Microsoft Word deney elektroliz docx



Yüklə 41,31 Kb.

tarix22.05.2018
ölçüsü41,31 Kb.


 

1

 



4. ELEKTROLİZ 

 

AMAÇLAR 

 

1. Sıvı içinde elektrik akımının iletilmesini öğrenmek. 

2. Bir elektroliz hücresi kullanarak bakırın elektro kimyasal eşdeğerinin bulunmasını  

öğrenmek. 



3. Faraday kanunlarını öğrenerek Faraday sabitini deney sonuçlarından hesaplamak. 

 

ARAÇLAR 



 

Elektroliz kabı (beher), bakır elektrotlar, bakır sülfat çözeltisi, ampermetre, akım kaynağı, 

terazi (miligram duyarlıklı), kronometre. 

 

GİRİŞ 



 

Bütün bileşikler, sulu çözeltilerinin elektrik akımını iletip iletmemelerine göre iki temel gruba 

ayrılabilir. Hidroklorik asit, sodyum hidroksit ve sofra tuzu gibi bazı maddelerin sulu 

çözeltileri elektriği iletir. Böyle maddeler ister asit, baz ya da tuz olsun elektrolitik olarak 

adlandırılır. Diğer taraftan (özellikle organik bileşikler)  şeker üre gibi bileşiklerin sulu 

çözeltileri elektrik akımı için çok kötü iletkenlerdir, bunlara elektrolit olmayan maddeler 

denir. 

 

Bir elektrolit ile bir doğru akımın iletilmesi elektrotlarda bazı kimyasal değişmeler yapar. Bir 



çok durumda da elektrolitin ayrışması ile iki durum birlikte gerçekleşir. Bu iki durum, çözelti 

içindeki bir metal veya hidrojen negatif elektrotta (katot) yapışırken metal olmayan bir madde 

ise pozitif elektrotta (anot) yapışması şeklindedir. Bir çözeltiden elektrik akımı geçirilmesine 

ve buna eşlik eden kimyasal değişmelere elektroliz denir. 

 

Metaller elektrik akımını içlerinde bulunan serbest elektronların hareketleriyle iletirken, 



elektrolitler içlerindeki iyonların hareketiyle iletirler. 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

Bakır sülfatın (CuSO



4

) sulu çözeltisine batırılmış iki 

bakır elektrot düşününüz. Çözelti içinde eşit sayıda 



Cu

 ve 


4



SO

iyonları vardır. Eğer elektrotlar arasına 

bir potansiyel fark uygulanırsa pozitif iyonlar katoda 

doğru (katyonlar), negatif iyonlarda anoda doğru 

(anyonlar) hareket ederler. Şekil 1 de Cu

++

 iyonları 



katoda ulaşınca her biri iki elektron alıp nötr bakır 

atomu haline gelerek, katot üzerinde toplanırlar. SO

4

--

 



iyonlarının her biri fazla iki elektronlarını anotta terk 

eder ve burada bakır atomlarıyla birleşerek CuSO

4

 

molekülü oluşturup çözelti içine geçeceklerdir. 



Elektrolizin iyonlaşma işleminin bu şekilde açıklanması 

ilk olarak Arrhenius tarafından 1887 de ileri sürülmüştür 

ve bugün hala geçerliliğini korumaktadır.  



Cu

++ 


SO

4

--



 

Katot 


Anot 

e

-



e

-

Şekil 1. Elektroliz hücresi. 




 

2

Fakat çok daha önce 1832 yılında  İngiliz bilim adamı Michael Faraday deneysel sonuçlara 



dayanarak elektrolizi açıklayan temel iki kanunu keşfetti. Bunlar sırasıyla şunlardır: 

 

1.



 

Bir elektrotta toplanan madde miktarı çözeltiden geçen elektrik yüküyle doğru orantılıdır. 

 

2.

 

Devreden belirli bir yük miktarının geçmesiyle, katotta açığa çıkan elementin kütlesi, 

elementin kimyasal eşdeğeri ile orantılıdır. 

 

Elektrolizde Arrhenius teoremi ve Faraday kanunları arasındaki paralelliği görmek için sadece 



bakır sülfat ve çözeltisinde, katotta bakırın toplanmasını incelemek yeterlidir. 

 

M katotta toplanan bakırın kütlesini, Q çözeltiden geçen toplam yükü, m her bir bakır atomunun 

kütlesini  q da her bakır iyonunun taşıdığı yükü göstermek üzere bir elektroliz hücresinde 

Arrhenius teoremine göre 

 

q

m

Q

M

=

  



(1) 

 

olacağı açıktır. Bir atomun m kütlesi, kütle numarası (atom ağırlığı) Anın, Avagadro sayısı N



0

 a 


oranına eşittir (m=A/N

0

). Her iyonun taşıdığı q yükü, kimyasal birleşme değerliliği D (bakır için 



2 dir) ile elektron yükü enin çarpımına eşittir (q = De). Buna göre denklem 

 

Q



)

D

A



(

e

N



1

M

0







  

(2) 



 

şeklinde yazılabilir. Burada 

D

A

; elementin kimyasal eşdeğeri olup birimi 



mol

, N

0

e; Faraday 



sabiti ve birimi 

mol

’dür. Elementin elektrokimyasal eşdeğeri (K) ise 

 

)



D

A

(



e

N

1



K

0



  

(3) 


 

olup birimi 



C

’dur. t sürede çözeltiden geçen akım I olmak üzere çözeltiden geçen toplam yük Q 

ise, 


 

Q = It 


 

(4) 


 

olduğundan denklem (3) ve (4), denklem (2) de yerine yazılırsa 

 

KIt


Q

)

D



A

(

e



N

1

M



0



  

(5) 


 

şeklinde olur. Görülüyor ki denklem (5) faraday kanunlarını tam olarak ifade etmektedir. 

