Elektrolizle Kaplama

1. Elektrolizle kaplama düzeneğinde kaplanacak metal parçanın hangi elektrot olarak bağlanacağı sorulmaktadır. Doğru yanıt hangisidir?

kaplanacak parça: katot

• A) Katot; kaplama metali orada indirgenip parçanın üzerinde birikir
• B) Anot
• C) İkisi de olabilir
• D) Hiçbiri
• E) Tuz köprüsü

Doğru cevap: A — Kaplama metali indirgenerek birikeceği için kaplanacak parça, indirgenmenin olduğu katot olarak bağlanır.

1. Kaplama, çözeltideki metal iyonlarının parçanın yüzeyinde katı metale dönüşmesidir: $\mathrm{M^{n+}} + n\mathrm{e^-} \rightarrow \mathrm{M}$.
2. İyonun elektron alıp metale dönüşmesi indirgenmedir.
3. İndirgenme her elektrokimyasal hücrede katotta gerçekleşir; öyleyse metalin birikmesi istenen parça katot olmalıdır.
4. Denetleyelim: parça katot olunca üzerinde metal birikir ✓; anot olsaydı yükseltgenir ve kendisi çözünürdü.

2. Gümüş kaplama yapılan bir düzenekte anodun hangi metalden seçileceği sorulmaktadır. Doğru seçim nedir?

anot: kaplama metali

• A) Bakır
• B) Demir
• C) Gümüş; anot çözünerek çözeltideki gümüş iyonlarını yerine koyar
• D) Çinko
• E) Alüminyum

Doğru cevap: C — Gümüş kaplamada anot gümüşten seçilir; anot çözünerek katotta harcanan gümüş iyonlarını yerine koyar.

1. Katotta çözeltideki Ag⁺ iyonları indirgenip parçanın üzerinde birikir; çözeltideki Ag⁺ miktarı sürekli azalır.
2. Kaplamanın düzgün sürmesi için Ag⁺ derişiminin sabit kalması gerekir; harcanan iyonların yerine yenisi gelmelidir.
3. Anot gümüş olursa yükseltgenir: $\mathrm{Ag} \rightarrow \mathrm{Ag^+} + \mathrm{e^-}$. Anotta çözünen gümüş kadar Ag⁺ çözeltiye geçer.
4. Denetleyelim: anotta verilen ve katotta alınan elektron sayısı eşit olduğundan anotta oluşan Ag⁺ katotta harcanana eşittir ✓; derişim sabit kalır.

3. Bakır kaplama yapılacak bir düzenekte kullanılacak çözelti sorulmaktadır. Doğru seçim nedir?

• A) Saf su
• B) Sofra tuzu çözeltisi
• C) Şeker çözeltisi
• D) Bakır iyonu içeren bir tuz çözeltisi
• E) Alkol

Doğru cevap: D — Bakır kaplama için bakır iyonu içeren bir tuz çözeltisi (örneğin bakır(II) sülfat) kullanılır.

1. Katotta birikecek metal bakırdır; öyleyse çözeltide Cu²⁺ iyonları bulunmalıdır: $\mathrm{Cu^{2+}} + 2\mathrm{e^-} \rightarrow \mathrm{Cu}$.
2. Çözelti aynı zamanda akımı taşıyabilmek için elektrolit olmalıdır; iyon içermeyen sıvıdan akım geçmez.
3. Saf su ve şeker çözeltisi iyon içermez; sofra tuzu çözeltisi iletir ama bakır iyonu içermez. İki koşulu birlikte sağlayan bakır tuzu çözeltisidir.
4. Denetleyelim: CuSO₄ çözeltisi hem Cu²⁺ iyonu içerir hem de elektriği iletir ✓.

4. Kaplama kalınlığının nasıl denetlendiği sorulmaktadır. Doğru açıklama hangisidir?

kalınlık \propto I \cdot t

• A) Çözeltinin rengiyle
• B) Kabın büyüklüğüyle
• C) Akım şiddeti ve süre ayarlanarak; biriken kütle geçen yükle orantılıdır
• D) Sıcaklıkla
• E) Parçanın ağırlığıyla

Doğru cevap: C — Biriken metal kütlesi geçen yükle ($q = I \cdot t$) orantılı olduğu için kaplama kalınlığı akım şiddeti ve süre ayarlanarak denetlenir.

