बिजली उत्पन्न करनेवाली सेल: Difference between revisions
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== सिद्धांत == | == सिद्धांत == | ||
[[file:Galvanic cell labeled.svg|upright=1.55|thumb|Zn-Cu वैद्युत सेल की योजनाबद्ध]] | [[file:Galvanic cell labeled.svg|upright=1.55|thumb|Zn-Cu वैद्युत सेल की योजनाबद्ध]]वैद्युत कोशिकाएं स्वतःस्फूर्त अपोपचयन प्रतिक्रियाओं के विस्तार हैं, लेकिन केवल उक्त प्रतिक्रिया से उत्पन्न ऊर्जा का उपयोग करने के लिए अभिकल्पित की गई हैं।<ref name=":0" /> उदाहरण के लिए, उदाहरण के लिए, जब कोई तांबा सल्फेट (CuSO4) के जलीय घोल में जस्ता धातु (Zn) की एक पट्टी डुबोता है, तो गहरे रंग का ठोस जमाव जस्ता धातु की सतह पर इकट्ठा हो जाता है और Cu2+ आयन की नीली रंग विशेषता गायब हो जाती है।। जस्ता धातु की सतह पर जमाव तांबे की धातु से बना होता है, और समाधान में अब जस्ता आयन होते हैं। इस अभिक्रिया को प्रदर्शित करते हैं | ||
: | : Zn (s) + Cu<sup>2+</sup> (aq) → Zn<sup>2+</sup> (aq) + Cu (s) | ||
इस | इस अपोपचयन प्रतिक्रिया में, Zn को Zn<sup>2+</sup> में ऑक्सीकृत किया जाता है और Cu<sup>2+</sup> को घटाकर Cu किया जाता है। जब अतिसूक्ष्म परमाणु को सीधे Zn से Cu<sup>2+</sup> में स्थानांतरित किया जाता है, प्रतिक्रिया की [[ तापीय धारिता |तापीय धारिता]] ऊष्मा के रूप में परिवेश में खो जाती है। हालांकि, एक वैद्युत कोशिका में एक ही प्रतिक्रिया की जा सकती है, जिससे कुछ रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है। अपने सरलतम रूप में, एक अर्ध-सेल में एक ठोस धातु (विद्युतद्वार कहा जाता है) होता है जो एक समाधान में डूबा हुआ होता है; समाधान में विद्युतद्वार धातु के धनायन (+) और धनायनों के आवेश को संतुलित करने के लिए ऋणायन (-) होते हैं।<ref name=":1">{{Cite book|last1=Petrucci|first1=Ralph H.|last2=Herring|first2=F. Geoffrey|last3=Madura|first3=Jeffry D.|last4=Bissonnette|first4=Carey|url=https://www.worldcat.org/oclc/951078429|title=General chemistry: principles and modern applications|publisher=Pearson|year=2017|isbn=978-0-13-293128-1|edition=11th|location=Toronto|pages=869|oclc=951078429}}</ref> पूर्ण सेल में दो अर्ध-कोशिकाएँ होती हैं, जो सामान्यतः एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली या एक लवण सेतु से जुड़ी होती हैं जो अधिक महान धातु के आयनों को दूसरे विद्युतद्वार पर चढ़ाने से रोकती हैं।<ref name=":1" /> | ||
एक विशिष्ट उदाहरण [[ डेनियल सेल ]] (चित्र देखें) है, जिसमें [[ जस्ता ]] (Zn) आधा सेल है जिसमें ZnSO | एक विशिष्ट उदाहरण [[ डेनियल सेल |डेनियल सेल]] (चित्र देखें) है, जिसमें [[ जस्ता |जस्ता]] (Zn) आधा सेल है जिसमें ZnSO<sub>4</sub> (जस्ता सल्फेट) का घोल है और एक [[ ताँबा |ताँबा]] (Cu) आधा सेल जिसमें CuSO<sub>4</sub> (तांबा सल्फेट) का घोल है। विद्युत परिपथ को पूरा करने के लिए यहां एक लवण सेतु का उपयोग किया जाता है। | ||
यदि एक बाहरी विद्युत | यदि एक बाहरी विद्युत निदेशक तांबे और जस्ता विद्युतद्वार को जोड़ता है, तो जस्ता विद्युतद्वार से जस्ता Zn<sup>2+</sup> के रूप में विलयन में घुल जाता है आयन (ऑक्सीकरण), बाहरी चालक में प्रवेश करने वाले परमाणुओं को मुक्त करता है। बढ़ी हुई जस्ता आयन सांद्रता की भरपाई करने के लिए, लवण सेतु के माध्यम से जस्ता आयन निकल जाते हैं और आयन जस्ता अर्ध-कोशिका में प्रवेश करते हैं। तांबे के आधे सेल में, तांबे के विद्युतद्वार पर तांबा आयन पट्टिका (कमी), बाहरी निदेशक को छोड़ने वाले परमाणुओं को लेते हैं। Cu<sup>2+</sup> के बाद से आयनों (धनायनों) पट्टिका को तांबे के विद्युतद्वार पर, बाद वाले को ऋणाग्र कहा जाता है। इसके अनुरूप जस्ता विद्युतद्वार धनाग्र है। विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया निम्न है | ||
: <chem>Zn(s) + Cu^{2+}(aq) -> Zn^{2+}(aq) + Cu(s)</chem> | : <chem>Zn(s) + Cu^{2+}(aq) -> Zn^{2+}(aq) + Cu(s)</chem> | ||
यह वही प्रतिक्रिया है जो पिछले उदाहरण में दी गई है। इसके | यह वही प्रतिक्रिया है जो पिछले उदाहरण में दी गई है। इसके अतिरिक्त, बाहरी निदेशक के माध्यम से अतिसूक्ष्म परमाणु प्रवाहित होते हैं, जो वैद्युत सेल का प्राथमिक अनुप्रयोग है। | ||
जैसा कि सेल वोल्टेज के तहत चर्चा की गई है, सेल का | जैसा कि सेल वोल्टेज (विद्युत संचालन शक्ति) के तहत चर्चा की गई है, सेल का वैद्युतवाहक बल अर्ध-सेल क्षमता का अंतर है, विद्युत् अपघट्य में दो विद्युतद्वार के विघटन की सापेक्ष आसानी का एक उपाय है। emf विद्युतद्वार और विद्युत् अपघट्य दोनों पर निर्भर करता है, यह एक संकेत है कि emf प्रकृति में रासायनिक है। | ||
=== आधी प्रतिक्रियाएँ और रूढ़ियाँ === | === आधी प्रतिक्रियाएँ और रूढ़ियाँ === | ||
