Elektrokimyasal Tepkime Nedir Kısaca

elektrokimyasal tepkime, bir elektrik akımının etkisiyle ve çoğu kez, biri katı (metal), öbürü sıvı (çözelti) iki madde arasındaki elektron aktarımıyla gerçekleşen kimyasal süreçlerin ortak adı.

Elektrokimyasal tepkimeler üzerindeki ça­lışmalar, 1796’da ilk pili yapan Alessandro Volta ile başlar. 1838’de elektrokimyanm yasalarını koyan Michael Faraday’ın, ardın­dan Josiah Willard Gibbs ile Walther Her­mann Nerst’in katkılarıyla kuramsal temel­lere oturtulan elektrokimyasal tepkilemele- rin gerçekleşme ve uygulama alanları son derece geniştir. Günümüzde, elektroliz, metalürji, kimyasal pil ve yakıt pili teknolo­jisi, elektrikli kaplama, analitik kimya ve biyolojik araştırmalar gibi bellibaşlı alanla­rın temeli bu tepkimelere dayanır.

Kendiliğinden gerçekleşen birçok tepki­me, özel ve uygun koşullar yaratıldığında, akım biçiminde bir elektrik enerjisi verir. Böyle bir süreç, tepkime sırasında açığa çıkan kimyasal enerjinin doğrudan elektrik enerjisine dönüşmesidir. Örneğin pillerde bu tür tepkimelerden yararlanılır. Bunun tam tersine, kendiliğinden oluşmayan bir­çok kimyasal tepkime bir elektrik akımının enerjisinden yararlanarak gerçekleştirilebi­lir. Bu tür süreçlerde de, elektrik enerjisi doğrudan kimyasal enerjiye dönüşür ve tepkime ürünlerinde depolanır. Örneğin elektroliz böyle bir elektrokimyasal süreçtir.

Elektroliz ürünleri, taşıdıkları kimyasal enerji nedeniyle birbirleriyle tepkimeye gi­rer ve elektroliz tepkimesi sırasında tüketi­len maddeleri yeniden üretirler. Bu ters yönlü tepkime uygun koşullarda gerçekle­şirse, elektroliz sırasında tüketilen elektrik enerjisinin büyük bölümü de yeniden üreti­lebilir. Akümülatörlerde bu olgudan yarar­lanılır. Depoladıkları enerji tükendikten sonra yeniden doldurulabilecek biçimde tasarımlanmamış olan birincil pillerden ayırt etmek üzere, boşalınca yeniden doldu- rulabilen bu aygıtlara ikincil pil denir. Akümülatörlerin doldurulması bir elektro­liz işlemidir; aygıtın içinden elektrik akımı geçirilerek belirli bir kimyasal değişiklik yaratılır ya da başka bir deyişle, elektrik enerjisi kimyasal enerjiye dönüştürülerek “depolanır” ve gerektiğinde yeniden elek­trik enerjisine dönüştürülür. Boşalma sıra­sında, ters yöndeki kimyasal değişiklik ken­diliğinden oluşur ve akümülatör, elektrik akımı üreten bir pil gibi davranır.

Elektriği iyi ileten maddeler, metalik ve elektrolitik iletkenler olmak üzere iki gruba ayrılabilir. Metallerin hepsi, ayrıca grafit, manganez dioksit, kurşun sülfür gibi bazı maddeler metalik iletkenlerdir; bu madde­lerin içinden bir elektrik akımı geçtiğinde ısı ve magnetik etki oluşur, ama hiçbir kimya­sal değişiklik olmaz. Kısaca elektrolit denen elektrolitik iletkenler ise, erimiş ya da su ve alkol gibi çözücülerde çözünmüş halde bu­lunan asitler, bazlar ve tuzlardır. Uygun bir metalik iletkenden yapılan ve sıvı elektroli­te daldırılan levha ya da çubuklar (elek­trot), akımın sıvı içinde iletilmesini sağlar. Elektrotlar aracılığıyla bir elektrolitten akım geçirildiğinde yalnızca ısı ve magnetik etki değil, elektrotlarda ya da çevresinde belirli kimyasal değişiklikler de olur. Elek­troliz denen bu olayda, iki elektrot ile aralarındaki iyonlaşmış çözelti elektrokim­yasal bir pil oluşturur. Bu pilde oluşan süreç, bir yükseltgenme-indirgenme tepki­mesidir; katot denen eksi elektrot indirgen­me, anot denen artı elektrot ise yükseltgen- me biçiminde kimyasal bir değişikliğe uğ­rar. Elektrotlardaki bu elektrokimyasal tep­kimenin hızı, elektrik akımının yoğunluğuy­la doğru orantılıdır. Elektrokimyasal tepki­meler, elektrolit ile elektrotların arayüze- yinde gerçekleşir. Bu bölgenin özelliği, parçacıkların belirli bir yapıda olması ve oldukça yoğun bir elektrik alanının (10.000.000 volt/cm) bulunmasıdır. Elektrokimyasal tepkimelerin, değişik alanlarda uygulanan birçok tipi vardır. Ba­sit indirgenme-yükseltgenme tepkimeleri, bir çözeltideki basit ya da karmaşık bir iyonun elektrottan elektron olması (indir­genme) ya da elektrota elektron vermesi (yükseltgenme) temeline dayanır. Gazların açığa çıktığı elektrokimyasal tepkimelerde, bir çözeltideki hidrojen iyonları bir metal­den çıkan elektronlarla birleşerek katotta gaz halindeki hidrojen moleküllerine, eksi yüklü OH (hidroksil) iyonları ise anota elektron vererek bu elektrotta oksijen gazı­na dönüşür. Metallerin açığa çıktığı tepki­melerde, katottan elektron alarak indirge­nen ve yüksüz bir atom durumuna gelen bir metal iyonu bu elektrotun metal kristal örgüsüne katılarak yüzeyde birikebilir.

Eğer pozitif gerilim uygulanırsa, bu kez metal elektrottaa kopan elektronlar metalin çözülmesine ve metal iyonlarının çözeltiye geçmesine yol açar. Örganik bileşiklerin yükseltgenme-indirgenme tepkimeleri de elektrotlarla gerçekleştirilebilir. Oksijen ve azot içeren bazı bileşikler (kinonlar, amin­ler ve nitröz bileşikleri) dışında, organik bileşiklerden çoğunun elektrokimyasal tep­kimeleri tersinmez tepkimedir.

Metalürjide, demir ve çelik dışındaki tüm önemli metaller elektrokimyasal işlemlerle elde edilir ya da arıtılır. Örneğin alümin­yum, titan, alkali ve toprak alkali metaller erimiş tuzlarından elektroliz yoluyla çökelti- lerek üretilir; bakır ise sulu bakır sülfat çözeltisi içinde elektroliz yoluyla arıtılır. Metalleri yenime dayanıklı duruma getir­mek için uygulanan elektrikli kaplama yön­teminde de elektrokimyasal tepkimelerden yararlanılır. Kimya sanayisinde, salamura­dan elektroliz yoluyla klor ve sud kostik üretilmesi de elektrokimyasal bir işlemdir. Yakıt pillerinde, kimyasal tepkimelerden açığa çıkan enerji elektrik enerjisine dönüş­türülür; bu pillerde, bir elektrota sürekli yakıt (hidrojen ya da hidrazin) verilirken, öbür elektrot da havanın oksijeniyle tepki­meye girer. Analitik kimyada, otomatik aygıtlarla yapılan birçok çözümlemede de elektrokimyasal işlemlerden yararlanılır.

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir