اليڪٽرولائيٽڪ سيلز جا مثال سوال ۽ بحث
هڪ اليڪٽرولائيٽڪ سيل هڪ اهڙو اوزار آهي جيڪو بجلي جي توانائي کي غير خود بخود ڪيميائي رد عمل ۾ تبديل ڪرڻ لاءِ استعمال ٿيندو آهي، وولٽيڪ سيل يا گيلوانڪ سيل جي برعڪس، جيڪي ڪيميائي توانائي کي برقي توانائي ۾ تبديل ڪندا آهن. هڪ اليڪٽرولائيٽڪ سيل ۾، هڪ برقي ڪرنٽ استعمال ڪيو ويندو آهي هڪ ڪيميائي رد عمل کي مجبور ڪرڻ لاءِ جيڪو ٻي صورت ۾ اضافي برقي توانائي کان سواءِ نه ٿيندو. هي تصور مختلف صنعتي ايپليڪيشنن ۾ اهم آهي جهڙوڪ خالص ڌاتو جي پيداوار، هائيڊروجن ۽ آڪسيجن پيدا ڪرڻ لاءِ پاڻي جو اليڪٽرولائيزيشن، ۽ ٻيا ڪيترائي.
هي مضمون اليڪٽرولائيزيشن جي مسئلن جي ڪيترن ئي مثالن تي بحث ڪندو ۽ انهن جي بحثن سان گڏ جيڪي شاگردن کي اليڪٽرولائيٽڪ سيلز جي تصور کي وڌيڪ گہرائي سان سمجهڻ ۾ مدد ڪري سگهن ٿا.
مثال سوال 1: NaCl محلول جو اليڪٽرولائيزيشن
پرتانيان
هڪ سوڊيم ڪلورائڊ (NaCl) محلول کي انرٽ اليڪٽروڊس استعمال ڪندي اليڪٽرولائيز ڪيو ويندو آهي. ڪيٿوڊ ۽ اينوڊ تي ٿيندڙ رد عمل ۽ هر اليڪٽرروڊ تي ٺهيل شين کي لکو.
بحث مباحثو
هڪ اليڪٽرولائيٽڪ سيل ۾، ٻه اليڪٽروڊ هوندا آهن: ڪيٿوڊ (منفي اليڪٽروڊ) ۽ اينوڊ (مثبت اليڪٽروڊ). NaCl محلول جو اليڪٽرولائيزيشن ٻن مرحلن ۾ ٿيندو آهي: ڪيٿوڊ تي رد عمل ۽ اينوڊ تي رد عمل.
1. ڪيٿوڊ تي رد عمل:
ڪيٿوڊ تي، شامل آئن Na^+ آئن ۽ H_2O آئن آهن. جڏهن ته، H_2O آئن انهن جي وڌيڪ گھٽتائي جي صلاحيت جي ڪري Na^+ آئنن جي ڀيٽ ۾ وڌيڪ آساني سان گھٽجي ويندا آهن.
ڪيٿوڊ تي ٿيندڙ رد عمل هي آهي:
“
2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq) (گهٽائڻ جي صلاحيت = -0.83 V)
“
ڪيٿوڊ تي پيدا ٿيندڙ پيداوار هائيڊروجن گئس (H₂) آهي.
2. اينوڊ تي رد عمل:
اينوڊ تي، شامل آئن Cl⁻ آئن ۽ H_2O آئن آهن. Cl⁻ آئن H_2O آئنن جي ڀيٽ ۾ وڌيڪ آساني سان آڪسائيڊ ٿين ٿا ڇاڪاڻ ته انهن جي گهٽ آڪسائيڊيشن صلاحيت آهي.
اينوڊ تي ٿيندڙ رد عمل هي آهي:
“
2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻ (آڪسيڊريشن جي صلاحيت = -1.36 V)
“
اينوڊ تي پيدا ٿيندڙ پيداوار ڪلورين گئس (Cl₂) آهي.
تنهن ڪري، NaCl محلول جي اليڪٽرولائيزيشن ۾، ڪيٿوڊ تي پيدا ٿيندڙ پيداوار هائيڊروجن گئس (H₂) آهي ۽ اينوڊ تي ڪلورين گئس (Cl₂) آهي.
مثال سوال 2: ڪاپر اليڪٽروڊس سان CuSO₄ محلول جو اليڪٽرولائيزيشن
پرتانيان
ڪاپر (II) سلفيٽ (CuSO₄) محلول جو اليڪٽرولائيزيشن ڪاپر اليڪٽروڊ استعمال ڪندي ڪيو ويو. ڪيٿوڊ ۽ اينوڊ تي ٿيندڙ رد عمل ۽ هر اليڪٽرروڊ تي ٺهيل شين کي لکو.
بحث مباحثو
هن صورت ۾، اليڪٽروڊ غير فعال نه آهي، پر هڪ ٽامي جو اليڪٽروڊ آهي، تنهنڪري اليڪٽروڊ رد عمل ڪندو.
1. ڪيٿوڊ تي رد عمل:
ڪيٿوڊ تي، اينوڊ تي Cu²⁺ آئن گهٽجي ويندا.
