Redoks Tepkimeleri  

ANASAYFA
ÖZGEÇMİŞİM
Redoks Tepkimeleri
ÜNIVERSITEMIZ
TEŞEKKÜR

 
Elektron alış-verişinin olduğu tepkimelere yükseltgenme-indirgenme yada redoks tepkimeleri denir.

Yükseltgenme Bir maddenin elektron vermesi olayıdır.

Zn0 --> Zn+2 + 2e- burada Zn0 dan Zn+2 ye 2 e- vererek yükseltgenmiştir.

indirgenme bir maddenin elektron alması olayıdır.

Cu+2 + 2e- --> Cu0 Cu0 bu olayda Cu+2' den 2e- alarak Cu0 a indirgenmiştir.

*Bu iki tepkimenin tek başına olması imkansızdır. Redoks tepkimelerinde mutlaka en az bir indirgenen ve birde yükseltgenen madde olmalıdır.

5Fe+2 + MnO4-1 + 8H+ --> 5Fe+3 + Mn+2 + 4H2O
yükseltgenme indirgenme yükseltgenme indirgenme


Yukarıdaki tepkime incelendigi zaman Fe+2 iyonu Fe+3 iyonuna yükseltgenirken Mn+5 iyonu da 3 elektron alarak Mn+2 iyonuna indirgenmiştir. Burada Fe+2 iyonu indirgendir; Çünkü Mn+5 iyonunu Mn+2 iyonuna indirgemiştir. MnO4- iyonu ise yükseltgendir; Çünkü Fe+2 iyonunu Fe+3 iyonuna yükseltgemiştir.

*Yukarıdaki ifadeye göre yükseltgenen madde inidirgen, indirgenen madde yükseltgen özellik gösterir diyebiliriz.

* Elektron veren madde yükseltgenir.(indirgendir)
* Elektron alan madde indirgenir.(yükseltgendir)
* En iyi elektron veren metaller en aktiftir.

Pil Redoks tepkimelerinin elektrik enerjisi üretebilecek şekilde düzenlenmesiyle yapılmış sistemlere elektrokimyasal pil denir. Elektronun akış yönü

Zn Cu

Anot Katot
(elektrot) (elektrot)
1 M Zn+2 1 M Cu+2
Tuz köprüsü
Elektrot Yükseltgenme ve inidirgenme olaylarının oldugu kısımlardır.
Elektrolit Elektrik akımını ileten iyonik çözeltilerdir. Yukarıdaki pilde Zn+2 ve Cu+2 çözeltileri birer elektrolittirler.

Yukarıdaki pilin çalışabilmesi için anottan katota sürekli bir elektron akışının saglanması gerekir. Burada Zn(k) çubugun çözünerek Zn --> Zn+2 + 2e- Zn elektron verecek ve zamanla Zn çubugun kütlesi azalacak, 2. Kaptaki Cu+2 iyonları da bu elektronları alarak Cu+2 + 2 e- --> Cu tepkimesine göre Cu çubugun üzerinde toplanacak ve katotun kütlesi zamanla artacaktır.

Zn0 --> Zn+2 + 2e- Anot yarı tepkimesi (yükseltgenme) E0= 0,76 volt

Cu+2 + 2e- --> Cu0 Katot yarı tepkimesi (indirgenme)E0= 0,34volt ----------------------------------------------------
Zn + Cu+2 ---> Cu + Zn+2 (pil tepkimesi) Epil =1,10volt

Tuz köprüsü Zn nun bulundugu kapta zamanla pozitif yük fazlalıgı ve Cu ın bulundugu kapta da negatif yük fazlalıgı olacaktır. Bu yükleri iyon akışıyla dengeleyebilmek için kurulan içi genellikle iyonik tuzların çözeltisiyle dolu olan bir sistemdir.

Pil gerilimi Elektron alıp verme egiliminin ölçüsüne pil gerilimi denir.

