DENEY NO:05

DENEY ADI:Soyum Sülfatın(Na₂SO₄) Elektrolizi

DENEYİN AMACI

Elektroliz yöntemi ile sodyum sülfatı bileşenlerine ayırmak.

TEORİK BİLGİ

Elektroliz: Bileşikleri elektrik yardımı ile bileşenlerine ayırmaktır.

Elektrolit:Bir kimyasal maddenin kendisini çözen sıvı içerisinde çözünerek elektrik iletkenliği gösteren çözeltilere elektrolit denir.

İyon:Yüklü atom ve ya atom gruplarıdır.

Elektrot:Elektrolit içerisine daldırılan elektrik iletkenliği yüksek olan metal tellerdir.

Anot:Güç kaynağının negatif kutbuna bağlanan pozitif yüklü elektrottur.

Katot:Güç kaynağının pozitif kutbuna bağlanan negatif yüklü elektrottur.

Anyon:Atomların elektron almış halleridir.Eksi(-) yükle yüklenmiş atom ve ya atom grupları olarak da tanımlanabilir.

Katyon:Atomların elektron vermiş halleridir.Pozitif(+) yükle yüklenmiş atom ve ya atom grupları olarak adlandırılır.

Sodyum Elementinin Özellikleri:Sodyum periyodik tabloda 1A grubunda ve 3.

periyotta bulunur.Bilindiği üzere 1A grubu elementleri en aktif metallerden oluşmuştur ve sodyum(Na) da oldukça aktif bir elementtir.

Na₂SO₄’ün sulu çözeltisinin elektrolizinde:

Katot:Tepkimesinin kesin mekanizması bilinmemektedir. Hidrojen iyonları;

 2 e^- + 2 H⁺ → H_2(g)

denklemine göre indirgenerek hidrojen gazını oluşturmaktadırlar. Ayrışma denklemi 2 ile çarpılıp indirgenme denklemi ile toplanırsa

          2 e^- + 2 H₂O → H_2(g) + 2 OH^-

sonucuna varılır. Çözünenin katyonunun indirgenmesi zor olduğundan, hidrojen gazı ve hidroksil iyonu vermek üzere katotta su indirgenmektedir

 Anotta:Yükseltgenme olur. Sulu Na₂SO₄ çözeltisindeki SO₄^-2 anyonu anota gitmesine karşın,

           2 SO₄^-2 → S₂O₈^-2 + 2 e^-

denklemine göre yükseltgenmesi çok zordur. Böylece anotta da su tepkimeye girerek

 H₂O ↔ H⁺ + OH^-

4 OH^-→ O_2(g) + 2 H₂O +4 e^-

mekanizması ile yükseltgenmektedir. Birinci denklem 4 ile çarpılıp, ikincisi ile toplanırsa

2 H₂O → O_2(g) + 4 H⁺ + 4 e^-

şeklinde net yükseltgenme denklemi elde edilir. Böylece anottan oksijen çıkar ve anot civarı asidik özellik gösterir. Sonuç olarak, çözünen anyonunun yükseltgenmesi zor olduğundan anotta su yükseltgenerek oksijen açığa çıkar.

           Sulu Na₂SO₄ çözeltisinin elektrolizi için toplam tepkime;

             2 (2 e^- + 2 H₂O → H_2(g) + 2 OH^-)

   2 H₂O → O_2(g) + 4 H⁺ + 4 e^-

6 H₂O → 2 H_2(g) + O_2(g) + 4 H⁺ + OH^-

şeklinde yazılabilir. Eğer çözelti karıştırılırsa H⁺ ve OH^- iyonları birbirini nötralize edeceğinden elektrolizdeki net değişme için

                      elektroliz

2 H₂O                    2 H_2(g) + O_2(g)

tepkimesi yazılabilir. Sonuçta su elektroliz edilmiş olmaktadır.

                         Na₂SO₄ 2Na⁺+SO₄^-2

      Şeklinde çözüşerek Na⁺ veSO₄^-2 iyonlarını suya salar.

