Redoks Tepkimeleri
Elektron alışverişinin olduğu tepkimelere redoks denir:
- Yükseltgenme: elektron verme; yükseltgenme basamağı artar.
- İndirgenme: elektron alma; yükseltgenme basamağı azalır.
İkisi her zaman birlikte gerçekleşir: bir tanecik elektron veriyorsa başka bir tanecik onu almıştır. $Zn + Cu^{2+} \rightarrow Zn^{2+} + Cu$ tepkimesinde çinko yükseltgenir, bakır iyonu indirgenir.
Galvanik Hücreler
İstemli bir redoks tepkimesinden elektrik enerjisi üreten düzeneğe galvanik hücre (pil) denir.
- Anot: yükseltgenmenin olduğu elektrot; galvanik hücrede negatif kutuptur.
- Katot: indirgenmenin olduğu elektrot.
- Tuz köprüsü: yarı hücrelerde biriken yükü dengeleyerek akımın sürmesini sağlar.
Elektronlar dış devreden anottan katoda akar; iyonlar tuz köprüsünden geçer.
Elektrot Potansiyeli
Mutlak elektrot potansiyeli ölçülemediği için değerler standart hidrojen elektroduna göre verilir; onun potansiyeli tanım gereği 0,00 V'tur.
Hücre potansiyeli şöyle hesaplanır:
$E^\circ_{\text{hücre}} = E^\circ_{\text{katot}} - E^\circ_{\text{anot}}$
Potansiyeli büyük olan yarı hücre katot, küçük olan anot olur. Sonuç pozitifse tepkime istemlidir. Bakır (+0,34 V) ve çinko (−0,76 V) ile kurulan pilin potansiyeli 1,10 V'tur.
Elektroliz ve Korozyon
Elektroliz, dışarıdan verilen elektrik enerjisiyle istemsiz bir tepkimenin yürütülmesidir; galvanik hücrenin tersidir. Katot güç kaynağının negatif kutbuna bağlanır. Kaplanacak nesne katot olur ve metal iyonları yüzeyde indirgenir. Faraday sabiti bir mol elektronun taşıdığı yüktür: 96 500 C.
Korozyon, metalin ortamdaki oksijen ve nemle yükseltgenmesidir. Demirin paslanması bunun en yaygın örneğidir. Korunma yolları:
- Galvanizleme: demiri çinko ile kaplamak.
- Katodik koruma: daha aktif bir metal bağlayıp onun feda olmasını sağlamak — gemi gövdelerine kaynatılan çinko bloklar gibi.
Sık sorulanlar
Anot her zaman negatif kutup mudur?
Hayır. Galvanik hücrede negatif, elektroliz hücresinde pozitif kutuptur. Değişmeyen tek şey anotta yükseltgenmenin olmasıdır.
Pil bitince hücre potansiyeli ne olur?
Sıfırlanır. Tepkime dengeye ulaştığında sürükleyici güç kalmaz ve akım kesilir.
Katodik korumada neden daha aktif metal seçiliyor?
Daha aktif metal elektronu daha kolay verir; önce o yükseltgenir. Korunan metal katot kalır ve paslanmaz.