Türkiye'nin en güncel forumlardan olan forumdas.com.tr'de forumda aktif ve katkısı olabilecek kişilerden gönüllü katkıda sağlayabilecek kişiler aranmaktadır.
Elektrokimya Hakkında Bilgi
redoks reaksiyonlarının dengelenmesi elektrokimyasal hucreler standart elektrot potansiyeli elektrokimya nedir
Elektrokimya
Elektrokimya, kimya biliminin bir dalı olup elektronik bir iletken (metal, grafit, veya yarı iletken) ile iyonik bir iletken (elektrolit) arayuzeyinde gercekleşen reaksiyonları inceler
Eğer harici bir voltaj uygulanarak bir kimyasal reaksiyon meydana getiriliyor veya, pilde olduğu gibi, bir kimyasal reaksiyon bir voltaja neden oluyorsa bu bir elektrokimyasal reaksiyondur Bir molekulden diğerine doğrudan yuk taşınımı, elektrokimyanın konusu değildir
Tarihce
16 ile 18 yuzyıllar arasındaki gelişmeler
16 yuzyıl, elektriğin yavaş yavaş anlaşılmaya başlandığı yuzyıl olmuştur Bu yuzyılda, İngiliz bilimadamı William Gilbert 17 yıl boyunca ağırlıklı olarak manyetizma ve elektrik uzerine calışmış ve bu calışmaları ona manyetizmanın babası unvanını kazandırmıştır Gilbert, mıknatısların uretimi ve guclendirilmesi uzerine farklı metotlar keşfetmiştir
1663'te Alman fizikci Otto von Guericke, surtunme ile calışarak statik elektrik ureten ilk elektrik jeneratorunu geliştirdi
1700'lerin ortalarında, Fransız kimyacı Charles Francois de Cisternay du Fay, aynı yuklerin birbirini ittiği, zıt yuklerin birbirini cektiği iki farklı tur statik elektriğin varlığını keşfetti
CharlesAugustin de Coulomb, 1781'de elektrostatik cekim kanununu geliştirdi İtalyan doktor ve anatomi uzmanı Luigi Galvani, 1791'de yazdığı eserinde (De Viribus Electricitatis in Motu Musculari Commentarius(Latince: Elektriğin kas hareketlerine etkisi uzerine yorumlar)) kimyasal reaksiyonlar ve elektrik arasında bir kopru kurarak elektrokimyanın doğumunu belirledi
19 yuzyıl
1800'de, İngiliz kimyacılar William Nicholson ve Johann Ritter, suyu elektroliz yoluyla hidrojen ve oksijene ayrıştırmayı başardılar Kısa sure sonra Ritter, elektrokaplama prosesini keşfetti ve elektrolitik bir proseste, kaplanan metal ile uretilen oksijen miktarının elektrotlar arasındaki mesafeye bağlı olduğunu gozlemledi
1810 yılında, William Hyde Wollaston, galvanik pili daha da geliştirdi Humphry Davy'nin elektroliz uzerine yaptığı calışmalar, basit elektrolitik hucrelerde uretilen elektriğin, zıt yuklu maddeler arasındaki kimyasal reaksiyonun ve kimyasal bağlanmanın bir sonucu olduğunu gosterdi
1820'de, Hans Christian Ørsted'in elektrik akımının manyetik etkisini keşfi, buyuk cığır acan bir gelişmeydi AndréMarie Ampère, Ørsted'in deneylerini tekrarladı ve matematiksel olarak formule etti
1821'de, EstonyalıAlman fizikci Thomas Johann Seebeck iki farklı metalin ek yerlerinde ısı farkı olduğunda elektriksel bir potansiyel oluştuğunu gosterdi
Alman bilimadamı Georg Ohm, 1827'de yayımladığı unlu kitabı Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet(Galvanik devrenin matematiksel incelenmesi)'nde, gunumuzde kendi adıyla bilinen Ohm kanunu'nu acıkladı
Michael Faraday, gercekleştirdiği elektrokimya deneylerinin sonuclarını 1832 yılında unlu iki kanunu ile acıkladı 1836'da John Daniell elektrik uretirken hidrojen cıkarmayan hucresini keşfetti
Alman bilimadamı Walther Nernst (1910'lu yıllar)
William Grove ilk yakıt hucresini 1839'da uretti 1846'da Wilhelm Weber elektrodinamometre'yi icat etti 1866'da Georges Leclanché gunumuzde tum dunyada yaygın olarak kullanılan cinkokarbon pili'nin ilk oncusu kabul edilebilecek hucrenin patentini aldı
Svante August Arrhenius'un, 1884'te yayımladığı Recherches sur la conductibilité galvanique des électrolytes (Elektrolitlerin galvanik iletkenliği uzerine araştırmalar) adlı tezinin sonuclarına gore, elektrolitler su icinde cozunduklerinde, değişen derecelerde ve elektriksel olarak zıt yuklu iyonlara ayrışıyorlardı