1. Katotta her metal iyonunun indirgenmesi belirli sayıda elektron ister; biriken metal miktarı devreden geçen elektron sayısıyla, yani yükle orantılıdır.
2. Devreden geçen yük akım şiddeti ile sürenin çarpımıdır: $q = I \cdot t$.
3. Aynı yüzeyde biriken kütle arttıkça kalınlık da artar; kalınlık $I \cdot t$ ile orantılı olur. Akım ya da süre değiştirilerek istenen kalınlık elde edilir.
4. Denetleyelim: akım iki katına çıkarılırsa aynı sürede iki kat metal birikir ✓; bu, kalınlığın akım ve süreyle denetlendiğini doğrular.

5. Kaplama öncesinde parçanın yağdan ve oksit tabakasından titizlikle arındırıldığı bilinmektedir. Bu işlemin gerekçesi nedir?

• A) Parçanın hafiflemesi
• B) Kirli yüzeyde kaplamanın tutunamaması ve pul pul dökülmesi
• C) Parçanın ısınması
• D) Çözeltinin kirlenmemesi
• E) Akımın azalması

Doğru cevap: B — Yağ ve oksit tabakası kaplama metalinin yüzeye bağlanmasını engeller; kirli yüzeyde kaplama tutunmaz ve pul pul dökülür.

1. Sağlam bir kaplama için biriken metal atomları doğrudan parçanın metal atomlarına bağlanmalıdır.
2. Yüzeydeki yağ ya da oksit filmi bu iki metal arasına girer; yağ iletken olmadığından o bölgelerde birikme de düzgün olmaz.
3. Kaplama metali film üzerinde tutunacak sağlam bir bağ kuramaz; görünüşte düzgün olsa bile kısa sürede kabarır ve pul pul dökülür.
4. Denetleyelim: endüstride parçalar kaplamadan önce yağ gidericiyle ve asitle yıkanır ✓; bu arındırmanın tek amacı tutunmayı sağlamaktır.

6. Çelik parçaların krom ya da nikel ile kaplanmasının amaçları sorulmaktadır. Doğru açıklama hangisidir?

• A) Yalnız parçayı ağırlaştırmak
• B) Parçayı korozyondan korumak, aşınma direncini ve görünümünü iyileştirmek
• C) Parçayı yumuşatmak
• D) Parçayı iletken yapmak
• E) Parçayı hafifletmek

Doğru cevap: B — Krom ya da nikel kaplama çeliği korozyondan korur, aşınma direncini ve görünümünü iyileştirir.

1. Çelik nem ve oksijenle karşılaşınca paslanır; bu korozyon parçayı zamanla zayıflatır.
2. Krom ve nikel yüzeyde ince, sağlam bir katman oluşturur ve çeliği nemden ve oksijenden yalıtır; korozyon engellenir.
3. Bu metallerin yüzeyi sert ve parlaktır; bu yüzden kaplama aşınma direncini artırır ve parçaya parlak bir görünüm kazandırır.
4. Denetleyelim: musluklar, jantlar ve el aletleri bu nedenle krom ya da nikel kaplanır ✓; ağırlık ya da iletkenlik bu seçimin gerekçesi değildir.

7. Tabloda kaplama düzeneğinin bileşenleri verilmiş, biri boş bırakılmıştır. Tabloda eksik kalan görev hangisidir?

• A) Isıyı dağıtmak
• B) Parçayı temizlemek
• C) Kaplama metalinin iyonlarını taşımak ve akımı iletmek
• D) Elektrotları tutmak
• E) Parçayı ağırlaştırmak

Doğru cevap: C — Kaplama düzeneğinde çözelti, kaplama metalinin iyonlarını taşır ve iç devrede akımı iletir.

1. Tabloda katot kaplanacak parça, anot kaplama metali olarak verilmiş; eksik olan çözeltinin görevi.
2. Katotta biriken metal çözeltideki iyonlardan gelir; çözelti kaplama metalinin iyonlarını içermeli ve bu iyonları katoda ulaştırmalıdır.
3. İki elektrot arasında elektronlar çözeltiden geçemez; iç devrede akımı iyon hareketi taşır. Çözelti bu yüzden elektrolit olmalıdır.
4. Denetleyelim: çözelti çıkarılırsa ne iyon kaynağı kalır ne de devre tamamlanır; kaplama durur ✓.

