විද්යුත් විච්ඡේදක සෛල පිළිබඳ උදාහරණ ප්රශ්න සහ සාකච්ඡාව
විද්යුත් විච්ඡේදක සෛලයක් යනු රසායනික ශක්තිය විද්යුත් ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කරන වෝල්ටීය සෛලයක් හෝ ගැල්වනික් සෛලයක් මෙන් නොව විද්යුත් ශක්තිය ස්වයංසිද්ධ නොවන රසායනික ප්රතික්රියාවක් බවට පරිවර්තනය කිරීමට භාවිතා කරන උපකරණයකි. විද්යුත් විච්ඡේදක සෛලයක, අතිරේක විද්යුත් ශක්තියක් නොමැතිව වෙනත් ආකාරයකින් සිදු නොවන රසායනික ප්රතික්රියාවක් බල කිරීම සඳහා විද්යුත් ධාරාවක් භාවිතා කරයි. පිරිසිදු ලෝහ නිෂ්පාදනය, හයිඩ්රජන් සහ ඔක්සිජන් නිපදවීම සඳහා ජලය විද්යුත් විච්ඡේදනය කිරීම සහ තවත් බොහෝ කාර්මික යෙදීම්වල මෙම සංකල්පය ඉතා වැදගත් වේ.
විද්යුත් විච්ඡේදක ගැටළු පිළිබඳ උදාහරණ කිහිපයක් සහ විද්යුත් විච්ඡේදක සෛල සංකල්පය වඩාත් ගැඹුරින් තේරුම් ගැනීමට සිසුන්ට උපකාර කළ හැකි සාකච්ඡා මෙම ලිපියෙන් සාකච්ඡා කෙරේ.
උදාහරණ ප්රශ්නය 1: NaCl ද්රාවණයේ විද්යුත් විච්ඡේදනය
පර්ටන්යාන්
සෝඩියම් ක්ලෝරයිඩ් (NaCl) ද්රාවණයක් නිෂ්ක්රීය ඉලෙක්ට්රෝඩ භාවිතයෙන් විද්යුත් විච්ඡේදනය කරනු ලැබේ. කැතෝඩයේ සහ ඇනෝඩයේ සිදුවන ප්රතික්රියා සහ එක් එක් ඉලෙක්ට්රෝඩයේ සෑදෙන නිෂ්පාදන ලියන්න.
සාකච්ඡා
විද්යුත් විච්ඡේදක සෛලයක ඉලෙක්ට්රෝඩ දෙකක් ඇත: කැතෝඩය (සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩය) සහ ඇනෝඩය (ධන ඉලෙක්ට්රෝඩය). NaCl ද්රාවණයක විද්යුත් විච්ඡේදනය අදියර දෙකකින් සිදු වේ: කැතෝඩයේ ප්රතික්රියාව සහ ඇනෝඩයේ ප්රතික්රියාව.
1. කැතෝඩයේ ප්රතික්රියාව:
කැතෝඩයේදී, සම්බන්ධ වන අයන Na^+ අයන සහ H_2O අයන වේ. කෙසේ වෙතත්, H_2O අයන ඒවායේ ඉහළ අඩු කිරීමේ විභවය නිසා Na^+ අයන වලට වඩා පහසුවෙන් අඩු වේ.
කැතෝඩයේ සිදුවන ප්රතික්රියාව:
""
2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq) (අඩු කිරීමේ විභවය = -0.83 V)
""
කැතෝඩයේ නිපදවන ඵලය හයිඩ්රජන් වායුව (H₂) වේ.
2. ඇනෝඩයේ ප්රතික්රියාව:
ඇනෝඩයේදී, සම්බන්ධ වන අයන Cl⁻ අයන සහ H_2O අයන වේ. Cl⁻ අයන ඒවායේ අඩු ඔක්සිකරණ විභවය නිසා H_2O අයන වලට වඩා පහසුවෙන් ඔක්සිකරණය වේ.