एक अर्ध-कोशिका में एक धातु दो [[ ऑक्सीकरण अवस्था ]]ओं में होती है। एक पृथक अर्ध-कोशिका के अंदर, एक | एक अर्ध-कोशिका में एक धातु दो [[ ऑक्सीकरण अवस्था |ऑक्सीकरण अवस्था]]ओं में होती है। एक पृथक अर्ध-कोशिका के अंदर, एक ऑक्सीकरण-कमी (अपोपचयन) प्रतिक्रिया होती है जो [[ रासायनिक संतुलन |रासायनिक संतुलन]] में होती है, प्रतीकात्मक रूप से निम्नानुसार लिखी गई स्थिति (यहाँ, M एक धातु केशन का प्रतिनिधित्व करता है, एक परमाणु जिसके कारण आवेश असंतुलन होता है n परमाणुओं की हानि): | ||
: | : M<sup>''n''+</sup> (ऑक्सीकृत प्रजातियां) + ''n''e<sup>−</sup> ⇌ M (अस्थिशेष प्रजातियां) | ||
एक वैद्युत सेल में दो आधे सेल होते हैं, जैसे कि एक आधे सेल का विद्युतद्वार धातु A से बना होता है, और दूसरे आधे सेल का विद्युतद्वार धातु B से बना होता है; दो अलग-अलग अर्ध-कोशिकाओं के लिए | एक वैद्युत सेल में दो आधे सेल होते हैं, जैसे कि एक आधे सेल का विद्युतद्वार धातु A से बना होता है, और दूसरे आधे सेल का विद्युतद्वार धातु B से बना होता है; दो अलग-अलग अर्ध-कोशिकाओं के लिए अपोपचयन प्रतिक्रियाएं इस प्रकार हैं: | ||
: | : A<sup>''n''+</sup> + ''n''e<sup>−</sup> ⇌ A | ||
: | : B<sup>''m''+</sup> + ''m''e<sup>−</sup> ⇌ B | ||
समग्र संतुलित प्रतिक्रिया है: | समग्र संतुलित प्रतिक्रिया है: | ||
: | : ''m'' A + ''n'' B<sup>''m''+</sup> ⇌ ''n'' B + ''m'' A<sup>''n''+</sup> | ||
दूसरे शब्दों में, एक आधे सेल के धातु परमाणु ऑक्सीकृत होते हैं जबकि दूसरे आधे सेल के धातु के धनायन कम हो जाते हैं। धातुओं को दो अर्ध-कोशिकाओं में अलग करके, उनकी प्रतिक्रिया को इस तरह से नियंत्रित किया जा सकता है कि बाहरी परिपथ के माध्यम से | दूसरे शब्दों में, एक आधे सेल के धातु परमाणु ऑक्सीकृत होते हैं जबकि दूसरे आधे सेल के धातु के धनायन कम हो जाते हैं। धातुओं को दो अर्ध-कोशिकाओं में अलग करके, उनकी प्रतिक्रिया को इस तरह से नियंत्रित किया जा सकता है कि बाहरी परिपथ के माध्यम से परमाणुओं के हस्तांतरण को विवश किया जा सके जहां वे उपयोगी [[ कार्य (भौतिकी) |कार्य (भौतिकी)]] कर सकें। | ||
* प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले | * प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले परमाणुओं का संचालन करने के लिए विद्युत चालन के क्रम में विद्युतद्वार धातु के तार से जुड़े होते हैं। | ||
: एक अर्ध-सेल में, घुलित धातु- | : एक अर्ध-सेल में, घुलित धातु-B धनायन उन मुक्त परमाणुओं के साथ संयोजित होते हैं जो विलयन और धातु-B विद्युतद्वार के बीच अंतरापृष्ठ पर उपलब्ध होते हैं; इस प्रकार इन धनायनों को निष्प्रभावी कर दिया जाता है, जिससे धातु-B विद्युतद्वार पर जमा के रूप में विलयन से अवक्षेपण (रसायन विज्ञान) हो जाता है, एक प्रक्रिया जिसे [[ चढ़ाना |पट्टन]] कहा जाता है। | ||
: यह कमी प्रतिक्रिया धातु- | : यह कमी प्रतिक्रिया धातु-B विद्युतद्वार, तार, और धातु-A विद्युतद्वार में मुक्त परमाणुओं को धातु-B विद्युतद्वार में खींचने का कारण बनती है। नतीजतन, परमाणुओं को धातु-A विद्युतद्वार के कुछ परमाणुओं से दूर कर दिया जाता है, जैसे कि धातु-B धनायन उनके साथ सीधे प्रतिक्रिया कर रहे थे; वे धातु-A परमाणु धनायन बन जाते हैं जो आसपास के घोल में घुल जाते हैं। | ||
: जैसे-जैसे यह प्रतिक्रिया जारी रहती है, धातु-A विद्युतद्वार के साथ अर्ध-सेल एक सकारात्मक रूप से आवेशित विलयन विकसित करता है (क्योंकि धातु-A धनायन इसमें घुल जाते हैं), जबकि अन्य अर्ध-सेल ऋणात्मक रूप से आवेशित विलयन विकसित करता है (क्योंकि धातु-B इसमें से धनायन अवक्षेपित होते हैं | : जैसे-जैसे यह प्रतिक्रिया जारी रहती है, धातु-A विद्युतद्वार के साथ अर्ध-सेल एक सकारात्मक रूप से आवेशित विलयन विकसित करता है (क्योंकि धातु-A धनायन इसमें घुल जाते हैं), जबकि अन्य अर्ध-सेल ऋणात्मक रूप से आवेशित विलयन विकसित करता है (क्योंकि धातु-B ऋणायनों को पीछे छोड़ते हुए इसमें से धनायन अवक्षेपित होते हैं) अक्षुण्ण, यह असंतुलन प्रभारी प्रतिक्रिया को रोक देगा। अर्ध-कोशिकाओं के विलयन एक लवण सेतु या छिद्रित पट्टिका से जुड़े होते हैं जो आयनों को एक विलयन से दूसरे विलयन में जाने की अनुमति देता है, जो विलयनों के आवेशों को संतुलित करता है और प्रतिक्रिया को जारी रखने की अनुमति देता है। | ||
परिभाषा से: | परिभाषा से: | ||
* | * धनाग्र विद्युतद्वार है जहां ऑक्सीकरण (परमाणुओं की हानि) होता है (धातु-A विद्युतद्वार); एक वैद्युत सेल में, यह नकारात्मक विद्युतद्वार है, क्योंकि जब ऑक्सीकरण होता है, तो विद्युतद्वार पर अतिसूक्ष्म परमाणु पीछे रह जाते हैं।<ref name=r1>{{cite web|title=An introduction to redox equilibria|url=http://www.chemguide.co.uk/physical/redoxeqia/introduction.html#top|publisher=Chemguide|access-date=20 July 2014}}</ref> ये अतिसूक्ष्म परमाणु तब बाहरी परिपथ के माध्यम से ऋणाग्र (सकारात्मक विद्युतद्वार) में प्रवाहित होते हैं (जबकि विद्युत् अपघटन में, एक विद्युत धारा अतिसूक्ष्म परमाणु प्रवाह को विपरीत दिशा में चलाती है और धनाग्र सकारात्मक विद्युतद्वार है)। | ||
