इलेक्ट्रोलाइटिक सेल क्या है?

एक इलेक्ट्रोलाइटिक सेल एक विद्युत रासायनिक उपकरण है जिसमें गैर-सहज ऑक्सीकरण कमी या रेडॉक्स प्रतिक्रिया को चलाने के लिए विद्युत ऊर्जा का उपभोग किया जाता है। यह गैल्वेनिक या वोल्टाइक सेल के विपरीत है , जो एक सहज रेडॉक्स प्रतिक्रिया से विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करता है।

इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाओं में होने वाली कई गैर-सहज प्रतिक्रियाओं में एक रासायनिक यौगिक का उसके घटक तत्वों में या सरल रासायनिक पदार्थों में टूटना शामिल है। विद्युत चालित लिसीज़ या ब्रेकडाउन प्रक्रियाओं के इस वर्ग को इलेक्ट्रोलिसिस कहा जाता है, जहाँ इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाओं को उनका नाम मिलता है।

इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाएं विद्युत ऊर्जा को रासायनिक संभावित ऊर्जा में परिवर्तित करने की अनुमति देती हैं। वे कई धातुकर्म प्रक्रियाओं का आधार भी बनाते हैं जिनके बिना आज हम जिस समाज को जानते हैं उसका अस्तित्व नहीं होगा।

इलेक्ट्रोलाइटिक सेल बनाम इलेक्ट्रोकेमिकल सेल

इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाओं से संबंधित एक अवधारणा विद्युत रासायनिक कोशिकाओं की है। उत्तरार्द्ध की अवधारणा के आसपास एक छोटा विभाजन है। कुछ लेखकों का मानना ​​है कि सभी कोशिकाएं जिनमें एक ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रिया दो इलेक्ट्रोड के बीच एक विद्युत प्रवाह से जुड़ी होती है, एक विद्युत रासायनिक सेल का प्रतिनिधित्व करती है, भले ही प्रतिक्रिया सहज हो या नहीं। इस दृष्टि से देखा जाए तो इलेक्ट्रोलाइटिक सेल एक विशेष प्रकार के इलेक्ट्रोकेमिकल सेल रहे हैं।

दूसरी ओर, लेखकों का एक अन्य समूह इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाओं को परिभाषित करता है, जिसमें एक सहज ऑक्सीकरण कमी प्रतिक्रिया एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न करती है। इस मामले में, इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाएं इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाओं के बिल्कुल विपरीत होंगी।

इस दुविधा के बावजूद, यह स्पष्ट है कि एक इलेक्ट्रोलाइटिक सेल की विशेषता यह है कि इसमें एक रेडॉक्स प्रतिक्रिया शामिल होती है जो सहज नहीं होती है, और इसलिए होने के लिए बाहरी स्रोत से ऊर्जा के इनपुट की आवश्यकता होती है।

कोशिकाएँ, आधी कोशिकाएँ और आधी प्रतिक्रियाएँ

जैसा कि इसके नाम का अर्थ है, प्रत्येक ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रिया में दो अलग-अलग लेकिन परस्पर संबंधित प्रक्रियाएं, ऑक्सीकरण और कमी शामिल होती हैं। ऑक्सीकरण इलेक्ट्रॉनों का नुकसान है जबकि कमी उनका लाभ है। चूंकि एक शुद्ध रासायनिक प्रतिक्रिया में परमाणु के बिना रहने के लिए कोई अनाथ इलेक्ट्रॉन नहीं हो सकता है, ऑक्सीकरण और कमी एक दूसरे के बिना नहीं हो सकती है। हालाँकि, यह अनिवार्य नहीं है कि दोनों प्रक्रियाएँ एक ही साइट पर हों।

यह अंतिम तथ्य इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाओं के अस्तित्व का प्रतिनिधित्व करता है और इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाओं का भी (या विस्तार से)। एक इलेक्ट्रोलाइटिक सेल एक प्रायोगिक उपकरण से ज्यादा कुछ नहीं है जिसमें एक रेडॉक्स प्रतिक्रिया के ऑक्सीकरण और कमी की प्रक्रिया को भौतिक रूप से अलग किया जाता है, लेकिन जो इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह की अनुमति देता है जहां ऑक्सीकरण होता है जहां एक कंडक्टर के माध्यम से कमी होती है। अलग-अलग खंड जहां ये अर्ध-प्रतिक्रियाएं होती हैं, उन्हें अर्ध-कोशिकाएं कहा जाता है , और विशिष्ट स्थान या सतह जहां प्रत्येक अर्ध-प्रतिक्रिया होती है, इलेक्ट्रोड कहलाती है ।

