രാസപ്രവർത്തനങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് വൈദ്യുതോർജ്ജം ഉത്പാദിപ്പിക്കാം, തിരിച്ചും, സ്വയം പ്രവർത്തിക്കാത്ത രാസപ്രവർത്തനങ്ങൾ നടത്താൻ വൈദ്യുതോർജ്ജം ഉപയോഗിക്കാം.

സ്വയം പ്രവർത്തിക്കുന്ന രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിൽ നിന്ന് പുറത്തുവിടുന്ന ഊർജ്ജം ഉപയോഗിച്ച് വൈദ്യുതി ഉത്പാദിപ്പിക്കലും, സ്വയം പ്രവർത്തിക്കാത്ത രാസരൂപാന്തരണങ്ങൾ നടത്താൻ വൈദ്യുതോർജ്ജം ഉപയോഗിക്കലും ആണ് വൈദ്യുതരസതന്ത്രത്തിൽ പഠിക്കുന്നത്. സിദ്ധാന്തപരവും പ്രായോഗികവുമായ കാര്യങ്ങൾക്ക് ഈ വിഷയം പ്രാധാന്യമർഹിക്കുന്നു. വൻതോതിലുള്ള ലോഹങ്ങൾ, സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ്, ക്ലോറിൻ, ഫ്ലൂറിൻ തുടങ്ങിയ പല രാസവസ്തുക്കളും വൈദ്യുതരാസമാർഗത്തിലൂടെയാണ് ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത്. ബാറ്ററികളും ഇന്ധന കോശങ്ങളും രാസോർജ്ജത്തെ വൈദ്യുതോർജ്ജമാക്കി മാറ്റുകയും വിവിധ ഉപകരണങ്ങളിൽ വൻതോതിൽ ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. വൈദ്യുതരാസമാർഗത്തിൽ നടത്തുന്ന പ്രവർത്തനങ്ങൾ ഊർജ്ജകാര്യക്ഷമതയുള്ളതും മലിനീകരണം കുറഞ്ഞതുമാകാം. അതിനാൽ, പരിസ്ഥിതി സൗഹൃദമായ പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന് വൈദ്യുതരസതന്ത്രത്തിലെ പഠനം പ്രധാനമാണ്. കോശങ്ങളിലൂടെ സംവേദന സിഗ്നലുകൾ മസ്തിഷ്കത്തിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യുകയും തിരിച്ചും, കോശങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള ആശയവിനിമയവും വൈദ്യുതരാസ ഉത്ഭവമുള്ളതാണെന്ന് അറിയാം. അതിനാൽ, വൈദ്യുതരസതന്ത്രം വളരെ വിശാലവും അന്തർവിഷയകവുമായ ഒരു വിഷയമാണ്. ഈ യൂണിറ്റിൽ, അതിന്റെ ചില പ്രധാനപ്പെട്ട പ്രാഥമിക വശങ്ങൾ മാത്രമേ ഞങ്ങൾ പരിഗണിക്കൂ.

3.1 വൈദ്യുതരാസ കോശങ്ങൾ

ക്ലാസ് XI, യൂണിറ്റ് 8-ൽ, ഞങ്ങൾ ഡാനിയൽ കോശത്തിന്റെ (ചിത്രം 3.1) നിർമ്മാണവും പ്രവർത്തനവും പഠിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഈ കോശം റിഡോക്സ് പ്രവർത്തനം Zn സമയത്ത് വിടുകയാക്കുന്ന രാസോർജ്ജം

ചിത്രം 3.1: സിങ്ക്, കോപ്പർ എന്നീ വൈദ്യുതാഗ്രങ്ങളുള്ള ഡാനിയൽ കോശം, അവയുടെ ലവണങ്ങളുടെ ലായനിയിൽ മുക്കിയിരിക്കുന്നു.

$$ \begin{equation*} \mathrm{Zn}(\mathrm{s})+\mathrm{Cu}^{2+}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{Zn}^{2+}(\mathrm{aq})+\mathrm{Cu}(\mathrm{s}) \tag{3.1} \end{equation*} $$

