11 kimya KA_424

Elektrokimya 5. 7. Ag Co Y X tuz köprüsü tuz köprüsü 12 12 1M AgNO3 1M Co(NO3)2 1M Y+m 1M X+n +2 + 2e– ⎯→ Co (k) E0= –0,28 volt fiekilde verilen pil çal›fl›rken 0,4 mol Y çözünür- E0= +0,80 volt ken X elektrodun kütlesi 0,6 mol art›yor. Co (aq) Ag+(aq) + e– ⎯→ Ag (k) Buna göre ; flekilde verilen pil için afla¤›daki sorular› ce- a) Pil tepkimesinin denklemini yaz›n›z? vaplay›n›z. (Ag2S ve CoS kat›lar› suda çözünmez) b) n oran› kaçt›r? m a) 1. kaba AgNO3 kat›s› ilave edilerek çözülür- c) 1.kaba su kat›larak çözelti seyreltilirse pil ge- se pil gerilimi nas›l etkilenir? rilimi nas›l de¤iflir? b) 2. kaba Na2S kat›s› ilave edilip çözülürse pil gerilimi nas›l etkilenir? c) 1. kaba Na2S kat›s› ilave edilip çözülürse pil ESEN YAYINLARI gerilimi nas›l etkilenir? 6. 8. Fe+2 + Cr2O7–2 + H+ → Fe+3 + Cr+3 + H2O Cu Cu tepkimesi için E° = 0,56 volt tur. tuz köprüsü Buna göre ; 12 a) Denklem en küçük tam say›larla denklefltiri- 0,001M Cu+2 1M Cu+2 lirse H+ iyonunun katsay›s› kaç olur? fiekilde verilen pil ile ilgili; b) Fe+2 ⎯→ Fe+3 +e– tepkimesi için E0= – 0,77 volt ise, tepkimenin di¤er yar›s› a) Hangi kaptaki elektrot anottur? için tepkimenin E0 de¤eri kaçt›r? b) Hangi kapta bulunan çözeltideki Cu+2 iyonla- c) Ortam›n pH’› artt›r›l›rsa tepkimenin E de¤eri r› deriflimi azal›r? nas›l etkilenir? c) Pil gerilimi kaç volttur? 319

Elektrokimya 9. 3Mg(k) +2Cr(+a3q) ←→ +2 11. +2 ←→ 2Al(+a3q)+3Mn(k) 3Mg(aq) + 2Cr(k) 2Al(k) +3 Mn(aq) E0 =1,63 volt E0 = 0,48 volt Mg (k) +Sn(+a2q) ←→ Mg+(a2q) + Sn(k) 2AI (k) +3Ni+(a2q) ←→ 2Al(+a3q)+3Ni(k) E0 =2,23volt E0 =1,41 volt oldu¤una göre ; oldu¤una göre ; a) 2Cr (k) +3Sn +2 ←→ +3 a) Ni – Mn pilinin pil denklemini yaz›n›z. (aq) 0 2Cr (aq) +3Sn(k) pilinin gerilimi E kaç volltur? b) Ni – Mn pilinin pil gerilimi kaç volt olur? b) Mg, Sn ve Cr elementlerinin elektron verme e¤ilimlerine göre, küçükten büyü¤e do¤ru s›- ralan›fl› nedir? 10. Ag ESEN YAYINLARI 12. • A metali B+2 iyonlar›n› indirgeyebilmektedir. • B metali C+2 iyonlar›n› indirgeyemiyor. Ni • • A – B pilinin standart pil gerilimi 1,38 volttur. tuz köprüsü 12 B – C pilinin standart pil gerilimi 0,08 volttur. Bu bilgilere göre, A – C pili için; 1M Ni+2 1M Ag+ a) Pilin anotu hangi element olur? N‹(k) ⎯→ Ni(+a2q) +2e– E0= +0,25 volt b) Standart pil gerilimi kaç volt olur? Ag(k) ⎯→ Ag+(aq) +e– E0= –0,80 volt c) Devreden 0,02 mol elektron geçti¤inde C elektrodun kütlesi nas›l de¤iflir? (C=48) Yukar›da verilen pil için; a) Pil çal›fl›rken hangi elektrodun kütlesinde azalma olur? b) Standart pil gerilimi kaç volttur? c) Devreden 0,27 amperlik ak›m 2 saat süreyle geçti¤inde, Ni elektrodun kütlesi yaklafl›k kaç gram de¤iflir? (Ni =55) d) Ayn› ak›m ayn› süreyle geçti¤inde, Ag elektrodun kütlesi nas›l ve kaç gram de¤iflir? (Ag= 108, 1 mol e¯ yükü = 96500 kulon) 320

ELEKTROKİMYASAL HÜCRELER 1. İSTEMLİ REDOKS - GALVANİK HÜCRE 2. İSTEMSİZ REDOKS - ELEKTROLİZ HÜCRESİ İtalyan fizyolog Luigi Galvani akım verilmiş kurbağa kasının reaksiyonunu gözleyerek elektriği incelemiştir. Bir elektrokimyasal hücredeki reaksiyon iki ayrı bölgede yer alır. Yükseltgenme bir elekt- rotta meydana gelir ve verilen elektronlar, diğer elektroda bir dış devre üzerinden ulaşa- rak indirgenmeyi sağlar. Yükseltgenmenin olduğu taraf anot, indirgenmenin olduğu taraf katot olarak adlandırılır. Bazı piller, aslında seri olarak birleştirilmiş piller topluluğudur; böyle pillere \"batarya\" demek daha doğrudur. 3. BÖLÜM

ELEKTROK‹MYASAL HÜCRELER ESEN YAYINLARI yalıtım 1. ‹STEML‹ REDOKS - GALVAN‹K HÜCRE çinko kap (anot) Elektrokimyasal hücre terimi, istemli bir redoks karbon elektrot (katot) reaksiyonundan yararlan›larak elektrik ak›m› olufltu- katota temas eden rulan ya da elektrik ak›m› yard›m› ile, istemsiz bir re- MnO2 ve karbon doks reaksiyonunu gerçeklefltiren düzeneklerin genel siyahı macunu ad›d›r. NH4Cl / ZnCl2 ‹stemli kimyasal reaksiyonlardan yararlan›larak macunu (elektrolit) elektrik ak›m›n› üretmek için oluflturulan elektrokim- yasal hücrelere Galvanik Hücre denir. Bir kaset çalar Yap›m› s›ras›nda içine konan kimyasallardan içindeki pil galvanik hücreye örnek verilebilir. Çünkü elektrik üretir. Galvanik hücrenin bu tipi yeniden dol- kendisiyle birlefltirilmifl devre boyunca elektrik ak›m› durulamaz; hücre tepkimesi dengeye ulaflt›¤›nda, pil üretmek üzere, hücre içinde kimyasal reaksiyon kulla- at›l›r. Kullan›m alan› tafl›nabilir elektrik aletlerine güç n›l›r. Galvanik hücre, hücre içeri¤i ile elektriksel temas sa¤lamakta yayg›n olarak kullan›l›r. Bir kuru pil, bafl- sa¤layan ve elektrot denilen iki metal iletken ile iyonik lang›çta yaklafl›k 1,5 volt üretir, ancak kullan›lmas›yla iletkenlik ortam› olan elektrolitten ibarettir. Elektrolit- birlikte içinde tepkime ürünleri birikti¤i için potansiyeli ler, genelde iyonik bilefliklerin sulu çözeltileridir. 0,8 volt dolaylar›na düfler. Depolad›¤› kimyasal enerjiyi daha sonra elektrik Bu piller Frans›z kimyac›s› Georges Leclanche olarak sal›veren bir düzenek ticari piller olarak adlan- taraf›ndan 1860 larda icad edilmifltir. Bundan dolay› d›r›l›r. Baz› piller iki elektrot ve uygun elektrolitler içe- Leclanche pilleri de denir. ren tek bir volta pilinden oluflmufllard›r. Flafl pili buna örnektir. Di¤er ticari piller toplam potansiyeli art›rmak Pilden h›zla ak›m çekildi¤inde, ürünlerin elektrod- için art›dan eksiye seri ba¤lanm›fl iki ya da daha faz- lar›ndaki art›fl› ve voltaj› düflürür. Ortam asidik oldu- la volta pilinden oluflmaktad›r. Otomobil aküsü bu tü- ¤undan metal elektrot (çinko metali) yavafl yavafl çö- re bir örnektir. zünür. Ticari piller, birincil hücreler, ikincil hücreler ve ya- Leclanche pillerinin daha üstün bir türü, elektrolit k›t pilleri olarak s›n›fland›r›l›r. olarak NH4Cl yerine NaOH ya da KOH in kullan›ld›¤› bazik pillerdir. Bu pillerin üstünlükleri, çinkonun bazik Birincil ticari piller: Hücre tepkimesi tersinir de¤il- ortamda asidik ortamdaki gibi kolayca çözünmemesi dir. Girenlerin büyük k›sm› ürünlere dönüfltü¤ünde, ve pilden ak›m çekilirken pilin voltaj›n› koruyarak da- art›k daha fazla elektrik üretemez ve pil ölür. ha iyi ifl yapmas›d›r. ‹kincil ticari piller: Akümülatörlerdir. Hücre tepki- mesi aküden elektrik geçirilerek tersine çevrilebilir ya- ni yüklenebilir. Böyle bir pil her boflal›fl›ndan sonra yüklenerek bir kaç yüz kez kullan›labilir. Ak›fl pilleri ve yak›t pilleri: Bu tür piller, içlerinden girenler, ürünler ve elektrolitler geçerken kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüfltüren düzeneklerdir. a) Kuru Piller S›v› bilefleni olmayan pillere kuru piller denir. 322

b) Kurflun Akümülatörler ESEN YAYINLARI Elektrokimya En çok rastlanan ikinci pil, otomobillerde kullan›- Böylece, do¤al gazlar› ve hidrojeni yükseltgeyen lan kurflun - asit pili veya akümülatörlerdir. Kulland›¤› yak›t hücreleri, geleneksel elektrik santrallerine alter- kimyasal tepkimeler tersinir oldu¤undan bir akümüla- natiflerdir. Yak›t hücresinin basit modelinde, hidrojen tör tekrar kullan›labilir. gaz› bir elektrottan, oksijen gaz› di¤er elektrottan ge- çirilir ve elektrolit sulu KOH’dir. Yak›t pilleri normal pil- Bu piller kullan›lmadan önce doldurulmal›d›r; lerden daha iyi enerji dönüfltürücüleridir. Pil, yak›t ve hücrenin bu tipi normal olarak doldurulabilirdir. Tafl›- oksijen gaz› sa¤land›¤› sürece elektrik üretecektir. nabilir bilgisayarlarda ve otomobillerde kullan›lan ba- Yak›t pillerinin kapasitesi birincil bir pil gibi s›n›rl› de- taryalardaki hücreler ikincil hücrelerdir. Doldurma ifl- ¤ildir. Ayr›ca, yak›t pili ikinci pil gibi depolama kapasi- leminde bir d›fl elektrik kayna¤› geçici olarak kendili- tesine sahip de¤ildir. ¤inden oluflan hücre tepkimesini geri döndürür ve gi- renlerin dengede olmayan kar›fl›mlar›n› yeniden olufl- Yak›t pilinde, anot ve katot olarak platin tel, çözel- turur. Doldurmadan sonra, bir kez daha dengeye ula- ti olarak ta KOH sulu çözeltisi kullan›l›r. fl›ncaya kadar hücre yeniden elektrik üretebilir. Anot: 2H2 + 4OH– → 4H2O + 4e– ‹kincil hücrelerin en bilinenlerinden biri daha ön- Katot: ⎯O2⎯+⎯2H⎯2⎯O ⎯+ ⎯4e⎯– →⎯⎯4O⎯H⎯– ce de belirtildi¤i gibi otomobil aküsü olan kurflun asit hücresidir. Her bir hücre elektrot olarak davranan ka- 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(s) fesler içerir. tepkimesine göre elektrik ak›m› verir. Yak›t pillerinin Bu kafeslerin toplam yüzey alan› büyük oldu¤u di¤er pillerinden üstünlü¤ü, verimin yüksek olmas›d›r. için pil, iste¤e ba¤l› olarak k›sa periyotlar için büyük ak›m üretebilir. Elektrotlar bafllang›çta kurflun (II) sül- 2. ‹STEMS‹Z REDOKS - ELEKTROL‹Z HÜCRES‹ fat pastas›yla kaplanm›fl sert kurflunantimon alafl›m›- Baflka bir tür elektrokimyasal hücre olan elektro- d›r. Elektrotit, seyreltik sülfirik asittir. liz hücresinde istemsiz bir tepkimeyi oluflturmak için Lityum pilleri: Lityum - iyon pilleri, bir çeflit yeni- elektrik kullan›l›r. Elektroliz olarak adland›r›lan bu ifl- den doldurulabilir pillerdir. Ço¤unlukla elektronik lemde kendili¤inden olmayan bir tepkime elektrik araçlarda kullan›l›r. Bu pillerde kullan›m s›ras›ndaki enerjisi uygulanarak yürütülür. enerji kay›plar› yavaflt›r. Zn(k) + Cu+(a2q) → Zn+(a2q)+ Cu(k) c) Yak›t pilleri Çok az miktarlarda ›s› kayb› oldu¤u için, yak›t pil- Yukar›da verilen pil tepkimesinin temsil etti¤i pi- lin, standart pil potansiyeli 1,10 volttur. Bu tepkime leri, kaynaklar›n verimli kullan›m› aç›s›ndan ümit veri- bafllat›l›nca kendili¤inden devam eder. Bu hücre 1,10 cidir. volttan daha büyük voltajl› bir d›fl elektrik kayna¤›na ba¤land›¤›nda, ifllem tersine döner. Anot: Cu, Cu(k) → Cu+(a2q) + 2e– Katot: Zn, Z⎯n⎯+(a2q⎯) ⎯+ ⎯2e⎯– →⎯⎯Zn⎯(k)⎯⎯⎯ Cu(k) + Zn+(a2q) → Cu+(a2q) + Zn(k) Eopil = 1,10 volt olur Böylece, elektron ak›fl›n›n yönü ters çevirilerek, volta hücresi bir elektroliz devresine dönüfltürülmüfl olur. 323

Elektrokimya Elektroliz çözelti içindeki (+) yüklü iyonlar katoda do¤ru gider. Katot çevresinde toplanan katyonlar (Na+,Ca+2,H+, Kendili¤inden oluflan yükseltgenme indirgenme tepki- Cu+2) elektron alarak indirgenir. Saf metaller veya H2 elde edilir. lerinden yararlan›larak elde edilen elektrik enerjisi üreteçlerine pil denir. Piller kimyasal enerjiyi elektrik Na+(s) + e– ⎯→ Na(k) enerjisine çeviren hücrelerdir. Elektroliz ise kendili¤in- + den oluflmayan yükseltgenme indirgenme tepkimele- 2H (aq) +2 e– ⎯→ H2(g) rinin elektrik enerjisi kullan›larak oluflturulmas›d›r. Ca+2(s) + 2 e– ⎯→ Ca(k) Cu+(a2q)+ 2 e– ⎯→ Cu(k) Elektrik enerjisi kimyasal enerjiye çevrilmektedir. Elektroliz, elektrik ak›m› kullan›larak bir tepkimeyi ol- mayan yönde yürütme ifllemidir. Elektroliz hücresi, kendili¤inden oluflmayan kimyasal tepkimeyi yürüt- ÖRNEK mek için d›fl kaynaktan bir elektrik ak›m›n›n kullan›ld›- Erimifl NaCI tuzu elektroliz ediliyor. ¤› elektrokimyasal hücredir. Elektrolitik hücreler gal- vanik hücrelerden farkl›d›r. Galvanik hücrelerde iki Buna göre ; elektrot farkl› bölmelerdedir. Oysa elektroliz hücrele- I. AKnaototttata;;22CNI–a(s+()s⎯)+2→e–C⎯I2(g→) +2N2 ae–(ko) loulfluuflru.r. II. rinde bir elektrolit s›v› madde bulunur. ‹ki elektrot ço- ¤unlukla ayn› bölmededir, deriflim ve bas›nç standart III. (–) yüklü elektrotta indirgenme olur. olmak durumda de¤ildir. yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? – + A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) Yaln›z III Anot D) I ve II E) I,II ve III Katot ESEN YAYINLARI ÇÖZÜM –+ Batarya Anot ve katot, elektrotlar›n gerilim de¤erlerine göre belirlenmez ve oluflmaz. D›flar›dan verilen elektrik enerjisi anot ve katodu belirler. (+) kutuba ba¤lanan 1. Kar›fl›mlar›n Elektrolizi elektrot anot, (–) kutuba ba¤lanan elektrot katot olur. Bir elektroliz hücresine uygulunacak gerilim, en az›n- dan geri döndürülen hücre tepkimesinin potansiyeli Elektron ak›m›n›n yönü d›fl elektrik güç kayna¤› tara- kadar büyük olmal›d›r. E¤er çözeltide birden fazla in- dirgenebilen varsa, indirgenme gerilimi büyük olan ilk f›ndan belirlenir. Çözelti içindeki (–) yüklü iyonlar ano- önce indirgenir. Bir çözeltide birden fazla yükseltge- nen varsa, yükseltgenme gerilimi büyük olan ilk önce ta do¤ru gider. Anot çevresinde toplanan anyonlar yükseltgenir. (CI–, I–, SO4–2, – ,OH–) elektron vererek yükseltge- NaCI suda çözünerek haz›rlanan çözelti elektroliz edilirse; Katotta Na+ ve suyun iyonlaflmas›ndan orta- NO 3 ya ç›kan H+ iyonlar› toplan›r. H+ iyonunun indirgenme potansiyeli Na+ iyonununkinden büyüktür. Bundan nir. Saf ametal elementler elde edilir. dolay› Na+yerine H+ iyonlar› indirgenir. Cl – ⎯→ 1/2 CI2(g)+e– (aq) SO4–2(aq) ⎯→SO2 + O2(g) +2e– 2NO–3(aq) ⎯→ 2NO2(g)+ O2(g)+ 2e– 2H2O ⎯→ O2(g) + 4H+ + 4e– 324

