- इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाओं के घटक
- इलेक्ट्रोड
- इलेक्ट्रोलाइट विघटन
- खारा पुल
- इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाओं के प्रकार और वे कैसे काम करते हैं
- बिजली उत्पन्न करनेवाली
- विद्युत्
- उदाहरण
- डैनियल सेल
- प्लेटिनम हाइड्रोजन सेल
- सेल डाउन करता है
- संदर्भ
विद्युत रासायनिक कोशिकाओं उपकरणों, जिसमें रासायनिक प्रतिक्रियाओं से पारित जहां रासायनिक ऊर्जा विद्युत ऊर्जा या ठीक इसके विपरीत में बदल जाता है कर रहे हैं। ये कोशिकाएं इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री का दिल बनाती हैं, आत्मा उन इलेक्ट्रॉनों का संभावित आदान-प्रदान है जो दो रासायनिक प्रजातियों के बीच अनायास या नहीं हो सकती हैं।
दो प्रजातियों में से एक, ऑक्सीकरण करता है, इलेक्ट्रॉनों को खो देता है, जबकि दूसरा कम हो जाता है, स्थानांतरित इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है। आमतौर पर, जो प्रजातियां कम हो जाती हैं, वे घोल में एक धात्विक उद्धरण है, जो इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करके समाप्त होता है, उसी धातु से बने इलेक्ट्रोड पर विद्युत रूप से जमा होता है। दूसरी ओर, जो प्रजातियां ऑक्सीकरण करती हैं वह एक धातु है, जो धातु के पिंजरों में बदल जाती है।
डैनियल से एक विद्युत रासायनिक सेल के लिए आरेख। स्रोत: रेहुआ
उदाहरण के लिए, ऊपर की छवि डैनियल सेल का प्रतिनिधित्व करती है: सभी विद्युत कोशिकाओं में सबसे सरल। धात्विक जस्ता इलेक्ट्रोड ऑक्सीकरण करता है, ज़ेन 2+ उद्धरणों को जलीय माध्यम में जारी करता है । यह बाईं ओर ZnSO 4 कंटेनर में होता है ।
दाईं ओर, CuSO 4 वाले घोल को कम किया जाता है, Cu 2+ केशन को धात्विक तांबा में परिवर्तित किया जाता है जो कॉपर इलेक्ट्रोड पर जमा होता है। इस प्रतिक्रिया के विकास के दौरान, इलेक्ट्रॉन अपने तंत्र को सक्रिय करने वाले एक बाहरी सर्किट के माध्यम से यात्रा करते हैं; और इसलिए, एक टीम के संचालन के लिए विद्युत ऊर्जा प्रदान करना।
इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाओं के घटक
इलेक्ट्रोड
विद्युत धाराएं विद्युत रासायनिक कोशिकाओं में उत्पन्न या खपत होती हैं। इलेक्ट्रॉनों का पर्याप्त प्रवाह सुनिश्चित करने के लिए ऐसी सामग्री होनी चाहिए जो बिजली की सुचालक हो। यह वह जगह है जहां इलेक्ट्रोड और बाहरी सर्किट आते हैं, तांबे, चांदी या सोने की तारों के साथ प्रदान किए जाते हैं।
इलेक्ट्रोड वे सामग्री हैं जो सतह प्रदान करते हैं जहां प्रतिक्रियाएं विद्युत रासायनिक कोशिकाओं में होंगी। उनमें होने वाली प्रतिक्रिया के आधार पर दो प्रकार होते हैं:
-ऑनोड, इलेक्ट्रोड जहां ऑक्सीकरण होता है
-कैथोड, इलेक्ट्रोड जहां कमी होती है
इलेक्ट्रोड एक प्रतिक्रियाशील सामग्री से बना हो सकता है, जैसा कि डैनियल सेल (जस्ता और तांबे) के मामले में; या, एक अक्रिय सामग्री के रूप में, ऐसा तब होता है जब वे प्लैटिनम या ग्रेफाइट से बने होते हैं।
