ಫ್ಯಾರಡೆಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ನಿಯಮಗಳು

ಫ್ಯಾರಡೆಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ನಿಯಮಗಳು ಮೈಕೆಲ್ ಫ್ಯಾರಡೆಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಸಂಶೋಧನೆಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಪರಿಮಾಣಾತ್ಮಕ ಸಂಬಂಧಗಳಾಗಿವೆ, ಇದನ್ನು ಅವರು 1836 ರಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಟಿಸಿದರು.

ಈ ಕಾನೂನುಗಳು ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ ವಸ್ತುಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತವೆ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರಮಾಣ. ಫ್ಯಾರಡೆಯ ಕಾನೂನುಗಳು ಎರಡು. ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಸಾಹಿತ್ಯದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಪಠ್ಯಪುಸ್ತಕಗಳಲ್ಲಿ, ಈ ಕಾನೂನುಗಳ ವಿಭಿನ್ನ ಸೂತ್ರೀಕರಣಗಳಿವೆ.

ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆ - ಅಂಗೀಕಾರದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಅದರ ಘಟಕ ಪದಾರ್ಥಗಳ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದಿಂದ ಬಿಡುಗಡೆ ವಿದ್ಯುತ್… ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವು ಸ್ವಲ್ಪ ಆಮ್ಲೀಕೃತ ನೀರಿನ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋದಾಗ, ನೀರು ಅದರ ಘಟಕ ಭಾಗಗಳಾಗಿ ವಿಭಜನೆಯಾಗುತ್ತದೆ - ಅನಿಲಗಳು (ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಜನ್).

ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದಿಂದ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುವ ವಸ್ತುವಿನ ಪ್ರಮಾಣವು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯ ಪ್ರಮಾಣಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ, ಈ ಪ್ರವಾಹವು ಹರಿಯುವ ಸಮಯದ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಮಯದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ವಿದ್ಯಮಾನವು ಪ್ರಸ್ತುತದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಅಳೆಯಲು ಮತ್ತು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಪ್ರಸ್ತುತ ಘಟಕಗಳು.

ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯ - ಒಂದು ಪರಿಹಾರ ಮತ್ತು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ನಡೆಸುವ ಸಂಕೀರ್ಣ ದ್ರವ.ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಲ್ಲಿ, ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವು ಸಲ್ಫ್ಯೂರಿಕ್ ಆಮ್ಲದ (ಸೀಸದಲ್ಲಿ) ಅಥವಾ ಕಾಸ್ಟಿಕ್ ಪೊಟ್ಯಾಶ್ ಅಥವಾ ಕಾಸ್ಟಿಕ್ ಸೋಡಾದ (ಕಬ್ಬಿಣ-ನಿಕಲ್ನಲ್ಲಿ) ಪರಿಹಾರವಾಗಿದೆ. ಗಾಲ್ವನಿಕ್ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ, ಯಾವುದೇ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ (ಅಮೋನಿಯಾ, ತಾಮ್ರದ ಸಲ್ಫೇಟ್, ಇತ್ಯಾದಿ) ಪರಿಹಾರಗಳು ಸಹ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ.

ಮೈಕೆಲ್ ಫ್ಯಾರಡೆ (1791 - 1867)

ಮೈಕೆಲ್ ಫ್ಯಾರಡೆ (1791 - 1867) - ಇಂಗ್ಲಿಷ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ, ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳ ಆಧುನಿಕ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಸ್ಥಾಪಕ. ಅವರು ಬುಕ್ ಬೈಂಡಿಂಗ್ ಕಾರ್ಯಾಗಾರದಲ್ಲಿ ಅಪ್ರೆಂಟಿಸ್ ಆಗಿ ತಮ್ಮ ಕೆಲಸದ ಜೀವನವನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿದರು. ಅವರು ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಶಿಕ್ಷಣವನ್ನು ಮಾತ್ರ ಪಡೆದರು, ಆದರೆ ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದರು ಮತ್ತು ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ದೇವಿಗೆ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯ ಸಹಾಯಕರಾಗಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡಿದರು, ಅವರು ಮಹಾನ್ ವಿಜ್ಞಾನಿ, ಶ್ರೇಷ್ಠ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರಲ್ಲಿ ಒಬ್ಬರಾದರು.