* | * ऋणाग्र विद्युतद्वार है जहां कमी (परमाणुओं का लाभ) होती है (धातु-B विद्युतद्वार); एक वैद्युत सेल में, यह सकारात्मक विद्युतद्वार है, क्योंकि विद्युतद्वार और पट्टिका से परमाणुओं को लेने से आयन कम हो जाते हैं (जबकि विद्युत् अपघटन में, ऋणाग्र नकारात्मक अवसानक होता है और समाधान से सकारात्मक आयनों को आकर्षित करता है)। दोनों ही स्तिथियों में, कथन 'ऋणाग्र धनायन को आकर्षित करता है' सत्य है। | ||
वैद्युत कोशिकाएं, उनके स्वभाव से, प्रत्यक्ष धारा उत्पन्न करती हैं। [[ वेस्टन सेल ]] में [[ कैडमियम ]] | वैद्युत कोशिकाएं, उनके स्वभाव से, प्रत्यक्ष धारा उत्पन्न करती हैं। [[ वेस्टन सेल |वेस्टन सेल]] में [[ कैडमियम |कैडमियम]] [[ अमलगम (रसायन विज्ञान) |पारदमिश्रण (रसायन विज्ञान)]] से बना धनाग्र और शुद्ध पारद से बना ऋणाग्र होता है। विद्युत् अपघट्य [[ कैडमियम सल्फेट |कैडमियम सल्फेट]] का (संतृप्त) घोल है। विध्रुवण मरक्यूरस सल्फेट का लेपी है। जब विद्युत् अपघट्य समाधान संतृप्त होता है, तो सेल का वोल्टेज बहुत प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य होता है; इसलिए, 1911 में, इसे वोल्टेज के लिए एक अंतरराष्ट्रीय मानक के रूप में अपनाया गया था। | ||
एक बैटरी वैद्युत कोशिकाओं का एक समूह है जो एक साथ जुड़े हुए हैं और वोल्टेज का एक स्रोत बनाते हैं। उदाहरण के लिए, एक विशिष्ट 12V | एक बैटरी वैद्युत कोशिकाओं का एक समूह है जो एक साथ जुड़े हुए हैं और वोल्टेज का एक स्रोत बनाते हैं। उदाहरण के लिए, एक विशिष्ट 12V सीसा-अम्ल बैटरी में छह वैद्युत सेल श्रृंखला परिपथ से जुड़े होते हैं। सीरीज़ में सीसा से बने धनाग्र और सीसा डाइऑक्साइड से बने ऋणाग्र होते हैं, दोनों सल्फ़्यूरिक अम्ल में डूबे होते हैं। उदाहरण के लिए, एक [[ टेलिफ़ोन एक्सचेंज |दूरभाष संचार केन्द्र]] में बड़े [[ बैटरी कक्ष |बैटरी कक्ष]], जो उपयोगकर्ता के टेलीफोन को केंद्रीय कार्यालय की शक्ति प्रदान करते हैं, में श्रृंखला और समानांतर दोनों में जुड़े कोष्ठिका हो सकते हैं। | ||
=== सेल वोल्टेज === | === सेल वोल्टेज === | ||
वोल्टेज ( | वोल्टेज (वैद्युतवाहक बल ई<sup>o</sup>) एक वैद्युत सेल द्वारा उत्पादित मानक [[ गिब्स मुक्त ऊर्जा |गिब्स मुक्त ऊर्जा]] परिवर्तन के अनुसार विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया में अनुमान लगाया जा सकता है: | ||
<math display="block">E_\text{cell}^o =- \Delta_r G^o/(\nu_e F ) </math> | <math display="block">E_\text{cell}^o =- \Delta_r G^o/(\nu_e F ) </math> | ||
जहां | जहां v<sub>e</sub> संतुलित आधी प्रतिक्रियाओं में स्थानांतरित परमाणुओं की संख्या है, और F फैराडे की स्थिरांक है। हालांकि, इसमें सम्मिलित दो आधे कोशिकाओं के लिए [[ [[ मानक इलेक्ट्रोड क्षमता |मानक विद्युतद्वार क्षमता]] की तालिका ]] के उपयोग से इसे और अधिक आसानी से निर्धारित किया जा सकता है। पहला कदम सेल में प्रतिक्रिया करने वाली दो धातुओं और उनके आयनों की पहचान करना है। फिर कोई मानक विद्युतद्वार क्षमता, E<sup>o</sup> देखता है, [[ वाल्ट |वाल्ट]] में, दो अर्ध-प्रतिक्रियाओं में से प्रत्येक के लिए। सेल की मानक क्षमता अधिक धनात्मक E के बराबर है मान घटाकर अधिक ऋणात्मक E<sup>o</sup> मूल्य। | ||
उदाहरण के लिए, उपरोक्त चित्र में समाधान CuSO | उदाहरण के लिए, उपरोक्त चित्र में समाधान CuSO<sub>4</sub> हैं और ZnSO<sub>4</sub>. प्रत्येक घोल में एक धातु की पट्टी होती है, और एक लवण सेतु या झरझरा चक्रिका दो समाधानों को जोड़ती है और {{chem|SO|4|2−}}अनुमति देती है। आयन तांबे और जस्ता समाधान के बीच स्वतंत्र रूप से प्रवाहित होते हैं। मानक क्षमता की गणना करने के लिए तांबा और जस्ता की आधी प्रतिक्रियाओं को देखता है और पाता है: | ||
: | :Cu<sup>2+</sup> + 2 {{SubatomicParticle|electron}} {{eqm}} {{pad|3em}} E<sup>o</sup> = +0.34 V | ||
: | : ZN<sup>2+</sup> + 2 {{SubatomicParticle|electron}} {{eqm}} Zn {{pad|3em}} E<sup>o</sup> = -0.76V | ||
इस प्रकार समग्र प्रतिक्रिया है: | इस प्रकार समग्र प्रतिक्रिया है: | ||
Cu<sup>2+</sup> + Zn ⇌ Cu + Zn<sup>2+</sup> | |||
प्रतिक्रिया के लिए मानक क्षमता तब +0.34 वी - (−0.76 वी) = 1.10 वी है। सेल की ध्रुवीयता निम्नानुसार निर्धारित की जाती है। | प्रतिक्रिया के लिए मानक क्षमता तब +0.34 वी - (−0.76 वी) = 1.10 वी है। सेल की ध्रुवीयता निम्नानुसार निर्धारित की जाती है। तांबा धातु की तुलना में जस्ता धातु अधिक मजबूती से कम हो रही है क्योंकि जस्ता के लिए मानक (कमी) क्षमता तांबे की तुलना में अधिक नकारात्मक है। इस प्रकार, जस्ता धातु तांबे के आयनों को परमाणुओं को खो देगी और एक सकारात्मक विद्युत आवेश विकसित करेगी। सेल के लिए संतुलन स्थिरांक, K, द्वारा दिया गया है: | ||
