වෝල්ටයික් සෛල සහ විද්යුත් විච්ඡේදක සෛල සංසන්දනය සාකච්ඡා කරන උදාහරණ ප්රශ්න
වෝල්ටීය සෛල සහ විද්යුත් විච්ඡේදක සෛල අතර සංසන්දනය රසායන විද්යාවේ, විශේෂයෙන් විද්යුත් රසායන විද්යාව අධ්යයනයේ දී තීරණාත්මක මාතෘකාවකි. දෙකම රසායනික ප්රතික්රියා වලින් විදුලිය ජනනය කිරීමට හෝ විද්යුත් ශක්තිය යෙදීම හරහා රසායනික ප්රතික්රියා මෙහෙයවීමට භාවිතා කරන උපාංග වේ. මෙම ලිපියෙන් වෝල්ටීය සෛල සහ විද්යුත් විච්ඡේදක සෛල අතර ඇති ප්රධාන වෙනස්කම් උදාහරණ ගැටළු සහ සාකච්ඡා හරහා ඉස්මතු කරනු ඇත. ඉලක්කය වන්නේ සෛල වර්ග දෙක පිළිබඳ සම්පූර්ණ හා ගැඹුරු අවබෝධයක් ලබා දීමයි.
වෝල්ටීය කෝෂය
ගැල්වනික් සෛලයක් ලෙසද හැඳින්වෙන වෝල්ටීය සෛලයක් යනු ස්වයංසිද්ධ රසායනික ප්රතික්රියාවකින් විද්යුත් ධාරාවක් නිපදවන විද්යුත් රසායනික සෛල වර්ගයකි. වෝල්ටීය සෛලයක, රෙඩොක්ස් ප්රතික්රියාවක් සිදු වන අතර, එහිදී විවිධ ඉලෙක්ට්රෝඩවල අඩු කිරීම සහ ඔක්සිකරණය සිදු වේ. මෙය වඩා හොඳින් තේරුම් ගැනීමට, වෝල්ටීය සෛලයක උදාහරණයක් දෙස බලමු.
උදාහරණ ප්රශ්නය 1:
වෝල්ටීය සෛලයක ඇනෝඩය සින්ක් (Zn) සහ කැතෝඩය තඹ (Cu) වලින් සාදා ඇත. සම්මත අඩු කිරීමේ විභවයන් පිළිබඳ වගුවක් බැලීමෙන් Cu²⁺/Cu හි සම්මත අඩු කිරීමේ විභවය (E°) +0,34 V සහ Zn²⁺/Zn හි -0,76 V බව පෙනේ යැයි සිතමු. මෙම වෝල්ටීය සෛලයේ සම්මත සෛල විභවය (E° සෛලය) ගණනය කරන්න.
සාකච්ඡාව:
පළමුව, ඔක්සිකරණය සහ අඩු කිරීම සඳහා අර්ධ සෛල ප්රතික්රියා ලියන්න.
– ඇනෝඩය (ඔක්සිකරණය): Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e⁻
- කැතෝඩය (අඩු කිරීම): Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s)
සම්මත සෛල විභවය (E° සෛලය) ගණනය කරනු ලබන්නේ කැතෝඩයේ සහ ඇනෝඩයේ අඩු කිරීමේ විභවයේ වෙනසෙනි.
– E° සෛලය = E° කැතෝඩය – E° ඇනෝඩය
– E° කැතෝඩය = +0,34 V
– E° ඇනෝඩය = -0,76 V
එබැවින් සම්මත සෛල විභවය වන්නේ:
\[ E°_{sel} = 0.34V – (-0.76V) \]
\[ E°_{cell} = 0.34V + 0.76V \]
\[ E°_{sel} = 1.10V \]
ඉතින්, මෙම වෝල්ටීය කෝෂය සඳහා සම්මත කෝෂ විභවය 1,10 V වේ.
