ਵੋਲਟੈਇਕ ਸੈੱਲਾਂ ਬਾਰੇ ਚਰਚਾ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਉਦਾਹਰਨ ਸਵਾਲ

ਵੋਲਟੈਇਕ ਸੈੱਲਾਂ ਬਾਰੇ ਚਰਚਾ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਉਦਾਹਰਨ ਸਵਾਲ

ਪੇਂਡਹੁਲੁਆਨ

ਇੱਕ ਵੋਲਟੇਇਕ ਸੈੱਲ, ਜਿਸਨੂੰ ਗੈਲਵੈਨਿਕ ਸੈੱਲ ਵੀ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਇੱਕ ਅਜਿਹਾ ਯੰਤਰ ਹੈ ਜੋ ਇੱਕ ਰੈਡੌਕਸ (ਆਕਸੀਕਰਨ-ਘਟਾਉਣ) ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਰਾਹੀਂ ਰਸਾਇਣਕ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਬਿਜਲੀ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਬਦਲਦਾ ਹੈ। ਇੱਕ ਵੋਲਟੇਇਕ ਸੈੱਲ ਵਿੱਚ ਦੋ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਜੋ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਧਾਤਾਂ ਤੋਂ ਬਣੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਇੱਕ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਵਿੱਚ ਡੁਬੋਏ ਜਾਂਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਇੱਕ ਨਮਕ ਪੁਲ ਦੁਆਰਾ ਜੁੜੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਇਸ ਲੇਖ ਵਿੱਚ, ਅਸੀਂ ਵੋਲਟੇਇਕ ਸੈੱਲਾਂ ਨਾਲ ਸਬੰਧਤ ਕਈ ਉਦਾਹਰਣਾਂ 'ਤੇ ਚਰਚਾ ਕਰਾਂਗੇ ਤਾਂ ਜੋ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੇ ਕੰਮ ਕਰਨ ਦੇ ਸਿਧਾਂਤਾਂ ਅਤੇ ਸੈੱਲ ਸੰਭਾਵੀਤਾ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕਿਵੇਂ ਕਰਨੀ ਹੈ ਬਾਰੇ ਸਾਡੀ ਸਮਝ ਨੂੰ ਡੂੰਘਾ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕੇ।

ਵੋਲਟੈਇਕ ਸੈੱਲਾਂ ਦਾ ਮੂਲ ਸਿਧਾਂਤ

ਉਦਾਹਰਣ ਸਮੱਸਿਆਵਾਂ ਵੱਲ ਵਧਣ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ, ਵੋਲਟੈਇਕ ਸੈੱਲ ਬਣਾਉਣ ਵਾਲੇ ਮੂਲ ਸੰਕਲਪਾਂ ਅਤੇ ਹਿੱਸਿਆਂ ਨੂੰ ਸਮਝਣਾ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ:

1. ਐਨੋਡ ਅਤੇ ਕੈਥੋਡ: ਇੱਕ ਵੋਲਟੈਇਕ ਸੈੱਲ ਵਿੱਚ, ਐਨੋਡ ਉਹ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਜਿੱਥੇ ਆਕਸੀਕਰਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਕੈਥੋਡ ਉਹ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਜਿੱਥੇ ਕਟੌਤੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਐਨੋਡ ਦਾ ਚਾਰਜ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਕੈਥੋਡ ਦਾ ਚਾਰਜ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।

2. ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਮਾਰਗ: ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਇੱਕ ਬਾਹਰੀ ਸਰਕਟ ਰਾਹੀਂ ਐਨੋਡ ਤੋਂ ਕੈਥੋਡ ਵੱਲ ਵਹਿੰਦੇ ਹਨ, ਇੱਕ ਬਿਜਲੀ ਦਾ ਕਰੰਟ ਪੈਦਾ ਕਰਦੇ ਹਨ।

3. ਸੈੱਲ ਪੁਟੈਂਸ਼ਲ (E° ਸੈੱਲ): ਸੈੱਲ ਪੁਟੈਂਸ਼ਲ ਦੋ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਪੁਟੈਂਸ਼ਲ ਅੰਤਰ ਹੈ। ਸਟੈਂਡਰਡ ਸੈੱਲ ਪੁਟੈਂਸ਼ਲ (E° ਸੈੱਲ) ਦੀ ਗਣਨਾ ਇਸ ਫਾਰਮੂਲੇ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ:
\[
E° ਸੈੱਲ = E° ਕੈਥੋਡ - E° ਐਨੋਡ
\]
ਜਿੱਥੇ \(E°cathode\) ਅਤੇ \(E°anode\) ਕੈਥੋਡ ਅਤੇ ਐਨੋਡ ਦੇ ਮਿਆਰੀ ਕਟੌਤੀ ਸੰਭਾਵੀ ਹਨ।

