AYT KİMYA TESTLERİ

PDF formatında AYT Kimya Testleri için doğru sayfadasınız. AYT Kimya çalışırken ek olarak çözebileceğiniz PDF Pekiştirme Testleri sizler için hazırlandı.

AYT Kimya 11 ve 12. sınıf konularını içermektedir.

Modern Atom Teorisi, Atomun Kuantum Modeli, Modern Periyodik Sistem, Sulu Çözeltiler, Çözelti Derişimleri, Çözünürlük, Kimyasal Tepkimelerde Enerji, Kimyasal Tepkimelerde Hız, Kimyasal Denge, Sulu Çözeltilerde Denge, Kimya ve Elektrik, Karbon Kimyası ve Organik Bileşikler konularına ait testleri PDF formatında bulabilirsiniz.

AYT Kimya PDF Ders Notları için Tıklayın!

11. Sınıf Kimya Yazılı Sınavları

11. Sınıf Kimya Yazılı Sınavları

11. sınıf yazılı sınavları bu sayfada. 11. sınıf yazılı sınavlarına hazırlanma sürecinde sizlere yardımcı olacağını düşündüğüm sorular hazırladım. Soruları çözdüğünüzde bir nevi sınav provası yapmış olacaksınız.

Sınavlarınızda başarılar dilerim.

ELEKTROLİZ

*Bu bölümde, elektroliz olayı öğrenilir. Faraday kanunları ile anot ve katotta madde değişimleri hesaplanır. Galvanik ve elektrolitik hücre karşılaştırılır. Hoffman voltametresi ile suyun elektrolizinde anot ve katotta oluşan gaz miktarları üzerinde işlem yapılır.

 

ELEKTRİK AKIMI VE MADDESEL DEĞİŞİM

Elektrik enerjisini kimyasal enerjiye dönüştüren elektrokimyasal hücreye elektrolitik hücre (elektroliz hücresi), elektrolitik hücrede gerçekleşen olaya ise elektroliz denir.

Elektroliz, kendiliğinden oluşmayan redoks tepkimelerinin elektrik enerjisi kullanılarak oluşturulmasıdır.

Elektrik akımı kullanılarak bir tepkimeyi olmayan yönde yürütme işlemidir. Elektrolitik hücrede oluşan toplam tepkime galvanik hücrede oluşan toplam tepkimenin tersidir. Ehücre değeri negatiftir.

Yukarıdaki elektroliz düzeneğini ve tepkimelerini inceleyelim.

Anot:       Zn2+(suda)  +  2e–    →   Zn(k)    Eoind : 0,763 V

Katot:      2Cu(k)   →   2Cu+(suda)  +  2e     Eoyük : -0,337 V

Pil tepkimesi: Zn2+(suda)  +  2Cu(k)   →   Zn(k)  +  2Cu+(suda)   Ehücre : -1,100 V

Bu elektrolitik hücrede çinko elektrodun kütlesinde artış, bakır elektrodun kütlesinde ise azalma olur.

Dış devrede 1,100 V değerinden daha büyük akım yardımı ile elektronların akış yönü tersine çevrilip anot ve katotta zorlama ile yükseltgenme ve indirgenme tepkimeleri gerçekleştirilmiştir.

Galvanik Hücre ve Elektrolitik Hücre Arasındaki Farklar

Galvanik Hücre:

  • Tepkimeler istemlidir.
  • Elektrik enerjisi üretilir.
  • Aktifliği fazla olan elementin elektrodu anottur.

Elektrolitik Hücre:

  • Tepkimeler istemsizdir.
  • Kimyasal enerji üretilir.
  • Aktifliği fazla olan elementin elektrodu katottur.

FARADAY KANUNLARI

1.Kanun

Anot ve katotta toplanan veya çözünen madde miktarı devreden geçen elektrik yük miktarıyla doğru orantılıdır.

Bu kanuna göre Avogadro sayısı kadar (1 mol) elektron içeren yük miktarına 1 Faraday (F) yükü denilmiştir.

1 mol elektronun yükü = 1 F = 96485 C (coulomb)

1 coulomb (kulon), 1 amperlik akımın iletken bir tel üzerinden 1 sn boyunca geçmesi sırasında oluşan elektriksel yüktür.

Q = I . t

Q: Elektrik yükü miktarı (Coulomb)

I: Devreden geçen akım (amper)

t: Zaman (saniye)

Anot veya katotta toplanan veya çözünen madde miktarı hesaplanırken aşağıdaki formül kullanılır.

m: Elektrolizde açığa çıkan madde miktarı

Q: Elektrik yükü miktarı (Coulomb)

MA: Mol kütlesi

Z: Tesir değerliği (alınan veya verilen elektron sayısı)

2.Kanun

Seri bağlı elektroliz devrelerinde farklı elektrolitlerden eşit miktarda elektrik yükü geçirildiğinde anot veya katotta meydana gelen kütle değişimi iyonların eş değer kütleleri ile doğru orantılıdır.

m1 : 1. kapta toplanan madde miktarı

m2: 2. kapta toplanan madde miktarı

Z1: 1. kapta alınan verilen e sayısı

Z2 2. kapta alınan verilen e sayısı

MA1: 1. kapta toplanan maddenin molekül kütlesi

MA2: 2. kapta toplanan maddenin molekül kütlesi

Metal Kaplamacılık

Metalle kaplama işleminde kaplanacak madde elektroliz kabında katot elektrot, kaplayacak metal anot elektrot olarak görev yapar. Elektrolit olarak anotta kullanılan metalin iyonunu içeren çözelti kullanılır.

Kaplama malzemesi olarak kullanılan metalin madde miktarı Faraday kanunları kullanılarak hesaplanır.

Elektrolizle Bileşiklerin Elementlerine Ayrışması

NaCl bileşiğinin sıvısı, elektroliz edilirken Cl–  iyonları anot elektrotta e vererek yükseltgenir ve anot elektrot etrafında Cl2 gazı şeklinde birikir. Cl–  iyonlarının verdiği elektronları katot elektrotta Na iyonları alarak indirgenir ve katot elektrot üzerinde Na(k) şeklinde birikir.

NaCl sıvısının elektrolizi sırasında anot ve katotta gerçekleşen tepkimeler:

NaCl sıvısının elektrolizinde Anotta: Cl2 gazı açığa çıkar. Katotta: Na(k) birikir

Anot:       2Cl(suda)  +  2e–    →   2Cl2(g)   

Katot:      2Na+(suda)   →   2Na(k)  +  2e     

Net tepkime: 2Cl(suda)  + 2Na+(suda)  →   2Cl2(g)  +  2Na(k)

Elektrolizde anyonlar anotta yükseltgenir, katyonlar katotta indirgenir.  

Suyun Elektrolizi (Hoffman Voltametresi)

Suyun elektrolizi sırasında anotta yükseltgenme tepkimesi gerçekleşir ve anot elektrot etrafında O2 gazı açığa çıkar. Katotta indirgenme tepkimesi gerçekleşir ve katot elektrot etrafında H2 gazı açığa çıkar. Suyun elektrolizi Hoffman Voltametresi ile gerçekleştirilir.

Anot:       H2O(s)   →   1/2O2(g)  +  2H+(suda)  +  2e   

Katot:      2H+(suda)  +  2e   →   H2(g)

Net tepkime: H2O(s)    →    1/2O2(g)  + H2(g)

Suyun elektrolizinde:

Katotta açığa çıkan H2 gazının hacmı, aynı koşullarda anotta açığa çıkan O2 gazının hacminin 2 katıdır.

