12. Sınıf Kimya · Kimya ve Elektrik
Elektrotlar ve Elektrokimyasal Hücreler
- elektrot
- elektrolit
- yarı hücre
- galvanik hücre
- anot
- katot
- tuz köprüsü
- inert elektrot
Galvanik hücrede anot, katot ve tuz köprüsünün görevi nedir?
Galvanik hücre (elektrokimyasal pil), kendiliğinden yürüyen bir redoks tepkimesini iki yarı hücreye bölerek elektronları dış devreden akıtan düzenektir. Bir metalin kendi iyonlarını içeren çözeltiye daldırılmasıyla yarı hücre oluşur; iki yarı hücre iletken tel ve tuz köprüsüyle bağlanır. Elektrolit, serbest iyon içeren ve akım ileten çözeltidir; elektrolite daldırılan çubuğa elektrot denir. Yükseltgenmenin olduğu elektrot anot, indirgenmenin olduğu elektrot katottur ve elektronlar dış devrede anottan katoda akar. Zn/Cu pilinde anotta Zn → Zn²⁺ + 2e⁻, katotta Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu tepkimesi gerçekleşir; pil çalıştıkça Zn elektrot incelir, Cu elektrot kalınlaşır. Doygun KNO3 içeren tuz köprüsü yük dengesini korur; köprü çıkarılırsa akım kesilir. Platin, altın ve grafit gibi tepkimeye katılmayan elektrotlara inert elektrot denir. Galvanik pilde anot eksi kutuptur, ancak anotta yükseltgenme olması kuralı elektrolizde de değişmez.
Elektrotlar ve Elektrokimyasal Hücreler: konu anlatımı ve özeti
Elektrokimyasal hücreler, kendiliğinden yürüyen bir redoks tepkimesini iki ayrı kaba bölerek elektronları dış devreden akıtır. Bu konu pilin parçalarını, hangi elektrotta ne olduğunu ve tuz köprüsünün görevini anlatıyor.
- Elektrolit, serbest iyon içeren ve akım ileten çözeltidir. Elektrolite daldırılan metal ya da grafit çubuğa elektrot denir.
- Bir metalin kendi iyonlarını içeren çözeltiye daldırılmasıyla yarı hücre oluşur. İki yarı hücre tel ve tuz köprüsüyle bağlanınca galvanik hücre (elektrokimyasal pil) elde edilir.
- Yükseltgenmenin olduğu elektrot anot, indirgenmenin olduğu elektrot katottur. Elektronlar dış devrede her zaman anottan katoda akar. Galvanik hücrede anot (-), katot (+) işaretlidir.
- Örnek Zn/Cu pili: anotta Zn → Zn²⁺ + 2e⁻, katotta Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu. Pil çalıştıkça Zn elektrot incelir, Cu elektrot kalınlaşır, Cu²⁺ derişimi azalır, Zn²⁺ derişimi artar.
Zn/Cu galvanik hücresi: elektronlar dış devrede anottan (Zn) katoda (Cu) akar; tuz köprüsünden eksi iyonlar anot, artı iyonlar katot kabına göç eder - Tuz köprüsü (ör. doygun KNO3) yük dengesini korur: eksi iyonlar anot kabına, artı iyonlar katot kabına göç eder. Köprü çıkarılırsa devre tamamlanmaz ve akım kesilir.
- Platin, altın, grafit gibi tepkimeye katılmayıp yalnızca akımı ileten elektrotlara inert elektrot denir.
Unutma: Galvanik pilde anot eksi kutuptur ama elektrolizde anot artı kutuptur; "anot = yükseltgenme" kuralı ise ikisinde de değişmez.
Bu özet yapay zekâ ile kitabın ilgili sayfalarından hazırlandı; hata içerebilir. Asıl kaynak MEB ders kitabıdır. İçerikler nasıl hazırlanıyor? · Son güncelleme:
Önce temeli pekiştir
Bir galvanik hücreyi iki ayrı odalı bir ev gibi düşün:
- Anot odası: Metal atomları elektron verip iyon olarak çözeltiye geçer; levha incelir.
- Tel (koridor): Elektronlar anottan katoda bu yoldan gider.