ඇනෝඩයේ සිදුවන ප්රතික්රියාව:
""
2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻ (ඔක්සිකරණ විභවය = -1.36 V)
""
ඇනෝඩයේ නිපදවන නිෂ්පාදනය ක්ලෝරීන් වායුව (Cl₂) වේ.
ඉතින්, NaCl ද්රාවණයේ විද්යුත් විච්ඡේදනයේ දී, කැතෝඩයේ දී නිපදවන ඵලය හයිඩ්රජන් වායුව (H₂) වන අතර ඇනෝඩයේ දී ක්ලෝරීන් වායුව (Cl₂) වේ.
උදාහරණ ප්රශ්නය 2: තඹ ඉලෙක්ට්රෝඩ සමඟ CuSO₄ ද්රාවණයේ විද්යුත් විච්ඡේදනය
පර්ටන්යාන්
තඹ ඉලෙක්ට්රෝඩ භාවිතයෙන් තඹ(II) සල්ෆේට් (CuSO₄) ද්රාවණයේ විද්යුත් විච්ඡේදනය සිදු කරන ලදී. කැතෝඩයේ සහ ඇනෝඩයේ සිදුවන ප්රතික්රියා සහ එක් එක් ඉලෙක්ට්රෝඩයේ සෑදෙන නිෂ්පාදන ලියන්න.
සාකච්ඡා
මෙම අවස්ථාවේ දී, ඉලෙක්ට්රෝඩය නිෂ්ක්රිය නොවේ, නමුත් තඹ ඉලෙක්ට්රෝඩයක්, එබැවින් ඉලෙක්ට්රෝඩය ප්රතික්රියා කරනු ඇත.
1. කැතෝඩයේ ප්රතික්රියාව:
කැතෝඩයේදී, ඇනෝඩයේ Cu²⁺ අයන අඩු වේ.
""
Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s) (අඩු කිරීමේ විභවය = +0.34 V)
""
කැතෝඩයේදී නිපදවන නිෂ්පාදනය ඉලෙක්ට්රෝඩය මත තැන්පත් වන ඝන තඹ (Cu) වේ.
2. ඇනෝඩයේ ප්රතික්රියාව:
ඇනෝඩයේදී තඹ ඉලෙක්ට්රෝඩයම ඔක්සිකරණය වේ.
""
Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻ (ඔක්සිකරණ විභවය = -0.34 V)
""
ඇනෝඩයේ නිපදවන නිෂ්පාදනය Cu²⁺ අයන වේ.
ඉලෙක්ට්රෝඩය තඹ නිසා, ද්රාවණය තුළ විද්යුත් විච්ඡේදනය කරන ලද Cu²⁺ අයන, ඇනෝඩ ඉලෙක්ට්රෝඩයේ තඹ දියවීමෙන් වන්දි ලබා ගනී.
උදාහරණ 3: තැන්පත් වූ ලෝහ ස්කන්ධය
පර්ටන්යාන්
විද්යුත් විච්ඡේදක සෛලයක, CuSO₄ ද්රාවණයක් හරහා ඉලෙක්ට්රෝන 0.2 mol ගලා යයි. කැතෝඩයේ තඹ ග්රෑම් කීයක් තැන්පත් වේද?
සාකච්ඡා
ගලා යන ඉලෙක්ට්රෝන (F) මවුල ගණන භාවිතා කර තැන්පත් වූ ලෝහ මවුල ගණන තීරණය කළ හැකිය. ලෝහ තැන්පත් වීම සඳහා ෆැරඩේගේ සමීකරණය:
\[ n = \frac{Q}{Fz} \]
කොහෙද:
– Q = ආරෝපණ ප්රමාණය (කූලොම්බ් වලින්)
– F = ෆැරඩේ නියතය (96500 C/mol)
– z = ප්රතික්රියාවක මවුලයකට ඉලෙක්ට්රෝන ගණන.