VH2 = 2VO2

Örnek-1

Sıvı haldeki MgBr2 bileşiği 2 dk boyunca 964,85 amperlik akımla elektroliz ediliyor. Buna göre,

a) Katotta toplanan madde kaç g dır?

b) Normal koşullarda anotta kaç L gaz açığa çıkar? (Mg: 24)

ÇÖZÜM:

Örnek-2

Seri bağlı elektroliz kaplarında FeCl3 ve NaCl sıvıları elektroliz edilmektedir. Bir süre sonra NaCl’nin bulunduğu kapta katotta 6,9 g Na(k) toplandığına göre FeCl3 ‘ün bulunduğu kapta katotta kaç g madde toplanır? (Na:23, Fe:56)

ÇÖZÜM:

Örnek-3

120 g’lık metal saat 9, 6485 amperlik akımla 5 dk boyunca AgNO3 çözeltisi içinde gümüşle kaplanmıştır. Buna göre metal saatin son kütlesi kaç g’dır? (Ag: 108)

ÇÖZÜM:

Örnek-4

Hoffman voltametresi ile bir miktar su elektroliz edildiğinde anot ve katotta toplam 360 mL gaz toplanmaktadır. Buna göre anot ve katotta toplanan gazların hacmini bulunuz.

ÇÖZÜM:

ELEKTROT POTANSİYELLERİ

*Bu bölümde standart yarı hücreler, elektrot potansiyelleri, metallerin aktiflikleri, pil potansiyelini etkileyen faktörler, derişim pilleri, nernst eşitliği öğrenilir.

STANDART YARI HÜCRE İNDİRGENME POTANSİYELLERİ

Standart koşullarda (25 oC sıcaklık ve 1 atm basınç) yarı hücrenin indirgenme eğilimine standart elektrot potansiyeli denir. Eo ile gösterilir.

Standart elektrot potansiyeli yerine voltaj ya da standart indirgenme potansiyeli de denir.

Standart koşullarda bir pilin anot ve katot yarı hücre potansiyellerinin toplamı pil potansiyelini verir.

Eopil = Eoyük +Eoind

Zn-Cu pilinde net pil tepkimesi ve Eo pil:

STANDART HİDROJEN ELEKTRODU (SHE)

SHE standart şartlarda 1 M’lık HCl çözeltisine daldırılmış platin tel üzerine 1 atm basınç yapan H2 gazının gönderilmesiyle hazırlanan elektrottur.

SHE’de gerçekleşen indirgenme ve yükseltgenme yarı tepkimeleri:

Yükseltgenme:  H2(g)   →  2H+  2e–    Eoyük : 0,00 V

İndirgenme:      2H+ 2e–  →  H2(g)      Eoind: 0,00 V

SHE’de indirgenme ve yükseltgenme potansiyelleri sıfır kabul edilir.

SHE’de elektrot olarak kullanılacak madde:

  • Katı,
  • İletken,
  • İnert (tepkime vermeyen) olmalıdır.

SHE potansiyeli sıcaklık, hidrojen gazının basıncı ve çözeltinin derişimine bağlıdır.

ELEMENTLERİN STANDART YARI İNDİRGENME POTANSİYELLERİ

SHE kullanılarak elementlerin standart indirgenme potansiyelleri bulunur.

Voltmetrede okunan değer 0,337 V dur. Bu değer pilin ve aynı zamanda Cu elementinin standart potansiyelidir.

Eopil = Eoyük + Eoind     eşitliğinden, 

0,337 = 0,00 + Eoind   

Eoind   = 0,337 V ( Bu değer Cu elementinin standart indirgenme potansiyelidir.)

Bazı elementlerin SHE kullanılarak bulunan indirgenme potansiyelleri aşağıdaki gibidir.

Bir yarı tepkime ters çevrilirse elektrot potansiyelinin işareti değişir, Eo değeri değişmez.

İndirgenme:          Cu+(suda)  +  e–    →   Cu(k)    Eoind : +0,521 V

Yükseltgenme:      Cu(k)   →   Cu+(suda)  +  e     Eoyük : 0,521 V

Yarı tepkimelerde katsayıların herhangi bir sayı ile çarpılması Eo değerini değiştirmez.

 

METALLERİN AKTİFLİĞİ

Metallerin elektron verme eğilimine metalik aktiflik, ametallerin elektron alma eğilimine ise ametalik aktiflik denir.

Metalik aktifliği yüksek olan metallerin indirgenme potansiyelleri düşüktür. Aynı şekilde metalik aktifliği düşük olan metallerin indirgenme potansiyelleri yüksektir.

Zn, Cu, H , Ag, Hg elementlerinin indirgenme potansiyelleri ile aktifliklerini karşılaştıralım.

Yükseltgenme potansiyeli en yüksek olduğundan aralarında aktifliği en fazla olan Na metalidir.

Yükseltgenme potansiyeli en küçük olduğundan aralarında aktifliği en az olan Hg metalidir.

Elementlerin aktiflik sırası:

Na > Fe > H2 > Ag > Hg   şeklindedir.

Aktif Metal – Pasif Metal

Standart indirgenme potansiyeli negatif olan metal aktif metal, pozitif olan metal ise pasif metal olarak tanımlanır.

Eoind > 0   ise pasif metal    veya     Eoyük < 0   ise pasif metal

Eoind < 0   ise aktif metal    veya      Eoyük > 0   ise aktif metal

Standart indirgenme potansiyeli (gerilim, voltaj) negatif olan metal:

  • Kendinden daha az aktif olan metalin tuz çözeltisine bırakıldığında yükseltgenir ve aşınır.
  • Böyle tepkimeler istemlidir.
  • Kendinden daha pasif metal iyonu çözeltisine bırakıldığında kendiliğinden tepkime oluşmaz.
  • Bu tepkimeler istemsizdir.
  • Asitlerle tepkime vererek aşınır ve H2 gazı çıkışına sebep olur.

Metal Çubuğun Aşındığı Durumlar

Bir metal çubuk kendinden daha az aktif olan metalin tuz çözeltisine bırakıldığında yükseltgenir ve aşınır. Böyle tepkimeler istemlidir.

Al ve Cu metallerinin standart indirgenme potansiyelleri aşağıdaki gibidir.

EAl3+/Al = -1,662 V

ECu+/Cu = +0,521 V

Burada Al metalinin indirgenme potansiyeli, Cu metalinden daha küçük olduğundan Al metali daha aktiftir.

Al metali Cu karşısında yükseltgenir ve aşınır. Cu iyonları ise indirgenir ve oluşan metalik Cu(k), Al çubuğun etrafını sarar.

İndirgenme ve yükseltgenme yarı tepkimeleri:

 

Yükseltgenme:  Al(k) +  e–    →   Al3+(suda)    Eoyük: +1,662 V

İndirgenme:      Cu+(suda)  +  e   →    Cu(k)    Eoind : -0,521 V

Metal Çubuğun Aşınmadığı Durumlar

Bir metal çubuk kendinden daha aktif olan metalin tuz çözeltisine bırakıldığında kapta herhangi bir değişim olmaz. Metal çubuk aşınmaz. Tepkime istemsizdir.

Zn ve Ag metallerinin standart indirgenme potansiyelleri aşağıdaki gibidir.

EZn2+/Zn= -0,763 V

EAg+/Ag = +0,699 V

Ag metalinin indirgenme potansiyeli, Zn metalinden daha büyük olduğundan Ag metalinin aktifliği Zn metalinden daha azdır. Bu durumda tepkime olmaz. Ag çubuk aşınmaz.

Ancak dışarıdan enerji verildiğinde tepkime gerçekleşebilir.

Metal – Asit Tepkimelerinde Gaz Çıkışı

İndirgenme potansiyeli negatif olan metaller (aktif metaller) asitlerle tepkimeye girerek H2 gazı açığa çıkarırlar.

İndirgenme potansiyelleri pozitif olan metaller (pasif metaller) ise yalnızca oksijenli asitlerle tepkime verir ve H2 gazı yerine tepkimeye giren asidin türüne ve derişimine göre NO2, NO , SO2 gibi gazlar çıkarır.

Aşağıda verilen elementlerin aktifliklerini ve asitlerle tepkimesinde tepkimelerini inceleyelim.

EFe/Fe2+ = +0,440 V

ENa/Na+ = +2,714 V

EH2/H+ = 0,00 V

EAg/Ag+ = -0,799 V

EHg/Hg2+ = -0,850 V

Verilen standart elektrot potansiyellerine göre elementlerin aktiflik sırası:

Na > Fe > H2 > Ag > Hg

Na ve Fe metalleri H2 den daha yüksek potansiyele sahip olduğundan daha aktiftir ve asitlerle tepkimesinde H2 gazı çıkarır.

