ফ্যারাডে ইলেক্ট্রোলাইসিসের নিয়ম

ফ্যারাডে ইলেক্ট্রোলাইসিসের নিয়মগুলি হল পরিমাণগত সম্পর্ক যা মাইকেল ফ্যারাডে এর ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল গবেষণার উপর ভিত্তি করে, যা তিনি 1836 সালে প্রকাশ করেছিলেন।

এই আইনগুলি নির্গত পদার্থের পরিমাণের মধ্যে সম্পর্ক নির্ধারণ করে তড়িৎ বিশ্লেষণের সময় এবং বিদ্যুতের পরিমাণ ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্য দিয়ে যায়। ফ্যারাডে এর আইন দুটি। বৈজ্ঞানিক সাহিত্যে এবং পাঠ্যপুস্তকে, এই আইনগুলির বিভিন্ন সূত্র রয়েছে।

ইলেক্ট্রোলাইসিস - উত্তরণের সময় এর উপাদান পদার্থের ইলেক্ট্রোলাইট থেকে মুক্তি বিদ্যুৎ…উদাহরণস্বরূপ, যখন একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ সামান্য অম্লীয় জলের মধ্য দিয়ে যায়, তখন জলটি তার উপাদান অংশে পচে যায় — গ্যাস (অক্সিজেন এবং হাইড্রোজেন)।

ইলেক্ট্রোলাইট থেকে নিঃসৃত পদার্থের পরিমাণ ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্য দিয়ে যাওয়া বিদ্যুতের পরিমাণের সমানুপাতিক, অর্থাৎ, এই কারেন্ট প্রবাহিত সময়ের বর্তমান সময়ের শক্তির গুণফল। অতএব, তড়িৎ বিশ্লেষণের ঘটনাটি স্রোতের শক্তি পরিমাপ করতে এবং নির্ধারণ করতে পারে বর্তমান ইউনিট.

ইলেক্ট্রোলাইট - একটি সমাধান এবং সাধারণত একটি জটিল তরল যা বৈদ্যুতিক প্রবাহ পরিচালনা করে।ব্যাটারিতে, ইলেক্ট্রোলাইট হল সালফিউরিক অ্যাসিডের দ্রবণ (সীসায়) অথবা কস্টিক পটাশ বা কস্টিক সোডার দ্রবণ (লোহা-নিকেলে)। গ্যালভ্যানিক কোষে, যেকোনো রাসায়নিক যৌগের সমাধান (অ্যামোনিয়া, কপার সালফেট, ইত্যাদি) ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে কাজ করে।

মাইকেল ফ্যারাডে (1791 - 1867)

মাইকেল ফ্যারাডে (1791 - 1867) - ইংরেজ পদার্থবিদ, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ঘটনার আধুনিক মতবাদের প্রতিষ্ঠাতা। তিনি একটি বই বাঁধাই কর্মশালায় একজন শিক্ষানবিশ হিসাবে তার কর্মজীবন শুরু করেন। তিনি শুধুমাত্র একটি প্রাথমিক শিক্ষা পেয়েছিলেন, কিন্তু স্বাধীনভাবে বিজ্ঞান অধ্যয়ন করেছিলেন এবং রসায়নবিদ দেবীর জন্য একটি পরীক্ষাগার সহকারী হিসাবে কাজ করেছিলেন, তিনি একজন মহান বিজ্ঞানী হয়ে ওঠেন, সর্বশ্রেষ্ঠ পরীক্ষামূলক পদার্থবিদদের একজন।

ফ্যারাডে খুলে দিল ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক আনয়নের ঘটনা, তড়িৎ বিশ্লেষণের আইন, বৈদ্যুতিক এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের মতবাদ তৈরি করে আধুনিক ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড ধারণার ভিত্তি… তিনিই প্রথম বিজ্ঞানী যিনি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ঘটনার কম্পনশীল, তরঙ্গ প্রকৃতির ধারণা পেয়েছিলেন।

ফ্যারাডে ইলেক্ট্রোলাইসিসের প্রথম সূত্র

ইলেক্ট্রোলাইসিসের সময় একটি পদার্থের ভর যা ইলেক্ট্রোডের উপর প্রবাহিত হবে তা সেই ইলেক্ট্রোডে স্থানান্তরিত বিদ্যুতের পরিমাণের (ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্য দিয়ে যাওয়া) সরাসরি সমানুপাতিক। বিদ্যুতের পরিমাণ বলতে বৈদ্যুতিক চার্জের পরিমাণ বোঝায়, সাধারণত দুলগুলিতে পরিমাপ করা হয়।

ফ্যারাডে এর তড়িৎ বিশ্লেষণের দ্বিতীয় সূত্র

একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ বিদ্যুতের (বৈদ্যুতিক চার্জ) জন্য, একটি রাসায়নিক উপাদানের ভর যা তড়িৎ বিশ্লেষণের সময় একটি ইলেক্ট্রোডে জমা হবে তা সেই উপাদানটির সমতুল্য ভরের সরাসরি সমানুপাতিক। একটি পদার্থের সমতুল্য ভর হল তার মোলার ভর একটি পূর্ণ সংখ্যা দ্বারা বিভক্ত, পদার্থটি যে রাসায়নিক বিক্রিয়ায় জড়িত তার উপর নির্ভর করে।

