Elektrokimyasal Piller - Piller

Elektro Kimyasal Piller

Piller, kendiliğinden gerçekleşen kimyasal tepkimelerle elektrik akımı üreten araçlardır. Öyleyse pillerde kimyasal enerji elektrik enerjisine dönüşür.

Elektriğin katılar içinde iletimi elektronların tek yönlü göçüyle olur. Bir metal elektrik akımını iletirken, elektronlar birbirlerini iterler ve metal içerisinde bir yük birikmesi olmaz. Yani metal elektrik akımını iletirken kimyasal bir değişmeye uğramaz. Eritilmiş sıvı haldeki metallerde de durum aynıdır.Ancak sıvılarda elektrik (+) ve (-) yüklü iyonların karşıt yönlü göçüyle sağlanır. Bu tür sıvılara elektrolit denir.

Bir pilde indirgenme yada yükseltgenmenin olduğu uçlara elektrot adı verilir. Yükseltgenmenin olduğu elektrota anot, indirgenmenin olduğu elektrota da katot denir.

Çinko-bakır pilini ele alalım. Bir cam içerisinde 1 M ZnSO4 çözeltisi ve bir Zn çubuk,diğer bir cam kapta da yine 1 M CuSO4 ve bir Cu çubuk bulunmaktadır. Bu iki cam kap arasından elektrik akımının geçmesini (iyon hareketini) sağlamak amacıyla U şeklinde bir boruya konulmuş potasyum nitrat çözeltisi bulunuyor. Suda çok çözünün tuz çözeltileri ile doldurulan bu cam borulara tuz köprüsü denir.

Metal çubuklar bir iletken tel ile bir ölçü aracı üzerinden birbirine bağlanırsa elektrik akımının geçtiği görülür. Bu da elektrik akımının oluşmasına neden olan bir tepkimenin gerçekleşmekte olduğunu gösterir. Elektronların bir elektrottan diğerine doğru akabilmesi için iki elektrodun elektron verme isteklerinde bir farklılık olması gerekir. Elektronlar, elektron verme isteği çok olan taraftan az olan tarafa doğru akacaktır.

Çinko-bakır pili çalışırken çinko çubuğun kütlesinin azaldığı, bunu karşılık bakır çubuğun kütlesinin arttığı gözlenir. Buna göre elektronlar çinkodan bakıra doğru akmaktadır. Öyleyse çinkonun elektron verme isteği bakırdan fazladır. Bu durumda çinkonun bir kısmı Zn+2 iyonu halinde çözeltiye geçer. Pilin anotu çinkodur diyebiliriz.

anot: Zn(k) Zn+2 + 2e- (yükseltgenme)

Bu tepkimeyle açığa çıkan elektronlar iletken tel aracılığı ile bakır çubuğa gider. Bakır metali elektron alamaz ancak Cu+2 iyonları bu elektronları alır ve bakır oluşur. Böylece bakır çubuğun kütlesi artar. İndirgenmenin olduğu bu elektrot katottur.

katot: Cu+2 + 2 e- Cu(k) (indirgenme)

Buna göre pilde oluşan toplam tepkime,

Toplam: Zn(k) + Cu+2 Zn+2 + Cu(k) (redoks)

Şeklinde yazılabilir. Anot ve katot tepkimelerinin herbirine yarı pil tepkimesi denir.

Anot ve katot tepkimelerinden anlaşılacağı gibi anotta (+) yüklü iyonların sayısı artarken katotta (+) yüklü iyonların sayısı azalır. Bu durumda anot artı ile katot eksi ile yüklenir. Anot artı yüklü kaldığı sürece çinkodan elektronların uzaklaşmasına engel olur ve pil çalışmaz. Çözeltilerin nötr kalması durumunda pil sürekli akım verebilir. Tuz köprüsündeki iyonlar aracılığı ile {(-) yüklü iyonlar (anyonlar) anota, (+) yüklü iyonlar (katyonlar) katota giderek} anot ve katotta elektrik yükü denkliği sağlanır.
Pilde ölçülen gerilim pilin büyüklüğüne bağlı değildir. Elektronların yüzeyi büyük ve elektrolit miktarları (derişim sabit) fazla ise pil daha uzun kullanılabilir, yani daha çok elektrik üretir. Pil gerilimi pilde oluşan kimyasal tepkimenin türüne bağlı değildir. Farklı kimyasal tepkimelerin oluştuğu pillerde elektrotlar arasındaki gerilim farkı da değişir.

Standart Pil Gerilimi

Pil gerilimi, bir elektrodun elektron verme isteğinin, bir başka elektrodun elektron verme isteği arasındaki farktan doğar. Tek bir yarı pili çalıştırarak gerilimini ölçemeyiz. Piller aracılığı ile bulunan değerler indirgenme yada yükseltgenmeye uğrayan maddelerin elektron alış-verişlerindeki bağıl isteklerini karşılaştırır.

Pillerin gerilimi, sıcaklık, basınç ve derişimle değişir. Bu nedenle 25*C, 1 atmosfer ve madde derişimlerinin 1 molar olması standart koşullar olarak kabul edilmiştir. Standart koşullardaki pil gerilimine anot ve katot tepkimelerinin katkısı vardır. Bunlardan herbirinin pil gerilimine katkısını ölçebilmek için hidrojen elektrodu kullanılır. Standart koşullarda hidrojen elektrodunun gerilimi sıfır varsayılır.
H2(g, 1 atm) ? 2H+ (1 M) + e- ; E*= 0,00 volt

tepkimesinin oluşturduğu bu yarı pile hidrojen elektrodu denir.

Hidrojen elektrodu, içinde 1M H+ iyonu bulunan bir çözeltiye daldırılmış bir platin çubuğa bir atmosfer basınç altında hidrojen gazı gönderilerek hazırlanır. Platin çubuk asit çözeltisi ile tepkimeye girmez.

Beğeniler: 1
Favoriler: 0
İzlenmeler: 2942
favori
like
share
sarıyerli52 Tarih: 13.04.2010 20:33
saol nehircm eline sağlık