गैल्वेनी विभव

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

इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री में, गैलवानी विभव जिसे गैलवानी संभावित अंतर अर्ताथ Δφ भी कहा जाता है। मुख्यतः दो पदार्थों के बीच में या दो बिंदुओं के बीच विद्युत संभावित अंतर के रूप में प्रकट किया जाता है ये चरणों में दो अलग-अलग ठोस रूप में होते हैं। जैसे दो धातुएं एक साथ संयोजित होती हैं, इसी प्रकार ठोस और तरल धातुएँ जैसे इलेक्ट्रोड मुख्य रूप से इलेक्ट्रोलाइट में डूबा रहता हैं।

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

दो धातुओं के बीच गैलवानी विभव

सबसे पहले, दो धातुओं के बीच गलवानी विभव पर विचार करते हैं। 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 रहता हैं। इस प्रकार दोनों चरणों के बीच से निकलने वाले इलेक्ट्रॉनों की वास्तविक संख्या कम होती है, यह वस्तुओं के बीच धारिता 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 परिवर्तित रहता है। दो चरणों के बीच अंतराफलक में विद्युत दोहरी परत (सतह विज्ञान) बनती है। संपर्क में दो अलग-अलग चरणों के बीच विद्युत रासायनिक विभव की समानता को इस प्रकार लिखा जा सकता है।

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

जहाँ,

• ${\overline {\mu }}$ विद्युत रासायनिक विभव 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 विभव को उसकी रासायनिक विभव और स्थानीय इलेक्ट्रोस्टैटिक विभव के योग के रूप में परिभाषित किया गया है।

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

जहाँ,

• μ रासायनिक विभव है।
• z एकल आवेश वाहक इलेक्ट्रॉनों के लिए एकता द्वारा किया गया विद्युत आवेश है।
• F फैराडे नियतांक है।
• Φ इलेक्ट्रोस्टैटिक विभव है।

ऊपर के दो समीकरणों के आधार पर उक्स समीकरण प्राप्त होता हैं जो इस प्रकार हैं।

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

जहाँ बायीं ओर का अंतर समीकरण (1) और (2) के बीच गैलवानी संभावित अंतर प्राप्त करने के लिए उपयोगी है। इस प्रकार गैलवानी संभावित अंतर पूर्ण रूप से दो चरणों के रासायनिक अंतर से निर्धारित होता है, विशेष रूप से दो चरणों में आवेश वाहकों की रासायनिक विभव के अंतर से प्राप्त होता हैं।

इलेक्ट्रोड और विद्युतअपघट्य अन्य दो विद्युत प्रवाहकीय चरणों के बीच गैलवानी संभावित अंतर समान रूप से बनता है। चूंकि, उपरोक्त समीकरण में रासायनिक विभव को अंतराफलक पर विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया में सम्मलित सभी प्रजातियों को सम्मलित करने की आवश्यकता हो सकती है।

मापा सेल विभव 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 का समाधान गैलवानी विभव के साथ उनके संयोजन की गैलवानी विभव के अंतर के बराबर नहीं होता है। क्योंकि सेल और धातु को अंतराफलक में सम्मलित करने की आवश्यकता होती है, जैसा कि बिजली उत्पन्न करने वाली सेल के निम्नलिखित आरेख।

M⁽¹⁾ | S | M⁽²⁾ | M^(1)'

जहाँ,

• M⁽¹⁾ और M⁽²⁾ दो अलग-अलग धातुएँ हैं,
• S विद्युतअपघट्य को दर्शाता है,
• M^(1)' अतिरिक्त धातु है, यहाँ धातु (1) माना जाता है, जिसे परिपथ को बंद करने के लिए उपयोग किया जाना चाहिए।
• ऊर्ध्वाधर चरण सीमा को दर्शाता है।

इसके अतिरिक्त, मापी गई सेल विभव को इस प्रकार लिखा जा सकता है।

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

जहाँ,

• E एकल इलेक्ट्रोड की विभव है,
• (S) विद्युत अपघट्य समाधान को दर्शाता है।

उपरोक्त समीकरण से, इलेक्ट्रॉनिक संपर्क में दो धातुओं अर्थात, इलेक्ट्रॉनिक संतुलन के अनुसार में समान इलेक्ट्रोड विभव होनी आवश्यक हैं। साथ ही दो धातुओं के भीतर इलेक्ट्रॉनों की विद्युत रासायनिक विभव समान रहती हैं। चूंकि इनकी गैलवानी विभव अलग होगी जब तक कि धातु समान नही होता हैं।

इसके अतिरिक्त, यदि परिभाषित करें इस प्रकार $\pi$, विद्युत विभव [6] में इलेक्ट्रोमोटिव विभव, जैसे-

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

जो वोल्ट की इकाइयों में दिए गए इलेक्ट्रॉनों की कम विद्युत रासायनिक विभव का प्रभावी रूप से ऋणात्मक रहती हैं। यह उल्लेखनीय है कि निष्क्रिय धातु जांच और वोल्टमीटर का उपयोग करके प्रयोगात्मक रूप से क्या $\pi$ मापता है।

यह भी देखें

• पूर्ण इलेक्ट्रोड विभव
• इलेक्ट्रोड विभव
• आईटीईएस (दो अमिश्रणीय विद्युतअपघट्य समाधानों के बीच अंतराफलक)
• वोल्टा विभव
• डोनन विभव