- Katot odası: Çözeltideki metal iyonları elektron alıp levhada birikir; levha kalınlaşır.
- Tuz köprüsü (havalandırma): İyonlar göç ederek iki odanın yük dengesini korur.
Bir pil sorusunda önce hangi levhanın inceldiğini bul; o levha anottur ve gerisi buradan çıkar.
Günlük hayattan: Uzaktan kumanda pilinin bir ucunda (−), öbür ucunda (+) yazar. Elektronlar cihazın devresinden (−) uçtan (+) uca doğru akar.
Sık yapılan hata: Elektronların tuz köprüsünden geçtiğini sanmak. Doğrusu: Elektronlar yalnızca dış devredeki telden, iyonlar ise tuz köprüsünden hareket eder.
Derinleş
Limon, patates ya da elma ile çalışan basit bir pil tasarla: elektrot olarak hangi iki metali seçeceğini ve nedenini açıkla. Bir öğretmen gözetiminde deneyebileceğin düzeneğin şemasını çiz; meyvenin içindeki hangi maddenin elektrolit görevi gördüğünü tartış. Meyve sayısını artırmanın ve elektrotların türünü değiştirmenin voltaja olası etkilerini tahmin et.
Öğrenme çıktıları
Bu konunun soruları MEB öğretim programındaki şu öğrenme çıktılarını ölçer.
KİM.12.1.3Galvanik bir hücrenin özelliklerini bilimsel gözleme dayalı tahmin edebilme
- a) İstemli indirgenme-yükseltgenme tepkimelerinden elektrik enerjisi üretilmesine ilişkin önermeler oluşturur.
- c) Galvanik hücrelere ilişkin ulaştığı makro, alt mikro ve sembolik seviyelerde gözlem verilerinden sonuç çıkarır.
- d) Galvanik bir hücrenin özelliklerine ilişkin tahminlerinin geçerliliğini bilimsel bilgilere dayalı sorgular.
Bu konuda neler var?
- Elektrokimyasal Piller
Sorular
Soru bankasından bu konunun soruları, kolaydan zora.
Kolay
1Bir öğrenci, beherdeki çinko sülfat çözeltisine bir çinko şerit daldırıp şeridi bir voltmetrenin ucuna bağlıyor. Öğretmeni, bu düzeneğin tek başına akım üretmediğini, ancak başka bir benzer düzenekle birleştirilince bir pilin parçası olacağını söylüyor. Öğrencinin hazırladığı düzeneğin adı hangisidir?
- A) Tuz köprüsü
- B) Yarı hücre
- C) Elektrolitik hücre
- D) Derişim pili
- E) Galvanik hücre
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Yarı hücre
Bir metal elektrotun kendi iyonlarını içeren çözeltiye daldırılmasıyla yarı hücre oluşur; iki yarı hücre tel ve tuz köprüsüyle bağlanınca pil elde edilir. Düzeneği tek başına galvanik hücre sanan öğrenci, akım için iki elektrot ve kapalı devre gerektiğini gözden kaçırır.
Kolay
2Bir araştırma laboratuvarında, çözeltideki iyonların tepkimesini incelemek için platin ve grafit çubuklar elektrot olarak kullanılıyor. Deney sonunda çubukların kütlesinin değişmediği, yüzeylerinde yalnızca gaz kabarcıklarının oluştuğu görülüyor. Bu tür elektrotlara ne ad verilir?
- A) Kurban elektrot
- B) Referans elektrot
- C) Aktif elektrot
- D) Tuz köprüsü
- E) İnert elektrot
Cevabı göster
Doğru cevap: E) İnert elektrot
Kendisi tepkimeye girmeden yalnızca elektron alışverişine yüzey sağlayan platin, altın ve grafit gibi elektrotlara inert elektrot denir. Kütlesi değişmeyen elektrotu korozyondan koruyan kurban elektrotla karıştıran öğrenci yanılır; kurban elektrot aşınarak kütle kaybeder.
Kolay
3Bir el fenerinin içindeki pil, iki farklı elektrot arasında gerçekleşen kendiliğinden bir redoks tepkimesiyle çalışır. Fenerin ampulüne giden telde elektronlar sürekli tek yönde akar. Bu galvanik hücrede dış devredeki elektron akışı için hangisi doğrudur?