Ag ve Hg metalleri ise H2 den daha düşük potansiyele sahip olduğundan daha pasiftir ve yalnızca oksijenli asitlerle tepkimesinde NO2, NO , SO2 gibi gazlar çıkarır.

Çözeltilerin Metal Kaplarda Saklanması

Metal kaplara konulacak çözeltideki metal iyonunun aktifliği, kabın yapıldığı metalin aktifliğinden daha fazla olmalıdır. Aksi durumda kapla çözelti arasında tepkime gerçekleşecek ve kap aşınacaktır.

Aşağıdaki çözeltileri saklamak için kullanılan kapların uygun olup olmadığını inceleyelim.

Elementlerin aktiflik sırası:

Fe > H2 > Ag

I. ve II kaplar çözeltileri saklamak için uygun değilken, III. kap uygundur.

Örnek-1

Aşağıda indirgenme potansiyelleri verilen metallerden oluşan kaplara HCl çözeltisi konuluyor. Hangi kaplarda H2 gazı açığa çıkar?

(EZn2+/Zn= -0,763 V,  ECa2+/Ca= -2,886 V,  ECu+/Cu= +0,521 V)

ÇÖZÜM:

Hidrojenin indirgenme potansiyelinin sıfır olduğunu biliyoruz. O halde indirgenme potansiyelleri sıfırdan büyük (pozitif) olan metaller (Ca ve Zn) aktif olduğundan HCl çözeltisi ile tepkimeye girip yükseltgenir ve H2 gazı oluşturur. Negatif olan Cu ise tepkime vermez.

Elementlerin aktiflik sırası:

Ca > Zn > H2 > Cu

2Ca(k)  +  4HCl(suda)      2CaCl2(suda)  +  H2(g)

2Zn(k)  +  4HCl(suda)      2ZnCl2(suda)  +  H2(g)

Cu(k)  +  HCl(suda)      tepkime vermez.

 

STANDART ELEKTROT POTANSİYELİ ve İSTEMLİLİK

Standart indirgenme potansiyeli büyük olan iyonun indirgenmesi, küçük olan iyonun yükseltgenmesi şeklinde gerçekleşen elektrokimyasal pil tepkimeleri kendiliğinden gerçekleştiği için istemlidir.

Pil potansiyeli sıfırdan büyükse (pozitif) tepkime istemlidir. pil potansiyeli büyüdükçe istemlilik artar.

Pil potansiyeli sıfırdan küçükse (negatif) tepkime istemsizdir. Bu tür pillerde tepkime kendiliğinden gerçekleşmez.

Eopil > 0 ise pil tepkimesi istemlidir.

Eopil < 0 ise pil tepkimesi istemsizdir

Aşağıdaki pil tepkimelerinin istemli olup olmadığını inceleyelim.

2Al(k)  +  3Ag+(suda)    ↔   Ag(k)  +  Al3+(suda)

Anot ve katot yarı tepkimeleri taraf tarafa toplanır ve pil potansiyeli bulunur.

Al metalinin anot, Ag elektrotun katot olduğu bu pil çalışır. Pil tepkimesi istemlidir.

Aşağıdaki pil tepkimesinin istemli olup olmadığını inceleyelim.

2Cu(k)  +  Zn2+(suda)    ↔   Zn(k)  +  2Cu+(suda)

Anot ve katot yarı tepkimeleri taraf tarafa toplanır ve pil potansiyeli bulunur.

Cu metalinin anot, Zn elektrotun katot olduğu sistem kendiliğinden çalışmaz. Pil tepkimesi istemsizdir.

 

STANDART ELEKTROT POTANSİYELİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER

Standart pil potansiyeli:

  • Sıcaklığa,
  • Yarı hücrelerin derişimine,
  • Gaz bulunan elektrotlarda gazın basıncına bağlıdır.

Elektrodun kütlesine, boyutuna, ve sabit derişimde çözelti hacmine bağlı değildir.

Sıcaklık Etkisi

Pil tepkimeleri ekzotermik tepkimelerdir. Elektrokimyasal piller düşük sıcaklıkta daha yüksek verimle çalışırlar.

Sıcaklık arttığında bütün elektrokimyasal pillerde pil potansiyeli düşer. Pil tepkimeleri denge tepkimeleridir ve sıcaklık etkisi Le Chetalier ilkesi ile açıklanır.

Aşağıdaki pil tepkimesine sıcaklığın etkisini inceleyelim.

Zn(k)  +  2Cu+(suda)    ↔   2Cu(k)  +  Zn2+(suda)  +  ısı

Sıcaklık arttığında,

Tepkime sıcaklığı azaltmak için girenler yönüne kayar ve pil potansiyeli azalır.

Sıcaklık azaldığında,

Tepkime sıcaklığı arttırmak için ürünler yönüne kayar ve pil potansiyeli artar.

Basınç Etkisi

SHE içeren galvanik pillerde hidrojen gazının basıncındaki değişim pil potansiyelini etkiler.

Bu durum da Le Chetalier ilkesi ile açıklanır.

Dolayısıyla H gazının basıncı arttığında tepkime basıncı azaltmak için girenlere kayar ve pil potansiyeli azalır. H2 gazının basıncı azaltıldığında ise tepkime ileri yönde hareket eder ve pil potansiyeli artar.

Pil tepkimesi:

Zn(k)  +  2H+(suda)    ↔    Zn2+(suda)  +  H2(g)

Basınç arttığında,

Denge basıncı azaltmak için girenler yönüne kayar. Pil potansiyeli azalır.

Basınç azaldığında,

Denge basıncı arttırmak için ürünler yönüne kayar. Pil potansiyeli artar.

Derişim Etkisi

Anotta derişim arttıkça pil gerilimi azalır. Katotta derişim arttıkça pil gerilimi artar.

Derişim etkisi de Le Chetalier Prensibi ile açıklanır.

Al elektrodun anot, Cu elektrodun katot olduğu pil tepkimesindeki derişim etkisini inceleyelim:

2Al(k) +  3Cu2+(suda)    ↔    2Al3+(suda)  +  3Cu(k)

Anotta Al3+ iyon derişimi arttığında tepkime derişimi azaltmak için girenler yönüne kayar ve pil potansiyeli azalır.

Katotta Cu2+ iyon derişimi arttığında tepkime derişimi azaltmak için ürünler yönüne kayar ve pil potansiyeli artar.

Derişimin değiştiği durumlar ve pil potansiyeline etkisini aşağıdaki gibi sıralayabiliriz.

Saf su ilavesi

  • Derişim azalır.
  • Anotta gerçekleşirse pil potansiyeli artar.
  • Katotta gerçekleşirse pil potansiyeli azalır.

Su buharlaştırma

  • Derişim artar.
  • Anotta gerçekleşirse pil potansiyeli azalır.
  • Katotta gerçekleşirse pil potansiyeli artar.

Na2S ilavesi

  • Çözünen madde bir miktar çöker.
  • Derişim azalır.
  • Anotta gerçekleşirse pil potansiyeli artar.
  • Katotta gerçekleşirse pil potansiyeli azalır.

Çözünen katı ilavesi

  • Derişim artar.
  • Anotta gerçekleşirse pil potansiyeli azalır.
  • Katotta gerçekleşirse pil potansiyeli artar.

Anot ve katottaki derişim değişiminin pil potansiyeline etkisi yanda tablo halinde verilmiştir.

STANDART OLMAYAN PİLLER – NERNST EŞİTLİĞİ

25 C’ta derişimi 1M dan farklı yarı hücrelerle hazırlanan pillere standart olmayan pil denir.

Standart olmayan pilin potansiyeli Nernst Eşitliği ile bulunur.