Elektrokimya 2H+ +2e– ⎯→ H2 (g) indirgenme 2. Elde Edilen Maddelerin Miktar› Bunun yerine; Bir elektroliz olay›nda elde edilen ürün miktar›, yar› tepkimenin denkleminden, ak›mdan ve ak›m›n geçme 2H2O+2e– ⎯→ H2 (g) + 2OH–(aq) yaz›labilir zaman›ndan hesaplan›r. Formül kullan›labilece¤i gibi, Anotta CI– ve suyun iyonlaflmas›ndan ortaya ç›kan yar› tepkime denklemlerinden orant›yla hesaplanabi- OH– toplan›r. CI– iyonlar›n›n yükseltgenme gerilimi lir. Bunun için elektronlar›n mol say›s›n›n bilinmesi ge- OH– iyonlar›n›n yükseltgenme geriliminden büyük ol- rekir. du¤u için CI– iyonlar› yükseltgenir. 1 mol elektronun yükü 96500 kulondur. 1 mol elektro- 2CI– ⎯→ CI2 (g) + 2e– yükseltgenme nun yüküne 1 faradayl›k yük denir. Yük, ÖRNEK Q = I.t ile hesaplan›r. AgNO3 sulu çözeltisi elektroliz ediliyor. l = Ak›m fliddeti, birimi amperdir. Buna göre; t = Zaman, birimi saniyedir. Elde edilen madde miktar› formülle hesaplan›rsa, I. (–) yüklü elektrotta Ag(k) a盤a ç›kar. m = Q MA II. Çözeltinin pH yükselir. F. n III. Anotta O2 gaz› a盤a ç›kar. formülü kullan›labilir. MA mol kütlesi n, iyonun yükselt- genme say›s›d›r. Ancak bu konuda yar› tepkimeler- yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? ESEN YAYINLARI den yararlan›larak hesaplamalar›n yap›lmas› daha do¤rudur. (Elektron verme e¤ilimi ; H > Ag > OH– – – ) NO3 A) Yanl›z I B) Yanl›z II C) Yanl›z III D) I ve III E) I, II ve III ÖRNEK ÇÖZÜM AgCI sulu çözeltisi elektroliz edilirken 0,27 amperlik ak›m 2 saat süreyle kullan›l›yor. Buna göre; l. Katotta 2,16 gram Ag(k) a盤a ç›kar. ll. Anotta NK’ da 448 cm3 Cl2 gaz› a盤a ç›kar. lll. Devreden 0,02 mol elektron geçer. yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? ( Ag=108, elektron verme e¤ilimi; H > Ag > CI– > OH–) A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III 325

Elektrokimya ÖRNEK ÇÖZÜM Seri ba¤l› kaplar›n birinde erimifl AICI3, di¤erinde erimifl CaCI2 bulunmaktad›r. Bir kapta 16 gram Ca(k) toplan›nca di¤er kapta kaç gram AI toplan›r? (AI = 27, Ca = 40) A) 1,8 B) 3,6 C) 5,4 D) 7,2 E) 8,4 ÇÖZÜM ESEN YAYINLARI Seri ba¤l› elekroliz kaplar›nda kullan›lan yük eflittir. Bundan dolay› seri ba¤l› kaplarda a盤a ç›kan mad- delerin eflde¤er – gram miktarlar› eflit olur. Eflde¤er gram = Atom kütlesi De¤erlik AI için; Eflde¤er gram = 27 3 Ca için; Eflde¤er gram = 40 2 Ag için Eflde¤er gram = 108 1 326

YAKIT P‹LLER‹ Fosil yak›tlar büyük bir enerji kayna¤›d›r; fakat fosil yak›tlar›n elektrik enerjisine dönüflümü oldukça verimsiz bir ifllemdir. Metan›n yanmas› örnek verilebilir; CH4(g) + 2O2(g) ⎯→ CO2(g) + 2H2O(s) + enerji Elektrik üretmek için, önce tepkimeyle sa¤lanan ›s› su- yun buhar halinde dönüfltürülmesinde kullan›l›r, bu da daha sora türbini ve jeneratörü çal›flt›r›r. Metan›n yanmas›yla a盤a ç›kan enerjinin bir k›sm› basamaklarda kaybolur ve çevreye verilir. En verimli elektrik santrallerinde bile bafllang›çtaki kim- yasal enerjinin yaln›zca % 40’› elektrik enerjisine dönüflür. Yanma tepkimeleri de redoks tepkimeleri oldu¤undan, bunla- r›n do¤rudan elektrokimyasal anlamda kullan›lmas› arzu edi- lir ve böylece güç üretiminde verim çok daha artar. Bu da ifl- leyiflin devam edebilmesi için tepkimeye girenlerin sürekli olarak sa¤lanmas›n› gerektiren bir galvanik hücre, yani yak›t pili olarak bilinen bir ayg›tla sa¤lan›r. Daha önce H2 – O2 yak›t pili kullan›lm›flt›r. H2 – O2 sistemine ilaveten çeflitli yak›t pilleri gelifltirilmifltir. Bunlardan biri de propan – oksijen yak›t pilidir. Yar› hücre tepkimeleri: Anot : C3H8(g) + 6H2O(s) ⎯→ 3CO2(g) + 2OH–(aq) + 20e– Katot : 5O2(g) + 2OH–(aq) + 20e– ⎯→ 10H2O(s) ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Net : C3H8(g) + 5O2(g) ⎯→ 3CO2(g) ⎯→ 3CO2(g) + 4H2O(g) Net tepkime, propan›n oksijende yanma tepkimesiyle ayn›d›r. Di¤er pillerden farkl› olarak, yak›t pilleri kimyasal enerji depolayamazlar. Tepkimeye girenler sürekli olarak yeniden sa¤lanmal›d›r ve ürünler sürekli olarak yak›t pili jenaratörlerinde gürültü, titreflim, ›s› transferi, ›s›sal kirlilik ve normalde elektrik santrallerinde görülen di¤er sorunlar yoktur. Yak›t pillerinin kullan›m› gönümüzde henüz yayg›nlaflmam›flt›r. As›l büyük sorun, kirlili¤e yol açmayan, uzun süre ifllevlerini verimli bir flekilde yapabilen ucuz elektrokatalizörlerin bulunmay›fl›d›r. Günümüz de yak›t pillerinin en baflar›l› uygulamalar› uzay araçlar›nda yer al›r. 327

ELEKTROK‹MYA ÇÖZÜMLÜ SORULAR – 3 1. Eritilmifl XCI3 ve MgCI2 tuzlar› seri ba¤l› olarak 3. Mg+2 ve Y+n iyonlar›n› içeren iki çözelti seri ba¤- elektroliz edildi¤inde 11 gram X ve 7,2 gram Mg l› kaplarda bir süre elektroliz edildi¤inde 4,8 gram Mg ve 20,7 gram Y toplan›yor. a盤a ç›k›yor . X’in atom kütlesi nedir? (Mg= 24) A) 22 B) 52 C) 55 D) 56 E) 64 Buna göre, n de¤eri kaçt›r? ÇÖZÜM (Mg=24, Y=207) A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 6 ÇÖZÜM 2. CuCI2 ve MgI2 tuzlar›n›n kar›fl›m› suda çözüne- ESEN YAYINLARI rek haz›rlanan çözelti elektroliz ediliyor. Buna göre; I. Katotta ilk önce Cu(k) toplan›r. II. Anotta ilk önce I2(g) a盤a ç›kar. III. Devreden 0,5 mol elektron geçince anotta 11,2 litre I2 gaz› a盤a ç›kar. yarg›lar›ndan hangileri do¤ru olur? (e– verme e¤ilimi; Mg>H>Cu>I–> CI–>OH–) A) Yaln›z I B) I ve II C) I ve III 4. Seri ba¤l› iki elektroliz kab›ndan birincisinde D) II ve III E) I, II ve III CaCI2 di¤erinde MnCIX tuzlar›n›n s›v› halleri elektroliz ediliyor. Birinci kapta 8 gram Ca topla- ÇÖZÜM n›nca ikinci kapta 5,5 gram Mn toplan›yor. x say›s› kaçt›r? (Ca=40, Mn=55) A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 ÇÖZÜM 328

Elektrokimya 5. CuSO4 çözeltisinin elektrolizinde katotta 10 da- 7. + – + – kikada 0,20 gram Cu toplan›yor. 2 1 Ak›m fliddeti kaç amperdir? (Cu=64) A) 0,5 B) 1 C) 2 D) 3 E) 4 ÇÖZÜM 1M CuCI 1M CuCI2 fiekilde verilen seri ba¤l› kaplar›n 1.de CuCI çö- zeltisi, 2.de CuCI2 çözeltisi bulunuyor. Devreden bir süre elektrik ak›m› geçti¤inde 2. kapta 16 gram Cu toplan›yor. Buna göre; I. 1. kapta 32 gram Cu(k) toplan›r. II. 1. kapta NK’ da 5,6 litre CI2 gaz› a盤a ç›kar. III. Her iki kapta toplam NK’da 11,2 litre CI2 gaz› a盤a ç›kar. yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? (Cu=64) A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III 6. NiCI2 , AgNO3 ve Pb(NO3)2 tuzlar› çözünerek ÇÖZÜM haz›rlanan sulu çözelti elektroliz ediliyor. Buna göre; ESEN YAYINLARI I. Anotta ilk önce CI2 gaz› a盤a ç›kar. II. Katotta ilk önce Ag(k) oluflur. III. Devreden 0,2 mol elektron geçti¤inde katotta 10,8 gram Ag toplan›r. yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? (e– verme e¤ilimi; Ni>Pb>H>Ag>CI–>OH–> NO3–, Ag= 108) A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III ÇÖZÜM 329

Elektrokimya 8. 4M,500ml CuSO4 çözeltisi, 9,65 amperlik ÇÖZÜM ak›mla 2 saat elektroliz edilirse çözeltideki Cu+2 deriflimi kaç molar olur? (Hacim de¤iflmiyor) A) 1,24 B) 1,82 C) 2 D) 2,41 E) 3,28 ÇÖZÜM ESEN YAYINLARI 10. Na2SO4 , AgNO3 ve KOH kar›fl›m› suda çözüne- rek bir çözelti haz›rlan›yor. Elde edilen kar›fl›m elektroliz edildi¤inden anotta hangi madde a盤a ç›kar? (elektron verme e¤ilimi; K > Na > H > Ag > OH– > SO4–2 > NO3–) A) O2 B) H2 C) Ag D) K E) NO2 ÇÖZÜM 9. Erimifl CrCI3 tuzu elektroliz ediliyor. 4,825 11. MCI2 tuzunun saf s›v› hali elektroliz ediliyor. amperlik bir ak›m ile 5 saat elektroliz ediliyor. 1 amperlik bir ak›m 2 saat boyunca kullan›l›yor. Buna göre; Bu süre sonunda 7,72 gram M metali toplan- d›¤›na göre, toplanan metalin atom kütlesi I. Devreden geçen elektron miktar› 0,6 moldür. kaçt›r? II. 15,6 gram Cr(k) a盤a ç›kar. III. A盤a ç›kan CI2 gaz› NK’ da 10,08 litredir. yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? (Cr=52) A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) II ve III E) I,II ve III A) 127 B) 185 C) 207 D) 227 E) 415 330

Elektrokimya ÇÖZÜM 12. H2SO4 suda çözünerek haz›rlanan çözelti 1,5 amperlik bir ak›mla 12 saat elektroliz ediliyor Buna göre; I. Katotta a盤a ç›kan H2 gaz› NK’da ESEN YAYINLARI 13. Erimifl XCIn elektroliz ediliyor. Anotta 0,3 mol 7,52 litredir. CI2(g) a盤a ç›karken, katotta 0,2 mol X a盤a ç›kmaktad›r. II. Anotta a盤a ç›kan O2 gaz› NK’da 3,76 litredir. Buna göre, X metalinin nitrat tuzunun formü- lü afla¤›dakilerden hangisidir? III. Ayr›flan suyun kütlesi 6,04 gramd›r. yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? A) X(NO3)3 B) X2(NO3) C) XNO3 D) X(NO3)2 E) X2NO3 (H =1, O=16, elektron verme e¤ilimi; H > OH– > SO4–2) ÇÖZÜM A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) Yaln›z III D) I ve II E) I,II ve III ÇÖZÜM 331

ELEKTROK‹MYA ALIfiTIRMALAR – 3 (OKULA YÖNEL‹K SORULAR) 1. Seri ba¤l› elektroliz kaplar›n›n birincisinde MgCI2 4. KCI, Cu(NO3)2 ve CaI2 tuzlar›ndan oluflan bir ikincisinde XCIn saf s›v› tuzlar› bulunmaktad›r. kar›fl›m suda çözünerek bir çözelti haz›rlan›yor. Bir süre elektroliz edildi¤inde birinci kapta Maddelerin elektron verme e¤ilimi; 4,8 gram Mg, ikinci kapta 22,4 gram X toplan›- K > Ca > H > Cu > I– > CI– > OH– > NO3– tür. yor. Buna göre; Buna göre; a) Anotta a盤a ç›kan ilk madde hangisidir? a) n say›s› kaçt›r? (Mg = 24, X = 112) b) Katotta a盤a ç›kan ilk madde hangisidir? b) Devreden kaç mol elektron yükü geçmifltir? c) Anotta a盤a ç›kacak maddelerin a盤a ç›k›fl s›ras› nedir? c) ‹kinci kapta a盤a ç›kan CI2 gaz› NK’ da kaç litredir? 2. ‹ki elektroliz kab›n›n birincisinde erimifl CaCI2, ESEN YAYINLARI 5. 200ml MgCI2 çözeltisi elektroliz ediliyor. Çözeltide- di¤erinde erimifl AICI3 bulunuyor. Bu elektroliz ki CI– iyonlar›n›n tümü tükeninceye kadar devre- kaplar›ndaki saf s›v› tuzlar seri ba¤l› olarak bir den 0,5 faradayl›k yük geçiyor. süre elektroliz ediliyor. Buna göre; Buna göre; a) MgCI2 çözeltisinin deriflimi kaç molard›r? a) Birinci kapta 4 gram Ca toplan›nca ikinci kap- b) Katotta a盤a ç›kan maddenin cinsi ve mikta- ta kaç gram AI toplan›r? r› nedir? (elektron verme e¤ilimi; (Ca=40, AI=27) Mg > H > CI– > OH– dir) b) Her iki kapta toplanan CI2 gaz› NK’da kaç lit- redir? 3. Seri ba¤l› elektroliz kaplar›n›n birincisinde Cu+2 6. S›v› CrCIn in elektrolizinde devreden 0,75 mol di¤erinde Ga+n nin klorür tuzlar› elektroliz edili- elektron geçti¤inde 13 gram Cr (k) olufluyor. yor. Her iki kapta a盤a ç›kan CI2 gaz›n›n toplam Buna göre; hacmi NK’da 26,88 litredir. a) n say›s› kaçt›r? (Cr=52) Buna göre; b) A盤a ç›kan CI2 gaz› NK’ da kaç litredir? a) A盤a ç›kan Cu(k) kaç gramd›r? (Cu = 64) b) 27,6 gram Ga(k) a盤a ç›kt›¤›na göre n say›- s› kaçt›r? (Ga = 69) 332

