လျှပ်စစ်ဓာတုဗေဒကို ဆွေးနွေးသည့် မေးခွန်းများ၏ ဥပမာ

လျှပ်စစ်ဓာတုဗေဒ ဆွေးနွေးမှု မေးခွန်းများ ဥပမာ

လျှပ်စစ်ဓာတုဗေဒသည် ဓာတုဓာတ်ပြုမှုများနှင့် လျှပ်စစ်စွမ်းအင်ပြောင်းလဲမှုများအကြား ဆက်နွယ်မှုကို လေ့လာသည့် ဓာတုဗေဒ၏ ဌာနခွဲတစ်ခုဖြစ်သည်။ လျှပ်စစ်ဓာတုဗေဒတွင် အဓိကသဘောတရားနှစ်ခုရှိသည်- အောက်ဆီဒေးရှင်း (အီလက်ထရွန်များထုတ်လွှတ်ခြင်း) နှင့် ရီဒက်ရှင်း (အီလက်ထရွန်များရရှိခြင်း)။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်များကို လျှပ်စစ်ဓာတုဗေဒဆဲလ်အမျိုးအစားနှစ်မျိုးဖြစ်သည့် ဗော်လ်တိုင်းဆဲလ်များ (ဂယ်ဗာနစ်ဆဲလ်များ) နှင့် အီလက်ထရိုလိုက်တစ်ဆဲလ်များတွင် တွေ့ရှိနိုင်သည်။ အောက်တွင် လျှပ်စစ်ဓာတုဗေဒကို နားလည်ရန် ဥပမာပြဿနာအချို့နှင့် ၎င်းတို့၏ရှင်းလင်းချက်များ ဖော်ပြထားပါသည်။

ဥပမာမေးခွန်း ၁: ဗော်လ်တိုင်းဆဲလ်

မေးခွန်း:
ဆားတံတားမှတစ်ဆင့် ချိတ်ဆက်ထားသော သွပ် (Zn) နှင့် ကြေးနီ (Cu) အီလက်ထရုဒ်များပါသည့် ဗို့အားဆဲလ်တစ်ခုပေးထားသည်။ Zn ကို 1 M ZnSO4 ပျော်ရည်ထဲသို့ နှစ်ပြီး Cu ကို 1 M CuSO4 ပျော်ရည်ထဲသို့ နှစ်ထားသည်။ အီလက်ထရုဒ်တစ်ခုစီတွင် ဖြစ်ပေါ်သော ဓာတ်ပြုမှုများကို ရေးချပြီး ဗို့အားဆဲလ်၏ ပိုတင်ရှယ်ကွာခြားချက် (EMF) ကို တွက်ချက်ပါ။ စံ အီလက်ထရုဒ် ပိုတင်ရှယ်ဒေတာ-
\[ E^o_{\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}} = -၀.၇၆ \, \text{V} \]
\[ E^o_{\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}} = +0.34 \, \text{V} \]

ဆွေးနွေးချက်:
ပထမခြေလှမ်းမှာ ဖြစ်ပေါ်သော ဓာတ်တိုးဓာတ်ပြုမှုကို ဆုံးဖြတ်ရန်ဖြစ်သည်။ voltaic cell တွင်၊ spontaneous redox ဓာတ်ပြုမှုသည် ဤနေရာတွင် ဖြစ်ပေါ်သည်။

– ဇင့် (Zn) သည် အောက်ဆီဒေးရှင်းကို ဖြတ်သန်းသည်-
\[ \text{Zn (s)} \rightarrow \text{Zn}^{2+} (aq) + 2e^- \]

– ကြေးနီ (Cu) သည် လျော့ချခြင်းကို ခံယူသည်-
\[ \text{Cu}^{2+} (aq) + 2e^- \rightarrow \text{Cu (s)} \]

voltaic cell မှာ total redox reaction က အောက်ပါအတိုင်းပါ။
\[ \text{Zn (s)} + \text{Cu}^{2+} (aq) \rightarrow \text{Zn}^{2+} (aq) + \text{Cu (s)} \]

နောက်တစ်ခုအနေနဲ့ ဆဲလ်ရဲ့ အလားအလာကွာခြားချက်ကို တွက်ချက်ပါမယ်။
\[ E_{\text{cell}} = E^o_{\text{cathode}} – E^o_{\text{anode}} \]

ဘယ်နေရာ:

- ကက်သုတ်သည် လျော့ချမှု (Cu) ဖြစ်ပေါ်သည့် အီလက်ထရုတ်ဖြစ်သည်။
– အန်နုတ်သည် အောက်ဆီဒေးရှင်း (Zn) ဖြစ်ပေါ်သည့် အီလက်ထရုတ်ဖြစ်သည်။

သောကြောင့်,
\[ E_{\text{sel}} = ၀.၃၄ \, \text{V} – (-၀.၇၆ \, \text{V}) \]
\[ E_{\text{sel}} = ၀.၃၄ \, \text{V} + ၀.၇၆ \, \text{V} = ၁.၁၀ \, \text{V} \]