एनोड द्वारा जारी इलेक्ट्रॉनों को कैथोड तक पहुंचना चाहिए; लेकिन एक समाधान के माध्यम से नहीं, बल्कि एक धातु केबल के माध्यम से जो दोनों इलेक्ट्रोडों को एक बाहरी सर्किट से जोड़ता है।
इलेक्ट्रोलाइट विघटन
इलेक्ट्रोड को घेरने वाला समाधान भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, क्योंकि यह मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स से समृद्ध होता है; जैसे: KCl, KNO 3, NaCl, आदि। ये आयन एक निश्चित सीमा तक, कैथोड की ओर एनोड से इलेक्ट्रॉनों के प्रवास के साथ-साथ इलेक्ट्रोड के आसपास के क्षेत्र के माध्यम से उनके प्रवाह को कम करने के लिए प्रजातियों के साथ बातचीत करते हैं।
समुद्री जल, उदाहरण के लिए, आसुत जल की तुलना में आयनों की कम सांद्रता के साथ बिजली का संचालन बेहतर तरीके से करता है। यही कारण है कि इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाओं में उनके घटकों के बीच मजबूत इलेक्ट्रोलाइट विघटन होता है।
खारा पुल
समाधान के आयन चार्ज को ध्रुवीकरण करने वाले इलेक्ट्रोड को घेरना शुरू कर देते हैं। कैथोड के चारों ओर का घोल नकारात्मक रूप से आवेशित होने लगता है, क्योंकि पिंजरे कम हो रहे हैं; डेनियल सेल के मामले में, कैथोड पर धातु तांबे के रूप में जमा होने पर Cu 2+ कटेशन । इस प्रकार, सकारात्मक आरोपों की कमी होने लगती है।
यह वह जगह है जहां नमक पुल शुल्क को संतुलित करने और इलेक्ट्रोड को ध्रुवीकरण से रोकने के लिए हस्तक्षेप करता है। कैथोड की ओर या डिब्बे के पिंजरे नमक के पुल से या तो K + या Zn 2+ से पलायन करेंगे, Cu 2+ खपत को दबाने के लिए । इस बीच, एनओ 3 - एनन ज़ोन 2+ उद्धरणों की बढ़ती एकाग्रता को बेअसर करने के लिए, नमक पुल से एनोड डिब्बे की ओर पलायन करेगा ।
नमक का पुल लवण के संतृप्त घोल से बना होता है, इसके सिरों पर एक जेल होता है जो आयनों के लिए पारगम्य होता है, लेकिन पानी के लिए अभेद्य होता है।
इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाओं के प्रकार और वे कैसे काम करते हैं
इलेक्ट्रोकेमिकल सेल कैसे काम करता है यह इस बात पर निर्भर करता है कि यह किस प्रकार का है। मूल रूप से दो प्रकार होते हैं: गैल्वेनिक (या वोल्टाइक) और इलेक्ट्रोलाइटिक।
बिजली उत्पन्न करनेवाली
डैनियल सेल एक गैल्वेनिक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल का एक उदाहरण है। उनमें प्रतिक्रियाएं अनायास होती हैं और बैटरी की क्षमता सकारात्मक होती है; अधिक से अधिक क्षमता, सेल जितनी अधिक बिजली की आपूर्ति करेगा।
कोशिकाएँ या बैटरियाँ ठीक-ठीक गैल्वेनिक कोशिकाएँ होती हैं: दो इलेक्ट्रोडों के बीच की रासायनिक क्षमता विद्युत ऊर्जा में बदल जाती है जब एक बाहरी सर्किट हस्तक्षेप करता है जो उन्हें जोड़ता है। इस प्रकार, इलेक्ट्रॉनों एनोड से पलायन करते हैं, उन उपकरणों को प्रज्वलित करते हैं जिनसे बैटरी जुड़ी हुई है, और सीधे कैथोड पर वापस आ जाते हैं।
विद्युत्
इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाएं वे हैं जिनकी प्रतिक्रियाएं अनायास नहीं होती हैं, जब तक कि उन्हें बाहरी स्रोत से विद्युत ऊर्जा की आपूर्ति नहीं की जाती है। यहां विपरीत घटना होती है: बिजली गैर-सहज रासायनिक प्रतिक्रियाओं को विकसित करने की अनुमति देती है।
इस प्रकार के सेल के भीतर होने वाली सबसे अच्छी ज्ञात और सबसे मूल्यवान प्रतिक्रियाओं में से एक इलेक्ट्रोलिसिस है।
रिचार्जेबल बैटरी इलेक्ट्रोलाइटिक और गैल्वेनिक कोशिकाओं के उदाहरण हैं: उनकी रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उलटने के लिए उन्हें रिचार्ज किया जाता है और पुन: उपयोग के लिए प्रारंभिक शर्तों को पुन: स्थापित किया जाता है।
उदाहरण
डैनियल सेल
निम्नलिखित रासायनिक समीकरण डैनियल सेल में प्रतिक्रिया से मेल खाता है जहां जस्ता और तांबा भाग लेते हैं:
Zn (s) + Cu 2+ (aq) → Zn 2+ (aq) + Cu (s)
लेकिन c Cu 2+ और Zn 2+ अकेले नहीं हैं, बल्कि अयन SO 4 2- हैं । इस सेल को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:
Zn - ZnSO 4 - - CuSO 4 - Cu
डैनियल सेल किसी भी प्रयोगशाला में बनाया जा सकता है, इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री की शुरूआत में एक अभ्यास के रूप में बहुत आवर्तक है। जैसे ही Cu 2+ को Cu के रूप में जमा किया जाता है, CuSO 4 समाधान का नीला रंग धीरे-धीरे फीका हो जाएगा।
प्लेटिनम हाइड्रोजन सेल
एक सेल की कल्पना करें जो हाइड्रोजन गैस का उपभोग करता है, धातु चांदी का उत्पादन करता है, और एक ही समय में बिजली की आपूर्ति करता है। यह प्लैटिनम और हाइड्रोजन सेल है, और इसकी सामान्य प्रतिक्रिया इस प्रकार है:
2AgCl (s) + H 2 (g) → 2Ag (s) + 2H + + 2Cl -
यहाँ एनोड डिब्बे में हमारे पास एक अक्रिय प्लैटिनम इलेक्ट्रोड है, जो पानी में डूबा हुआ है और गैसीय हाइड्रोजन में पंप किया गया है। H 2, H + के लिए ऑक्सीकरण करता है और अपने इलेक्ट्रॉनों को एक धातु चांदी इलेक्ट्रोड के साथ कैथोड डिब्बे में दूधिया AgCl अवक्षेपण के लिए छोड़ देता है। इस चांदी पर AgCl कम हो जाएगी और इलेक्ट्रोड का द्रव्यमान बढ़ जाएगा।
इस सेल का प्रतिनिधित्व इस प्रकार किया जा सकता है:
Pt, H 2 - H + - - Cl -, AgCl - Ag
सेल डाउन करता है
और अंत में, इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाओं में हमारे पास फ्यूज्ड सोडियम क्लोराइड है, जिसे डाउंस सेल के रूप में जाना जाता है। यहां, इलेक्ट्रोड के माध्यम से पिघला हुआ NaCl की मात्रा को स्थानांतरित करने के लिए बिजली का उपयोग किया जाता है, इस प्रकार निम्नलिखित प्रतिक्रियाएं होती हैं:
2Na + (l) + 2e - → 2Na (s) (कैथोड)
2Cl - (l) → Cl 2 (g) + 2e - (एनोड)
2NaCl (l) → 2Na (s) + Cl 2 (g) (वैश्विक प्रतिक्रिया)
इस प्रकार, बिजली और सोडियम क्लोराइड के लिए धन्यवाद, धातु सोडियम और क्लोरीन गैस तैयार किया जा सकता है।
संदर्भ
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