गैल्वेनिक सेल और विद्युत अपघटन सिम्युलेटर
इस सिमुलेशन के समीकरण
| E° | मानक इलेक्ट्रोड विभव | 1 mol/L और 25 °C पर हाइड्रोजन के सापेक्ष मापा गया; कम E° वाली धातु इलेक्ट्रॉन देती है और ऐनोड होती है | |
|---|---|---|---|
| E°cell | मानक सेल विभव | दोनों विलयन 1 mol/L पर हों तब की वोल्टता; धनात्मक का अर्थ है सेल अपने आप चलता है |
मौजूदा मानों के साथ:
| n | स्थानांतरित इलेक्ट्रॉन | ज़िंक और ताँबे के लिए 2 | |
|---|---|---|---|
| F | फ़ैराडे नियतांक | प्रति मोल इलेक्ट्रॉन 96,485 C | |
| Q | अभिक्रिया भागफल | [ऐनोड पर आयन] ÷ [कैथोड पर आयन], हर एक n में अपने हिस्से की घात पर; सेल चलने पर Q बढ़ता है और E घटता है, जब तक सेल खत्म न हो जाए | |
| E | अभी का सेल विभव | बिना धारा लिए वोल्टमीटर जो पढ़ता है |
मौजूदा मानों के साथ:
| ΔG | सेल अभिक्रिया की गिब्स ऊर्जा | अपने आप चलने वाले सेल के लिए ऋणात्मक; डेनियल सेल के लिए −212 kJ/mol |
|---|
मौजूदा मानों के साथ:
| I | धारा | r = 5 Ω सेल का अपना प्रतिरोध है | |
|---|---|---|---|
| मोल | घुली या जमी धातु | फ़ैराडे का नियम: 2+ आयन के हर मोल को दो मोल इलेक्ट्रॉन चाहिए |
मौजूदा मानों के साथ:
| Q | गुज़रा आवेश | I × t; स्रोत को कम से कम 1.23 V देना होगा, साथ में अभिक्रियाओं को धकेलने के लिए लगभग 0.6 V और | |
|---|---|---|---|
| V | हर गैस का आयतन | 25 °C और 1 atm पर प्रति मोल 24.5 L: ऑक्सीजन से दोगुनी हाइड्रोजन |
मौजूदा मानों के साथ:
गैल्वेनिक सेल और विद्युत अपघटन सिम्युलेटर का उपयोग कैसे करें
- गैल्वेनिक सेल में हर ओर के लिए एक धातु चुनें, हर एक अपने ही आयनों के विलयन में खड़ी, एक तार और लवण सेतु से जुड़ी। कम मानक विभव वाली धातु ऐनोड होती है: यह घुलती है और इलेक्ट्रॉन छोड़ती है जो तार से होकर दूसरे इलेक्ट्रोड तक जाते हैं, जहाँ धातु आयन उन्हें लेकर जम जाते हैं। मीटर सेल विभव दिखाता है।
- नर्न्स्ट समीकरण को वोल्टता खिसकाते देखने के लिए सांद्रताएँ बदलें, और ज़्यादा धारा लेने के लिए लोड प्रतिरोध घटाएँ। सेल चलाएँ और देखें कि ऐनोड पतला, कैथोड मोटा और ताँबे के साथ नीला विलयन फीका होता है, जबकि वोल्टता धीरे-धीरे गिरती है; चार्ट इसे दिखाते हैं। नर्न्स्ट समीकरण कैलकुलेटर किसी भी सांद्रता पर अर्ध-सेल का विभव निकालता है।
- पानी के विद्युत अपघटन पर जाएँ और स्रोत की वोल्टता सेट करें। लगभग 1.8 V से ऊपर धारा पानी तोड़ती है: ऋणात्मक इलेक्ट्रोड के ऊपर हाइड्रोजन और धनात्मक के ऊपर ऑक्सीजन जमा होती है, दोगुनी हाइड्रोजन, जैसा फ़ैराडे के नियम गुज़रे आवेश से बताते हैं।
अक्सर पूछे जाने वाले सवाल
गैल्वेनिक सेल बिजली कैसे बनाता है?
दो धातुएँ अपने इलेक्ट्रॉनों को अलग-अलग ताक़त से पकड़ती हैं, जिसे उनके मानक इलेक्ट्रोड विभव मापते हैं। ज़िंक (−0.76 V) ताँबे (+0.34 V) से ज़्यादा आसानी से इलेक्ट्रॉन छोड़ता है, इसलिए डेनियल सेल में ज़िंक के परमाणु Zn²⁺ बनकर घुलते हैं, इलेक्ट्रॉन तार से बहते हैं, और Cu²⁺ आयन ताँबे के इलेक्ट्रोड पर उन्हें लेते हैं। लवण सेतु दोनों बीकरों के बीच आयनों को जाने देता है ताकि दोनों विलयन उदासीन रहें; इसके बिना धारा तुरंत रुक जाती है।
सेल विभव कैसे निकालें?
दोनों विलयन 1 mol/L पर हों तो E°सेल = E°कैथोड − E°ऐनोड: ज़िंक और ताँबे के लिए 0.34 − (−0.76) = 1.10 V। दूसरी सांद्रताओं पर नर्न्स्ट समीकरण इसे सुधारता है: E = E° − (RT ÷ nF) ln Q, जहाँ Q = [Zn²⁺] ÷ [Cu²⁺]। ताँबे से दस गुना ज़्यादा ज़िंक आयन वोल्टता को लगभग 30 mV घटाते हैं।
विद्युत अपघटन का फ़ैराडे नियम क्या है?
किसी इलेक्ट्रोड पर बनने या खर्च होने वाले पदार्थ की मात्रा गुज़रे आवेश के अनुपात में होती है: मोल = Q ÷ (zF), जहाँ Q = I × t, z प्रति आयन इलेक्ट्रॉनों की संख्या और F = 96,485 C/mol। पानी तोड़ने में हर हाइड्रोजन अणु को 2 और हर ऑक्सीजन अणु को 4 इलेक्ट्रॉन चाहिए, इसीलिए ठीक दोगुनी हाइड्रोजन जमा होती है।
पानी के विद्युत अपघटन को 1.23 V से ज़्यादा क्यों चाहिए?
1.23 V ऊष्मागतिकीय न्यूनतम है, यानी उलटी चलती अभिक्रिया का सेल विभव। व्यवहार में इलेक्ट्रोड अभिक्रियाओं को अतिरिक्त धक्का, अधिविभव, चाहिए, और विलयन का प्रतिरोध होता है, इसलिए असली सेल 1.8 से 2.5 V पर चलते हैं। शुद्ध पानी मुश्किल से चालन करता है, इसलिए सोडियम सल्फ़ेट जैसा विद्युत अपघट्य डाला जाता है, जो खर्च हुए बिना धारा ले जाता है।
यह कहता है कि WebGL बंद है।
3D दृश्य के लिए WebGL चाहिए, जो हर आधुनिक ब्राउज़र में होता है। ब्राउज़र सेटिंग में हार्डवेयर एक्सेलरेशन बंद होने या बहुत पुराने ग्राफ़िक्स ड्राइवर से यह बंद हो सकता है। हार्डवेयर एक्सेलरेशन चालू करें या दूसरा ब्राउज़र आज़माएँ।
क्या कुछ अपलोड होता है?
नहीं। सिमुलेशन आपका अपना ब्राउज़र WebGL से बनाता है; कहीं कुछ नहीं भेजा जाता, और पेज लोड होने के बाद यह ऑफ़लाइन भी चलता रहता है।