इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री रसायन विज्ञान का क्षेत्र है जो उन प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करता है जिनमें इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण और रासायनिक ऊर्जा के विद्युत ऊर्जा में अंतर-रूपांतरण शामिल हैं।
इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री हमारे दैनिक जीवन में उपयोग किए जाने वाले कई उपकरणों, जैसे बैटरी, सेल फोन, फ्लैशलाइट, कंप्यूटर और कैलकुलेटर के निर्माण के लिए लागू होती है।
ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाएं
इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री में, जिन प्रतिक्रियाओं का अध्ययन किया जाता है वे हैं those रेडोक्स. उन्हें के नुकसान और लाभ की विशेषता है इलेक्ट्रॉनों. इस का मतलब है कि इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण एक प्रजाति से दूसरी प्रजाति में।
जैसा कि इसके नाम का तात्पर्य है, रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं दो चरणों में होती हैं:
- ऑक्सीकरण: इलेक्ट्रॉनों की हानि। ऑक्सीकरण का कारण बनने वाले तत्व को ऑक्सीकरण एजेंट कहा जाता है।
- कमी: इलेक्ट्रॉन लाभ। वह तत्व जो कमी का कारण बनता है उसे कम करने वाला एजेंट कहा जाता है।
हालांकि, यह जानने के लिए कि कौन इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है और कौन खोता है, आपको तत्वों के ऑक्सीकरण संख्या को जानना होगा। यह रेडॉक्स उदाहरण देखें:
Zn(s) + 2H+(aq) → Zn2+(एक्यू) + एच2(छ)
जिंक तत्व (Zn .)2+) दो इलेक्ट्रॉनों को खोकर ऑक्सीकृत हो जाता है। उसी समय, यह हाइड्रोजन आयन की कमी का कारण बना। इसलिए, यह कम करने वाला एजेंट है।
(एच) आयन+) एक इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है, कमी के दौर से गुजर रहा है। नतीजतन, यह जस्ता के ऑक्सीकरण का कारण बना। यह ऑक्सीकरण एजेंट है।
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बैटरी और इलेक्ट्रोलिसिस
इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री के अध्ययन में बैटरी और इलेक्ट्रोलिसिस शामिल हैं। दो प्रक्रियाओं के बीच का अंतर ऊर्जा परिवर्तन है।
- सेल रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है, स्वतःस्फूर्त रूप से।
- इलेक्ट्रोलिसिस विद्युत ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है, तो अनायास नहीं।
के बारे में अधिक जानें ऊर्जा.
ढेर
सेल, जिसे इलेक्ट्रोकेमिकल सेल भी कहा जाता है, एक प्रणाली है जहां रेडॉक्स प्रतिक्रिया होती है। यह दो इलेक्ट्रोड और एक इलेक्ट्रोलाइट से बना होता है, जो एक साथ उत्पादन करते हैं बिजली. यदि हम दो या दो से अधिक बैटरियों को एक साथ जोड़ते हैं, तो एक बैटरी बनती है।
इलेक्ट्रोड ठोस प्रवाहकीय सतह है जो इलेक्ट्रॉनों के आदान-प्रदान को सक्षम बनाता है।
- जिस इलेक्ट्रोड में ऑक्सीकरण होता है उसे एनोड कहा जाता है, जो बैटरी के नकारात्मक ध्रुव का प्रतिनिधित्व करता है।
- जिस इलेक्ट्रोड पर कमी होती है वह कैथोड है, बैटरी का सकारात्मक ध्रुव।
इलेक्ट्रॉनों को एनोड पर छोड़ा जाता है और कैथोड में एक संवाहक तार का अनुसरण करता है, जहां कमी होती है। इस प्रकार, इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह एनोड से कैथोड तक जाता है।
इलेक्ट्रोलाइट या सॉल्ट ब्रिज इलेक्ट्रोलाइट सॉल्यूशन है जो इलेक्ट्रॉनों का संचालन करता है, जिससे सिस्टम में उनका सर्कुलेशन होता है।
१८३६ में, जॉन फ्रेड्रिक डेनियल ने एक प्रणाली का निर्माण किया जिसे के रूप में जाना जाने लगा डेनियल का ढेर। वह एक धातु के तार, दो इलेक्ट्रोड के साथ परस्पर जुड़ा हुआ था।
