इलेक्ट्रोड विभव

किसी भी इलेक्ट्रोड के लिए $\rightarrow$ ऑक्सीकरण विभव $=-$ निरवर्तन विभव

$\mathrm{E}_{\text {cell }}=$ कैथोड का निरवर्तन विभव - ऐनोड का निरवर्तन विभव

$E_{\text {cell }}=$ कैथोड का निरवर्तन विभव + ऐनोड का ऑक्सीकरण विभव

$\mathrm{E}_{\text {cell }}$ हमेशा एक धनात्मक राशि होती है और ऐनोड वह इलेक्ट्रोड होगा जिसका निरवर्तन विभव कम हो।

$\mathrm{E}_{\text {Cell }}^{\mathrm{o}}=$ कैथोड का मानक निरवर्तन विभव $-$ ऐनोड का मानक निरवर्तन विभव।

SRP मान जितना अधिक होगा, ऑक्सीकरण शक्ति उतनी ही अधिक होगी।

गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन

$\Delta \mathrm{G}=-\mathrm{nFE}_{\text {cell }}$

$\Delta \mathrm{G}^{\circ}=-nF \mathrm{E}_{\text {cell }}^{\mathrm{o}}$

नर्नस्ट समीकरण:

(सेल के emf पर सांद्रता और तापमान का प्रभाव)

$\Delta G=\Delta G^{0}+R T$ lnQ (जहाँ $Q$ अभिक्रिया भागफल है)

$\Delta G^{0}=-R T$ ln $K_{\text {eq }}$

$ E_{cell}=E_{cell}^{\circ}-\frac{RT}{nF} \ln Q $

$E_{cell}=E_{cell}^{\circ}-\frac{2.303 RT}{nF} \log Q$

$E_{cell}=E_{cell}^{\circ}-\frac{0.0591 RT}{n} \log Q$ [$298 K$ पर]

रासायनिक साम्यावस्था पर

$ \Delta \mathrm{G}=0 \quad ; \quad \mathrm{E}_{\text {cell }}=0 \text {. } $

$\log K_{eq}=\frac{n E_{cell}^{o}}{0.0591}$.

$E_{cell}^{o}=\frac{0.0591}{n} \log K_{eq}$

किसी इलेक्ट्रोड $\mathrm{M}(\mathrm{s}) / \mathrm{M}^{\mathrm{n}+}$ के लिए।

$ E_{M^{n+}/M} =\mathrm{E}_{\mathrm{M}^{n+} / \mathrm{M}}^{\mathrm{o}}-\frac{2.303 R T}{\mathrm{nF}} \log \frac{1}{\left[\mathrm{M}^{n+}\right]} $

सांद्रता सेल:

एक सेल जिसमें दोनों इलेक्ट्रोड एक ही पदार्थ से बने होते हैं।

सभी सांद्रता सेल के लिए $\quad E_{\text {cell }}^{\circ}=0$।

(a) विद्युत्-अपघट्य सांद्रता सेल:

उदाहरण $ Zn(s) / Zn^{2+} c_{1} || Zn^{2+}(c_2) / Zn(s)$

$E=\frac{0.0591}{2} \log \frac{C_{2}}{C_{1}}$

(b) इलेक्ट्रोड सांद्रता सेल:

उदाहरण $Pt, H_{2} (P_{1} atm) / H^{+}(1M) \quad \quad / H_2(P_{2}atm ) / Pt$

$E=\frac{0.0591}{2} \log \left(\frac{P_{1}}{P_{2}}\right)$

विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रोड :

1. धातु-धातु आयन इलेक्ट्रोड $M(s) / M^{n+} . \quad M^{n+}+n e^{-} \longrightarrow M(s)$

$$ E=E^{0}+\frac{0.0591}{n} \log \left[M^{n+}\right] $$

2. गैस-आयन इलेक्ट्रोड $ \mathrm{Pt} / \mathrm{H}_{2}(\mathrm{Patm}) / \mathrm{H}^{+}(\mathrm{XM})$

एक अपचयन इलेक्ट्रोड के रूप में

$\quad \mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq})+\mathrm{e}^{-} \longrightarrow \frac{1}{2} \mathrm{H}_{2}$ (Patm)

$\quad E=E^{\circ}-0.0591 \log \frac{P_{H_{2}}{ }^{\frac{1}{2}}}{\left[H^{+}\right]}$

3. ऑक्सीकरण-अपचयन इलेक्ट्रोड $\mathrm{Pt} / \mathrm{Fe}^{2+}, \mathrm{Fe}^{3+}$

$\quad$ एक अपचयन इलेक्ट्रोड के रूप में $\mathrm{Fe}^{3+}+\mathrm{e}^{-} \longrightarrow \mathrm{Fe}^{2+}$

$\quad E=E^{0}-0.0591 \log \frac{\left[\mathrm{Fe}^{2+}\right]}{\left[\mathrm{Fe}^{3+}\right]}$

4. धातु-धातु अघुलनशील लवण इलेक्ट्रोड उदाहरण $\mathrm{Ag} / \mathrm{AgCl}, \mathrm{Cl}^{-}$

$\quad$ एक अपचयन इलेक्ट्रोड के रूप में $\mathrm{AgCl}(\mathrm{s})+\mathrm{e}^{-} \longrightarrow \mathrm{Ag}(\mathrm{s})+\mathrm{Cl}^{-}$

$\quad E_{Cl^{-} / AgCl /Ag} =E_{Cl^{-} / AgCl / Ag}^{0} - 0.0591 \log [Cl^{-}]$.

