ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਿਕ ਸੈੱਲਾਂ ਦੇ ਉਦਾਹਰਨ ਸਵਾਲ ਅਤੇ ਚਰਚਾ
ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਿਕ ਸੈੱਲ ਇੱਕ ਅਜਿਹਾ ਯੰਤਰ ਹੈ ਜੋ ਬਿਜਲੀ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਇੱਕ ਗੈਰ-ਸਵੈ-ਚਾਲਿਤ ਰਸਾਇਣਕ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਵਿੱਚ ਬਦਲਣ ਲਈ ਵਰਤਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਇੱਕ ਵੋਲਟੇਇਕ ਸੈੱਲ ਜਾਂ ਗੈਲਵੈਨਿਕ ਸੈੱਲ ਦੇ ਉਲਟ, ਜੋ ਰਸਾਇਣਕ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਬਿਜਲੀ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਬਦਲਦੇ ਹਨ। ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਿਕ ਸੈੱਲ ਵਿੱਚ, ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਕਰੰਟ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਇੱਕ ਰਸਾਇਣਕ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਨੂੰ ਮਜਬੂਰ ਕਰਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਜੋ ਕਿ ਵਾਧੂ ਬਿਜਲੀ ਊਰਜਾ ਤੋਂ ਬਿਨਾਂ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦੀ। ਇਹ ਸੰਕਲਪ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਉਦਯੋਗਿਕ ਉਪਯੋਗਾਂ ਵਿੱਚ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਸ਼ੁੱਧ ਧਾਤਾਂ ਦਾ ਉਤਪਾਦਨ, ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਅਤੇ ਆਕਸੀਜਨ ਪੈਦਾ ਕਰਨ ਲਈ ਪਾਣੀ ਦਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਸਿਸ, ਅਤੇ ਹੋਰ ਬਹੁਤ ਕੁਝ।
ਇਹ ਲੇਖ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਸਿਸ ਸਮੱਸਿਆਵਾਂ ਦੀਆਂ ਕਈ ਉਦਾਹਰਣਾਂ ਦੇ ਨਾਲ-ਨਾਲ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੀ ਚਰਚਾ 'ਤੇ ਚਰਚਾ ਕਰੇਗਾ ਜੋ ਵਿਦਿਆਰਥੀਆਂ ਨੂੰ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਿਕ ਸੈੱਲਾਂ ਦੀ ਧਾਰਨਾ ਨੂੰ ਹੋਰ ਡੂੰਘਾਈ ਨਾਲ ਸਮਝਣ ਵਿੱਚ ਮਦਦ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ।
ਉਦਾਹਰਨ ਸਵਾਲ 1: NaCl ਘੋਲ ਦਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਸਿਸ
ਪਰਤਨਯਾਨ
ਇੱਕ ਸੋਡੀਅਮ ਕਲੋਰਾਈਡ (NaCl) ਘੋਲ ਨੂੰ ਇਨਰਟ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਜ਼ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਕੈਥੋਡ ਅਤੇ ਐਨੋਡ 'ਤੇ ਹੋਣ ਵਾਲੀਆਂ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਅਤੇ ਹਰੇਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ 'ਤੇ ਬਣਨ ਵਾਲੇ ਉਤਪਾਦਾਂ ਨੂੰ ਲਿਖੋ।
ਚਰਚਾ
ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਿਕ ਸੈੱਲ ਵਿੱਚ, ਦੋ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਹੁੰਦੇ ਹਨ: ਕੈਥੋਡ (ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ) ਅਤੇ ਐਨੋਡ (ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ)। NaCl ਘੋਲ ਦਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਸਿਸ ਦੋ ਪੜਾਵਾਂ ਵਿੱਚ ਹੁੰਦਾ ਹੈ: ਕੈਥੋਡ 'ਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਅਤੇ ਐਨੋਡ 'ਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ।
1. ਕੈਥੋਡ 'ਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ:
ਕੈਥੋਡ 'ਤੇ, ਸ਼ਾਮਲ ਆਇਨ Na^+ ਆਇਨ ਅਤੇ H_2O ਆਇਨ ਹਨ। ਹਾਲਾਂਕਿ, H_2O ਆਇਨ ਆਪਣੀ ਉੱਚ ਕਟੌਤੀ ਸਮਰੱਥਾ ਦੇ ਕਾਰਨ Na^+ ਆਇਨਾਂ ਨਾਲੋਂ ਵਧੇਰੇ ਆਸਾਨੀ ਨਾਲ ਘਟ ਜਾਂਦੇ ਹਨ।
ਕੈਥੋਡ ਤੇ ਹੋਣ ਵਾਲੀ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਇਹ ਹੈ:
“
2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq) (ਘਟਾਉਣ ਦੀ ਸਮਰੱਥਾ = -0.83 V)
“
ਕੈਥੋਡ 'ਤੇ ਪੈਦਾ ਹੋਣ ਵਾਲਾ ਉਤਪਾਦ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਗੈਸ (H₂) ਹੈ।
2. ਐਨੋਡ 'ਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ:
ਐਨੋਡ ਤੇ, ਸ਼ਾਮਲ ਆਇਨ Cl⁻ ਆਇਨ ਅਤੇ H_2O ਆਇਨ ਹਨ। Cl⁻ ਆਇਨ ਆਪਣੀ ਘੱਟ ਆਕਸੀਕਰਨ ਸਮਰੱਥਾ ਦੇ ਕਾਰਨ H_2O ਆਇਨਾਂ ਨਾਲੋਂ ਵਧੇਰੇ ਆਸਾਨੀ ਨਾਲ ਆਕਸੀਕਰਨ ਹੋ ਜਾਂਦੇ ਹਨ।
ਐਨੋਡ ਤੇ ਹੋਣ ਵਾਲੀ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਇਹ ਹੈ:
“
2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻ (ਆਕਸੀਕਰਨ ਸੰਭਾਵੀ = -1.36 V)
“
ਐਨੋਡ ਤੇ ਪੈਦਾ ਹੋਣ ਵਾਲਾ ਉਤਪਾਦ ਕਲੋਰੀਨ ਗੈਸ (Cl₂) ਹੈ।
ਇਸ ਲਈ, NaCl ਘੋਲ ਦੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਸਿਸ ਵਿੱਚ, ਕੈਥੋਡ 'ਤੇ ਪੈਦਾ ਹੋਣ ਵਾਲਾ ਉਤਪਾਦ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਗੈਸ (H₂) ਹੈ ਅਤੇ ਐਨੋਡ 'ਤੇ ਕਲੋਰੀਨ ਗੈਸ (Cl₂) ਹੈ।
ਉਦਾਹਰਨ ਪ੍ਰਸ਼ਨ 2: ਤਾਂਬੇ ਦੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡਾਂ ਨਾਲ CuSO₄ ਘੋਲ ਦਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਸਿਸ
ਪਰਤਨਯਾਨ
ਤਾਂਬੇ (II) ਸਲਫੇਟ (CuSO₄) ਘੋਲ ਦਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਇਸਿਸ ਤਾਂਬੇ ਦੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਕੀਤਾ ਗਿਆ। ਕੈਥੋਡ ਅਤੇ ਐਨੋਡ 'ਤੇ ਹੋਣ ਵਾਲੀਆਂ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਅਤੇ ਹਰੇਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ 'ਤੇ ਬਣਨ ਵਾਲੇ ਉਤਪਾਦਾਂ ਨੂੰ ਲਿਖੋ।
ਚਰਚਾ
ਇਸ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ, ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਅਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਨਹੀਂ ਹੈ, ਪਰ ਇੱਕ ਤਾਂਬੇ ਦਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਕਰੇਗਾ।
