İndirgenme-Yükseltgenme Tepkimelerinde Elektrik Akımı Ders Notu

İndirgenme-Yükseltgenme Tepkimeleri Ders Notu

Redoksun ölçütü

Redoks tepkimesi elektron alışverişi içeren tepkimedir. Bir tür elektron verirken bir diğeri aynı sayıda elektron alır. Tepkimeye giren ve çıkan maddelerde elementlerin yükseltgenme basamakları değişiyorsa redoks vardır. Demirin paslanması, elmanın kararması ve bakırın gümüş nitratla tepkimesi konu kapsamındaki örneklerdir.

Yükseltgenme basamağı kuralları

Serbest elementlerde (Zn, N₂, O₂, P₄ gibi) yükseltgenme basamağı **0**, tek atomlu iyonlarda **iyon yükü**dür. H, ametallerle +1; metal hidrürlerde −1 olur. O genellikle −2, peroksitlerde −1 ve OF₂'de +2'dir. F bütün bileşiklerinde −1 olur. Diğer halojenler hidrojen ve metallerle çoğunlukla −1 değerindeyken daha elektronegatif atomla bağlandıklarında pozitif basamak alabilir. 1A grubu metalleri +1, 2A grubu metalleri +2'dir.

Nötr bileşikte atomların yükseltgenme basamakları toplamı **0**, çok atomlu iyonda **iyon yükü**dür. KMnO₄ için 1+Mn−8=0 ⇒ Mn=+7; PO₄³⁻ için P−8=−3 ⇒ P=+5; Cr₂O₇²⁻ için 2Cr−14=−2 ⇒ Cr=+6. NH₄⁺'ta N=−3 olduğu hâlde toplam iyon yükünün +1 olmasına dikkat edin.

Elektron verme, elektron alma ve maddeler

**Yükseltgenme:** Elektron verme, basamak artışı. Zn → Zn²⁺ + 2e⁻. **İndirgenme:** Elektron alma, basamak azalışı. Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu. **İndirgen madde:** Elektron veren, kendisi yükseltgenen tür. **Yükseltgen madde:** Elektron alan, kendisi indirgenen tür.

Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu tepkimesinde Zn 0'dan +2'ye, Cu +2'den 0'a geçer. Zn **indirgen**, Cu²⁺ **yükseltgendir**. N₂ + 3H₂ → 2NH₃ için N indirgenir, H yükseltgenir; N₂ yükseltgen, H₂ indirgendir. Fe + ½O₂ → FeO tepkimesinde Fe indirgen, O₂ yükseltgendir.

Redoks tepkimesini tanıma

NaOH + HCl → NaCl + H₂O tepkimesinde basamaklar değişmediğinden redoks yoktur. CaCO₃ → CaO + CO₂ tepkimesinde de Ca=+2, C=+4, O=−2 değerleri korunur. KClO₃ → KCl + 3/2O₂ dönüşümünde ise Cl +5 → −1, O −2 → 0 olur: redokstur. Ürün oluşması veya gaz çıkışı, tek başına redoksun kanıtı değildir.

Redoks denkleştirme yöntemleri

**Yükseltgenme basamağı değişim yöntemi:** Değişen elementleri ve bir atom başına elektron artış/azalışını bul; formüldeki atom sayısını hesaba katarak toplam elektronları eşitle; katsayıları yerleştir; H ve O dâhil her atomu denkleştir.

Örnek: H₂S'deki S −2 → 0 (2e⁻ verir), HNO₃'teki N +5 → NO'da +2 (3e⁻ alır). Üç H₂S ve iki HNO₃ ile 6 elektron eşitlenir: **3H₂S + 2HNO₃ → 3S + 2NO + 4H₂O**.

**Yarı tepkime yöntemi:** Elektron vereni ve alanı ayrı yarı tepkimelerde yaz; elektron sayılarını eşitleyip topla; diğer atomları tamamla. KClO₃'te Cl +5 → KCl'de −1 olduğundan 6e⁻ alır; SO₂'de S +4 → H₂SO₄'te +6 olduğundan 2e⁻ verir. **KClO₃ + 3SO₂ + 3H₂O → KCl + 3H₂SO₄**.

Bir bileşikte birden fazla değişen atom varsa elektronlar birlikte sayılır. As₂S₃'te iki As'ın toplam 4e⁻ ve üç S'nin toplam 6e⁻ kaybı vardır; bir formül birimi 10e⁻ verir. Üç As₂S₃'ün toplam 30e⁻ kaybı 10 HNO₃'teki N'nin kazandığı 30e⁻ ile eşitlenir.

Deney gözlemleri ve elektrik bağlantısı

Cu tel AgNO₃ çözeltisine konulduğunda **Cu + 2Ag⁺ → Cu²⁺ + 2Ag** gerçekleşir. Telin üzerinde Ag birikir; Cu²⁺ çözeltinin mavi renginde etkilidir. Zn metalinin CuSO₄ çözeltisiyle doğrudan teması da redokstur. Daniell pilinde ise Zn/ZnSO₄ ve Cu/CuSO₄ bölümleri iletken tel ve tuz köprüsüyle ayrılmış biçimde bağlanır. Dış devreye elektron aktarımıyla **kimyasal enerji → elektrik enerjisi** dönüşümü sağlanır.

İstemli–istemsiz ayrımı

İstemli tepkime başladıktan sonra sürekli dış etkiye ihtiyaç duymadan ilerler; pildeki redoks buna örnektir. H₂ + ½O₂ → H₂O kıvılcımla başlatılıp devam edebilir. İstemsiz tepkime için sürekli dışarıdan etki gerekir: H₂O'nun H₂ ve O₂'ye ayrılması elektrik enerjisi harcanarak yapılır ve **elektrik enerjisi → kimyasal enerji** dönüşümü söz konusudur.

Kısa Özet

Basamak artışı = elektron verme = yükseltgenme = indirgen maddenin kendi değişimi. Basamak azalışı = elektron alma = indirgenme = yükseltgen maddenin kendi değişimi. Elektron sayısını ve bütün atomları eşitlemeden bir redoks denklemi tamamlanmış sayılmaz.