বা

একই পরিমাণ বিদ্যুত ইলেক্ট্রোলাইসিসের সময় ইলেক্ট্রোডগুলিতে বিভিন্ন পদার্থের সমতুল্য ভরের মুক্তির দিকে পরিচালিত করে। যে কোনো পদার্থের সমতুল্য এক মোল মুক্ত করতে একই পরিমাণ বিদ্যুৎ খরচ করতে হয়, যথা 96485 সি। এই তড়িৎ রাসায়নিক ধ্রুবককে বলা হয় ফ্যারাডে নম্বর.

গাণিতিক আকারে ফ্যারাডে এর আইন

• m হল ইলেক্ট্রোডে জমা হওয়া পদার্থের ভর;

• Q হল দুলতে থাকা মোট বৈদ্যুতিক চার্জের মান, যা তড়িৎ বিশ্লেষণের সময় পাস হয়;

• F = 96485.33 (83) C/mol — ফ্যারাডে সংখ্যা;

• M হল g/mol এ মৌলের মোলার ভর;

• z — একটি পদার্থের আয়নগুলির ভ্যালেন্স সংখ্যা (প্রতি আয়নে ইলেকট্রন);

• M/z — ইলেক্ট্রোডে প্রয়োগ করা পদার্থের সমতুল্য ভর।

ফ্যারাডে এর তড়িৎ বিশ্লেষণের প্রথম সূত্রে প্রয়োগ করা হয়েছে, M, F, এবং z হল ধ্রুবক, তাই Q যত বেশি হবে, তত বেশি m হবে।

ফ্যারাডে এর তড়িৎ বিশ্লেষণের দ্বিতীয় সূত্রের পরিপ্রেক্ষিতে, Q, F এবং z হল ধ্রুবক, তাই যত বেশি M/z হবে, তত বেশি m হবে।

প্রত্যক্ষ বর্তমান জন্য আমরা আছে

• n হল ইলেক্ট্রোডে নির্গত মোলের সংখ্যা (পদার্থের পরিমাণ): n = m/M।

• t হল ইলেক্ট্রোলাইটের মাধ্যমে প্রত্যক্ষ প্রবাহের সময়। বিকল্প কারেন্টের জন্য, সময়ের সাথে মোট চার্জ যোগ করা হয়।

• t হল মোট ইলেক্ট্রোলাইসিস সময়।

ফ্যারাডে আইন প্রয়োগের একটি উদাহরণ

জড় অ্যানোডের সাথে সোডিয়াম সালফেটের জলীয় দ্রবণের তড়িৎ বিশ্লেষণের সময় ক্যাথোড এবং অ্যানোডে তড়িৎ-রাসায়নিক প্রক্রিয়াগুলির সমীকরণ লিখতে হবে। সমস্যার সমাধান নিম্নরূপ হবে। সমাধানে, সোডিয়াম সালফেট নিম্নলিখিত স্কিম অনুযায়ী বিচ্ছিন্ন হবে:

এই সিস্টেমে স্ট্যান্ডার্ড ইলেক্ট্রোড সম্ভাব্য নিম্নরূপ:

এটি একটি নিরপেক্ষ মাধ্যমের (-0.41 V) হাইড্রোজেন ইলেক্ট্রোডের তুলনায় অনেক বেশি নেতিবাচক সম্ভাব্য স্তর। অতএব, নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডে (ক্যাথোড), জলের ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ডিসোসিয়েশন নিম্নলিখিত স্কিম অনুসারে হাইড্রোজেন এবং হাইড্রোক্সাইড আয়নের মুক্তির সাথে শুরু হবে:

এবং ধনাত্মক চার্জযুক্ত সোডিয়াম আয়নগুলি নেতিবাচক চার্জযুক্ত ক্যাথোডের কাছে এসে দ্রবণের সংলগ্ন অংশে ক্যাথোডের কাছে জমা হবে।

পানির বৈদ্যুতিন রাসায়নিক জারণ ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড (অ্যানোড) এ ঘটবে, যা নিম্নলিখিত স্কিম অনুসারে অক্সিজেন মুক্তির দিকে পরিচালিত করবে:

এই সিস্টেমে, স্ট্যান্ডার্ড ইলেক্ট্রোড পটেনশিয়াল হল +1.23 V, যা নিম্নোক্ত সিস্টেমে পাওয়া স্ট্যান্ডার্ড ইলেক্ট্রোড পটেনশিয়াল থেকে বেশ নীচে:

ঋণাত্মক চার্জযুক্ত সালফেট আয়নগুলি ধনাত্মক চার্জযুক্ত অ্যানোডের দিকে অগ্রসর হলে অ্যানোডের কাছাকাছি স্থানটিতে জমা হবে।