1. ਕੈਥੋਡ 'ਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ:
ਕੈਥੋਡ 'ਤੇ, ਐਨੋਡ 'ਤੇ Cu²⁺ ਆਇਨ ਘਟਾ ਦਿੱਤੇ ਜਾਣਗੇ।
“
Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s) (ਘਟਾਉਣ ਦੀ ਸੰਭਾਵਨਾ = +0.34 V)
“
ਕੈਥੋਡ 'ਤੇ ਪੈਦਾ ਹੋਣ ਵਾਲਾ ਉਤਪਾਦ ਠੋਸ ਤਾਂਬਾ (Cu) ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਜੋ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ 'ਤੇ ਜਮ੍ਹਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।
2. ਐਨੋਡ 'ਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ:
ਐਨੋਡ 'ਤੇ, ਤਾਂਬੇ ਦਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਖੁਦ ਆਕਸੀਡਾਈਜ਼ਡ ਹੋ ਜਾਵੇਗਾ।
“
Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻ (ਆਕਸੀਕਰਨ ਸੰਭਾਵੀ = -0.34 V)
“
ਐਨੋਡ ਤੇ ਪੈਦਾ ਹੋਣ ਵਾਲਾ ਉਤਪਾਦ Cu²⁺ ਆਇਨ ਹੈ।
ਕਿਉਂਕਿ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਤਾਂਬੇ ਦਾ ਬਣਿਆ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ ਘੋਲ ਵਿੱਚ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਜ਼ ਕੀਤੇ ਗਏ Cu²⁺ ਆਇਨਾਂ ਨੂੰ ਐਨੋਡ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ 'ਤੇ ਤਾਂਬੇ ਦੇ ਘੁਲਣ ਦੁਆਰਾ ਮੁਆਵਜ਼ਾ ਦਿੱਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
ਉਦਾਹਰਨ 3: ਜਮ੍ਹਾ ਕੀਤੀ ਗਈ ਧਾਤ ਦਾ ਪੁੰਜ
ਪਰਤਨਯਾਨ
ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਿਕ ਸੈੱਲ ਵਿੱਚ, 0.2 ਮੋਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਇੱਕ CuSO₄ ਘੋਲ ਵਿੱਚੋਂ ਲੰਘਦੇ ਹਨ। ਕੈਥੋਡ 'ਤੇ ਕਿੰਨੇ ਗ੍ਰਾਮ ਤਾਂਬਾ ਜਮ੍ਹਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ?
ਚਰਚਾ
ਧਾਤ ਦੇ ਜਮ੍ਹਾਂ ਹੋਏ ਮੋਲਾਂ ਦੀ ਗਿਣਤੀ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਨ ਲਈ ਵਹਿ ਰਹੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ (F) ਦੇ ਮੋਲਾਂ ਦੀ ਗਿਣਤੀ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਧਾਤ ਦੇ ਜਮ੍ਹਾਂ ਹੋਣ ਲਈ ਫੈਰਾਡੇ ਦਾ ਸਮੀਕਰਨ ਹੈ:
\[ n = \frac{Q}{Fz} \]
ਮਨ ਵਿੱਚ:
– Q = ਚਾਰਜ ਦੀ ਮਾਤਰਾ (ਕੂਲੰਬਸ ਵਿੱਚ)
– F = ਫੈਰਾਡੇ ਦਾ ਸਥਿਰਾਂਕ (96500 C/mol)
– z = ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਦੇ ਪ੍ਰਤੀ ਮੋਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੀ ਗਿਣਤੀ।
ਇਸ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ, Cu²⁺ ਦੋ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਨੂੰ ਸੋਖ ਕੇ Cu ਬਣਦਾ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ z = 2।
ਜਮ੍ਹਾ ਹੋਏ ਤਾਂਬੇ ਦੇ ਮੋਲਾਂ ਦੀ ਗਿਣਤੀ ਇਹ ਹੈ:
\[ n = \frac{0.2 \text{ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੇ ਮੋਲ}}{2} = 0.1 \text{ Cu ਦੇ ਮੋਲ} \]