- A) Katottan anoda doğrudur
- B) Tuz köprüsü üzerinden anoda doğrudur
- C) Belirli aralıklarla yön değiştirir
- D) Anottan katoda doğrudur
- E) Elektrolit içinden katoda doğrudur
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Anottan katoda doğrudur
Elektronlar yükseltgenmenin olduğu anotta açığa çıkar ve dış devredeki telden indirgenmenin olduğu katoda gider. Akımın geleneksel yönünü elektron akışıyla karıştıran öğrenci katottan anoda şıkkını seçer; çözeltilerde ise elektron değil iyon hareket eder.
Kolay
4Bir öğrenci basit bir iletkenlik devresinde ampulün yanıp yanmadığını gözlüyor. Saf su ve şekerli suda ampul yanmazken, sofra tuzu çözeltisinde ampul parlak biçimde yanıyor. Tuzlu suyu iletken yapan özellik ve bu tür çözeltilerin adı hangi seçenekte doğru verilmiştir?
- A) Serbest hareket eden iyonlar içerir; elektrolit
- B) Serbest elektronlar içerir; elektrolit
- C) Çözünmüş moleküller içerir; elektrot
- D) Serbest hareket eden iyonlar içerir; yarı hücre
- E) Çözünmüş moleküller içerir; tuz köprüsü
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Serbest hareket eden iyonlar içerir; elektrolit
Tuz suda Na⁺ ve Cl⁻ iyonlarına ayrışır; bu serbest iyonların hareketiyle akım ileten çözeltilere elektrolit denir. Metallerdeki iletimi çözeltilere taşıyan öğrenci serbest elektron şıkkını seçer; şekerli suyun iletmemesi, iletimi çözünmüş moleküllerin değil iyonların sağladığını gösterir.
Kolay
5Metal dolgusu olan bir diş, yanlışlıkla alüminyum folyoya değdiğinde kısa süreli bir sızı hissedilebilir. Bunun nedeni, ağızda küçük bir galvanik hücre oluşmasıdır. Bu hücrede tükürüğün görevi hangisidir?
- A) Anot
- B) Katot
- C) Elektrolit
- D) İnert elektrot
- E) Dış devre
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Elektrolit
Folyo ve dolgu farklı metallerden yapıldığı için elektrot, iyon içeren tükürük ise elektrolit görevi görür. Tükürük elektron vermez ya da almaz; bu nedenle anot veya katot değildir.
Kolay
6Bir galvanik hücrede elektrik devresi; metal elektrotlar, iletken tel, iki çözelti ve tuz köprüsünden oluşur. Elektronlar bir yarı hücreden diğerine hangi yoldan geçer?
- A) Elektrotları birleştiren iletken telden
- B) Tuz köprüsündeki çözeltiden
- C) Kaplardaki çözeltilerin içinden
- D) Hem tuz köprüsünden hem telden
- E) Kapların cam çeperlerinden
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Elektrotları birleştiren iletken telden
Elektronlar yalnız dış devredeki iletken telden anottan katoda akar. Tuz köprüsünde ve çözeltilerde elektron değil iyon hareket eder.
Kolay
7Bir el fenerinin pili, içinde gerçekleşen bir redoks tepkimesi sayesinde dışarıdan enerji verilmeden ampulü yakar. Galvanik hücrelerde gerçekleşen redoks tepkimesi için hangisi doğrudur?
- A) Dışarıdan elektrik verilince gerçekleşir.
- B) Yalnızca ısıtıldığında gerçekleşir.
- C) Kendiliğinden (istemli) gerçekleşir.
- D) Elektron alışverişi olmadan gerçekleşir.
- E) Yalnızca ışık altında gerçekleşir.
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Kendiliğinden (istemli) gerçekleşir.
Galvanik hücreler istemli redoks tepkimelerinin kimyasal enerjisini elektrik enerjisine çevirir. Dışarıdan elektrik verilerek yürütülen tepkimeler elektroliz hücrelerinde gerçekleşir.
