अध्याय 2: वैद्युतरसायन

कक्षा 12 रसायन विज्ञान एनसीईआरटी पाठ्यपुस्तक का अध्याय 2, "वैद्युतरसायन", रासायनिक और वैद्युत ऊर्जा के परस्पर रूपांतरण को समझाता है — जिसमें गैल्वेनिक सेल, नर्न्स्ट समीकरण, वैद्युत-अपघटनी चालकता, फैराडे के वैद्युत-अपघटन के नियम, बैटरियाँ, ईंधन सेल और वैद्युतरासायनिक प्रक्रिया के रूप में संक्षारण सम्मिलित हैं।

• सेलों में रेडॉक्स ऊर्जा — अध्याय बताता है कि स्वतःप्रवर्तित रेडॉक्स अभिक्रियाएँ गैल्वेनिक सेलों को वैद्युत ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए प्रेरित करती हैं, और बाह्य स्रोत कैसे वैद्युत-अपघटन सेलों में अस्वतःप्रवर्तित अभिक्रियाएँ कराता है — ये दोनों परस्पर दर्पण-प्रक्रियाएँ वैद्युतरसायन के पूरे विषय का आधार हैं।
• विभव, ऊर्जा और साम्य को जोड़ना — अध्याय सेल-विभव को ऊष्मागतिकी से जोड़ता है — परिवर्तित आयन-सांद्रता पर emf के लिए नर्न्स्ट समीकरण निगमित करता है और मानक सेल विभव को गिब्स ऊर्जा तथा साम्य स्थिरांक से संबद्ध करता है, जिससे मापा गया वोल्टेज किसी अभिक्रिया की स्वतःप्रवर्तिता और सीमा बताता है।
• वैद्युत-अपघट्यों की चालकता — आयनिक चालन को मोलर चालकता और कोलराउश के स्वतंत्र आयन प्रवास के नियम के माध्यम से समझाया गया है — यह दर्शाते हुए कि तनुकरण के साथ चालकता कैसे बदलती है और दुर्बल वैद्युत-अपघट्यों की सीमांत मोलर चालकता कैसे ज्ञात की जाती है।
• अनुप्रयोग: बैटरियाँ, ईंधन सेल और संक्षारण — इन विचारों को वास्तविक युक्तियों पर लागू किया गया है — प्राथमिक और द्वितीयक बैटरियाँ, हाइड्रोजन-ऑक्सीजन ईंधन सेल — और लोहे के जंग लगने की अवांछित वैद्युतरसायन पर, जहाँ लोहे की सतह एक लघु गैल्वेनिक सेल की तरह व्यवहार करती है।

1. 01गैल्वेनिक सेल स्वतःप्रवर्तित रेडॉक्स अभिक्रिया की गिब्स ऊर्जा को वैद्युत कार्य में परिवर्तित करता है; डेनियल सेल (Zn/Cu²⁺) का मानक emf 1.1 V होता है।
2. 02नर्न्स्ट समीकरण E(सेल) = E°(सेल) − (RT/nF) ln Q सेल विभव को अभिक्रिया भागफल से जोड़ता है; 298 K पर यह सरल होकर E(सेल) = E°(सेल) − (0.059/n) log Q बन जाता है।
3. 03मानक सेल विभव, मानक गिब्स ऊर्जा और साम्य स्थिरांक परस्पर संबद्ध हैं: ΔrG° = −nFE°(सेल) और E°(सेल) = (2.303RT/nF) log Kc।
4. 04मोलर चालकता (Λm = κ/c) तनुकरण पर दोनों प्रकार के वैद्युत-अपघट्यों के लिए बढ़ती है; प्रबल वैद्युत-अपघट्यों के लिए Λm = Λ°m − A√c (डेबाई-हुकेल-ऑनसेजर समीकरण)।
5. 05कोलराउश का नियम: सीमांत मोलर चालकता, अलग-अलग आयनों की सीमांत मोलर चालकताओं के योग के बराबर होती है: Λ°m = ν₊λ°₊ + ν₋λ°₋; इसका उपयोग दुर्बल वैद्युत-अपघट्यों की Λ°m ज्ञात करने में होता है।
6. 06लोहे का संक्षारण एक वैद्युतरासायनिक प्रक्रिया है जिसमें धातु की सतह गैल्वेनिक सेल की भाँति कार्य करती है: लोहा एनोड पर ऑक्सीकृत होता है (E° = −0.44 V) और ऑक्सीजन कैथोड पर अपचयित होती है (E° = +1.23 V), जिससे कुल E°(सेल) = 1.67 V प्राप्त होता है।