वैद्युतरसायन
Electrochemistry
वैद्युतरसायन (Electrochemistry)
एक नज़र में: वैद्युतरसायन उस शाखा को कहा जाता है जिसमें रासायनिक अभिक्रियाएँ और विद्युत ऊर्जा के बीच संबंधों का अध्ययन किया जाता है। इसमें विद्युत-कोश, विद्युत-अपघटन, तथा इलेक्ट्रोड संभाव आदि की विस्तृत चर्चा की जाती है।
Electrochemistry is the branch of chemistry that studies the relationship between chemical reactions and electrical energy. It covers topics like electrochemical cells, electrolysis, and electrode potentials.
📌 अध्याय का परिचय
वैद्युतरसायन (Electrochemistry) रसायन विज्ञान की वह शाखा है जिसमें रासायनिक अभिक्रियाओं एवं विद्युत ऊर्जा के आपसी संबंधों का अध्ययन किया जाता है। इसमें मुख्यतः दो प्रकार की प्रक्रियाएँ आती हैं:
- विद्युत-रासायनिक कोश (Electrochemical Cells): ऐसी रासायनिक अभिक्रियाएँ जो विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करती हैं।
- विद्युत-अपघटन (Electrolysis): ऐसी अभिक्रियाएँ जिनमें विद्युत ऊर्जा द्वारा रासायनिक परिवर्तन होते हैं।
इस अध्याय में आप जानेंगे कि किस प्रकार रासायनिक अभिक्रियाएँ विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित होती हैं और कैसे विद्युत ऊर्जा रासायनिक अभिक्रियाओं को प्रेरित करती है।
In this chapter, you will learn how chemical reactions convert into electrical energy and vice versa.
📖 प्रमुख विषयवस्तु (Major Topics)
1. वैद्युतरसायन की मूल बातें (Basics of Electrochemistry)
(a) ऑक्सीकरण एवं अपचयन (Oxidation and Reduction)
परिभाषा: ऑक्सीकरण वह प्रक्रिया है जिसमें कोई तत्व इलेक्ट्रॉन खोता है; अपचयन वह प्रक्रिया है जिसमें कोई तत्व इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है।
Oxidation is the process where an element loses electrons; reduction is where it gains electrons.
उदाहरण: Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ (ऑक्सीकरण) Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (अपचयन)
(b) रेडॉक्स अभिक्रियाएँ (Redox Reactions)
परिभाषा: ऐसी अभिक्रियाएँ जिसमें ऑक्सीकरण और अपचयन दोनों एक साथ घटित होते हैं।
Redox reactions are those where both oxidation and reduction occur simultaneously.
उदाहरण: Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu यहाँ Zn का ऑक्सीकरण और Cu²⁺ का अपचयन होता है।
2. विद्युत-रासायनिक कोश (Electrochemical Cells)
(a) कोश की संरचना (Cell Structure)
परिभाषा: दो इलेक्ट्रोड (धातु की पट्टियाँ) और उनके विलयन द्वारा बनी व्यवस्था, जिसमें रासायनिक ऊर्जा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित होती है।
An arrangement of two electrodes and their solutions, where chemical energy is converted to electrical energy.
प्रकार:
- गैल्वैनिक कोश (Galvanic Cell/Voltaic Cell):
- स्वतः चलने वाली रासायनिक अभिक्रियाएँ, जो विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करती हैं।
- उदाहरण: डैनियल कोश (Daniel Cell)
- इलेक्ट्रोलाइटिक कोश (Electrolytic Cell):
- बाहरी विद्युत ऊर्जा द्वारा रासायनिक परिवर्तन।
- उदाहरण: जल का विद्युत अपघटन (Electrolysis of Water)
(b) डैनियल कोश (Daniel Cell)
संरचना:
- Zn इलेक्ट्रोड (ZnSO₄ विलयन में)
- Cu इलेक्ट्रोड (CuSO₄ विलयन में)
- दोनों कोशों को नमक पुल (Salt Bridge) से जोड़ा जाता है।
कार्य:
- Zn इलेक्ट्रोड पर ऑक्सीकरण (Zn → Zn²⁺ + 2e⁻)
- Cu इलेक्ट्रोड पर अपचयन (Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu)
- इलेक्ट्रॉन Zn से Cu की ओर प्रवाहित होते हैं।
रासायनिक समीकरण: Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s)
कोश आरेख (Cell Diagram): Zn(s) | ZnSO₄(aq) || CuSO₄(aq) | Cu(s)
(c) नमक पुल (Salt Bridge)
परिभाषा: एक यू-आकार की ट्यूब जिसमें इलेक्ट्रोलाइट (जैसे KCl, KNO₃) होता है, जो इलेक्ट्रोडों के बीच आयनों का प्रवाह बनाए रखता है और चार्ज संतुलन स्थापित करता है।
A U-shaped tube containing an electrolyte that maintains ion flow and charge balance between electrodes.