<math display="block">\ln K= \frac{\nu_e FE_\text{cell}^o}{RT}</math> | <math display="block">\ln K= \frac{\nu_e FE_\text{cell}^o}{RT}</math> | ||
जहाँ F [[ फैराडे स्थिरांक ]] है, R [[ गैस स्थिरांक ]] है और T [[ केल्विन ]] में तापमान है। डेनियल सेल के लिए K | जहाँ F [[ फैराडे स्थिरांक |फैराडे स्थिरांक]] है, R [[ गैस स्थिरांक | गैस स्थिरांक]] है और T [[ केल्विन |केल्विन]] में तापमान है। डेनियल सेल के लिए K {{val|1.5e37}} लगभग बराबर है . इस प्रकार, संतुलन पर, कुछ अतिसूक्ष्म परमाणु स्थानांतरित हो जाते हैं, जो विद्युतद्वार को प्रभार करने के लिए पर्याप्त होते हैं।<ref>{{cite book|last=Atkins|first=P.|last2=de Paula|first2=J.|title=Physical Chemistry|publisher=Oxford University Press |year=2006| edition=8th| isbn=978-0-19-870072-2}} Chapter 7, sections on "Equilibrium electrochemistry"</ref> | ||
वास्तविक अर्ध-सेल क्षमता की गणना [[ नर्नस्ट समीकरण ]] का उपयोग करके की जानी चाहिए क्योंकि विलेय उनके मानक राज्यों में होने की संभावना नहीं है: | |||
वास्तविक अर्ध-सेल क्षमता की गणना [[ नर्नस्ट समीकरण |नर्नस्ट समीकरण]] का उपयोग करके की जानी चाहिए क्योंकि विलेय उनके मानक राज्यों में होने की संभावना नहीं है: | |||
<math display="block">E_{\text{half-cell}} = E^o - \frac{RT}{\nu_e F}\ln_e Q </math> | <math display="block">E_{\text{half-cell}} = E^o - \frac{RT}{\nu_e F}\ln_e Q </math> | ||
जहां Q [[ प्रतिक्रिया भागफल ]] है। जब प्रतिक्रिया में आयनों के आरोप बराबर होते हैं, तो यह सरल हो जाता है: | जहां Q [[ प्रतिक्रिया भागफल |प्रतिक्रिया भागफल]] है। जब प्रतिक्रिया में आयनों के आरोप बराबर होते हैं, तो यह सरल हो जाता है: | ||
<math display="block">E_{\text{half-cell}} = E^o - 2.303 \frac{RT}{\nu_e F} \log_{10} \left\{ \text{M}^{n+}\right\}</math> | <math display="block">E_{\text{half-cell}} = E^o - 2.303 \frac{RT}{\nu_e F} \log_{10} \left\{ \text{M}^{n+}\right\}</math> | ||
जहां { | जहां {M<sup>n+</sup>} विलयन में धातु आयन की [[ गतिविधि (रसायन विज्ञान) |गतिविधि (रसायन विज्ञान)]] है। अभ्यास में गतिविधि के स्थान पर mol/L में सांद्रता का उपयोग किया जाता है। धातु विद्युतद्वार अपनी मानक अवस्था में है इसलिए परिभाषा के अनुसार इकाई गतिविधि है। पूरे सेल की क्षमता को दो अर्ध-सेल की क्षमता के अंतर के रूप में प्राप्त किया जाता है, इसलिए यह दोनों घुलित धातु आयनों की सांद्रता पर निर्भर करता है। यदि सांद्रता समान हैं, <math>E_\text{cell} = E_\text{cell}^o </math>और यहां ग्रहण की गई परिस्थिति के तहत नर्नस्ट समीकरण की आवश्यकता नहीं है। | ||
2.303 का मान{{sfrac|''R''|''F''}} | 2.303 का मान {{sfrac|''R''|''F''}} {{val|1.9845e-4|u=V/K}} है , इसलिए 25 °C (298.15 K) पर अर्ध-सेल क्षमता केवल 0.05918 V/ν<sub>e</sub> से बदल जाएगी यदि किसी धातु आयन की सान्द्रता को 10 के गुणक से बढ़ाया या घटाया जाता है। | ||
<math display="block">E_{\text{half-cell}}= E^o - \frac{0.05918\ \text{V}}{\nu_e} \log_{10} \left[ \text{M}^{n+}\right]</math> | <math display="block">E_{\text{half-cell}}= E^o - \frac{0.05918\ \text{V}}{\nu_e} \log_{10} \left[ \text{M}^{n+}\right]</math> | ||
ये गणना इस धारणा पर आधारित हैं कि सभी रासायनिक प्रतिक्रियाएं संतुलन में हैं। जब परिपथ में | ये गणना इस धारणा पर आधारित हैं कि सभी रासायनिक प्रतिक्रियाएं संतुलन में हैं। जब परिपथ में विद्युत प्रवाह प्रवाहित होता है, तो संतुलन की स्थिति प्राप्त नहीं होती है और सेल वोल्टेज को सामान्यतः विभिन्न तंत्रों द्वारा कम किया जाएगा, जैसे कि [[ overpotential | अधिविभव]] का विकास है।<ref>{{cite book|last=Atkins|first=P.|last2=de Paula|first2=J.|title=Physical Chemistry|publisher=Oxford University Press| year=2006| edition=8th |isbn=978-0-19-870072-2}} Section 25.12 "Working Galvanic cells"</ref> इसके अलावा, चूंकि रासायनिक प्रतिक्रियाएं तब होती हैं जब सेल बिजली पैदा कर रहा होता है, विद्युत् अपघट्य सांद्रता बदल जाती है और सेल वोल्टेज कम हो जाता है। मानक क्षमता की तापमान निर्भरता का एक परिणाम यह है कि वैद्युत सेल द्वारा उत्पादित वोल्टेज भी तापमान पर निर्भर होता है। | ||
== बिजली उत्पन्न करनेवाली जंग == | == बिजली उत्पन्न करनेवाली जंग == | ||
{{Main| | {{Main| गैल्वेनी संक्षारण}} | ||