വൈദ്യുതോർജ്ജമാക്കി മാറ്റുകയും $1.1 \mathrm{~V}$ ന് തുല്യമായ ഒരു വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ ഉണ്ടായിരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് $\mathrm{Zn}^{2+}$, $\mathrm{Cu}^{2+}$ അയോണുകളുടെ സാന്ദ്രത ഏകത്വമാകുമ്പോൾ $\left(1 \mathrm{~mol} \mathrm{dm}^{-3}\right)^{*}$. അത്തരമൊരു ഉപകരണത്തെ ഗാൽവാനിക് അല്ലെങ്കിൽ വോൾട്ടായിക് കോശം എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

ഗാൽവാനിക് കോശത്തിൽ [ചിത്രം 3.2(a)] ഒരു ബാഹ്യ വിപരീത പൊട്ടൻഷ്യൽ പ്രയോഗിച്ച് പതുക്കെ വർദ്ധിപ്പിച്ചാൽ, എതിർക്കുന്ന വോൾട്ടേജ് 1.1 V [ചിത്രം 3.2(b)] മൂല്യത്തിൽ എത്തുന്നതുവരെ പ്രവർത്തനം തുടരുന്നതായി കാണാം, അപ്പോൾ പ്രവർത്തനം പൂർണ്ണമായി നിർത്തുകയും കോശത്തിലൂടെ കറന്റ് ഒഴുകാതിരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ബാഹ്യ പൊട്ടൻഷ്യലിൽ ഏതെങ്കിലും കൂടുതൽ വർദ്ധനവ് വിപരീത ദിശയിൽ [ചിത്രം 3.2(c)] വീണ്ടും പ്രവർത്തനം ആരംഭിക്കുന്നു. ഇപ്പോൾ ഇത് ഒരു ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കോശമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു, സ്വയം പ്രവർത്തിക്കാത്ത രാസപ്രവർത്തനങ്ങൾ നടത്താൻ വൈദ്യുതോർജ്ജം ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു ഉപകരണം. രണ്ട് തരം കോശങ്ങളും വളരെ പ്രധാനമാണ്, അവയുടെ ചില പ്രധാന സവിശേഷതകൾ ഞങ്ങൾ തുടർന്നുള്ള പേജുകളിൽ പഠിക്കും.

(a) $E _{\text { ext }}$ < 1.1 V ആകുമ്പോൾ

(i) Zn റോഡിൽ നിന്ന് Cu റോഡിലേക്ക് ഇലക്ട്രോണുകൾ ഒഴുകുന്നു, അതിനാൽ Cu-യിൽ നിന്ന് Zn-ലേക്ക് കറന്റ് ഒഴുകുന്നു.

(ii) Zn ആനോഡിൽ ലയിക്കുകയും കോപ്പർ കാഥോഡിൽ അവക്ഷിപ്തമാവുകയും ചെയ്യുന്നു.

(b) $E _{\text { ext }}$ = 1.1 V ആകുമ്പോൾ

(i) ഇലക്ട്രോണുകളോ കറന്റോ ഒഴുകുന്നില്ല.

(ii) രാസപ്രവർത്തനമില്ല.

(c) Eext > 1.1 V ആകുമ്പോൾ

(i) Cu-യിൽ നിന്ന് Zn-ലേക്ക് ഇലക്ട്രോണുകൾ ഒഴുകുകയും Zn-ൽ നിന്ന് Cu-യിലേക്ക് കറന്റ് ഒഴുകുകയും ചെയ്യുന്നു.

(ii) സിങ്ക് വൈദ്യുതാഗ്രത്തിൽ അവക്ഷിപ്തമാവുകയും കോപ്പർ കോപ്പർ വൈദ്യുതാഗ്രത്തിൽ ലയിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ചിത്രം 3.2 കോശ പൊട്ടൻഷ്യലിനെ എതിർക്കുന്ന ബാഹ്യ വോൾട്ടേജ് $E _{\text { ext }}$ പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ ഡാനിയൽ കോശത്തിന്റെ പ്രവർത്തനം

