इलेक्ट्रोड क्षमता: Difference between revisions
No edit summary |
No edit summary |
||
| Line 1: | Line 1: | ||
विद्युत्-रसायन में, इलेक्ट्रोड क्षमता बिजली उत्पन्न करनेवाली सेल का इलेक्ट्रोमोटिव बल है जो मानक संदर्भ इलेक्ट्रोड से निर्मित होता है और अन्य इलेक्ट्रोड की विशेषता होती है। [1] परिपाटी के अनुसार, संदर्भ इलेक्ट्रोड मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (एसएचई) है। इसे शून्य वोल्ट की क्षमता के रूप में परिभाषित किया गया है। इसे चार्ज धातु की छड़ और नमक समाधान के बीच संभावित अंतर के रूप में भी परिभाषित किया जा सकता है। | |||
इलेक्ट्रोड क्षमता का मूल इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट के बीच इंटरफेस में विकसित संभावित अंतर में है। उदाहरण के लिए, M+/M रेडॉक्स युगल की इलेक्ट्रोड क्षमता के बारे में बात करना आम बात है। | इलेक्ट्रोड क्षमता का मूल इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट के बीच इंटरफेस में विकसित संभावित अंतर में है। उदाहरण के लिए, M+/M रेडॉक्स युगल की इलेक्ट्रोड क्षमता के बारे में बात करना आम बात है। | ||
== उत्पत्ति और व्याख्या == | == उत्पत्ति और व्याख्या == | ||
इलेक्ट्रोड क्षमता | इलेक्ट्रोड क्षमता इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट के बीच इंटरफेस में आवेशित प्रजातियों के अंतरफलक में स्थानांतरण, इंटरफेस पर आयनों के विशिष्ट सोखना, और विलायक सहित ध्रुवीय अणुओं के विशिष्ट सोखना/अभिविन्यास के कारण दिखाई देती है। | ||
इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में, कैथोड और एनोड में स्वतंत्र रूप से निश्चित इलेक्ट्रोड क्षमता होती है और उनके बीच का अंतर सेल की क्षमता है: | |||
''E''<sub>cell</sub> = ''E''<sub>cathod</sub> -''E''<sub>anode</sub> | |||
इलेक्ट्रोड क्षमता या तो काम कर रहे इलेक्ट्रोड ("प्रतिवर्ती क्षमता") पर संतुलन पर हो सकती है, या काम कर रहे इलेक्ट्रोड पर गैर-शून्य शुद्ध प्रतिक्रिया के साथ क्षमता लेकिन शून्य शुद्ध वर्तमान ("जंग क्षमता", "मिश्रित क्षमता") हो सकती है। या काम कर रहे इलेक्ट्रोड पर गैर-शून्य शुद्ध वर्तमान के साथ | इलेक्ट्रोड क्षमता या तो काम कर रहे इलेक्ट्रोड ("प्रतिवर्ती क्षमता") पर संतुलन पर हो सकती है, या काम कर रहे इलेक्ट्रोड पर गैर-शून्य शुद्ध प्रतिक्रिया के साथ क्षमता लेकिन शून्य शुद्ध वर्तमान ("जंग क्षमता", "मिश्रित क्षमता") हो सकती है। या काम कर रहे इलेक्ट्रोड पर गैर-शून्य शुद्ध वर्तमान के साथ क्षमता (जैसे गैल्वेनिक जंग या वोल्टामेट्री में)। प्रतिवर्ती क्षमता को कभी-कभी किसी दिए गए इलेक्ट्रो ्टिव प्रजातियों के लिए मानक इलेक्ट्रोड क्षमता में परिवर्तित किया जा सकता है, जो मापा मूल्यों के मानक स्थिति के ्सट्रपलेशन द्वारा किया जाता है। | ||
गैर-संतुलन के | गैर-संतुलन के अनुसार इलेक्ट्रोड क्षमता का मूल्य संपर्क चरणों की प्रकृति और संरचना पर और इंटरफ़ेस पर इलेक्ट्रोड प्रतिक्रियाओं के कैनेटीक्स पर निर्भर करता है (बटलर-वोल्मर समीकरण देखें)। | ||
मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के साथ इलेक्ट्रोड क्षमता के निर्धारण के लिए | मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के साथ इलेक्ट्रोड क्षमता के निर्धारण के लिए परिचालन धारणा में आदर्श समाधान में हाइड्रोजन आयन के साथ इस संदर्भ इलेक्ट्रोड को शामिल किया गया है, जिसमें "सभी तापमानों पर शून्य क्षमता" हाइड्रोजन आयन के गठन के मानक एन्थैल्पी के बराबर "सभी तापमानों पर शून्य" है। "।{{short description|Electromotive force of a cell built of two electrodes}} | ||
== माप == | == माप == | ||
| Line 22: | Line 22: | ||
# संदर्भ इलेक्ट्रोड (मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड या समकक्ष)। | # संदर्भ इलेक्ट्रोड (मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड या समकक्ष)। | ||
इलेक्ट्रोड पर गैर-शून्य | इलेक्ट्रोड पर गैर-शून्य शुद्ध वर्तमान के स्थिति में, इलेक्ट्रोलाइट में ओम के नियम केअनुसार आईआर-ड्रॉप को कम करना आवश्यक है। उदाहरण के लिए संदर्भ इलेक्ट्रोड को कार्यशील इलेक्ट्रोड की सतह के समीप स्थित करके (उदाहरण के लिए, [[लुगिन केशिका]] देखें) या पर्याप्त उच्च [[चालकता (इलेक्ट्रोलाइटिक)]] के [[सहायक इलेक्ट्रोलाइट]] का उपयोग करके संभावित माप कार्यशील इलेक्ट्रोड से जुड़े [[ विद्युतमापी |विद्युतमापी]] के सकारात्मक टर्मिनल और संदर्भ इलेक्ट्रोड के नकारात्मक टर्मिनल के साथ किया जाता है। | ||
== | == सम्मेलनों पर हस्ताक्षर == | ||
ऐतिहासिक रूप से, इलेक्ट्रोड क्षमता के लिए हस्ताक्षर के लिए दो सम्मेलनों का गठन किया गया | ऐतिहासिक रूप से, इलेक्ट्रोड क्षमता के लिए हस्ताक्षर के लिए दो सम्मेलनों का गठन किया गया है।<ref name="ham">C.A. Hamel, "The Encyclopedia of Electrochemistry", Reinhold Publishing Corporation, New York-Chapman & Hall Ltd., London, 1964, p. 429–431.</ref> | ||
# सम्मेलन [[वाल्थर नर्नस्ट]]-[[गिल्बर्ट न्यूटन लुईस]]-[[वेंडेल मिशेल लैटीमर]] (कभी-कभी अमेरिकी के रूप में संदर्भित), | # सम्मेलन [[वाल्थर नर्नस्ट]]-[[गिल्बर्ट न्यूटन लुईस]]-[[वेंडेल मिशेल लैटीमर]] (कभी-कभी अमेरिकी के रूप में संदर्भित), | ||
# सम्मेलन जोशिया विलार्ड गिब्स-[[विल्हेम ओस्टवाल्ड]]-[[स्टॉकहोम]] (कभी-कभी यूरोपीय के रूप में संदर्भित)। | # सम्मेलन जोशिया विलार्ड गिब्स-[[विल्हेम ओस्टवाल्ड]]-[[स्टॉकहोम]] (कभी-कभी यूरोपीय के रूप में संदर्भित)। | ||
1953 में स्टॉकहोम में<ref>P. van Rysselberghe, "Bericht der Kommission für electrochemische Nomenklatur und Definitionen", Z. Electrochem., 58 (1954), 530–535.</ref> | सन्न 1953 में स्टॉकहोम में<ref>P. van Rysselberghe, "Bericht der Kommission für electrochemische Nomenklatur und Definitionen", Z. Electrochem., 58 (1954), 530–535.</ref> आईयूपीएसी ने माना कि दोनों में से कोई भी सम्मेलन अनुमेय है। चूँकि इसने सर्वसम्मति से अनुरोध किया की कि केवल सम्मेलन (2) के अनुसार व्यक्त परिमाण को इलेक्ट्रोड क्षमता कहा जाता है। अतः संभावित अस्पष्टताओं से बचने के लिए इस प्रकार परिभाषित इलेक्ट्रोड क्षमता को गिब्स-स्टॉकहोम इलेक्ट्रोड क्षमता के रूप में भी संदर्भित किया जा सकता है। समान्यतः दोनों सम्मेलनों में, मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड को 0 वी की क्षमता के रूप में परिभाषित किया गया है। अतः दोनों सम्मेलनों के संकेत पर भी सहमत हैं। जिसे {{mvar|E}} अर्ध-सेल अभिक्रिया के लिए जब इसे अपचयन के रूप में लिखा जाता है। | ||
