গ্যালভানিক কোষ আর তড়িৎবিশ্লেষণের সিমুলেটর
এই সিমুলেশনের সমীকরণ
| E° | আদর্শ ইলেকট্রোড বিভব | 1 mol/L ও 25 °C-এ হাইড্রোজেনের সঙ্গে তুলনা করে মাপা; যে ধাতুর E° কম সে ইলেকট্রন ছাড়ে আর সেটিই অ্যানোড | |
|---|---|---|---|
| E°cell | আদর্শ কোষ বিভব | দুই দ্রবণই 1 mol/L হলে যে ভোল্টেজ; ধনাত্মক মানে কোষটি নিজেই চলে |
এখনকার মানগুলো দিয়ে:
| n | স্থানান্তরিত ইলেকট্রন | জিঙ্ক ও কপারের জন্য 2 | |
|---|---|---|---|
| F | ফ্যারাডে ধ্রুবক | প্রতি মোল ইলেকট্রনে 96,485 C | |
| Q | বিক্রিয়া ভাগফল | [অ্যানোডের আয়ন] ÷ [ক্যাথোডের আয়ন], প্রতিটি n-এ তার অংশের ঘাতে; কোষ চলতে চলতে Q বাড়ে আর E কমে, শেষে কোষ নিস্তেজ হয় | |
| E | এখনকার কোষ বিভব | কোনো তড়িৎপ্রবাহ না নিলে ভোল্টমিটার যা দেখায় |
এখনকার মানগুলো দিয়ে:
| ΔG | কোষ বিক্রিয়ার গিবস শক্তি | নিজে নিজে চলা কোষের জন্য ঋণাত্মক; ড্যানিয়েল কোষে −212 kJ/mol |
|---|
এখনকার মানগুলো দিয়ে:
| I | তড়িৎপ্রবাহ | r = 5 Ω হলো কোষের নিজের রোধ | |
|---|---|---|---|
| মোল | যত ধাতু গলেছে বা জমা হয়েছে | ফ্যারাডের সূত্র: 2+ আয়নের প্রতি মোলে দুই মোল ইলেকট্রন লাগে |
এখনকার মানগুলো দিয়ে:
| Q | যত চার্জ গেছে | I × t; সরবরাহকে অন্তত 1.23 V দিতে হবে, আর বিক্রিয়া এগিয়ে নিতে বাড়তি প্রায় 0.6 V | |
|---|---|---|---|
| V | প্রতিটি গ্যাসের আয়তন | 25 °C ও 1 atm-এ প্রতি মোলে 24.5 L: অক্সিজেনের দ্বিগুণ হাইড্রোজেন |
এখনকার মানগুলো দিয়ে:
গ্যালভানিক কোষ আর তড়িৎবিশ্লেষণের সিমুলেটরটি কীভাবে ব্যবহার করবেন
- একটি গ্যালভানিক কোষে প্রতিটি দিকের জন্য একটি ধাতু বেছে নিন, প্রত্যেকটিই নিজের আয়নের একটি দ্রবণে দাঁড়ানো আর একটি তার ও একটি লবণ-সেতু দিয়ে জোড়া। যে ধাতুর আদর্শ বিভব কম, সেটিই অ্যানোড: সে গলে যায় আর ইলেকট্রন ছেড়ে দেয়, যারা তারের ভেতর দিয়ে অন্য তড়িৎদ্বারে ছুটে যায়, যেখানে ধাতুর আয়ন সেগুলো নিয়ে জমে বসে। মাপকটি কোষের বিভব দেখায়। তারের নীল বিন্দুগুলো ইলেকট্রন: প্রবাহ বেশি হলে তারা দ্রুত চলে, আর একটি বিন্দু যত বড়, ওই জায়গায় বিভব তত বেশি।
- নার্নস্ট সমীকরণকে বিভবটি সরিয়ে দিতে দেখতে ঘনমাত্রা বদলে দিন, আর বেশি প্রবাহ টানতে বোঝার রোধ কমিয়ে দিন। কোষটি চালিয়ে দেখুন অ্যানোড সরু হয়ে আসছে, ক্যাথোড মোটা হচ্ছে আর তামার বেলায় নীল দ্রবণ ফিকে হয়ে যাচ্ছে, আর বিভবটি ধীরে ধীরে পড়ে যাচ্ছে; লেখচিত্রগুলো তা অনুসরণ করে। নার্নস্ট সমীকরণের হিসাব যেকোনো ঘনমাত্রায় একটি অর্ধ-কোষের বিভব বের করে দেয়।
- পানির তড়িৎবিশ্লেষণে গিয়ে জোগানের বিভব বসিয়ে দিন। প্রায় 1.8 V-র ওপরে প্রবাহ পানি ভেঙে দেয়: ঋণাত্মক তড়িৎদ্বারের ওপরে হাইড্রোজেন আর ধনাত্মকটির ওপরে অক্সিজেন জমে, আর হাইড্রোজেন দ্বিগুণ — পার হওয়া আধান থেকে ফ্যারাডের সূত্র ঠিক তাই বলে।
সাধারণ প্রশ্ন
একটি গ্যালভানিক কোষ বিদ্যুৎ বানায় কীভাবে?