Epil = Eanot + Ekatot

iki yarı pil tepkimesinin yükseltgenme potansiyelleri verildigi zaman potansiyeli büyük olan her zaman anot, küçük olan ise katot olacak şekilde tepkimeler düzenlenerek (küçük olan ters çevrilerek) pil tepkimesi ve potansiyeli hesaplanabilir.

* Bir tepkime ters çevrildiginde E0 işaret degiştirir.
* Bir tepkime bir sayıyla çarpıldıgında E0 bu sayıyla çarpılmaz, çünkü E0 pilin büyüklügüne degil ortamdaki maddelerin derişimine baglıdır.

Örnek Zn --> Zn+2 + 2e- E0 = 0,76 volt

Ag --> Ag+ + e- E0 = -0,80 volt

pil tepkimesi ve pilin potansiyeli ne olur ?


Çözüm Yükseltgenme gerilimlerine bakıldıgı zaman Zn>Ag oldugu görülür. O zaman Zn anot (yükseltgenecek), Ag ise katot(indirgenecek). Zn tepkimesi aynen alınırsa yükseltgenme olur, Ag tepkimesi ters çevrilirse indirgenme olur. Redoks tepkimelerinde alınan elektron sayısı verilen elektron sayısına eşit olmalıdır. Bu yüzden Ag nin oldugu tepkime 2 ile çarpılmalı fakat E0 bu sayıyla çarpılmamalıdır.

Zn --> Zn+2 + 2e- E0 = 0,76 volt

2Ag+ + 2e- --> Ag E0= 0,80 volt

Zn + 2Ag+ --> Zn+2 + 2Ag Epil = 1,56 volt

*Yükseltgenme gerilimi büyük olan yükseltgenir, indirgenme gerlimi büyük olan indirgenir.
* Epil >0 ise pil kendiliginden çalışır, küçükse çalışmaz.
* Elektron daima anottan katota dogru akar.
* Kütlesi azalan anottur.
* + yüklü iyonlar tuz köprüsü vasıtasıyla her zaman anottan katota dogru akar.


Derişim Pilleri Anot ve katotun aynı maddelerden yapılmış oldugu pillerdir. Derişimi büyük olan kap anot küçük olan ise katottur. Bu piller her iki kaptaki çözeltilerin derişimleri eşit oluncaya kadar çalışırlar, derişimler eşit olunca pil gerilimi sıfır olur.

e- akışı
Cr Cr

Anot Katot

2 M Cr+3 1 M Cr+3

Derişim pili

Elektroliz kendiliginden yürümeyen redoks tepkimelerinin dışarıdan enerji verilmesiyle gerçekleştirilmesine elektroliz denir. Elektroliz maddelerin saflaştırılmasında ve bileşiklerin elementlerine ayrıştırılmasında kullanılan kimyasal bir yöntemdir.

e- akış yönü + dan -

üreteç
+ -

Anot Cl- Na+ Katot


2Cl- --> Cl2 + 2e- Na+ + e- --> Na

Şekilden de görüldügü gibi anyonlar anoda, katyonlar katoda giderek açıga çıkmaktadır. Eger ortamda su varsa suyunda elektroliz olacagı unutulmamalıdır. Suyun elektrolizinde anot ve katot reaksiyonları aşagıdaki gibidir.

Anot reaksiyonu : 2H2O --> 4H+ + O2(g) + 4e-

Katot reaksiyonu : 2H2O + 2e- --> H2(g) + 2OH-

Bir tepkimede 1 Faradaylık akım 1 eşdeger agırlıkta madde açıga çıkarır.
1 Faraday 1 mol elektron= = 96500 coulomb dur.

Eşdeger Agırlık = Atom agırlıgı/ etki degeri


Örnek 1 Faradaylık akımla NaCl çözeltisi elektroliz edilse açıga çıkan Na miktarı = 23/1 = 23 gram .(Na=23)

Örnek 0,5 Faradaylık akımla CuCl2 çözeltisi elektroliz edilse( Cu=64) 1 Faraday = 64/ 2=32 gram.

