इलेक्ट्रोड क्षमता
विद्युत्-रसायन में, इलेक्ट्रोड क्षमता विद्युत उत्पन्न करने वाली सेल का इलेक्ट्रोमोटिव बल है। जो मानक संदर्भ इलेक्ट्रोड से निर्मित होता है और अन्य इलेक्ट्रोड की विशेषता होती है। [1] सम्मेलनों के अनुसार, संदर्भ इलेक्ट्रोड मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (एसएचई) है। इसे शून्य वोल्ट की क्षमता के रूप में परिभाषित किया गया है। अतः इसे चार्ज धातु की छड़ और नमक समाधान के मध्य संभावित अंतर के रूप में भी परिभाषित किया जा सकता है।
इलेक्ट्रोड क्षमता का मूल इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट के मध्य अंतराफलक में विकसित संभावित अंतर में है। उदाहरण के लिए, M+/M रेडॉक्स कपल की इलेक्ट्रोड क्षमता के बारे में तर्क करना सामान्य बात है।
उत्पत्ति और व्याख्या
इलेक्ट्रोड क्षमता इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट के मध्य अंतराफलक में आवेशित प्रजातियों के अंतरफलक में स्थानांतरण, अंतराफलक पर आयनों के विशिष्ट सोखना, और विलायक सहित ध्रुवीय अणुओं के विशिष्ट सोखना/अभिविन्यास के कारण दिखाई देती है।
विद्युत्-रसायन सेल में, कैथोड और एनोड में स्वतंत्र रूप से निश्चित इलेक्ट्रोड क्षमता होती है और उनके मध्य का अंतर सेल की क्षमता है।
इलेक्ट्रोड क्षमता या तो कार्य कर रहे इलेक्ट्रोड ("प्रतिवर्ती क्षमता") पर संतुलन पर हो सकती है या कार्य कर रहे इलेक्ट्रोड पर गैर-शून्य शुद्ध प्रतिक्रिया के साथ क्षमता किन्तु शून्य शुद्ध वर्तमान ("जंग क्षमता", "मिश्रित क्षमता") हो सकती है। कार्य कर रहे इलेक्ट्रोड पर गैर-शून्य शुद्ध वर्तमान के साथ क्षमता (जैसे गैल्वेनिक जंग या वोल्टामेट्री में) प्रतिवर्ती क्षमता को कभी-कभी किसी दिए गए इलेक्ट्रो प्रजातियों के लिए मानक इलेक्ट्रोड क्षमता में परिवर्तित किया जा सकता है। जो मापे मूल्यों के मानक स्थिति के एक्सट्रपलेशन (बाह्य गणन) द्वारा किया जाता है।
गैर-संतुलन के अनुसार इलेक्ट्रोड क्षमता का मूल्य संपर्क चरणों की प्रकृति और संरचना पर और इंटरफ़ेस पर इलेक्ट्रोड प्रतिक्रियाओं के कैनेटीक्स पर निर्भर करता है (बटलर-वोल्मर समीकरण देखें)।
सामान्यतः मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के साथ इलेक्ट्रोड क्षमता के निर्धारण के लिए परिचालन धारणा में आदर्श समाधान में हाइड्रोजन आयन के साथ इस संदर्भ इलेक्ट्रोड को सम्मिलित किया गया है। जिसमें "सभी तापमानों पर शून्य क्षमता" हाइड्रोजन आयन के गठन के मानक एन्थैल्पी के समान्रतर "सभी तापमानों पर शून्य" है।
माप
माप सामान्यतः तीन-इलेक्ट्रोड सेटअप (ड्राइंग देखें) का उपयोग करके आयोजित किया जाता है।
- कार्य कर रहे इलेक्ट्रोड ,
- सहायक इलेक्ट्रॉनिक,
- संदर्भ इलेक्ट्रोड (मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड या समकक्ष)।
इलेक्ट्रोड पर गैर-शून्य शुद्ध वर्तमान के स्थिति में, इलेक्ट्रोलाइट में ओम के नियम केअनुसार आईआर-ड्रॉप को कम करना आवश्यक है। उदाहरण के लिए संदर्भ इलेक्ट्रोड को कार्यशील इलेक्ट्रोड की सतह के समीप स्थित करके (उदाहरण के लिए, लुगिन केशिका देखें) या पर्याप्त उच्च चालकता (इलेक्ट्रोलाइटिक) के सहायक इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करके संभावित माप कार्यशील इलेक्ट्रोड से जुड़े विद्युतमापी के धनात्मक टर्मिनल और संदर्भ इलेक्ट्रोड के ऋणात्मक टर्मिनल के साथ किया जाता है।
सम्मेलनों पर हस्ताक्षर
ऐतिहासिक रूप से, इलेक्ट्रोड क्षमता के लिए हस्ताक्षर के लिए दो सम्मेलनों का गठन किया गया है।[1]