वैद्युत [[ जंग ]] धातुओं का [[ विद्युत ]] रासायनिक क्षरण है। संक्षारण तब होता है जब दो अलग-अलग धातुएँ एक विद्युत् अपघट्य की उपस्थिति में एक दूसरे के संपर्क में होती हैं, जैसे कि | वैद्युत [[ जंग |जंग]] धातुओं का [[ विद्युत |विद्युत]] रासायनिक क्षरण है। संक्षारण तब होता है जब दो अलग-अलग धातुएँ एक विद्युत् अपघट्य की उपस्थिति में एक दूसरे के संपर्क में होती हैं, जैसे कि लवण का पानी है। यह एक वैद्युत सेल बनाता है, जिसमें अधिक उत्कृष्ट (कम सक्रिय) धातु पर उदजन गैस बनती है। परिणामी विद्युत रासायनिक क्षमता तब एक विद्युत प्रवाह विकसित करती है जो विद्युत् अपघट्यिक रूप से कम महान सामग्री को भंग कर देती है। एक ही धातु विद्युत् अपघट्य के दो अलग-अलग सांद्रता के संपर्क में आने पर एक सांद्रता सेल का गठन किया जा सकता है। | ||
== प्रकार == | == प्रकार == | ||
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* एकाग्रता सेल | * एकाग्रता सेल | ||
* [[ इलेक्ट्रोलाइटिक सेल | विद्युत् अपघट्यिक सेल]] | * [[ इलेक्ट्रोलाइटिक सेल | विद्युत् अपघट्यिक सेल]] | ||
* | * विद्युत रासायनिक सेल | ||
* [[ नींबू की बैटरी ]] | * [[ नींबू की बैटरी ]] | ||
* [[ थर्मोगैल्वेनिक सेल | | * [[ थर्मोगैल्वेनिक सेल | तापगैल्वनी सेल]] | ||
== यह भी देखें == | == यह भी देखें == | ||
* [[ बायोइलेक्ट्रॉनिक रिएक्टर ]] | * [[ बायोइलेक्ट्रॉनिक रिएक्टर | जैव विद्युत रासायनिक प्रतिघातक]] | ||
* [[ विराम विभव ]] | * [[ विराम विभव | विश्रांति विभव]] | ||
* [[ जैव-नैनो जनरेटर ]] | * [[ जैव-नैनो जनरेटर ]] | ||
* [[ सेल नोटेशन ]] | * [[ सेल नोटेशन ]] | ||
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* [[ आइसोटोप इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री ]] | * [[ आइसोटोप इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री ]] | ||
* [[ बैटरी प्रकारों की सूची ]] | * [[ बैटरी प्रकारों की सूची ]] | ||
* [[ बलिदान एनोड ]] | * [[ बलिदान एनोड | बलिदान धनाग्र]] | ||
== संदर्भ == | == संदर्भ == | ||
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== बाहरी कड़ियाँ == | == बाहरी कड़ियाँ == | ||
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* [https://web.archive.org/web/20110719210759/http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/electroChem/voltaicCell20.html Interactive animation of Galvanic Cell]. Chemical Education Research Group, Iowa State University. | * [https://web.archive.org/web/20110719210759/http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/electroChem/voltaicCell20.html Interactive animation of Galvanic Cell]. Chemical Education Research Group, Iowa State University. | ||
* [https://av.tib.eu/media/34660?pag=1 Electron transfer reactions and redox potentials in GALVANIc cells - what happens to the ions at the phase boundary (NERNST, FARADAY)] (Video by SciFox on TIB AV-Portal) | * [https://av.tib.eu/media/34660?pag=1 Electron transfer reactions and redox potentials in GALVANIc cells - what happens to the ions at the phase boundary (NERNST, FARADAY)] (Video by SciFox on TIB AV-Portal) | ||
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Latest revision as of 17:45, 7 February 2023
एक वैद्युत सेल या वोल्टाइक (वैद्युत) सेल, जिसका नाम क्रमशः वैज्ञानिक लुइगी गलवानी और अलेक्जेंडर वोल्टा के नाम पर रखा गया है, एक विद्युत रासायनिक सेल है जिसमें सहज प्रतिक्रिया ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रियाओं से एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है। एक सामान्य उपकरण में सामान्यतः दो अलग-अलग धातुएं होती हैं, प्रत्येक को अलग-अलग चषक में डुबोया जाता है जिसमें उनके संबंधित धातु आयन होते हैं जो एक लवण सेतु से जुड़े होते हैं या एक संरध्र झिल्ली से असंसक्त होते हैं।[1]
वोल्टा पहली विद्युत बैटरी, वोल्टीय पुंज का आविष्कारक था। सामान्य उपयोग में, "बैटरी" शब्द में एक एकल विद्युत सेल सम्मिलित हो गया है, लेकिन एक बैटरी में कई सेल सम्मिलित हैं।[2]
इतिहास
1780 में, लुइगी गलवानी ने पता लगाया कि जब दो अलग-अलग धातुएं (जैसे, तांबा और जस्ता) संपर्क में होती हैं और फिर दोनों को एक ही समय में एक मेंढक के पैर की मांसप्रस्तुतियों के दो अलग-अलग हिस्सों से स्पर्श किया जाता है, परिपथ को बंद करने के लिए, मेंढक का पैर संकुचित हो जाता है।[3] उन्होंने इसे बायोइलेक्ट्रिसिटी कहा। मेंढक का पैर विद्युत धारा का संसूचक होने के साथ-साथ विद्युत् अपघट्य (आधुनिक रसायन विज्ञान की भाषा का उपयोग करने के लिए) भी था।