විද්යුත් විච්ඡේදක සෛලය
අනෙක් අතට, විද්යුත් විච්ඡේදක සෛල ස්වයංසිද්ධ නොවන රසායනික ප්රතික්රියා ඇති කිරීමට බල කිරීම සඳහා විද්යුත් ශක්තිය භාවිතා කරයි. විද්යුත් විච්ඡේදක සෛලයක, තනිවම සිදු නොවන රෙඩොක්ස් ප්රතික්රියාවක් ධාවනය කිරීම සඳහා බාහිර ප්රභවයකින් විද්යුත් ධාරාවක් යොදනු ලැබේ. එහි ගුණාංග සහ ක්රියාකාරී මූලධර්ම තේරුම් ගැනීමට විද්යුත් විච්ඡේදක සෛලයක උදාහරණයක් දෙස බලමු.
උදාහරණ ප්රශ්නය 2:
විද්යුත් විච්ඡේදක ක්රියාවලියකදී, ඇලුමිනියම් නිපදවනු ලබන්නේ උණු කළ ඇලුමිනියම් ඔක්සයිඩ් (Al₂O₃) වලින් ය. ඇලුමිනියම් මවුලයක් (Al) නිපදවීමට අවශ්ය විදුලි ප්රමාණය ගණනය කරන්න. Al මවුලයකට ඉලෙක්ට්රෝන මවුල තුනක් අවශ්ය බව උපකල්පනය කරන්න.
සාකච්ඡාව:
විද්යුත් විච්ඡේදනය සඳහා විද්යුත් රසායනික සමීකරණයට අනුව:
\[ Al^{3+}(aq) + 3e⁻ → Al(s) \]
ඇලුමිනියම් මවුලයකට ඉලෙක්ට්රෝන මවුල 3ක් අවශ්ය බව දන්නා කරුණකි. ෆැරඩේ නියමයට අනුව, අවශ්ය විදුලි ප්රමාණය (Q) සූත්රය භාවිතයෙන් ගණනය කළ හැකිය:
\[ Q = n \cdot F \]
කොහෙද:
– n යනු ඉලෙක්ට්රෝන මවුල ගණනයි
– F යනු ෆැරඩේ නියතය (96500 C/mol ඉලෙක්ට්රෝන) වේ.
ඇල් මවුලයක් නිපදවීමට:
\[ n = 3 \text{ ඉලෙක්ට්රෝන මවුල} \]
මේ අනුව, විදුලි ප්රමාණය (Q):
\[ Q = 3 \cdot 96500 \]
\[ Q = 289500 \පෙළ{ C} \]
ඉතින්, ඇලුමිනියම් මවුලයක් නිපදවීමට, කූලෝම් 289500 ක විදුලිය අවශ්ය වේ.
වෝල්ටයික් සෛල සහ විද්යුත් විච්ඡේදක සෛල සංසන්දනය කිරීම
වෝල්ටීය සෛල සහ විද්යුත් විච්ඡේදක සෛල අතර ප්රධාන වෙනස්කම් පහත වගුවේ සාරාංශ කර ඇත:
| අංශ | වෝල්ටීය කෝෂය | විද්යුත් විච්ඡේදක කෝෂය |
|—————————–|————————————|——————————–|
| ශක්ති ප්රභවයන් | රසායනික ප්රතික්රියා | විද්යුත් ශක්තිය |
| ප්රතික්රියා වර්ගය | ස්වයංසිද්ධ | ස්වයංසිද්ධ නොවන |
| ඇනෝඩය (-)/කැතෝඩය (+) | ඇනෝඩය (-), කැතෝඩය (+) | ඇනෝඩය (+), කැතෝඩය (-) |
| අරමුණ | විදුලිය නිපදවීම | රසායනික ප්රතික්රියා ඇති කිරීම |
| යෙදුම් | බැටරි, ඉන්ධන සෛල | තහඩු දැමීම, ලෝහ වාත්තු කිරීම, පිරිපහදු කිරීම |
බලශක්ති ප්රභවයන්:
වෝල්ටයික් සෛල ස්වයංසිද්ධ රසායනික ප්රතික්රියා වලින් විද්යුත් ශක්තිය නිපදවන අතර, විද්යුත් විච්ඡේදක සෛල ස්වයංසිද්ධ නොවන ප්රතික්රියා ඇති කිරීමට බල කිරීම සඳහා බාහිර ප්රභවයකින් ලැබෙන විද්යුත් ශක්තිය භාවිතා කරයි.