प्रत्येक इलेक्ट्रोकेमिकल या इलेक्ट्रोलाइटिक सेल को इलेक्ट्रोड की विशेषताओं द्वारा परिभाषित किया जाता है, उनमें से प्रत्येक में होने वाली विशेष अर्ध-प्रतिक्रिया और प्रत्येक अर्ध-सेल में मौजूद समाधानों की संरचना और एकाग्रता द्वारा। इसके अलावा, ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रिया की सहजता तथाकथित सेल क्षमता (ई _सेल के रूप में प्रतिनिधित्व ) द्वारा निर्धारित की जाती है।

एक सकारात्मक सेल क्षमता का तात्पर्य एक सहज प्रतिक्रिया से है, जबकि यदि यह नकारात्मक है, तो प्रतिक्रिया सहज नहीं होगी। इसलिए, हम फिर से एक इलेक्ट्रोलाइटिक सेल को एक नकारात्मक सेल क्षमता के रूप में परिभाषित कर सकते हैं, जिसे कार्य करने के लिए विद्युत ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाओं का संचालन

निम्नलिखित आंकड़ा एक विशिष्ट जेनेरिक इलेक्ट्रोलाइटिक सेल के घटकों को दिखाता है।

जैसा कि देखा जा सकता है, सेल दो इलेक्ट्रोड ( एनोड और कैथोड ) से बना है जो एक इलेक्ट्रोलाइट समाधान में डूबे हुए हैं (जो सुनिश्चित करता है कि यह बिजली का संचालन करता है, विद्युत सर्किट को बंद करता है) और जो विद्युत कंडक्टरों के माध्यम से भी जुड़े हुए हैं एक प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोत (ग्रे बॉक्स जो विद्युत दीवार से जुड़ा हुआ है) से गुजरना।

इस जेनेरिक इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में होने वाली आधी प्रतिक्रियाएं छवि के दाईं ओर दिखाई जाती हैं। जैसा कि देखा जा सकता है, सेल क्षमता (समग्र प्रतिक्रिया की) नकारात्मक है, इसलिए इलेक्ट्रॉनों (जो नकारात्मक भी हैं) में एनोड से कैथोड तक प्रवाहित होने की प्रवृत्ति नहीं होती है।

हालांकि, जब बिजली स्रोत चालू होता है, तो यह एक संभावित अंतर उत्पन्न करता है जो सेल की क्षमता का प्रतिकार करता है और उससे अधिक होता है, जो इलेक्ट्रॉनों को कंडक्टर के माध्यम से स्थानांतरित करने के लिए प्रेरित करता है, जिससे ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रिया होती है।

परिभाषा के अनुसार, एक इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में, एनोड इलेक्ट्रोड होता है जहां ऑक्सीकरण होता है और आमतौर पर बाईं ओर दर्शाया जाता है। इसके बजाय, कैथोड वह जगह है जहां कमी होती है और दाईं ओर चित्रित होती है, इसलिए इलेक्ट्रॉन हमेशा एनोड से कैथोड तक प्रवाहित होते हैं।

इसे (स्पैनिश में) याद रखने का एक आसान तरीका यह है कि “स्वर स्वरों के साथ जाते हैं और व्यंजन व्यंजनों के साथ जाते हैं”:

ऐनोड , ऑक्सीकरण और बायां एक स्वर से शुरू होते हैं, इसलिए वे सभी एक साथ चलते हैं; जबकि, कैथोड , रिडक्शन , और राइट सभी एक व्यंजन से शुरू होते हैं, इसलिए वे एक साथ भी चलते हैं।