“
Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s) (گهٽائي امڪاني = +0.34 V)
“
ڪيٿوڊ تي پيدا ٿيندڙ پيداوار مضبوط ٽامي (Cu) آهي جيڪو اليڪٽرروڊ تي جمع ڪيو ويندو آهي.
2. اينوڊ تي رد عمل:
اينوڊ تي، ٽامي جو اليڪٽروڊ پاڻ آڪسائيڊ ڪيو ويندو.
“
Cu ⁺
“
اينوڊ تي پيدا ٿيندڙ پيداوار Cu²⁺ آئن آهي.
ڇاڪاڻ ته اليڪٽروڊ ٽامي جو آهي، محلول ۾ اليڪٽرولائيز ٿيل Cu²⁺ آئنز کي اينوڊ اليڪٽروڊ تي ٽامي جي تحليل سان معاوضو ڏنو ويندو آهي.
مثال 3: جمع ٿيل ڌاتو جو ماس
پرتانيان
هڪ اليڪٽرولائيٽڪ سيل ۾، 0.2 mol اليڪٽران هڪ CuSO₄ محلول مان وهندا آهن. ڪيٿوڊ تي ڪيترا گرام ٽامي جمع ٿيل آهي؟
بحث مباحثو
اليڪٽران (F) جي وهندڙ مولز جي تعداد کي جمع ٿيل ڌاتو جي مولز جي تعداد کي طئي ڪرڻ لاءِ استعمال ڪري سگهجي ٿو. ڌاتو جي جمع ٿيڻ لاءِ فاراڊي جي مساوات آهي:
\[ ن = \فريڪ{ق}}{ايفز} \]
انسان ۾:
- Q = چارج جي مقدار (ڪولومبس ۾)
– F = فيراڊي جو مستقل (96500 C/mol)
- z = رد عمل جي هر مول ۾ اليڪٽرانن جو تعداد.
هن صورت ۾، Cu²⁺ ٻہ اليڪٽران جذب ڪري Cu بڻجي ٿو، تنهنڪري z = 2.
جمع ٿيل ٽامي جي مول جو تعداد آهي:
\[ n = \frac{0.2 \text{ اليڪٽرانن جا مول}}{2} = 0.1 \text{ ڪعبي جا مول} \]
جمع ٿيل ٽامي جو وزن:
\[ \ٽيڪسٽ{ڪيو جو ماس} = n \وقت \ٽيڪسٽ{مسٽر} \]
جتي مسٽر ڪيو (63.5 گرام/مول) جو مولر ماس آهي.
تنهن ڪري:
\[ \text{Cu جو ماس} = 0.1 \ ڀيرا 63.5 = 6.35 \text{ گرام} \]
تنهن ڪري، ڪيٿوڊ تي 6.35 گرام ٽامي جمع ٿيندو.
مثال سوال 4: KI حل جو اليڪٽرولائيزيشن
پرتانيان
ڪي آءِ محلول جو اليڪٽرولائيزيشن انرٽ اليڪٽروڊ استعمال ڪندي ڪيو ويندو آهي. ڪيٿوڊ ۽ اينوڊ تي ٿيندڙ رد عمل ۽ هر اليڪٽروڊ تي ٺهيل شين کي لکو.
بحث مباحثو
1. ڪيٿوڊ تي رد عمل:
ڪيٿوڊ تي، شامل آئن K⁺ ۽ H_2O آئن آهن. H_2O K⁺ آئنن جي ڀيٽ ۾ وڌيڪ آساني سان گهٽجي ويندو آهي.
“
2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq)
“
ڪيٿوڊ تي پيدا ٿيندڙ پيداوار هائيڊروجن گئس (H₂) آهي.
2. اينوڊ تي رد عمل:
اينوڊ تي، شامل آئن I⁻ ۽ H_2O آئن آهن. I⁻ آئن H_2O آئنن جي ڀيٽ ۾ وڌيڪ آساني سان آڪسائيڊ ٿين ٿا.
“
2I⁻(aq) → I₂(s) + 2e⁻
“
اينوڊ تي پيدا ٿيندڙ پيداوار آئيوڊين (I₂) آهي.
تنهن ڪري، KI محلول جي اليڪٽرولائيزيشن ۾، ڪيٿوڊ تي پيدا ٿيندڙ پيداوار هائيڊروجن گئس (H₂) آهي ۽ اينوڊ تي آئيوڊين (I₂) آهي.
پينوٽ اپ
ڪيمسٽري جي شاگردن ۽ ڌاتو، ڪيميائي پيداوار، ۽ توانائي جي صنعت جهڙن شعبن ۾ پيشه ور ماڻهن لاءِ اليڪٽرولائيٽڪ سيلز جي اصولن ۽ استعمالن جي مضبوط سمجھ ضروري آهي. هي مضمون اليڪٽرولائيٽڪ سيلز جي ڪيترن ئي مثالن جي مسئلن ۽ انهن جي حلن کي پيش ڪري ٿو ته جيئن هن سمجھ کي مضبوط ڪرڻ ۾ مدد ملي سگهي. اميد آهي ته انهن بنيادي تصورن تي عبور حاصل ڪرڻ سان حقيقي دنيا ۾ پيش ايندڙ مختلف عملي ۽ نظرياتي مسئلن کي حل ڪرڻ ۾ مدد ملندي.