8. Bir kaplama işleminde 3 A akımla 20 dakikada belirli bir kalınlık elde edilmiştir. Aynı kalınlığı 2 A akımla elde etmek için süre kaç dakika olmalıdır?

I_1 t_1 = I_2 t_2

• A) 15
• B) 20
• C) 40
• D) 30
• E) 60

Doğru cevap: D — Aynı kalınlık aynı toplam yük ister; $I_1 t_1 = I_2 t_2$ bağıntısından $3 \cdot 20 = 2 \cdot t$ ve $t = 30$ dakika bulunur.

1. Biriken kütle, dolayısıyla kalınlık, geçen yükle orantılıdır: $q = I \cdot t$. Aynı kalınlık için $I \cdot t$ çarpımı değişmemelidir.
2. İlk işlemdeki çarpım: $3 \cdot 20 = 60$ (A·dk).
3. Yeni akımla aynı çarpımı sağlayalım: $2 \cdot t = 60$, buradan $t = 60 \div 2 = 30$ dakika.
4. Denetleyelim: $2 \cdot 30 = 60 = 3 \cdot 20$ ✓; akım azaldığı için süre uzamış, beklenen de buydu.

9. Kaplamada akımın gereğinden yüksek tutulması durumunda yüzeyin pürüzlü ve tutunmasız çıktığı gözlenmektedir. Bu sonucun nedeni nedir?

• A) Metal iyonlarının çok hızlı indirgenip düzenli bir kristal katman oluşturamaması
• B) Parçanın erimesi
• C) Çözeltinin donması
• D) Anodun büyümesi
• E) Akımın azalması

Doğru cevap: A — Akım çok yüksek tutulunca metal iyonları çok hızlı indirgenir ve düzenli bir kristal katman kuramaz; yüzey pürüzlü, tutunmasız çıkar.

1. Düzgün ve parlak bir kaplama, metal atomlarının yüzeye tek tek ve düzenli dizilerek kristal bir katman oluşturmasıyla elde edilir.
2. Akım yükseldikçe birim zamanda indirgenen iyon sayısı artar; atomlar yüzeye düzenli yerleşmeye fırsat bulamadan üst üste yığılır.
3. Sonuç gevşek, süngerimsi ve pürüzlü bir tabakadır; bu tabaka yüzeye iyi tutunmaz ve kolayca dökülür.
4. Denetleyelim: gözlem "yüksek akım → pürüzlü yüzey" diyor; açıklama da birikme hızını sebep gösteriyor ✓. Kaplamada akım bu yüzden sınırlı tutulur.

10. Çelik sacların çinko ile kaplanmasının (galvanizleme) yalnız fiziksel bir örtü olmadığı belirtilmektedir. Ek koruma nasıl sağlanır?

Zn > Fe \Rightarrow Fe korunur

• A) Çinkonun demirden daha aktif olması; kaplama çizilse bile çinko önce yükseltgenip demiri korur
• B) Çinkonun sert olması
• C) Çinkonun ağır olması
• D) Çinkonun renkli olması
• E) Çinkonun yalıtkan olması

Doğru cevap: A — Çinko demirden aktif olduğu için kaplama çizilse bile önce çinko yükseltgenir ve demiri korur (galvanizleme).

1. Çinko kaplama öncelikle bir örtüdür: demiri nem ve oksijenle temastan ayırır.
2. Kaplama çizilip demir açığa çıksa bile çinko ile demir nemli ortamda bir galvanik hücre oluşturur; daha aktif olan çinko anot olup yükseltgenir.
3. Demir katot gibi davranır ve elektron aldığı için yükseltgenmez; çinko demirin yerine "feda" edilir. Bu, katodik korumanın kaplamayla birleşmiş hâlidir.
4. Denetleyelim: galvanizli sacların kesik kenarları bile uzun süre paslanmaz ✓; ek koruma çinkonun aktifliğinden gelir.

