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.