दो सम्मेलनों के मध्य मुख्य अंतर<ref>Anson, Fred C. "Common sources of confusion; Electrode Sign Conventions," J. Chem. Educ., 1959, 36, p. 394.</ref> यह है कि | समान्यतः दो सम्मेलनों के मध्य मुख्य अंतर<ref>Anson, Fred C. "Common sources of confusion; Electrode Sign Conventions," J. Chem. Educ., 1959, 36, p. 394.</ref> यह है कि सम्मेलनों के अनुसार अर्ध सेल अभिक्रिया की दिशा परिवर्तित करने पर (1) {{mvar|E}} का चिन्ह भी स्विच करता है, जिससे कई सम्मेलन (2) में ऐसा नहीं होता है। {{mvar|E}} के चिह्न परिवर्तित के पीछे तर्क गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन के साथ सही संकेत संबंध बनाए रखना है। जो {{math|1=Δ''G'' = –''nFE''}} द्वारा दिया गया है। जहाँ {{mvar|n}} सम्मिलित इलेक्ट्रॉनों की संख्या है और {{mvar|F}} फैराडे स्थिरांक है। यह माना जाता है कि अर्ध-प्रतिक्रिया उपयुक्त एसएचई अर्ध-प्रतिक्रिया द्वारा संतुलित होती है। चूँकि {{math|Δ''G''}} जब किसी प्रतिक्रिया को उल्टी दिशा लिखा जाता है तो हस्ताक्षर स्विच करता है, इसलिए सम्मेलन के समर्थकों (1) का तर्क है, क्या {{mvar|E}} का संकेत होना चाहिए। सम्मेलन के समर्थकों (2) का तर्क है कि सभी परिणाम किए गए इलेक्ट्रोड क्षमता सापेक्ष संभावित अंतर के इलेक्ट्रोस्टैटिक चिह्न के अनुरूप होती है। | ||
== दो इलेक्ट्रोड से इकट्ठे सेल का संभावित अंतर == | == दो इलेक्ट्रोड से इकट्ठे सेल का संभावित अंतर == | ||
{{See also|गैल्वेनिक सेल | {{See also|गैल्वेनिक सेल और सेल वोल्टेज|इलेक्ट्रोकेमिकल सेल और सेल क्षमता|इलेक्ट्रोलाइटिक सेल,एनोड और कैथोड की परिभाषाएं चार्ज और डिस्चार्ज पर निर्भर करती हैं}} | ||
दो इलेक्ट्रोड से | दो इलेक्ट्रोड से एकत्रित सेल की क्षमता का उपयोग करके दो भिन्न-भिन्न इलेक्ट्रोड क्षमता से निर्धारित किया जा सकता है। | ||
:<math>\Delta V_\text{cell} = E_\text{red,cathode} - E_\text{red,anode}</math> | :<math>\Delta V_\text{cell} = E_\text{red,cathode} - E_\text{red,anode}</math> | ||
Revision as of 14:08, 17 March 2023
विद्युत्-रसायन में, इलेक्ट्रोड क्षमता बिजली उत्पन्न करनेवाली सेल का इलेक्ट्रोमोटिव बल है जो मानक संदर्भ इलेक्ट्रोड से निर्मित होता है और अन्य इलेक्ट्रोड की विशेषता होती है। [1] परिपाटी के अनुसार, संदर्भ इलेक्ट्रोड मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (एसएचई) है। इसे शून्य वोल्ट की क्षमता के रूप में परिभाषित किया गया है। इसे चार्ज धातु की छड़ और नमक समाधान के बीच संभावित अंतर के रूप में भी परिभाषित किया जा सकता है।
इलेक्ट्रोड क्षमता का मूल इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट के बीच इंटरफेस में विकसित संभावित अंतर में है। उदाहरण के लिए, M+/M रेडॉक्स युगल की इलेक्ट्रोड क्षमता के बारे में बात करना आम बात है।