विद्युत-अपघटन:

$\quad$ (a)$ \xrightarrow[\text { निक्षेपण का बढ़ता हुआ क्रम }]{K^{+}, \mathrm{Ca}^{+2}, \mathrm{Na}^{+}, \mathrm{Mg}^{+2}, \mathrm{Al}^{+3}, \mathrm{Zn}^{+2}, \mathrm{Fe}^{+2}, \mathrm{H}^{+},\mathrm{Cu}^{+2}, \mathrm{Ag}^{+}, \mathrm{Au}^{+3}}$

$\quad$ (b) इसी प्रकार वह ऋणायन जो अधिक प्रबल अपचायक है (SRP का कम मान) पहले ऐनोड पर मुक्त होता है।

$$ \xrightarrow[\text { निक्षेपण का बढ़ता हुआ क्रम }]{SO_{4}^{2-}, NO_{3}^{-}, OH^{-}, Cl^{-}, Br^{-}, I^{-}} $$

विद्युत-अपघटन का फैराडे का नियम

प्रथम नियम :

$\mathrm{w}=\mathrm{zq} \quad \quad \mathrm{w}=\mathrm{Z}it$ $\quad \quad\mathrm{Z}=$ पदार्थ का विद्युत-रासायनिक तुल्यांक

द्वितीय नियम

$W \alpha E $

$\frac{\mathrm{W}}{\mathrm{E}}=\mathrm{constant} \quad \frac{W_{1}}{E_{1}}=\frac{W_{2}}{E_{2}}=\ldots \ldots \ldots $

$\frac{\mathrm{W}}{\mathrm{E}}=\frac{\mathrm{i} \times \mathrm{t} \times \text { धारा दक्षता गुणांक }}{96500} .$

$\text { धारा दक्षता } =\frac{\text { वास्तविक निक्षेपित/उत्पन्न द्रव्यमान }}{\text { सैद्धांतिक निक्षेपित/उत्पन्न द्रव्यमान }} \times 100$

कैथोड पर Cu और Fe के एक साथ निक्षेपण की शर्त

$ \mathrm{E}_{\mathrm{Cu}^{2+} / \mathrm{Cu}}^{\circ}-\frac{0.0591}{2} \log \frac{1}{\mathrm{Cu}^{2+}}$

$=\mathrm{E}_{\mathrm{Fe}^{2+} / \mathrm{Fe}}^{\circ}-\frac{0.0591}{2} \log \frac{1}{\mathrm{Fe}^{2+}} $

कैथोड पर Cu और Fe के एक साथ निक्षेपण की शर्त।

चालकता :

चालकता $=\frac{1}{\text { प्रतिरोध }}$

विशिष्ट चालकता या चालकता:

(विशिष्ट प्रतिरोध का व्युत्क्रम)$ \quad K=\frac{1}{\rho} $

$\mathrm{K}$ = विशिष्ट चालकता

समतुल्य चालकता :

$\lambda_{\mathrm{E}}=\frac{\mathrm{K} \times 1000}{\text { सामान्यता }}$ $\quad \quad $ इकाई : $\mathrm{ohm}^{-1} \mathrm{~cm}^{2} \mathrm{eq}^{-1}$

मोलर चालकता :

$ \lambda_{\mathrm{m}}=\frac{\mathrm{K} \times 1000}{\text { मोलरता }}$ $\quad \quad $ इकाई : $\mathrm{ohm}^{-1} \mathrm{~cm}^{2} \mathrm{mole}^{-1}$

विशिष्ट चालकता $=$ चालकता $\times \frac{\ell}{\mathrm{a}}$

विद्युत अपघट्य चालकता को प्रभावित करने वाले कारक

निम्नलिखित कारक विद्युत अपघट्य चालकता को प्रभावित करते हैं:

1. अपघट्य की प्रकृति: अपघट्य की प्रकृति विद्युत अपघट्य चालकता को प्रभावित करती है। उदाहरण के लिए, एक प्रबल अपघट्य की विद्युत अपघट्य चालकता एक दुर्बल अपघट्य की तुलना में अधिक होगी।

2. अपघट्य की सांद्रता: अपघट्य की सांद्रता भी विद्युत अपघट्य चालकता को प्रभावित करती है। अपघट्य की उच्च सांद्रता से उच्च विद्युत अपघट्य चालकता प्राप्त होगी।

3. अपघट्य का तापमान: अपघट्य का तापमान भी विद्युत अपघट्य चालकता को प्रभावित करता है। उच्च तापमान से उच्च विद्युत अपघट्य चालकता प्राप्त होगी।