দুটি ধাতু নিজেদের ইলেকট্রন আলাদা জোরে ধরে রাখে, যা তাদের আদর্শ তড়িৎদ্বার বিভবে মাপা হয়। দস্তা (−0.76 V) তামার (+0.34 V) চেয়ে সহজে তার ইলেকট্রন ছেড়ে দেয়, তাই ড্যানিয়েল কোষে দস্তার পরমাণু Zn²⁺ হয়ে গলে যায়, ইলেকট্রন তারের ভেতর দিয়ে বয়ে যায়, আর তামার তড়িৎদ্বারে Cu²⁺ আয়ন সেগুলো নিয়ে নেয়। লবণ-সেতুটি দুই বিকারের মাঝে আয়ন সরতে দেয়, যাতে দুটি দ্রবণই নিরপেক্ষ থাকে; তা ছাড়া প্রবাহ সঙ্গে সঙ্গেই থেমে যায়।
কোষের বিভব কীভাবে বের করব?
দুটি দ্রবণই 1 mol/L হলে E°কোষ = E°ক্যাথোড − E°অ্যানোড: দস্তা আর তামায় 0.34 − (−0.76) = 1.10 V। অন্য ঘনমাত্রায় নার্নস্ট সমীকরণ তা শুধরে দেয়: E = E° − (RT ÷ nF) ln Q, যেখানে Q = [Zn²⁺] ÷ [Cu²⁺]। তামার আয়নের চেয়ে দস্তার আয়ন দশ গুণ বেশি হলে বিভব প্রায় 30 mV কমে যায়।
ফ্যারাডের তড়িৎবিশ্লেষণের সূত্র কী?
একটি তড়িৎদ্বারে যত পদার্থ তৈরি বা খরচ হয়, তা পার হওয়া আধানের সমানুপাতিক: মোল = Q ÷ (zF), যেখানে Q = I × t, z হলো প্রতি আয়নে ইলেকট্রনের সংখ্যা আর F = 96,485 C/mol। পানি ভাঙতে প্রতিটি হাইড্রোজেন অণুতে 2টি আর প্রতিটি অক্সিজেন অণুতে 4টি ইলেকট্রন লাগে, সেই কারণেই ঠিক দ্বিগুণ হাইড্রোজেন জমে।
পানির তড়িৎবিশ্লেষণে 1.23 V-র বেশি লাগে কেন?
1.23 V হলো তাপগতিবিদ্যার সবচেয়ে কম মান, অর্থাৎ বিক্রিয়াটি উল্টো দিকে চালালে যে কোষ-বিভব হতো। কাজে তড়িৎদ্বারের বিক্রিয়ায় বাড়তি একটি ঠেলা লাগে, যাকে অধিবিভব বলে, আর দ্রবণেরও রোধ আছে, তাই আসল কোষ চলে 1.8 থেকে 2.5 V-তে। খাঁটি পানি প্রায় পরিবহনই করে না, তাই সোডিয়াম সালফেটের মতো একটি তড়িৎবিশ্লেষ্য জুড়ে দেওয়া হয়; সে প্রবাহটি বয়ে নেয় কিন্তু নিজে খরচ হয় না।
বলছে WebGL বন্ধ আছে।
3D দৃশ্যটির জন্য WebGL দরকার, যা আজকের প্রতিটি ব্রাউজারেই আছে। ব্রাউজারের সেটিংসে হার্ডওয়্যার ত্বরণ বন্ধ থাকলে, কিংবা গ্রাফিক্সের ড্রাইভার খুব পুরোনো হলে তা বন্ধ হয়ে থাকতে পারে। হার্ডওয়্যার ত্বরণ চালু করুন, কিংবা অন্য একটি ব্রাউজার দিয়ে দেখুন।
কিছু কি আপলোড হয়?
না। সিমুলেশনটি আপনার নিজের ব্রাউজারই WebGL দিয়ে আঁকে; কিছুই কোথাও পাঠানো হয় না, আর পাতাটি একবার লোড হয়ে গেলে তা অফলাইনেও চলতে থাকে।