Overview
इस लेक्चर में इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री के मूलभूत सिद्धांत, प्रमुख फॉर्मूले, पिछले वर्ष के प्रश्न, NCERT के आव श्यक अंश और उनसे जुड़ी टर्म्स को संक्षिप्त में समझाया गया है।
इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री का परिचय
- इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री अध्ययन है: केमिकल रिएक्शन से इलेक्ट्रिसिटी बनाना या इलेक्ट्रिसिटी से केमिकल परिवर्तन कराना।
- इलेक्ट्रोकेमिकल रिएक्शन एनर्जी एफिशिएंट और पर्यावरण के लिए सुरक्षित होते हैं।
- दो प्रमुख इलेक्ट्रोकेमिकल सेल्स: गलवानिक (स्पॉन्टेनियस) और इलेक्ट्रोलाइटिक (नॉन-स्पॉन्टेनियस)।
गलवानिक सेल (Daniel Cell)
- गलवानिक सेल में जिंक और कॉपर इलेक्ट्रोड उपयोग होता है; जिंक = एनोड (ऑक्सीडेशन), कॉपर = कैथोड (रिडक्शन)।
- एनोड नेगेटिव व कैथोड पॉजिटिव होता है; इलेक्ट्रॉन का फ्लो नेगेटिव से पॉजिटिव की ओर।
- साल्ट ब्रिज सर्किट को कम्प्लीट करता है और आयन बैलेंस बनाए रखता है।
इलेक्ट्रोड पोटेंशियल और फॉर्मूले
- इलेक्ट्रोड पोटेंशियल: इलेक्ट्रोड और उसके आयन के बीच पोटेंशियल डिफरेंस।
- स्टैंडर्ड इलेक्ट्रोड पोटेंशियल: हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड का मान शून्य मान लिया जाता है।
- सेल E°cell = E°कैथोड – E°एनोड (रिडक्शन पोटेंशियल के लिए)।
- गिब्स एनर्जी: ΔG = -nFEcell
नर्न्स्ट समीकरण और इक्विलिब्रियम
- नर्न्स्ट समीकरण: Ecell = E°cell – (0.06/n) log(Q), n = इलेक्ट्रॉन की संख्या।
- इक्विलिब्रियम पर Ecell = 0 होता है, जिससे केc = 10^(nE°cell/0.06)।
कंडक्टिविटी, कंडक्टेंस और रेज़िस्टेंस
- रेज़िस्टेंस (R): ओहम में मापते हैं, R = ρ(l/A)।
- कंडक्टेंस (G): 1/R; यूनिट = साइमन।
- कंडक्टिविटी (κ): 1/ρ; यूनिट = साइमन/मीटर।
- मोलर कंडक्टिविटी (Λm): κ × (1000/M), यूनिट = साइमन×सेमी²/मोल।
कंडक्टिविटी पर डाइलेशन/कंसन्ट्रेशन का असर
- डाइलेशन (पानी मिलाना) से कंडक्टिविटी घटती है, पर मोलर कंडक्टिविटी बढ़ती है।
- स्ट्रॉन्ग इलेक्ट्रोलाइट: मोलर कंडक्टिविटी धीरे-धीरे बढ़ती है, वीक इलेक्ट्रोलाइट में तेजी से।
- लिमिटिंग मोलर कंडक्टिविटी का निर्धारण 'लॉ ऑफ इंडिपेंडेंट माइग्रेशन ऑफ आयन्स' से।
प्रमुख ग्राफ व समीकरण
- स्ट्रॉन्ग व वीक इलेक्ट्रोलाइट के लिए मोलर कंडक्टिविटी बनाम √कंसन्ट्रेशन का ग्रा फ अलग होता है।
- स्ट्रॉन्ग इलेक्ट्रोलाइट में, Λm = Λm° - A√c; A का मान आयन प्रकार, टेम्परेचर और सल्वेंट पर निर्भर करता है।
Key Terms & Definitions
- एनोड — इलेक्ट्रोड जहां ऑक्सीडेशन होता है, नेगेटिव होता है।
- कैथोड — इलेक्ट्रोड जहां रिडक्शन होता है, पॉजिटिव होता है।
- इलेक्ट्रोड पोटेंशियल — इलेक्ट्रोड और उसके आयन के बीच पोटेंशियल डिफरेंस।
- स्टैंडर्ड इलेक्ट्रोड पोटेंशियल — 298K, 1M, 1atm पर मापा गया पोटेंशियल।
- कंडक्टिविटी (κ) — किसी सॉल्यूशन की विद्युत चालकता, यूनिट: साइमन/मीटर।
- मोलर कंडक्टिविटी (Λm) — 1 मोल इलेक्ट्रोलाइट की कंडक्टिविटी।
- रेज़िस्टेंस (R) — विद्युत धारा के प्रवाह में रुकावट, यूनिट: ओहम।
Action Items / Next Steps
- NCERT के इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री चैप्टर से दिए गए उदाहरण एवं एक्सरसाइज़ प्रश्न अभ्यास करें।
- मोलर कंडक्टिविटी, इलेक्ट्रोड पोटेंशियल, नर्न्स्ट इक्वेशन के सभी फॉर्मूलों को याद करें।
- स्ट्रॉन्ग/वीक इलेक्ट्रोलाइट के ग्राफ और लॉ ऑफ इंडिपेंडेंट माइग्रेशन को दोहराएं।
- अगले लेक्चर में बैटरी व इलेक्ट्रोलिसिस टॉपिक पढ़ें।