उत्पत्ति और व्याख्या
इलेक्ट्रोड क्षमता इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट के बीच इंटरफेस में आवेशित प्रजातियों के अंतरफलक में स्थानांतरण, इंटरफेस पर आयनों के विशिष्ट सोखना, और विलायक सहित ध्रुवीय अणुओं के विशिष्ट सोखना/अभिविन्यास के कारण दिखाई देती है।
इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में, कैथोड और एनोड में स्वतंत्र रूप से निश्चित इलेक्ट्रोड क्षमता होती है और उनके बीच का अंतर सेल की क्षमता है:
Ecell = Ecathod -Eanode
इलेक्ट्रोड क्षमता या तो काम कर रहे इलेक्ट्रोड ("प्रतिवर्ती क्षमता") पर संतुलन पर हो सकती है, या काम कर रहे इलेक्ट्रोड पर गैर-शून्य शुद्ध प्रतिक्रिया के साथ क्षमता लेकिन शून्य शुद्ध वर्तमान ("जंग क्षमता", "मिश्रित क्षमता") हो सकती है। या काम कर रहे इलेक्ट्रोड पर गैर-शून्य शुद्ध वर्तमान के साथ क्षमता (जैसे गैल्वेनिक जंग या वोल्टामेट्री में)। प्रतिवर्ती क्षमता को कभी-कभी किसी दिए गए इलेक्ट्रो ्टिव प्रजातियों के लिए मानक इलेक्ट्रोड क्षमता में परिवर्तित किया जा सकता है, जो मापा मूल्यों के मानक स्थिति के ्सट्रपलेशन द्वारा किया जाता है।
गैर-संतुलन के अनुसार इलेक्ट्रोड क्षमता का मूल्य संपर्क चरणों की प्रकृति और संरचना पर और इंटरफ़ेस पर इलेक्ट्रोड प्रतिक्रियाओं के कैनेटीक्स पर निर्भर करता है (बटलर-वोल्मर समीकरण देखें)।
मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के साथ इलेक्ट्रोड क्षमता के निर्धारण के लिए परिचालन धारणा में आदर्श समाधान में हाइड्रोजन आयन के साथ इस संदर्भ इलेक्ट्रोड को शामिल किया गया है, जिसमें "सभी तापमानों पर शून्य क्षमता" हाइड्रोजन आयन के गठन के मानक एन्थैल्पी के बराबर "सभी तापमानों पर शून्य" है। "।
माप
माप सामान्यतः तीन-इलेक्ट्रोड सेटअप (ड्राइंग देखें) का उपयोग करके आयोजित किया जाता है।
- कार्य कर रहे इलेक्ट्रोड ,
- सहायक इलेक्ट्रॉनिक,
- संदर्भ इलेक्ट्रोड (मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड या समकक्ष)।
इलेक्ट्रोड पर गैर-शून्य शुद्ध वर्तमान के स्थिति में, इलेक्ट्रोलाइट में ओम के नियम केअनुसार आईआर-ड्रॉप को कम करना आवश्यक है। उदाहरण के लिए संदर्भ इलेक्ट्रोड को कार्यशील इलेक्ट्रोड की सतह के समीप स्थित करके (उदाहरण के लिए, लुगिन केशिका देखें) या पर्याप्त उच्च चालकता (इलेक्ट्रोलाइटिक) के सहायक इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करके संभावित माप कार्यशील इलेक्ट्रोड से जुड़े विद्युतमापी के सकारात्मक टर्मिनल और संदर्भ इलेक्ट्रोड के नकारात्मक टर्मिनल के साथ किया जाता है।
सम्मेलनों पर हस्ताक्षर
ऐतिहासिक रूप से, इलेक्ट्रोड क्षमता के लिए हस्ताक्षर के लिए दो सम्मेलनों का गठन किया गया है।[1]
- सम्मेलन वाल्थर नर्नस्ट-गिल्बर्ट न्यूटन लुईस-वेंडेल मिशेल लैटीमर (कभी-कभी अमेरिकी के रूप में संदर्भित),
- सम्मेलन जोशिया विलार्ड गिब्स-विल्हेम ओस्टवाल्ड-स्टॉकहोम (कभी-कभी यूरोपीय के रूप में संदर्भित)।
