💡 12. Sınıf Kimya: Redoks tepkimeleri Çözümlü Örnekler
12. Sınıf Kimya: Redoks tepkimeleri Çözümlü Örnekler
Aşağıda verilen \( \text{Na}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 \) (Sodyum dikromat) bileşiğindeki krom (\( \text{Cr} \)) atomunun yükseltgenme basamağını bulunuz.
Bileşiklerdeki atomların yükseltgenme basamaklarının toplamı sıfıra eşittir. Adım adım hesaplamamızı yapalım:
- Sodyum (\( \text{Na} \)) 1A grubunda yer aldığı için bileşiklerinde her zaman \( +1 \) yükseltgenme basamağına sahiptir.
- Oksijen (\( \text{O} \)) genellikle \( -2 \) yükseltgenme basamağına sahiptir.
- Krom atomunun yükseltgenme basamağına \( x \) diyelim.
Bileşiğin toplam yükünü sıfıra eşitleyen denklemi kuralım:
\[ 2 \times (+1) + 2 \times x + 7 \times (-2) = 0 \] \[ 2 + 2x - 14 = 0 \] \[ 2x - 12 = 0 \] \[ 2x = 12 \] \[ x = +6 \]💡 Sonuç: \( \text{Na}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 \) bileşiğindeki krom (\( \text{Cr} \)) atomunun yükseltgenme basamağı \( +6 \) olarak bulunur.
Aşağıda verilen redoks tepkimesini inceleyerek soruları cevaplandırınız:
\[ \text{Mg(k)} + 2\text{HCl(suda)} \rightarrow \text{MgCl}_2\text{(suda)} + \text{H}_2\text{(g)} \]a) Yükseltgenen ve indirgenen maddeleri belirleyiniz.
b) Yükseltgen ve indirgen özellik gösteren maddeleri yazınız.
Tepkimedeki tüm elementlerin yükseltgenme basamaklarını belirleyelim:
- Girenlerdeki \( \text{Mg} \) serbest element olduğundan yükü \( 0 \)'dır. Ürünlerdeki \( \text{MgCl}_2 \) bileşiğinde \( \text{Mg} \) atomu \( +2 \) yüklüdür.
- Girenlerdeki \( \text{HCl} \) bileşiğinde \( \text{H} \) atomu \( +1 \), ürünlerdeki \( \text{H}_2 \) gazında ise \( 0 \)'dır.
- Klor (\( \text{Cl} \)) atomunun yükü tepkimenin her iki tarafında da \( -1 \)'dir (Değişmemiştir).
Analiz ve Cevaplar:
- a) Yükseltgenen madde: Elektron vererek yükü artan \( \text{Mg} \) atomudur. \( \text{Mg} \rightarrow \text{Mg}^{2+} + 2\text{e}^- \)
- İndirgenen madde: Elektron alarak yükü azalan \( \text{H}^+ \) iyonudur. \( 2\text{H}^+ + 2\text{e}^- \rightarrow \text{H}_2 \)
- b) İndirgen özellik gösteren: Kendisi yükseltgenirken karşı tarafı indirgeyen \( \text{Mg} \) metalidir.
- Yükseltgen özellik gösteren: Kendisi indirgenirken karşı tarafı yükseltgeyen \( \text{HCl} \) bileşiğidir.
Aşağıda verilen redoks tepkimesini en küçük tam sayılarla denkleştiriniz:
\[ \text{Cu} + \text{HNO}_3 \rightarrow \text{Cu(NO}_3)_2 + \text{NO}_2 + \text{H}_2\text{O} \]Redoks tepkimesini denkleştirmek için adım adım elektron alışverişi yöntemini uygulayalım:
- 1. Adım: Değerliği değişen atomları belirleyelim.
\( \text{Cu} \) atomu \( 0 \)'dan \( +2 \)'ye yükseltgenmiştir.
\( \text{N} \) atomu \( \text{HNO}_3 \)'te \( +5 \) iken, \( \text{NO}_2 \)'de \( +4 \) değerliktedir (İndirgenmiştir). - 2. Adım: Yarı tepkimeleri yazalım.
\( \text{Cu} \rightarrow \text{Cu}^{2+} + 2\text{e}^- \)
\( \text{N}^{5+} + 1\text{e}^- \rightarrow \text{N}^{4+} \) - 3. Adım: Alınan ve verilen elektron sayılarını eşitlemek için azot yarı tepkimesini \( 2 \) ile çarpalım.
\( \text{Cu} \) katsayısı: \( 1 \)
\( \text{NO}_2 \) katsayısı: \( 2 \) - 4. Adım: Ana tepkimede katsayıları yerlerine yazalım. Sağ taraftaki toplam azot sayısına göre girenlerdeki azot katsayısını ayarlayalım.
Ürünlerde: \( 1 \) adet \( \text{Cu(NO}_3)_2 \) içinde \( 2 \) azot ve \( 2 \) adet \( \text{NO}_2 \) içinde \( 2 \) azot olmak üzere toplam \( 4 \) azot vardır.