Kolay
8Fe³⁺ ve Fe²⁺ iyonlarını birlikte içeren bir çözeltiye platin tel daldırılarak bir yarı hücre oluşturuluyor. Bu yarı hücrede platin telin görevi hangisidir?
- A) Fe³⁺ iyonlarına elektron vererek yükseltgenmek
- B) Elektronları iletmek, kendisi tepkimeye girmemek
- C) Çözeltideki iyonlarla tepkimeye girip çözünmek
- D) Fe²⁺ iyonlarından elektron alıp indirgenmek
- E) Çözeltideki iyonların karışmasını engellemek
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Elektronları iletmek, kendisi tepkimeye girmemek
Platin inert elektrottur; Fe³⁺/Fe²⁺ dönüşümü için gereken elektronları iletir ama kendisi yükseltgenmez ya da indirgenmez. Bu nedenle platinin kütlesi değişmez.
Kolay
9Bir öğrenci, galvanik pil ile elektroliz hücresini karşılaştıran bir tablo hazırlıyor. Aşağıdaki ifadelerden hangisi her iki hücre türü için de doğrudur?
- A) Anotta yükseltgenme gerçekleşir.
- B) Anot eksi kutuptur.
- C) Anot artı kutuptur.
- D) Katotta elektron verilir.
- E) Elektronlar katottan anoda akar.
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Anotta yükseltgenme gerçekleşir.
Anotta yükseltgenme, katotta indirgenme olması her iki hücrede de değişmez. Anodun işareti ise galvanik pilde eksi, elektrolizde artıdır.
Kolay
10Bir öğrenci, laboratuvardaki malzemelerle bir yarı hücre hazırlamak istiyor. Aşağıdaki düzeneklerden hangisi bir yarı hücredir?
- A) ZnSO₄ çözeltisine daldırılmış bakır çubuk
- B) Saf suya daldırılmış bakır çubuk
- C) Şekerli suya daldırılmış grafit çubuk
- D) CuSO₄ çözeltisine daldırılmış bakır çubuk
- E) Telle birbirine bağlanmış iki bakır çubuk
Cevabı göster
Doğru cevap: D) CuSO₄ çözeltisine daldırılmış bakır çubuk
Yarı hücre, bir metalin kendi katyonunu içeren çözeltiye daldırılmasıyla oluşur. Bakırın çinko iyonu içeren çözeltiye daldırılması bu tanıma uymaz.
Kolay
11Elif, bir limon kullanarak küçük bir dijital saati çalıştıracak pil yapmak istiyor. Limona iki metal levha batıracak ve levhaları saate bağlayacaktır. Elif'in kullanması gereken levha çifti hangisidir?
- A) İki bakır levha
- B) İki çinko levha
- C) Bir çinko ve bir bakır levha
- D) Bir bakır levha ve bir cam çubuk
- E) İki plastik levha
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Bir çinko ve bir bakır levha
Pil oluşması için elektron verme eğilimleri farklı iki elektrot gerekir; limon suyu elektrolit görevi görür. Aynı metalden iki levha arasında potansiyel farkı oluşmaz.
Kolay
12Bakır ve gümüş yarı hücrelerinden oluşan bir pil çalışırken gümüş çubuğun üzerinde yeni gümüş birikiyor. Gümüş çubuk için hangisi doğrudur?
- A) Anottur, üzerinde indirgenme olur.
- B) Anottur, üzerinde yükseltgenme olur.
- C) Katottur, üzerinde yükseltgenme olur.
- D) İnert elektrottur, tepkimeye girmez.
- E) Katottur, üzerinde indirgenme olur.
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Katottur, üzerinde indirgenme olur.
Ag⁺ iyonları elektron alıp gümüş metaline dönüştüğü için bu elektrotta indirgenme olur ve indirgenmenin olduğu elektrot katottur. Kütlesi artan çubuğun anot olduğunu sanmak sık yapılan bir hatadır.
Kolay
13Bir araştırmacı, çözeltideki iyonların tepkimesini incelemek için kendisi tepkimeye katılmayan, yalnızca akımı ileten bir elektrot arıyor. Aşağıdaki maddelerden hangisi bu amaçla kullanılabilir?