11. Konserve kutularındaki kalay kaplamanın çizilmesi durumunda paslanmanın hızlandığı gözlenmektedir. Bu davranışın çinko kaplamadan farkı nedir?

Sn < Fe \Rightarrow cizikte Fe anot

• A) Kalayın daha ucuz olması
• B) Kalayın demirden daha soy olması; çizik bölgede demir anot olur ve daha hızlı yükseltgenir
• C) Kalayın daha sert olması
• D) Kalayın parlak olması
• E) Kalayın ağır olması

Doğru cevap: B — Kalay demirden soy olduğu için çizik bölgede demir anot olur ve daha hızlı yükseltgenir; çinkoda ise durum tam tersidir.

1. Kalay kaplama sağlamken demiri örterek korur; çizilince demir ile kalay nemli ortamda bir galvanik hücre oluşturur.
2. İki metalden daha aktif olan anot olur; demir kalaydan aktif olduğu için çizikte anot demirdir ve yükseltgenir.
3. Kalay katot gibi davranarak demirin elektron vermesini hızlandırır; paslanma, kaplamasız demire göre bile daha hızlı ilerler.
4. Denetleyelim: çinko kaplamada çinko daha aktif olduğu için kendisi yükseltgenip demiri korur ✓; iki sonuç da "aktif olan anot olur" ilkesinden çıkıyor.

12. Grafikte sabit akımda kaplama kalınlığının süreye göre değişimi verilmiştir. Grafiğin eğiminin artırılması için ne yapılmalıdır?

• A) Süre uzatılmalı
• B) Çözelti seyreltilmeli
• C) Akım şiddeti artırılmalı
• D) Parça büyütülmeli
• E) Sıcaklık düşürülmeli

Doğru cevap: C — Eğim birim zamanda biriken kalınlıktır ve akım şiddetiyle orantılıdır; eğimi artırmak için akım şiddeti artırılmalıdır.

1. Grafiği okuyalım: 0, 10, 20 ve 30. dakikalarda kalınlık 0, 5, 10 ve 15 µm. Eğim $5 \div 10 = 0{,}5$ µm/dk.
2. Kalınlık geçen yükle orantılıdır: kalınlık ∝ $I \cdot t$. Öyleyse kalınlığın zamana oranı, yani eğim, akım şiddeti I ile orantılıdır.
3. Akım artırılırsa her dakikada daha çok metal birikir ve doğru daha dik olur.
4. Denetleyelim: akım iki katına çıkarılsa 10 dakikada 10 µm birikir, eğim 1 µm/dk olur ✓.

13. Elektronik devre kartlarındaki bağlantı uçlarının çok ince altınla kaplandığı bilinmektedir. Bu kullanımın gerekçesi nedir?

• A) Altının ucuz olması
• B) Altının ağır olması
• C) Altının yalıtkan olması
• D) Altının hem iyi iletken hem yükseltgenmeye çok dirençli olması; temas direncinin zamanla artmaması
• E) Altının yumuşak olması

Doğru cevap: D — Altın hem iyi iletken hem de yükseltgenmeye çok dirençli olduğu için bağlantı uçlarında temas direnci zamanla artmaz.

1. Bir bağlantı ucunun işi, elektrik akımını iki parça arasında düşük dirençle geçirmektir.
2. Bakır gibi metallerin yüzeyi zamanla havayla tepkimeye girip oksit tabakası oluşturur; bu tabaka temas direncini artırır ve bağlantıyı bozar.
3. Altın çok soy bir metaldir, havada yükseltgenmez; aynı zamanda iyi bir iletkendir. İnce bir altın katman bile yüzeyin uzun süre temiz ve iletken kalmasını sağlar.
4. Denetleyelim: altın pahalı olduğu için yalnız çok ince kaplama yapılır ✓; seçilmesinin sebebi fiyatı değil, dayanıklı iletkenliğidir.

14. Plastik parçaların da metal görünümlü olarak kaplanabildiği bilinmektedir. Bu işlemin elektrolizle yapılabilmesi için önce ne yapılması gerekir?