1 Faraday 32 gram açıga çıkardıgına göre 0,5 Faraday 16 gram Cu açıga çıkarır.

* Aktif olan element daima kendinden daha az aktif olan elementi serbest hale geçirebilir.
M= Q= I.t 96500.n

ASiDiK VE BAZiK ORTAMLARDA REDOKS TEPKiMELERiNiN DENKLEŞTiRiLMESi
Redoks reaksiyonları elektron alış verişi olan reaksiyonlardır. Bunlara yükseltgenme - indirgenme reaksiyonları da denir. Böyle reaksiyonlarda, genellikle elektronun verildigi ve alındıgı elementi bulmak için söz konusu reaksiyona giren her elementin yükseltgenme basamagının bilinmesi gerekir.

1- Oksijen bir kaç istisnayla ( OF2, H2O2, KO2 de -1) bütün bileşiklerinde -2 degerlik alır.
2- Hidrojen bir kaç istisnayla ( CaH2, UH3 de -1 ) bütün bileşiklerinde +1 yükseltgenme basamagındadır.
3- Flor bütün bileşiklerinde -1 yükseltgenme basamagındadır.
4- Cl, Br, I, oksijenli ve kendi aralarında verdikleri bileşikler hariç, bütün bileşiklerinde -1 yükseltgenme basamagındadır.
5- Alkali metaller (1A) +1, Toprak alkali (2A) metaller +2 yükseltgenme basamagında bulunurlar.
6- Elementlerin yükseltgenme basamakları sıfırdır.
7- iyonların yükü yükseltgenme basamaklarının toplamına eşittir.
8- Moleküllerde yükseltgenme basamakları toplamı sıfırdır.

Asidik Ortamda iyonik Redoks Tepkimelerinin Denkleştirilmesi :

1- iskelet reaksiyon üzerinde elementlerin yükseltgenme basamakları tayin edilir.
2- Alınan ve verilen elektron sayıları belirlenir.
3- Redoks reaksiyonlarında alınan elektron verilen elektrona eşit oldugundan elektron sayıları uygun sayılarla çarpılarak eşitlenir.
4- Yukarıda bulunan sayılar ilgili bileşik yada elementlere katsayı olarak yazılır.
5- Redoks reaksiyonlarında atom sayılarının denkliginden başka yük denkliginin de korunması gerekir. Bunun için de uygun tarafa H+ iyonu oksijenin eksik oldugu tarafa da H2O eklenmelidir.

ÖRNEKLER
3x2 elektron
+6 +3 +5
1. Cr2O7-2 + NO2-1 --> NO3-1 + Cr+3 (asidik ortam)

Cr2O7-2 + 3NO2-1 --> 3 NO3-1 + 2Cr+3

Yük denkligi -2 + (-1.3) = -5 -3 + (2.3)= +3
Yük denkliginin saglanabilmesi içn sol tarafa 8 mol H+ iyonun eklenmesi gerekir ki sol tarafta +3 olsun. Sag tarafa da oksijen denkligi için 4 mol H2O eklenmelidir.
8 H+ + Cr2O7-2 + 3NO2-1 --> 3NO3-1 + 2 Cr+3 + 4H2O

+7 -1 +2 0
2. MnO4-1 + H2O2 --> Mn+2 + O2 (bazik ortam)
indirgenme yükseltgenme indirgenme yükseltgenme ==>5 indirgenme; 2x1 yükseltgenme
2MnO4-1 + 5H2O2 --> 2 Mn+2 + 5O2 Yük denkligi ==>-2= 2x2 (denkligin saglanabilmesi için sag tarafa 6OH- sol tarafa ve hidrojen oksijen denkligi için 2H2O eklenmelidir)
2MnO4-1 + 5H2O2 --> 2 Mn+2 + 5O2 + 6OH- + 2H2O

 


Giriş Sayfası | ANASAYFA | ÖZGEÇMİŞİM | Redoks Tepkimeleri | ÜNIVERSITEMIZ | TEŞEKKÜR