गलवानी द्वारा अपना काम (1790) प्रकाशित करने के एक साल बाद, एलेसेंड्रो वोल्टा ने दिखाया कि मेंढक आवश्यक नहीं था, इसके स्थान पर एक बल-आधारित संसूचक और लवण जल-भिगोने वाले कागज (विद्युत् अपघट्य के रूप में) का उपयोग कर रहा था। (पहले बल-आधारित संसूचकों के साथ वोल्टा ने समाई का नियम C = Q/V स्थापित किया था)। 1799 में वोल्टा ने वोल्टीय पुंज का आविष्कार किया, जो वैद्युत कोशिकाओं का एक ढेर है, जिसमें प्रत्येक में एक धातु चक्र, एक विद्युत् अपघट्य परत और एक अलग धातु की चक्रिका होती है। उन्होंने गैलवानी (और बाद के प्रयोगकर्ता लियोपोल्डो नोबिली) के पशु विद्युत सिद्धांत को अपने स्वयं के धातु-धातु संपर्क बिजली सिद्धांत के पक्ष में चुनौती देने के लिए इसे पूरी तरह से गैर-जैविक सामग्री से बनाया था।[4] वोल्टा के जवाब में कार्लो मैटटुची ने अपनी बारी में पूरी तरह से जैविक सामग्री से एक बैटरी का निर्माण किया।[5] वोल्टा का संपर्क विद्युत दृश्य प्रत्येक विद्युतद्वार को एक संख्या के साथ चित्रित करता है जिसे अब हम विद्युतद्वार का कार्य कार्य कहेंगे। इस दृश्य ने विद्युतद्वार-विद्युत् अपघट्य अंतरापृष्ठ पर रासायनिक प्रतिक्रियाओं को नजरअंदाज कर दिया जिसमें वोल्टा के ढेर में अधिक उत्कृष्ट धातु पर H2 गठन सम्मिलित है।
हालाँकि वोल्टा बैटरी या विद्युत अपघरनी के संचालन को नहीं समझ पाए, लेकिन इन खोजों ने विद्युत बैटरी के लिए मार्ग प्रशस्त किया; वोल्टा के सेल को 1999 में IEEE ऐतिहासिक में नामित किया गया था।[6]
कुछ चालीस साल बाद, फैराडे (फैराडे के विद्युत् अपघटन के नियम देखें) ने दिखाया कि वैद्युत सेल - जिसे प्रायः वैद्युत सेल कहा जाता है - प्रकृति में रासायनिक थे। फैराडे ने रसायन विज्ञान की भाषा में नई शब्दावली प्रस्तुत की: विद्युतद्वार (ऋणाग्र और धनाग्र), विद्युत् अपघट्य, और आयन (धनायन और ऋणायन)। इस प्रकार गैलवानी ने गलत तरीके से सोचा कि बिजली का स्रोत (या वैद्युतवाहक बल (emf) का स्रोत, या emf का आधार) जानवर में था, वोल्टा ने गलत तरीके से सोचा कि यह पृथक विद्युतद्वार के भौतिक गुणों में था, लेकिन फैराडे ने emf के स्रोत की दो विद्युतद्वार-विद्युत् अपघट्य अंतरापृष्ठ पर रासायनिक प्रतिक्रियाओं के रूप में सही पहचान करी। वैद्युत सेल के बौद्धिक इतिहास पर आधिकारिक कार्य ओस्टवाल्ड द्वारा किया गया है।[7]
1940 में विल्हेम कोनिग द्वारा यह सुझाव दिया गया था कि बगदाद बैटरी के रूप में जानी जाने वाली वस्तु प्राचीन पार्थिया से वैद्युत सेल तकनीक का प्रतिनिधित्व कर सकती है। सिट्रिक अम्ल या अंगूर के रस से भरे प्रतिकृतियों को वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए दिखाया गया है। हालांकि, यह निश्चित नहीं है कि यह इसका उद्देश्य था - अन्य विद्वानों ने बताया है कि यह चर्मपत्र स्क्रॉल को संग्रहीत करने के लिए उपयोग किए जाने वाले बर्तनों के समान है।[8]
सिद्धांत
वैद्युत कोशिकाएं स्वतःस्फूर्त अपोपचयन प्रतिक्रियाओं के विस्तार हैं, लेकिन केवल उक्त प्रतिक्रिया से उत्पन्न ऊर्जा का उपयोग करने के लिए अभिकल्पित की गई हैं।[1] उदाहरण के लिए, उदाहरण के लिए, जब कोई तांबा सल्फेट (CuSO4) के जलीय घोल में जस्ता धातु (Zn) की एक पट्टी डुबोता है, तो गहरे रंग का ठोस जमाव जस्ता धातु की सतह पर इकट्ठा हो जाता है और Cu2+ आयन की नीली रंग विशेषता गायब हो जाती है।। जस्ता धातु की सतह पर जमाव तांबे की धातु से बना होता है, और समाधान में अब जस्ता आयन होते हैं। इस अभिक्रिया को प्रदर्शित करते हैं
- Zn (s) + Cu2+ (aq) → Zn2+ (aq) + Cu (s)
इस अपोपचयन प्रतिक्रिया में, Zn को Zn2+ में ऑक्सीकृत किया जाता है और Cu2+ को घटाकर Cu किया जाता है। जब अतिसूक्ष्म परमाणु को सीधे Zn से Cu2+ में स्थानांतरित किया जाता है, प्रतिक्रिया की तापीय धारिता ऊष्मा के रूप में परिवेश में खो जाती है। हालांकि, एक वैद्युत कोशिका में एक ही प्रतिक्रिया की जा सकती है, जिससे कुछ रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है। अपने सरलतम रूप में, एक अर्ध-सेल में एक ठोस धातु (विद्युतद्वार कहा जाता है) होता है जो एक समाधान में डूबा हुआ होता है; समाधान में विद्युतद्वार धातु के धनायन (+) और धनायनों के आवेश को संतुलित करने के लिए ऋणायन (-) होते हैं।[9] पूर्ण सेल में दो अर्ध-कोशिकाएँ होती हैं, जो सामान्यतः एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली या एक लवण सेतु से जुड़ी होती हैं जो अधिक महान धातु के आयनों को दूसरे विद्युतद्वार पर चढ़ाने से रोकती हैं।[9]
एक विशिष्ट उदाहरण डेनियल सेल (चित्र देखें) है, जिसमें जस्ता (Zn) आधा सेल है जिसमें ZnSO4 (जस्ता सल्फेट) का घोल है और एक ताँबा (Cu) आधा सेल जिसमें CuSO4 (तांबा सल्फेट) का घोल है। विद्युत परिपथ को पूरा करने के लिए यहां एक लवण सेतु का उपयोग किया जाता है।
यदि एक बाहरी विद्युत निदेशक तांबे और जस्ता विद्युतद्वार को जोड़ता है, तो जस्ता विद्युतद्वार से जस्ता Zn2+ के रूप में विलयन में घुल जाता है आयन (ऑक्सीकरण), बाहरी चालक में प्रवेश करने वाले परमाणुओं को मुक्त करता है। बढ़ी हुई जस्ता आयन सांद्रता की भरपाई करने के लिए, लवण सेतु के माध्यम से जस्ता आयन निकल जाते हैं और आयन जस्ता अर्ध-कोशिका में प्रवेश करते हैं। तांबे के आधे सेल में, तांबे के विद्युतद्वार पर तांबा आयन पट्टिका (कमी), बाहरी निदेशक को छोड़ने वाले परमाणुओं को लेते हैं। Cu2+ के बाद से आयनों (धनायनों) पट्टिका को तांबे के विद्युतद्वार पर, बाद वाले को ऋणाग्र कहा जाता है। इसके अनुरूप जस्ता विद्युतद्वार धनाग्र है। विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया निम्न है