• A) Plastiğin ısıtılması
• B) Plastiğin boyanması
• C) Plastiğin kurutulması
• D) Plastiğin eritilmesi
• E) Plastik yalıtkan olduğu için yüzeyinin önce iletken hâle getirilmesi

Doğru cevap: E — Plastik yalıtkan olduğu için elektrolizle kaplanmadan önce yüzeyi iletken hâle getirilmelidir.

1. Elektrolizle kaplamada parça katottur; katot, güç kaynağından gelen elektronları yüzeydeki metal iyonlarına aktarmalıdır.
2. Plastik yalıtkandır, elektron iletmez; bu yüzden üzerinde indirgenme olmaz ve metal birikmez.
3. Önce plastiğin yüzeyine kimyasal yöntemlerle çok ince bir iletken metal katman kazandırılır; ardından bu katman katot olarak kullanılıp elektrolizle kaplama yapılır.
4. Denetleyelim: iletken katman kazanan plastik artık katot görevi görebilir ✓; metal görünümlü plastik parçalar böyle üretilir.

15. İnert anot kullanılan bir kaplama düzeneğinde işlem sürdükçe kaplama hızının düştüğü gözlenmektedir. Bu düşüşün nedeni nedir?

• A) Katodun büyümesi
• B) Akımın kesilmesi
• C) Kabın ısınması
• D) Anodun çözünmemesi nedeniyle çözeltideki metal iyonlarının yenilenmemesi ve derişimin azalması
• E) Çözeltinin donması

Doğru cevap: D — İnert anot çözünmediği için katotta harcanan metal iyonları yenilenmez; derişim azaldıkça kaplama yavaşlar.

1. Katotta çözeltideki metal iyonları indirgenip parçanın üzerinde birikir; her an çözeltiden iyon eksilir.
2. Kaplama metalinden yapılmış anot çözünerek bu eksilen iyonları yeniden sağlardı; inert anot (platin, grafit) ise çözünmez ve çözeltiye metal iyonu eklemez.
3. Metal iyonlarının derişimi giderek düşer; katoda ulaşan iyon sayısı azaldıkça birikme hızı da azalır.
4. Denetleyelim: çözeltiye aynı metalin tuzu eklenirse hız yeniden artar ✓; bu, düşüşün sebebinin iyon derişimi olduğunu gösterir.

16. Sodyum ve alüminyum gibi metallerin elektroliz dışında bir yöntemle elde edilmesinin çok zor olduğu belirtilmektedir. Bu güçlüğün nedeni nedir?

• A) Cevherlerinin az bulunması
• B) Metallerin hafif olması
• C) Metallerin pahalı olması
• D) Metallerin renksiz olması
• E) Metallerin çok aktif olması; iyonlarını indirgeyebilecek daha güçlü bir indirgen bulmanın zorluğu

Doğru cevap: E — Kimyasal indirgeme, daha aktif bir maddeyle yapılır. Aktiflik sırasının tepesindeki metaller için böyle bir madde yoktur; elektroliz sınırsız güçte bir indirgen gibi davranarak sorunu çözer.

1. Kimyasal indirgeme daha aktif bir madde ister.
2. Bu metaller zaten en aktifler arasındadır.
3. Elektroliz tek pratik yol olur.

17. Bir kaplama işleminde hesaplanan kütleden daha azının biriktiği ölçülmüştür. Bu farkın olası nedeni nedir?

• A) Akımın bir bölümünün suyun ayrışması gibi yan tepkimelere harcanması
• B) Yükün artması
• C) Sürenin uzaması
• D) Çözeltinin derişmesi
• E) Anodun büyümesi

Doğru cevap: A — Hesaplanandan az metal birikmesinin sebebi, akımın bir bölümünün suyun ayrışması gibi yan tepkimelere harcanmasıdır.

1. Kuramsal hesap, devreden geçen bütün yükün yalnız metal iyonlarının indirgenmesine gittiğini varsayar.
2. Gerçekte katotta başka tepkimeler de gerçekleşebilir; örneğin suyun indirgenmesiyle hidrojen gazı oluşur ve bu tepkime de elektron tüketir.
3. Yan tepkimelere giden yük metal biriktirmez; biriken kütle hesaplanandan az olur. İstenen tepkimeye giden yükün oranına akım verimi denir.
4. Denetleyelim: kaplama sırasında katotta gaz kabarcıkları görülmesi yan tepkimenin işaretidir ✓; kütle farkını bu açıklar.

