गैल्वेनी विभव: Difference between revisions
No edit summary |
No edit summary |
||
| Line 7: | Line 7: | ||
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 एकपक्षीय वोल्टेज अंतर उपस्तिथ हो सकता है। चूंकि, 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 निकलने वाले इलेक्ट्रॉनों की वास्तविक संख्या छोटी होती है, यह वस्तुओं के बीच समाई पर निर्भर करता है और इलेक्ट्रॉन बैंड के अधिकार व्यावहारिक रूप से अप्रभावित रहते हैं। जबकि, इस छोटे से वृद्धि और कमी के परिणामस्वरूप धातुओं में सभी ऊर्जा स्तरों में बदलाव होता है। दो चरणों के बीच अंतराफलक में विद्युत [[दोहरी व्यवस्था|दोहरी परत (सतह विज्ञान)]] बनती है।<ref>V.S. Bagotsky, "Fundamentals of Electrochemistry", Willey Interscience, 2006.</ref> संपर्क में दो अलग-अलग चरणों के बीच विद्युत रासायनिक क्षमता की समानता को इस प्रकार लिखा जा सकता है। | 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 एकपक्षीय वोल्टेज अंतर उपस्तिथ हो सकता है। चूंकि, 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 निकलने वाले इलेक्ट्रॉनों की वास्तविक संख्या छोटी होती है, यह वस्तुओं के बीच समाई पर निर्भर करता है और इलेक्ट्रॉन बैंड के अधिकार व्यावहारिक रूप से अप्रभावित रहते हैं। जबकि, इस छोटे से वृद्धि और कमी के परिणामस्वरूप धातुओं में सभी ऊर्जा स्तरों में बदलाव होता है। दो चरणों के बीच अंतराफलक में विद्युत [[दोहरी व्यवस्था|दोहरी परत (सतह विज्ञान)]] बनती है।<ref>V.S. Bagotsky, "Fundamentals of Electrochemistry", Willey Interscience, 2006.</ref> संपर्क में दो अलग-अलग चरणों के बीच विद्युत रासायनिक क्षमता की समानता को इस प्रकार लिखा जा सकता है। | ||
:<math>\overline{\mu}_j^{(1)} = \overline{\mu}_j^{(2)}</math> | :<math>\overline{\mu}_j^{(1)} = \overline{\mu}_j^{(2)}</math> | ||
जहाँ, | |||
*<math>\overline{\mu}</math> विद्युत रासायनिक क्षमता | *<math>\overline{\mu}</math> विद्युत रासायनिक क्षमता है। | ||
*j उन प्रजातियों को दर्शाता है जो | *j उन प्रजातियों को दर्शाता है जो प्रणाली में विद्युत प्रवाह के वाहक हैं, जो धातुओं में इलेक्ट्रॉन हैं। | ||
*(1) और (2) क्रमशः चरण 1 और चरण 2 को दर्शाते 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 | अब, किसी प्रजाति की विद्युत रासायनिक क्षमता को उसकी रासायनिक क्षमता और स्थानीय इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता के योग के रूप में परिभाषित किया गया है। | ||
:<math>\overline{\mu}_j = \mu_j + z_j F \phi</math> | :<math>\overline{\mu}_j = \mu_j + z_j F \phi</math> | ||
जहाँ, | |||
*μ [[रासायनिक क्षमता]] | *μ [[रासायनिक क्षमता]] है। | ||
* z एकल आवेश वाहक | * z एकल आवेश वाहक इलेक्ट्रॉनों के लिए एकता द्वारा किया गया विद्युत आवेश है। | ||
*F फैराडे नियतांक | *F फैराडे नियतांक है। | ||
*Φ इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता | *Φ इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता है। | ||
ऊपर के दो समीकरणों | ऊपर के दो समीकरणों से। | ||
:<math>\phi^{(2)} - \phi^{(1)} = \frac {\mu_j^{(1)} - \mu_j^{(2)}} {z_j F}</math> | :<math>\phi^{(2)} - \phi^{(1)} = \frac {\mu_j^{(1)} - \mu_j^{(2)}} {z_j F}</math> | ||
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। | 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। | ||
| Line 27: | Line 27: | ||
== मापा सेल क्षमता से संबंध == | == मापा सेल क्षमता से संबंध == | ||
वाल्टमीटर का उपयोग करके गैलवानी संभावित अंतर सीधे मापने योग्य नहीं है। 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 और धातु-धातु इंटरफ़ेस शामिल करने की आवश्यकता होती है, जैसा कि [[ बिजली उत्पन्न करनेवाली सेल |बिजली उत्पन्न करनेवाली सेल]] के निम्नलिखित | वाल्टमीटर का उपयोग करके गैलवानी संभावित अंतर सीधे मापने योग्य नहीं है। 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 और धातु-धातु इंटरफ़ेस शामिल करने की आवश्यकता होती है, जैसा कि [[ बिजली उत्पन्न करनेवाली सेल |बिजली उत्पन्न करनेवाली सेल]] के निम्नलिखित आरेख। | ||
:एम<sup>(1)</sup> | एस | एम<sup>(2)</sup> | एम<sup>(1)'</सुप> | :एम<sup>(1)</sup> | एस | एम<sup>(2)</sup> | एम<sup>(1)'</सुप> | ||
जहाँ, | |||
*एम<sup>(1)</sup> और एम<sup>(2)</sup> दो अलग-अलग धातुएँ हैं, | *एम<sup>(1)</sup> और एम<sup>(2)</sup> दो अलग-अलग धातुएँ हैं, | ||
*एस विद्युतअपघट्य को दर्शाता है, | *एस विद्युतअपघट्य को दर्शाता है, | ||
| Line 36: | Line 36: | ||
*ऊर्ध्वाधर बार, |, चरण सीमा को दर्शाता है। | *ऊर्ध्वाधर बार, |, चरण सीमा को दर्शाता है। | ||