Kesimpulan-
– အန်နုတ် (Zn) တွင် ဖြစ်ပေါ်သော ဓာတ်ပြုမှု-
\[ \text{Zn (s)} \rightarrow \text{Zn}^{2+} (aq) + 2e^- \]

– ကတ်သုတ် (Cu) တွင် ဖြစ်ပေါ်သော ဓာတ်ပြုမှု-
\[ \text{Cu}^{2+} (aq) + 2e^- \rightarrow \text{Cu (s)} \]

– ဆဲလ်အလားအလာကွာခြားချက် (EMF): 1.10 V

-

ဥပမာမေးခွန်း ၂: အီလက်ထရိုလိုက်တစ်ဆဲလ်

မေးခွန်း:
NaCl ပျော်ရည်၏ လျှပ်စစ်ဓာတ်ခွဲခြင်းတွင်၊ ပလက်တီနမ် (Pt) ကဲ့သို့သော အစွမ်းမဲ့လျှပ်ကူးပစ္စည်းကို အသုံးပြုပါက ကက်သုတ်နှင့် အန်နုတ်တွင် ဖြစ်ပေါ်သော ဓာတ်ပြုမှုများကို ဖော်ပြပါ။ Cl2 ၁ ဂရမ် ထုတ်လုပ်ရန် လိုအပ်သော စုစုပေါင်းအားသွင်းမှုကို တွက်ချက်ပါ။ (Ar Cl = 35.5)

ဆွေးနွေးချက်:
ပထမအဆင့်မှာ NaCl ဆားပျော်ရည်ရှိ အီလက်ထရုတ်တစ်ခုစီတွင် ဖြစ်ပေါ်သော ဓာတ်ပြုမှုများကို ရေးမှတ်ရန်ဖြစ်သည်။

– ကတ်သုတ် (လျှော့ချမှု) မှာ:
ဤလုပ်ငန်းစဉ်တွင် ရေမှ H+ အိုင်းယွန်းများ လျော့နည်းသွားပါလိမ့်မည်။
\[ 2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq) \]

– အန်နုတ် (ဓာတ်တိုးခြင်း) မှာ:
Cl- အိုင်းယွန်းသည် အောက်ဆီဒေးရှင်းဖြစ်ပြီး Cl2 ဓာတ်ငွေ့ဖြစ်လာသည်-
\[ 2Cl^-(aq) \rightarrow Cl_2(g) + 2e^- \]

စုစုပေါင်းတုံ့ပြန်မှု:
ထို့ကြောင့် NaCl ပျော်ရည်၏ လျှပ်စစ်ဓာတ်ခွဲခြင်းတွင် ဖြစ်ပေါ်သော စုစုပေါင်း ဓာတ်ပြုမှုမှာ အောက်ပါအတိုင်း ဖြစ်သည်။
\[ 2NaCl(aq) + 2H_2O(l) \rightarrow 2NaOH(aq) + H_2(g) + Cl_2(g) \]

Cl2 ၁ ဂရမ် ထုတ်လုပ်ရန် လိုအပ်သော အားသွင်းမှုကို တွက်ချက်ရန်အတွက် Cl2 ၏ မိုလ်အရေအတွက်ကို ဆုံးဖြတ်ရန် လိုအပ်ပါသည်။
\[ \text{Cl ၏ ထုထည်}_2 = 1 \text{ ဂရမ်} \]
\[ \text{ArCl}_2 = 2 \text{ 35.5 x 3 = 71 \text{ ဂရမ်/မိုလ်} \]
\[ \text{Cl ၏ မိုလ်အရေအတွက်}_2 = \frac{1}{71} \text{ mol} \]

အန်နုတ်တွင် တုံ့ပြန်မှုညီမျှခြင်းအပေါ် အခြေခံ၍ အီလက်ထရွန် ၂ မိုလ်မှ Cl2 ၁ မိုလ် ထုတ်လုပ်သည်-
\[ ၂Cl^- \rightarrow Cl_2 + ၂e^- \]
တစ်နည်းအားဖြင့် Cl2 ၁ မိုလ်အတွက် အီလက်ထရွန် ၂ မိုလ် လိုအပ်သည်။

အီလက်ထရွန် မိုလ်အရေအတွက်:
\[ \text{အီလက်ထရွန် မိုလ်အရေအတွက်} = 2 \times \frac{1}{71} = \frac{2}{71} \text{ mol} \]

လိုအပ်သော အားသွင်းမှုကို Faraday တန်ဖိုး (F = 96485 C/mol e^-) ကို အသုံးပြု၍ တွက်ချက်နိုင်သည်-
\[ Q = n \မြှောက် F \]
\[ Q = \left(\frac{2}{71} \text{ mol}\right) \text{ C/mol} နှင့် 96485 × 96485 \text{ C/mol} \]
\[ Q = ၂၇၁၈ \text{ C} \]