इलेक्ट्रोलाइटिक सेल उपयोग

आप कह सकते हैं कि इलेक्ट्रोलाइटिक सेल हमारे आधुनिक जीवन के लिए आवश्यक हैं। यह, सबसे पहले, कई आवश्यक उद्योगों के कारण है जो पूरी तरह से इलेक्ट्रोलाइटिक प्रक्रियाओं पर निर्भर करते हैं, और दूसरी बात यह है कि वे रासायनिक संभावित ऊर्जा के रूप में विद्युत ऊर्जा को स्टोर करने की हमारी क्षमता का आधार बनाते हैं। इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाओं के कुछ सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं:

धातुओं का उत्पादन और शुद्धिकरण

मनुष्यों के लिए सबसे महत्वपूर्ण धातुओं में से कुछ , जैसे एल्यूमीनियम और तांबा, इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाओं के माध्यम से औद्योगिक रूप से उत्पादित होते हैं। वे सक्रिय धातुओं जैसे क्षार धातु (लिथियम, सोडियम और पोटेशियम) और कुछ बहुत ही महत्वपूर्ण क्षारीय पृथ्वी धातु जैसे मैग्नीशियम प्राप्त करने के कुछ तरीकों में से एक का प्रतिनिधित्व करते हैं।

हलोजन उत्पादन

रासायनिक उद्योग में फ्लोरीन और क्लोरीन जैसे हलोजन का बहुत महत्व है। वे पीवीसी और टेफ्लॉन जैसे कई पेट्रोलियम डेरिवेटिव्स के उत्पादन के लिए आवश्यक अभिकर्मक हैं, साथ ही दवाओं के लिए अनगिनत सिंथेटिक प्रक्रियाओं में उपयोग किए जाते हैं जो हर दिन जीवन बचाते हैं। इन हैलोजन का मुख्य स्रोत उनके आयन युक्त लवणों का विद्युत अपघटन है।

ऊर्जा भंडारण

जैसा ऊपर बताया गया है, इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाएं रासायनिक ऊर्जा के रूप में विद्युत ऊर्जा को संग्रहित करने में सक्षम हैं। इसका सबसे मूर्त उदाहरण सभी रिचार्जेबल बैटरी की चार्जिंग प्रक्रिया है। इलेक्ट्रोलाइटिक सेल के बिना, लिथियम बैटरी जो हमारे द्वारा प्रतिदिन उपयोग किए जाने वाले अधिकांश मोबाइल उपकरणों को शक्ति प्रदान करती हैं, रिचार्जेबल नहीं होंगी। पानी का इलेक्ट्रोलिसिस गैसीय हाइड्रोजन के उत्पादन का आधार है , जिसे ब्लू ओरिजिन के ब्लू शेफर्ड , जेफ बेजोस की एयरोस्पेस कंपनी जैसे रॉकेट में स्वच्छ ईंधन के रूप में या कुछ के ईंधन कोशिकाओं में विद्युत ऊर्जा के स्रोत के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। इलेक्ट्रिक कारों के मॉडल।

इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाओं के उदाहरण

पानी का इलेक्ट्रोलिसिस

पानी का इलेक्ट्रोलिसिस 0.1 एम सल्फ्यूरिक एसिड के घोल से करंट प्रवाहित करके किया जाता है।शामिल अर्ध-प्रतिक्रियाएं और समग्र प्रतिक्रिया हैं:

पिघला हुआ सोडियम क्लोराइड का इलेक्ट्रोलिसिस

पिघले हुए सोडियम क्लोराइड में आयन आवेश वाहक के रूप में कार्य करते हैं जो बिजली का संचालन करते हैं। इस प्रकार औद्योगिक स्तर पर सोडियम का उत्पादन होता है।

संदर्भ

• हलोजन (एनडी)। जुलाई 2021 में https://www.textoscientificos.com/quimica/inorganica/halogenos/fluor पर समीक्षित
• विद्युत रासायनिक कोशिकाएं (sf)। जुलाई 2021 में समीक्षित
• इलेक्ट्रोकेमिकल सेल । (2020, 14 अगस्त)। https://chem.libretexts.org/@go/page/41636 पर संशोधित जुलाई 2021
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• इलेक्ट्रोकेमिकल सेल कन्वेंशन । (2021, 10 अप्रैल)। संशोधित जुलाई 2021 https://chem.libretexts.org/@go/page/291 पर