यह वही प्रतिक्रिया है जो पिछले उदाहरण में दी गई है। इसके अतिरिक्त, बाहरी निदेशक के माध्यम से अतिसूक्ष्म परमाणु प्रवाहित होते हैं, जो वैद्युत सेल का प्राथमिक अनुप्रयोग है।
जैसा कि सेल वोल्टेज (विद्युत संचालन शक्ति) के तहत चर्चा की गई है, सेल का वैद्युतवाहक बल अर्ध-सेल क्षमता का अंतर है, विद्युत् अपघट्य में दो विद्युतद्वार के विघटन की सापेक्ष आसानी का एक उपाय है। emf विद्युतद्वार और विद्युत् अपघट्य दोनों पर निर्भर करता है, यह एक संकेत है कि emf प्रकृति में रासायनिक है।
आधी प्रतिक्रियाएँ और रूढ़ियाँ
एक अर्ध-कोशिका में एक धातु दो ऑक्सीकरण अवस्थाओं में होती है। एक पृथक अर्ध-कोशिका के अंदर, एक ऑक्सीकरण-कमी (अपोपचयन) प्रतिक्रिया होती है जो रासायनिक संतुलन में होती है, प्रतीकात्मक रूप से निम्नानुसार लिखी गई स्थिति (यहाँ, M एक धातु केशन का प्रतिनिधित्व करता है, एक परमाणु जिसके कारण आवेश असंतुलन होता है n परमाणुओं की हानि):
- Mn+ (ऑक्सीकृत प्रजातियां) + ne− ⇌ M (अस्थिशेष प्रजातियां)
एक वैद्युत सेल में दो आधे सेल होते हैं, जैसे कि एक आधे सेल का विद्युतद्वार धातु A से बना होता है, और दूसरे आधे सेल का विद्युतद्वार धातु B से बना होता है; दो अलग-अलग अर्ध-कोशिकाओं के लिए अपोपचयन प्रतिक्रियाएं इस प्रकार हैं:
- An+ + ne− ⇌ A
- Bm+ + me− ⇌ B
समग्र संतुलित प्रतिक्रिया है:
- m A + n Bm+ ⇌ n B + m An+
दूसरे शब्दों में, एक आधे सेल के धातु परमाणु ऑक्सीकृत होते हैं जबकि दूसरे आधे सेल के धातु के धनायन कम हो जाते हैं। धातुओं को दो अर्ध-कोशिकाओं में अलग करके, उनकी प्रतिक्रिया को इस तरह से नियंत्रित किया जा सकता है कि बाहरी परिपथ के माध्यम से परमाणुओं के हस्तांतरण को विवश किया जा सके जहां वे उपयोगी कार्य (भौतिकी) कर सकें।
- प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले परमाणुओं का संचालन करने के लिए विद्युत चालन के क्रम में विद्युतद्वार धातु के तार से जुड़े होते हैं।
- एक अर्ध-सेल में, घुलित धातु-B धनायन उन मुक्त परमाणुओं के साथ संयोजित होते हैं जो विलयन और धातु-B विद्युतद्वार के बीच अंतरापृष्ठ पर उपलब्ध होते हैं; इस प्रकार इन धनायनों को निष्प्रभावी कर दिया जाता है, जिससे धातु-B विद्युतद्वार पर जमा के रूप में विलयन से अवक्षेपण (रसायन विज्ञान) हो जाता है, एक प्रक्रिया जिसे पट्टन कहा जाता है।
- यह कमी प्रतिक्रिया धातु-B विद्युतद्वार, तार, और धातु-A विद्युतद्वार में मुक्त परमाणुओं को धातु-B विद्युतद्वार में खींचने का कारण बनती है। नतीजतन, परमाणुओं को धातु-A विद्युतद्वार के कुछ परमाणुओं से दूर कर दिया जाता है, जैसे कि धातु-B धनायन उनके साथ सीधे प्रतिक्रिया कर रहे थे; वे धातु-A परमाणु धनायन बन जाते हैं जो आसपास के घोल में घुल जाते हैं।
- जैसे-जैसे यह प्रतिक्रिया जारी रहती है, धातु-A विद्युतद्वार के साथ अर्ध-सेल एक सकारात्मक रूप से आवेशित विलयन विकसित करता है (क्योंकि धातु-A धनायन इसमें घुल जाते हैं), जबकि अन्य अर्ध-सेल ऋणात्मक रूप से आवेशित विलयन विकसित करता है (क्योंकि धातु-B ऋणायनों को पीछे छोड़ते हुए इसमें से धनायन अवक्षेपित होते हैं) अक्षुण्ण, यह असंतुलन प्रभारी प्रतिक्रिया को रोक देगा। अर्ध-कोशिकाओं के विलयन एक लवण सेतु या छिद्रित पट्टिका से जुड़े होते हैं जो आयनों को एक विलयन से दूसरे विलयन में जाने की अनुमति देता है, जो विलयनों के आवेशों को संतुलित करता है और प्रतिक्रिया को जारी रखने की अनुमति देता है।
परिभाषा से:
- धनाग्र विद्युतद्वार है जहां ऑक्सीकरण (परमाणुओं की हानि) होता है (धातु-A विद्युतद्वार); एक वैद्युत सेल में, यह नकारात्मक विद्युतद्वार है, क्योंकि जब ऑक्सीकरण होता है, तो विद्युतद्वार पर अतिसूक्ष्म परमाणु पीछे रह जाते हैं।[10] ये अतिसूक्ष्म परमाणु तब बाहरी परिपथ के माध्यम से ऋणाग्र (सकारात्मक विद्युतद्वार) में प्रवाहित होते हैं (जबकि विद्युत् अपघटन में, एक विद्युत धारा अतिसूक्ष्म परमाणु प्रवाह को विपरीत दिशा में चलाती है और धनाग्र सकारात्मक विद्युतद्वार है)।
- ऋणाग्र विद्युतद्वार है जहां कमी (परमाणुओं का लाभ) होती है (धातु-B विद्युतद्वार); एक वैद्युत सेल में, यह सकारात्मक विद्युतद्वार है, क्योंकि विद्युतद्वार और पट्टिका से परमाणुओं को लेने से आयन कम हो जाते हैं (जबकि विद्युत् अपघटन में, ऋणाग्र नकारात्मक अवसानक होता है और समाधान से सकारात्मक आयनों को आकर्षित करता है)। दोनों ही स्तिथियों में, कथन 'ऋणाग्र धनायन को आकर्षित करता है' सत्य है।
वैद्युत कोशिकाएं, उनके स्वभाव से, प्रत्यक्ष धारा उत्पन्न करती हैं। वेस्टन सेल में कैडमियम पारदमिश्रण (रसायन विज्ञान) से बना धनाग्र और शुद्ध पारद से बना ऋणाग्र होता है। विद्युत् अपघट्य कैडमियम सल्फेट का (संतृप्त) घोल है। विध्रुवण मरक्यूरस सल्फेट का लेपी है। जब विद्युत् अपघट्य समाधान संतृप्त होता है, तो सेल का वोल्टेज बहुत प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य होता है; इसलिए, 1911 में, इसे वोल्टेज के लिए एक अंतरराष्ट्रीय मानक के रूप में अपनाया गया था।