7. S›v› XCIn tuzunun elektrolizinde devreden 0,6 Elektrokimya mol elektron geçti¤inde katotta 0,2 mol X metali toplanmaktad›r. 10. S›v› TiCI4 tuzu elektroliz ediliyor. 1,6 amperlik bir ak›m ile 2.103 dakika elektroliz edildi¤ine Buna göre; göre, a) Oluflan Ti yaklafl›k kaç gramd›r? (Ti=48) a) n say›s› kaçt›r? b) A盤a ç›kan klor gaz›n›n NK’ daki hacmi kaç litredir? b) X metalinin 16S elementi ile yapaca¤› kararl› bilefli¤in formülü nedir? 8. 0,15 M 2 litre CaCI2 çözeltisi devreden 0,5 mol ESEN YAYINLARI 11. Seri ba¤l› elektroliz kaplar›n›n birincisinde elektron geçinceye kadar elektroliz ediliyor. Çö- CuSO4 çözeltisi, ikincisinde Ag2SO4 çözeltisi ve zeltinin toplam hacmi de¤iflmiyor. üçüncüsünde H2SO4 çözeltisi bulunmaktad›r. Bir Elektron verme e¤ilimi; Ca > H > CI– > OH– ol- süre elektroliz edildi¤inde birinci kapta 0,192 du¤una göre; gram bak›r a盤a ç›k›yor. Buna göre; a) Oluflan CI2 gaz›n›n NK’ daki hacmi kaç litre a) ‹kinci kapta a盤a ç›kan gümüfl miktar› kaç olur? gramd›r?(Cu=64, Ag=108) b) Kalan çözeltideki CI– iyonlar› deriflimi kaç b) Üçüncü kapta elde edilen H2 gaz›n›n molar olur? 684 mm Hg bas›nç ve 27°C s›cakl›k koflulla- c) Çözeltinin pH’› kaç olur? (log 2,5 = 0,4) r›ndaki hacmi kaç litre olur? 9. Eritilmifl XCI3 ve MgCI2 tuzlar› seri ba¤l› elektro- 12. Seri ba¤l› elektroliz kaplar›n›n birincisinde CaCI2 liz kaplar›nda elektroliz edildi¤inde 10,4 gram X saf s›v› maddesi ikincisinde CaBr2 sulu çözeltisi ve 7,2 gram Mg a盤a ç›k›yor. bulunuyor. Birinci kab›n katodunda 48g Ca top- Buna göre; lan›yor. a) Devreden kaç mol elektron geçmifltir? Buna göre; (Mg=24) a) ‹kinci kab›n anotunda a盤a ç›kan madde b) X’ in atom kütlesi kaçt›r? kaç gramd›r? c) XCI3 tuzunun bulundu¤u kapta a盤a ç›kan (Elektron verme e¤ilimi; Ca > H > Br– > OH–) CI2 gaz› NK’ da kaç litredir? b) ‹kinci kab›n anotunda a盤a ç›kan madde ile katodunda a盤a ç›kan madde tepkimeye so- kuluyor. Elde edilen madde kaç gram olur? (Ca=40, H=1, Br= 80) c) Bir önceki soruda tepkime sonucunda elde edilen madde ile 1200cm3 çözelti haz›rlan›- yor. Çözeltinin deriflimi kaç molar olur? 333

ETK‹NL‹K – 13 DO⁄RU VE YANLIfiI BEL‹RLEYEL‹M Elektrokimya Afla¤›daki ifadelerden hangilerinin do¤ru, hangilerinin yanl›fl oldu¤unu, ilgili bofllu¤a ✓ iflaretini koyarak belirtiniz. ■ 1. Bir kimyasal tepkimede elektron al›flverifli oluyorsa bu tür tepkimelere yükseltgenme-indirgenme denir. ■ 2. Bilefliklerin veya iyonlar›n bilefliminde yer alan elementlerin atomlar›n›n sahip oldu¤u elektriksel yüke yük- seltgenme basama¤› denir. ■ 3. Atomlar›n yükseltgenme basama¤› daima pozitif bir de¤erdir. ■ 4. Bir elementin yükseltgenme basama¤›n›n artmas›na indirgenme denir. ■ 5. Kendisi indirgenirken karfl›s›ndakini yükseltgeyen maddeye indirgen denir. ■ 6. Sadece indirgenmenin oldu¤u tepkimelere indirgenme yar› tepkimesi denir. ■ 7. Kendili¤inden gerçekleflen redoks tepkimelerinde yükseltgenen metalin elektron verme e¤ilimi, indirgenen metalin elektron verme e¤iliminden büyüktür. ■ 8. Redoks tepkimelerinde elektron ortaklaflmas› olur. ESEN YAYINLARI ■ 9. Metallerin aktifli¤i artt›kça elektron verme isteklerinde azalma gözlenir. ■ 10. Bir madde e¤er karfl›s›ndaki indirgenmifl ise indirgen veya karfl›s››ndaki yüksetgenmifl ise yükseltgendir. ■ 11. Kendili¤inden gerçekleflen redoks tepkimesinde indirgenen ametalin elektron alma e¤ilimi, yükseltgenen ametalin elektron alma e¤iliminden büyüktür. ■ 12. ‹ndirgenen bir atom elektron vermifltir. ■ 13. Bir pilin tuz köprüsündeki anyonlar anoda, katyonlar ise katoda göç eder. ■ 14. Bir pilin anot elektrotunda indirgenme olur. ■ 15. Elektrotlar aras›nda oluflan potansiyel fark pilin çal›flmas›n› sa¤lar. ■ 16. Standart pil gerilimi sürekli sabit bir flekilde devam eder. ■ 17. Bir kimyasal pilin gerilimi sürekli sabit bir flekilde devam eder. ■ 18. Elektrokimyasal piller kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüfltürür. ■ 19. NaCl tuzunun çözeltisinin elektrolizinde sodyum metali elde edilebilir. 334

ETK‹NL‹K – 14 KAVRAMLARI HATIRLAYALIM Elektrokimya Afla¤›daki cümlelerin boflluklar›n› uygun kelimelerle doldurunuz. Redoks tepkimeleri Efl de¤er Negatif Katyona Elektrokimyasal pil Yükseltgenme Elektron alma ‹ndirgenme Faraday yasas› Anot Nerst denklemi Yükseltgen Elektroliz Deriflim pilleri Basama¤› Gerilim 1. Bir elementin yükseltgenme basama¤›n›n azalmas›na …………… denir. 2. Bir madde e¤er karfl›s›ndakini yükseltgemifl ise …………… dir. 3. Aktifli¤i büyük olan bir ametalin …………… e¤ilimi büyüktür. 4. Aktifli¤i büyük olan bir metalin …………… e¤ilimi büyüktür. 5. Atomlar›n sahip olduklar› yük onlar›n yükseltgenme ……………d›r. 6. Yükseltgenme – indirgenme reaksiyonlar›n› kullanarak, kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüfltürenESEN YAYINLARI sistemlere …………… denir. 7. Pilin …………… elektrodunda yükseltgenme olur. 8. Pil sisteminde bulunan tuz köprüsünde …………… yüklü iyonlar anoda do¤ru gider. 9. Katot elektrotunda devredeki elektronlar çözeltideki …………… aktar›l›r. 10. Elektrolizde anot ve katot kaplar›nda toplanan maddelerin …………… mol say›s› birbirine eflittir. 11. E°pil de¤eri s›f›rdan küçük pilleri çal›flt›rmak için d›flar›dan sisteme bu de¤erden daha büyük bir …………… uygulanmal›d›r. 12. Ayn› tür elektrot ve çözeltilerden farkl› deriflimler kullan›larak haz›rlanan elektrokimyasal pillere …………… denir. 13. Yükseltgenme-indirgenme tepkimelerine genel olarak …………… denir. 14. Bir yükseltgenme-indirgenme tepkimesinin gerçeklefltirilmesi için elektrik enerjisi kullan›l›rsa, bu olaya …………… denir. 15. Elektrolizde, elektrotlarda oluflan veya harcanan maddelerin miktarlar› devreden geçen ak›m ile do¤ru orant›- l›d›r. Bu …………… n›n bir sonucudur. 16. Standart flartlarda farkl› deriflimlere sahip çözeltilerle haz›rlanan bir pilin gerilimi …………… ile hesaplan›r. 335

ETK‹NL‹K – 15 Elektrokimya P‹LLER‹N GER‹L‹MLER‹N‹ HESAPLAYALIM Afla¤›da bilgileri verilen pillerin pil gerilimlerini hesaplay›n›z. Pil hakk›nda verilmeyen di¤er koflullar stan- dart olarak al›nacakt›r. Anot ve Çözeltisi Katot ve Çözeltisi Yükseltgenme ve indirgenme denklem ve potansiyelleri Pil Anot : Mg Katot : Ag Gerilimi 1M MgCl2 1M AgNO3 Mg+2 + 2e– → Mg(k) E° = –2,37 volt Anot : Mg Katot : Ag Ag+ + e– → Ag(k) E° = +0,80 volt 1M MgCl2 1M HCl Mg(k) → Mg+2 + 2e– E° = +2,37 volt Ag(k) → Ag+ + e– E° = –0,80 volt 2H+ + 2e– → H2(g) E° = 0,0 volt Anot : Fe Katot : Cu Fe(k) → Fe+2 + 2e– E° = +0,76 volt 1M Fe(NO3)2 1M HCl Cu(k) → Cu+2 + 2e– E° = –0,34 volt 2H+ + 2e– → H2(g) E° = 0,0 volt Anot : Zn Katot : Cu Zn(k) → Zn+2 + 2e–ESEN YAYINLARI E° = +0,76 volt 1M ZnCl2 0,1M Cu(NO3)2 Cu(k) → Cu+2 + 2e– E° = –0,34 volt Anot : Ca Katot : Ag 1M CaCl2 0,01M AgNO3 Ca+2 + 2e– → Ca(k) E° = –2,87 volt Anot : Zn Katot : Ag Ag+ + e– → Ag(k) E° = +0,80 volt 0,1M ZnCl2 1M AgNO3 Zn(k) → Zn+2 + 2e– E° = +0,76 volt Anot : Ni Katot : Ag Ag(k) → Ag+ + e– E° = –0,80 volt 1M NiCl 1M Cu(NO3)2 Ni(k) → Ni+2 + 2e– E° = +0,25 volt Cu(k) → Cu+2 + 2e– E° = –0,34 volt Ag(k) → Ag+2 + e– E° = –0,80 volt Anot : Ag Katot : Ag Ag(k) → Ag+(aq) + e– E° = –0,80 volt 0,01M AgNO3 0,1M AgNO3 Al(k) → Al+3 + 3e– E° = +1,66 volt Anot : Al Katot : Cu Cu(k) → Cu+2 + 2e– E° = –0,34 volt 1M Al(NO3)3 1M HCl 2H+ + 2e– → H2(g) E° = 0,0 volt Anot : Al Katot : Ag Al(k) → Al+3 + 3e– E° = +1,66 volt 0,1M Al+3 1M Ag+ Ag(k) → Ag+ + e– E° = –0,80 volt Anot : Fe Katot : Ag Fe(k) → Fe+2 + 2e– E° = +0,44 volt 0,1M Fe(NO3)2 0,1M AgNO3 Ag(k) → Ag+ + e– E° = –0,80 volt Anot : Mn Katot : Ag Mn+2 + 2e– → Mn(k) E° = –0,40 volt 1M MnCl2 1M Cu(NO3)2 Cu+2 + 2e– → Cu(k) E° = +0,34 volt Ag+ + e– → Ag(k) E° = +0,80 volt Anot : X Katot : Y 0,1M X+2 1M Y+1 X(k) → X+2 + 2e– E° = +0,40 volt Y(k) → Y+ + e– E° = 0,80 volt 336

ELEKTROK‹MYA TEST – 1 (LYS’YE YÖNEL‹K SORULAR) 1. X,Y ve Z metallerinin aktiflik s›ras› X > Z >Y dir. 5. Asitli ortamda gerçekleflen, Buna göre; Fe+2 + Cr2O7–2 ⎯→ Fe+3 + Cr+3 redoks tepkimesi için; XYZ I. En küçük tam say›larla denklefltirilmifl in- 1M Y+2 1M Z+2 1M X+2 dirgenme yar› tepkimesi, I II III 14H++ Cr2O7–2 + 6e– ⎯→ 2Cr+3 + 7H2O fleklindedir. yukar›daki kaplardan hangilerinde tepkime olmaz? II. Fe+2 indirgendir. III. Fe+3 yükseltgenmifltir. yarg›lar›ndan hangileri do¤ru olur? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) Yaln›z III A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D)I ve II E) II ve III D) I ve III E) II ve III 2. +2 + Ni(aq)+ 2Ag(k) ⎯→ Ni(k) +2Ag (aq) Yukar›daki verilen tepkime için afla¤›dakiler- den hangisi yanl›flt›r? 6. 1M NaCI sulu çözeltisinin elektrolizine iliflkin afla¤›daki ifadelerden hangisi yanl›flt›r? A) Ni+2 indirgenmifltir. (e– verme e¤ilimi ; Na > H > CI–>OH–) A) Katotta H2 gaz› a盤a ç›kar. B) Ag+ yükseltgenme ürünüdür. ESEN YAYINLARI B) Anotta CI2 gaz› a盤a ç›kar. C) (+) yüklü elektrotta yükseltgenme olur. C) Ni+2 yükseltgendir. D) (–) yüklü elektrotta Na(k) birikir. E) Elektroliz s›ras›nda çözeltinin pH yükselir. D) Ni indirgenme ürünüdür. E) Ag+ indirgendir. 7. ‹ki ayr› kaptaki erimifl MgCI2 ve AICI3 tuzlar› be- lirli bir ak›mla ayn› sürede elektroliz ediliyor. 3. Afla¤›daki tepkimelerin hangisinde kükürt in- Kaplardan birinde 4,8 gram Mg(k) toplan›nca di¤erinde kaç gram AI toplan›r? dirgenmifltir? (Mg = 24, Al = 27) A) 2,7 B) 3,6 C) 5,1 D) 5,4 E) 7,2 A) Hg2SO4 + 2e– ⎯→ 2Hg + SO4–2 B) Ag2SO4 ⎯→ 2Ag++ SO4–2 C) Cu + H2S ⎯→ CuS + 2H+ + 2e– D) SO3 ⎯→ SO2 + 1/2 O2 E) S + O2 ⎯→ SO2 4. K2Cr2O7+HCI ⎯→ KCI + CrCI3 + CI2 + H2O yukar›da verilen redoks tepkimesi için; I. HCI’ deki klor yükseltgenmifltir. II. CrCI3 yükseltgenme ürünüdür. 8. Asitik ortamda gerçekleflen Cr2O7–2 + SO3–2 ⎯→ Cr+3 + SO4–2 III. En küçük tam say›larla denklefltirilirse H2O redoks tepkimesi en küçük tam say›larla nun katsay›s› 7 olur. denklefltirilirse yükseltgen maddenin katsa- y›s› kaç olur? yarg›lar›ndan hangisi yanl›flt›r? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) Yaln›z III D) I ve III E) II ve III A) 8 B) 5 C) 4 D) 3 E) 1 337

Elektrokimya 11. 9. Mn Co tuz köprüsü X Y 12 tuz köprüsü 12 1M Mn+2 1M Co+2 X tuzu çözeltisi Y tuzu çözeltisi Yukar›daki verilen pil sisteminde Y elektrotunun fiekilde verilen pilin 2. kab›na Na2S kat›s› ilave miktar› 1 mol azal›rken X ‘ in kütlesi 48 gram art- edilerek çözüldü¤ünde pilin gerilimi azalmaktad›r. maktad›r. Buna göre; Bu sistem için; I. Mn elektrot anottur. I. X yükseltgenmektedir. II. 1. kaba su kat›l›rsa pil gerilimi artar. II. X ve Y’nin yükleri birbirine eflittir. III. Elektron ak›m› d›fl devrede Mn’den Co’ye III. 2. kaptaki çözeltide Y+n iyonlar› deriflimi art- do¤ru olur. maktad›r. yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? (CoS için Kç= 5.10–22) yarg›lar›ndan hangileri yanl›flt›r? (X=48) A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) I ve III E) I,II ve III D) II ve III E) I,II ve III ESEN YAYINLARI 12. X 1 atm H2(g) tuz köprüsü Pt 12 10. Pil Standart pil gerilimi AI – Ag 2,46 volt Cu – Ag 0,46 volt ‹ki pilin standart bafllang›ç gerilimleri verilmifltir. 1M X+2 1M H+ Metallerin elektron verme e¤ilimleri çözeltisi çözeltisi AI > Cu > Ag oldu¤una göre, AI–Cu pili için afla¤›dakilerden hangisi yaln›flt›r? fiekilde verilen pilde zamanla H+ çözeltisinin pH’ › artt›¤›na göre; A) AI elektrot anottur. I. Elektron ak›m› d›fl devrede X’ ten H2’e dir. II. H2 elektron alarak indirgenmifltir. B) Cu elektrotunun çevresinde indirgenme olur. III. X+2 iyonlar›n›n deriflimi artm›flt›r. C) Cu elektrot elektron al›r. yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? D) AI elektrot yükseltgenendir. E) Standart pil gerilimi 2 volttur. A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) I ve III E) II ve III 338

