Beşiktaş Forum  ( 1903 - 2013 ) Taraftarın Sesi


Geri git   Beşiktaş Forum ( 1903 - 2013 ) Taraftarın Sesi > Eğitim Öğretim > Dersler - Ödevler - Tezler - Konular > Kimya

Cevapla
 
LinkBack Seçenekler Stil
Alt 24-01-2007, 15:32   #1
imparator
Guest
 
imparator - ait Kullanıcı Resmi (Avatar)
 
Ayrışma

TEORİ


ELEKTROLİZ


Bir elektrolit içine iki elektrot daldırılıp, bu hücreye dıştan bir akım uygulayarak elektrotlarda kimyasal reaksiyonlar meydana getirilmesi olayına elektroliz denir. Elektrolizin meydana gelmesi için, hücreye anot ve katot denge potansiyellerinin toplamından daha büyük potansiyelde bir dış akımın uygulanması gerekir
Katotda yürüyecek olan indirgenme reaksiyonları için elektrona ihtiyaç vardır. Bu elektronlar dış akım kaynağından sağlanır. Elektroliz hücresinde de akım yönü katotdan anoda doğrudur. Bir elektroliz hücresi ve bir pil arasında elektrokimyasal olayjar açısından bir fark yoktur. Aradaki fark pillerde anot ve katot reaksiyonlarının kendiliğinden yürümesidir. Elektroliz hücresinde dışardan uygulanan akım ile anot ve katot potansiyelleri denge potansiyellerinden daha yüksek bir değere çıkarılarak kimyasal reaksiyonların oluşması zorlanır.

Aşırı Gerilim


Devreden hiç akım geçmezken ölçülen elektrot potansiyellerine denge potansiyeli denir. Devreden akım geçince elektrot potansiyellerinde polarizasyon nedeniyle değişmeler olur. Bir elektr**** akımsız halde ve akım altında ölçülen potansiyelleri arasındaki farka aşırı gerilim denir ve (h ) ile gösterilir.

h = Eİ – EO

Burada, h : Aşırı gerilim, Volt
Eİ : (i) akımı altında ölçülen elektrot potansiyeli, Volt
EO: Akımsız (denge halinde) ölçülen elektrot potansiyeli, Volt

Aşırı Gerilimin Oluş Nedenleri

Elektrot yüzeyinde meydana gelen elektrokimyasal reaksiyonlar, ardarda yürüyen bir çok reaksiyonun toplamından oluşur. Bu reaksiyonlardan herhangi birinin yavaşlaması aşırı gerilimin doğmasına neden olur.
Bir örnek olarak hidrojen aşırı geriliminin nasıl oluştuğunu inceleyelim, iyon halindeki bir hidrojen atomunun katotta hidrojen gazı molekülü haline gelmesi şu reaksiyon kademelerinden geçer.
Ø Çözelti içinde bulunan H+ iyonlarının elektrot yüzeyine kadar gelmeleri gerekir. Bu olay difüzyon ile gerçekleşir.

Ø Elektrot yüzeyine gelen H+ iyonları buradan elektron alarak hidrojen atomu haline geçerler. Oluşan (H) atomları metal yüzeyinde adsorbe edilir.


Ø Elektrot yüzeyi hidrojen atomları ile doygun hale gelince, hidrojen atomları birbiri ile birleşerek hidrojen molekülü haline dönüşürler.

Ø Hidrojen molekülü yüzeyde tutulamayacak kadar fazlalaşınca, kabarcıklar halinde gaz çıkışı meydana gelir.




Bu reaksiyonlardan herhangi biri yavaşlarsa, katotta harcanan elektron sayısı azalır ve bunun sonucu olarak katot potansiyeli negatif yönde artar.

Elektrolizde üç çeşit aşırı gerilim söz konusu olur.
  • Aktivasyon aşırı gerilimi
  • Konsantrasyon aşın gerilimi
  • Direnç aşırı gerilimi


Aktivasyon aşırı gerilimi:

Elektrotlarda yürüyen kimyasal reaksiyonların hızının geçen akımdan daha düşük olması durumunda meydana gelir. Bu durumda elektrotlarda yürüyen reaksiyon hızını belli bir değerde tutabilmek için elektrot potansiyellerinin artırılması gerekir.