एक बैटरी वैद्युत कोशिकाओं का एक समूह है जो एक साथ जुड़े हुए हैं और वोल्टेज का एक स्रोत बनाते हैं। उदाहरण के लिए, एक विशिष्ट 12V सीसा-अम्ल बैटरी में छह वैद्युत सेल श्रृंखला परिपथ से जुड़े होते हैं। सीरीज़ में सीसा से बने धनाग्र और सीसा डाइऑक्साइड से बने ऋणाग्र होते हैं, दोनों सल्फ़्यूरिक अम्ल में डूबे होते हैं। उदाहरण के लिए, एक दूरभाष संचार केन्द्र में बड़े बैटरी कक्ष, जो उपयोगकर्ता के टेलीफोन को केंद्रीय कार्यालय की शक्ति प्रदान करते हैं, में श्रृंखला और समानांतर दोनों में जुड़े कोष्ठिका हो सकते हैं।
सेल वोल्टेज
वोल्टेज (वैद्युतवाहक बल ईo) एक वैद्युत सेल द्वारा उत्पादित मानक गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन के अनुसार विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया में अनुमान लगाया जा सकता है:
उदाहरण के लिए, उपरोक्त चित्र में समाधान CuSO4 हैं और ZnSO4. प्रत्येक घोल में एक धातु की पट्टी होती है, और एक लवण सेतु या झरझरा चक्रिका दो समाधानों को जोड़ती है और SO2−
4अनुमति देती है। आयन तांबे और जस्ता समाधान के बीच स्वतंत्र रूप से प्रवाहित होते हैं। मानक क्षमता की गणना करने के लिए तांबा और जस्ता की आधी प्रतिक्रियाओं को देखता है और पाता है:
- Cu2+ + 2
e−
⇌ Eo = +0.34 V - ZN2+ + 2
e−
⇌ Zn Eo = -0.76V
इस प्रकार समग्र प्रतिक्रिया है:
Cu2+ + Zn ⇌ Cu + Zn2+
प्रतिक्रिया के लिए मानक क्षमता तब +0.34 वी - (−0.76 वी) = 1.10 वी है। सेल की ध्रुवीयता निम्नानुसार निर्धारित की जाती है। तांबा धातु की तुलना में जस्ता धातु अधिक मजबूती से कम हो रही है क्योंकि जस्ता के लिए मानक (कमी) क्षमता तांबे की तुलना में अधिक नकारात्मक है। इस प्रकार, जस्ता धातु तांबे के आयनों को परमाणुओं को खो देगी और एक सकारात्मक विद्युत आवेश विकसित करेगी। सेल के लिए संतुलन स्थिरांक, K, द्वारा दिया गया है:
वास्तविक अर्ध-सेल क्षमता की गणना नर्नस्ट समीकरण का उपयोग करके की जानी चाहिए क्योंकि विलेय उनके मानक राज्यों में होने की संभावना नहीं है:
2.303 का मान R/F 1.9845×10−4 V/K है , इसलिए 25 °C (298.15 K) पर अर्ध-सेल क्षमता केवल 0.05918 V/νe से बदल जाएगी यदि किसी धातु आयन की सान्द्रता को 10 के गुणक से बढ़ाया या घटाया जाता है।
बिजली उत्पन्न करनेवाली जंग
वैद्युत जंग धातुओं का विद्युत रासायनिक क्षरण है। संक्षारण तब होता है जब दो अलग-अलग धातुएँ एक विद्युत् अपघट्य की उपस्थिति में एक दूसरे के संपर्क में होती हैं, जैसे कि लवण का पानी है। यह एक वैद्युत सेल बनाता है, जिसमें अधिक उत्कृष्ट (कम सक्रिय) धातु पर उदजन गैस बनती है। परिणामी विद्युत रासायनिक क्षमता तब एक विद्युत प्रवाह विकसित करती है जो विद्युत् अपघट्यिक रूप से कम महान सामग्री को भंग कर देती है। एक ही धातु विद्युत् अपघट्य के दो अलग-अलग सांद्रता के संपर्क में आने पर एक सांद्रता सेल का गठन किया जा सकता है।
प्रकार
- एकाग्रता सेल
- विद्युत् अपघट्यिक सेल
- विद्युत रासायनिक सेल
- नींबू की बैटरी
- तापगैल्वनी सेल
यह भी देखें
- जैव विद्युत रासायनिक प्रतिघातक
- विश्रांति विभव
- जैव-नैनो जनरेटर
- सेल नोटेशन
- डीसल्फेशन
- इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग
- विद्युतद्वार क्षमता
- इलेक्ट्रोहाइड्रोजेनेसिस
- इलेक्ट्रोसिंथेसिस
- एंजाइमैटिक बायोफ्यूल सेल
- बिजली उत्पन्न करनेवाली श्रृंखला
- आइसोटोप इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री
- बैटरी प्रकारों की सूची
- बलिदान धनाग्र
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 McMurry, John; Fay, Robert C.; Robinson, Jill K. (2015). रसायन विज्ञान (7th ed.). Boston: Pearson. p. 762. ISBN 978-0-321-94317-0. OCLC 889577526.
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- ↑ "An introduction to redox equilibria". Chemguide. Retrieved 20 July 2014.
- ↑ Atkins, P.; de Paula, J. (2006). Physical Chemistry (8th ed.). Oxford University Press. ISBN 978-0-19-870072-2. Chapter 7, sections on "Equilibrium electrochemistry"
- ↑ Atkins, P.; de Paula, J. (2006). Physical Chemistry (8th ed.). Oxford University Press. ISBN 978-0-19-870072-2. Section 25.12 "Working Galvanic cells"
बाहरी कड़ियाँ
- How to build a galvanic cell battery from MiniScience.com
- Galvanic Cell, an animation
- Interactive animation of Galvanic Cell. Chemical Education Research Group, Iowa State University.
- Electron transfer reactions and redox potentials in GALVANIc cells - what happens to the ions at the phase boundary (NERNST, FARADAY) (Video by SciFox on TIB AV-Portal)