- A) Çinko
- B) Grafit
- C) Demir
- D) Magnezyum
- E) Kurşun
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Grafit
Platin, altın ve grafit gibi maddeler redoks olayına karışmadan yalnızca akım ilettiği için inert elektrot olarak kullanılır. Çinko, demir ve magnezyum kolayca yükseltgenebilen metallerdir.
Kolay
14Bir öğrenci, Zn/Cu pilini kurarken iki kabı birleştirecek tuz köprüsünü doldurmak için uygun bir çözelti seçiyor. Tuz köprüsünde kullanılmaya en uygun madde hangisidir?
- A) Saf su
- B) Şekerli su
- C) Etil alkol
- D) Zeytinyağı
- E) Doygun KNO₃ çözeltisi
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Doygun KNO₃ çözeltisi
Tuz köprüsünde iyonları serbestçe hareket edebilen, suda çok çözünen iyonik bileşiklerin doygun çözeltileri kullanılır. Saf su ve şekerli su yeterli iyon içermediği için yük dengesini sağlayamaz.
Kolay
15Kurşun ve gümüş yarı hücrelerinden kurulan bir pilde kurşun elektrot anottur; Pb²⁺ iyonları iki değerliklidir. Anotta gerçekleşen yarı tepkime hangisidir?
- A) Pb²⁺ + 2e⁻ → Pb
- B) Ag → Ag⁺ + e⁻
- C) Ag⁺ + e⁻ → Ag
- D) Pb + 2e⁻ → Pb²⁻
- E) Pb → Pb²⁺ + 2e⁻
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Pb → Pb²⁺ + 2e⁻
Anotta yükseltgenme olur; kurşun atomları iki elektron vererek Pb²⁺ iyonuna dönüşür. Ag⁺ + e⁻ → Ag tepkimesi bu pilin katodunda gerçekleşir.
Kolay
16Tuz köprüsü, içi doygun tuz çözeltisiyle doldurulmuş ters çevrilmiş bir U borusudur. Borunun iki ucu pamuk ya da gözenekli bir malzemeyle tıkanır. Uçların gözenekli malzemeyle tıkanmasının amacı hangisidir?
- A) İyonların geçişine izin verip çözeltilerin karışmasını önlemek
- B) Elektronların köprüden geçmesini sağlamak
- C) İyonların köprüden geçişini tamamen durdurmak
- D) Köprüdeki tuzun elektrotlarla tepkimesini sağlamak
- E) Pil tepkimesinde açığa çıkan ısıyı tutmak
Cevabı göster
Doğru cevap: A) İyonların geçişine izin verip çözeltilerin karışmasını önlemek
Gözenekli uçlar iyonların göç etmesine izin verirken iki kaptaki sıvıların toplu hâlde karışmasını önler. Köprüden elektron geçmez; elektronlar dış devreden akar.
Kolay
17Bir öğrenci, taze bir limona çinko ve bakır levha batırarak küçük bir dijital saati çalıştırıyor. Aynı levhaları, fırında tümüyle kurutulmuş bir limon dilimine batırdığında ise saat çalışmıyor. Kurutulmuş limonla saatin çalışmamasının nedeni aşağıdakilerden hangisidir?
- A) Kurutma işlemi, çinko ve bakır levhaların aktifliğini eşitlemiştir.
- B) Kuru limonda levhalar birbirine değmediği için elektron aktarılamaz.
- C) Elektronlar levhalar arasında limonun içinden geçer; kuru limon buna izin vermez.
- D) Kuru limonda iyonların hareket edebileceği sulu bir ortam kalmamıştır.
- E) Kurutma sırasında limondaki asit, levhaları kaplayarak yalıtmıştır.
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Kuru limonda iyonların hareket edebileceği sulu bir ortam kalmamıştır.
Galvanik hücrede iki elektrot arasında serbest iyon içeren bir elektrolit bulunmalıdır. Taze limonun suyu elektrolit görevi görür; kurutulmuş limonda iyonların hareket edebileceği sulu ortam kalmadığı için devre tamamlanmaz ve akım oluşmaz. Elektronlar limonun içinden değil, levhaları saate bağlayan tellerden geçer. Levhaların birbirine değmesi gerekmez; taze limonda da değmezler. Kurutma, metallerin aktifliğini değiştirmez.
