الیکٹرولائٹک خلیوں پر بحث کرنے والے سوالات کی مثال

الیکٹرولیٹک سیلز کے سوالات اور بحث کی مثال

الیکٹرولائٹک سیل ایک ایسا آلہ ہے جو برقی توانائی کو غیر خود ساختہ کیمیائی رد عمل میں تبدیل کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے، وولٹک سیل یا گالوانک سیل کے برعکس، جو کیمیائی توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کرتا ہے۔ ایک الیکٹرولائٹک سیل میں، ایک برقی رو کا استعمال ایک کیمیائی رد عمل پر مجبور کرنے کے لیے کیا جاتا ہے جو کہ اضافی برقی توانائی کے بغیر نہیں ہوتا۔ یہ تصور مختلف صنعتی ایپلی کیشنز میں اہم ہے جیسے خالص دھاتوں کی پیداوار، ہائیڈروجن اور آکسیجن پیدا کرنے کے لیے پانی کا الیکٹرولائسز، اور بہت کچھ۔

یہ مضمون الیکٹرولائسز کے مسائل کی متعدد مثالوں کے ساتھ ان کے مباحثوں پر تبادلہ خیال کرے گا جو طالب علموں کو الیکٹرولائیٹک خلیات کے تصور کو مزید گہرائی سے سمجھنے میں مدد کر سکتے ہیں۔

مثال سوال 1: NaCl حل کا برقی تجزیہ

پرتنان
ایک سوڈیم کلورائد (NaCl) محلول کو غیر فعال الیکٹروڈز کا استعمال کرتے ہوئے الیکٹرولائز کیا جاتا ہے۔ کیتھوڈ اور اینوڈ پر ہونے والے رد عمل اور ہر الیکٹروڈ پر بننے والی مصنوعات لکھیں۔

بحث
الیکٹرولیٹک سیل میں، دو الیکٹروڈ ہوتے ہیں: کیتھوڈ (منفی الیکٹروڈ) اور اینوڈ (مثبت الیکٹروڈ)۔ NaCl محلول کا برقی تجزیہ دو مراحل میں ہوتا ہے: کیتھوڈ پر رد عمل اور اینوڈ پر رد عمل۔

1. کیتھوڈ پر ردعمل:

کیتھوڈ میں شامل آئن Na^+ آئن اور H_2O آئن ہیں۔ تاہم، H_2O آئنوں کو Na^+ آئنوں سے زیادہ آسانی سے کم کیا جاتا ہے کیونکہ ان کی زیادہ کمی کی صلاحیت ہے۔

ردعمل جو کیتھوڈ پر ہوتا ہے یہ ہے:
“۔
2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq) (ریڈکشن پوٹینشل = -0.83 V)
“۔
کیتھوڈ پر پیدا ہونے والی مصنوعات ہائیڈروجن گیس (H₂) ہے۔

2. انوڈ پر ردعمل:

انوڈ پر، شامل آئن Cl⁻ آئنز اور H_2O آئن ہیں۔ Cl⁻ آئن اپنی کم آکسیکرن صلاحیت کی وجہ سے H_2O آئنوں سے زیادہ آسانی سے آکسائڈائز ہو جاتے ہیں۔

انوڈ پر ہونے والا ردعمل یہ ہے:
“۔
2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻ (آکسیڈیشن پوٹینشل = -1.36 V)
“۔
انوڈ پر پیدا ہونے والی مصنوعات کلورین گیس (Cl₂) ہے۔

لہذا، NaCl محلول کے الیکٹرولائسز میں، کیتھوڈ پر پیدا ہونے والی مصنوعات ہائیڈروجن گیس (H₂) ہے اور انوڈ پر کلورین گیس (Cl₂) ہے۔

مثال سوال 2: کاپر الیکٹروڈ کے ساتھ CuSO₄ محلول کا برقی تجزیہ

پرتنان
کاپر (II) سلفیٹ (CuSO₄) محلول کا برقی تجزیہ تانبے کے الیکٹروڈ کا استعمال کرتے ہوئے کیا گیا۔ کیتھوڈ اور اینوڈ پر ہونے والے رد عمل اور ہر الیکٹروڈ پر بننے والی مصنوعات لکھیں۔

بحث
اس صورت میں، الیکٹروڈ غیر فعال نہیں ہے، لیکن ایک تانبے کا الیکٹروڈ ہے، لہذا الیکٹروڈ ردعمل کرے گا.

