اليڪٽرڪ ڪيميڪل ايپليڪيشنن تي بحث ڪندڙ مثال سوال

نموني سوال ۽ اليڪٽرو ڪيميڪل ايپليڪيشنن جي بحث

اليڪٽرو ڪيمسٽري ڪيمسٽري جي هڪ شاخ آهي جيڪا ڪيميائي رد عمل ۽ بجلي جي وچ ۾ تعلق جو مطالعو ڪري ٿي. روزمره جي زندگي ۾، اليڪٽرو ڪيمسٽري مختلف شعبن ۾ ملي سگهي ٿي، جهڙوڪ بيٽريون، سينسر، سنکنرن، ۽ اليڪٽروپليٽنگ عمل. ان کي وڌيڪ سمجهڻ لاءِ، اسان اليڪٽرو ڪيمسٽري ايپليڪيشنن سان لاڳاپيل ڪيترائي مثال مسئلا ۽ بحث پيش ڪريون ٿا.

مثال سوال 1: گيلوانڪ بيٽري (وولٽيڪ سيل)

سوال:
هڪ گيلوانڪ سيل Zn (زنڪ) ۽ Cu (ڪاپر) اليڪٽروڊ سان ٺاهيو ويندو آهي جيڪي ترتيب وار ZnSO₄ ۽ CuSO₄ محلولن ۾ ٻڏي ويندا آهن. Zn²⁺/Zn لاءِ معياري اليڪٽروڊ پوٽينشل -0,76 V آهي، ۽ Cu²⁺/Cu لاءِ +0,34 V آهي. گيلوانڪ سيل جي سيل وولٽيج (E° سيل) جو حساب ڪريو.

بحث:

1. اڌ سيل رد عمل جو تعين ڪريو:
- زنڪ (Zn) لاءِ اڌ سيل رد عمل:
\[
Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-
\]
- ٽامي لاءِ اڌ سيل رد عمل (Cu):
\[
Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu
\]

2. اينوڊ ۽ ڪيٿوڊ جي سڃاڻپ:
– اينوڊ (آڪسائيڊيشن): Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ (وڌيڪ منفي، -0.76 V)
- ڪيٿوڊ (گهٽائي): Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (وڌيڪ مثبت، +0.34 V)

3. سيل وولٽيج (E° سيل) جي حساب سان:
- معياري سيل وولٽيج فارمولا:
\[
اي°_{\ٽيڪسٽ{سيل}} = اي°_{\ٽيڪسٽ{ڪيٿوڊ}} – اي°_{\ٽيڪسٽ{اينوڊ}}
\]
سان:
\[
اي°_{\ٽيڪسٽ{ڪيٿوڊ}} = +0,34 \ٽيڪسٽ{ وي}
\]
\[
اي°_{\ٽيڪسٽ{اينوڊ}} = -0,76 \ٽيڪسٽ{ وي}
\]
- تنهن ڪري، سيل وولٽيج:
\[
اي°_{\ٽيڪسٽ{سيل}} = 0.34 \ٽيڪسٽ{وي} – (-0.76 \ٽيڪسٽ{وي}) = 1.10 \ٽيڪسٽ{وي}
\]

مثال سوال 2: NaCl محلول جو اليڪٽرولائيزيشن

سوال:
انرٽ اليڪٽروڊس استعمال ڪندي NaCl (aq) محلول جي اليڪٽرولائيزيشن ۾، اينوڊ ۽ ڪيٿوڊ تي پيدا ٿيندڙ گيسن جو تعين ڪريو. ان سان گڏ، هر اليڪٽرروڊ تي ٿيندڙ رد عملن کي لکو.

بحث:

1. اليڪٽروڊ تي رد عمل:
- ڪيٿوڊ (گهٽتائي):
جيڪي آئن شامل ٿي سگهن ٿا اهي Na⁺ ۽ H₂O آهن.
گھٽتائي جا رد عمل جيڪي عام طور تي ٿين ٿا اهي آهن:
\[
2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 (g) + 2OH^-
\]
تنهن ڪري، ڪيٿوڊ تي پيدا ٿيندڙ گئس \( H_2 \) آهي.

- اينوڊ (آڪسيڊيشن):
جيڪي آئن شامل ٿي سگهن ٿا اهي Cl⁻ ۽ H₂O آهن.
آڪسائيڊريشن رد عمل جيڪي عام طور تي ٿين ٿا اهي آهن:
\[
2Cl^- \rightarrow Cl_2 (g) + 2e^-
\]
تنهن ڪري، اينوڊ تي پيدا ٿيندڙ گئس \( Cl_2 \) آهي.

