulanması bunun örneğidir.

Yük ve birinci Faraday kanunu

**Q = I × t:** Q (C), I (A), t (s). Zaman dakika verilirse 60 ile çarpılır. **1 F = 1 mol e⁻ = 96 485 C ≈ 96 500 C.** Geçen elektron molü **n(e⁻) = I×t/96 500** olur. Birikme kütlesi için **m = M×I×t/(z×96 500)** kullanılır. Burada M mol kütlesi, z oluşan bir mol ürün için gereken elektron sayısıdır.

Katotta **Ag⁺ + e⁻ → Ag**, **Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu**, **Al³⁺ + 3e⁻ → Al** örnekleri, aynı elektron yükünde farklı metal molü elde edilmesini açıklar. 965 C yük ile 0,010 mol elektron geçer; Cu için 0,005 mol Cu, Ag için 0,010 mol Ag oluşur.

İkinci Faraday kanunu ve seri kaplar

**Eş değer kütle = M/z.** Aynı Q geçen kaplarda **m₁×z₁/M₁ = m₂×z₂/M₂**. Seri bağlanan kaplarda elektron molü eşittir, ancak metalin molü ve kütlesi farklı olabilir. Örneğin 0,3 mol Mg için 0,6 mol e⁻ gerekir; seri bağlı başka kaptaki ürünün elektron gereksinimi de 0,6 moldür.

Endüstriyel elektroliz

**Metal kaplama:** Kaplanacak metal eşya **katot (−)**, kaplama malzemesinden yapılmış elektrot **anot (+)**, elektrolit bu metalin uygun tuzunun çözeltisidir. CuSO₄ ile bakır kaplama ve Ni tuzuyla nikel kaplama kitap örnekleridir.

**Erimiş NaCl:** Katotta Na⁺ + e⁻ → Na; anotta 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻. Karışık erimiş tuzlarda indirgenme eğilimi daha büyük katyon katotta, yükseltgenme eğilimi daha büyük anyon anotta önce açığa çıkar. Mg²⁺, K⁺ ve Na⁺ karışımında kitapta verilen metal aktiflik sırası K > Na > Mg olduğundan Mg önce oluşur.

Suyun elektrolizi

Saf su çok az iletir; laboratuvar ortamında az miktar H₂SO₄ ile iletkenliği artırılabilir. **Katot: 2H⁺ + 2e⁻ → H₂. Anot: H₂O → ½O₂ + 2H⁺ + 2e⁻.** Net: **2H₂O → 2H₂ + O₂**. Eşit koşullarda **H₂:O₂ gaz hacimleri 2:1**; hidrojen katotta, oksijen anotta oluşur. Hoffman voltametresi ve grafit elektrotlu deneyler bu ilişkiyi gözlemlemeye yarar.

Kısa Özet

Dış enerji → elektroliz; anot (+) yükseltgenme, katot (−) indirgenme. Yük = akım × süre. Aynı yükte ürün kütlesini **M/z** belirler. Kaplamada eşya katot, su elektrolizinde H₂:O₂ = 2:1'dir.