एक इलेक्ट्रोड में जिंक सल्फेट (ZnSO .) के जलीय घोल में डूबा हुआ एक धातु जस्ता प्लेट होता है4), एनोड का प्रतिनिधित्व करते हैं।
दूसरे इलेक्ट्रोड में कॉपर सल्फेट (CuSO) के घोल में डूबी एक धातु कॉपर प्लेट (Cu) शामिल है।4), कैथोड का प्रतिनिधित्व किया।
कैथोड पर कॉपर की कमी होती है। इस बीच, एनोड में जिंक का ऑक्सीकरण होता है। निम्नलिखित रासायनिक प्रतिक्रिया के अनुसार:
कैथोड: ass2+(एक्यू) + 2e- | → Cu0(एस)|
एनोड: Zn0(ओं) | → जेडएन2(एक्यू) + 2e-|
सामान्य समीकरण: Zn0(ओं) + Cu2+(एक्यू) | → Cu0(एस) + जेडएन2+(एक्यू)|
"|" अभिकारकों और उत्पादों के बीच चरण अंतर का प्रतिनिधित्व करता है।
इलेक्ट्रोलीज़
इलेक्ट्रोलीज़ यह ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रिया है जो एक गैर-सहज तरीके से होती है, जो बाहरी स्रोत से आने वाले विद्युत प्रवाह के पारित होने के कारण होती है।
इलेक्ट्रोलिसिस आग्नेय या जलीय हो सकता है।
आग्नेय इलेक्ट्रोलिसिस वह है जो पिघले हुए इलेक्ट्रोलाइट से संसाधित होता है, अर्थात संलयन प्रक्रिया द्वारा।
जलीय इलेक्ट्रोलिसिस में, इस्तेमाल किया जाने वाला आयनकारी विलायक पानी है। जलीय घोल में, इलेक्ट्रोलिसिस निष्क्रिय इलेक्ट्रोड या सक्रिय (या प्रतिक्रियाशील) इलेक्ट्रोड के साथ किया जा सकता है।
अनुप्रयोग
इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री हमारे दैनिक जीवन में बहुत मौजूद है। कुछ उदाहरण निम्न हैं:
- मानव शरीर में प्रतिक्रियाएं;
- विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का निर्माण;
- बैटरी चार्ज करना;
- इलेक्ट्रोप्लेटिंग: धातु जस्ता के साथ लौह और इस्पात भागों का कोटिंग;
- रासायनिक उद्योग में विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोग।
धातुओं में जंग धात्विक लोहे (Fe) के लोहे के धनायन (Fe .) के ऑक्सीकरण से बनता है2+) जब हवा और पानी की उपस्थिति में। हम जंग को एक प्रकार के रूप में मान सकते हैं विद्युत रासायनिक जंग. इलेक्ट्रोप्लेटिंग प्रक्रिया के माध्यम से धातु जस्ता के साथ कोटिंग, लोहे को हवा के संपर्क में आने से रोकती है।
अभ्यास
1. (FUVEST) - I और II प्रतिक्रियाओं के समीकरण हैं जो पानी में अनायास होते हैं, जैसा कि संकेतित अर्थ में, मानक परिस्थितियों में होता है।
मैं। फे + पीबी2+ → फे+2 + पीबी
द्वितीय. Zn + Fe2+ → जेडएन2+ + फे
ऐसी प्रतिक्रियाओं का अकेले या एक साथ विश्लेषण करते हुए, यह कहा जा सकता है कि, मानक परिस्थितियों में,
ए) इलेक्ट्रॉनों को पीबी. से स्थानांतरित किया जाता है2+ फे के लिए
बी) Pb और Zn. के बीच सहज प्रतिक्रिया होनी चाहिए2+.
सी) जेएन2+ Fe से बेहतर ऑक्सीकारक होना चाहिए2+ .
d) Zn को स्वतः ही Pb को कम करना चाहिए2+ पंजाब को
ई) Zn2+ Pb. से बेहतर ऑक्सीकारक होना चाहिए2+.
d) Zn को स्वतः ही Pb को कम करना चाहिए2+ पंजाब को
2. (यूनिप) लोहे या स्टील की वस्तुओं को कई तरह से जंग से बचाया जा सकता है:
I) सतह को एक सुरक्षात्मक परत के साथ कवर करना।
II) वस्तु को अधिक सक्रिय धातु जैसे जस्ता के संपर्क में लाना।
III) वस्तु को तांबे जैसी कम सक्रिय धातु के संपर्क में लाना।
सही हैं:
ए) केवल मैं।
बी) केवल द्वितीय।
ग) केवल III।
d) केवल I और II।
ई) केवल I और III
d) केवल I और II।
3. (फुवेस्ट) आमतौर पर सुपरमार्केट में पाए जाने वाले ढेर में, जस्ता के बाहरी कोटिंग द्वारा नकारात्मक ध्रुव का गठन किया जाता है। वह अर्ध-प्रतिक्रिया जो जिंक को ऋणात्मक ध्रुव के रूप में कार्य करने की अनुमति देती है वह है:
ए) जेएन+ + और- → जेडएन
बी) जेएन2+ + 2e- → जेडएन
ग) Zn → Zn+ + और-
घ) Zn → Zn2+ + 2e
ई) Zn2+ + Zn → 2Zn+
घ) Zn → Zn2+ + 2e
