गैल्वेनी विभव

गलवानी क्षमता $\phi$संभावित तिजोरी $\psi$ और सतह की क्षमता $\chi$ एक चरण में। दो चरणों के बीच गणना किए गए संबंधित संभावित अंतर।

इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री में, गैलवानी क्षमता जिसे गैलवानी संभावित अंतर Δφ, डेल्टा फाई भी कहा जाता है, दो चरण (पदार्थ) के थोक में दो बिंदुओं के बीच विद्युत संभावित अंतर है। ये चरण दो अलग-अलग ठोस हो सकते हैं जैसे, दो धातुएं एक साथ जुड़ती हैं, एक ठोस और एक तरल जैसे, एक इलेक्ट्रोलाइट में डूबा हुआ धातु इलेक्ट्रोड।

गैलवानी क्षमता का नाम लुइगी गलवानी के नाम पर रखा गया है।

दो धातुओं के बीच गैलवानी क्षमता

सबसे पहले, दो धातुओं के बीच गलवानी क्षमता पर विचार करें। जब दो धातुएं एक दूसरे से विद्युत रूप से पृथक होती हैं, तो उनके बीच एक मनमाना वोल्टेज अंतर मौजूद हो सकता है। हालांकि, जब दो अलग-अलग धातुओं को इलेक्ट्रॉनिक संपर्क में लाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन कम वोल्टेज वाली धातु से उच्च वोल्टेज वाली धातु में तब तक प्रवाहित होंगे जब तक कि दोनों चरणों के थोक में इलेक्ट्रॉनों का फर्मी स्तर बराबर नहीं हो जाता। दो चरणों के बीच से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉनों की वास्तविक संख्या छोटी होती है (यह वस्तुओं के बीच समाई पर निर्भर करता है), और इलेक्ट्रॉन बैंड के कब्जे व्यावहारिक रूप से अप्रभावित रहते हैं। बल्कि, इस छोटे से वृद्धि या कमी के परिणामस्वरूप धातुओं में सभी ऊर्जा स्तरों में बदलाव होता है। दो चरणों के बीच इंटरफेस में एक विद्युत दोहरी परत (सतह विज्ञान) बनती है। संपर्क में दो अलग-अलग चरणों के बीच विद्युत रासायनिक क्षमता की समानता को इस प्रकार लिखा जा सकता है:

${\overline {\mu }}_{j}^{(1)}={\overline {\mu }}_{j}^{(2)}$

कहाँ:

• ${\overline {\mu }}$ विद्युत रासायनिक क्षमता है
• j उन प्रजातियों को दर्शाता है जो सिस्टम में विद्युत प्रवाह के वाहक हैं (जो धातुओं में इलेक्ट्रॉन हैं)
• (1) और (2) क्रमशः चरण 1 और चरण 2 को दर्शाते हैं।

अब, किसी प्रजाति की विद्युत रासायनिक क्षमता को उसकी रासायनिक क्षमता और स्थानीय इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता के योग के रूप में परिभाषित किया गया है:

${\overline {\mu }}_{j}=\mu _{j}+z_{j}F\phi$

कहाँ:

• μ रासायनिक क्षमता है
• z एक एकल आवेश वाहक (इलेक्ट्रॉनों के लिए एकता) द्वारा किया गया विद्युत आवेश है
• F फैराडे नियतांक है
• Φ इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता है

ऊपर के दो समीकरणों से:

$\phi ^{(2)}-\phi ^{(1)}={\frac {\mu _{j}^{(1)}-\mu _{j}^{(2)}}{z_{j}F}}$

जहां बायीं ओर का अंतर चरणों (1) और (2) के बीच गैलवानी संभावित अंतर है। इस प्रकार, गैलवानी संभावित अंतर पूरी तरह से दो चरणों के रासायनिक अंतर से निर्धारित होता है; विशेष रूप से दो चरणों में आवेश वाहकों की रासायनिक क्षमता के अंतर से।