महत्व:
- चार्ज का संतुलन बनाए रखना
- इलेक्ट्रोडों के बीच विद्युत सर्किट को पूरा करना
- अभिक्रियाओं में बाधा उत्पन्न होने से रोकना
3. इलेक्ट्रोड संभाव (Electrode Potential)
(a) मानक इलेक्ट्रोड संभाव (Standard Electrode Potential)
परिभाषा: जब कोई इलेक्ट्रोड 1M विलयन में और 1 atm दबाव पर रखा जाता है, तब उसका संभाव।
Standard electrode potential is the potential of an electrode under standard conditions.
प्रतीक: E⁰
मापन: सभी इलेक्ट्रोड संभाव को मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (SHE) के सापेक्ष मापा जाता है, SHE का E⁰ = 0 V माना जाता है।
(b) इलेक्ट्रोड संभाव का निर्धारण (Determination of Electrode Potential)
मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (SHE):
- Pt इलेक्ट्रोड
- H₂ गैस (1 atm)
- 1M H⁺ आयन
- SHE का कोश आरेख: Pt | H₂(g, 1 atm) | H⁺(aq, 1M)
अन्य इलेक्ट्रोडों के संभाव SHE से जोड़कर मापे जाते हैं।
(c) कोश संभाव (Cell Potential)
परिभाषा: कोश के दोनों इलेक्ट्रोडों के संभाव के अंतर को कोश संभाव कहते हैं।
Cell potential is the difference between the potentials of two electrodes.
सूत्र: E⁰_cell = E⁰_cathode - E⁰_anode E⁰_cell = E⁰_Cu²⁺/Cu - E⁰_Zn²⁺/Zn
For cell: Zn | ZnSO₄ || CuSO₄ | Cu
उदाहरण: Zn²⁺/Zn (E⁰ = -0.76 V), Cu²⁺/Cu (E⁰ = +0.34 V) E⁰_cell = 0.34 - (-0.76) = 1.10 V
4. कोश संभाव और गिब्स मुक्त ऊर्जा (Cell Potential & Gibbs Free Energy)
संबंध: ΔG⁰ = -nFE⁰_cell जहाँ, ΔG⁰ = कोश की मानक गिब्स मुक्त ऊर्जा n = इलेक्ट्रॉन की संख्या F = फैराडे (Faraday, 1 F = 96500 C) E⁰_cell = कोश संभाव
उदाहरण: Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu n = 2 E⁰_cell = 1.10 V ΔG⁰ = -2 × 96500 × 1.10 = -212,300 J = -212.3 kJ
5. नर्न्स्ट समीकरण (Nernst Equation)
समीकरण: E_cell = E⁰_cell - (0.059/n) × log(Q) (25°C पर)
जहाँ, Q = अभिक्रिया का क्वोटिएंट (Reaction Quotient)
उदाहरण: Zn | Zn²⁺(0.1M) || Cu²⁺(1M) | Cu E_cell = 1.10 - (0.059/2) × log([Zn²⁺]/[Cu²⁺]) = 1.10 - 0.0295 × log(0.1/1) = 1.10 - 0.0295 × (-1) = 1.10 + 0.0295 = 1.1295 V
6. विद्युत अपघटन (Electrolysis)
(a) परिभाषा (Definition)
विद्युत अपघटन वह प्रक्रिया है जिसमें बाहरी विद्युत ऊर्जा द्वारा रासायनिक अभिक्रिया करवाई जाती है।
Electrolysis is the process in which external electrical energy is used to drive a chemical reaction.
(b) विद्युत अपघटन की व्यवस्था (Electrolytic Setup)
- इलेक्ट्रोलाइट (Electrolyte)
- दो इलेक्ट्रोड (Cathode, Anode)
- बाहरी विद्युत स्रोत (Battery)
उदाहरण: NaCl (aq) का विद्युत अपघटन
- कैथोड पर: 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻
- एनोड पर: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻
(c) फैराडे के नियम (Faraday's Laws of Electrolysis)
प्रथम नियम: विद्युत अपघटन में जमा होने वाला पदार्थ का भार प्रवाहित विद्युत की मात्रा के समानुपाती होता है।
The mass of substance deposited is proportional to the quantity of electricity passed.
m = Z × Q जहाँ, m = जमा पदार्थ का भार (Mass deposited) Z = विद्युत रासायनिक तुल्य (Electrochemical equivalent) Q = कुल विद्युत (Total charge)
द्वितीय नियम: जब अलग-अलग इलेक्ट्रोलाइटों में एक ही विद्युत प्रवाहित की जाती है, तो जमा पदार्थों का भार उनके रासायनिक तुल्य भार के अनुपात में होता है।
When same electricity is passed, masses deposited are proportional to their chemical equivalents.
(d) फैराडे (Faraday)
1 फैराडे = 96500 कुलॉम (Coulombs)
7. विद्युत चालकता (Electrical Conductance)
(a) विद्युत चालकता (Conductance)
परिभाषा: किसी पदार्थ द्वारा विद्युत प्रवाहित करने की क्षमता।
The ability of a substance to conduct electricity.
(b) विशिष्ट चालकता (Specific Conductance, κ)
परिभाषा: 1 सेमी³ आयतन और 1 सेमी² क्षेत्रफल वाले चालक के बीच प्रवाहित विद्युत।
Specific conductance is the conductance of 1 cm³ of solution.
एकक: S cm⁻¹
(c) समाहित चालकता (Molar Conductivity, Λm)
परिभाषा: 1 मोल इलेक्ट्रोलाइट के विलयन की चालकता।
Molar conductivity is the conductance of 1 mole of electrolyte.
Λm = κ × (1000 / C) जहाँ, C = सांद्रता (Concentration, mol/L)
(d) डिल्यूशन पर चालकता का व्यवहार (Variation of Conductance with Dilution)
- सांद्रता बढ़ाने पर: विशिष्ट चालकता बढ़ती है, समाहित चालकता घटती है।
- डिल्यूशन पर: समाहित चालकता बढ़ती है, विशिष्ट चालकता घटती है।
8. इलेक्ट्रोलाइट्स के प्रकार (Types of Electrolytes)
(a) मजबूत इलेक्ट्रोलाइट (Strong Electrolyte)
- पूरी तरह आयनित
- उदाहरण: NaCl, KNO₃
(b) कमजोर इलेक्ट्रोलाइट (Weak Electrolyte)
- आंशिक रूप से आयनित
- उदाहरण: CH₃COOH, NH₄OH
9. Kohlrausch का नियम (Kohlrausch's Law)
परिभाषा: अत्यधिक डिल्यूशन पर, किसी इलेक्ट्रोलाइट की समाहित चालकता उसके घटक आयनों की चालकता के योग के बराबर होती है।
At infinite dilution, molar conductivity is equal to the sum of conductivities of constituent ions.
Λm⁰ = λ⁰⁺ + λ⁰⁻
10. बैटरी एवं ईंधन कोश (Batteries & Fuel Cells)
(a) बैटरी (Battery)
- परिभाषा: विद्युत ऊर्जा देने वाली कोशों का समूह।
- उदाहरण: लेड एसिड बैटरी (Lead Acid Battery), लिथियम आयन बैटरी (Lithium Ion Battery)
(b) ईंधन कोश (Fuel Cell)
- परिभाषा: विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करने वाला कोश जिसमें लगातार ईंधन (जैसे H₂) और ऑक्सीजन की आपूर्ति की जाती है।
- उदाहरण: हाइड्रोजन-ऑक्सीजन कोश (Hydrogen-Oxygen Cell)
11. जंग और इलेक्ट्रोकेमिकल संरक्षण (Corrosion & Electrochemical Protection)
(a) जंग (Corrosion)
- परिभाषा: धातु का वातावरण के साथ रासायनिक अभिक्रिया द्वारा क्षय।
- उदाहरण: लोहा का जंग (Iron rusting)
(b) इलेक्ट्रोकेमिकल संरक्षण (Electrochemical Protection)
- कैथोडिक संरक्षण: धातु को कैथोड बनाया जाता है, जिससे वह ऑक्सीकरण से बचती है।
- सैक्रिफिशियल एनोड: अधिक सक्रिय धातु को एनोड बनाकर मुख्य धातु की रक्षा।
🧠 महत्वपूर्ण बिंदु (Important Points)
- गैल्वैनिक कोश में स्वतः रासायनिक अभिक्रिया द्वारा विद्युत ऊर्जा उत्पन्न होती है।
- इलेक्ट्रोलाइटिक कोश में बाहरी विद्युत ऊर्जा द्वारा रासायनिक अभिक्रिया करवाई जाती है।
- कोश संभाव (Cell Potential) को E⁰_cell = E⁰_cathode - E⁰_anode से निकाला जाता है।
- मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (SHE) को सभी इलेक्ट्रोड संभावों का आधार माना जाता है।
- नर्न्स्ट समीकरण से किसी भी कोश का संभाव ज्ञात किया जा सकता है।
- फैराडे के नियम से विद्युत अपघटन में जमा पदार्थ की मात्रा का निर्धारण होता है।
- विशिष्ट चालकता (κ) और समाहित चालकता (Λm) का व्यवहार डिल्यूशन पर भिन्न होता है।
- मजबूत इलेक्ट्रोलाइट पूरी तरह आयनित होते हैं, कमजोर इलेक्ट्रोलाइट आंशिक रूप से।
- Kohlrausch का नियम अत्यधिक डिल्यूशन पर लागू होता है।
- जंग इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रिया है, जिससे धातु क्षय होती है।
- कैथोडिक संरक्षण से धातु को जंग से बचाया जा सकता है।
- बैटरियाँ विद्युत ऊर्जा का स्रोत हैं, ईंधन कोश पर्यावरण मित्र ऊर्जा उत्पन्न करते हैं।
- कोश आरेख में हमेशा ऑक्सीकरण (एनोड) बाएँ और अपचयन (कैथोड) दाएँ लिखते हैं।
- फैराडे (96500 C) विद्युत की मात्रा का एकक है।
- इलेक्ट्रोड संभाव की सूची से अभिक्रिया की दिशा का निर्धारण किया जाता है।
⚠️ सामान्य गलतियाँ (Common Mistakes)
| गलती (Mistake) | सही तरीका (Correct Method) | |--------------------------------------|---------------------------------------------| | कोश संभाव का गलत सूत्र लगाना | E⁰_cell = E⁰_cathode - E⁰_anode अपनाएँ | | इलेक्ट्रोड संभाव के चिन्ह में गड़बड़ी| SHE का E⁰ = 0 V मानें, अन्य संभाव सही चिन्ह के साथ लें | | गैल्वैनिक और इलेक्ट्रोलाइटिक कोश में कैथोड/एनोड की गलत पहचान | गैल्वैनिक में कैथोड (+), इलेक्ट्रोलाइटिक में कैथोड (-) | | फैराडे के नियम में m और Q की गलत गणना | समीकरण का सही उपयोग करें: m = Z × Q | | नर्न्स्ट समीकरण में n की गलत संख्या लेना | इलेक्ट्रॉन की सही संख्या ज्ञात करें | | कोश आरेख में इलेक्ट्रोडों का गलत क्रम | ऑक्सीकरण (एनोड) बाएँ, अपचयन (कैथोड) दाएँ लिखें | | समाहित चालकता और विशिष्ट चालकता में भ्रम | Λm = κ × (1000 / C) का सही उपयोग करें | | इलेक्ट्रोलाइट के प्रकार में गलत पहचान | मजबूत = पूरी आयनित; कमजोर = आंशिक आयनित | | बैटरी और ईंधन कोश में अंतर न समझना | बैटरी = बंद प्रणाली; ईंधन कोश = खुली प्रणाली| | जंग की प्रक्रिया को सामान्य ऑक्सीकरण मानना | जंग एक इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रिया है |
📝 RBSE परीक्षा प्रश्न (Exam Questions)
1-Mark Questions (एक अंक)
- गैल्वैनिक कोश में कैथोड पर कौन सी अभिक्रिया घटित होती है?
Which reaction occurs at cathode in galvanic cell?
उत्तर: अपचयन (Reduction)
- मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड का E⁰ कितना होता है?
What is the E⁰ of standard hydrogen electrode?
उत्तर: 0 V
- 1 फैराडे में कितने कुलॉम होते हैं?
How many coulombs are in 1 Faraday?
उत्तर: 96500 C
- डैनियल कोश में Zn इलेक्ट्रोड किस विलयन में डूबा होता है?
In Daniel cell, Zn electrode is dipped in which solution?
उत्तर: ZnSO₄ विलयन (ZnSO₄ solution)
- फैराडे के प्रथम नियम का सूत्र लिखिए।
Write the formula for Faraday's first law.
उत्तर: m = Z × Q
2-Mark Questions (दो अंक)
- गैल्वैनिक कोश और इलेक्ट्रोलाइटिक कोश में कैथोड की पहचान कैसे करें?
How to identify cathode in galvanic and electrolytic cell?
उत्तर:
- गैल्वैनिक कोश में कैथोड सकारात्मक होता है; अपचयन होता है।
- इलेक्ट्रोलाइटिक कोश में कैथोड नकारात्मक होता है; अपचयन होता है।
- नर्न्स्ट समीकरण लिखिए और उसमें प्रयुक्त प्रतीकों का अर्थ बताइए।
Write Nernst equation and explain its terms.
उत्तर: E_cell = E⁰_cell - (0.059/n) × log(Q) जहाँ, E_cell = कोश संभाव, E⁰_cell = मानक कोश संभाव, n = इलेक्ट्रॉन की संख्या, Q = अभिक्रिया क्वोटिएंट
- मजबूत एवं कमजोर इलेक्ट्रोलाइट में अंतर लिखिए।
Difference between strong and weak electrolytes.
उत्तर:
- मजबूत इलेक्ट्रोलाइट पूरी तरह आयनित होते हैं (NaCl, KNO₃)।
- कमजोर इलेक्ट्रोलाइट आंशिक रूप से आयनित होते हैं (CH₃COOH, NH₄OH)।
- कोश आरेख क्या है? एक उदाहरण दीजिए।
What is cell diagram? Give an example.
उत्तर:
- कोश आरेख दोनों इलेक्ट्रोडों के क्रम को दर्शाता है।
- उदाहरण: Zn(s) | ZnSO₄(aq) || CuSO₄(aq) | Cu(s)
5-Mark Questions (पाँच अंक)
- डैनियल कोश की संरचना एवं कार्य का वर्णन करें।
Describe the structure and working of Daniel cell.
उत्तर: डैनियल कोश एक गैल्वैनिक कोश है जिसमें Zn इलेक्ट्रोड ZnSO₄ विलयन में और Cu इलेक्ट्रोड CuSO₄ विलयन में डूबा होता है। दोनों कोशों को नमक पुल से जोड़ते हैं। Zn इलेक्ट्रोड पर ऑक्सीकरण: Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ Cu इलेक्ट्रोड पर अपचयन: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu इलेक्ट्रॉन Zn से Cu की ओर प्रवाहित होते हैं। कोश आरेख: Zn(s) | ZnSO₄(aq) || CuSO₄(aq) | Cu(s) कोश संभाव: E⁰_cell = E⁰_Cu²⁺/Cu - E⁰_Zn²⁺/Zn = 0.34 - (-0.76) = 1.10 V नमक पुल आयनों का संतुलन बनाए रखता है। यह कोश स्वतः चलने वाली अभिक्रिया द्वारा विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करता है।
- फैराडे के दोनों नियम समझाइए एवं उनके लागू होने का एक उदाहरण दीजिए।
Explain both Faraday's laws and give an example.
