इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री

1. इलेक्ट्रोकेमिकल सेल:

• इलेक्ट्रोकेमिकल सेल के प्रकार (गैल्वेनिक और इलेक्ट्रोलिटिक)

  • गैल्वेनिक सेल: स्वतःस्पष्ट रासायनिक अभिक्रियाएं जो बिजली उत्पन्न करती हैं।
  • इलेक्ट्रोलिटिक सेल: बिजली का उपयोग अस्वतंत्र रासायनिक अभिक्रियाओं को चलाने के लिए किया जाता है। [संदर्भ: NCERT Class 11, Ch 10, Electrochemistry]

• सेल घटक (इलेक्ट्रोड, इलेक्ट्रोलाईट, साल्ट ब्रिज)

  • इलेक्ट्रोड: सकारात्मक इलेक्ट्रोड (एनोड) और नकारात्मक इलेक्ट्रोड (कैथोड)
  • इलेक्ट्रोलाईट: यों को स्थानंतरित करने की अनुमति देने वाले आयनों को समाविष्ट करने वाला एक समाधान।
  • साल्ट ब्रिज: दो आधी-सेलों को जोड़ने वाला एक यू-आकार ट्यूब जिसमें एक इलेक्ट्रोलाईट भरा होता है। [संदर्भ: NCERT Class 11, Ch 10, Electrochemistry]

• सेल प्रतिस्थापनीयता और मानक कम घटनीय प्रतिस्थापनीयताओं का निर्धारण

  • सेल प्रतिस्थापनीयता (E°cell) एनोड और कैथोड की मानक कम घटनीय प्रतिस्थापनीयताओं के अंतर होती है।
  • E°cell = E°cathode - E°anode
  • सकारात्मक E°cell स्वभावशील प्रतिक्रिया को दर्शाता है, जबकि नकारात्मक E°cell अस्वभावशील प्रतिक्रिया को दर्शाता है। [संदर्भ: NCERT Class 12, Ch 3, Electrochemistry]

• नेर्न्स्ट समीकरण और इसके अनुप्रयोग

  • नेर्न्स्ट समीकरण सेल प्रतिस्थापनीयता को प्रतिक्रियाकर्ताओं और जीवाणुओं के आवर्धनों के आधार पर संबंधित करता है।
  • Ecell = E°cell - (RT/nF) ln Q
  • R आदर्श वायु सामान्य, T तापमान, n इलेक्ट्रॉनों की मोलों की संख्या, F फारडे की स्थिरांक हैं, और Q प्रतिक्रिया यथार्थ है। [संदर्भ: NCERT Class 12, Ch 3, Electrochemistry]

2. रेडक्स अभिक्रियाएं और इलेक्ट्रोड प्रक्रियाएं:

• ऑक्सीकरण और अपक्षीकरण अभिक्रियाएं

  • ऑक्सीकरण: इलेक्ट्रॉनों की हानि।
  • अपक्षीकरण: इलेक्ट्रॉनों का अर्जन।
  • रेडक्स अभिक्रियाएं ऑक्सीकरण और अपक्षीकरण दोनों को शामिल करती हैं।

• रेडक्स समीकरणों को संतुलित करना

  • रेडक्स समीकरणों को संतुलित करने में प्रतिक्रियाकारी और उत्पादों के संकेतकों को समान होने के लिए समाप किए जाते हैं।
  • आधा-प्रतिक्रिया विधि सामान्यतः रेडक्स समीकरणों को संतुलित करने के लिए प्रयोग की जाती है। [संदर्भ: NCERT Class 11, Ch 10, Electrochemistry]

• आधा प्रतिक्रियाएं और इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में उसकी भूमिका

  • आधा प्रतिक्रियाएं एनोड और कैथोड पर होने वाली व्यक्तिगत ऑक्सीडेशन और अपक्षीकरण अभिक्रियाएं हैं।
  • आधा प्रतिक्रियाएं इलेक्ट्रोड प्रक्रियाओं की समझ में मदद करती हैं और समग्र सेल प्रतिस्थापनीयता की गणना करने में मदद करती हैं।

• फैरेडे के विधियां और इलेक्ट्रोड अभिक्रियाओं की सांततिकता की गणना

  • फैरेडे के विधियां इलेक्ट्रोड पर पारित विद्युत आवर्ती की मात्रा के साथ एक विषय की मात्रा को संबंधित करती हैं।
  • पहला विधान मात्रा द्वारा प्रकटित विषय के साथ योग्य मात्रा के बराबर होने की स्थिरांक करता है।
  • दूसरा विधान कहता है कि एक ही विद्युत आवर्ती द्वारा प्रकटित विभिन्न विषयों की मास सीधे उनके समतुल्य भार के साथ बराबर होती हैं। [संदर्भ: NCERT Class 12, Ch 3, Electrochemistry]