Na⁺ iyonları katota, SO₄^-2 iyonları ise anoda göç ederler, nötrlenirler ve şu tepkimeleri yaparlar.

KULLANILAN ARAÇ GEREÇLER

• Beherglas
• 2 adet deney tüpü
• 2 adet elektrot
• 2 adet krokodil kablo
• Sodyum sülfat(Na₂SO₄)
• 4 adet pil
• Pil yatağı

DENEYİN YAPILIŞI

1. Beherglasın içerisine 4/5 i oranında su koyulur.
2. Suyun içerisine 4 spatül sodyum sülfat eklenir.
3. Sodyum sülfatın çözünmesi için uzunca bir süre karıştırılır.
4. Sodyum sülfat eridikten sonra deney tüpleri su ile doldurulur ve hava almadan beherglasın içine ters çevrilir ve bırakılır.
5. Anotta ve katotta ki değişmeler gözlemlenir.

DENEYİN SONUCU

                                  Na₂SO₄à 2Na⁺+SO4^-2

      Şeklinde çözüşerek Na⁺ ve SO₄^-2 iyonlarını suya salar.

Na+ iyonları katota, SO₄^-2 iyonları ise anoda göç ederler, nötrlenirler ve şu tepkimeleri yaparlar.

                                   İkincil Tepkimeler

            Katotta: Nötr hale geçen Na atomları suya etki ederek

                                       2Na+2H₂Oà2NaOH+H₂   

 verirler.Hidrojen katottan kabarcıklar halinde çıkar.

            Anotta: Nötr hale gelen SO4, suya etki ederek:

                                           SO₄+H₂Oà H₂SO₄+1/2O₂   

 Elektrolit karıştırılırsa, NaOH ve H₂SO₄    birbirlerini nötrlerler :

                                        2NaOH+ H₂SO₄ Na₂SO₄+2H₂O

DENEYİN YORUMU

Yukarda verilenlerden anlaşıldığı gibi sodyum sülfatın elektrolizi deneyinde sadece suyun elektroliz olduğunu görürüz.

KAZANIMLAR

   Elektroliz, öncelikle, elektrolizle metalürjilerde, metallerin hazırlanmasında (çözünmez anot) ya da arıtılmasında (çözünür anot) kullanılır. Ayrıca, galvanoplastide, bir elektrolitik metal birikimiyle döküm kalıbına biçim vermede aşınmaya karşı korumada ve bir metal çökeltisiyle metallerin kaplanmasında (sözgelimi, nikel kaplama, çinko kaplama, kadmiyum kaplama, krom kaplama, gümüş ya da altın kaplama) başvurulan bir yöntemdir. Arı hidrojen, özellikle, suyun elektroliziyle elde edilir. Öbür uygulamaları arasında, gaz üretimi (klor), metal üstünde koruyucu oksitli anot tabakalarının elde edilmesi (alüminyumun, alümin aracılığıyla anotlaştırılması işlemi) elektrolizle parlatma, metallerin katot ya da anot olarak yağlardan arındırılması sayılabilir. Elektroliz, akım şiddetlerinin, özellikle de voltametrelerdeki akım miktarlarının ölçülmesine de olanak verir. Sürekli akım yardımıyla, organik dokuların ayrıştırılmasına dayanan tedavi elektrolizi, cerrahide sinir uçlarının (nöronların), sertleşen urların, burun deliklerindeki poliplerin yok edilmesinde, üretra ya da yemek borusu daralmalarının tedavisinde vb. kullanılır.

KAYNAKÇA

·       www.bilimtey.com/deneyler.php?dy=dnm&deney

• tr.wikipedia.org/wiki/Sodyum
• www.odevci.com/odev/66147/Elektroliz-Kullanim-Alanlari

·       Pi yayınları,öss kimya konu anlatımlı,syf.560,561

Cemal İLTER

Hasan H. ÇOBAN

İzzet REİS

Ayhan NAZLI

Davut PİRAZ