4. ਸਾਲਟ ਬ੍ਰਿਜ: ਇਹ ਬ੍ਰਿਜ ਆਇਨਾਂ ਦੀ ਗਤੀ ਨੂੰ ਆਗਿਆ ਦੇ ਕੇ ਦੋਵਾਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਲਾਈਟ ਘੋਲਾਂ ਵਿੱਚ ਆਇਨ ਚਾਰਜਾਂ ਨੂੰ ਸੰਤੁਲਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ।

ਨਮੂਨਾ ਸਵਾਲ ਅਤੇ ਚਰਚਾ

ਇਹਨਾਂ ਸੰਕਲਪਾਂ ਨੂੰ ਸਪੱਸ਼ਟ ਕਰਨ ਲਈ, ਆਓ ਕੁਝ ਉਦਾਹਰਣ ਸਮੱਸਿਆਵਾਂ 'ਤੇ ਚਰਚਾ ਕਰੀਏ।

ਉਦਾਹਰਨ ਸਵਾਲ 1

ਸਵਾਲ:
Zn | Zn²⁺ (aq) ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਅਤੇ Cu | Cu²⁺ (aq) ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਵਾਲੇ ਵੋਲਟਾ ਸੈੱਲ ਦੇ ਸਟੈਂਡਰਡ ਸੈੱਲ ਪੋਟੈਂਸ਼ਲ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕਰੋ। ਇਹ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ Zn²⁺ | Zn ਲਈ ਸਟੈਂਡਰਡ ਰਿਡਕਸ਼ਨ ਪੋਟੈਂਸ਼ਲ \(E°\) -0.76 V ਹੈ ਅਤੇ Cu²⁺ | Cu ਲਈ \(E°\) +0.34 V ਹੈ।

ਚਰਚਾ:
ਪਹਿਲਾ ਕਦਮ ਇਹ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਨਾ ਹੈ ਕਿ ਐਨੋਡ ਅਤੇ ਕੈਥੋਡ ਕਿਹੜਾ ਹੈ।

Zn ਵਿੱਚ Cu (+0.34 V) ਨਾਲੋਂ ਵਧੇਰੇ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਕਟੌਤੀ ਸਮਰੱਥਾ (-0.76 V) ਹੈ, ਇਸ ਲਈ Zn ਐਨੋਡ (ਆਕਸੀਕਰਨ ਸਾਈਟ) ਅਤੇ Cu ਕੈਥੋਡ (ਘਟਾਉਣ ਸਾਈਟ) ਵਜੋਂ ਕੰਮ ਕਰੇਗਾ।

ਅੱਗੇ, ਅਸੀਂ ਫਾਰਮੂਲਾ ਵਰਤਦੇ ਹਾਂ:
\[
E° ਸੈੱਲ = E° ਕੈਥੋਡ - E° ਐਨੋਡ
\]
ਜਾਣੇ-ਪਛਾਣੇ ਮੁੱਲਾਂ ਨੂੰ ਬਦਲੋ:
\[
E° ਸੈੱਲ = 0.34 V – (-0.76 V)
\]
\[
ਈ° ਸੈੱਲ = 0.34 V + 0.76 V
\]
\[
ਈ° ਸੈੱਲ = 1.10 ਵੀ
\]

ਇਸ ਲਈ, ਮਿਆਰੀ ਸੈੱਲ ਪੁਟੈਂਸ਼ਲ 1.10 V ਹੈ।

ਉਦਾਹਰਨ ਸਵਾਲ 2

ਸਵਾਲ:
ਇੱਕ ਵੋਲਟੈਇਕ ਸੈੱਲ Fe | Fe²⁺ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਅਤੇ Ag | Ag⁺ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਤੋਂ ਬਣਿਆ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। Fe²⁺ | Fe ਲਈ ਮਿਆਰੀ ਕਟੌਤੀ ਸਮਰੱਥਾ -0.44 V ਹੈ ਅਤੇ Ag⁺ | Ag ਲਈ +0.80 V ਹੈ। ਮਿਆਰੀ ਸੈੱਲ ਸਮਰੱਥਾ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕਰੋ ਅਤੇ ਸੈੱਲ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਲਿਖੋ।