इसके बजाय, मापी गई सेल क्षमता को इस प्रकार लिखा जा सकता | इसके बजाय, मापी गई सेल क्षमता को इस प्रकार लिखा जा सकता है।<ref name=Trasatti>{{cite journal |last1=Trasatti |first1=S. |title=The absolute electrode potential: an explanatory note (Recommendations 1986) |journal=Pure and Applied Chemistry |date=1 January 1986 |volume=58 |issue=7 |pages=955–966 |doi=10.1351/pac198658070955 |s2cid=31768829 |doi-access=free }}</ref> | ||
:<math>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) | :<math>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) | ||
</math> | </math> | ||
जहाँ, | |||
*E एकल इलेक्ट्रोड की क्षमता है, | *E एकल इलेक्ट्रोड की क्षमता है, | ||
*(एस) विद्युतअपघट्य समाधान को दर्शाता है। | *(एस) विद्युतअपघट्य समाधान को दर्शाता है। | ||
Revision as of 16:32, 19 March 2023
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 [1] ये चरण दो अलग-अलग ठोस हो सकते हैं। जैसे, दो धातुएं साथ जुड़ती हैं, ठोस और तरल जैसे, विद्युतअपघट्य 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 एकपक्षीय वोल्टेज अंतर उपस्तिथ हो सकता है। चूंकि, 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 निकलने वाले इलेक्ट्रॉनों की वास्तविक संख्या छोटी होती है, यह वस्तुओं के बीच समाई पर निर्भर करता है और इलेक्ट्रॉन बैंड के अधिकार व्यावहारिक रूप से अप्रभावित रहते हैं। जबकि, इस छोटे से वृद्धि और कमी के परिणामस्वरूप धातुओं में सभी ऊर्जा स्तरों में बदलाव होता है। दो चरणों के बीच अंतराफलक में विद्युत दोहरी परत (सतह विज्ञान) बनती है।[2] संपर्क में दो अलग-अलग चरणों के बीच विद्युत रासायनिक क्षमता की समानता को इस प्रकार लिखा जा सकता है।
जहाँ,
- विद्युत रासायनिक क्षमता है।
- j उन प्रजातियों को दर्शाता है जो प्रणाली 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।
जहाँ,
- μ रासायनिक क्षमता है।
- z 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।
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।
इलेक्ट्रोड और विद्युतअपघट्य (या अन्य दो विद्युत प्रवाहकीय चरणों के बीच) के बीच गैलवानी संभावित अंतर समान रूप से बनता है, चूंकि 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। 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 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>
जहाँ,
- एम(1) और एम(2) दो अलग-अलग धातुएँ हैं,
- एस विद्युतअपघट्य 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, |, चरण सीमा को दर्शाता है।
इसके बजाय, मापी गई सेल क्षमता को इस प्रकार लिखा जा सकता है।[3]
जहाँ,
- E एकल इलेक्ट्रोड की क्षमता है,
- (एस) विद्युतअपघट्य समाधान को दर्शाता है।
उपरोक्त समीकरण से, इलेक्ट्रॉनिक संपर्क में दो धातुओं (यानी, इलेक्ट्रॉनिक संतुलन के तहत) में समान इलेक्ट्रोड क्षमता होनी चाहिए।[3]साथ ही, दो धातुओं के भीतर इलेक्ट्रॉनों की विद्युत रासायनिक क्षमता समान होगी। चूंकि, उनकी गैलवानी क्षमता अलग होगी (जब तक कि धातु समान न हों)।
इसके अलावा, अगर परिभाषित करें , विद्युत क्षमता (या [6] में इलेक्ट्रोमोटिव क्षमता), जैसा
- ,
जो वोल्ट की इकाइयों में दिए गए इलेक्ट्रॉनों की कम विद्युत रासायनिक क्षमता का प्रभावी रूप से ऋणात्मक है। यह उल्लेखनीय है कि[4][5] अक्रिय धात्विक जांच और वोल्टमीटर का उपयोग करके प्रायोगिक रूप से क्या मापा जाता है .
यह भी देखें
- [[पूर्ण इलेक्ट्रोड क्षमता]]
- इलेक्ट्रोड क्षमता
- ITIES (दो अमिश्रणीय विद्युतअपघट्य समाधानों के बीच इंटरफ़ेस)
- वोल्टा क्षमता
- डोनन क्षमता
संदर्भ
- ↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "Galvani potential difference". doi:10.1351/goldbook.G02574
- ↑ V.S. Bagotsky, "Fundamentals of Electrochemistry", Willey Interscience, 2006.
- ↑ 3.0 3.1 Trasatti, S. (1 January 1986). "The absolute electrode potential: an explanatory note (Recommendations 1986)". Pure and Applied Chemistry. 58 (7): 955–966. doi:10.1351/pac198658070955. S2CID 31768829.
- ↑ Virkar, Anil V. (2010). "ठोस ऑक्साइड इलेक्ट्रोलाइज़र कोशिकाओं में ऑक्सीजन इलेक्ट्रोड प्रदूषण का तंत्र". International Journal of Hydrogen Energy. 35 (18): 9527–9543. doi:10.1016/j.ijhydene.2010.06.058.
- ↑ Jacobsen, Torben; Mogensen, Mogens (2008-12-18). "ऑक्साइड इलेक्ट्रोलाइट सेल में ऑक्सीजन आंशिक दबाव और विद्युत क्षमता का कोर्स". ECS Transactions (in English). 13 (26): 259–273. Bibcode:2008ECSTr..13z.259J. doi:10.1149/1.3050398. ISSN 1938-6737. S2CID 97315796.