3.2 ഗാൽവാനിക് കോശങ്ങൾ

മുമ്പ് സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ (ക്ലാസ് XI, യൂണിറ്റ് 8) ഒരു സ്വയം പ്രവർത്തിക്കുന്ന റിഡോക്സ് പ്രവർത്തനത്തിന്റെ രാസോർജ്ജം വൈദ്യുതോർജ്ജമാക്കി മാറ്റുന്ന ഒരു വൈദ്യുതരാസ കോശമാണ് ഗാൽവാനിക് കോശം. ഈ ഉപകരണത്തിൽ, സ്വയം പ്രവർത്തിക്കുന്ന റിഡോക്സ് പ്രവർത്തനത്തിന്റെ ഗിബ്സ് ഊർജ്ജം വൈദ്യുത പ്രവൃത്തിയാക്കി മാറ്റുന്നു, അത് ഒരു മോട്ടോർ അല്ലെങ്കിൽ ഹീറ്റർ, ഫാൻ, ജീസർ തുടങ്ങിയ മറ്റ് വൈദ്യുത ഉപകരണങ്ങൾ പ്രവർത്തിപ്പിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാം.

മുമ്പ് ചർച്ച ചെയ്ത ഡാനിയൽ കോശം അത്തരമൊരു കോശമാണ്, അതിൽ ഇനിപ്പറയുന്ന റിഡോക്സ് പ്രവർത്തനം സംഭവിക്കുന്നു.

$$ \mathrm{Zn}(\mathrm{s})+\mathrm{Cu}^{2+}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{Zn}^{2+}(\mathrm{aq})+\mathrm{Cu}(\mathrm{s}) $$

ഈ പ്രവർത്തനം രണ്ട് അർദ്ധപ്രവർത്തനങ്ങളുടെ സംയോജനമാണ്, അവയുടെ കൂട്ടിച്ചേർക്കൽ മൊത്തം കോശ പ്രവർത്തനം നൽകുന്നു:

(i) $\mathrm{Cu}^{2+}+2 \mathrm{e}^{-} \rightarrow \mathrm{Cu}(\mathrm{s}) \quad$ (അപചയ അർദ്ധപ്രവർത്തനം)

(ii) $\mathrm{Zn}$ (s) $\rightarrow \mathrm{Zn}^{2+}+2 \mathrm{e}^{-} \quad$ (ഓക്സീകരണ അർദ്ധപ്രവർത്തനം)

ഈ പ്രവർത്തനങ്ങൾ ഡാനിയൽ കോശത്തിന്റെ രണ്ട് വ്യത്യസ്ത ഭാഗങ്ങളിൽ സംഭവിക്കുന്നു. അപചയ അർദ്ധപ്രവർത്തനം കോപ്പർ വൈദ്യുതാഗ്രത്തിലും ഓക്സീകരണ അർദ്ധപ്രവർത്തനം സിങ്ക് വൈദ്യുതാഗ്രത്തിലും സംഭവിക്കുന്നു. കോശത്തിന്റെ ഈ രണ്ട് ഭാഗങ്ങളെ അർദ്ധകോശങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ റിഡോക്സ് ജോഡികൾ എന്നും വിളിക്കുന്നു. കോപ്പർ വൈദ്യുതാഗ്രത്തെ അപചയ അർദ്ധകോശം എന്നും സിങ്ക് വൈദ്യുതാഗ്രത്തെ ഓക്സീകരണ അർദ്ധകോശം എന്നും വിളിക്കാം.

വ്യത്യസ്ത അർദ്ധകോശങ്ങളുടെ സംയോജനം എടുത്ത് ഡാനിയൽ കോശത്തിന്റെ രീതിയിൽ നിരവധി ഗാൽവാനിക് കോശങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാം. ഓരോ അർദ്ധകോശവും ഒരു ലോഹ വൈദ്യുതാഗ്രം ഒരു ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൽ മുക്കിയത് ഉൾക്കൊള്ളുന്നു. രണ്ട് അർദ്ധകോശങ്ങളും ബാഹ്യമായി ഒരു വോൾട്ട്മീറ്ററിലൂടെയും ഒരു സ്വിച്ചിലൂടെയും ഒരു ലോഹ കമ്പി വഴി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. രണ്ട് അർദ്ധകോശങ്ങളുടെയും ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകൾ ചിത്രം 3.1-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ആന്തരികമായി ഒരു ലവണ പാലം വഴി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ചിലപ്പോൾ, രണ്ട് വൈദ്യുതാഗ്രങ്ങളും ഒരേ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ലായനിയിൽ മുക്കിയിരിക്കുന്നു, അത്തരം സന്ദർഭങ്ങളിൽ ഞങ്ങൾക്ക് ഒരു ലവണ പാലം ആവശ്യമില്ല.