ELEKTROK‹MYA TEST – 3 (LYS’YE YÖNEL‹K SORULAR) ++ 4. Bazik ortamda gerçekleflen; Zn + NO3– ⎯→ NH3 + Zn(OH)4–2 1. X(aq) + Y(k) ⎯→ X(k) + Y(aq) redoks tepkimesi için; + + U(k) ⎯→ 2Z(k) + U(+a2q) 2Z(aq) 2X(k) + U(+a2q) ⎯→ + + U(k) 2X(aq) X, Y, Z ve U elementlerinin yukar›daki tepkimele- I. En küçük tam say›larla denklefltirilmifl in- ri kendili¤inden olmaktad›r. Buna göre, bu ele- dirgenme yar› tepkimesinin denklemi mentlerin elektron verme e¤ilimlerine göre do¤ru s›ralan›fl› nedir? 6H2O + NO3– + 8e– ⎯→ NH3 + 9OH– flek- lindedir. A) Y > X > U > Z B) X > Y > U > Z II. Zn indirgen maddedir. C) Y > Z > U > X D) X > Y < Z > U III. Denklem en küçük tam say›larla denklefltiril- di¤inde H2O’ nun katsay›s› 6 olur. E) Z > U > Y > X yarg›lar›ndan hangileri do¤ru olur? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II 2. SO3–2 + CrO4–2 ⎯→ SO4–2 + Cr(OH)–4 D) I ve III E) I, II ve III Bazik ortamda gerçekleflen yukar›daki tep- ESEN YAYINLARI 5. Zn kime için afla¤›dakilerden hangisi yanl›flt›r? Ni A) SO3–2’ deki kükürt indirgendir. B) CrO4–2 deki krom indirgenmifltir. tuz köprüsü C) SO4–2 yükseltgenme ürünüdür. 12 D) En küçük tam say›larla denklefltirilmifl yük- 1M NiSO4 1M ZnSO4 seltgenme yar› tepkimesinde H2O’ nun kat- say›s› 1 dir. +2 E) ‹ndirgenme yar› tepkimesinin denklefltirilmifl Ni(aq) + 2e ⎯→ Ni(k) denklemi 4H+ + CrO4–2 ⎯→ Cr (OH)–4 + 3e– fleklindedir. E0 = –0,25 volt +2 + 2e– ⎯→ Zn(k) 0 = –0,76 volt Zn (aq) E fiekil çal›flan elektrokimyasal bir pili göstermek- tedir. 3. Na2CO3 + Br2 ⎯→ NaBr + NaBrO3 + CO2 Bu pil için afla¤›dakilerden hangisi yanl›flt›r? yukar›da verilen redoks tepkimesi için; A) Pozitif iyonlar tuz köprüsünde Ni elektronda I. Elektron al›fl verifli brom atomlar› aras›nda do¤ru gider. olmufltur. B) Zamanla nikel elektrodun kütlesi azal›r. II. Br2 yükseltgenmifltir. C) Elektron ak›m› d›fl devrede Zn’den Ni’e do¤- III. Na2CO3 yükseltgendir. ru olur. yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? D) Negatif iyonlar tuz köprüsünde Zn elektroda A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II do¤ru gider. D) I ve III E) II ve III E) 1. kaba su kat›l›rsa pil gerilimi azal›r. 341

Elektrokimya Ag 9. 6. XY Ag tuz köprüsü tuz köprüsü 12 12 1M Ag+ 0,01 M Ag+ 1M X+2 1M H+ fiekilde verilen pil için; fiekildeki pilde bulunan X+2, Y+2 ve H+ I. Pil, her iki kaptaki Ag+ iyonlar› deriflimi eflit iyonlar›n›n indirgenme e¤ilimleri oluncaya kadar çal›fl›r. Y+2 > H+ > X+2 dir. Buna göre, pil için; II. Yar› pil tepkimeleri I. Anot tepkimesi; +2 Ag+(1M) + e– ⎯→ Ag(k) ve X(k) ⎯→ + 2e– dur. Ag(k) ⎯→ Ag+(0,01M) + e– fleklindedir. X (aq) III. 2. kaba Cl– iyonlar› ilave edilirse pil gerilimi düfler. II. Katot tepkimesi: +2 + 2e– ⎯→ Y(k)’d›r. Y (aq) yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? III. Pil tepkimesi: X(k) + 2H+(aq) ⎯→ X+(a2q) + H2(g) d›r. yarg›lar›ndan hangileri yanl›flt›r? (AgCI kat›s› suda çok az çözülür) ESEN YAYINLARI A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) Yaln›z III D) I ve II E) I ve III A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) I ve III E) II ve III 10. Ba Cu tuz köprüsü 7. Eritilmifl XCI3 ve CaCI2 tuzlar› seri ba¤l› bir fle- kilde elektroliz edildi¤inde 11 gram X ve 12 gram 12 Ca a盤a ç›k›yor. Buna göre, X’ in atom kütlesi kaçt›r? (Ca=40) A) 27 B) 44 C) 52 D) 55 E) 56 1M Ba+2 1M Cu+2 8. Asitli sulu çözeltide gerçekleflen, +2 + 2e– ⎯→ Ba(k) E0 = –2,90 volt CH4O + Cr2O7–2 ⎯→ CH2O2 + Cr+3 E0 = +0,34 volt Ba (aq) redoks tepkimesi için; I. CH4O daki karbonun de¤erli¤i –2 dir +2 + 2e– ⎯→ Cu(k) II. En küçük tam say›larla denklefltirilirse Cu (aq) H2O’nun katsay›s› 11 olur. III. CH2O2 deki karbonun de¤erli¤i +2 dir. Yar› pil tepkimelerinin standart gerilimleri bilin- yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? di¤ine göre, yukar›daki pil sistemine ayr› ayr› uygulanan; I. 2. kaba ar› su eklemek II. 1. kaba Ba(NO3)2 katk›s› eklemek III. 2. kaba 2M Cu+2 çözeltisi eklemek ifllemlerinden hangileri pil gerilimini art›r›r? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) Yaln›z III D) I ve III E) I, II ve III D) I ve II E) II ve III 342

ELEKTROK‹MYA TEST – 7 (LYS’YE YÖNEL‹K SORULAR) 1. X, Y, Z metalleri ve H’nin elektron verme 4. AI tuz köprüsü Ag e¤ilimleri aras›nda X > H > Y > Z ba¤›nt›s› var- d›r. Buna göre ; 1M AICI3 1M HCI I. X + 2H+→ X+2 + H2 Al → Al+3 + 3e– E0= +1,66 volt II. X + Y+2 →X+2 + Y 2H+ + 2e– E0 = 0,00 volt III. 2H+ + Z →Z+2 + H2 H2 → Ag+ + e– E0 = –0,80 volt Ag → tepkimelerinde hangileri kendili¤inden ger- çekleflir? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II Yukar›daki sistem için afla¤›dakilerden han- D) II ve III E) I, II ve III gisi do¤rudur? 2. X, Y ve Z metallerinin elekton verme e¤ilimi (ak- A) Pil gerilimi 1, 66 volttur. tiflik s›ras›) X < Y < Z fleklindedir. Bu metallerden yap›lm›fl kaplar içinde afla¤›daki çözeltiler vard›r. B) Ag elektrot anottur. C) Al elektrot katottur. D) e– ak›m› Ag den Al do¤rudur. E) Ag sürekli afl›naca¤›ndan Ag+ deriflimi artar. XNO3 YNO3 ZSO3 çözeltisi çözeltisi çözeltisi I II III ESEN YAYINLARI Y kap Z kap X kap Yukar›daki metal kaplar›n hangilerinde için- 5. Mg tuz köprüsü Pb deki çözeltiler saklanabilir? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) Yaln›z III D) I ve III E) II ve III 1M Mg+2 1M Pb+2 3. X0 + Y+2 → X+2 + Y0 Mg(+a2q) + 2e– → Mg(k) E° = –2,37 volt Y0 + Z+2 → Y+2 + Z0 Pb(+a2q) + 2e– → Pb(k) E° = –0,13 volt tepkimeleri yaz›ld›klar› yönde kendiliklerinden Yukar›daki pilde belirtilen özelliklerden han- gerçekleflmektedir. Buna göre ; gisi yanl›flt›r? I. En aktif metal X’tir. A) Mg elektrot katottur. II. En kuvvetli indirgen X’tir. B) Pb elektrot katotdur. III. ‹ndirgenme e¤ilimi en büyük olan Z+2 iyonu- C) Elektron ak›m› Mg’den Pb’ye do¤rudur. dur. D) (+) iyon göçü Pb’ye do¤rudur. yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? E) Pb+2 elementel hale geçer. A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) Yaln›z III D) I ve III E) I, II ve III 349

Elektrokimya Tuz köprüsü Ag 8. II 6. Tuz köprüsü XY Ag I I II 100 ml 2M 100 ml 1M X+n çözeltisi Y+m çözeltisi AgNO3 AgNO3 Yukar›daki sistemde oluflan pil tepkimesi fiekildeki pil sisteminde 0,1 mol X çözünürken Y için; elektrotta 0,1 mol Y birikiyor. I. Elektron ak›m› I’e do¤rudur. Bu pil için ; II. Birinci kaba 100 ml saf su kat›l›rsa pil gerili- I. X metalinin de¤erli¤i ile Y metalinin de¤erli¤i mi s›f›r olur. eflittir. III. Birinci kap katottur. II. X ve Y ayn› metallerdir. III. Anot tepkimesi X(k) → X+n (aq) + ne– d›r. yarg›lar›ndan hangileri do¤ru olur? ifadelerinden hangileri kesinlikle do¤rudur? A) Yaln›z I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III A) Yaln›z III B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III ESEN YAYINLARI 7. 9. X, Y, Z metalleri için yap›lan deneylerin so- nuçlar›; H2O HCI HNO3 I. Sadece Z metali HCI çözeltisi ile tepkime ve- I II III rerek H2 gaz› oluflturuyor. Bu çözeltilere X, Y, Z metalleri at›ld›¤›nda; II. Y metali X+2 çözeltisi ile tepkime vermiyor. • X, üçüylede tepkime veriyor. • Z, yaln›z III ile tepkime veriyor. oldu¤una göre X, Y, Z ve H elementlerinin in- • Y, II ve III ile tepkime veriyor. dirgen özelliklerine göre büyükten küçü¤e Buna göre aktiflikteki azal›fla göre hangisi do¤ru s›ralan›fl› afla¤›dakilerden hangisidir? do¤rudur? A) X, Y, Z, H B) X, Y, H, Z C) Y, X, Z, H A) Z,H, Y ,X B) Z, H, X, Y C) H, X, Y, Z D) Y, Z, H, X E) X, Z, Y, H D) Y, X, H, Z E) X, Y, Z, H 350

ELEKTROK‹MYA TEST – 8 (LYS’YE YÖNEL‹K SORULAR) 1. 1M NaCI çözeltisinin elektrolizine iliflkin afla- 5. CrO– + – → –2 + 2H2O + 3e– ¤›daki ifadelerden hangisi yanl›flt›r? (Elektron verme e¤ilimi; Na>H>CI–>OH–) 2 4OH CrO4 A) Katotta H2 a盤a ç›kar. B) Anotta CI2 gaz› a盤a ç›kar. tepkimesi ile ilgili; C) (+) yüklü elektrotta yükseltgenme olur. D) (+) yüklü elektrotta O2 gaz› a盤a ç›kar. I. Yükseltgenme yar› tepkimesidir. E) (–) yüklü elektrotta indirgenme olur. –2 II. CrO4 deki Cr, +6 de¤erliklidir. III. Bazik ortamda gerçekleflmektedir. ifadelerinden hangileri do¤rudur? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III 2. Cu2S + NO–3 → Cu+2 + S + NO 6. I. Anotta yükseltgenme olur. Tepkimesi asidik ortamda denklefltirilirse II. Elektron verme e¤ilimi büyük olan elektrot tepkimede yer alacak H2O’ nun katsay›s› ne anottur. olur? III. Anot ve kanotta al›n›p verilen elektron say›la- A) 2 B) 3 C) 4 D) 6 E) 8 r› eflittir. Elektrokimyasal bir pil için yukar›daki yarg›- lar›ndan hangileri do¤rudur? 3. Magnezyum, erimifl magnezyum klorünün ESEN YAYINLARI A) Yaln›z II B) I ve II C) I ve III (MgCI2) elektrolizi ile elde edilir. D) II ve III Bu elektrolize ilgili afla¤›dakilerden hangisi E) I, II ve III yanl›flt›r? (Mg: 24, CI: 35,5) 7. I. 3Cl2 + 6OH– → 5Cl– + ClO–3 + 3H2O A) Anotta klor elde edilir. B) Katotta magnezyum elde edilir. –2 – C) Magnezyum klorürü eritmek ›s› ister. D) Anot ve katotta elde edilen maddelerin kütle- II. MnO4 → MnO2 + MnO4 leri eflittir. III. 2 FeBr2 + Br2 → 2FeBr3 E) Elde edilen magnezyum ve klorun mol say›- Yukar›daki tepkimelerin hangilerinde bir ele- lar› eflittir. ment hem indirgenmifl hem de yükseltgen- mifltir? A) Yaln›z III B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III 4. – + 4OH– → –2 + 4H2O + 3e– 8. FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2 Tepkimesi için afla¤›da verilenlerden hangisi Cr(OH)4 CrO4 do¤rudur? tepkimesi ile ilgili; A) FeS2 yükseltgendir. B) O2 indirgendir. I. Yükseltgenme yar› tepkimesidir. C) Tepkimede kükürt 8e– al›r. D) Tepkimede FeS2’deki Fe ve kükürt yükselt- II. Tepkime bazik ortamda gerçekleflmektedir. genir. – –2 E) Tepkime tamamlan›rsa oksijenin katsay›s› III. Cr(OH)4 ve CrO4 deki (Cr) atomlar›n›n de- 4 olur. ¤erlikleri s›ras›yla (+3) ve (+6) d›r. 351 yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) Yaln›z III D) I ve II E) I, II ve III

Elektrokimya (+) (–) (+) 12. CaCl2 tuzu saf s›v›s›n›n elektrolizinde, devre- 9. (–) den 5 mol elektron de¤erinde yük geçti¤inde katotta kaç gram madde a盤a ç›kar? FeSO4 AgNO3 (Ca : 40, Cl : 36) I II A) 20 B) 50 C) 100 D) 200 E) 400 fiekilde dirençleri özdefl iki elektroliz kab›nda –– FeSO4 ve AgNO3 çözeltileri elektroliz ediliyor. 13. MnO4 + NH3 → MnO2 + NO3 I kapta 11,2 gr Fe a盤a ç›kt›¤›nda di¤erinden Bazik ortamda gerçekleflen tepkimeye ait kaç Ag atomu toplan›r? yükseltgenme yar› tepkimesi afla¤›dakiler- den hangisidir? (Fe : 56, Ag : 108, Avogadro say›s› 6.1023) A) 1,2.1023 B) 2,4.1023 C) 3,6.1023 A) – + 3e–→ MnO2 + 4OH– D) 2,4.1024 E) 1,2.1025 MNO4 B) 2H2O + – + 3e– → MnO2 + 4OH– MnO4 C) 9OH– + NH3 → NO3 + 8e– + 6H2O D) 9OH– + NH3 + 8e– →NO–3 + 6H2O 10. Afla¤›da verilen tan›mlardan hangisi Faraday E) OH– + NH3 + 2e– → – + 6H2O yasas›n›n ifadesidir? NO 3 A) Kimyasal tepkimelerde kütle korunur. ESEN YAYINLARI +– B) Bir mol gaz N.K. da 22,4 litrelik hacim kaplar. 14. Elektron verme e¤ilim- Pt Pt C) Devreden 96500 kulonluk elektrik miktar› geçti¤inde elektrotlarda bir eflde¤er gram leri; madde a盤a ç›kar. Ca>H>Cu>CI–>OH– oldu¤una göre, yandaki D) Avogadro say›s› kadar elektron alabilen veya elektroliz kab› için; verebilen madde miktar›na eflde¤er kütle de- nir. I. Katotta Cu toplan›r. CuCI2 ve CaCI2 çözeltilerinin kar›fl›m› E) ‹leri ve geri tepkime h›zlar›n›n eflitlendi¤i an, II. Anotta CI2 gaz› aç›- kapal› tepkime kab› içinde dengeye var›r. ¤a ç›kar. III. Elektroliz s›ras›nda çözeltinin pH’ › artar. ifadelerinden hangileri do¤rudur? A) Yaln›z II B) I ve II C) I ve III 11. Afla¤›da verilenlerden hangisinde azot yük- D) II ve III E) I, II ve III seltgenmifltir? 15. Ag + HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O A) N2+3H2 → 2NH3 B) Fe(NO3)2 2NaOH → Fe(OH)2 + 2NaNO3 tepkimesi denklefltirildi¤inde suyun katsay›- C) 2NO + O2 → N2O4 s› kaç olur? D) 3Cu 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 4H2O E) NaOH + HNO3 → NaNO3 + H2O A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 352

5. ÜNİTE ÇEKİRDEK KİMYASI 1. BÖLÜM ÇEKİRDEĞİN YAPISI VE KARARLILIK 2. BÖLÜM YAPAY ÇEKİRDEK REAKSİYONLARI 3. BÖLÜM AKTİFLİK, RADYOAKTİF IŞINLARIN SAYIMI VE SAĞLIĞA ETKİSİ 4. BÖLÜM RADYOAKTİF MADDELERİN KULLANIM ALANLARI Atomlar ve moleküller arası çekim kuvvetlerinin değişmesi ile fiziksel hâl değişimlerinin, atomların değerlik elektron sayılarının değişmesiyle kimyasal değişimlerinin olduğu bilinmektedir. Kimyasal tepkimeler, atomların elektron alışverişi veya elektronların ortaklaşa kullanılmasıyla gerçekleşir. Fiziksel ve kimyasal olaylarda atomların çekirdek yapısı değişmez. Bu konuda atom çekirdeklerindeki değişmeler incelenecektir. Bilim adamı Hanri Becquerel ışımayı 1896 yılında, fotoğraf kağıdı ve uranyum bileşiğini bir çekmeceye bırakması sonucu fark etmiştir. Radyoaktif ışımalar konusundaki esas çalışmaları Marie ve Pierre Curie tarafından yapılmıştır. Bu çalışmalar sonucuda radyoaktif olarak adlandırılan atomların yüksek enerji tanecikleri ve ışınlar yaydıkları belirlenmiştir. Radyoaktif atomların ışıma yapması elektron ile ilgili değil, çekirdeğin yapısı ile ilgilidir.