ਚਰਚਾ:
ਪਹਿਲਾਂ ਵਾਂਗ, ਸਾਨੂੰ ਐਨੋਡ ਅਤੇ ਕੈਥੋਡ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਨ ਦੀ ਲੋੜ ਹੈ। ਕਿਉਂਕਿ Fe²⁺/Fe ਦੀ ਰਿਡਕਸ਼ਨ ਪੋਟੈਂਸ਼ਲ Ag⁺/Ag ਨਾਲੋਂ ਜ਼ਿਆਦਾ ਨੈਗੇਟਿਵ ਹੈ, Fe ਐਨੋਡ ਵਜੋਂ ਅਤੇ Ag ਕੈਥੋਡ ਵਜੋਂ ਕੰਮ ਕਰੇਗਾ।

ਫਾਰਮੂਲਾ ਵਰਤੋ:
\[
E° ਸੈੱਲ = E° ਕੈਥੋਡ - E° ਐਨੋਡ
\]
\[
E° ਸੈੱਲ = 0.80 V – (-0.44 V)
\]
\[
ਈ° ਸੈੱਲ = 0.80 V + 0.44 V
\]
\[
ਈ° ਸੈੱਲ = 1.24 ਵੀ
\]

ਮਿਆਰੀ ਸੈੱਲ ਸੰਭਾਵੀ 1.24 V ਹੈ।

ਸਮੁੱਚੀ ਸੈੱਲ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਲਈ, ਅਸੀਂ ਆਕਸੀਕਰਨ ਅਤੇ ਕਟੌਤੀ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਜੋੜਦੇ ਹਾਂ:
– ਐਨੋਡ 'ਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ: \( \text{Fe} \rightarrow \text{Fe}^{2+} + 2\text{e}^- \)
– ਕੈਥੋਡ 'ਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ: \( \text{Ag}^+ + \text{e}^- \rightarrow \text{Ag} \)

ਦੋਵਾਂ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਵਿੱਚ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੀ ਗਿਣਤੀ ਨੂੰ ਸੰਤੁਲਿਤ ਕਰਨਾ:
\[
\text{Fe} \rightarrow \text{Fe}^{2+} + 2\text{e}^-
\]
\[
2\text{Ag}^+ + 2\text{e}^- \rightarrow 2\text{Ag}
\]

ਕੁੱਲ ਸੈੱਲ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ:
\[
\text{Fe} + 2\text{Ag}^+ \rightarrow \text{Fe}^{2+} + 2\text{Ag}
\]

ਉਦਾਹਰਨ ਸਵਾਲ 3

ਸਵਾਲ:
ਜੇਕਰ Al³⁺ ਦੀ ਗਾੜ੍ਹਾਪਣ 0.001 M ਹੈ ਅਤੇ Ni²⁺ ਦੀ ਗਾੜ੍ਹਾਪਣ 1 M ਹੈ, ਤਾਂ Al | Al³⁺ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਅਤੇ Ni | Ni²⁺ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਡ ਵਾਲੇ ਵੋਲਟੈਇਕ ਸੈੱਲ ਲਈ 25°C 'ਤੇ ਸੈੱਲ ਪੁਟੈਂਸ਼ਲ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕਰੋ। ਇਹ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ Al³⁺ | Al ਲਈ \(E°\) -1.66 V ਹੈ ਅਤੇ Ni²⁺ | Ni ਲਈ \(E°\) -0.23 V ਹੈ।

ਚਰਚਾ:
ਪਹਿਲਾਂ, ਐਨੋਡ ਅਤੇ ਕੈਥੋਡ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰੋ:
– Al³⁺/Al ਦੀ ਰਿਡਕਸ਼ਨ ਪੋਟੈਂਸ਼ਨਲ Ni²⁺/Ni (-0.23 V) ਨਾਲੋਂ ਜ਼ਿਆਦਾ ਨੈਗੇਟਿਵ (-1.66 V) ਹੈ, ਇਸ ਲਈ Al ਐਨੋਡ ਹੈ ਅਤੇ Ni ਕੈਥੋਡ ਹੈ।