3. इलेक्ट्रोलाईसिस और इसके अनुप्रयोग:

• इलेक्ट्रोलाईसिस के सिद्धांत
  • इलेक्ट्रोलाईसिस एक प्रक्रिया है जो रासायनिक परिवर्तन लाने के लिए बिजली का उपयोग करती है।

कंटेंट का हिन्दी संस्करण क्या है: - विधुत विलयन तब होता है जब एक प्रत्यक्ष विधुत माध्यम के माध्यम से सीधा विधुत धारा को पारित किया जाता है, जिससे यौगिक को उसके घटक तत्वों या सरल यौगिकों में विभाजित किया जाता है।

• ** धातुओं का विधुत शोधन **

  • धातुओं का विधुत शोधन विधुत संक्रमण द्वारा धातुओं की शुद्धिकरण प्रक्रिया है।
  • अशुद्ध धातु को एनोड के रूप में उपयोग किया जाता है, और शुद्ध धातु को कैथोड के रूप में उपयोग किया जाता है।
  • एनोड से धातु आयनों को विधुत अधिष्ठान पर घुलाया जाता है और फिर कैथोड पर शुद्ध धातु के रूप में जमा होते हैं। [संदर्भ: एनसीईआरटी कक्षा 12, अध्याय 3, विद्युतरसायन]

• ** पानी और अन्य यौगिकों का विधुत विलयन **

  • पानी का विधुत विलयन हाइड्रोजन और ऑक्सीजन गैस उत्पन्न करता है।
  • सोडियम क्लोराइड जैसे अन्य यौगिकों का विधुत विलयन, यौगिक के आधार पर विभिन्न उत्पाद उत्पन्न करता है।

• ** विद्युतयांत्रिकी में विधुतविलय के औद्योगिक अनुप्रयोग (क्लोरीन उत्पादन, एल्युमिनियम उत्पादन) **

  • विद्युतविलय का उपयोग क्लोरीन, हाइड्रोजन, सोडियम हाइड्रोक्साइड और एल्युमिनियम के उत्पादन में किया जाता है।

** 4. गटनी सेल और ईंधन सेल: **

• ** गटनी सेल और उनकी संभाविता **

  • गटनी सेल विद्युतरसायनिक सेल होती हैं जिनमें उत्पादकों के दो अधाय के दोनों में अलग-अलग घटकों में भिन्न साझापन होता है।
  • गटनी सेल की सेल कीटने द्वारा दो अधायों के बीच घटकों के बीच घटकों के बीच विभिन्नता पर निर्भर करती है।

• ** ईंधन सेल (हाइड्रोजन इंधन सेल) और उनकी कार्य सिद्धियां **

• हाइड्रोजन ईंधन सेल विद्युतरसायनिक सेल हैं जो हाइड्रोजन की ऊर्जा को सीधे विद्युत में रूपांतरित करती हैं।

• ईंधन सेल में हाइड्रोजन (एनोड) और ऑक्सीजन (कैथोड) के प्रतिक्रिया में पानी उत्पन्न होता है और विद्युत उत्पन्न होता है।

• ** ईंधन सेल के लाभ और अनुप्रयोग **

• माध्यमिक बैटरी (लीड-एसिड बैटरी, लिथियम-आयन बैटरी)

  • माध्यमिक बैटरी उन पुनर्ज्ञायन योग्य बैटरियों में हैं जिनमें विद्युत उत्पन्न करने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाएं उल्टा भी हो सकती हैं।
  • उदाहरण में लीड-एसिड बैटरी (आटोमोबाइलों में प्रयुक्त) और लिथियम-आयन बैटरी (इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में प्रयुक्त) शामिल हैं।

• बैटरी क्षमता और ऊर्जा घनत्व

  • बैटरी क्षमता वह अवधि है जिसमें यह चार्ज संग्रहित कर सकती है।
  • ऊर्जा घनत्व वह ऊर्जा मात्रा है जो इकाई मास या बैटरी के आयतन प्रतिष्ठित मात्रा प्रति संचय रखती है।

• बैटरियों के अनुप्रयोग

  • बैटरियों का उपयोग पोर्टेबल उपकरणों, वाहनों और ऊर्जा संचय प्रणालियों जैसे विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जाता है।