ÇEKİRDEĞİN YAPISI VE KARARLILIK 1. ATOM ALTI TANECİKLER 2. KARARLI VE KARARSIZ ÇEKİRDEKLER 3. DOĞAL RADYOAKTİFLİK Günümüzün en önemli problemlerinden biri enerji ihtiyacıdır. Bu problem gelecekte de ne kadar süreceğini bilmiyoruz. Çözüm için düşünü- len yaklaşımlardan biri nükleer enerjidir. Nükleer enerji hem bir nimet hem de bir bela gibi düşünülebilir. Çünkü enerji yerine göre, toplu imha silahı, ölümcül bir hastalığın çaresi, tüken- mez enerji kaynağı, bertaraf edilmesi kabus olan atık vb. şeklinde karşımıza çıkar. Nükleer enerji büyük ümitler vermekte, fakat birçok teknolojik problemi de beraberinde getirmektedir. 1. BÖLÜM

Çekirdek Kimyas› ÇEK‹RDEK YAPISI VE KARARLILIK 1. ATOM ALTI TANEC‹KLER KUARKLAR Faraday, Stoney, Crooks, Plucker, Goldstain, Ad› Ad› Sembolü Elektrik Thomson, Millikan ve di¤er bilim adamlar›n›n yapt›k- yükü lar› deneyler sonucunda 19. yüzy›l›n atom bilgisi orta- ya ç›kt›. Bilgi birikiminin ulaflt›¤› bu aflamada pozitif 1 Yukar› Up u + –32 1. Nesil yüklü protonlar›n, yüksüz nötronlar›n ve çekirdek et- 2 Afla¤› Down d – 1–3 raf›ndaki belirli enerji katmanlar›nda bulunan elekt- ronlar›n oldu¤u sonucuna ulafl›lm›flt›r. Proton, nötron 3 T›ls›ml› Charm c + –32 2. Nesil ve elektronlar atom alt› tanecikler olarak kabul edil- 4 Garip Strange s – –31 mifltir. 5 Üst Top t + 3–2 3. Nesil 20. yüzy›lda ileri teknolojik araçlar kullan›larak b – –13 yap›lan deneysel çal›flmalar atomun yap›s› hakk›nda- 6 Alt Bottom ki bilgi birikimini gelifltirmifltir. Bu konuda çaba göste- ren bilim adamlar›, h›zland›r›c›lar kullanarak proton, ESEN YAYINLARI ★ Anti parçac›klar örne¤in anti kuarklar, ayn› spinli nötron ve elektron hakk›nda daha fazla bilgi elde edil- ve eflit kütleli fakat elektriksel yükü ve magnetik mesini sa¤lam›fllard›r. Yap›lan bu çal›flmalarda, atom momenti z›t olan parçac›klard›r. Bir baflka ifadey- alt› taneciklerden olan proton ve nötronlar h›zland›r›- le, anti kuarklar›n elektrik yükleri, karfl›t› olduklar› c›larda çarp›flt›r›lm›flt›r. H›zland›r›c›larda çarp›flt›rma kuarklar›n yüklerinin tersidir. s›ras›nda yeni ve daha küçük taneciklerin a盤a ç›kt›- ¤› tespit edilmifltir. A盤a ç›kan ve son derece k›sa sü- ★ Anti kuarklar›n sembolleri, kuarkler›n sembolleri- rede yok olan bu taneciklerin incelenmesi ise çeflitli nin üstüne bir çizgi konulmas› ile oluflturulmufltur. dedektör sistemleri ile gerçeklefltirilmifltir. Yukar› kuark: u Anti yukar› kuark: u– Yap›lan deneyler sonucunda belirlenen tanecikle- rin özelliklerini, birbiriyle olan etkileflimlerini ve tane- ★ Proton ve nötronlar kuarklardan oluflmufltur. Nöt- cikleri bir arada tutan kuvvetleri aç›klamak amac›yla ron u, d, d proton ise u, u, d kuarklar›ndan olufl- Standart Model gelifltirilmifltir. Standart Model’e gö- mufltur. re temel tanecikler, kuarklar ve leptonlar olarak ad- land›r›lan iki aileye ayr›l›r. Standart Model’e göre ev- ★ Kuarklar›n renk yükleri; k›rm›z›, mavi ve yeflil rende, temel parçac›klar olarak; 6 çeflit kuark, 6 çe- renk yükleridir. Ayr›ca bunlar›n anti parçac›klar› flit lepton, kuark ve leptonlar›n karfl›t parçac›kla- da karfl›t› oldu¤u renk yükünü tafl›r; anti k›rm›z›, r› bulunmaktad›r. Bu parçac›klar d›fl›nda da parça- anti mavi ve anti yeflil renkleri. c›klar bulunmaktad›r. Üç renk yükü veya bir renk yükü ile bunun anti ★ Kuarklar ile leptonlar ulafl›lan bilgi birikimine gö- yükünün bir araya gelmesi ile nötr (ya da nötr say›lan re, temel tanecikler olduklar› düflünülmektedir. beyaz) renk oluflur. Kuark ve Antikuarklar ★ Alt› çeflit kuark ve birer de anti (karfl›t) kuarklar› bulunmaktad›r. 365

Çekirdek Kimyas› Güçlü nükleer kuvvetler kuarklar›n çok yak›n mesafede birbirini fliddetle çekme/itme kuvvetleridir. Lepton ve Antileptonlar ★ 6 çeflit lepton ve birer de anti (karfl›t) leptonlar ★ Bu çekme itme kuvvetleri, elektriksel ve manyetik kuvvetlerin binlerce kat›d›r. bulunmaktad›r. ★ u ve d kuarklar› birbirini çok fliddetle çeker. LEPTONLAR ★ Kuarklar›n çekme itme kuvvetleri renk yükleriyle Ad› Sembolü Elektrik ifade edilmektedir. Kuarklardaki renk yükü adlan- yükü d›rmas›n›n bilinen ›fl›k veya renklerle bir ilgisi yoktur. Çekme itmenin temelini oluflturan fiziksel 1 Elektron e– –1 1. Nesil nitelik, “renk” kelimesi ile nitelenmifltir. Renkler bütünüyle keyfi seçilmifltir. Renklerle olan ben- 2 Elektron Nötrinosu νe 0 2. Nesil zerlik ise mavi, k›rm›z› ve yeflilin birleflerek renk- 3 Muon μ– –1 siz say›lan beyaz› oluflturmas›d›r. Bu da nötr renk yükünü meydana getirmektedir. 4 Muon Nötrinosu νμ 0 ★ Güçlü nükleer kuvvetler evrendeki en güçlü kuv- 5 Tau τ – –1 3. Nesil vetler olup proton ve nötrondaki kuarklar› bir ara- da tutan kuvvetlerdir. Standart modele göre, 6 Tau Nötrinosu ντ 0 atom alt› parçac›klar aras›ndaki kuvvetleri, ger- çekte çok küçük parçac›klar›n al›flverifli sayesin- ★ Antileptonlar antielektron, anti muon ve anti tau ESEN YAYINLARI de mümkün olur. Etkileflen iki kuark aras›nda al›- dur. Anti elektrona pozitron denilmektedir. Nötri- n›p verilen bu parçac›klara gluon denilmektedir. nolar›n karfl›tlar› ise, elektron anti nötrinosu, mu- Kuarklar birbirini gluonlar sayesinde kuvvetli etki- on anti nötrinosu ve tau anti nötrinosudur. leflimle çeker. ★ Anti leptonlar›n sembolleri karfl›t olduklar› lepton- ★ Proton ve nötronlarda as›l yap› tafllar› olan kuark- lar› bir arada tutan, renk z›tl›¤› temeline dayal› lar›n simgelerinin üzerine birer çizgi konularak güçlü kuvvetlerdir. Bu kuvvetler sayesinde, nük- leonlar çok fazla enerjilerle karfl›lafl›lmad›kça ka- gösterilir. rarl› kal›rlar. Muon anti nötrinosu: νμ ★ Proton ve nötronlar›n, yap›lar›ndaki u ve d kuark- lar›n da¤›l›mlar› simetrik olmad›¤› içen, renk di- Tau anti nötrinosu: ντ polleri oluflur. ★ Elektronun kütlesi 9,1.10–31 kg ve spini 1 olan Zay›f nükleer kuvvetler proton - proton, proton 2 - nötron, nötron - nötron çekim kuvvetleridir. Proton ve nötronlar›n dipol karakterinden kaynaklan›r. negatif yüklü parçac›kt›r. En küçük kütleli lepton- Dipol karakter nedeniyle proton ve nötronlar ara- dur. Bozunarak dönüflebilece¤i daha hafif parça- s›nda, güçlü nükleer kuvvetlerden daha zay›f kuvvet- ler oluflur. c›k olmad›¤›ndan kararl›d›r. Elektronun anti par- ★ Zay›f nükleer kuvvetler protonlar aras› itmeyi faz- çac›¤› olan pozitronun ise yükü pozitiftir. Kütlesi las›yla karfl›lad›¤› için, protonlar›n özdefl yükleri- ne ra¤men çekirdekler kararl›d›r. ve spini elektron ile ayn›d›r. Pozitronun özel bir sembolü vard›r. Pozitron e+ veya β+ ile gösterilir. ★ Nükleonlar›n say›s› çok art›nca, nükleonlar aras› mesafe artaca¤› için zay›f nükleer kuvvetlerin et- Temel Kuvvetler kisi azal›r. Protonlar aras› elektriksel itme kuvvet- Do¤ada dört temel kuvvet vard›r. Bunlar: leri hakim olur; çekirdek karars›z olaca¤›ndan parçalan›r. a) Güçlü nükleer kuvvetler, b) Zay›f nükleer kuvvetler, c) Elektromagnetik kuvvet, d) Kütle çekim kuvveti. 366

Çekirdek Kimyas› 2. KARARLI VE KARARSIZ ÇEK‹RDEKLER a) Ba¤lanma Enerjisi ve Kararl›l›k 56Fe 1,5.10–12 4He 238U Nükleon bafl›na çekirdek 1,2.10–12 ba¤lanma enerjisi (J) 9.10–12 6.10–12 3.10–12 2H 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 Kütle Numaras› Bir çekirde¤i nötron ve protonlar›na ayr›flt›ra- Atom çekirdeklerinin kararl› ya da karars›zl›¤› pro- bilmek için gerekli enerjiye çekirdek ba¤lanma ener- ton ve nötron say›lar› ve bunlar›n oranlar›na da ba¤la- jisi denir. Çekirdek ba¤lanma enerjisi, çekirdek nabilir. kararl›l›¤›n›n nicel bir ölçüsüdür. Bu nicelik ekzotermik bir çekirdek tepkimesi s›ras›nda enerjiye dönüflen Atom ve külte numaras› en büyük kararl› çekirdek kütle kayb›na eflde¤erdir. Hesaplamada afla¤›daki bi- 28039Bi tür. Bu çekirdekten daha büyük olanlar karars›zd›r. rimler esas al›nmaktad›r. Bu atom çekirde¤inden küçük olup karars›z olan izotop 1 joule = 1kg.m2/s2 atomlar da bulunmaktad›r. Çift say›da proton ve nötron 1 mol atom için hesaplan›rken 1 atom için elde içeren çekirdekler di¤erlerine göre daha kararl›d›rlar. edilen de¤erler ile Avogadro say›s› çapr›l›r. Tek say›da proton ve tek say›da nötron içeren çekirdek- Çekirdek ba¤lanma enerjisi bir çekirde¤in kararl›- l›¤›n›n bir ifadesidir. Ancak, herhangi iki çekirde¤in ka- ler en az kararl› olanlard›r. 2, 8, 20, 50, 82, 126 tane rarl›l›klar›n› karfl›laflt›r›rken çekirdeklerin farkl› say›da nükleon içerdi¤i göz ard› edilemez. Bu nedenle nük- proton veya nötron tafl›yan çekirdekler en kararl› leon bafl›na çekirdek ba¤lanma enerjisi kullan›lmal›- d›r. çekirdeklerdir. Bu say›lara sihirli say›lar denir. ESEN YAYINLARI Bir genelleme yap›larak çekirdek kararl›l›¤› n p oran› ile de iliflkilendirilebilir. Atom numaras› 20’ye kadar olan elementlerin nötron ve proton say›lar› eflit veya yak›nd›r. Bu atom- lar›n çekirdekleri kararl›d›r. n oran› 1 ile 1,5 aras›n- p Nükleon bafl›na Çekirdek ba¤lanma enerjisi da olan atom çekirdekleri genelikle kararl›d›r. Bu böl- Çekirdek ba¤lanma enerjisi = gede olup karars›z olan atom çekirdekleri olabilir. Nükleon say›s› n p > 1, 5 olan atom çekirdekleri ise karars›zd›r. Nükleon bafl›na çekirdek ba¤lanma enerjisinin Elementlerin atom çekirdeklerinin kararl› veya de¤iflimi grafikte verilmektedir. Önce h›zl› yükselirken en fazla nükleon ba¤lanma enerjisi kütle numaras› karars›zl›¤›n› gösteren proton say›s›-nötron say›s› de- 40-100 aras›ndaki elementlere ait olup en yüksek de- ¤erler demir, kobalt ve nikel elementlerine aittir. Bu- ¤iflim grafi¤i çizilebilir. nun anlam›, nükleonlar aras› en yüksek net çekim kuvvetleri demir, kobalt ve nikel elementlerinin çekir- nötron say›s› kararl›l›k kufla¤› deklerindedir. I.bölge n =1 Karars›zl›k p denizi III.bölge Karars›zl›k proton say›s› denizi II.bölge 83 367