ප්රතික්රියා වර්ගය:
වෝල්ටීය සෛලයක, ස්වයංසිද්ධ ප්රතික්රියාවක් හේතුවෙන් ඉලෙක්ට්රෝන බාහිර පරිපථයක් හරහා ඇනෝඩයේ සිට කැතෝඩය දක්වා ගලා යයි. විද්යුත් විච්ඡේදක සෛලයක, තනිවම සිදු නොවන ප්රතික්රියාවක් ධාවනය කිරීම සඳහා බාහිර විද්යුත් ධාරාවක් භාවිතා කරයි.
ඇනෝඩය සහ කැතෝඩය:
වෝල්ටීය සෛලයක, ඇනෝඩය සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩය වන අතර කැතෝඩය ධන ඉලෙක්ට්රෝඩය වේ. විද්යුත් විච්ඡේදක සෛලයක, ඇනෝඩය ධන ඉලෙක්ට්රෝඩය වන අතර කැතෝඩය සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩය වේ. මෙය බොහෝ විට සිසුන් ව්යාකූල කරන ප්රධාන වෙනස්කම් වලින් එකකි.
අරමුණ:
වෝල්ටීය කෝෂයක ප්රධාන අරමුණ විදුලිය ජනනය කිරීමයි, නමුත් විද්යුත් විච්ඡේදක කෝෂය ලෝහ පිරිපහදු කිරීම හෝ ජල විද්යුත් විච්ඡේදනය වැනි රසායනික ප්රතික්රියා ඇති කිරීමට යොදා ගනී.
අප්ලිකාසි:
විවිධ යෙදුම් සඳහා විදුලිය ජනනය කරන බැටරි සහ ඉන්ධන සෛලවල වෝල්ටයික් සෛල බහුලව භාවිතා වේ. ලෝහ වාත්තු කිරීම, විද්යුත් ආලේපනය සහ ලෝහ පිරිපහදු කිරීම වැනි කාර්මික ක්රියාවලීන්හිදී විද්යුත් විච්ඡේදක සෛල භාවිතා වේ.
නිගමනය
වෝල්ටීය සහ විද්යුත් විච්ඡේදක සෛල දෙකම අද තාක්ෂණයේ වැදගත් කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. එක් එක් වර්ගයේ සෛල ක්රියා කරන ආකාරය සහ උදාහරණ ගැටළු හරහා සම්බන්ධ වන විවිධ පරාමිතීන් ගණනය කරන්නේ කෙසේද යන්න තේරුම් ගැනීම විද්යුත් රසායන විද්යා සංකල්ප ප්රගුණ කිරීම සඳහා යතුරයි. ඉහත සාකච්ඡාවේදී, වෝල්ටීය සහ විද්යුත් විච්ඡේදක සෛල අතර මූලික වෙනස්කම්, ඒවායේ ශක්ති ප්රභවයන්, ප්රතික්රියා වර්ග සහ එදිනෙදා ජීවිතයේදී ඒවායේ යෙදීම් පිළිබඳ උදාහරණ ඇතුළුව අපි ඉස්මතු කර ඇත්තෙමු.
මෙම සෛල වර්ග දෙක පිළිබඳ හොඳ අවබෝධයක් සමඟින්, රසායන විද්යා විභාගවල විවිධ ආශ්රිත ගැටළු විසඳීමට සහ විවිධ නවීන මෙවලම් සහ තාක්ෂණයන්ට ඒවා යෙදීමට ඔබ වඩාත් හොඳින් සූදානම් වනු ඇත.