7. ईंधन ऊर्जा कोशिकाएँ:

• ईंधन ऊर्जा कोशिकाओं के कार्यसिद्धि सिद्धांत (हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाएँ, ठोस आयन ईंधन कोशिकाएँ)

  • ईंधन ऊर्जा कोशिकाएँ ईंधन (आमतौर पर हाइड्रोजन) और एक जावक (आमतौर पर ऑक्सीजन) के बीच इलेक्ट्रोकेमिक प्रतिक्रिया को सम्मिलित करती हैं।
  • यह प्रतिक्रिया विद्युत, पानी और ऊष्मा उत्पन्न करती है।
  • ठोस आयन ईंधन कोशिकाएँ (SOFCs) उच्च तापमान (800-1000°C) पर संचालित होती हैं और ठोस आयण इलेक्ट्रोलाइट का प्रयोग करती हैं। [संदर्भ: NCERT कक्षा 12, अध्याय 3, इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री]

• ईंधन ऊर्जा कोशिकाओं के लाभ और अनुप्रयोग

  • ईंधन ऊर्जा कोशिकाएँ की ऊर्जा प्रदर्शन शक्ति और पानी का उत्पादन करने से पर्यावरण के हित में होती हैं।
  • ईंधन ऊर्जा कोशिकाएँ वाहनों, पोर्टेबल उपकरणों और विद्युत संयंत्रों जैसे विभिन्न अनुप्रयोगों में प्रयोग होती हैं।

8. सुपरकैपेसिटर:

• सुपरकैपेसिटर के प्रकार

  • सुपरकैपेसिटर इलेक्ट्रिकल ऊर्जा को इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से या आयन प्रतिरूपण के माध्यम से संग्रहित करते हैं।
  • दो मुख्य प्रकार होते हैं: इलेक्ट्रिक डबल-लेयर कैपेसिटर (EDLCs) और प्यूडोकैपेसिटर्स।

• चार्ज संग्रहण तंत्र

  • EDLCs बिजलीय प्रभाव वाले परमाणुरेखा-विद्युत संपर्क पर बने इलेक्ट्रिक डबल-लेयर में चार्ज संग्रह करते हैं।
  • प्यूडोकैपेसिटर्स इलेक्ट्रोड सामग्री के माध्यम से रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के माध्यम से चार्ज संग्रह करते हैं।

• सुपरकैपेसिटर के लाभ और अनुप्रयोग

  • सुपरकैपेसिटर ऊर्जा घनत्व, गति से चार्ज करने और खाली करने, और लंबे चक्र जीवन का प्रदान करते हैं।
  • इन्हें ऊर्जा संचय प्रणालियों, ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स, और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे विभिन्न अनुप्रयोगों में प्रयोग किया जाता है।

9. इलेक्ट्रोप्लेटिंग और इलेक्ट्रोलेस्स प्लेटिंग:

• इलेक्ट्रोप्लेटिंग और इलेक्ट्रोलेस्स प्लेटिंग के सिद्धांत

  • इलेक्ट्रोप्लेटिंग एक चुंबकीय परत को एक चालक सतह पर चित्रित करके मेटल कोटिंग डिपॉज़िट करने का कार्य है।
  • इलेक्ट्रोलेस्स प्लेटिंग, जिसे केमिकल प्लेटिंग भी कहा जाता है, एक बाह्य विद्युत धारा का उपयोग न करते हुए मेटल कोटिंग डिपॉज़िट करने का कार्य है।

• मेटल की इलेक्ट्रोप्लेटिंग (तांबा, निकेल, क्रोम, आदि)

  • तांबे, निकेल, क्रोम, और चांदी जैसे मेटल की इलेक्ट्रोप्लेटिंग ईशातमक प्रभाव को बेहतर बनाने, उन्हें अपारंपरिक बनाने, और विद्युतीय संचरण क्षमता प्रदान करने के लिए प्रयोग की जाती है। [संदर्भ: NCERT कक्षा 12, अध्याय 3, इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री]

• इलेक्ट्रोप्लेटिंग और इलेक्ट्रोलेस्स प्लेटिंग के औद्योगिक अनुप्रयोग

  • इलेक्ट्रोप्लेटिंग और इलेक्ट्रोलेस्स प्लेटिंग को ऑटोमोटिव, एयरोस्पेस, आभूषण, और इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे उद्योगों में अनुप्रयोग पाया जाता है।