अपचयन अभिक्रियाएँ तथा इलेक्ट्रोड प्रक्रम
यदि जिंक की छड़ को कॉपर सल्फेट के विलयन में डूबा देते हैं। इस अपचयोपचय अभिक्रिया के दौरान ज़िंक से कॉपर पर इलेक्ट्रॉन के प्रत्यक्ष स्थानतरण द्वारा ज़िंक का ऑक्सीकरण ज़िंक आयन के रूप में होता है तथा कॉपर आयनों का अपचयन कॉपर धातु के रूप में होता है। इस अभिक्रिया में ऊष्मा का उत्सर्जन होता है। इसमें अभिक्रिया की ऊष्मा विधुत ऊर्जा में उत्सर्जित होती है जो बाद विधुत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है जिससे कॉपर सलफेट विलयन से ज़िंक धातु का पृथककरण आसान हो जाता है। इलेक्ट्रोड एक चालक होता है जिसमें धारा बहती है।
इलेक्ट्रोड विभव
जब किसी धातु की छड़ को उसी धातु के लवण के विलयन में डुबोया जाता है तो धातु की छड़ और विलयन के सापेक्ष धनावेश या ऋणावेश उत्पन्न हो जाता है। इसके फलस्वरूप धातु और विलयन के स्पर्श तल पर एक विभवांतर स्थापित हो जाता है जिसे धातु का इलेक्ट्रोड विभव कहते हैं।
एक विधुत रासायनिक सेल जो रेडॉक्स अभिक्रियाओं की रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है उसे गैल्वेनिक सेल या वोल्टाइक सेल कहा जाता है। गैल्वेनिक सेल वोल्टाइक सेल एक विधुत रासायनिक सेल है जो विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए रासायनिक अभिक्रियाओं का उपयोग करता है। ऑक्सीकरण-कअपचयन अभिक्रियाओं में, इलेक्ट्रॉनों को एक आयन से दूसरी आयन में परिवर्तित किया जाता है। यदि अभिक्रिया स्वतःप्रवर्तित होती है तो ऊर्जा मुक्त होती है। इसलिए, उत्पन्न ऊर्जा का उपयोग उपयोगी कार्य करने के लिए किया जाता है। गैल्वेनिक सेल द्वारा किया गया विद्युत कार्य मुख्य रूप से वोल्टाइक सेल में स्वतःप्रवर्तित रेडॉक्स अभिक्रिया की गिब्स ऊर्जा के कारण होता है। इसमें सामान्यतः दो अर्ध सेल और एक लवण ब्रिज होता है। प्रत्येक अर्ध सेल में वैधुत अपघट्य में डूबा हुआ एक धातु इलेक्ट्रोड होता है। ये दो अर्ध-सेल धातु के तारों की सहायता से बाहरी रूप से एक वोल्टमीटर और एक स्विच से जुड़े होते हैं। कुछ मामलों में, जब दोनों इलेक्ट्रोडों को एक ही विद्युतपघट्य में डुबोया जाता है, तो लवण ब्रिज की आवश्यकता नहीं होती है।
गैल्वेनिक सेल में एनोड पर जिंक इलेक्ट्रोड का ऑक्सीकरण होता है। कैथोड पर कॉपर इलेक्ट्रोड का अपचयन होता है। एक गैल्वेनिक सेल को विलयन की उदासीनता बनाए रखने और एक सेल से दूसरे सेल में आयनों के मुक्त प्रवाह की अनुमति देने के लिए एक लवण ब्रिज की आवश्यकता होती है।
गैल्वेनिक सेल के भाग
गैल्वेनिक सेल मुख्यतः कुछ भागों से मिलकर बना होता है:
एनोड
एनोड इलेक्ट्रोड पर ऑक्सीकरण होता है। गैल्वेनिक सेल में एनोड पर जिंक इलेक्ट्रोड का ऑक्सीकरण होता है।
कैथोड
कैथोड इलेक्ट्रोड पर अपचयन होता है। गैल्वेनिक सेल में कैथोड पर कॉपर इलेक्ट्रोड का अपचयन होता है।
लवण ब्रिज
इसमें विद्युतपघट्य्स होते हैं जो गैल्वेनिक सेल में सर्किट को पूरा करने के लिए आवश्यक होते हैं।
अर्ध-सेल
अर्ध-सेल द्वारा अपचयन और ऑक्सीकरण अभिक्रियाओं को अलग- अलग किया जाता है।
बाहरी सर्किट
इलेक्ट्रोड के बीच इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह का संचालन करता है।
गैल्वेनिक सेल में, जब एक इलेक्ट्रोड को इलेक्ट्रोड-विद्युतपघट्य इंटरफ़ेस पर विद्युतपघट्य के संपर्क में लाया जाता है, तो धातु इलेक्ट्रोड के परमाणुओं में इलेक्ट्रोड पर से इलेक्ट्रॉन बाहर निकलकर विद्युतपघट्य के विलयन में आयन उत्पन्न करने की प्रवृत्ति होती है। इस प्रकार, धातु इलेक्ट्रोड को ऋणात्मक आवेश आता है। जबकि एक ही समय में विद्युतपघट्य विलयन में धातु आयनों में भी धातु इलेक्ट्रोड पर इक्कठे होने की प्रवृत्ति होती है। इस प्रकार, इलेक्ट्रोड पर धनात्मक आवेश आता है। साम्यावस्था पर, आवेश का पृथक्करण होता है और दो विपरीत अभिक्रियाओं की प्रवृत्ति के आधार पर, इलेक्ट्रोड को धनात्मक या ऋणात्मक रूप से आवेशित किया जा सकता है। इसलिए, इलेक्ट्रोड और वैधुतअपघट्य के बीच एक संभावित अंतर विकसित होता है। इस संभावित अंतर को इलेक्ट्रोड क्षमता के रूप में जाना जाता है।
मानकं इलेक्ट्रोड विभव
किसी धातु की छड़ को 25°C पर एक मोलर धातु आयन सान्द्रता के विलयन में डुबोने पर धातु और विलयन के मध्य जो विभवान्तर उत्पन्न होता है उसे धातु का मानक इलेक्ट्रोड विभव E° कहते हैं।
अभ्यास प्रश्न
- इलेक्ट्रोड विभव से आप क्या समझते हैं ?
- मानक इलेक्ट्रोड विभव से क्या तातपर्य है?