ਮਿਆਰੀ ਸੈੱਲ ਸੰਭਾਵੀ ਦੀ ਗਣਨਾ ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:
\[
E° ਸੈੱਲ = E° ਕੈਥੋਡ - E° ਐਨੋਡ
\]
\[
E° ਸੈੱਲ = -0.23 V – (-1.66 V)
\]
\[
ਈ° ਸੈੱਲ = -0.23 ਵੋਲ + 1.66 ਵੋਲ
\]
\[
ਈ° ਸੈੱਲ = 1.43 ਵੀ
\]

ਅੱਗੇ, ਅਸੀਂ ਗੈਰ-ਮਿਆਰੀ ਹਾਲਤਾਂ ਵਿੱਚ ਸੈੱਲ ਸੰਭਾਵੀ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕਰਨ ਲਈ ਨਰਨਸਟ ਸਮੀਕਰਨ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹਾਂ:
\[
E_{ਸੈੱਲ} = E°ਸੈੱਲ – \left( \frac{RT}{nF} \right) \ln Q
\]
ਜਿੱਥੇ \( Q = \frac{[\text{Al}³⁺]}{[\text{Ni}²⁺]} \), R ਗੈਸ ਸਥਿਰਾਂਕ ਹੈ (8.314 J/mol·K), T ਕੈਲਵਿਨ ਵਿੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਹੈ (25°C 'ਤੇ 298 K), F ਫੈਰਾਡੇ ਸਥਿਰਾਂਕ ਹੈ (96485 C/mol), ਅਤੇ n ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੀ ਸੰਖਿਆ ਹੈ (Al³⁺ ਅਤੇ Ni²⁺ ਨਾਲ ਸਬੰਧਤ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਲਈ 6)।

ਜਾਣੇ-ਪਛਾਣੇ ਮੁੱਲਾਂ ਨੂੰ ਸਮੀਕਰਨ ਵਿੱਚ ਬਦਲੋ:
\[
Q = \frac{0.001}{1} = 0.001
\]
\[
E_{ਸੈੱਲ} = 1.43 V – \left( \frac{8.314 \times 298}{6 \times 96485} \right) \ln 0.001
\]
\[
E_{ਸੈੱਲ} = 1.43 V – \left( \frac{2477.172}{578910} \right) \ln 0.001
\]
\[
E_{ਸੈੱਲ} = 1.43 V – (0.00428) \ln 0.001
\]

\[
\ln 0.001 = -6.907
\]

\[
E_{ਸੈੱਲ} = 1.43 V – (0.00428 \times -6.907)
\]

\[
E_{ਸੈੱਲ} = 1.43 V + 0.0295
\]
\[
E_{ਸੈੱਲ} = 1.4595 V
\]

ਇਸ ਲਈ, ਇਸ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ ਸੈੱਲ ਪੁਟੈਂਸ਼ਲ ਲਗਭਗ 1.46 V ਹੈ।

ਸਿੱਟਾ

ਇੱਕ ਵੋਲਟੇਇਕ ਸੈੱਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਕੈਮਿਸਟਰੀ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਬੁਨਿਆਦੀ ਸੰਕਲਪ ਹੈ ਜੋ ਰਸਾਇਣਕ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਬਿਜਲਈ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਬਦਲਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਲੇਖ ਵਿੱਚ ਵੋਲਟੈਇਕ ਸੈੱਲ ਥਿਊਰੀ ਦੀਆਂ ਮੂਲ ਗੱਲਾਂ ਪੇਸ਼ ਕੀਤੀਆਂ ਗਈਆਂ ਹਨ ਅਤੇ ਸੈੱਲ ਸੰਭਾਵੀਤਾ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕਰਨ ਦੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਸਪੱਸ਼ਟ ਕਰਨ ਵਿੱਚ ਮਦਦ ਕਰਨ ਲਈ ਉਦਾਹਰਣਾਂ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕੀਤੀਆਂ ਗਈਆਂ ਹਨ। ਇਸ ਸਮਝ ਨਾਲ, ਪਾਠਕਾਂ ਨੂੰ ਉਮੀਦ ਹੈ ਕਿ ਵੋਲਟੈਇਕ ਸੈੱਲਾਂ ਅਤੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਸੰਦਰਭਾਂ ਵਿੱਚ ਉਹਨਾਂ ਦੇ ਉਪਯੋਗਾਂ ਦੀ ਬਿਹਤਰ ਸਮਝ ਹੋਵੇਗੀ।