 

Bu deneyde M, I ve t yi doğrudan ölçerek bakırın elektrokimyasal eşdeğeri K yı bulacaksınız. 



Sonra da Cu için geçerli olan A ve D değerlerini kullanarak Faraday sabitini hesaplayacaksınız.  


 

3

DENEYİN YAPILIŞI 



 

 

1.

  Katodun kütlesini duyarlı terazi yardımı ile ölçün ve kaydediniz. 

 

2.

  Deney için gerekli devreyi Şekil 2 de ki gibi hazırlayınız. 

 

3.

 Güç kaynağından akım değerini 1 A olacak şekilde ayarlayınız. 

 

4.

 Akımı seçilen değerde sabit tutarak güç kaynağını 5 dakika çalıştırınız ve 5 dakika sonra 

kapatınız. 

 

5.

 Katodu alıp yıkayınız, bu sırada katotta toplanan maddeden kopmaların olmamasına dikkat 

ediniz. 

 

6.

  Katodu üzerinde hiçbir nem işareti kalmayıncaya kadar saç kurutma makinesi yardımıyla 

kurutunuz. 

 

7.

 Bakır levhayı duyarlı terazide tarttınız ve sonra tabloya kaydediniz. 

 

8.

 Aynı  işlemi 10., 15., 20. ve 25. dakikalar için tekrarlayınız ve ilgili tabloya verilerinizi 

kaydediniz. Yani her seferde bir önceki süreye 5 dakika ekleyerek elektroliz olayını 

gerçekleştirmiş olursunuz. Böylece katotta toplanan madde miktarı, herbir zaman diliminde 

(10., 15., 20., 25. dakikalarda) toplanan madde miktarına eşit olacaktır.  

 

Önemli Not: 

Güç kaynağı, katodun çözelti içinde kalan alanı cm

2

 başına 20 mA’ lik akım  (20 



mA/cm

2

) düşecek şekilde 1 Amp’lik akım değerine ayarlanmıştır. 



 

VERİLERİN ÇÖZÜMLENMESİ 

 

1.

 Katot elektrodunun, başlangıç kütlesi ve her bir elektroliz sonunda ölçülen kütle 

değerlerinden yararlanarak, katotta toplanan Cu (Bakır) ın kütlesini hesaplayınız. 



 

Anot 





Bu deneyde dikkat edilecek bir çok tedbirler vardır. 

 



 

Çözeltinin dökülüp etrafa zarar vermemesine 

dikkat ediniz.  

 



Elektrotlar birbirlerinden 5 cm civarında bir uzaklıkta 

olmalıdır.  

 

Deney için katot temiz ve pasından arındırılmış 



olmalıdır. Gerekli görülürse  küçük bir zımpara 

kağıdı ile temizlenmelidir. 

 



Katot ile ölçüm yapıldıktan sonra akan suyla 

dikkatlice yıkanacaktır. Bu yıkanma sırasında katot 

düşürülerek yüzeyinden parçalar kopmasına ve 

yüzeyinin bozulmasından kaçınılmalıdır.  



Şekil 2.

 Elektroliz deney düzeneği. 



Katot 



-


 

4

2. 

Kaydettiğiniz bu kütle, akım ve zaman değerlerini kullanarak M=F(Q) grafiğini çiziniz ve 

 grafiğin eğiminden yaralanarak bakırın elektro kimyasal eşdeğerini (K) denklem (3) ü 

 kullanarak 

bulunuz. 



 

3. Daha sonra bakır için atom ağırlığını A=63.57 ve kimyasal eşdeğerliğini D

Cu

=2 alarak 



 Faraday 

Sabitini 

(N

0

e), Coulomb (C) biriminde bulunuz ve Faraday yasasını yorumlayınız. 



SORULAR 

 

1.

 

İki elektroliz hücresini seri bağladığınızı düşününüz. Birincisi bu deneyde kullanıldığı gibi 

bakır yük ölçeri ve ikincisi elektrolit olarak AgNO

3

 kullanılan bir gümüş yük ölçeri olsun. 



Gümüşün atom ağırlığı 107.88 g/mol ve devreden 30 dakika 2 amperlik akım geçirildiğini 

kabul edersek. Hangi yük ölçerde daha çok madde toplanır. Toplanan madde miktarı 

arasındaki fark ne kadardır? 

 

KAYNAKLAR 

 

1.

 

Ziya Güner, Ferit Pehlivan, “Fizik Deney Kılavuzu” Ankara Üniversitesi, Tıp Fakültesi 

Yayınlarından (1975). 

 

2.



 

H. Sisler, VanderWerf, Davison, “CollegeChemistry” theMacmillanCompany. 

 



 

5

 





Dostları ilə paylaş:


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2017
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə