मुख्य विचार
विद्युतरसायन रासायनिक अभिक्रियाओं को विद्युत ऊर्जा से जोड़ता है। गैल्वैनिक सेल में स्वतः रेडॉक्स अभिक्रिया वोल्टता उत्पन्न करती है, और विद्युत अपघटन में प्रयुक्त धारा अभिक्रिया चलाती है।
- ऑक्सीकरण एनोड पर और अपचयन कैथोड पर होता है। सेल विभव E°_सेल = E°_कैथोड − E°_एनोड है, और धनात्मक मान स्वतः सेल दर्शाता है।
- मुक्त ऊर्जा ΔG° = −nFE° है, जहाँ F = 96 485 C/mol और n स्थानांतरित इलेक्ट्रॉनों की संख्या है।
- मानक परिस्थितियों से हटकर नेर्न्स्ट समीकरण 25 °C पर E = E° − (0.0592 ÷ n) log₁₀ Q देता है।
- विद्युत अपघटन का फैराडे नियम: इलेक्ट्रॉनों के मोल = It ÷ F, और जमा द्रव्यमान m = ItM ÷ (nF)।
मुख्य समीकरण
E°_cell = E°_cathode − E°_anodeΔG° = −nFE°E = E° − (0.0592 ÷ n) log₁₀ Q (25 °C)m = ItM ÷ (nF)F = 96 485 C/mol
हल किया हुआ उदाहरण
Zn | Zn²⁺ ‖ Cu²⁺ | Cu के लिए E° = 0.34 − (−0.76) = 1.10 V और ΔG° = −2 × 96 485 × 1.10 = −212 kJ/mol। [Zn²⁺] = 1.0 M और [Cu²⁺] = 0.010 M हो तो Q = 100 और E = 1.10 − (0.0592 ÷ 2) × log 100 = 1.10 − 0.059 = 1.04 V। 2.0 A पर 30 min तक तांबे का लेपन m = 2.0 × 1800 × 63.5 ÷ (2 × 96 485) = 1.2 g जमा करता है।
आम गलतियाँ
- विभवों को गलत क्रम में घटाना, या अर्ध-अभिक्रिया को गुणांक से गुणा करने पर E° बदल देना।
- यह भूल जाना कि नेर्न्स्ट और ΔG सूत्रों में n संतुलित समीकरण में इलेक्ट्रॉनों की संख्या है।
- एनोड और कैथोड में गड़बड़ी करना। ऑक्सीकरण हमेशा एनोड पर होता है, गैल्वैनिक और वैद्युत अपघटनी दोनों सेलों में।
अभ्यास
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