Kolay
18Zn/Cu pilini inceleyen Mert, “Anotta çinko atomları Zn²⁺ iyonlarına dönüşüyor, yani artı yüklü tanecikler oluşuyor. Öyleyse anot, pilin artı kutbu olmalı.” diyor. Öğretmeni ise galvanik hücrede anodun “−” işaretiyle gösterildiğini hatırlatıyor. Anodun “−” işaretiyle gösterilmesinin nedeni aşağıdakilerden hangisidir?
- A) Yükseltgenme sırasında elektronlar anot çubuğunda açığa çıkar.
- B) Tuz köprüsündeki eksi yüklü iyonlar anot çubuğunun üzerine yapışır.
- C) Anot çubuğu, çözeltideki artı yüklü iyonları kendine çekip indirger.
- D) Dış devreden gelen elektronlar anot çubuğunda birikerek onu yükler.
- E) Anot bölmesindeki çözeltide eksi yüklü iyonlar her zaman çoğunluktadır.
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Yükseltgenme sırasında elektronlar anot çubuğunda açığa çıkar.
Anotta Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ yarı tepkimesi gerçekleşir. Oluşan Zn²⁺ iyonları çözeltiye geçer, elektronlar ise çinko çubukta açığa çıkar ve oradan dış devreye verilir. Eksi yüklü elektronların kaynağı olduğu için anot “−” işaretiyle gösterilir. Elektronlar dış devreden anoda gelmez, anottan katoda gider. Tuz köprüsündeki eksi yüklü iyonlar çubuğa yapışmaz, anot bölmesindeki çözeltinin yük denkliğini sağlar. İndirgenme anotta değil katotta olur.
Orta
19Bir kimya kulübü, kurşun elektrotu Pb(NO₃)₂ çözeltisine, bakır elektrotu Cu(NO₃)₂ çözeltisine daldırıp tel ve tuz köprüsüyle bağlıyor. Voltmetre, elektronların kurşundan bakıra doğru aktığını gösteriyor. Pil bir süre çalıştıktan sonra hangisi gözlenir?
- A) Kurşun elektrotun kütlesi artar
- B) Cu²⁺ iyonlarının derişimi artar
- C) Pb²⁺ iyonlarının derişimi azalır
- D) Bakır elektrotun kütlesi azalır
- E) Bakır elektrotun kütlesi artar
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Bakır elektrotun kütlesi artar
Elektronlar bakıra aktığına göre bakır katottur; katotta Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu tepkimesiyle metal biriktiği için bakır elektrotun kütlesi artar. Anotta kurşun çözünür ve Pb²⁺ derişimi artar; elektronların gittiği elektrotun aşındığını sanan öğrenci son şıkkı seçer.
Orta
20Bir öğrenci, tuz köprüsü yerine KNO₃ çözeltisine batırılmış bir filtre kâğıdı şeridi kullanarak Zn/Cu pili kuruyor. Şerit kuruyunca voltmetrenin sıfırı gösterdiğini fark ediyor. Tuz köprüsüyle ilgili I. Elektronlar köprü üzerinden katot kabına geçer. II. Çözeltilerdeki elektriksel yük dengesini korur. III. Köprüdeki eksi yüklü iyonlar anot kabına göç eder. yargılarından hangileri doğrudur?
- A) Yalnız I
- B) I ve II
- C) I ve III
- D) II ve III
- E) I, II ve III
Cevabı göster
Doğru cevap: D) II ve III
Tuz köprüsü iyon göçüyle iki kaptaki yük dengesini korur; anyonlar artı yük biriken anot kabına, katyonlar katot kabına gider (II ve III doğru). Elektronlar köprüden değil dış devredeki telden akar; şerit kuruyunca iyon göçü durduğu için devre kesilmiştir.
Katkıda bulun
Özette bir hata mı gördün, eklenmesi gereken bir bilgi ya da güzel bir soru mu var? Öner; yönetici onaylarsa sitede yayımlanır ve sana bildirim gelir.