මෙම අවස්ථාවේදී, Cu²⁺ ඉලෙක්ට්රෝන දෙකක් අවශෝෂණය කර Cu බවට පත්වේ, එබැවින් z = 2 වේ.
තැන්පත් වූ තඹ මවුල ගණන:
\[ n = \frac{0.2 \text{ ඉලෙක්ට්රෝන මවුල}}{2} = 0.1 \text{ Cu මවුල} \]
තැන්පත් කරන ලද තඹ බර:
\[ \පෙළ{Cu ස්කන්ධය} = n \වරක් \පෙළ{Mr} \]
මෙහි Mr යනු Cu හි මවුලික ස්කන්ධයයි (63.5 g/mol)
ඒ නිසා:
\[ \text{Cu ස්කන්ධය} = 0.1 \times 63.5 = 6.35 \text{ ග්රෑම්} \]
එබැවින්, තඹ ග්රෑම් 6.35 ක් කැතෝඩය මත තැන්පත් වේ.
උදාහරණ ප්රශ්නය 4: KI ද්රාවණයේ විද්යුත් විච්ඡේදනය
පර්ටන්යාන්
KI ද්රාවණයක විද්යුත් විච්ඡේදනය නිෂ්ක්රීය ඉලෙක්ට්රෝඩ භාවිතයෙන් සිදු කෙරේ. කැතෝඩයේ සහ ඇනෝඩයේ සිදුවන ප්රතික්රියා සහ එක් එක් ඉලෙක්ට්රෝඩයේ සෑදෙන නිෂ්පාදන ලියන්න.
සාකච්ඡා
1. කැතෝඩයේ ප්රතික්රියාව:
කැතෝඩයේදී, සම්බන්ධ වන අයන K⁺ සහ H_2O අයන වේ. H_2O, K⁺ අයනවලට වඩා පහසුවෙන් අඩු වේ.
""
2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq)
""
කැතෝඩයේ නිපදවන ඵලය හයිඩ්රජන් වායුව (H₂) වේ.
2. ඇනෝඩයේ ප්රතික්රියාව:
ඇනෝඩයේදී, සම්බන්ධ වන අයන I⁻ සහ H_2O අයන වේ. I⁻ අයන H_2O අයනවලට වඩා පහසුවෙන් ඔක්සිකරණය වේ.
""
2I⁻(aq) → I₂(ය) + 2e⁻
""
ඇනෝඩයේ නිපදවන නිෂ්පාදනය අයඩින් (I₂) වේ.
ඉතින්, KI ද්රාවණයේ විද්යුත් විච්ඡේදනයේ දී, කැතෝඩයේ දී නිපදවන නිෂ්පාදනය හයිඩ්රජන් වායුව (H₂) වන අතර ඇනෝඩයේ දී අයඩින් (I₂) වේ.
වසා දැමීම
විද්යුත් විච්ඡේදක සෛලවල මූලධර්ම සහ යෙදීම් පිළිබඳ ස්ථිර අවබෝධයක් රසායන විද්යා සිසුන්ට සහ ලෝහ විද්යාව, රසායනික නිෂ්පාදනය සහ බලශක්ති කර්මාන්තය වැනි ක්ෂේත්රවල වෘත්තිකයන්ට අත්යවශ්ය වේ. මෙම ලිපියෙන් විද්යුත් විච්ඡේදක උදාහරණ ගැටළු කිහිපයක් සහ ඒවායේ විසඳුම් මෙම අවබෝධය ශක්තිමත් කිරීමට උපකාරී වේ. මෙම මූලික සංකල්ප ප්රගුණ කිරීම සැබෑ ලෝකයේ ඇති විවිධ ප්රායෝගික සහ න්යායාත්මක ගැටළු විසඳීමට උපකාරී වනු ඇතැයි අපේක්ෂා කෙරේ.