Çekirdek Kimyas› Kararl› çekirdekler kararl›l›k kufla¤› içinde yer Uranyum 238 Serisi al›r. Bu band›n d›fl›nda kalan civar elementleri karar- s›zl›k denizinde yer al›r. Karars›zl›k denizindeki çekir- 238 ⎯→ 206 + 8α + 6β– dekler ›fl›ma yayarak bozunurlar. U Pb Kendili¤inden yap›s›n› de¤ifltiren ve ›fl›ma ve- 92 82 ren çekirdeklere radyoaktif denir. Do¤ada bu tür bir çok karars›z çekirdek vard›r. Atom numaralar› 83’ten Toryum 232 Serisi büyük olan tüm elementler radyoaktiftir. Daha küçük atom numaral› olan elementlerin hepsinin kararl› ol- 232 ⎯→ 207 + 6α + 4β– du¤u söylenemez. Baz› karars›z çekirdekli izotoplar› vard›r. Kararl›l›k kufla¤›n›n d›fl›ndaki elementlerin du- Th Pb rumlar›n› genellefltirebiliriz. 90 82 I. bölge: Bu bölgede bulunan atom çekirdeklerin- Aktinyum Serisi (Uranyum 235 Serisi) de nötron say›s› fazla oldu¤u için karars›zl›k göster- mektedir. Bu bölgede olup karars›z olan atom çekir- 235U + 207Pb + 7α + 4β– dekleri nötron say›s›n› azaltarak ve proton say›s›n› ar- t›rarak kararl›l›k kufla¤›na yaklaflabilir. Bu bölgedeki 92 82 atom çekirdekleri genellikle β– ›fl›mas› yapar. Yak›n tarihlere kadar, radyoaktif maddeler, a¤›r elementlerin bozunmas›yla elde edilirdi. Bundan do- lay› önemlidir. Radyoaktif bozunma serisi, nükleer ya- k›tlar›n özelliklerini anlamada da önemlidir. 24Na ⎯→ 24Mg + β– ESEN YAYINLARI b) Do¤al Radyoaktiflik 11 12 Kendili¤inden yap›s›n› de¤ifltiren ve ›fl›ma veren izotoplara radyoaktif denir. Do¤ada bu tür çekirde¤i II. bölge: Bölgede bulunan atom çekirdeklerinde karars›z birçok izotop vard›r. Periyodik cetvelin 83Bi proton say›s› fazlad›r. n/p oran› kararl›l›k kufla¤›nda- izotopundan sonra gelen tüm elementler radyoaktiftir. kinden küçüktür. Bu bölgede olup karars›z olan atom Daha küçük atomlara sahip olan elementlerinde baz› çekirdekleri proton say›s›n› azaltarak ve nötron say›- karars›z izotoplar› vard›r. Do¤al radyoaktif bir izotop, s›n› art›rarak kararl›l›k kufla¤›na yaklaflabilir. Bu atom yayg›n olarak üç tür ›fl›ma verir; alfa, beta ve gama. çekirdekleri genellikle pozitron ›fl›mas› veya elektron yakalama ifllemi yapar. Radyoaktiflik, çekirdek bozunmas›n›n bir göster- gesi olup çekirde¤in k›smi parçalanmas›d›r. α, β ve γ 18 ⎯→ 18 + β+ enerji ve parçac›klar› çekirdekten ç›karlar. Geride bo- zunan çekirdekten farkl› say›da proton ve nötron içe- Ne F ren çekirdek kal›r. Bu baflka bir element atomunun 10 9 çekirde¤idir. Bu olayda bir elementi di¤er bir elemen- te dönüflümü, baflka bir ifade ile radyoaktif dönüflüm 7o 7 meydana gelmifl olur. Be + e ⎯→ Li 4 –1 3 Nükleer (radyoaktif) dönüflümler 20. yüzy›l›n bafl- lang›c›na kadar bilinmiyordu. III. bölge: Atom numaras› 83’ten büyük olan atom çekirdekleri karars›z ve radyoaktiftir. Bu ele- Radyoaktif dönüflümlerin keflfi 1895 y›l›nda Wil- mentlerin çekirdekleri en az bir α ›fl›mas› yaparak bo- helm Roentgen taraf›ndan X ›fl›malar›n›n keflfi ile zunurlar. Atom numaralar› 60’tan küçük olan element- bafllar. Bundan esinlenen Hanri Becquerel baz› mad- lerin çok az› α ›fl›mas› yapar. delerin ›fl›ma yapt›¤›n› keflfetmifltir. Atom numaralar› 83’ten büyük olan elementler Marie Curie ve Pierre Curie yapt›klar› deneyler genel olarak proton ve nötron kaybederler. Bu çekir- sonucunda polonyum ve radyum elementleri keflfedil- dekler ad›m ad›m bozunarak, bir radyoaktif seri di. Bu ve buna benzer çal›flmalarla elementlerin yay- olufltururlar. d›klar› alfa, beta ve gama ›fl›malar› keflfedildi ve s›n›f- land›r›ld›. Do¤al radyoaktif elementler üç grup bozunma se- risi içinde yer almaktad›r. 368

Becquerel, Pierre, Marie, Rutherford ve Villard gi- Çekirdek Kimyas› bi bilim adamlar›n›n efl zamanl› çal›flmalar› sonucun- da 1900’lu y›llara gelindi¤inde uranyum, toryum, po- ★ Radyoaktif maddelerin yayd›klar› radyasyon lonyum ve radyum elementlerinin ›fl›ma yapt›klar› be- Geiger sayac› kullan›larak ölçülür. Geiger sayac› ›fl›- lirlemifl oldu. Bu elementlerin ›fl›ma yapma özellikleri- may›, düflük bas›nçl› bir gaz›n iyonlaflmas›n› izleye- ni tan›mak amac›yla Marie Curie taraf›ndan radyoak- rek kaydeder. Ifl›ma, atomlar› iyonlaflt›r›r ve elektrot- tif element tan›mlanmas› kullan›ld›. lar aras›nda k›sa süreli bir ak›m oluflturur. Oluflan elektrik sinyali hem par›ldamaya hem de t›k sesine Bu çal›flmalar›n sonucunda kütlenin enerjiye dö- dönüfltürülür. Her t›k sesi veya par›ldama bir nükleer nüflümü (E = m.c2), yapay çekirdek dönüflümü ve di- parçalanmay› gösterir. ¤er ›fl›ma türleri keflfedildi. Bu çal›flmalar› nükleer fis- yon ve atom bombas› izledi. ★ Bir radyoaktif izotopun saniyedeki nükleer bo- zunma say›s›na aktiflik denir. Saniyedeki bir nükleer ★ Bir elementin baz› izotoplar› radyoaktif, baz› bozunmaya 1 becquerel birimi denir. izotoplar› ise radyoaktif olmayabilir. Bir elementin rad- yoaktif özellik gösteren izotoplara radyoizotop denir. Radyoaktif bir çekirdek, yayg›n olarak 3 tür ›fl›ma verir: α parçac›kar›, β– parçac›klar› ve γ ›fl›nlar›. ★ Radyoizotoplar›n etraf›na yayd›¤› enerji ve par- Bunlara β+ ve elektron yakalamay› da ekleyebiliriz. çac›klara radyasyon denir. Bu do¤al bozulma türlerini k›saca özetleyebiliriz. ★ Radyasyon canl›lar› etkiler. Karfl› karfl›ya kal›- Alfa Bozunmas› ve Alfa Ifl›nlar› nan miktar çok fazla ise yak›c› etki yapar. Canl› orga- nizmadaki molekülleri özellikle de DNA’lar› parçalara ESEN YAYINLARI a) Alfa Ifl›nlar› ay›r›rlar. α parçac›klar›n›n maddeyi nüfuz etme özel- α veya 24He ile gösterilir. +2 yüklü, kütle numara- likleri düflüktür. Ancak nüfuz edince çok zarar verir. s› 4 olan parçac›klard›r. Pozitif yüklü olduklar›ndan Maddeye çarpma an›ndaki enerjileri, moleküllerden atomlar› uzaklaflt›r›r ve kristaldeki iyonlar›n yerlerini elektrik ve manyetik alanlarda sapmaya u¤rarlar. de¤ifltirir. α tanecikleri doku içine girerse, fliddetle za- rar verir ve ciddi hastal›klara yol açar. DNA veya onun Alfa parçac›klar›n›n h›z›, ›fl›k h›z›n›n % 10’u civa- protein sentez mesaj›n› yorumlayan enzim zarar gör- r›ndad›r. Bundan dolay› nüfuz etme özelli¤i azd›r. An- dü¤ünde kanser meydana gelebilir. cak zarar verir. Bir madde içerisinde hareket ederken maddeyi iyonlaflt›r›rlar ve çok miktarda iyon oluflturur- α ›fl›nlar›ndan daha h›zl› olan β ›fl›nlar› elektros- lar. tatik etkileflmeye girinceye kadar yüzeyden 1 cm içe- riye kadar nüfuz edebilir. Yüksüz ve yüksek enerjili γ b) Alfa Bozunmas› ›fl›nlar› vücuttan, camdan, kap›dan duvardan geçebi- lir ve yolu üzerinde çarpt›¤› molekülleri iyonlaflt›rarak Daha önce söylendi¤i gibi atom numaralar› canl› dokuya zarar verebilir. γ ›fl›nlar› etkisiyle iyonla- 83’ten büyük olan elementler α ›fl›mas› yaparak bozu- flan protein ve DNA molekülleri, ifllevlerini yapamaz- nurlar. Bu çekirdekler proton ve nötron say›lar›n› azal- lar ve sonuçta radyasyon hastal›¤› ve kanser ortaya tarak kararl› olmaya çal›fl›rlar. ç›kabilir. Alfa ›fl›mas›, yapan bir atomun çekirde¤inden ★ Radyoaktif maddenin yayd›¤› radyasyon foto¤- He+2 ayr›l›r. Atom çekirde¤i 2 proton ve 2 nötron f›rlat- raf filmlerini etkiler. Foto¤raf filmlerini yakarak siyah- laflt›r›r. Foto¤raf filmleri üzerinde siyahlaflt›rman›n m›fl olur. Atom numaras› 2, kütle numaras› 4 azal›r. miktar›na bak›larak, fliddet ölçümleri veya karfl›laflt›r- malar yap›labilir. 236 232 4 U ⎯→ Th + He 92 90 2 226 222 + α Ra ⎯→ Rb 88 86 Oluflan 4 +2 çekirdekleri 2e– alarak helyum ga- He 2 z›n› oluflturur. 369

Çekirdek Kimyas› ÇÖZÜM ÖRNEK Atom numaras› 88, kütle numaras› 226 olan X ele- menti 3α ›fl›mas›n› yaparak Y elementini oluflturu- yor. Y’nin nötron say›s› kaçt›r? A) 82 B) 88 C) 132 D) 138 E) 214 ÇÖZÜM Beta Bozunmas› ve Beta Ifl›nlar› Pozitron Bozunmas› ve Pozitron Ifl›nlar› a) Pozitron Ifl›nlar› β+ veya oe ile gösterilir. +1 yüklü, kütlesi elektro- +1 nun kütlesine eflit ve kütle numaras› 0 olan bir tane- ciktir. Elektrik ve manyetik alanlar›nda sapma göste- rir. Pozitif yüklü oldu¤u için (–) kutba sapar. H›z› ›fl›k h›z›n›n % 90’› civar›ndad›r. Nüfuz etme özelli¤i daha fazlad›r. a) Beta Ifl›nlar› b) Pozitron Bozunmas› β, β– veya o n <1 oldu¤u için karars›z olan atom çekirdekle- p e ile gösterilir. –1 yüklü, kütlesi elekt- –1 ronun kütlesine eflittir. Kütle numaras› 0’d›r. Elektrik ri kararl› hale geçmek için pozitron ›fl›mas› yapar. Nöt- ron say›s› artar, proton say›s› azal›r. Pozitron ›fl›ma- ve manyetik alanlar›nda sapmaya u¤rarlar. Negatif ESEN YAYINLARI s›nda 1 proton 1 nötrona dönüflür. yüklü oldu¤u için (+) kutba sapar. β– taneciklerinin h›- z›, ›fl›k h›z›n›n % 15’i civar›ndad›r. α parçac›klar›na 1 1o göre daha fazla nüfuz etme özelli¤ine sahiptir. p ⎯→ n + e b) Beta Bozunmas› 1 0 +1 Genellikle n > 1 olup karars›zl›k bölgesinde yer Bir element atomu bir pozitron ›fl›mas› yaparsa p atom numaras› bir azal›r, kütle numaras› de¤iflmez. ‹zobar atom oluflur. alan atom çekirdekleri β– ›fl›mas› yaparlar. 43T ⎯→ 43Sc + β+ 22 21 Bir elementin atom çekirde¤i 1β– ›fl›mas› yap›nca Gama Bozunmas› ve Gama Ifl›nlar› a) Gama Ifl›nlar› atom numaras› 1 artar, kütle numaras› de¤iflmez. ‹zo- bar atomlar oluflur. Beta bozunmas›, bir nötronun bir protona dönüfl- γ ile gösterilir. Kütlesi ve yükü s›f›rd›r. H›z› ›fl›k h›- z›na eflittir. Nüfuz etme özelli¤i çok yüksektir. Elektrik mesidir. ve manyetik alanlar›nda sapmaz. Yüksek enerjili 1n ⎯→ 1p + oe elektromanyetik dalgalard›r. 0 1 –1 b) Gama Bozunmas› 24 24 o Na ⎯→ Mg + e 11 12 –1 p = 11 p = 12 Di¤er ›fl›malar sonucunda atom çekirde¤inde n = 13 n = 12 enerji birikir. Biriken fazla enerji atom çekirde¤ini ka- ÖRNEK rars›z yapar. Bu tür atomlar› göstermek için sa¤ üst köflesine ∗ iflareti konulur. 230 24Mg∗ ⎯→ 24 + γ X atomu 6 alfa, 4 beta ›fl›malar›n› yap›yor. Mg 90 12 12 Oluflan Y’nin atom ve kütle numaras› kaçt›r? Bu yüksek enerjili atom çekirdekleri gama ›fl›n› A) 90–208 B) 34–206 C) 82–208 yayarak daha düflük enerjili çekirde¤e dönüflür. D) 82–206 E) 80–210 370

Çekirdek Kimyas› Gama ›fl›mas› yapan atom çekirdeklerinin atom Elektron K enerji katman›ndan yakaland›¤› için ve kütle numaras› de¤iflmez. elektron yakalanmas›na K-yakalamas› da denir. 234 ⎯→ 230Th∗ + α 44 o 44 Ti + e ⎯→ Sc U 92 90 22 –1 21 230Th∗ ⎯→ 230 + γ Bir atomun elektron yakalamas› do¤al bir olayd›r. Th 90 90 ÖRNEK Nötron Bozunmas› (Ifl›mas›) 35X izotopu bir beta ›fl›mas› yaparak Y izotopuna dö- Atom çekirde¤inin bir nötronu d›flar› f›rlatmas›d›r. 16 Bu tepkime az yayg›nd›r. H›zl› gerçekleflece¤i için ta- kip edilmesi kolay olmayan bir olayd›r. nüflüyor. Y izotopu için afla¤›dakilerden hangisi do¤rudur? Bu bozunmada atom numaras› de¤iflmez, kütle A) Kütle numaras› 34’tür. numaras› 1 azal›r. Sonuç olarak ›fl›ma yapan atomun B) Periyodik cetvelin 5A grubundad›r. izotopu oluflur. C) Atom numaras› 15’tir. D) Nükleon say›s› 36’dir. 91Se ⎯→ 90Se + 1n E) Nötron say›s› 18’dir. 34 34 0 ÇÖZÜM ESEN YAYINLARI Proton Bozunmas› (Ifl›mas›) Atom çekirde¤inin bir protonun d›flar› f›rlatmas›- d›r. Bu tepkime az yayg›nd›r. Bu bozunmada atom nu- maras› ve kütle numaras› birer azal›r. Elementin türü de¤iflir. 57 56 1 Zn ⎯→ Cu + p 30 29 1 Elektron Yakalama ÖRNEK Atom çekirde¤i en yak›n orbital olan 1s orbitalin- 205 den bir elektron yakalad›¤›nda, X izotopu 3 alfa, 2 beta ›fl›malar› sonucunda Y izo- 1o 1 83 topuna dönüflüyor. X’in atom ve kütle numaras› kaçt›r? p + e ⎯→ n 1 –1 0 A) 84 – 210 B) 86 – 209 C) 87 – 217 D) 93 – 217 E) 95 – 223 tepkimesi sonucunda bir proton azal›r, bir nötron ar- tar. Bunun sonucunda atom numaras› bir azal›r, kütle numaras› de¤iflmez. Kütle numaras›n›n de¤iflmeme- ÇÖZÜM sinin nedeni; proton say›s› bir azal›rken, nötron say›- s› bir artmas› ve toplam›n›n de¤iflmemesidir. Bir elektronun yakalanmas› sonucunda boflalan elektronun yerini doldurmak için elektronlar yeniden düzenlenir. Elektronlar›n yüksek enerji seviyesinden düflük enerji seviyesine geçmeleri sonucu enerji aç›- ¤a ç›kar. Enerji fark› d›flar›ya elektromanyetik ›fl›ma olarak yay›l›r. 371

Çekirdek Kimyas› ÖRNEK 238 231 207 U un do¤al bozunma serisi (uranyum serisi) X izotopunun Pb izotopuna dönüfltü¤ü bir 92 90 82 Afla¤›ya ve sola yönlenen uzun oklar α-parçac›¤› ya- radyoaktif bozunmada, kaç alfa ve kaç beta ›fl›ma- y›nlanmalar›na karfl›l›k gelir. K›sa yatay oklar β– ya- lar› olmufltur? y›nlanmalar›n› gösterir. Di¤er do¤al radyoaktif bozun- A) 4α, 4β B) 4α, 6β C) 6α, 2β 235 D) 6α, 4β E) 6α, 6β ma serileri U (aktinyum serisi) ile bafllar. ÇÖZÜM 92 Atom numaralar› büyük olan bütün radyoaktif çe- kirdekler üç radyoaktif bozunma serisinden birine gö- re bozunur. Uranyum 238 Serisi 238 ⎯→ 206 + 8α + 6β– U Pb 92 82 Toryum 232 Serisi 232 ⎯→ 207 + 6α + 4β– Th Pb 90 82 Aktinyum Serisi (Uranyum 235 Serisi) 235 + 207 + 7α + 4β– U Pb 92 82 Kütte Numaras› Eskiden aktino - uranyum olarak adland›r›lan ak- ESEN YAYINLARI tinyum serisi uranyum - 235 ile bafllar. Atom numaralar› 83’ten büyük olan radyoaktif elementler genel olarak proton ve nötron kaybederler. Yak›n tarihlere kadar, radyoaktif maddeler, a¤›r Bu çekirdekler ad›m ad›m bozunarak, bir radyoaktif elementlerin bozunmas›yla elde edilirdi. Bundan do- bozunma serisi olufltururlar. lay› önemlidir. Radyoaktif bozunma serisi, nükleer ya- k›tlar›n özelliklerini anlamada da önemlidir. 238 234 230 226 222 218 214 210 206 TI 82 84 86 88 90 92 80 Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Th Pa U Hg Atom numaras› 372