2. مجموعي رد عمل:
- ڪيٿوڊ تي رد عمل:
\[
2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 (g) + 2OH^-
\]
- اينوڊ تي رد عمل:
\[
2Cl^- \rightarrow Cl_2 (g) + 2e^-
\]
- ڪُل رد عمل:
\[
2H_2O + 2Cl^- \rightarrow H_2 (g) + Cl_2 (g) + 2OH^-
\]

مثال سوال 3: اليڪٽروپليٽنگ جو عمل

سوال:
AgNO₃ محلول ۾ 2 ڪلاڪن لاءِ 0,5 A جي برقي ڪرنٽ لاڳو ڪندي ڪيٿوڊ تي جمع ٿيل چانديءَ جي ماس (Ag) جو حساب ڪريو. چانديءَ جو مولر ماس 107,87 g/mol آهي ۽ 1 فيراڊي 96.485 C/mol e⁻ جي برابر آهي.

بحث:

1. ڪُل برقي چارج (Q) جو تعين ڪريو:
– ڪرنٽ (I) = 0.5 الف
– وقت (t) = 2 ڪلاڪ = 2 × 3600 سيڪنڊ = 7200 سيڪنڊ
- ڪُل برقي چارج (Q) فارمولا استعمال ڪندي ڳڻيو ويندو آهي:
\[
ق = آئون \ ڀيرا ٽي
\]
- تنهنڪري:
\[
سوال = 0.5 \text{ الف} \times 7200 \text{ س} = 3600 \text{ سي}
\]

2. اليڪٽرانن جي مول جو تعداد ڳڻڻ (n):
- اليڪٽران جو 1 مول = 96.485 سينٽي گريڊ
- پهچائيندڙ اليڪٽرانن جي مولز جو تعداد:
\[
ن = \frac{3600 \text{ C}}{96.485 \text{ C/mol}} \لڳ ڀڳ 0.0373 \text{ mol}
\]

3. جمع ٿيل چانديءَ جي مقدار جو تعين ڪرڻ:
- ڪيٿوڊ تي گهٽتائي جو رد عمل:
\[
اگ ^+ + اي ^- \ ساڄي تير اگ \ ٽيڪسٽ { (s)}
\]
- اليڪٽران جو 1 مول Ag جو 1 مول پيدا ڪري ٿو
- جمع ٿيل Ag جي moles جو تعداد:
\[
0.0373 \text{ mol Ag}
\]
- Ag (107,87 g/mol) جي مولر ماس کي استعمال ڪندي:
\[
\text{Ag جو ماس} = 0.0373 \text{ mol} \times 107.87 \text{ g/mol} \لڳ ڀڳ 4.02 \text{ g}
\]

اهڙيءَ طرح، ڪيٿوڊ تي جمع ٿيل چانديءَ جو وزن لڳ ڀڳ 4.02 گرام آهي.

مثال سوال 4: زنگ

سوال:
نمي واري ماحول ۾ لوهه جي سنکنرن جي عمل کي بيان ڪريو ۽ ٿيندڙ ڪيميائي رد عملن کي لکو.

بحث:

1. سنکنرن جا مرحلا:
- انوڊ تي رد عمل:
لوهه کي فيرڪ آئن ۾ آڪسائيڊ ڪيو ويندو آهي:
\[
في \rightarrow Fe^{2+} + 2e^-
\]
- ڪيٿوڊ تي رد عمل:
هوا ۾ آڪسيجن پاڻي ۽ اينوڊ مان اليڪٽرانن سان رد عمل ظاهر ڪري ٿي:
\[
O_2 + 4H^+ + 4e^- \ ساڄي تير 2H_2O
\]
هڪ غير جانبدار-غير تيزابي ماحول ۾، وڌيڪ ممڪن رد عمل آهي:
\[
O_2 + 2H_2O + 4e^- \ ساڄي تير 4OH^-
\]

2. آئرن هائيڊروڪسائيڊ جي ٺهڻ:
- Fe²⁺ آئن OH⁻ آئنن سان گڏجي Fe(OH)₂ ٺاهيندا آهن:
\[
في ^ {2+} + 2OH^- \rightarrow في (OH)_2
\]

3. زنگ جي ٺهڻ:
- Fe(OH)₂ جي وڌيڪ آڪسائيڊيشن سان Fe(OH)₃ پيدا ٿئي ٿو جيڪو سڪي وڃي زنگ بڻجي ٿو (Fe₂O₃.nH₂O):
\[
4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3
\]
– Fe(OH)₃ پاڻي وڃائڻ سان Fe₂O₃ ۾ تبديل ٿي سگهي ٿو:
\[
2Fe(OH)_3 \rightarrow Fe_2O_3 + 3H_2O
\]

هي عمل ڏيکاري ٿو ته لوهه ڪيئن اليڪٽرڪ ڪيميڪل رد عملن جي هڪ سلسلي ذريعي خراب ٿئي ٿو. عمارتن ۽ انفراسٽرڪچر ۾ ڌاتو جي مواد جي استحڪام کي برقرار رکڻ لاءِ سنکنرن جو علم ضروري آهي.

مٿي ڏنل مثالي سوالن ۽ بحثن کي سمجهڻ سان، اميد آهي ته پڙهندڙ روزمره جي زندگي ۾ اليڪٽرڪ ڪيميڪل اصولن جي عملي استعمال جي واضح تصوير حاصل ڪري سگهندا.