1886'da Paul Héroult ve Charles M Hall, Michael Faraday'ın tanımladığı prensiplerden yararlanarak aluminyum eldesine yonelik başarılı bir metot geliştirdiler
1894'te Friedrich Ostwald, organik asitlerin elektriksel iletkenliği ve elektrolitik parcalanması uzerine yaptığı calışmalarını tamamladı
Walther Hermann Nernst 1888'de volta hucresinin elektromotor kuvvetinin teorisini geliştirdi Ertesi yıl, uretilen akımın karakteristiklerinden yararlanarak, akımı ureten kimyasal reaksiyonun serbest enerjisinin nasıl hesaplanacağını acıklayan ve gunumuzde Nernst denklemi olarak bilinen eşitliği oluşturdu
1898'de Fritz Haber, elektrolitik proseslerde katot potansiyeli sabit tutulduğunda belirli reduksiyon urunlerinin meydana gelebileceğini gosterdi
20 yuzyıldaki ve yeni gelişmeler
* 1902'de The Electrochemical Society kuruldu
* 1909'da Robert Andrews Millikan, tek bir elektronun elektrik yukunu belirleme deneylerine başladı
* 1923'de Johannes Nicolaus Brønsted ve Thomas Martin Lowry, asit ve bazların nasıl davrandığına ilişkin teorilerini yayımladılar
* Arne Tiselius, 1937'de ilk gelişmiş elektroforetik cihazı yaptı ve protein elektroforezi ile ilgili calışmalarından oturu 1948 yılında Nobel Odulu'ne layık goruldu
* 1949'da International Society of Electrochemistry kuruldu
* 1960 ve 1970'li yıllarda Revaz Dogonadze ve oğrencileri kuantum elektrokimyasını geliştirdiler
Prensipler
Redoks reaksiyonları
Elektrokimyasal prosesler, kendiliğinden meydana gelen ve elektrik ureten kimyasal reaksiyonların veya bir elektrik akımının kimyasal bir reaksiyona yol actığı proseslerdir Bir redoks reaksiyonunda, bir atom veya iyonun oksidasyon derecesi (kısaca elektrik yuku) elektron transferi sonucu değişir
Oksidasyon ve Reduksiyon
Bir elektrokimyasal reaksiyonda yer alan elementler, sahip oldukları elektron sayısı ile karakterize edilirler Bir iyonun oksidasyon seviyesi, notr haline oranla aldığı veya verdiği elektron sayısıdır Eğer bir atom veya iyon, bir reaksiyonda bir elektron verirse oksidasyon seviyesi yukselir, ya da tam tersine, eğer elektron alırsa oksidasyon seviyesi duşer
Orneğin, sodyum, klor ile reaksiyona girdiğinde bir elektron verir ve 1+ oksidasyon seviyesi kazanır Klor da boylece bir elektron alarak 1 oksidasyon seviyesi kazanır Oksidasyon seviyesinin işareti (+ veya oluşu) her bir iyonun elektronik yukune karşı gelir Zıt elektrik yuklu sodyum ve klor iyonlarının birbirini cekmesi, iyonik bağ oluşturmalarının nedenidir
Bir maddennin elektron vermesi oksidasyon, elektron kazanması ise reduksiyondur Elektron veren bir madde redukleyici, elektron alan madde ise oksitleyici olarak bilinir Oksitleyici madde reaksiyonda reduklenir, redukleyici madde ise oksitlenir
Oksidasyon ve reduksiyonun aynı anda meydana geldiği reaksiyonlar redoks reaksiyonları olarak bilinir Bu tur reaksiyonlarda maddelerden birisi elektron alırken diğeri elektron verir
Oksidasyonda bir oksitleyiciye gereksinim vardır Oksijen bir oksitleyicidir ama tek oksitleyici değildir Adına rağmen, oksidasyon reaksiyonunda oksijenin bulunmasına gerek yoktur Nitekim, bir ateş, oksijenden başka bir oksitleyici ile beslenebilir; orneğin flor yangınları genellikle kolay kolay sondurulemez, zira flor, oksijenden daha kuvvetli bir oksitleyicidir (elektronegatifliği oksijenden daha yuksektir)
Redoks reaksiyonlarının dengelenmesi
Sulu cozeltilerdeki elektrokimyasal reaksiyonlar, redoks reaksiyonlarının iyonelektron metodu kullanılarak dengelenmesiyle daha iyi anlaşılabilir Bu metotta, H+ , OH iyonları, H2O ve elektronlar (oksidasyon değişikliklerini kompanse etmek icin) hucrenin yarıreaksiyonlarına ilave edilirler