उत्तर: प्रथम नियम: जमा पदार्थ का भार प्रवाहित विद्युत के समानुपाती होता है। m = Z × Q द्वितीय नियम: एक ही विद्युत प्रवाहित करने पर विभिन्न इलेक्ट्रोलाइटों में जमा पदार्थ उनके रासायनिक तुल्य भार के अनुपात में होता है।
उदाहरण: यदि 96500 C विद्युत NaCl विलयन में प्रवाहित होती है, तो 1 मोल Na जमा होगा।
- नर्न्स्ट समीकरण का उपयोग करके Zn | Zn²⁺(0.1M) || Cu²⁺(1M) | Cu कोश का संभाव ज्ञात कीजिए।
Using Nernst equation, calculate cell potential for Zn | Zn²⁺(0.1M) || Cu²⁺(1M) | Cu.
उत्तर: E⁰_cell = 1.10 V n = 2 Q = [Zn²⁺]/[Cu²⁺] = 0.1/1 = 0.1 E_cell = 1.10 - (0.059/2) × log(0.1) = 1.10 - 0.0295 × (-1) = 1.10 + 0.0295 = 1.1295 V
- विद्युत चालकता, विशिष्ट चालकता एवं समाहित चालकता को परिभाषित करें तथा डिल्यूशन पर उनके व्यवहार का वर्णन करें।
Define electrical conductance, specific conductance, and molar conductance. Explain their variation with dilution.
उत्तर:
- विद्युत चालकता: पदार्थ द्वारा विद्युत प्रवाहित करने की क्षमता।
- विशिष्ट चालकता (κ): 1 सेमी³ आयतन वाले विलयन की चालकता।
- समाहित चालकता (Λm): 1 मोल इलेक्ट्रोलाइट की चालकता।
डिल्यूशन बढ़ाने पर विशिष्ट चालकता घटती है, समाहित चालकता बढ़ती है।
- जंग की इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रिया का वर्णन करें एवं धातु की रक्षा के उपाय समझाइए।
Describe electrochemical process of rusting and methods for protection of metals.
उत्तर: जंग एक इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रिया है जिसमें लोहे का ऑक्सीकरण होता है। Fe → Fe²⁺ + 2e⁻ (एनोड पर) O₂ + 4e⁻ + 2H₂O → 4OH⁻ (कैथोड पर) Fe²⁺ + 2OH⁻ → Fe(OH)₂ Fe(OH)₂ → Fe₂O₃.xH₂O (जंग) रक्षा के उपाय:
- कैथोडिक संरक्षण
- सैक्रिफिशियल एनोड
- पेंटिंग, गैल्वनाइजिंग
यह विस्तृत नोट्स RBSE 12वीं बोर्ड परीक्षा के लिए NCERT-स्तर की तैयारी में सहायक हैं।
This detailed notes will help you prepare for RBSE 12th board exam at NCERT-level.