Konsantrasyon aşırı gerilimi,

Elektroliz sırasında anot ve katot bölgelerinde yeni maddeler açığa çıkar veya bazı iyonların konsantrasyonu azalır. Elektrotlar çevresindeki konsantrasyon değişimi sonucu elektrotların denge potansiyellerinde de değişme meydana gelir. Anot ve katot arasındaki potansiyel farkı gittikçe artar. Bu durumda elektrolizi devam ettirmek için daha yüksek bir gerilim uygulanması gerekir.

Direnç aşırı gerilimi

Elektroliz sırasında meydana gelen kimyasal ürünler elektrot yüzeylerinde birikerek geçirimsiz bir film oluşturur. Bu film elektrot direncinin artmasına buna paralel olarak elektrot potansiyellerinin artmasına neden olur. Bu aşırı gerilimlerin biri veya birkaçı bir arada olabilir. Böylece anot potansiyelinde (+) yönde, katot potansiyelinde (-) yönde artış gözlenir. Elektrolizin devamı için gittikçe daha büyük bir potansiyel uygulanması gerekir.
Bazı halde, aşırı gerilimler ihmal edilecek kadar küçük olur. Örneğin bakır elektrotlarla bir Cu SO4 çözeltisi elektroliz edilecek olursa, çözeltinin karıştırılması halinde hemen hemen hiç aşırı gerilim meydana gelmez.
  Alıntı ile Cevapla
Alt 24-01-2007, 15:33   #2
imparator
Guest
 
imparator - ait Kullanıcı Resmi (Avatar)
 

Ayrışma Gerilimi


Bir elektrolizde, elektrot reaksiyonlarının başlaması için gerekli olan minimum potansiyele ayrışma gerilimi denir. Teorik ayrışma gerilimi anot ve kat**** denge haline karşı gelen elektrot potansiyelleri Nernst denklemi ile hesaplanarak bulunabilir.

EA.G = EKATOT – EANOT

Buradan elde edilen EAG, teorik ayrışma gerilimi olup, anot ve katotta hiç aşırı gerilim olmadığı kabulüne dayanır. Bu değer aynı hücrenin EMK değerinin ters işaretlisidir. Buna zıt elektro motor kuvveti (zıt EMK) denir.

Ayrışma gerilimi = Zıt. EMK

yazılabilir. Örneğin suyun elektroliz ile ayrışma reaksiyonu ,

Katotta hidrojen çıkışı: 2H+ + 2 e -- = H2
Anotta oksijen çıkışı : 2OH-- = 1/2 O2 + H2O + 2 e--
Toplam reaksiyon : 2 H+ + 2 OH-- = H2 + 1/2 O2 + H2O

şeklinde yürür. Suyun elektrolizinde ayrışma gerilimi şöyle hesaplanır:

Katot potansiyeli (oksidasyon olarak):
Ekatot = E° - 0,059/2 log (10-7)2 = 0,413 Volt

Anot potansiyeli:
Eanot = E° - 0,059/2 log (l/10-7)2 = - 0,814 Volt

Suyun teorik ayrışma gerilimi,
EAG = Ekatot – Eanot

EAG = 0,413 - (- 0,814) = 1,227 Volt

Bu değer suyun teorik ayrışma gerilimidir. Gerçekte suyun ayrışması için her iki elektrotta oluşan aşırı gerilimlerin de yenilmesi gerekir. Suyun gerçek ayrışma gerilimi l ,70 Volt' dan daha yüksektir.