18. Karmaşık biçimli parçalarda girintili bölgelerin daha ince kaplandığı gözlenmektedir. Bu eşitsizliğin nedeni nedir?

• A) Girintilerin soğuk olması
• B) Girintilerin kirli olması
• C) Girintilerde çözeltinin donması
• D) Girintilerin ağır olması
• E) Girintili bölgelerde akım yoğunluğunun düşük olması

Doğru cevap: E — Girintili bölgelerde akım yoğunluğu düşük olduğu için oralarda daha az metal birikir ve kaplama ince kalır.

1. Bir bölgede biriken metal miktarı o bölgeye düşen akımla, yani yerel akım yoğunluğuyla (birim yüzeye düşen akım) orantılıdır.
2. Akım anottan katoda en kısa ve en az dirençli yolları tercih eder; anoda yakın çıkıntılar ve kenarlar daha çok akım çeker.
3. Girintiler anoda daha uzak ve çevrelerindeki yüzeylerle gölgelenmiş durumdadır; akım yoğunluğu düşer, kaplama ince kalır.
4. Denetleyelim: endüstride girintilerin içine yardımcı anot yerleştirilince kaplama kalınlığı eşitlenir ✓; bu, sebebin akım yoğunluğu olduğunu doğrular.

19. Bir öğrenci bakır kaplama deneyi kurmaktadır. Düzenekte bulunması gereken bağlantı hangisidir?

• A) Kaplanacak parça güç kaynağının pozitif ucuna
• B) Kaplanacak parça güç kaynağının negatif ucuna, bakır levha pozitif ucuna
• C) İkisi de negatif uca
• D) İkisi de pozitif uca
• E) Bağlantı gerekmez

Doğru cevap: B — Kaplanacak parça katot olduğu için güç kaynağının negatif ucuna, bakır levha anot olduğu için pozitif ucuna bağlanır.

1. Parçanın üzerinde bakır birikmesi isteniyor; birikme indirgenmedir ve katotta olur, öyleyse parça katottur.
2. Elektrolitik hücrede katot, elektron sağlayan güç kaynağının negatif ucuna bağlanır.
3. Bakır levha anottur ve kaynağın pozitif ucuna bağlanır; orada yükseltgenerek ($\mathrm{Cu} \rightarrow \mathrm{Cu^{2+}} + 2\mathrm{e^-}$) çözeltiye bakır iyonu verir.
4. Denetleyelim: bağlantı ters kurulsaydı parça anot olur ve kaplanmak yerine çözünürdü ✓; doğru bağlantı parça −, bakır + uçtur.

20. Elektrolizle kaplamada kaplanacak parça katot, kaplama metali anot olarak bağlanır; biriken kütle geçen yükle orantılıdır. Bu bilgiye dayanarak aşağıdakilerden hangisi söylenemez?

• A) Akım ya da süre artırılırsa kaplama kalınlaşır.
• B) Çözelti kaplama metalinin iyonlarını içermelidir.
• C) Yüzey kirliyse kaplama tutunmaz.
• D) Kaplama metalinden yapılmış anot çözünerek iyonları yeniler.
• E) Kaplanacak parça anot bağlanırsa üzerinde metal birikir.

Doğru cevap: E — Parça anot bağlanırsa üzerinde metal birikmez, kendisi yükseltgenip çözünür; bu yüzden söylenemeyecek yargı budur.

1. Verilen bilgi: parça katot, kaplama metali anot; biriken kütle geçen yükle orantılı.
2. Diğer yargılar bu bilgiyle uyumludur: akım ya da süre artarsa yük, dolayısıyla kaplama artar; birikecek metal iyonları çözeltide olmalıdır; kirli yüzeye kaplama tutunmaz; metal anot çözünerek iyonları yeniler.
3. Parça anot bağlanırsa anotta yükseltgenme olur: parçanın atomları iyon olarak çözeltiye geçer. Üzerinde metal birikmez, tersine incelir; bu yargı bilgiyle çelişir.
4. Denetleyelim: birikme indirgenmedir ve yalnız katotta olur ✓; "anotta metal birikir" söylenemez.