मुख्य बिंदु (Key Points)
- वैद्युतरसायन उन अभिक्रियाओं के दौरान मुक्त ऊर्जा से विद्युत धारा के उत्पादन एवं विद्युत ऊर्जा का उपयोग अप्राकृतिक रासायनिक अभिक्रियाओं को संपन्न कराने का अध्ययन करता है।
- वैद्युतरासायनिक कोष (Electrochemical cell) एक ऐसा यंत्र है जो रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा या इसके विपरीत परिवर्तित करता है।
- डेनियल कोष (Daniell cell) एक सामान्य गैल्वैनिक (वोल्टाइक) कोष का उदाहरण है, जिसमें जिंक इलेक्ट्रोड ZnSO₄ विलयन में तथा कॉपर इलेक्ट्रोड CuSO₄ विलयन में डूबा होता है।
- वैद्युतरासायनिक कोष में ऑक्सीकरण एनोड पर तथा अपचयन कैथोड पर होता है।
- कोष विभव (E_cell) कैथोड एवं एनोड के इलेक्ट्रोड विभवों के अंतर के बराबर होता है।
- मानक इलेक्ट्रोड विभव को मानक परिस्थितियों (1 M विलयन, 1 वायुमंडलीय दाब, 25°C तापमान) में मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (SHE) के सापेक्ष मापा जाता है।
- नर्स्ट समीकरण कोष के इलेक्ट्रोड विभव को अभिकारकों एवं उत्पादों की सांद्रता (या सक्रियता) से जोड़ता है।
- विद्युत अपघटन (Electrolysis) वह प्रक्रिया है जिसमें विद्युत ऊर्जा का उपयोग अप्राकृतिक रासायनिक अभिक्रिया को संपन्न कराने में किया जाता है।
- फैरेडे के विद्युत अपघटन नियम इलेक्ट्रोड पर मुक्त पदार्थ की मात्रा एवं विद्युत अपघटक से प्रवाहित विद्युत मात्रा के मध्य मात्रात्मक संबंध बताते हैं।
- विद्युत अपघट्य विलयनों की चालकता विद्युत अपघट्य की प्रकृति, सांद्रता, तापमान एवं विलायक के प्रकार पर निर्भर करती है।
- वैद्युतरासायनिक कोषों का उपयोग बैटरियों, ईंधन कोषों एवं संक्षारण (corrosion) प्रक्रियाओं में किया जाता है।
- संक्षारण एक वैद्युतरासायनिक प्रक्रिया है, जिसमें धातुएँ प्रायः नमी एवं वायु की उपस्थिति में ऑक्सीकरण द्वारा धीरे-धीरे नष्ट हो जाती हैं।
Key Points
- Electrochemistry deals with the study of production of electricity from energy released during spontaneous chemical reactions and the use of electrical energy to bring about non-spontaneous chemical transformations.
- An electrochemical cell is a device that converts chemical energy into electrical energy or vice versa.
- The Daniell cell is a common example of a galvanic (voltaic) cell, consisting of a zinc electrode in ZnSO₄ solution and a copper electrode in CuSO₄ solution.
- In an electrochemical cell, oxidation occurs at the anode and reduction occurs at the cathode.
- The cell potential (E_cell) is the difference between the electrode potentials of the cathode and anode.
- Standard electrode potential is measured under standard conditions (1 M solution, 1 atm pressure, 25°C) with respect to the standard hydrogen electrode (SHE).
- The Nernst equation relates the electrode potential of a cell to the concentrations (or activities) of the reactants and products.
- Electrolysis is the process in which electrical energy is used to carry out a non-spontaneous chemical reaction.
- Faraday’s laws of electrolysis explain the quantitative relationship between the amount of substance liberated at an electrode and the quantity of electricity passed through the electrolyte.
- Conductance of electrolytic solutions depends on the nature of the electrolyte, concentration, temperature, and the type of solvent.
- Electrochemical cells are used in batteries, fuel cells, and corrosion processes.
- Corrosion is an electrochemical process, in which metals are gradually destroyed by oxidation, usually in the presence of moisture and air.
इंटरैक्टिव अभ्यास (MCQ)
निम्न में से कौन कोशिका विभव की इकाई है?
इनमें से कौन प्राथमिक कोशिका नहीं है?
निम्न में से कौन द्वितीयक कोशिका है?
एक गैल्वैनिक कोशिका में इलेक्ट्रॉन किस दिशा में प्रवाहित होते हैं?
कौन सा इलेक्ट्रोड ऑक्सीकरण का स्थल होता है?
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वैद्युतरसायन (Electrochemistry) एक नज़र में: वैद्युतरसायन उस शाखा को कहा जाता है जिसमें रासायनिक अभिक्रियाएँ और विद्युत ऊर्जा के बीच संबंधों का अध्ययन किया…
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