ਜਮ੍ਹਾ ਕੀਤੇ ਗਏ ਤਾਂਬੇ ਦਾ ਭਾਰ:
\[ \text{Cu ਦਾ ਪੁੰਜ} = n \ਵਾਰ \text{Mr} \]
ਜਿੱਥੇ Mr Cu (63.5 g/mol) ਦਾ ਮੋਲਰ ਪੁੰਜ ਹੈ
ਇਸ ਲਈ:
\[ \text{Cu ਦਾ ਪੁੰਜ} = 0.1 \ਗੁਣਾ 63.5 = 6.35 \text{ ਗ੍ਰਾਮ} \]
ਇਸ ਲਈ, ਕੈਥੋਡ ਉੱਤੇ 6.35 ਗ੍ਰਾਮ ਤਾਂਬਾ ਜਮ੍ਹਾ ਹੋਵੇਗਾ।
ਉਦਾਹਰਨ ਸਵਾਲ 4: KI ਹੱਲ ਦਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਸਿਸ
ਪਰਤਨਯਾਨ
KI ਘੋਲ ਦਾ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਸਿਸ ਇਨਰਟ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਕੈਥੋਡ ਅਤੇ ਐਨੋਡ 'ਤੇ ਹੋਣ ਵਾਲੀਆਂ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਅਤੇ ਹਰੇਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ 'ਤੇ ਬਣਨ ਵਾਲੇ ਉਤਪਾਦਾਂ ਨੂੰ ਲਿਖੋ।
ਚਰਚਾ
1. ਕੈਥੋਡ 'ਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ:
ਕੈਥੋਡ 'ਤੇ, ਸ਼ਾਮਲ ਆਇਨ K⁺ ਅਤੇ H_2O ਆਇਨ ਹਨ। H_2O K⁺ ਆਇਨਾਂ ਨਾਲੋਂ ਵਧੇਰੇ ਆਸਾਨੀ ਨਾਲ ਘਟਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
“
2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq)
“
ਕੈਥੋਡ 'ਤੇ ਪੈਦਾ ਹੋਣ ਵਾਲਾ ਉਤਪਾਦ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਗੈਸ (H₂) ਹੈ।
2. ਐਨੋਡ 'ਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ:
ਐਨੋਡ ਤੇ, ਸ਼ਾਮਲ ਆਇਨ I⁻ ਅਤੇ H_2O ਆਇਨ ਹਨ। I⁻ ਆਇਨ H_2O ਆਇਨਾਂ ਨਾਲੋਂ ਵਧੇਰੇ ਆਸਾਨੀ ਨਾਲ ਆਕਸੀਕਰਨ ਕੀਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ।
“
2I⁻(aq) → I₂(s) + 2e⁻
“
ਐਨੋਡ ਤੇ ਪੈਦਾ ਹੋਣ ਵਾਲਾ ਉਤਪਾਦ ਆਇਓਡੀਨ (I₂) ਹੈ।
ਇਸ ਲਈ, KI ਘੋਲ ਦੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਸਿਸ ਵਿੱਚ, ਕੈਥੋਡ 'ਤੇ ਪੈਦਾ ਹੋਣ ਵਾਲਾ ਉਤਪਾਦ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਗੈਸ (H₂) ਹੈ ਅਤੇ ਐਨੋਡ 'ਤੇ ਆਇਓਡੀਨ (I₂) ਹੈ।
ਬੰਦ ਕੀਤਾ ਜਾ ਰਿਹਾ
ਰਸਾਇਣ ਵਿਗਿਆਨ ਦੇ ਵਿਦਿਆਰਥੀਆਂ ਅਤੇ ਧਾਤੂ ਵਿਗਿਆਨ, ਰਸਾਇਣਕ ਉਤਪਾਦਨ ਅਤੇ ਊਰਜਾ ਉਦਯੋਗ ਵਰਗੇ ਖੇਤਰਾਂ ਦੇ ਪੇਸ਼ੇਵਰਾਂ ਲਈ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟਿਕ ਸੈੱਲਾਂ ਦੇ ਸਿਧਾਂਤਾਂ ਅਤੇ ਉਪਯੋਗਾਂ ਦੀ ਇੱਕ ਠੋਸ ਸਮਝ ਜ਼ਰੂਰੀ ਹੈ। ਇਹ ਲੇਖ ਇਸ ਸਮਝ ਨੂੰ ਮਜ਼ਬੂਤ ਕਰਨ ਵਿੱਚ ਮਦਦ ਕਰਨ ਲਈ ਕਈ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਸਿਸ ਉਦਾਹਰਣ ਸਮੱਸਿਆਵਾਂ ਅਤੇ ਉਹਨਾਂ ਦੇ ਹੱਲ ਪੇਸ਼ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਉਮੀਦ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਕਿ ਇਹਨਾਂ ਬੁਨਿਆਦੀ ਸੰਕਲਪਾਂ ਵਿੱਚ ਮੁਹਾਰਤ ਹਾਸਲ ਕਰਨ ਨਾਲ ਅਸਲ ਦੁਨੀਆ ਵਿੱਚ ਆਈਆਂ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਵਿਹਾਰਕ ਅਤੇ ਸਿਧਾਂਤਕ ਸਮੱਸਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਹੱਲ ਕਰਨ ਵਿੱਚ ਮਦਦ ਮਿਲੇਗੀ।