ÇEK‹RDEK K‹MYASI ÇÖZÜMLÜ SORULAR – 1 (OKULA YÖNEL‹K SORULAR) 1. 94 ÇÖZÜM X çekirde¤i 2 alfa, 3 beta ›fl›malar›n› yaparak Y 42 çekirde¤ine dönüflüyor. Y’nin izotopu afla¤›dakilerden hangisidir? A) 86 Y B) 86 Y C) 86Y D) 85Y E) 85Y 41 40 42 39 41 ÇÖZÜM 4. 234 X atomu 4 alfa, 1 beta ›fl›malar›n› yap›yor. 91 Ifl›ma sonucu oluflan yeni izotopun atom ve kütle numaras› kaçt›r? A) 84 – 218 B) 84 – 219 C) 84 – 235 D) 85 – 218 E) 86 – 218 2. X elementi 3 alfa, 2 beta ›fl›malar› sonucunda ÇÖZÜM 206 Y elementine dönüflüyor. 82 X’in atom ve kütle numaras› kaçt›r? ESEN YAYINLARI A) 84 – 218 B) 86 – 218 C) 86 – 220 D) 88 – 218 E) 88 – 20 ÇÖZÜM 5. Periyodik cetvelin 6. periyot 2A grubunda bulu- nan X’in radyoaktif izotopu 3 alfa, 1 beta ›fl›mala- r›n› yap›yor. Oluflan Y elementinin periyot ve grubu nedir? A) 5. periyot, 4A B) 6. periyot, 2A C) 5. periyot, 5A D) 6. periyot, 5A E) 5. periyot, 6A 3. Bir elementin radyoaktif izotopu 6 alfa, 4 beta ÇÖZÜM ve 2 gama ›fl›malar›n› yaparsa proton ve nöt- ron say›lar›ndan kaçar tane azal›r? Proton Nötron ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ A) 8 24 B) 12 24 C) 16 8 D) 8 16 E) 6 16 373

Çekirdek Kimyas› 6. 214 ÇÖZÜM X izotopu 1 alfa, 3 beta ›fl›malar›n› yaparak Y 84 izotopuna dönüflüyor. Y izotopunun nötron say›s› kaçt›r? A) 130 B) 129 C) 128 D) 125 E) 85 ÇÖZÜM 231 207 9. Radyoaktif X elementi 2α, 1β ›fl›malar›n› yapt›k- 7. Th izotopunun Pb izotopuna dönüfltü¤ü 234 90 82 tan sonra Y elementine dönüflmektedir. bir radyoaktif bozunmada kaç alfa, kaç beta 91 ›fl›malar› olmufltur? Buna göre, afla¤›da verilenlerden hangisi X ESEN YAYINLARI elementinin izotop atomudur? 240 240 230 242 242 A) 4α, 4β B) 4α, 6β C) 6α, 2β A) X B) X C) X D) X E) X D) 6α, 4β E) 6α, 6β 94 92 90 94 90 ÇÖZÜM ÇÖZÜM 8. I. α ›fl›mas› yapan X izotopu 10. 7. periyot 1A grubundaki X elementinin 2α, II. β ›fl›mas› yapan Y izotopu 2β– ›fl›malar› sonucunda oluflturdu¤u Y ele- III. γ ›fl›mas› yapan T izotopu IV. Oksitlenen Z izotopu mentinin periyodik cetveldeki yeri neresidir? Yukar›da verilen olaylardan hangilerinin so- nucunda elementin sembolu de¤iflir? Periyot Grup –––––––– –––––––– A) Yaln›z I B) I ve II C) I ve III A) 7 D) III ve IV E) II ve IV B) 6 7A C) 6 7A D) 5 6A E) 5 6A 8A 374

Çekirdek Kimyas› ÇÖZÜM ÇÖZÜM 11. n < 1 oldu¤u için karars›z olan çekirdekler, p kararl› hale dönüflmek için, I. α ›fl›mas› II. β ›fl›mas› III. Pozitron ›fl›mas› ESEN YAYINLARI IV. Elektron yakalamas› ›fl›malar›ndan hangilerini yapabilir? 13. Bir X elementi; I. 2α, 2β– A) Yaln›z II B) Yaln›z III C) Yaln›z IV II. α, 2β– D) I ve II E) III ve IV III. α, 2β+ ÇÖZÜM ›fl›malar›ndan hangilerini yapt›¤›nda izotopu oluflur? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) Yaln›z III D) I ve II E) II ve III ÇÖZÜM 12. 242X elementi seri bozunma s›ras›nda 7 alfa, 2 94 beta ›fl›malar›n› yaparak Y elementini oluflturu- yor. Oluflan Y elementi için, I. X’ten daha kararl› bir çekirde¤e sahiptir. II. Kimyasal özellikleri X’inkine benzer. III. Nötron say›s› 132’dir. yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) I ve III E) II ve III 375

ÇEK‹RDEK K‹MYASI ALIfiTIRMALAR – 1 (OKULA YÖNEL‹K SORULAR) 1. 12 13 14 5. 210X izotopu s›ras›yla 1 alfa, 1 pozitron, 3 ga- C, C atomlar› radyoaktif de¤ildir. C atomu 66 6 84 ise radyoaktiftir. ma ›fl›malar›n› yapt›¤›nda meydana gelen ato- Buna göre, mun atom ve kütle numaras› nedir? a) 14 C çekirde¤i kararl› hale geçmek için hangi 6 ›fl›malar› yapabilir? b) Verilen izotoplar›n fiziksel, kimyasal ve radyo- aktif özelliklerinden hangileri farkl›d›r? 2. I. 238U ⎯→ 234Th + ? 6. 1 alfa, 2 beta ›fl›malar›n› yapan bir element ile ilgili; 92 90 I. Kütle numaras› de¤iflmez. II. Nötron say›s› 4 azal›r. II. 24Mg* ⎯→ 24 + ? III. ‹zotopuna dönüflür. ifadelerinden hangileri do¤ru olur? Mg 12 12 99 III. B ⎯→ Be + ? 54 234 234 IV. Th ⎯→ Pa + ? 90 91 Yukar›da verilen radyoaktif bozunma tepkime- lerinde soru iflaretleri yerine hangi ›fl›malar getirilmelidir? 3. Periyodik cetvelin 7. periyodunun 1. elementi ESEN YAYINLARI 234 olan X, 3 alfa, 2 beta ›fl›malar›n› yaparak Y ele- mentini oluflturuyor. Buna göre, 7. X çekirde¤i 2 alfa, 2 nötron ve 2 gama ›fl›- a) Oluflan Y’nin periyot ve grubu nedir? b) X’in kütle numaras› 211 oldu¤una göre, Y’nin 90 nötron say›s› kaçt›r? malar›n› yapt›¤›nda oluflan elementin, a) Proton say›s› kaçt›r? b) Nötron say›s› kaçt›r? 4. X elementi radyoaktif bir elementtir. 8. kütle no I. X(k) + ›s› ⎯→ X(s) 232 X I II. X(k) + Cl2(g) ⎯→ XCl2(k) + Is› II III. X ⎯→ Y + 2α IV. X(g) + enerji ⎯→ X+(g) + e– 228 Olaylar›ndan hangilerinin sonucunda X’in III radyoaktif özellikleri de¤iflmez? 226 220 atom no 89 90 91 92 X radyoaktif izotopun yapt›¤› ›fl›malar grafikte ve- rilmifltir. X izotopu hangi ›fl›malar› yapm›flt›r? 376

9. Çekirde¤inde 90 proton ve 141 nötron içeren rad- Çekirdek Kimyas› yoaktif X atomu 3α, 2β– ›fl›mas› yaparak Y ato- muna dönüflüyor. Buna göre, 13. De¤erlik elektron say›s› 5 olan ve A grubunda bu- a) Y’nin atom numaras› kaçt›r? lunan radyoaktif X atomu 2α, 6β– ›fl›malar›n› ya- b) Y’nin kütle numaras› kaçt›r? parak Y atomuna dönüflüyor. Y atomunun temel elektron da¤›l›m›n›n son terimi nedir? 10. Radyoaktif X elementinin 136 nötronu vard›r. Bu elementin 3 alfa, 4 beta ›fl›ma yapmas›yla oluflan Y elementinin nötron say›s› kaçt›r? 14. 234 atomu 7α, 4β– ›fl›malar›n› yaparak Y atomu- X 92 nu oluflturuyor. Buna göre, a) X ile Y’nin nötron say›lar› fark› kaçt›r? b) Y’nin atom numaras› kaçt›r? 11. Radyoaktif X çekirde¤inin; ESEN YAYINLARI I. Nötron f›rlatma II. Elektron yakalama n III. Pozitron bozunmas› p IV. Beta ›fl›mas› ifllemlerinden hangilerinin sonucunda oran› artar? 15. kararl›l›k kufla¤› nötron say›s› Z X 12. I. n > 1 oldu¤u için karars›z olan atomlar β– Y p atom ›fl›mas› yapar. 83 numaras› II. γ ›fl›nlar›n›n giricili¤i α ve β ›fl›nlar›nkinden Grafikte verilen X, Y, Z ve T elementlerinden hangileri kararl› hale geçmek için pozitron bo- fazlad›r. zunmas› veya elektron yakalama ifllemini yap- mas› beklenir? III. Organizmaya etki ederler. Radyoaktif ›fl›nlar ve etkileri için yukar›daki- lerden hangileri do¤ru olur? 377

ÇEKİRDEK REAKSİYONLARI 1. ÇEKİRDEK TRANSMUTASYONU 2. FİSYON TEPKİMELERİ 3. FÜZYON TEPKİMELERİ 4. TRANSURANYUM ELEMENTLERİ Kimyasal tepkimeler ile nükleer tepkimeler arasında önemli farklılıklar vardır. √ Kimyasal tepkimelerde atomun değerlik elekt- ron sayısı değişirken, nükleer tepkimelerde çekirdek değişikliğe uğrar. √ Bir elementin izotoplarının kimyasal özellikleri aynıdır. Ancak elementin izotopları farklı nükle- er tepkime verir. √ Nükleer tepkimelerde yeni elementler oluşabi- lir. Kimyasal tepkimelerde ise mümkün değildir. √ Kimyasal tepkimelerde kütle korunur. Nükleer tepkimelerde ise kütle korunmaz. √ Nükleer tepkimelerdeki enerji değişimi, kimya- sal tepkimelerdeki enerji değişiminden çok fazladır. Radyoaktif değişmeler atomunun çekirdeği ile ilgilidir. Bundan dolayı atomun çekirdek yapısı ve atomun temel tanecikleri iyi bilinmelidir. 2. BÖLÜM

Çekirdek Kimyas› ÇEK‹RDEK REAKS‹YONLARI 1. ÇEK‹RDEK TRANSMUTASYONU Daha öncede bahsedildi¤i gibi ço¤u yapay izotop Yapay radyoaktiflik, radyoaktif olan veya olmayan nötron bombard›man› ile haz›rlan›r. Nötronlar yüksüz baz› kararl› veya karars›z çekirdeklerin çeflitli tanecik- olmalar› nedeniyle hedef çekirdek taraf›ndan sapt›r›l- lerle bombard›man edilmesiyle oluflur. Bombard›mana mayaca¤›ndan, bu yöntem çok uygun bir yöntemdir. u¤rayan çekirdek çeflitli ›fl›malar yaparak yeni bir çekir- Nötron yerine pozitif yüklü tanecikler (proton ya da α) de¤e dönüflür. Bu olaylara yapay radyoaktiflik denir. kullan›ld›¤›nda, bu tanecikleri hedef çekirdeklerle kendileri aras›ndaki elektrostatik itmeyi yenecek Yapay radyoaktifli¤in amac› yeni elementler olufl- büyük bir enerjiye sahip olmalar› gerekmektedir. Bu turmakt›r. Bir elementi sentezlemek için çok yüksek tür tepkimelerin olabilmesi için parçac›k h›zland›r›c›la- enerjili flartlar› sa¤lamak gerekir. Baflka yöntemler ol- ra gerek vard›r. Parçac›k h›zland›r›c›lar yüklü tanecik- makla birlikte, çekirde¤i, h›zland›r›c›larla yüksek h›za lerin h›z›n› art›rmak için manyetik ya da elektrik alan- ulaflt›r›lm›fl bir di¤er çekirdekle veya küçük parçac›k- lar› kullan›l›r. la bombard›man etmektir. Bombard›manda kullan›lan parçac›k pozitif yüklü Çeflitli parçac›k h›zland›r›c› modeller gelifltirilmifl- ise (+) yüklü atom çekirde¤inin elektrostatik itmesini ti. Spiral yol boyunca h›zland›rd›¤› parçac›k h›zland›- yenmesi gerekir. Bu da, yüksek h›z gerektirir. r›c›lar veya yaklafl›k 3 m lik düz yol boyunca h›zlan- d›rd›¤› parçac›k h›zland›r›c›lar gibi. Günümüzde par- ‹lk çekirdek dönüflümü 1919 y›l›nda Rutherford çac›klar› ›fl›k h›z›n›n % 90’n›ndan daha fazla h›zlan- taraf›ndan gerçeklefltirilmifltir. Bu çekirdek dönüflü- d›rmak mümkündür. münde alfa parçac›klar› kullan›lm›flt›r. ESEN YAYINLARI 2137Al + 24α $ 1305P + 1 n 14 17 0 N + α ⎯→ O + p Bu tür tepkimelerin olabilmesi için parçac›k h›z- 78 land›r›c›lara gerek vard›r. Bu tepkime ilk defa transmutasyon yolu ile bir H›zland›r›c›lar oluflturulan yüksek enerjili parça- elementin baflka bir elemente dönüfltürülebilece¤ini c›klar atom çekirdeklerinin parçalanmas›nda kullan›- göstermifltir. Çekirdek transmutasyonunun radyoaktif l›r.Parçalanma tepkimeleri sonucunda yap›lan çal›fl- bozunmadan fark›, iki parçac›¤›n çarp›flt›r›lmas› so- malar çekirdek yap›s› ve ba¤lanma enerjisi hakk›nda nucu meydana gelmesidir. önemli bilgiler verir. Dünyada ilk defa 1937 de teknesyum elementi sentezlenmifltir. Bu elementin izotoplar› t›bbi uygula- mada kullan›lmaktad›r. 97 2 97 1 Mo + D ⎯→ Tc + 2 n 42 1 43 0 2. F‹SYON TEPK‹MELER‹ Nötronun yüksüz olmas› nedeniyle bombard›- manda daha kolay kullan›lmaktad›r. Nötronun keflfi yi- A¤›r bir çekirde¤in daha küçük kütleli çekirdekle- re ve bir ya da daha fazla nötrona bölünmesi ifllemi- ne çekirdek tepkimelerine dayanmaktad›r. James dir. Fisyon tepkimeleri muazzam miktarda enerji aç›- ¤a ç›kard›¤› için, nükleer güç üretim tesislerinde elek- Chadwick taraf›ndan 1932 y›l›nda keflfedilmifltir. trik elde etmede kullan›l›r. 94 12 1 Be + He ⎯→ C + n 42 60 Baz› elementler ve baz› elementlerin izotoplar› 235 1 142 92 1 do¤ada do¤al olarak bulunmazlar. Do¤al olarak bu- U + n ⎯→ Ba + Kr + 2 n 92 0 56 36 0 lunmayan bu elementler ve izotoplar yapay radyoak- 235 1 138 86 1 U + n ⎯→ Ba + Kr + 12 n tif tepkimeler sonucunda elde edilmektedir. 92 0 56 36 0 Hafif elementler genel olarak radyoaktif parçac›k- 235 1 135 100 1 U + n ⎯→ Te + Zr + n 92 0 52 40 0 larla bombard›man edilerek radyoaktif hale getirilebilir. Fisyon tepkimeleri yapay olufltu¤u gibi kendili¤in- 36Li + 01n \" 3 H + 4 α den de oluflabilir. A¤›r elementlerin nükleonlar›n›n çal- 1 2 kalanma hareketleri sonucunda çekirdek bölünür. oluflan trityum β– ›fl›mas› yapar. 3 H $ 23He + β– 244 134 107 1 1 Am ⎯→ I + Mo + 3 n 95 53 42 0 379