ഓരോ വൈദ്യുതാഗ്ര-ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഇന്റർഫേസിലും ലായനിയിൽ നിന്നുള്ള ലോഹ അയോണുകൾ ലോഹ വൈദ്യുതാഗ്രത്തിൽ അവക്ഷിപ്തമാവുകയും അതിനെ പോസിറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്യാൻ ശ്രമിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന പ്രവണതയുണ്ട്. അതേ സമയം, വൈദ്യുതാഗ്രത്തിന്റെ ലോഹ അണുക്കൾക്ക് അയോണുകളായി ലായനിയിലേക്ക് പോകുകയും വൈദ്യുതാഗ്രത്തിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ പിന്നിൽ വിട്ടുകൊണ്ട് അതിനെ നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്യാൻ ശ്രമിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന പ്രവണതയുണ്ട്. സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ, ചാർജുകളുടെ വിഭജനമുണ്ട്, രണ്ട് എതിർ പ്രവർത്തനങ്ങളുടെ പ്രവണതയെ ആശ്രയിച്ച്, വൈദ്യുതാഗ്രം ലായനിയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് പോസിറ്റീവ് അല്ലെങ്കിൽ നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്യപ്പെട്ടേക്കാം. വൈദ്യുതാഗ്രവും ഇലക്ട്രോലൈറ്റും തമ്മിൽ ഒരു പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം വികസിക്കുന്നു, അതിനെ വൈദ്യുതാഗ്ര പൊട്ടൻഷ്യൽ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഒരു അർദ്ധകോശത്തിൽ ഉൾപ്പെടുന്ന എല്ലാ സ്പീഷിസുകളുടെയും സാന്ദ്രത ഏകത്വമാകുമ്പോൾ, വൈദ്യുതാഗ്ര പൊട്ടൻഷ്യൽ സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഇലക്ട്രോഡ് പൊട്ടൻഷ്യൽ എന്നറിയപ്പെടുന്നു. IUPAC കൺവെൻഷൻ അനുസരിച്ച്, സ്റ്റാൻഡേർഡ് റിഡക്ഷൻ പൊട്ടൻഷ്യലുകൾ ഇപ്പോൾ സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഇലക്ട്രോഡ് പൊട്ടൻഷ്യലുകൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഒരു ഗാൽവാനിക് കോശത്തിൽ, ഓക്സീകരണം സംഭവിക്കുന്ന അർദ്ധകോശത്തെ ആനോഡ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു, അതിന് ലായനിയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് നെഗറ്റീവ് പൊട്ടൻഷ്യൽ ഉണ്ട്. അപചയം സംഭവിക്കുന്ന മറ്റേ അർദ്ധകോശത്തെ കാഥോഡ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു, അതിന് ലായനിയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് പോസിറ്റീവ് പൊട്ടൻഷ്യൽ ഉണ്ട്. അങ്ങനെ, രണ്ട് വൈദ്യുതാഗ്രങ്ങൾക്കിടയിൽ ഒരു പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം നിലനിൽക്കുന്നു, സ്വിച്ച് ഓൺ സ്ഥാനത്ത് എത്തിയതുമാത്രയിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ നെഗറ്റീവ് വൈദ്യുതാഗ്രത്തിൽ നിന്ന് പോസിറ്റീവ് വൈദ്യുതാഗ്രത്തിലേക്ക് ഒഴുകുന്നു. കറന്റ് ഒഴുകുന്ന ദിശ ഇലക്ട്രോൺ ഒഴുക്കിന്റെ ദിശയ്ക്ക് വിപരീതമാണ്.