Epil : Standart olmayan pil potansiyeli

Eopil : Standart pil potansiyeli

n: Alınan ya da verilen elektron sayısı

Qç : Derişimler türünden denge sabiti

  • Saf sıvı ve katılar denge bağıntısına yazılmaz.
  • Derişimlerin katsayısı bağıntıda üs olarak yazılır.

log0 = 1

log10a = a

loga.b = loga + logb

Örnek-2

Zn2+(suda)  +  2e   ↔   Zn(k)    Eoind = -0,763 V

yarı hücresinde Zn2+ iyonları derişimi 0,01 M alındığında Zn metalinin indirgenme potansiyeli nasıl değişir?

ÇÖZÜM:

Örnek-3

2Cu(k)  +  Zn2+(suda)     ↔    Zn(k)  +  2Cu+(suda)    Eopil = 1,10 V

Yukarıdaki elektrokimyasal hücrede anot ve katot derişimleri 0,1’er molardır. Buna göre Epil değerini bulunuz.

ÇÖZÜM:

DERİŞİM PİLLERİ

Elektrotları aynı, elektrolit derişimleri farklı olan elektrokimyasal pillere derişim pili denir.

  • Bu pillerde elektrolit derişimi küçük olan yarı hücre anot, büyük olan yarı hücre katot görevindedir.
  • Derişim pillerinde zamanla anot yarı hücresinin derişimi artar, katot yarı hücresinin derişimi azalır.
  • Bir derişim pilinde anot ve katot yarı hücrelerinin derişimleri eşitlenince pil potansiyeli sıfır olur, pil çalışmaz.

Derişim pilinde pilin başlangıç potansiyeli:

Örnek-4

Aşağıdaki derişim pilinin pil potansiyelini bulunuz.

Örnek-5

Yandaki elektrokimyasal pille ilgili

I. H gazının basıncı artarsa pil potansiyeli ne olur?

II. B kabında pH değişimi nasıl olur?

III. A kabına Na S ilave edilirse pil potansiyeli nasıl değişir?

ÇÖZÜM:

ELEKTROTLAR VE ELEKTROKİMYASAL HÜCRELER

*Bu bölümde elektrot, elektrolit, anot ve katot yarı hücreler öğrenilir. Elektrokimyasal pil elemanları ve değişim süreçleri incelenir. Pil tepkimesi ve pil şeması gösterilir.

ELEKTROT, ELEKTROLİT VE YARI HÜCRELER

Tanımlar:

Elektrolit: Redoks tepkimelerinin gerçekleştiği çözeltilerdir.

Elektrot: Elektrolit içine batırılan iletken metal çubuklara denir.

Yarı Hücre: Elektrot ve elektrolitten oluşan sisteme denir.

Anot Yarı Hücresi: Yükseltgenmenin gerçekleştiği yarı hücre.

Anot Elektrot: Yükseltgenmenin gerçekleştiği hücrenin içindeki elektrot.

Katot Yarı Hücresi: İndirgenmenin gerçekleştiği yarı hücre.

Katot Elektrot: İndirgenmenin gerçekleştiği hücrenin içindeki elektrot.

Tuz Köprüsü: Yarı hücrelerdeki yük denkliğinin sağlanması için kullanılan ters u şeklindeki boru

Tuz köprüsünde anyonlar anot yarı hücresine, katyonlar katot yarı hücresine yönlenir.

Elektrokimyasal pilde:

Anotta: Metal atomu e vererek iyon halinde çözeltiye geçer. Katyon derişimi zamanla artar.

Katotta: Metal katyonu e alarak elektrot yüzeyinde katı halde birikir. Katyon derişimi azalır.

ELEKTROKİMYASAL PİL

Kimyasal tepkimeler sonucu elektrik enerjisi üreten sisteme elektrokimyasal pil (galvanik hücre) denir.

Elektrokimyasal pil iki yarı hücre ve içine daldırılmış elektrotlar, iletken tel ve tuz köprüsünden oluşur.

Anot Yarı Hücresi

Yükseltgenme tepkimesi gerçekleşir. Zn katısı elektron vererek katyon haline geçer.

Zn(k)   →     Zn2+(suda)   +   2e

Yarı hücrede katyon derişimi artar. Elektrot kütlesi zamanla azalır.

Katot Yarı Hücresi

İndirgenme tepkimesi gerçekleşir. Cu elektron alarak anyon haline geçer.

Cu2+(suda)   +   2e–        Cu(k)   

Yarı hücrede katyon derişimi artar. Elektrot kütlesi zamanla azalır.

Elektrokimyasal pilde anot ve katot yarı hücresinin özellikleri, bu hücrelerde gerçekleşen olaylar ve pil tepkimesi aşağıdaki gibidir.

Anot Yarı Hücresi

  • İşareti negatiftir.
  • Yükseltgenme gerçekleşir.
  • Elektrot kütlesi zamanla azalır.
  • Elektrolitte katyon derişimi zamanla artar.
  • Dış devrede elektron akışı anottan katota doğrudur.
  • Tuz köprüsünde anyonlar anot yarı hücresine geçer.

Elektrokimyasal pilde anot ve katot yarı hücresinin özellikleri, bu hücrelerde gerçekleşen olaylar ve pil tepkimesi aşağıdaki gibidir.

Katot Yarı Hücresi

  • İşareti pozitiftir.
  • İndirgenme gerçekleşir.
  • Elektrot kütlesi zamanla artar.
  • Elektrolitte katyon derişimi zamanla azalır.
  • Elektrik akımı katottan anota doğrudur.
  • Tuz köprüsünde katyonlar katot yarı hücresine geçer.

Elektrokimyasal pilde anot ve katot yarı hücresinin özellikleri, bu hücrelerde gerçekleşen olaylar ve pil tepkimesi aşağıdaki gibidir.

Pil Tepkimesi

Yarı hücrelerdeki tepkimeler taraf tarafa toplanır ve pil tepkimesi elde edilir.

Pil Şeması

Anot sol tarafa, katot sağ tarafa yazılır. Faz sınırı “/” sembolüyle, tuz köprüsü ise “//” sembolüyle gösterilir.

Zn-Cu Elektrokimyasal pilinin şematik gösterimi aşağıdaki gibidir:

İNDİRGENME-YÜKSELTGENME TEPKİMELERİNDE ELEKTRİK AKIMI

*Bu bölümde redoks tepkimeleri, indirgenme ve yükseltgenme olayı, indirgen ve yükseltgen madde, tepkime denkleştirme ve daniell pili öğrenilir.

İNDİRGENME YÜKSELTGENME TEPKİMELERİ

Elektron alışverişi sonucu atomun yükseltgenme basamağının değiştiği tepkimelere indirgenme-yükseltgenme (redoks) tepkimeleri denir. Bir atom ya da iyonun e (elektron) almasıyla gerçekleşen olaya indirgenme, e vermesiyle gerçekleşen olaya yükseltgenme denir.

Yükseltgenme ve indirgenme tepkimeleri yarı tepkimelerle gösterilir.

2H+(suda)   +   2e    →    H2(g)   İndirgenme yarı tepkimesi (H+ iyonu e alarak indirgenmiştir.)

Zn(k)   →  Zn2+(suda)  +   2e      Yükseltgenme yarı tepkimesi (Zn2+ iyonu e vererek yükseltgenmiştir.)

Redoks tepkimelerinde elektron alan taneciğin yükseltgenme basamağı küçülür, elektron veren maddenin yükseltgenme basamağı büyür.

Yanma, elektroliz, metallerin asitlerle tepkimeleri gibi birçok tepkime indirgenme-yükseltgenme tepkimesidir.

Yükseltgenme Basamağı

Bir taneciğin sahip olduğu yüke yükseltgenme basamağı denir.

Bazı elementlerin yükseltgenme basamakları:

Element ve atom halindeki taneciğin yükseltgenme basamağı sıfırdır:

H20 , N20 , O20 , S80 , Fe0

1A ve 2A grup metalleri:

1A: Li+ , Na+ , K+

2A: Be2+ , Mg2+ , Ca2+

Oksijen:

Oksit bileşiklerinde: -2 ( MgO, CO2 …)

Peroksit bileşiklerinde: -1 (H2O , Na2O , MgO …)

OF2 bileşiğinde: +2

Yükseltgenme Basamağı Hesaplanması

Bileşiklerde atomların yükseltgenme basamakları toplamı sıfıra, köklerde ise kökün iyon yüküne eşit olur.