एक इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट (या अन्य दो विद्युत प्रवाहकीय चरणों के बीच) के बीच गैलवानी संभावित अंतर एक समान रूप से बनता है, हालांकि उपरोक्त समीकरण में रासायनिक क्षमता को इंटरफ़ेस पर विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया में शामिल सभी प्रजातियों को शामिल करने की आवश्यकता हो सकती है।

मापा सेल क्षमता से संबंध

वाल्टमीटर का उपयोग करके गैलवानी संभावित अंतर सीधे मापने योग्य नहीं है। एक सेल में इकट्ठे दो धातु इलेक्ट्रोड के बीच मापा संभावित अंतर दो धातुओं (या समाधान गैलवानी क्षमता के साथ उनके संयोजन) की गैलवानी क्षमता के अंतर के बराबर नहीं होता है क्योंकि सेल को एक और धातु-धातु इंटरफ़ेस शामिल करने की आवश्यकता होती है, जैसा कि बिजली उत्पन्न करनेवाली सेल के निम्नलिखित आरेख:

एम⁽¹⁾ | एस | एम⁽²⁾ | एम^{(1)'</सुप>}

कहाँ:

• एम⁽¹⁾ और एम⁽²⁾ दो अलग-अलग धातुएँ हैं,
• एस इलेक्ट्रोलाइट को दर्शाता है,
• एम^(1)' अतिरिक्त धातु है (यहाँ धातु (1) माना जाता है) जिसे सर्किट को बंद करने के लिए डाला जाना चाहिए,
• ऊर्ध्वाधर बार, |, एक चरण सीमा को दर्शाता है।

इसके बजाय, मापी गई सेल क्षमता को इस प्रकार लिखा जा सकता है:

$E^{(2)}-E^{(1)}=\left(\phi ^{(2)}-\phi ^{(S)}-{\frac {\mu _{j}^{(2)}}{z_{j}F}}\right)-\left(\phi ^{(1)}-\phi ^{(S)}-{\frac {\mu _{j}^{(1)}}{z_{j}F}}\right)=\left(\phi ^{(2)}-\phi ^{(1)}\right)-\left({\frac {\mu _{j}^{(2)}-\mu _{j}^{(1)}}{z_{j}F}}\right)$

कहाँ:

• E एकल इलेक्ट्रोड की क्षमता है,
• (एस) इलेक्ट्रोलाइट समाधान को दर्शाता है।

उपरोक्त समीकरण से, इलेक्ट्रॉनिक संपर्क में दो धातुओं (यानी, इलेक्ट्रॉनिक संतुलन के तहत) में समान इलेक्ट्रोड क्षमता होनी चाहिए।साथ ही, दो धातुओं के भीतर इलेक्ट्रॉनों की विद्युत रासायनिक क्षमता समान होगी। हालांकि, उनकी गैलवानी क्षमता अलग होगी (जब तक कि धातु समान न हों)।

इसके अलावा, अगर परिभाषित करें $\pi$, विद्युत क्षमता (या [6] में इलेक्ट्रोमोटिव क्षमता), जैसा

$\pi =-{\frac {\mu _{e}}{F}}+\phi$,

जो वोल्ट की इकाइयों में दिए गए इलेक्ट्रॉनों की कम विद्युत रासायनिक क्षमता का प्रभावी रूप से ऋणात्मक है। यह उल्लेखनीय है कि एक अक्रिय धात्विक जांच और एक वोल्टमीटर का उपयोग करके प्रायोगिक रूप से क्या मापा जाता है $\pi$.

यह भी देखें

• [[पूर्ण इलेक्ट्रोड क्षमता]]
• इलेक्ट्रोड क्षमता
• ITIES (दो अमिश्रणीय इलेक्ट्रोलाइट समाधानों के बीच इंटरफ़ेस)
• वोल्टा क्षमता
• डोनन क्षमता