Bu yüzden \( \text{HNO}_3 \) katsayısı \( 4 \) olmalıdır. - 5. Adım: Hidrojen ve oksijen sayılarını kontrol ederek suyun katsayısını bulalım.
Girenlerde \( 4 \) hidrojen vardır. Ürünlerde de \( 4 \) hidrojen olması için \( \text{H}_2\text{O} \) katsayısı \( 2 \) olmalıdır.
Denkleşmiş son tepkime:
\[ \text{Cu} + 4\text{HNO}_3 \rightarrow \text{Cu(NO}_3)_2 + 2\text{NO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \]Bir kimya laboratuvarında üç farklı kaba sırasıyla \( \text{X} \), \( \text{Y} \) ve \( \text{Z} \) metalleri daldırılıyor. Kaplarda bulunan çözeltiler ve gözlemler şu şekildedir:
- 1. Kap: \( \text{X(k)} \) metali \( \text{Y}^{2+}\text{(suda)} \) çözeltisine daldırıldığında \( \text{X} \) metalinin aşındığı gözleniyor.
- 2. Kap: \( \text{Y(k)} \) metali \( \text{Z}^{2+}\text{(suda)} \) çözeltisine daldırıldığında herhangi bir değişim gözlenmiyor.
Buna göre metallerin aktifliklerini (elektron verme eğilimlerini) büyükten küçüğe doğru sıralayınız.
Metallerin aktifliği, elektron verme (yükseltgenme) eğilimlerinin bir ölçüsüdür. Aktif olan metal, pasif olan metalin iyonunu indirger ve kendisi yükseltgenerek çözünür (aşınır).
- 1. Kap Analizi: \( \text{X} \) metali \( \text{Y}^{2+} \) iyonu ile tepkimeye girip aşındığına göre, \( \text{X} \) metali \( \text{Y} \)'den daha aktiftir. Yani elektron verme eğilimi: \( \text{X} > \text{Y} \)'dir.
- 2. Kap Analizi: \( \text{Y} \) metali \( \text{Z}^{2+} \) çözeltisinde tepkime vermediğine göre, \( \text{Y} \) metali \( \text{Z} \)'den daha pasiftir. Bu durumda \( \text{Z} \) metali \( \text{Y} \)'den daha aktiftir. Yani elektron verme eğilimi: \( \text{Z} > \text{Y} \)'dir.
- Genel Karşılaştırma: \( \text{X} \) ve \( \text{Z} \) metallerinin her ikisi de \( \text{Y} \)'den aktiftir. Ancak \( \text{X} \) metalinin \( \text{Z}^{2+} \) çözeltisiyle tepkime verip vermediği doğrudan belirtilmemiştir. Müfredat sınırları dahilinde bu iki gözlemden \( \text{Y} \)'nin en pasif metal olduğu kesin olarak anlaşılır.
✅ Sonuç: Metallerin aktiflik sıralaması \( \text{X} > \text{Z} > \text{Y} \) veya \( \text{Z} > \text{X} > \text{Y} \) şeklinde olup, her iki durumda da en pasif metal \( \text{Y} \)'dir.
Demir malzemelerin nemli havada zamanla paslanması kimyasal bir olaydır. Bu olayın temelinde bir redoks tepkimesi yatmaktadır. Demirin paslanma sürecini redoks kavramları ile açıklayınız.
Demirin paslanması, demir metalinin havadaki oksijen ve nem yardımıyla yükseltgenmesi sürecidir. Olayın kimyasal adımları şu şekildedir:
- Yükseltgenme (Anot): Demir (\( \text{Fe} \)) atomları elektron vererek yükseltgenir:
\( \text{Fe(k)} \rightarrow \text{Fe}^{2+}\text{(suda)} + 2\text{e}^- \) - İndirgenme (Katot): Havadaki oksijen gazı, nemli ortamda elektron alarak indirgenir:
\( \text{O}_2\text{(g)} + 2\text{H}_2\text{O(s)} + 4\text{e}^- \rightarrow 4\text{OH}^-\text{(suda)} \) - Pas Oluşumu: Oluşan \( \text{Fe}^{2+} \) ve \( \text{OH}^- \) iyonları birleşerek demir(II) hidroksiti oluşturur, bu madde de oksijenle daha fazla reaksiyona girerek bildiğimiz kahverengi pası (\( \text{Fe}_2\text{O}_3 \cdot \text{H}_2\text{O} \)) meydana getirir.
📌 Özetle: Demirin paslanmasında demir metali indirgen, oksijen gazı ise yükseltgen rol oynar.
Aşağıda verilen redoks tepkimesini en küçük tam sayılarla denkleştiriniz:
\[ \text{P} + \text{HNO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_3\text{PO}_4 + \text{NO} \]Tepkimeyi denkleştirmek için elektron alışverişi yöntemini kullanalım:
- 1. Adım: Elementlerin yükseltgenme basamaklarını bulalım.
Girenlerdeki fosfor: \( \text{P}^0 \)
Ürünlerdeki fosfor (\( \text{H}_3\text{PO}_4 \)): \( \text{P}^{5+} \)
Girenlerdeki azot (\( \text{HNO}_3 \)): \( \text{N}^{5+} \)
Ürünlerdeki azot (\( \text{NO} \)): \( \text{N}^{2+} \) - 2. Adım: Yarı tepkimeleri yazalım.
\( \text{P}^0 \rightarrow \text{P}^{5+} + 5\text{e}^- \) (Yükseltgenme)
\( \text{N}^{5+} + 3\text{e}^- \rightarrow \text{N}^{2+} \) (İndirgenme) - 3. Adım: Alınan ve verilen elektronları eşitlemek için fosforu \( 3 \) ile, azotu \( 5 \) ile çarpalım.
\( 3\text{P} + 5\text{HNO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow 3\text{H}_3\text{PO}_4 + 5\text{NO} \) - 4. Adım: Hidrojen atomlarını eşitleyelim.
Sağ tarafta: \( 3 \times 3 = 9 \) adet \( \text{H} \) vardır.
Sol tarafta: \( 5 \) adet \( \text{HNO}_3 \)'ten gelmektedir. Geriye kalan \( 4 \) adet \( \text{H} \) için \( \text{H}_2\text{O} \) katsayısı \( 2 \) olmalıdır. - 5. Adım: Oksijen atomlarını kontrol edelim.
Girenlerde: \( (5 \times 3) + (2 \times 1) = 17 \) oksijen.
Ürünlerde: \( (3 \times 4) + (5 \times 1) = 17 \) oksijen. Tepkime denkleşmiştir.
✅ Denkleşmiş Tepkime:
\[ 3\text{P} + 5\text{HNO}_3 + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 3\text{H}_3\text{PO}_4 + 5\text{NO} \]Trafik polislerinin alkol kontrolünde kullandığı eski tip alkolmetre cihazları kimyasal bir redoks tepkimesine dayanır. Bu cihazların çalışma prensibini kısaca açıklayınız.
Alkolmetre cihazlarının içinde turuncu renkli potasyum dikromat (\( \text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 \)) çözeltisi bulunur. Süreç şu şekilde işler:
- Sürücü cihaza üflediğinde, nefesteki etanol (\( \text{C}_2\text{H}_5\text{OH} \)) gazı tüpün içindeki \( \text{Cr}^{6+} \) iyonları ile reaksiyona girer.
- Etanol yükseltgenirken, turuncu renkli olan krom (\( \text{Cr}^{6+} \)) iyonları yeşil renkli krom (\( \text{Cr}^{3+} \)) iyonlarına indirgenir.
- Oluşan yeşil rengin tonu ve yoğunluğu, nefesteki alkol miktarı ile doğru orantılıdır. Cihaz bu renk değişimini ölçerek kandaki alkol oranını belirler.
💡 Sonuç: Alkolmetreler, organik bir bileşiğin yükseltgenmesi ve bir geçiş metalinin indirgenmesi esasına dayanan klasik bir redoks uygulamasıdır.
Gelişen teknolojiyle birlikte hayatımıza giren lityum-iyon pilleri hafif ve yüksek enerji yoğunluğuna sahip olmaları sebebiyle telefonlarda ve elektrikli araçlarda tercih edilir. Bu pillerin şarj ve deşarj (kullanım) süreçleri ile ilgili aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?
A) Pil çalışırken (deşarj olurken) kendiliğinden çalışan bir redoks tepkimesi gerçekleşir.
B) Şarj işlemi sırasında sisteme dışarıdan elektrik enerjisi verilerek istemsiz redoks tepkimesi gerçekleştirilir.
C) Deşarj sırasında lityum atomları indirgenir.
D) Lityum pilleri tekrar tekrar şarj edilebilen ikincil hücrelerdir.
Lityum-iyon pillerinin çalışma mantığını inceleyelim:
- A şıkkı doğrudur: Pil çalışırken (deşarj olurken) kimyasal enerji elektrik enerjisine dönüşür ve istemli bir redoks tepkimesi gerçekleşir.
- B şıkkı doğrudur: Şarj etme işlemi, deşarjın tersidir. İstemsiz olan bu tepkimeyi gerçekleştirmek için dışarıdan elektrik enerjisi uygulanır.
- C şıkkı yanlıştır: Deşarj sırasında lityum (\( \text{Li} \)) metali elektron vererek yükseltgenir (\( \text{Li} \rightarrow \text{Li}^+ + \text{e}^- \)). Dolayısıyla lityum indirgenmez, yükseltgenir.
- D şıkkı doğrudur: Şarj edilebilen pillere ikincil (sekonder) hücreler denir.
✅ Doğru Cevap: C
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/12-sinif-kimya-redoks-tepkimeleri/sorular