- सम्मेलन वाल्थर नर्नस्ट-गिल्बर्ट न्यूटन लुईस-वेंडेल मिशेल लैटीमर (कभी-कभी अमेरिकी के रूप में संदर्भित),
- सम्मेलन जोशिया विलार्ड गिब्स-विल्हेम ओस्टवाल्ड-स्टॉकहोम (कभी-कभी यूरोपीय के रूप में संदर्भित)।
सन्न 1953 में स्टॉकहोम में[2] आईयूपीएसी ने माना कि दोनों में से कोई भी सम्मेलन अनुमेय है। चूँकि इसने सर्वसम्मति से अनुरोध किया की कि केवल सम्मेलन (2) के अनुसार व्यक्त परिमाण को इलेक्ट्रोड क्षमता कहा जाता है। अतः संभावित अस्पष्टताओं से बचने के लिए इस प्रकार परिभाषित इलेक्ट्रोड क्षमता को गिब्स-स्टॉकहोम इलेक्ट्रोड क्षमता के रूप में भी संदर्भित किया जा सकता है। समान्यतः दोनों सम्मेलनों में, मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड को 0 वी की क्षमता के रूप में परिभाषित किया गया है। अतः दोनों सम्मेलनों के संकेत पर भी सहमत हैं। जिसे E अर्ध-सेल अभिक्रिया के लिए जब इसे अपचयन के रूप में लिखा जाता है।
समान्यतः दो सम्मेलनों के मध्य मुख्य अंतर[3] यह है कि सम्मेलनों के अनुसार अर्ध सेल अभिक्रिया की दिशा परिवर्तित करने पर (1) E का चिन्ह भी स्विच करता है, जिससे कई सम्मेलन (2) में ऐसा नहीं होता है। E के चिह्न परिवर्तित के पीछे तर्क गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन के साथ सही संकेत संबंध बनाए रखना है। जो ΔG = –nFE द्वारा दिया गया है। जहाँ n सम्मिलित इलेक्ट्रॉनों की संख्या है और F फैराडे स्थिरांक है। यह माना जाता है कि अर्ध-प्रतिक्रिया उपयुक्त एसएचई अर्ध-प्रतिक्रिया द्वारा संतुलित होती है। चूँकि ΔG जब किसी प्रतिक्रिया को उल्टी दिशा लिखा जाता है तो हस्ताक्षर स्विच करता है, इसलिए सम्मेलन के समर्थकों (1) का तर्क है, क्या E का संकेत होना चाहिए। सम्मेलन के समर्थकों (2) का तर्क है कि सभी परिणाम किए गए इलेक्ट्रोड क्षमता सापेक्ष संभावित अंतर के इलेक्ट्रोस्टैटिक चिह्न के अनुरूप होती है।
दो इलेक्ट्रोड से इकट्ठे सेल का संभावित अंतर
दो इलेक्ट्रोड से एकत्रित सेल की क्षमता का उपयोग करके दो भिन्न-भिन्न इलेक्ट्रोड क्षमता से निर्धारित किया जा सकता है।
या, समकक्ष,
यह गैल्वेनिक सेल के विद्युत संभावित अंतर की आईयूपीएसी परिभाषा से अनुसरण करता है।[4] जिसके अनुसार किसी सेल का विद्युत विभवान्तर, गैल्वेनिक सेल के दायीं और बायीं ओर के इलेक्ट्रोडों की विभवों का अंतर होता है। जब ΔVcell धनात्मक है। तब धनात्मक विद्युत आवेश सेल के माध्यम से बाएं इलेक्ट्रोड (एनोड) से दाएं इलेक्ट्रोड (कैथोड) तक प्रवाहित होता है।
यह भी देखें
- पूर्ण इलेक्ट्रोड क्षमता
- विद्युतीय संभाव्यता
- गलवानी क्षमता
- नर्नस्ट समीकरण
- अत्यधिक क्षमता
- वोल्टेज (वोल्टेज)
- मानक इलेक्ट्रोड क्षमता
- मानक इलेक्ट्रोड क्षमता की तालिका
- थर्मोडायनामिक गतिविधि
- वोल्टा क्षमता
संदर्भ
- ↑ C.A. Hamel, "The Encyclopedia of Electrochemistry", Reinhold Publishing Corporation, New York-Chapman & Hall Ltd., London, 1964, p. 429–431.
- ↑ P. van Rysselberghe, "Bericht der Kommission für electrochemische Nomenklatur und Definitionen", Z. Electrochem., 58 (1954), 530–535.
- ↑ Anson, Fred C. "Common sources of confusion; Electrode Sign Conventions," J. Chem. Educ., 1959, 36, p. 394.
- ↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "electric potential difference, ΔV of a galvanic cell". doi:10.1351/goldbook.E01934