redoks reaksiyonlarının dengelenmesi elektrokimyasal hucreler standart elektrot potansiyeli elektrokimya nedir
Elektrokimya
Elektrokimya, kimya biliminin bir dalı olup elektronik bir iletken (metal, grafit, veya yarı iletken) ile iyonik bir iletken (elektrolit) arayuzeyinde gercekleşen reaksiyonları inceler
Eğer harici bir voltaj uygulanarak bir kimyasal reaksiyon meydana getiriliyor veya, pilde olduğu gibi, bir kimyasal reaksiyon bir voltaja neden oluyorsa bu bir elektrokimyasal reaksiyondur Bir molekulden diğerine doğrudan yuk taşınımı, elektrokimyanın konusu değildir
Tarihce
16 ile 18 yuzyıllar arasındaki gelişmeler
16 yuzyıl, elektriğin yavaş yavaş anlaşılmaya başlandığı yuzyıl olmuştur Bu yuzyılda, İngiliz bilimadamı William Gilbert 17 yıl boyunca ağırlıklı olarak manyetizma ve elektrik uzerine calışmış ve bu calışmaları ona manyetizmanın babası unvanını kazandırmıştır Gilbert, mıknatısların uretimi ve guclendirilmesi uzerine farklı metotlar keşfetmiştir
1663'te Alman fizikci Otto von Guericke, surtunme ile calışarak statik elektrik ureten ilk elektrik jeneratorunu geliştirdi
1700'lerin ortalarında, Fransız kimyacı Charles Francois de Cisternay du Fay, aynı yuklerin birbirini ittiği, zıt yuklerin birbirini cektiği iki farklı tur statik elektriğin varlığını keşfetti
CharlesAugustin de Coulomb, 1781'de elektrostatik cekim kanununu geliştirdi İtalyan doktor ve anatomi uzmanı Luigi Galvani, 1791'de yazdığı eserinde (De Viribus Electricitatis in Motu Musculari Commentarius(Latince: Elektriğin kas hareketlerine etkisi uzerine yorumlar)) kimyasal reaksiyonlar ve elektrik arasında bir kopru kurarak elektrokimyanın doğumunu belirledi
19 yuzyıl
1800'de, İngiliz kimyacılar William Nicholson ve Johann Ritter, suyu elektroliz yoluyla hidrojen ve oksijene ayrıştırmayı başardılar Kısa sure sonra Ritter, elektrokaplama prosesini keşfetti ve elektrolitik bir proseste, kaplanan metal ile uretilen oksijen miktarının elektrotlar arasındaki mesafeye bağlı olduğunu gozlemledi
1810 yılında, William Hyde Wollaston, galvanik pili daha da geliştirdi Humphry Davy'nin elektroliz uzerine yaptığı calışmalar, basit elektrolitik hucrelerde uretilen elektriğin, zıt yuklu maddeler arasındaki kimyasal reaksiyonun ve kimyasal bağlanmanın bir sonucu olduğunu gosterdi
1820'de, Hans Christian Ørsted'in elektrik akımının manyetik etkisini keşfi, buyuk cığır acan bir gelişmeydi AndréMarie Ampère, Ørsted'in deneylerini tekrarladı ve matematiksel olarak formule etti
1821'de, EstonyalıAlman fizikci Thomas Johann Seebeck iki farklı metalin ek yerlerinde ısı farkı olduğunda elektriksel bir potansiyel oluştuğunu gosterdi
Alman bilimadamı Georg Ohm, 1827'de yayımladığı unlu kitabı Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet(Galvanik devrenin matematiksel incelenmesi)'nde, gunumuzde kendi adıyla bilinen Ohm kanunu'nu acıkladı
Michael Faraday, gercekleştirdiği elektrokimya deneylerinin sonuclarını 1832 yılında unlu iki kanunu ile acıkladı 1836'da John Daniell elektrik uretirken hidrojen cıkarmayan hucresini keşfetti
Alman bilimadamı Walther Nernst (1910'lu yıllar)
William Grove ilk yakıt hucresini 1839'da uretti 1846'da Wilhelm Weber elektrodinamometre'yi icat etti 1866'da Georges Leclanché gunumuzde tum dunyada yaygın olarak kullanılan cinkokarbon pili'nin ilk oncusu kabul edilebilecek hucrenin patentini aldı
Svante August Arrhenius'un, 1884'te yayımladığı Recherches sur la conductibilité galvanique des électrolytes (Elektrolitlerin galvanik iletkenliği uzerine araştırmalar) adlı tezinin sonuclarına gore, elektrolitler su icinde cozunduklerinde, değişen derecelerde ve elektriksel olarak zıt yuklu iyonlara ayrışıyorlardı