4. विद्युत्-अपघट्य का आकार : विद्युत्-अपघट्य का आकार भी विद्युत्-अपघट्य चालकता को प्रभावित करता है। छोटा आकार उच्चतर विद्युत्-अपघट्य चालकता देगा।

कोलराउश का नियम :

विलयन की $\lambda_{\text {eq }} I \lambda_{\mathrm{M}}$ में सांद्रता के साथ परिवर्तन :

(i) प्रबल विद्युत्-अपघट्य

$\quad \lambda_{M}{ }^{c}=\lambda_{M}^{\infty}-b \sqrt{c}$

(ii) दुर्बल विद्युत्-अपघट्य : $\quad \lambda_\infty = n_{+} \lambda^\infty_{+} + n_{-} \lambda^\infty_{-} $

$\quad $ जहाँ $\lambda$ मोलर चालकता है

$ \quad \mathrm{n}_{+}$=प्रति सूत्र इकाई वियोजन के बाद प्राप्त धनायनों की संख्या

$ \quad \mathrm{n}_{-}$=प्रति सूत्र इकाई वियोजन के बाद प्राप्त ऋणायनों की संख्या

कोलराउश नियम का अनुप्रयोग

1. दुर्बल विद्युत्-अपघट्यों के $\lambda^{0}{ }_{\mathrm{M}}$ की गणना :

$\quad \quad \lambda^{0}_M(CH_3COOH)=\lambda^{0}_M(CH_3COONa)+\lambda^{0}_M(HCl)-\lambda^{0}_M(NaCl)$

2. किसी दुर्बल विद्युत्-अपघट्य के वियोजन की मात्रा की गणना करने के लिए

$$ \alpha=\frac{\lambda_{\mathrm{m}}^{\mathrm{c}}}{\lambda_{\mathrm{m}}^{0}} \quad ; \quad \mathrm{K}_{\mathrm{eq}}=\frac{\mathrm{c} \alpha^{2}}{(1-\alpha)} $$

3. थोड़े घुलनशाल लवणों की विलेयता (S) व उनके $\mathrm{K}_{\mathrm{sp}}$

$$ \begin{aligned} & \lambda_{\mathrm{M}}{ }^{c}=\lambda_{\mathrm{M}}^{\infty}=\kappa \times \frac{1000}{\text { विलेयता }} \ & \mathrm{K}_{\mathrm{sp}}=\mathrm{S}^{2} \end{aligned} $$

परिवहन संख्या :

$t_{c}=[\frac{\mu_{c}}{\mu_{c}+\mu_{a}}], \quad \quad t_{a}=[\frac{\mu_{a}}{\mu_{a}+\mu_{c}}]$।

जहाँ $t_{c}$= धनायन का परिवहन संख्या और $t_{a}$= ऋणायन का परिवहन संख्या है

लोहे का जंग लगना

जब लोहे को लकड़ी या हवा के संपर्क में समय तक रखा जाता है, तो लोहा नमी की उपस्थिति में ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके एक लाल-भूरे रासायनिक यौगिक, लोहा एसिड बनाता है। इसे कहा जाता है

$4Fe(OH)_2 + O_2 + xH_2 O \rightarrow 2Fe_2 O_3 + (x+4)H_2 O$

सेल और बैटरी

बैटरी या सेलों को विद्युत रासायनिक सेलों के समानांतर संयोजन के रूप में जाना जाता है। प्राथमिक सेल और द्वितीयक सेल के बीच प्रमुख अंतर यह है कि प्राथमिक सेल वे होते हैं जिन्हें चार्ज नहीं किया जा सकता है लेकिन द्वितीयक सेल वे होते हैं जिन्हें रिचार्ज किया जा सकता है।

प्राथमिक सेल

प्राथमिक सेलों में उच्च घनत्व होता है और ये धीरे-धीरे डिस्चार्ज होते हैं। चूंकि इन सेलों के अंदर कोई द्रव नहीं होता है, इसलिए इन्हें शुष्क सेल भी कहा जाता है। आंतरिक प्रतिरोध अधिक होता है और रासायनिक प्रतिक्रिया अपरिवर्तनीय होती है। इसकी प्रारंभिक लागत सस्ती होती है और प्राथमिक सेलों का उपयोग करना आसान होता है। उदाहरण हैं डेनियल सेल, और लेक्लांचे सेल।

द्वितीयक सेल

द्वितीयक सेलों में ऊर्जा घनत्व कम होता है और ये गलित लवण और गीले सेलों से बने होते हैं। आंतरिक प्रतिरोध कम होता है और रासायनिक प्रतिक्रिया उलटनीय होती है। इसकी प्रारंभिक लागत अधिक होती है और प्राथमिक सेल की तुलना में इसका उपयोग थोड़ा जटिल होता है। उदाहरण हैं लेड-एसिड संचायक, निकेल कैडमियम (NiCd), निकेल मेटल हाइड्राइड (NiMH), लिथियम आयन (Li-ion) आदि।