Elektroliz

ELEKTROLİZ

Şekilde verilen kapta safsu var iken, anahtar kapatıldığında lamba yanmaz. Saf suyun içine H2SO4, NaCI, NaOH … gibi suda iyonlarına ayrışan maddelerden herhangi biri katıldığında lamba ışık vermeye başlar.   Bu şekilde akım geçişi sırasında olup biten kimyasal olayların tümüne elektroliz denir. Elektroliz olayında; elektrolit, elektrot, elektroliz kabı ve doğru akım kaynağı gereklidir.

Elektrolit : Sudaki eriyikleri iletken olan maddelere denir.

Elektrot : Elektrolit içine batırılan metallere denir.

Elektroliz Kabı : Elektroliz olayının gerçekleştiği kaba denir.

Anot : Bir elektroliz kabında üretecin pozitif kutbuna bağlı elektroda denir.

Katot : Elektroliz kabında üretecin negatif kutbuna bağlı elektroda denir.

Şekildeki gibi elektroliz kabı içindeki elektrotlar bir bataryanın uçlarına iletken tellerle bağlanırsa, çözeltideki (+) iyonlar pilin (–) kutbuna bağlı elektrota doğru, (–) yüklü iyonlar ise pilin (+) kutbuna bağlı elektroda doğru hareket ederler. Böylece anot pozitif, katot ise negatif yüklenmiş olur. Elektrotlar arasında oluşan elektrik alanının etkisiyle elektrolitteki iyonlar harekete geçerler. Katoda varan pozitif iyonlar buradan kendilerini nötrleyecek kadar elektron alırlar.

Anota ulaşan negatif iyonlar ise, elektronlarını anota vererek nötr hale geçerler. Belli bir zaman sonunda katottan alınan elektron sayısıyla, anoda verilenlerin sayısının aynı olduğu görülür. Elektroliz olayında akım, elektrolit içinde iyon hareketiyle, elektrolit dışında ise iletkendeki serbest elektronların hareketiyle gerçekleşir

Suyun Elektrolizi

Elektroliz olayından faydalanılarak su kendini meydana getiren hidrojen ve oksijen gazlarına ayrılabilir.

Su iyi bir iletken değildir. İçinde akımı iletecek iyon sayısı azdır. Suyun içine bir miktar çamaşır sodası veya sülfirik asit (H₂SO₄) damlatılırsa iyi bir iletken haline gelir.

Elektrotların birer uçları tüplerin içine, diğer uçları ise bir üretece bağlanıp devreden akım geçtiğinde, tüplerdeki suyun içinden gaz kabarcıkları çıkarak tüplerin üst kısmında gaz toplandığı, tüplerin içindeki suyun seviyesinin düştüğü gözlenir.

Hidrojen (+), oksijen (–) işaretli olduğundan, üretecin (+) kutbuna bağlı elektrodun bulunduğu tüpte oksijen, (–) kutbuna bağlı elektrodun olduğu tüpte ise hidrojen gazı toplanır.   Devreden ne kadar uzun süreli akım geçerse tüplerde toplanan gaz miktarları da o kadar fazla olur. Deney sırasında herhangi bir sürede toplanan hidrojen gazının hacmi, oksijen gazının hacminin iki katı olur.

Çünkü H₂O da iki hidrojene karşılık bir oksijen vardır. Yapılan deneyler, devreden 1 coulomb luk yükün geçmesi halinde yaklaşık olarak 0,12 cm³ lük hidrojen ve 0,06 cm³ lük oksijen gazının açığa çıktığını göstermiştir. Bundan dolayı tüplerde toplanan gaz miktarları, devreden geçen akım şiddetinin bir ölçüsü olarak alınabilir.

Hidrojen Kabı

Ölçme hatalarının daha az olması için, daha çok toplanan hidrojen gazı, yük miktarının ölçüsü olarak alınabilir. Bundan dolayı elektroliz kabındaki oksijen gazının toplandığı tüp, devreden çıkarılır. Böylece yalnız hidrojen gazı biriktirmeye yarayan bu düzeneğe hidrojen kabı denir.

Seri bağlı hidrojen kabı   Birinin katodu,diğerinin anoduna gelecek şekilde bağlanan elektroliz kaplarına seri bağlı kaplar, böyle devreyede seri devre denir. Seri bağlı kaplardan geçen akım şiddeti (yük miktarı) eşit olduğundan her iki tüpte toplanan hidrojen gazı miktarı eşit olur.

Paralel ve seri bağlı hidrojen kabı   Özdeş elektroliz kaplarının ikisi birbirine paralel, diğeri bunlara seri olarak şekildeki gibi bağlanırsa, böyle kaplara karışık bağlı kaplar bu devreyede karışık bağlı devreler denir. Kaplar özdeş olduğundan L ve M kaplarından belli sürede aynı miktar akım geçerken, K den geçen akım iki kat daha fazla olacaktır. Dolayısıyla L ve M kaplarındaki tüplerde toplanan hidrojen gazının hacimleri eşit olurken, K kabındaki tüpte toplanan hidrojen gazı miktarı iki kat daha fazla olacaktır.