1. کیتھوڈ پر ردعمل:

کیتھوڈ پر، انوڈ پر Cu²⁺ آئنز کم ہو جائیں گے۔
“۔
Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s) (ریڈکشن پوٹینشل = +0.34 V)
“۔
کیتھوڈ پر پیدا ہونے والا پروڈکٹ ٹھوس تانبا (Cu) ہے جو الیکٹروڈ پر جمع ہوتا ہے۔

2. انوڈ پر ردعمل:

انوڈ پر، تانبے کا الیکٹروڈ خود آکسائڈائز ہو جائے گا.
“۔
Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻ (آکسیڈیشن پوٹینشل = -0.34 V)
“۔
انوڈ پر پیدا ہونے والی مصنوع Cu²⁺ آئنز ہے۔

چونکہ الیکٹروڈ کاپر ہے، اس لیے محلول میں الیکٹرولائزڈ Cu²⁺ آئنوں کی تلافی انوڈ الیکٹروڈ میں تانبے کی تحلیل سے ہوتی ہے۔

مثال 3: جمع شدہ دھات کا ماس

پرتنان
ایک الیکٹرولائٹک سیل میں، 0.2 مول الیکٹران CuSO₄ محلول سے گزرتے ہیں۔ کیتھوڈ میں کتنے گرام کاپر جمع ہے؟

بحث
الیکٹران (F) کے بہنے والے moles کی تعداد کو جمع شدہ دھات کے moles کی تعداد کا تعین کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ دھاتی جمع کے لیے فیراڈے کی مساوات یہ ہے:
\[ n = \frac{Q}{Fz} \]

کہاں:
- Q = چارج کی مقدار (کولمبس میں)
– F = فیراڈے کا مستقل (96500 C/mol)
– z = رد عمل کے فی تل الیکٹرانوں کی تعداد۔

اس صورت میں، Cu²⁺ Cu بننے کے لیے دو الیکٹران جذب کرتا ہے، لہذا z = 2۔

جمع شدہ تانبے کے تلوں کی تعداد یہ ہے:
\[ n = \frac{0.2 \text{ mole electrons}}{2} = 0.1 \text{ mole Cu} \]

جمع شدہ تانبے کا وزن:
\[ \text{ماس آف Cu} = n \times \text{Mr} \]
جہاں مسٹر Cu کا داڑھ ماس ہے (63.5 g/mol)

تو:
\[ \text{ماس آف Cu} = 0.1 \times 63.5 = 6.35 \text{ گرام} \]

لہذا، کیتھوڈ پر 6.35 گرام کاپر جمع ہو جائے گا۔

مثال سوال 4: KI حل کا برقی تجزیہ

پرتنان
ایک KI محلول کا الیکٹرولیسس غیر فعال الیکٹروڈ کا استعمال کرتے ہوئے کیا جاتا ہے۔ کیتھوڈ اور اینوڈ پر ہونے والے رد عمل اور ہر الیکٹروڈ پر بننے والی مصنوعات لکھیں۔

بحث
1. کیتھوڈ پر ردعمل:

کیتھوڈ میں شامل آئن K⁺ اور H_2O آئن ہیں۔ H_2O K⁺ آئنوں سے زیادہ آسانی سے کم ہو جاتا ہے۔
“۔
2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq)
“۔
کیتھوڈ پر پیدا ہونے والی مصنوعات ہائیڈروجن گیس (H₂) ہے۔

2. انوڈ پر ردعمل:

انوڈ میں شامل آئن I⁻ اور H_2O آئن ہیں۔ I⁻ آئن H_2O آئنوں سے زیادہ آسانی سے آکسائڈائز ہوتے ہیں۔
“۔
2I⁻(aq) → I₂(s) + 2e⁻
“۔
انوڈ پر پیدا ہونے والی مصنوعات آئوڈین (I₂) ہے۔

لہذا، KI محلول کے برقی تجزیہ میں، کیتھوڈ پر پیدا ہونے والی مصنوعات ہائیڈروجن گیس (H₂) ہے اور انوڈ پر آئیوڈین (I₂) ہے۔

بند کرنا

الیکٹرولائٹک خلیوں کے اصولوں اور اطلاق کی ٹھوس تفہیم کیمسٹری کے طلباء اور دھات کاری، کیمیائی پیداوار، اور توانائی کی صنعت جیسے شعبوں میں پیشہ ور افراد کے لیے ضروری ہے۔ یہ مضمون اس تفہیم کو تقویت دینے میں مدد کے لیے الیکٹرولیسس کے متعدد مسائل اور ان کے حل پیش کرتا ہے۔ امید ہے کہ ان بنیادی تصورات پر عبور حاصل کرنے سے حقیقی دنیا میں درپیش مختلف عملی اور نظریاتی مسائل کو حل کرنے میں مدد ملے گی۔