Aşağıdaki bileşik ve iyonlarda altı çizili elementlerin yükseltgenme basamaklarını hesaplayalım.

Redoks Tepkimelerinin Denkleştirilmesi

  1. Yükseltgenme basamağı değişen elementler belirlenir.
  2. Alınan verilen elektron sayıları belirlenir.
  3. Alınan verilen elektronlar uygun katsayılarla eşitlenir.
  4. Kullanılan sayılar elementin ait olduğu maddenin önüne yazılır.
  5. Yükseltgenme basamağı değişmeyen elementler uygun katsayılarla denkleştirilir.

Aşağıdaki tabloda bazı iyonların yükseltgenme basamakları verilmiştir.

Örnek – 1

P + HNO3 + H2O   →   H3PO4 + NO

Redoks tepkimesini denkleştiriniz.

ÇÖZÜM:

Katsayılar tepkimedeki bileşenlerin önüne yazılır.

3P  +  5HNO3  +  H2O    →   3H3PO5NO

Son olarak redoksa katılmayan bileşen (H2O) denkleştirilir.

3P  +  5HNO3  +  2H2O    →    3H3PO4  +  5NO

Örnek – 2

C  +  H2SO4    →    CO2  +  SO2  +  H2O

Redoks tepkimesini denkleştiriniz.

ÇÖZÜM:

Katsayılar tepkimedeki bileşenlerin önüne yazılır.

C  +  2H2SO4    →    CO2  +  2SO2  +  H2O

Son olarak redoksa katılmayan bileşen (H2O) denkleştirilir.

C  +  2H2SO4    →    CO2  +  2SO2  +  2H2O

Örnek – 3

NaOH  +  NaNO3  +  Zn     →       NH3  +  Na2ZnO2  +  H2O

Redoks tepkimesini yarı indirgenme-yükseltgenme reaksiyonları üzerinden denkleştiriniz.

ÇÖZÜM:

Yarı indirgenme-yükseltgenme tepkimeleri yazılır:

İndirgenme yarı tepkimesi:              N5+  +   8e   →     N3-

Yükseltgenme yarı tepkimesi:   4x/ Zn0   →   Zn2+  +  2e 

Net tepkime:                             N5+ 4Zn0  +   8e   →    4Zn2+ +   N3-

Katsayılar tepkimedeki bileşenlerin önüne yazılır.

NaOH  +  NaNO3  +  4Zn     →       NH3  +  4Na2ZnO2  +  H2O

Son olarak redoksa katılmayan bileşenler denkleştirilir.

7NaOH  +  NaNO3  +  4Zn     →       NH3  +  4Na2ZnO2  +  2H2O

Elektrik Enerjisi ve İstemlilik

Bulunduğu ortamda kendiliğinden gerçekleşen tepkimelere istemli tepkime, kendiliğinden gerçekleşmeyen tepkimelere istemsiz tepkime denir.

İstemli tepkimeler sadece başlarken enerjiye ihtiyaç duyarken istemsiz tepkimelerde tepkimenin tamamlanması için sürekli enerji verilmesi gerekir.

Daniell Pili

Çinko ve bakır metalleri kullanılarak oluşturulan elektrokimyasal pile daniell pili denir. Daniell pilinde istemli tepkime gerçekleşir.

ÇÖZÜNÜRLÜK


ÇÖZÜNÜRLÜK

*Bu bölümde çözeltiler derişik, seyreltik, doymamış, doymuş ve aşırı doymuş olarak sınıflandırılır. Çözünürlük kavramına değinilir. Çözünürlük değerinin sıcaklık ve basınçla ilişkisi incelenir.

ÇÖZELTİLERİN SINIFLANDIRILMASI

Çözeltiler çözünürlük temelinde derişik, seyreltik, doygun, aşırı doygun ve doymamış çözeltiler şeklinde sınıflandırılır.

Seyreltik çözelti: Çözünen madde miktarı görece düşük olan çözeltiler.

Derişik çözelti: Çözünen madde miktarı görece yüksek olan çözeltiler.

Aşağıda verilen çözeltilerden, B çözeltisinin çözünen/çözücü oranı A’ya göre büyük olduğundan B çözeltisi derişik, A çözeltisi seyreltiktir.

Doymamış çözelti: Çözücünün çözebileceği en yüksek madde miktarından daha az çözünen içeren çözeltilere denir.

Doygun çözelti: Çözücünün çözebileceği en yüksek miktarda çözünen içeren çözeltilere denir.

Aşırı doygun çözelti: Çözücünün çözebileceği en yüksek miktardan daha fazla çözünen içeren çözeltilere denir. Aşırı doygun çözelti kararsızdır. Dış etki ile aşırı miktar çöker ve çözelti tekrar doygun hale geçer.

Aşırı doygun çözelti nasıl hazırlanır?

Doymuş çözelti ısıtılır ve sıvı içinde bir miktar daha katı çözünmesi sağlanır. Daha sonra çözeltinin sıcaklığı kademeli olarak ilk sıcaklığına düşürülür. Oluşan çözelti aşırı doygun çözelti olur.

ÇÖZÜNÜRLÜK

Belirli sıcaklık ve basınçta 100 gram çözücüde çözünen madde derişimine çözünürlük denir. Çözünürlük birimi genellikle g/100 g su olarak kullanılır. Suyun özkütlesi 1g/ml olduğundan çözünürlük birimi g/100 mL su olarak da alınabilir.

Örneğin 20 C sıcaklıkta 100 g suda en fazla 36 g yemek tuzu çözünürken, aynı sıcaklıkta 100 g suda en fazla 11 g sodyum bikarbonat çözünebilmektedir.

Çözünürlük aşağıdaki denklemle ifade edilir:

Çözünürlük ifadesi 100 g su ile elde edilen doymuş çözeltide çözünmüş maddeyi belirtir.

Örnek-1

20 C’ta çözünürlüğü 11g/100g su olan sodyum bikarbonat tuzunun 555 g doygun sulu çözeltisinde kaç g çözünmüş sodyum bikarbonat bulunur?

ÇÖZÜM:

100 g suda 11 g tuz çözündüğünde toplam 111 g çözelti oluşur.

O halde,

111 g çözeltide     11 g tuz

555 g çözeltide       X

X = 55 g

Örnek-2

Aşağıda KCl tuzuna ait sıcaklık-çözünürlük grafiği verilmiştir. 30 C’ta 200 g su ile hazırlanan doymuş çözeltinin sıcaklığı 60 C’a çıkarıldığında çözeltinin tekrar doymuş hale gelmesi için ne kadar KCl eklenmesi gerekir?

ÇÖZÜM:

ÇÖZÜNÜRLÜĞÜN SICAKLIK VE BASINÇLA İLİŞKİSİ

Katı ve sıvılarda: Sıcaklık arttıkça çözünürlük genellikle artar. Basınçla katı ve sıvıların çözünürlükleri değişmez.

Gazlarda: Sıcaklık arttıkça çözünürlük azalır. Basınç arttıkça çözünürlük artar.

DERİŞTİRME VE KRİSTALLENDİRME HESAPLAMALARI

Örnek-3

40 C’ta 100 g suda en fazla 20 g çözünebilen X tuzu ile 40 C’ta hazırlanan 150 g doymuş çözeltinin sıcaklığı 20 C’a düşürüldüğünde 12 g X katısı çöküyor. Buna göre X tuzunun 20 C’taki çözünürlüğü kaç g/100g su dur?