Kesimpulan-
– ကတ်သုတ်တွင် တုံ့ပြန်မှု:
\[ 2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq) \]

– အန်နုတ်တွင် တုံ့ပြန်မှု-
\[ 2Cl^-(aq) \rightarrow Cl_2(g) + 2e^- \]

Cl2 ၁ ဂရမ် ထုတ်လုပ်ရန် လိုအပ်သော စုစုပေါင်း အားသွင်းမှုမှာ 2718 C ဖြစ်သည်။

-

ဥပမာ ၃: Nernst ဆက်နွယ်မှုနှင့် စံမမီသော အခြေအနေများ

မေးခွန်း:
ငွေအိုင်းယွန်းပါဝင်မှု 0.1 M ရှိသော Ag/Ag+ လျှပ်ကူးပစ္စည်းများနှင့် 0.01 M ရှိသော Zn/Zn2+ လျှပ်ကူးပစ္စည်းများဖြင့် ပြုလုပ်ထားသော voltaic cell ၏ potential ကို တွက်ချက်ပါ။ စံ electrode potential မှာ-
\[ E^o_{\text{Ag}}^{+}/\text{Ag}} = +၀.၈၀ \, \text{V} \]
\[ E^o_{\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}} = -၀.၇၆ \, \text{V} \]

ဆွေးနွေးချက်:
ပထမခြေလှမ်းမှာ ဖြစ်ပွားသော တုံ့ပြန်မှုများကို ရေးမှတ်ရန်ဖြစ်သည်-

– အန်နုတ် (Zn) မှာ အောက်ဆီဒေးရှင်းဖြစ်ခြင်း:
\[ \text{Zn (s)} \rightarrow \text{Zn}^{2+} (aq) + 2e^- \]
- ကတ်သုတ် (Ag) မှာ လျှော့ချခြင်း:
\[ \text{Ag}^{+} (aq) + e^- \rightarrow \text{Ag (s)} \]

စုစုပေါင်းတုံ့ပြန်မှု:
\[ \text{Zn (များ)} + 2\text{Ag}^{+} (aq) \rightarrow \text{Zn}^{2+} (aq) + 2\text{Ag (များ)} \]

Nernst ညီမျှခြင်းအပေါ် အခြေခံ၍-
\[ E_{\text{Cell}} = E^o_{\text{Cell}} – \left( \frac{0.0592}{n} \right) \log \left( \frac{[\text{product}]}{[\text{reactant}]} \right) \]
ဘယ်နေရာ:
\[ n = 2 \]

ပထမဦးစွာ E^o_{\text{Sel}} ကို တွက်ချက်ပါ။
\[ E^o_{\text{Sel}} = E^o_{\text{Ag}^{+}/\text{Ag}} – E^o_{\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}} \]
\[ E^o_{\text{Sel}} = ၀.၈၀ \, \text{V} – (-၀.၇၆ \, \text{V}) \]
\[ E^o_{\text{Cell}} = ၁.၅၆ \, \text{V} \]

ထို့နောက် ပေးထားသော செறியாக்கள்တွင် တကယ့်ဆဲလ်အလားအလာကို တွက်ချက်ပါ။
\[ E_{\text{Sel}} = 1.56 \, \text{V} – \left( \frac{0.0592}{2} \right) \log \left( \frac{[\text{Zn}^{2+}]}{[\text{Ag}^{+}]^2} \right) \]
\[ E_{\text{Sel}} = 1.56 \, \text{V} – \left( \frac{0.0592}{2} \right) \log \left( \frac{0.01}{(0.1)^2} \right) \]
\[ E_{\text{Sel}} = ၁.၅၆ \, \text{V} – ၀.၀၂၉၆ \log \left( \frac{0.01}{0.01} \right) \]
\[ E_{\text{Cell}} = ၁.၅၆ \, \text{V} \]

Kesimpulan-
– အန်နုတ်နှင့် ကက်သုတ်တွင် ဖြစ်ပေါ်သော ဓာတ်ပြုမှုများသည် အတူတူပင်ဖြစ်သည်
– ပေးထားသော အာရုံစူးစိုက်မှုဖြင့် ဆဲလ်အလားအလာသည် 1.56 V ဖြစ်သည်

ဤဆောင်းပါးသည် voltaic cell များ၊ electrolytic cell များနှင့် Nernst Equation ကို အသုံးပြု၍ တွက်ချက်မှုများအပါအဝင် electrochemistry တွင် ပြဿနာအမျိုးအစားများစွာကို မည်သို့ဖြေရှင်းရမည်ကို ပြသထားသည်။ redox ဓာတ်ပြုမှုများ၏နောက်ကွယ်ရှိ အခြေခံမူများကို သေချာစွာနားလည်ခြင်းနှင့် electrochemical data များကို အသုံးပြုနိုင်ခြင်းသည် ဤပြဿနာအမျိုးအစားများကို ဖြေရှင်းရာတွင် အောင်မြင်မှုအတွက် မရှိမဖြစ်လိုအပ်ပါသည်။