1886'da Paul Héroult ve Charles M Hall, Michael Faraday'ın tanımladığı prensiplerden yararlanarak aluminyum eldesine yonelik başarılı bir metot geliştirdiler
1894'te Friedrich Ostwald, organik asitlerin elektriksel iletkenliği ve elektrolitik parcalanması uzerine yaptığı calışmalarını tamamladı
Walther Hermann Nernst 1888'de volta hucresinin elektromotor kuvvetinin teorisini geliştirdi Ertesi yıl, uretilen akımın karakteristiklerinden yararlanarak, akımı ureten kimyasal reaksiyonun serbest enerjisinin nasıl hesaplanacağını acıklayan ve gunumuzde Nernst denklemi olarak bilinen eşitliği oluşturdu
1898'de Fritz Haber, elektrolitik proseslerde katot potansiyeli sabit tutulduğunda belirli reduksiyon urunlerinin meydana gelebileceğini gosterdi
20 yuzyıldaki ve yeni gelişmeler
* 1902'de The Electrochemical Society kuruldu
* 1909'da Robert Andrews Millikan, tek bir elektronun elektrik yukunu belirleme deneylerine başladı
* 1923'de Johannes Nicolaus Brønsted ve Thomas Martin Lowry, asit ve bazların nasıl davrandığına ilişkin teorilerini yayımladılar
* Arne Tiselius, 1937'de ilk gelişmiş elektroforetik cihazı yaptı ve protein elektroforezi ile ilgili calışmalarından oturu 1948 yılında Nobel Odulu'ne layık goruldu
* 1949'da International Society of Electrochemistry kuruldu
* 1960 ve 1970'li yıllarda Revaz Dogonadze ve oğrencileri kuantum elektrokimyasını geliştirdiler
Prensipler
Redoks reaksiyonları
Elektrokimyasal prosesler, kendiliğinden meydana gelen ve elektrik ureten kimyasal reaksiyonların veya bir elektrik akımının kimyasal bir reaksiyona yol actığı proseslerdir Bir redoks reaksiyonunda, bir atom veya iyonun oksidasyon derecesi (kısaca elektrik yuku) elektron transferi sonucu değişir
Oksidasyon ve Reduksiyon
Bir elektrokimyasal reaksiyonda yer alan elementler, sahip oldukları elektron sayısı ile karakterize edilirler Bir iyonun oksidasyon seviyesi, notr haline oranla aldığı veya verdiği elektron sayısıdır Eğer bir atom veya iyon, bir reaksiyonda bir elektron verirse oksidasyon seviyesi yukselir, ya da tam tersine, eğer elektron alırsa oksidasyon seviyesi duşer
Orneğin, sodyum, klor ile reaksiyona girdiğinde bir elektron verir ve 1+ oksidasyon seviyesi kazanır Klor da boylece bir elektron alarak 1 oksidasyon seviyesi kazanır Oksidasyon seviyesinin işareti (+ veya oluşu) her bir iyonun elektronik yukune karşı gelir Zıt elektrik yuklu sodyum ve klor iyonlarının birbirini cekmesi, iyonik bağ oluşturmalarının nedenidir
Bir maddennin elektron vermesi oksidasyon, elektron kazanması ise reduksiyondur Elektron veren bir madde redukleyici, elektron alan madde ise oksitleyici olarak bilinir Oksitleyici madde reaksiyonda reduklenir, redukleyici madde ise oksitlenir
Oksidasyon ve reduksiyonun aynı anda meydana geldiği reaksiyonlar redoks reaksiyonları olarak bilinir Bu tur reaksiyonlarda maddelerden birisi elektron alırken diğeri elektron verir
Oksidasyonda bir oksitleyiciye gereksinim vardır Oksijen bir oksitleyicidir ama tek oksitleyici değildir Adına rağmen, oksidasyon reaksiyonunda oksijenin bulunmasına gerek yoktur Nitekim, bir ateş, oksijenden başka bir oksitleyici ile beslenebilir; orneğin flor yangınları genellikle kolay kolay sondurulemez, zira flor, oksijenden daha kuvvetli bir oksitleyicidir (elektronegatifliği oksijenden daha yuksektir)
Redoks reaksiyonlarının dengelenmesi
Sulu cozeltilerdeki elektrokimyasal reaksiyonlar, redoks reaksiyonlarının iyonelektron metodu kullanılarak dengelenmesiyle daha iyi anlaşılabilir Bu metotta, H+ , OH iyonları, H2O ve elektronlar (oksidasyon değişikliklerini kompanse etmek icin) hucrenin yarıreaksiyonlarına ilave edilirler