ÇÖZÜM:

ELEMENTLER VE YÜKSELTGENME BASAMAKLARI

ELEMENTLER VE YÜKSELTGENME BASAMAKLARI

*Bu bölümde elementler ve yükseltgenme basamakları verilir. s, p, d ve f blok elementleri tanıtılır. Halojenler, soygazlar ve geçiş metalleri üzerinde durulur. Elementlerin yükseltgenme basamağı hesaplanır

ELEMENTLERİN PERİYODİK SİSTEMDEKİ KONUMU VE ÖZELLİKLERİ

Blok: Elektron dizilimi aynı orbitalle biten elementlerin oluşturduğu sistem.Periyodik sistem s, p, d, ve f olmak üzere 4 bloktan oluşur.

s bloku: 1A ve 2A

p bloku: 3A, 4A, 5A, 6A, 7A ve 8A

d bloku: B grubu elementleri

f bloku: Lantanit ve aktinitler

Periyodik sistemde;

A grupları; baş grup elementleri, B grupları; geçiş metalleri; Lantanit ve aktinitler; iç geçiş elementleridir.

s Bloku Elementleri ve Özellikleri

  • Hepsi küresel simetri özelliği gösterir.
  • Aynı periyottaki diğer elementlerden daha büyük hacime sahiptir.
  • Yoğunlukları düşüktür, hafif metal sınıfına girer.
  • Aktiflikleri yüksektir.
  • Aktif metaller olarak da adlandırılır.
  • Hidrojen ametal, diğerleri metaldir.
  • Bileşiklerinde 1A grubu +1, 2A grubu +2 alır.
  • Hidrojen -1 ve +1 alır.1A grubu metalleri su ile şiddetli tepkime verir.
  • Doğada elementel halde bulunmaz.
  • Mineralleri halinde bulunur.
  • Ametallerle iyonik bağ oluşturur.
  • H ise hem iyonik hem de kovalent bağ oluşturur.

p Bloku Elementleri ve Özellikleri

p bloku elementleri 3A’dan 8A’ya kadar olan grupları içerir. Bu gruplarda metal, ametal, yarı metal ve soygaz sınıfı elementler yer almaktadır. Bu başlık altında özellikle halojenleri ve soygazları inceleyeceğiz.

Metaller: Al, Ga, In, Tl, Nh, Sn, Pb, Fl, Bi, Mc, Lv,Ts

Yarı metaller: B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po, At

Ametaller: C, N, P, O, S, Se, F, Cl, Br, I

Soygazlar: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

İyon yükü

3A Grubu: +3 ve +1

4A Grubu: -4 ile +4 arasında,

5A Grubu: -3 ile +5 arasında,

6A Grubu: -2 ile +6 arasında

7A Grubu: -1 ile +7 arasında, F yalnızca -1 değerlik alabilir.

7A Grubu (Halojenler)

  • 7A grubu en aktif ametallerdir.
  • Halojenler doğada genellikle bileşikleri halinde ya da moleküler ( F2, Cl2, Br2, I2) halde bulunur.
  • Flor, soygazlar dışında bütün elementlerle doğrudan bileşik oluşturur.
  • En aktif ametaldir.
  • F2, Cl2 oda koşullarında gaz, Br2 sıvı, I2 ise katıdır.
  • Hidrojenle asit oluştururlar.
  • Asitlik kuvveti aşağı indikçe artar: HF < HCl < HBr < HI

8A Grubu Soygazlar

  • Elektron dizilmi: He: 1s2 ile diğer soygazlar ise ns2np6 ile biter.
  • Değerlik orbitalleri tam doludur.
  • Küresel simetri özelliği gösterirler.
  • Tepkimeye girme istekleri yoktur.
  • Uygun koşullarda Kr, Xe ve Rn bileşikleri elde edilmiştir.
  • Atomları arasında London kuvvetleri (indüklenmiş dipol-indüklenmiş dipol) bulunur.
  • Erime ve kaynama noktaları çok düşüktür.
  • Oda koşullarında tamamı gazdır.
  • Tek atomludurlar.

d Bloku Elementleri ve Özellikleri

  • Geçiş metalleri olarak adlandırılır.
  • s bloku ile p bloku (2A ve 3A grupları) arasında yer alır.
  • 4. periyottan başlar.
  • Özkütleleri genellikle fazladır, ağır metal olarak da sınıflandırılır.
  • Tamamı metaldir.
  • Oda koşullarında cıva sıvı, diğerleri katıdır.
  • Genellikle parlak, gümüşsü, erime-kaynama noktaları yüksek, sert, ısı ve elektrik iletkenlikleri iyidir

Bazı Geçiş Metallerinin İyon Yükü

Geçiş metalleri bileşiklerinde birden fazla değerlik alabilirler.

Geçiş Metallerinin Bağ Tipi

  • Ametallerle iyonik bağ yaparak tuz oluşturur: CuCl, FeBr3…
  • Aralarında metalik bağ bulunur.
  • Bazı elementleri ametallerle kovalent bağ oluşturabilir.
  • Mn2O7 kovalent bağ içerir ve molekül yapılı bileşiktir.
  • Boş d orbitallerinden dolayı, renklilik, manyetiklik ve kompleks oluşturma özelliği vardır.
  • Geçiş metalleri su ve amonyak gibi moleküllerle kompleks bileşikler oluşturur.
  • Fe, Ni ve Co gibi metaller mıknatıs tarafından çekilebilme özelliğine sahiptir.

f Bloku Elementleri ve Özellikleri

  • 1. yatay sırasına lantanitler, 2. yatay sırasına aktinitler adı verilir.
  • Isı ve elektriği iyi iletir, erime ve kaynama noktaları yüksektir.
  • Renkleri gümüşe benzer.
  • Genellikle yüksek atom yoğunluğuna sahip, iyonlaşma enerjileri oldukça düşük olan aktif elementlerdir.
  • Bileşiklerinde genellikle +3 iyon yüküne sahiptir.
  • Lantanitlerden prometyum (Pm) elementi ve tüm aktinitler radyoaktif özelliğe sahiptir.

YÜKSELTGENME BASAMAKLARI

Bir atomun moleküldeki veya iyonik bileşikteki yük sayısına yükseltgenme basamağı (yükseltgenme sayısı) denir.

Hidrojen ve oksijenin yükseltgenme basamakları bilinmelidir.

Hidrojen:

Metallerle yaptığı bileşikleride -1, ametallerle yaptığı bileşiklerde +1 yükseltgenme basamağına sahiptir.

Metallerle: -1 (NaH, MgH2…)

Ametallerle: +1 (NH3, CH4…)

Oksijen:

Oksit bileşiklerinde: -2 (CO2, SO2, Na2O, MgO)

Peroksit bileşiklerinde: -1 (H2O2, Na2O2)

Florla yaptığı OF2 bileşiğinde: +2

Hidrojen ve 2. Periyot Elementlerinin Yükseltgenme Basamakları

Geçiş metallerinin yaygın yükseltgenme basamakları

Yaygın Kullanılan İyonların Yükleri

Yükseltgenme Basamağının Hesaplanması

Bileşiklerde atomların yükseltgenme basamakları toplamı sıfırdır. İyonda ise iyon yüküne eşittir.

Örnek:

SF6 , H2SO3 , S2O32-  ve MgS bileşiklerinde S atomunun yükseltgenme basamaklarını bulunuz.

Örnek-2

Aşağıdaki tabloda altı çizili elementlerin yükseltgenme basamaklarını bulunuz.

Örneğin Çözümü Bu Videoda!

PERİYODİK ÖZELLİKLER

PERİYODİK ÖZELLİKLER

*Bu bölümde periyodik özellikler verilir. Atomik yarıçap, iyonlaşma enerjisi, elektron ilgisi, elektronegatiflik, asitlik ve bazlık, metalik ve ametalik özellik gibi özelliklerin değişimi incelenir.

ATOM VE İYON YARIÇAPI

Atomların yarıçapı tek başına ölçülemez. Atom etrafında elektronlar sonsuza gidecek şekilde yerleştiklerinden atom için bir sınır yüzey belirlenemez. Bu nedenle izole bir atomun yarıçapından söz edilemez. Fakat iki atom bağlanarak bir araya geldiğinde bu atomların çekirdekleri arasındaki mesafe ölçülerek yarıçap belirlenebilir. Bir araya gelen atom türüne göre kovalent yarıçap, Van der Waals yarıçapı ve iyonik yarıçap ölçülebilir.