Çekirdek Kimyas› D›flar›ya aktar›lan ›s› bir elektrik jeneratörünü ça- l›flt›rmak için gerekli buhar› üretimde kullan›l›r. Buha- Baz› bölümlerde a盤a ç›kan büyük miktarda r› yo¤unlaflt›rmak ve yeniden kullanmak için çok bü- enerji ile birlikte daha fazla nötron oluflur. Bu nötron- yük miktarda so¤utma suyuna ihtiyaç vard›r. Bundan lar zincir çekirdek tepkimelerinin meydana gelmesini dolay› nükleer santraller genellikle ›rmak ve göl ke- sa¤lar. Zincir tepkimeler birbirini izleyen çekirdek bö- narlar›na infla edilir. lünme tepkimelerinin kendili¤inden oluflmas› fleklinde yürür. Tepkime bir saniyeden daha az bir sürede kon- A¤›r su reaktörleri, moderatör olarak a¤›r su trol edilemez duruma gelir ve çevreye büyük miktarda (D2O) kullan›l›r. Döteryum ( 21D ) nötronlar›, s›radan enerji (›s›) yayabilir. Kütle az ise zincir tepkimeler hidrojene göre daha az so¤urur. Reaktör daha az oluflmaz. Bu durumda nötronlar uzaklaflacak ve zincir tepkimesi oluflmayacakt›r. nötron so¤urdu¤u için daha verimli çal›fl›r. Uranyum Kritik kütle çekirdek zincir tepkimelerinin kendili- zenginlefltirmesine gereksinimi ortadan kald›r›r. ¤inden oluflabilmesi için gereken minimum bölünebi- len madde miktar›d›r. Besleyici reaktörler, yak›t olarak uranyum kulla- n›r. Bu reaktörlerde zincir tepkime olufltu¤u için bafl- Çekirdek bölünmesinin ilk uygulamas› atom bom- lang›ç maddeyi tekrar üretebilmektedir. Yeni yak›t bas›n›n yap›lanmas›d›r. Bomban›n yap›m›nda can al›- koyma ihtiyac›n› azaltmaktad›r. Fakat inflaa edilmesi c› faktör bomba için gerekli kritik kütlenin belirlenme- pahal› oldu¤undan tercih edilmemektedir. sidir. En küçük atom bombas› 20.000 ton TNT’ye efl- de¤erdir. Küçük bir bomba için yaklafl›k 1 kg U-235 3. FÜZYON TEPK‹MELER‹ veya Pu-239 kritik kütleyi oluflturur. Bir bombada iki Küçük kütleli çekirdeklerin kaynafl›p büyük kütle- kritik kütle kullan›l›r. Patlaman›n bafllang›c›nda li çekirdekler oluflturmas›d›r. TNT’den yararlan›l›r. ESEN YAYINLARI Yüklü çekirdeklerin füzyona u¤rayabilmesi için Nükleer Reaktörler birbirlerine çok yüksek h›za ulaflt›ktan sonra çarpma- lar› gerekti¤inden, pratikte nükleer füzyonun baflar›l- Oluflturulan kontrollü zincir tepkimesinden a盤a mas› çok zordur. Çekirdekleri yeterli h›za ulaflt›rmak ç›kan ›s›dan elektrik enerjisi üretimini sa¤layan sis- için, fisyon tepkimesinden elde edilen enerjiyle ›s›t›l- temdir. Nükleer reaktörlerin bir kaç farkl› tipi vard›r. Üç maktad›r. temel tip; 22 30 Hafif su reaktörleri H + H ⎯→ He + n A¤›r su reaktörleri 11 21 Besleyici reaktörler 22 31 Hafif su reaktörlerinde, bölünme iflleminde kulla- H + H ⎯→ H + p n›lacak nötronlar›n yavafllat›lmas›nda su kullan›lmak- 11 11 tad›r. Nötronlar›n kinetik enerjisini azaltan ve modera- tör olarak adland›r›lan maddelerde; 23 40 H + H ⎯→ He + n • toksik olmamal›. 11 21 • ucuz olmal›. • nötron bombard›man› sonucu bir radyoaktif 23 41 H + He ⎯→ He + p maddeye dönüflmemelidir 12 21 özelikleri aranmaktad›r. Çekirdek birleflmesi; çekirdek bölünmesinin aksi- Moderatör olarak su kullan›lan reaktörlere hafif ne art›k depolama problemi de olmayan, küçük çekir- su reaktörleri olarak adland›r›l›r. deklerin daha büyük bir çekirdek oluflturmak üzere Nükleer yak›t olarak genellikle uranyum oksitleri kullan›l›r. U3O8 deki gibi do¤al olarak oluflan yat›klar- birleflmesidir. da çok az miktarda U-235 izotopu vard›r. Bunun için önce zenginlefltirme ifllemi yap›l›r. Nükleer reaktörün ‹ki hafif çekirdek daha büyük ve kararl› bir çekir- atom bombas›ndan fark›, nükleer reaktörde oluflan dek oluflturmak üzere birleflirse veya birbirleriyle kay- tepkimenin her zaman kontrol alt›nda tutulmas›d›r. nafl›rsa önemli miktarda enerji a盤a ç›kacakt›r. Bu Ayr›ca çekirdek tepkimeleri taraf›ndan yay›lan ›s›y› olay çekirdek birleflmesi ile enerji üretimi için devam so¤uran ve onu reaktör d›fl›na aktaran muazzam so- eden araflt›rmalar›n temel dayana¤›d›r. ¤utma sistemlerine sahiptir. Bölünme tepkimelerinin aksine çekirdek birlefl- 380 mesi ka¤›t üzerinde çok ümit verici bir enerji kayna¤› gibi görünüyor. Çekirdek birleflmesi afla¤›daki avan- tajlara sahiptir.

Çekirdek Kimyas› • Yak›tlar›n ucuz ve neredeyse tükenmezdir. ÇÖZÜM • ‹fllem çok az radyoaktif art›k üretir. Bu avantajlar›na ra¤men henüz bu konuda bir ÖRNEK reaktör mevcut de¤ildir. Bu konuda teknik sorunlar henüz çözülmemifltir. 54 ÖRNEK X çekirde¤i alfa tanecikleri ile bombard›man edildi- 96 2 26 X çekirde¤ine H gönderilerek oluflturulan bombar- ¤inde 2 tane β ve Y çekirde¤i olufluyor. 42 971 d›man sonucu Y ve Z taneci¤i olufluyor. 43 Z taneci¤i afla¤›dakilerden hangisidir? A) Alfa B) Beta C) Pozitron Y çekirde¤i afla¤›dakilerden hangisidir? D) Nötron E) Proton ESEN YAYINLARI 58 54 58 54 58 A) X B) X C) X D) Y E) Y 26 28 28 30 30 ÇÖZÜM ÇÖZÜM ÖRNEK 4. TRANSURANYUM ELEMENTLER‹ X elementinin çekirde¤ine alfa gönderilerek oluflturu- Tansuranyum elementleri olarak adland›r›lan ve lan bombard›man sonucunda 211Y ve 2 nötron oluflu- atom numaras› 92 den büyük olan elementleri elde etmek, tanecik h›zland›r›c›larla mümkün olmufltur. Bu 85 yolla ilk defa, 1940 y›l›nda neptünyum elementi sen- tezlendi. O zamandan beri 22 tane daha transuran- yor. X elementi afla¤›dakilerden hangisidir? yum elementi sentezlenmifltir. Bu elementlerin bütün izotoplar› radroaktiftir. 209 209 208 208 210 A) X B) X C) X D) X E) X 83 85 85 83 83 Atom Numaras› Ad› Simgesi Oluflum Tepkimesi 93 Neptünyum Np 23982U + 10n ⎯→ 23993Np + 0 94 Plütonyum Pu 95 Amerikyum Am –1β 96 Cm 97 Küriyum Bk 239 Np ⎯→ 23994Pu + 0 98 Belkelyum Cf 93 99 Kaliforniyum Es –1β 100 Aynfltaynyum Fm 101 Fermiyum Md 23994Pu + 10n ⎯→ 24905Am + 0 102 Mendelevyum No 103 Nobelyum Lr –1β 104 Lavrensiyum Rf 105 Rutherfardiyum Db 23994Pu + 42α ⎯→ 24926Cm + 0 106 Dubniyum Sg 107 Seaborgiyum Bh –1n 108 Bohriyum Hs 109 Hassiyum Mt 24195Am + 42α ⎯→ 24937Bk + 2 0 Meitneryum 1n 24296Cm + 42α ⎯→ 29485Cf + 2 0 1n 23892U + 15 1 n → 25939Es + 7 –01β 0 23892U + 17 1 n → 215050Fm + 8 –01β 0 25299Es + 4 α → 215061Md + 0 2 1n 24696Cm + 126C → 215042No + 4 0 1n 25298Cf + 105B → 215073Lr + 4 0 1n 24998Cf + 126C → 215074Rf + 4 0 1n 24998Cf + 157N → 216005Db + 0 41n 24998Cf + 188O → 216036Sg + 0 41n 20983Bi + 2544Cr → 216027Bh + 0 1n 20882Pb + 2568Fe → 216058Hs + 0 1n 20983Bi + 2568Fe → 216069Mt + 0 1n 381

ÇEK‹RDEK K‹MYASI ÇÖZÜMLÜ SORULAR – 2 (OKULA YÖNEL‹K SORULAR) 1. 14 17 3. 9 23 ⎯→ X + α + β– N + α ⎯→ O + X Be + Na 78 4 11 Yukar›da verilen çekirdek tepkimesi için; Yukar›da verilen tepkime için; I. X protondur. I. X’in nötron say›s› 14’tür. II. Kütle kayb› önemsizdir. II. X elementi periyodik cetvelin 3. periyot 4A III. 14N çekirde¤i karars›zd›r. grubundad›r. 7 III. Bir fisyon tepkimesidir. yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? D) I ve III E) II ve III A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III ÇÖZÜM ÇÖZÜM ESEN YAYINLARI 4. 238 X çekirde¤i alfa tanecikleri ile bombard›man 92 130 ediliyor. Bombard›man sonucunda 3 beta ›fl›mas› 2. Te atomu döteryum ile bombard›man edilince ve Y izotopu olufluyor. 52 Oluflan Y izotopunun nötron say›s› kaçt›r? X elementi ile 3 nötron olufluyor. A) 148 B) 145 C) 143 D) 141 E) 138 X elementinin nötron say›s› kaçt›r? ÇÖZÜM A) 48 B) 51 C) 53 D) 76 E) 78 ÇÖZÜM 382

Çekirdek Kimyas› 5. I. α, β–, γ ›fl›nlar›n› yayarlar. ÇÖZÜM II. Atom çekirdekleri karars›zd›r. III. Havay› iletkenlefltirirler. Radyoakitf elementler için yukar›dakilerden hangileri do¤rudur? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III ÇÖZÜM 6. Art arda 3 alfa, 3β ›fl›malar›n› yaparak 226Y 8. XYZ, XZL ve XLT2 radyoaktif LY2 ise radyoaktif de¤ildir. 89 Buna göre; atomuna dönüflen X atomu afla¤›dakilerden I. Y’nin çekirde¤i kararl›d›r. II. X ve Z radyoaktiftir. hangisidir? ESEN YAYINLARI III. XT2 radyoaktif ›fl›ma yapar. ifadelerinden hangileri kesinlikle do¤rudur? A) 238X B) 226X C) 226X D) 238X E) 240X 92 86 92 86 90 ÇÖZÜM A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III ÇÖZÜM 7. 17 4 19 X + He ⎯→ Y + Z 82 9 Yukar›da verilen radyoaktif tepkime için; I. Yapay radyoaktif tepkimedir. 1 II. Z taneci¤i H atomunun izotopudur. 1 III. Z2O ve H2O’nun mol kütleleri farkl›d›r. yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III 383

Çekirdek Kimyas› 9. I. 23 1 24 11. 238 242 Na + n ⎯→ Na + γ 11 X + α ⎯→ Y ⎯→ Z + ? 11 0 92 97 40 o 40 Yukar›da verilen çekirdek tepkimesinde Y izo- II. K + e ⎯→ Ar + γ 19 –1 18 topu ve Y izotopunun oluflturdu¤u ›fl›malar 35 1 32 4 III. Cl + n ⎯→ P + He 17 0 15 2 afla¤›dakilerden hangisidir? Yukar›da verilen tepkimelerden hangileri do- A) 242 3β– B) 242 2β– C) 234 2β– Y, Y, Y, 94 94 90 ¤al radyoaktif tepkime de¤ildir? D) 234 1β+ E) 234 3β+ Y, Y, 90 90 A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III ÇÖZÜM ÇÖZÜM ESEN YAYINLARI 232 10. Nötr ve radyoaktif bir atomun çekirde¤i bir 12. X ⎯→ Y + α nötron yakalad›¤›nda, I. Kütle numaras› 1 artar. 90 II. ‹zotopuna dönüflür. III. Çekirdek yükü 1 artar. Y ⎯→ Z + 2β– de¤iflimlerinden hangileri do¤ru olur? Yukar›da verilen tepkimelere göre, I. X do¤al radyoaktif izotoptur. II. X ile Z’nin kimyasal özellikleri ayn›d›r. III. Y ile Z izobar atomlard›r. yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) II ve III E) I,II ve III ÇÖZÜM A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) I ve III E) II ve III ÇÖZÜM 384

Çekirdek Kimyas› 13. I. 238 234 4 15. 13 2 14 C + H ⎯→ N + X U ⎯→ Th + He 61 7 92 90 2 14 1 14 1 Yukar›da verilen çekirdek tepkimesi ile ilgili; II. N + n ⎯→ C + P 70 61 I. Proton say›s› korunmufltur. 14 14 o II. Kütle ve enerjinin toplam› korunmufltur. III. C ⎯→ N + e III. X nötrondur. 6 7 –1 IV. 94 12 1 Be + He ⎯→ C+ n yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? 4 2 60 Yukar›da verilen tepkimelerden hangileri ya- A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III pay çekirdek tepkimesidir? A) I ve IV B) II ve IV C) I ve III ÇÖZÜM D) I, II ve III E) II, III ve IV ÇÖZÜM ESEN YAYINLARI 235 1 90 143 16. U + n ⎯→ Sr + Xe + 3b + enerji 92 0 38 54 14. 27 4 30 1 Yukar›da verilen çekirdek tepkimesi ile ilgili; X + He ⎯→ Y + n 13 2 15 0 I. b taneci¤i elektrik alan›ndan geçerken sap- 30Y ⎯→ 30Z + 0e maz. 15 14 +1 Yukar›da verilen çekirdek tepkimeleri için; II. Bir füzyon tepkimesidir. I. Y atomu yapay radyoaktif izotoptur. III. Proton say›s› korunmufltur. II. Birinci tepkime yapay, ikinci tepkime ise do- yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? ¤ald›r. A) Yaln›z I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III III. Birinci tepkimede kütle de¤iflimi önemsizdir. yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? ÇÖZÜM A) Yaln›z I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III ÇÖZÜM 385

ÇEK‹RDEK K‹MYASI ALIfiTIRMALAR – 1 (OKULA YÖNEL‹K SORULAR) 1. 230 ⎯→ Y + β– 5. Elektron say›s› 86 olan 228X+3 iyonu 3α, 2β ve 1γ ›fl›malar›n› yaparak Y atomunu oluflturuyor. X Buna göre, 88 a) Y’nin periyodik cetveldeki grubu nedir? Y ⎯→ 218Z + nα + 2β+ b) Y’nin nötron say›s› kaçt›r? 81 Radyoaktif tepkimelerin denklemleri yukar›da ve- rilmifltir. Buna göre, a) Y’nin nötron say›s› kaçt›r? b) α’n›n katsay›s› kaçt›r? 2. I. 210 206 Po ⎯→ Pb + α 84 82 235 6. 235 1 92 141 1 U izotopu, bir dizi α ve β ›fl›malar› sonucunda 92 II. U + n ⎯→ Kr + Ba + 3 n 92 0 36 56 0 207 III. 2 1H + 2 1n ⎯→ 4 He Pb izotopuna dönüflüyor. 10 2 82 Bu s›rada yay›mlanan α ve β– taneciklerinin IV. H + H ⎯→ H2 toplam say›s› kaçt›r? Yukar›daki tepkimelerden hangileri nükleer füzyon tepkimesidir? 3. 75 ESEN YAYINLARI X + α ⎯→ As + n 7. 210At atomu 3α, 2β ›fl›malar›n› yapt›¤›nda olu- 33 85 Yukar›da verilen çekirdek tepkimesindeki X flan X elementinin periyodik cetveldeki yeri elementi için; nedir? a) Periyodik cetveldeki grubu nedir? b) Nötron say›s› kaçt›r? c) 8O ile oluflturdu¤u bilefli¤in 1 molü kaç gram- d›r? 4. 88 protonu 138 nötronu olan X atomu, bir dizi ›fl›- 87 o 214 8. X + e ⎯→ Y ma yaparak Y atomuna dönüflüyor. 38 –1 85 Y ⎯→ Z + 2β+ Yukar›da verilen çekirdek tepkimelerinde olu- X atomu kaç alfa, kaç beta ›fl›mas› yapm›flt›r? flan Z’nin nötron say›s› kaçt›r? 386