Ayrışma Geriliminin Ölçülmesi


Ayrışma gerilimi deneysel olarak Şekil-1'de verilen düzenek ile ölçülebilir. Elektroliz devresine bir dış akım uygulandıktan sonra elektrot potansiyelleri bir referans elektrot yardımı ile ölçülür. Konsantrasyon polarizasyonunu önlemek amacıyla çözelti sürekli karıştırılır.
  Alıntı ile Cevapla
Alt 24-01-2007, 15:33   #3
imparator
Guest
 
imparator - ait Kullanıcı Resmi (Avatar)
 

Başlangıçta (B) noktasına kadar akımın çok az artırılması halinde bile büyük potansiyel artışları görülür. (AB) arasında akım-potansiyel değişimi yaklaşık olarak lineerdir. Elektroliz olayı henüz başlamamıştır. Potansiyel belli bir değere erişince akımda şiddetli bir artış gözlenir. Bu noktadan sonra akım - potansiyel eğrisi (EC) boyunca yeniden lineer bir değişim gösterir. Bu iki lineer bölge kesiştirilerek, elektrolizin başlamış olduğu (ED) potansiyeli belirlenebilir. Bu yolla ölçülen ayrışma gerilimi gerçek ayrışma gerilimidir.

Teorik ayrışma gerilimi ile, gerçek ayrışma gerilimi arasında aşağıdaki bağıntı vardır:

EAG (Gerçek) = EAG (Teorik) + h + h

Gerçek ayrışma gerilimini bulmak için teorik ayrışma gerilimine anot ve katot aşırı gerilimi değerlerinin eklenmesi gerekir.
Elektrotlarda oluşan aktivasyon aşırı gerilimi akım yoğunluğuna bağlıdır ve akım yoğunluğu arttıkça aşırı gerilimde de artış olur. Aktivasyon aşırı gerilimi ile uygulanan akım yoğunluğunun logaritması arasında Tafel denklemi bağıntısı vardır.


η= a + b in i

Burada,
η: Aşırı gerilim, Volt
I : Akım yoğunluğu, A / cm2
a, b : Anodik ve katodik Tafel sabitleri'dir.

Tafel denkleminde i = I A/cm iken n, = a Volt'dur. (b) sabiti ise elektrot reaksiyonu cinsine bağlı olarak, ( b = 2 x 2.3 x RT/nF } bağıntısı ile hesaplanabilir. Burada. T = 298 K ve n = l değerleri yerine konularak b- 0,118 Volt bulunur, (b) logaritmik terimin katsayısıdır, o halde akım yoğunluğunun 10 kat artması halinde aşın gerilim yaklaşık olarak 0,118 Volt artış gösterecektir.

  Alıntı ile Cevapla
Alt 01-02-2007, 23:01   #4
ยŦยк
 
Constantin - ait Kullanıcı Resmi (Avatar)
 

tskler
Constantin Ofline   Alıntı ile Cevapla
Cevapla

Bu konuyu arkadaşlarınızla paylaşın


Konuyu Toplam 1 Üye okuyor. (0 Kayıtlı üye ve 1 Misafir)
 
Seçenekler
Stil

Yetkileriniz
You may not post new threads
You may not post replies
You may not post attachments
You may not edit your posts

BB code is Açık
Smileler Açık
[IMG] Kodları Açık
HTML-KodlarıKapalı
Trackbacks are Açık
Pingbacks are Açık
Refbacks are Açık




Türkiye`de Saat: 09:02 .

Powered by vBulletin® Copyright ©2000 - 2008, Jelsoft Enterprises Ltd.
SEO by vBSEO 3.3.2

Sitemiz CSS Standartlarına uygundur. Sitemiz XHTML Standartlarına uygundur

Oracle DBA | Kadife | Oracle Danışmanlık



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 481 482 483 484 485 486 487 488 489 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499 500 501 502 503 504 505 506 507 508 509 510 511 512 513 514 515 516 517 518 519 520 521 522 523 524 525 526 527 528 529 530 531 532 533 534 535 536 537 538 539 540 541 542 543 544 545 546 547 548 549 550 551 552 553 554 555 556 557 558 559 560 561 562 563 564 565 566 567 568 569 570 571 572 573 574 575 576 577 578 579 580