Kovalent Yarıçap

Kovalent bağla bağlanmış iki atomun çekirdekleri arasındaki uzaklığın yarısıdır.

Van der Waals Yarıçapı

Soygaz veya apolar moleküllerde birbirine en yakın atomların çekirdekleri arasındaki uzaklığın yarısıdır.

İyonik Yarıçap

İyonik bileşiklerde bulunan her bir iyonun yarıçapıdır.

Periyodik sistemde aynı periyotta soldan sağa gidildikçe atomik yarıçap azalır. Bunun nedeni, atomun katman sayısı değişmezken çekirdek yükünün artmasıdır. Çekirdek yükü arttıkça çekirddeğin elektron başına düşen çekim kuvveti artar ve elektronlar çekirdek tarafından daha fazla çekilir. Daha fazla çekilen elektronlar çekirdeğe yaklaşır ve böylece atom çapı azalır.

Periyodik sistemde aynı grupta yukarıdan aşağıya gidildikçe atomik yarıçap artar. Bunun nedeni, atomun katman sayısının artmasıdır. Katman sayısı arttıkça elektronlar çekirdekten oldukça uzaklaşır. Çekirdeğin elektronlara uyguladığı çekim kuvveti azalır. Böylece atomik yarıçap artar.

İyonik Yarıçap

Bir atom veya iyon elektron aldığında hacmi büyür, elektron verdiğinde ise hacmi küçülür.

Bir atomun nötr hacmi anyonundan küçük, katyonundan ise büyüktür.

Yarıçap sıralaması:

Anyon>nötr>katyon

Cl>Cl>Cl+

METALİK VE AMETALİK ÖZELLİK

Periyodik sistemde aynı grupta yukarıdan aşağıya doğru atom çapı arttığı için metalik aktiflik artar, ametalik aktiflik azalır. Aynı periyotta soldan sağa doğru atom yarıçapı genellikle azaldığı için metalik özellik azalır, ametalik özellik artar.

İYONLAŞMA ENERJİSİ

Temel hâldeki nötr bir gaz atomundan bir elektronun uzaklaştırılması için gerekli olan minimum enerjiye iyonlaşma enerjisi denir. Birimi: kj/mol dür. Daima endotermiktir.

Nötr bir atomdan bir elekton uzaklaştırmak için gerekli olan enerjiye 1. iyonlaşma enerjisi denir.

X(g)   +   İ.E1    →  X+(g)   +  e–         İ.E1 : 1. iyonlaşma enerjisi

+1 yüklü iyondan bir elekton uzaklaştırmak için gerekli olan enerjiye 2. iyonlaşma enerjisi denir.

X+(g)   +   İ.E2    →  X2+(g)   +  e–         İ.E2 : 2. iyonlaşma enerjisi

Bir atomun 1. İE’si 2. İE’sinden, 2.İE’si ise 3. İE’sinden küçüktür.

İ.E1 < İ.E2 < İ.E3 < İ.E4 <…

Aynı periyotta A gruplarında İE sıralaması:

A gruplarında aynı periyotta soldan sağa gidildikçe iyonlaşma enerjisi artışı süreklilik göstermez. Küresel simetri özelliğinden dolayı 2A ve 5A grupları artış sürekliliğini bozar. 2A grubu 3A grubundan, 5A grubu ise 6A grubundan daha yüksek iyonlaşma enerjisine sahiptir.

1A < 3A < 2A <4A < 6A < 5A < 7A <8A

2A: ns2   elektron dizilimine sahiptir ve küresel simetri özelliği gösterir. Bu durum 2A grubunun iyonlaşma enerjisinin 3A grubundan büyük olmasına neden olur.

5A: ns2np3  elektron dizilimine sahiptir ve küresel simetri özelliği gösterir. Bu durum 5A grubunun iyonlaşma enerjisinin 6A grubundan büyük olmasına neden olur.

İyonlaşma Enerjisi Artışı ile Grup Numarası Bulma

A gruplarında iyonlaşma enerjisi artışına bakılarak elementin grup numarası bulunabilir.

Aşağıdaki tabloda elementlerin iyonlaşma enerjilerini inceleyelim.

H: 1 tane İE’si var, Z=1 , He: 2 tane İE’si var, Z=2, Li: 3 tane İE’si var, Z=3

Be atomunun toplam kaç İE si olduğu bilinemeyeceğinden İE artışına bakarak grup numarası tespit edilir.

2. ve 3. İE arasındaki fark çok büyük (yaklaşık 9 kat) olduğundan değerlik elektronları 2 tanedir. Dolayısıyla 2A grubundadır diyoruz.

Örnek-1

Aşağıdaki tabloda bazı elementlerin iyonlaşma enerjileri kj/mol cinsinden verilmiştir. Tabloyu inceleyerek,

a) Periyodik sistemdeki grup numaralarını,

b) Değerlik elektron sayısını,

c) Aynı grupta yer alan elementler varsa bu elementlerin atom yarıçapının büyüklüğünü karşılaştırınız.

ÇÖZÜM:

a)

X: 1. İE değeri ile 2.İE değeri arasında yaklaşık 9 kat fark bulunmaktadır. Bu da X elementinin 1A grubunda olduğunu gösterir.

Y: 1. İE değeri ile 2.İE değeri arasında yaklaşık 7 kat fark bulunmaktadır. Bu da X elementinin 1A grubunda olduğunu gösterir.

Z: 1. İE değeri ile 2.İE değeri arasında yaklaşık 7 kat fark bulunmaktadır. Bu da X elementinin 1A grubunda olduğunu gösterir.

T: 2. İE değeri ile 3.İE değeri arasında yaklaşık 4 kat fark bulunmaktadır. Bu da X elementinin 2A grubunda olduğunu gösterir.

Değerlik elektronları grup numarası ile aynıdır.

b)

X,Y ve Z elementlerinin değerlik elektron sayısı 1, T elementinin ise 2 dir.

c)

X,Y ve Z elementleri 1A grubunda olup aynı gruptadırlar. Bu elementlerin 1. İE değerlerine bakarak yarıçapları arasında ilişki kurulabilir. İyonlaşma enerjisi aynı grupta yukarıdan aşağıya gidildikçe azalır. İyonlaşma enerjisi ile atomik yarıçapı ters orantılı olarak değişir. Yani 1.İE değeri büyük olan elementin atomik yarıçapı küçüktür.

Elementlerin 1. İE değerleri şöyledir:

X: 495,9 kj/mol, Y: 738,1 kj/mol,  Z: 418,7 kj/mol

1.İE değeri en küçük olan Z elementinin atomik yarıçapı en büyük, 1.İE değeri en büyük olan Y elementinin ise atomik yarıçapı en küçüktür. Yarıçap sıralaması aşağıdaki gibidir:

Z>Y>X 

ELEKTRON İLGİSİ

Gaz hâldeki nötr bir atomun bir elektron alması sırasında oluşan enerji değişimine elektron ilgisi denir.

X(g)   +   e    →   X(g)   + E.İ         E.İ: Elektron ilgisi

Elektron ilgisi endotermik ya da ekzotermik olabilir.

F(g)   +   e   →    F(g)   + Enerji    E.İ: -328,2 kj/mol

Be(g) + e-  +  Enerji    →   Be(g)     E.İ: +66 kj/mol

Soygazların elektron ilgisi yoktur. Cl elementi elektron ilgisi en yüksek elementtir.

ELEKTRONEGATİFLİK

Elektronegatiflik bir atomun bağ elektronlarına sahip çıkma isteğinin bir ölçüsüdür.

Pauling (Paulink) elektronegatifliği en yüksek olan flor atomunun elektronegatiflik değerini 4,0 olarak kabul etmiştir.

İki atom arasında elektronegatiflik farkı arttıkça bağın polarlığı ve iyonik karakteri artar.

  • F elementi elektronegatifliği en yüksek elementtir.
  • Soygazların elektronegatiflikleri yoktur.