ಫ್ಯಾರಡೆ ತೆರೆದರು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಪ್ರಚೋದನೆಯ ವಿದ್ಯಮಾನ, ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ನಿಯಮಗಳು, ವಿದ್ಯುತ್ ಮತ್ತು ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿತು ಮತ್ತು ಹಾಕಿತು ಆಧುನಿಕ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳ ಅಡಿಪಾಯ… ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳ ಕಂಪನ, ತರಂಗ ಸ್ವಭಾವದ ಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮೊದಲ ವಿಜ್ಞಾನಿ ಅವರು.

ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಫ್ಯಾರಡೆಯ ಮೊದಲ ನಿಯಮ

ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಮೇಲೆ ಬೀಳುವ ವಸ್ತುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯು ಆ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಕ್ಕೆ (ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ) ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರಮಾಣಕ್ಕೆ ನೇರವಾಗಿ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿಯ ಪ್ರಮಾಣವು ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್ನ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಪೆಂಡೆಂಟ್ಗಳಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಫ್ಯಾರಡೆಯ ಎರಡನೇ ನಿಯಮ

ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪ್ರಮಾಣದ ವಿದ್ಯುಚ್ಛಕ್ತಿ (ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾರ್ಜ್) ಗಾಗಿ, ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಮೇಲೆ ಸಂಗ್ರಹವಾಗುವ ರಾಸಾಯನಿಕ ಅಂಶದ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯು ಆ ಅಂಶದ ಸಮಾನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗೆ ನೇರವಾಗಿ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ವಸ್ತುವಿನ ಸಮಾನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯು ಅದರ ಮೋಲಾರ್ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣ ಸಂಖ್ಯೆಯಿಂದ ಭಾಗಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ವಸ್ತುವು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ.

ಅಥವಾ

ಅದೇ ಪ್ರಮಾಣದ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಮೇಲೆ ವಿವಿಧ ವಸ್ತುಗಳ ಸಮಾನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗಳ ಬಿಡುಗಡೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಯಾವುದೇ ವಸ್ತುವಿನ ಸಮಾನವಾದ ಒಂದು ಮೋಲ್ ಅನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲು, ಅದೇ ಪ್ರಮಾಣದ ವಿದ್ಯುತ್ ಅನ್ನು ಖರ್ಚು ಮಾಡುವುದು ಅವಶ್ಯಕ, ಅಂದರೆ 96485 ಸಿ. ಈ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಸ್ಥಿರ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಫ್ಯಾರಡೆ ಸಂಖ್ಯೆ.

ಗಣಿತದ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಫ್ಯಾರಡೆಯ ಕಾನೂನುಗಳು

• m ಎಂಬುದು ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಮೇಲೆ ಸಂಗ್ರಹವಾಗಿರುವ ವಸ್ತುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ;

• Q ಎಂಬುದು ಪೆಂಡೆಂಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿನ ಒಟ್ಟು ವಿದ್ಯುದಾವೇಶದ ಮೌಲ್ಯವಾಗಿದೆ, ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಹಾದುಹೋಗುತ್ತದೆ;

• F = 96485.33 (83) C / mol - ಫ್ಯಾರಡೆ ಸಂಖ್ಯೆ;

• M ಎಂಬುದು g/mol ನಲ್ಲಿರುವ ಅಂಶದ ಮೋಲಾರ್ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ;

• z - ವಸ್ತುವಿನ ಅಯಾನುಗಳ ವೇಲೆನ್ಸಿ ಸಂಖ್ಯೆ (ಪ್ರತಿ ಅಯಾನಿಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು);

• M / z - ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಕ್ಕೆ ಅನ್ವಯಿಸಲಾದ ವಸ್ತುವಿನ ಸಮಾನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ.

ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಫ್ಯಾರಡೆಯ ಮೊದಲ ನಿಯಮಕ್ಕೆ ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗಿದೆ, M, F, ಮತ್ತು z ಸ್ಥಿರಾಂಕಗಳಾಗಿವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಹೆಚ್ಚು Q, ಹೆಚ್ಚು m ಆಗಿರುತ್ತದೆ.

ಫ್ಯಾರಡೆಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಎರಡನೇ ನಿಯಮದ ಪ್ರಕಾರ, Q, F ಮತ್ತು z ಸ್ಥಿರಾಂಕಗಳಾಗಿವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಹೆಚ್ಚು M / z, ಹೆಚ್ಚು m ಆಗಿರುತ್ತದೆ.

ನೇರ ಪ್ರವಾಹಕ್ಕಾಗಿ ನಾವು ಹೊಂದಿದ್ದೇವೆ

• n ಎಂಬುದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ ಮೋಲ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ (ಪದಾರ್ಥದ ಪ್ರಮಾಣ): n = m / M.

• t ಎಂಬುದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಮೂಲಕ ನೇರ ಪ್ರವಾಹದ ಅಂಗೀಕಾರದ ಸಮಯ. ಪರ್ಯಾಯ ಪ್ರವಾಹಕ್ಕಾಗಿ, ಒಟ್ಟು ಶುಲ್ಕವನ್ನು ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ಒಟ್ಟುಗೂಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

• t ಒಟ್ಟು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಸಮಯ.

ಫ್ಯಾರಡೆಯ ಕಾನೂನುಗಳನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸುವ ಉದಾಹರಣೆ

ಜಡ ಆನೋಡ್ನೊಂದಿಗೆ ಸೋಡಿಯಂ ಸಲ್ಫೇಟ್ನ ಜಲೀಯ ದ್ರಾವಣದ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಭಜನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಮತ್ತು ಆನೋಡ್ನಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಬರೆಯುವುದು ಅವಶ್ಯಕ. ಸಮಸ್ಯೆಗೆ ಪರಿಹಾರವು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತಿರುತ್ತದೆ. ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ, ಸೋಡಿಯಂ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಈ ಕೆಳಗಿನ ಯೋಜನೆಯ ಪ್ರಕಾರ ವಿಭಜನೆಯಾಗುತ್ತದೆ:

ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರಮಾಣಿತ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ವಿಭವವು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತಿರುತ್ತದೆ:

ಇದು ತಟಸ್ಥ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ (-0.41 V) ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಋಣಾತ್ಮಕ ಸಂಭಾವ್ಯ ಮಟ್ಟವಾಗಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ನಕಾರಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದಲ್ಲಿ (ಕ್ಯಾಥೋಡ್), ನೀರಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ವಿಘಟನೆಯು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಯೋಜನೆಯ ಪ್ರಕಾರ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ ಅಯಾನುಗಳ ಬಿಡುಗಡೆಯೊಂದಿಗೆ ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುತ್ತದೆ:

ಮತ್ತು ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ಸೋಡಿಯಂ ಅಯಾನುಗಳು ಋಣಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಅನ್ನು ಸಮೀಪಿಸುವುದರಿಂದ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಬಳಿ, ದ್ರಾವಣದ ಪಕ್ಕದ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ರಹಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ.

ಧನಾತ್ಮಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ (ಆನೋಡ್) ನಲ್ಲಿ ನೀರಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣವು ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಯೋಜನೆಯ ಪ್ರಕಾರ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಬಿಡುಗಡೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ:

ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ, ಪ್ರಮಾಣಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ವಿಭವವು +1.23 V ಆಗಿದೆ, ಇದು ಈ ಕೆಳಗಿನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವ ಪ್ರಮಾಣಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ವಿಭವಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ:

ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ಆನೋಡ್ ಕಡೆಗೆ ಚಲಿಸುವ ಋಣಾತ್ಮಕ ಆವೇಶದ ಸಲ್ಫೇಟ್ ಅಯಾನುಗಳು ಆನೋಡ್ ಬಳಿಯ ಜಾಗದಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ರಹಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ.