විද්යුත් රසායනික යෙදුම් පිළිබඳ නියැදි ප්රශ්න සහ සාකච්ඡාව: ලෝහ ආලේපනය
විද්යුත් රසායන විද්යාව යනු රසායනික ප්රතික්රියා සහ විද්යුත් ධාරාව අතර සම්බන්ධතාවය අධ්යයනය කරන රසායන විද්යාවේ ශාඛාවකි. විද්යුත් රසායන විද්යාවේ වඩාත් සුලභ හා ප්රයෝජනවත් යෙදුම්වලින් එකක් වන්නේ ලෝහ ආලේපනය හෙවත් ඉලෙක්ට්රෝඩ තැන්පත් කිරීමයි. ලෝහ ආලේපනය අලංකාරයේ සිට ක්රියාකාරී දක්වා, විඛාදනයට ඔරොත්තු දෙන ආලේපන හෝ විද්යුත් සන්නායකතාවය වැඩි දියුණු කිරීම වැනි විවිධ කර්මාන්තවල භාවිතා වේ.
මෙම ලිපියෙන් ලෝහ ආලේපනයේදී විද්යුත් රසායන විද්යාව යෙදීමට අදාළ උදාහරණ ගැටළු කිහිපයක් සහ ඒවා විසඳීමට පියවර සාකච්ඡා කරනු ඇත. ඉලෙක්ට්රෝඩ තැන්පත් කිරීමේ මූලික සංකල්ප සහ ප්රායෝගික යෙදුම් අවබෝධ කර ගැනීම මෙම ක්ෂේත්රයේ විවිධ ආකාරයේ ගැටළු විසඳීමට ඔබට උපකාරී වනු ඇත. උදාහරණ ගැටළු කිහිපයක් මෙන්න:
උදාහරණ ගැටලුව 1: තඹ මත රිදී ආලේපනය
ප්රශ්නය:
ඔබට රිදී නයිට්රේට් (AgNO3) ද්රාවණයක් භාවිතයෙන් තඹ තහඩුවක් රිදී ආලේප කිරීමට අවශ්යයි. තඹ තහඩුවේ බර ග්රෑම් 500 ක් වන අතර, ඇම්පියර් 2 ක විදුලිය භාවිතා කරන අතර, පැය 1 ක ආලේපන කාලයක් අවශ්ය වේ. තඹ තහඩුව මත රිදී ග්රෑම් කීයක් ආලේප කරනු ඇත්ද?
සාකච්ඡාව:
1. භාවිතා කරන ලද විදුලි ආරෝපණය තීරණය කරන්න:
භාවිතා කරන ලද විද්යුත් ආරෝපණය (Q) සූත්රය භාවිතයෙන් ගණනය කළ හැක:
\[
Q = I \times t
\]
මා:
– I = විද්යුත් ධාරාව (ඇම්පියර්)
– t = කාලය (තත්පර)
කාලය පැය සිට තත්පර දක්වා පරිවර්තනය කරන්න:
\[
t = 1 \පෙළ{ පැය} \වර 3600 \පෙළ{ තත්පර/පැය} = 3600 \පෙළ{ තත්පර}
\]
විදුලි ආරෝපණ ගණනය කිරීම:
\[
Q = 2 \text{ A} \times 3600 \text{ s} = 7200 \text{ කූලෝම්}
\]
2. ෆැරඩේ ධාරාව (nF) ගණනය කිරීම:
Ag+ හි Ag(s) වලට රිදී ආලේපන ප්රතික්රියාව වන්නේ:
\[
\පෙළ{Ag}^+ + e^- \දකුණු ඊතලය \පෙළ{Ag}
\]
මෙහි තේරුම රිදී මවුලයක් තැන්පත් කිරීමට ඉලෙක්ට්රෝන මවුලයක් අවශ්ය බවයි.
ෆැරඩේ නියතයේ (F) අගය කූලෝම්බ්/මෝල් ඉලෙක්ට්රෝන 96485 කි.
භාවිතා කරන ඉලෙක්ට්රෝන වල මවුල ගණනය කිරීම:
\[
\text{n} = \frac{Q}{F} = \frac{7200 \text{ C}}{96485 \text{ C/mol}} = 0.0746 \text{ mol}
\]
3. රිදී ආලේපිත ස්කන්ධය ගණනය කිරීම:
Ag (107.87 g/mol) හි මවුලික ස්කන්ධය භාවිතා කරමින්, රිදී ස්කන්ධය පහත පරිදි ගණනය කළ හැක:
\[
\text{Ag ස්කන්ධය} = 0.0746 \text{ mol} \times 107.87 \text{ g/mol} = 8.05 \text{ g}
\]
ඉතින්, තඹ තහඩුව මත රිදී ග්රෑම් 8.05 ක් ආලේප කරනු ලැබේ.
උදාහරණ ප්රශ්නය 2: ආලේපන කාර්යක්ෂමතාව
ප්රශ්නය:
පෙර රිදී ආලේපන ක්රියාවලියේදී ආලේපන කාර්යක්ෂමතාව 85% ක් පමණක් නම්, තඹ තහඩුව මත රිදී ග්රෑම් කීයක් ආලේප කර තිබේද?
සාකච්ඡාව:
1. කාර්යක්ෂමතාවයෙන් රිදී ස්කන්ධය ගණනය කිරීම:
කාර්යක්ෂමතාව සැලකිල්ලට නොගෙන ආලේපිත රිදීවල ස්කන්ධය ග්රෑම් 8.05 කි (උදාහරණ ප්රශ්නය 1 සිට).
85% කාර්යක්ෂමතාවයේ දී, රිදී ආලේපිත ද්රව්යයේ සැබෑ ස්කන්ධය වනුයේ:
\[
\text{Ag හි සත්ය ස්කන්ධය} = 8.05 \text{ g} \times 0.85 = 6.84 \text{ g}
\]
ඉතින්, තඹ පත්රයේ රිදී ග්රෑම් 6.84 ක් ආලේප කර ඇත.
උදාහරණය 3: අනෙකුත් ලෝහ ආලේප කිරීම
ප්රශ්නය:
ඔබට NiSO4 ද්රාවණය භාවිතයෙන් නිකල් ලෝහයෙන් වස්තුවක් ආලේප කිරීමට අවශ්ය නම්, භාවිතා කරන ධාරාව ඇම්පියර් 3ක් නම්, නිකල් ග්රෑම් 10ක් ආලේප කිරීමට කොපමණ කාලයක් ගතවේද?
සාකච්ඡාව:
1. මවුල ඉලෙක්ට්රෝන අවශ්යතාවය තීරණය කිරීම:
Ni^2+ හි නිකල් ආලේපන ප්රතික්රියාව Ni(s) වලට සමාන වේ:
\[
\text{Ni}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Ni}
\]
මෙහි තේරුම නිකල් මවුලයක් තැන්පත් කිරීමට ඉලෙක්ට්රෝන මවුල 2 ක් අවශ්ය බවයි.
2. නිකල් වල මවුල ගණනය කිරීම:
නිකල් වල මවුලික ස්කන්ධය (58.69 g/mol) භාවිතා කිරීමෙන්, අවශ්ය නිකල් මවුල වන්නේ:
\[
\text{n (Ni)} = \frac{10 \text{ g}}{58.69 \text{ g/mol}} = 0.1704 \text{ mol Ni}
\]
3. ඉලෙක්ට්රෝන මවුල ගණනය කිරීම:
සෑම නිකල් මවුලයකටම ඉලෙක්ට්රෝන මවුල 2ක් අවශ්ය වන බැවින්:
\[
\text{n (ඉලෙක්ට්රෝන)} = 0.1704 \text{ mol Ni} \times 2 \text{ mol e^-}/\text{mol Ni} = 0.3408 \text{ මවුල ඉලෙක්ට්රෝන}
\]
4. විදුලි ආරෝපණය ගණනය කිරීම:
ෆැරඩේ නියතය (F = 96485 C/mol) භාවිතා කරමින්, අවශ්ය විද්යුත් ආරෝපණය වන්නේ:
\[
Q = \text{n (ඉලෙක්ට්රෝන)} \times F = 0.3408 \text{ mol} \times 96485 \text{ C/mol} = 32872 \text{ C}
\]
5. අවශ්ය කාලය ගණනය කිරීම:
ඇම්පියර් 3 ක ධාරාවක් (I) සමඟ, අවශ්ය කාලය (t) වන්නේ:
\[
t = \frac{Q}{I} = \frac{32872 \text{ C}}{3 \text{ A}} = 10957.33 \text{ තත්පර}
\]
තත්පර පැය බවට පරිවර්තනය කරන්න:
\[
t = \frac{10957.33 \පෙළ{ s}}{3600 \පෙළ{ s/පැය}} = 3.04 \පෙළ{ පැය}
\]
ඉතින්, නිකල් ග්රෑම් 10 ක් ආලේප කිරීමට ගතවන කාලය පැය 3.04 ක් පමණ වේ.
නිගමනය
මෙම ලිපියෙන් අපි ලෝහ ආලේපනයේදී විද්යුත් රසායන විද්යාව යෙදීම සම්බන්ධයෙන් උදාහරණ ගැටළු කිහිපයක් සාකච්ඡා කර ඇත්තෙමු. රිදී සහ නිකල් ආලේපනයට සම්බන්ධ පියවර තේරුම් ගැනීමෙන්, ඔබට විද්යුත් රසායන විද්යාවේ ප්රායෝගික යෙදුම් පිළිබඳ පැහැදිලි අවබෝධයක් ලබා ගත හැකිය. භාවිතා කරන විද්යුත් ආරෝපණය තීරණය කිරීම, ඉලෙක්ට්රෝන වල මවුල සහ ආලේප කරන ලද ලෝහයේ ස්කන්ධය ගණනය කිරීම සහ ආලේපන ක්රියාවලිය සඳහා අවශ්ය කාලය තීරණය කිරීම වැනි ක්රියාවලීන් මෙම ක්ෂේත්රයේ අවශ්ය ප්රධාන කුසලතා වේ.
ලෝහ ආලේපනයේ විද්යුත් රසායන විද්යාවේ සංකල්ප සහ යෙදුම් ප්රගුණ කිරීමට මෙම ලිපිය ඔබට ප්රයෝජනවත් වනු ඇතැයි අපි බලාපොරොත්තු වෙමු.