OKSİT VE HİDROKSİT BİLEŞİKLERİNİN ASİT VE BAZLIK ÖZELLİĞİ

Bazik Oksit: Metal oksitler. Metal oksitlerin sulu çözeltileri bazik özellik gösterir. Na2O, MgO,

Asidik Oksit: Ametal Oksitler. Ametal oksitlerin sulu çözeltileri asidik özellik gösterir. SO2 , CO2 , NO2 .

Nötr Oksit: Oksijence fakir olan ametal oksitler. CO, NO, N2O

Amfoter Oksit: Asit karşısında baz, baz karşısında asit özellik gösteren metal oksitler. (Zn, Pb, Cr, Be, Sn, Al) metallerin oksitleri.

PERİYODİK ÖZELLİKLERİN DEĞİŞİMİ

Periyodik özelliklerin aynı grupta yukarıdan aşağıya, aynı periyotta soldan sağa değişimini özet halinde aşağıda görebilirsiniz.

Aynı Grupta Yukarıdan Aşağıya İnildikçe:

  • Atomik yarıçap artar.
  • Atom numarası artar.
  • İ.E, E.İ, E.N azalır.
  • Grup numarası, değerlik elektron sayısı değişmez.
  • Oksitlerin asitliği azalır, bazlığı artar.
  • Metalik özellik artar, ametalik özellik azalır.

Aynı Periyotta Soldan Sağa Gidildikçe:

  • Atomik yarıçap genellikle azalır.
  • Atom numarası artar.
  • İ.E, E.İ, E.N genellikle artar.
  • Grup numarası ve değerlik elektron sayısı artar.,
  • Oksitlerin asitliği artar, bazlığı azalır.
  • Metalik özellik azalır, ametalik özellik artar.

PERİYODİK SİSTEM VE ELEKTRON DİZİLİMLERİ

PERİYODİK SİSTEM VE ELEKTRON DİZİLİMLERİ

**Bu bölümde element ve iyonlara ait elektron dizilimi verilir. Aufbau Kuralı, Hund Kuralı ve Pauli ilkesi öğrenilir. Küresel simetri kavramına değinilir. Değerlik elektronları ile elementlerin periyodik sistemde grup ve periyot numaraları belirlenir.

ELEKTRON DİZİLİMLERİ

5. enerji düzeyine kadar her enerji düzeyindeki maksimum elektron sayısı 2n formülü ile bulunur.

  • Birinci enerji düzeyi: en fazla 2,
  • İkinci enerji düzeyi: en fazla 8,
  • Üçüncü enerji düzeyi: en fazla 18,
  • Dördüncü enerji düzeyi: en fazla 32 elektron alabilir.

Hund Kuralı

  • Elektronlar eş enerjili orbitallere doldurulurken önce boş orbitallere aynı spinli olacak şekilde birer birer yerleştirilir.
  • Daha sonra elektron sayısı zıt spinli olacak şekilde ikiye tamamlanır.

N atomunun elektron dizilimi;

7N: 1s22s22p3 şeklindedir.

Elektronların orbitallere yerleşimi:

Oksijen atomunun elektron dizilimi:

8O: 1s22s22p4  şeklindedir.

Elektronların orbitallere yerleşimi:

Pauli İlkesi

  • Bir elektronun tüm kuantum sayıları aynı olamaz.
  • Başka bir ifadeyle n, ℓ, mℓ değerleri aynı olsa bile ms değeri farklı olmalıdır.
  • Elektronlar aynı orbitallere zıt spinli olacak şekilde yerleşir.

He elementinin elektron dizilimi:

2He: 1s2 şeklindedir.

2 elektron s orbitaline zıt spinli olarak yerleşir.

Aufbau Kuralı

Elektronlar, temel hâlde en düşük enerjiye sahip orbitalden başlayarak sıra ile en yüksek enerjili orbitale doğru doldurulur.

Orbitallerin enerji sıralaması 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p şeklindedir.

Örneğin Cl atomunun elektron dizilimi:

Cu ve Cr Elementlerinin Elektron Dizilimi

Cu ve Cr elementleri istisna oluşturur ve aufbau kuralına uymaz.

24Cr: 1s22s22p63s23p64s23d4  şeklinde değil,

24Cr: 1s22s22p63s23p64s13d5  şeklindedir.

Bu dizilimde küresel simetri söz konusudur. Küresel simetri elementin elektron diziliminde son orbitallerin tam dolu ya da yarı dolu olması durumudur. Cr elementinde 4s ve 3d orbitalleri yarı doludur. Yarı dolu orbitaller aşağıda gösterilmiştir.

29Cu: 1s22s22p63s23p64s23d9  şeklinde değil,

29Cu: 1s22s22p63s23p64s13d10  şeklindedir.

Cu elementinin elektron diziliminde son orbitallerden 4s yarı dolu, 3d ise tam doludur. Bu şekilde Cu küresel simetri özelliği gösterir. Elektronların 4s ve 3d orbitallerine yerleşimi aşağıdaki gibidir.

Küresel Simetri

Değerlik orbitallerinin tam ya da yarı dolu olmasıdır. Küresel simetri atoma artı bir kararlılık sağlar.

Elektron dizilimi s1s2.p3,p6,d5,d10,f7,f14  ile biten elementler küresel simetri özelliği gösterir.

İyonların Elektron Dizilimleri

  • Elektron alış verişi sırasında atomlar en yüksek enerjili orbitalini kullanır.
  • Bir atom, elektron verirken önce enerjisi en yüksek orbitaldeki elektronunu verir.
  • Elektron alırken de yine önce enerjisi en yüksek orbitale elektron alır.
  • 4. periyot geçiş metalleri ise elektron alış verişi sırasında önce 4s orbitalini kullanır.

19K atomu 1 elektron verdiğinde;

19K: 1s22s22p63s23p64s1    nötr atomun elektron dizilimi.

19K: 1s22s22p63s23p6          +1 yüklü iyonun elektron dizilimi. K atomu 4s orbitalindeki 1 elektronu vererek elektron dizilimi 3p6 ile biten iyon oluşturur.

16S atomu 2 elektron aldığında;

16S: 1s22s22p63s23p4    nötr atomun elektron dizilimi.

16S: 1s22s22p63s23p6    -2 yüklü iyonun elektron dizilimi. S atomu 3p orbitaline iki elektron alarak elektron dizilimi 3p6 ile biten iyon oluşturur.

22Ti atomu 1 elektron verdiğinde;

22Ti: 1s22s22p63s23p64s23d2    nötr atomun elektron dizilimi.

22Ti: 1s22s22p63s23p64s13d2    +1 yüklü iyonun elektron dizilimi. Ti atomu en dış katmandaki 4s orbitalinden 1 elektron vererek elektron dizilimi 4s13d2 ile biten iyon oluşturur.

Değerlik Elektronları ve Grup-Periyot Bulma

Atomun en yüksek enerji düzeyindeki orbitallerine değerlik orbitalleri,değerlik orbitallerindeki elektronlara değerlik elektronları denir. Değerlik elektronları, tepkimeye katılan, bağ oluşumu sırasında kullanılan elektronlardır..

Elektron diziliminde değerlik elektronları sayısı grup numarasını, en büyük baş kuantum sayısı ise periyot numarasını verir.

4Li ve 8O elementlerinin grup ve periyot numaraları:

B Grubu Elementlerinde Grup ve Periyot Bulma

Geçiş metallerinde elementin grup numarası belirlenirken s ve d orbitallerindeki elektronlar dikkate alınır.

PERİYODİK SİSTEMDE GRUPLAR VE ELEKTRON DİZİLİMLERİ

A Grubu Elementlerinin Değerlik Orbitalleri

1A: ns1

2A: ns2

3A: ns2np1

4A: ns2np2

5A: ns2np3

6A: ns2np4

7A: ns2np5

8A: ns2np6     He: 1s2

4. Periyot B Grubu Elementlerinin Değerlik Orbitalleri

3B: 4s23d1

4B: 4s23d2

5B: 4s23d3

6B: 4s13d5

7B: 4s23d5

8B: 4s23d6

8B: 4s23d7

8B: 4s23d8

1B: 4s13d10

2B: 4s23d10