सन्न 1953 में स्टॉकहोम में[2] आईयूपीएसी ने माना कि दोनों में से कोई भी सम्मेलन अनुमेय है। चूँकि इसने सर्वसम्मति से अनुरोध किया की कि केवल सम्मेलन (2) के अनुसार व्यक्त परिमाण को इलेक्ट्रोड क्षमता कहा जाता है। अतः संभावित अस्पष्टताओं से बचने के लिए इस प्रकार परिभाषित इलेक्ट्रोड क्षमता को गिब्स-स्टॉकहोम इलेक्ट्रोड क्षमता के रूप में भी संदर्भित किया जा सकता है। समान्यतः दोनों सम्मेलनों में, मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड को 0 वी की क्षमता के रूप में परिभाषित किया गया है। अतः दोनों सम्मेलनों के संकेत पर भी सहमत हैं। जिसे E अर्ध-सेल अभिक्रिया के लिए जब इसे अपचयन के रूप में लिखा जाता है।
समान्यतः दो सम्मेलनों के मध्य मुख्य अंतर[3] यह है कि सम्मेलनों के अनुसार अर्ध सेल अभिक्रिया की दिशा परिवर्तित करने पर (1) E का चिन्ह भी स्विच करता है, जिससे कई सम्मेलन (2) में ऐसा नहीं होता है। E के चिह्न परिवर्तित के पीछे तर्क गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन के साथ सही संकेत संबंध बनाए रखना है। जो ΔG = –nFE द्वारा दिया गया है। जहाँ n सम्मिलित इलेक्ट्रॉनों की संख्या है और F फैराडे स्थिरांक है। यह माना जाता है कि अर्ध-प्रतिक्रिया उपयुक्त एसएचई अर्ध-प्रतिक्रिया द्वारा संतुलित होती है। चूँकि ΔG जब किसी प्रतिक्रिया को उल्टी दिशा लिखा जाता है तो हस्ताक्षर स्विच करता है, इसलिए सम्मेलन के समर्थकों (1) का तर्क है, क्या E का संकेत होना चाहिए। सम्मेलन के समर्थकों (2) का तर्क है कि सभी परिणाम किए गए इलेक्ट्रोड क्षमता सापेक्ष संभावित अंतर के इलेक्ट्रोस्टैटिक चिह्न के अनुरूप होती है।
दो इलेक्ट्रोड से इकट्ठे सेल का संभावित अंतर
दो इलेक्ट्रोड से एकत्रित सेल की क्षमता का उपयोग करके दो भिन्न-भिन्न इलेक्ट्रोड क्षमता से निर्धारित किया जा सकता है।
या, समकक्ष,
यह गैल्वेनिक सेल के विद्युत संभावित अंतर की IUPAC परिभाषा से अनुसरण करता है,[4] जिसके अनुसार किसी सेल का विद्युत विभवान्तर, गैल्वेनिक सेल के दायीं और बायीं ओर के इलेक्ट्रोडों की विभवों का अंतर होता है। कब ΔVcell धनात्मक है, तो धनात्मक विद्युत आवेश सेल के माध्यम से बाएं इलेक्ट्रोड (एनोड) से दाएं इलेक्ट्रोड (कैथोड) तक प्रवाहित होता है।
यह भी देखें
- पूर्ण इलेक्ट्रोड क्षमता
- विद्युतीय संभाव्यता
- गलवानी क्षमता
- नर्नस्ट समीकरण
- अत्यधिक क्षमता
- वोल्टेज (वोल्टेज)
- मानक इलेक्ट्रोड क्षमता
- मानक इलेक्ट्रोड क्षमता की तालिका
- थर्मोडायनामिक गतिविधि
- वोल्टा क्षमता
संदर्भ
- ↑ C.A. Hamel, "The Encyclopedia of Electrochemistry", Reinhold Publishing Corporation, New York-Chapman & Hall Ltd., London, 1964, p. 429–431.
- ↑ P. van Rysselberghe, "Bericht der Kommission für electrochemische Nomenklatur und Definitionen", Z. Electrochem., 58 (1954), 530–535.
- ↑ Anson, Fred C. "Common sources of confusion; Electrode Sign Conventions," J. Chem. Educ., 1959, 36, p. 394.
- ↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "electric potential difference, ΔV of a galvanic cell". doi:10.1351/goldbook.E01934