ഒരു ഗാൽവാനിക് കോശത്തിന്റെ രണ്ട് വൈദ്യുതാഗ്രങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസത്തെ കോശ പൊട്ടൻഷ്യൽ എന്ന് വിളിക്കുന്നു, ഇത് വോൾട്ടുകളിൽ അളക്കുന്നു. കോശ പൊട്ടൻഷ്യൽ കാഥോഡിന്റെയും ആനോഡിന്റെയും വൈദ്യുതാഗ്ര പൊട്ടൻഷ്യലുകളുടെ (റിഡക്ഷൻ പൊട്ടൻഷ്യലുകൾ) വ്യത്യാസമാണ്. കോശത്തിലൂടെ കറന്റ് വലിച്ചെടുക്കാത്തപ്പോൾ ഇതിനെ കോശത്തിന്റെ വൈദ്യുതചാലകബലം (emf) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഗാൽവാനിക് കോശത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുമ്പോൾ ആനോഡ് ഇടതുവശത്തും കാഥോഡ് വലതുവശത്തും സൂക്ഷിക്കുക എന്നതാണ് ഇപ്പോൾ സ്വീകരിച്ചിട്ടുള്ള കൺവെൻഷൻ. ഒരു ഗാൽവാനിക് കോശത്തെ സാധാരണയായി ലോഹവും ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ലായനിയും തമ്മിൽ ഒരു ലംബ രേഖയും ലവണ പാലം വഴി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന രണ്ട് ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകൾക്കിടയിൽ ഇരട്ട ലംബ രേഖയും ഇട്ട് പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. ഈ കൺവെൻഷൻ പ്രകാരം കോശത്തിന്റെ emf പോസിറ്റീവ് ആണ്, അത് വലതുവശത്തുള്ള അർദ്ധകോശത്തിന്റെ പൊട്ടൻഷ്യൽ മൈനസ് ഇടതുവശത്തുള്ള അർദ്ധകോശത്തിന്റെ പൊട്ടൻഷ്യൽ ആണ് നൽകുന്നത്, അതായത്,

$$ E_{\text {cell }}=E_{\text {right }}-E_{\text {left }} $$

ഇത് ഇനിപ്പറയുന്ന ഉദാഹരണത്താൽ വിശദീകരിക്കുന്നു:

കോശ പ്രവർത്തനം:

$$ \begin{equation*} \mathrm{Cu}(\mathrm{s})+2 \mathrm{Ag}^{+}(\mathrm{aq}) \longrightarrow \mathrm{Cu}^{2+}(\mathrm{aq})+2 \mathrm{Ag}(\mathrm{s}) \tag{3.4} \end{equation*} $$

അർദ്ധകോശ പ്രവർത്തനങ്ങൾ: കാഥോഡ് (അപചയം): $\quad 2 \mathrm{Ag}^{+}(\mathrm{aq})+2 \mathrm{e}^{-} \rightarrow 2 \mathrm{Ag}(\mathrm{s})$

ആനോഡ് (ഓക്സീകരണം): $\quad \mathrm{Cu}(\mathrm{s}) \rightarrow \mathrm{Cu}^{2+}(\mathrm{aq})+2 \mathrm{e}^{-}$

(3.5), (3.6) എന്നിവയുടെ ആകെത്തുക കോശത്തിലെ മൊത്തം പ്രവർത്തനത്തിലേക്ക് (3.4) നയിക്കുന്നതായി കാണാം, സിൽവർ വൈദ്യുതാഗ്രം ഒരു കാഥോഡായും കോപ്പർ വൈദ്യുതാഗ്രം ഒരു ആനോഡായും പ്രവർത്തിക്കുന്നു. കോശത്തെ ഇങ്ങനെ പ്രതിനിധീകരിക്കാം:

$$ \begin{align*} & \mathrm{Cu}(\mathrm{s})\left|\mathrm{Cu}^{2+}(\mathrm{aq}) \| \mathrm{Ag}^{+}(\mathrm{aq})\right| \mathrm{Ag}(\mathrm{s}) \\ & \text { and we have } E_{\text {cell }}=E_{\text {right }}-E_{\text {left }}=E_{\mathrm{Ag}^{+} \mid \mathrm{Ag}}-E_{\mathrm{Cu}^{2+} \mid \mathrm{Cu}} \tag{3.7} \end{align*} $$

3.2.1 വൈദ്യുതാഗ്ര പൊട്ടൻഷ്യലിന്റെ അളവ്

വ്യക്തിഗത അർദ്ധകോശത്തിന്റെ പൊട്ടൻഷ്യൽ അളക്കാൻ കഴിയില്ല. രണ്ട് അർദ്ധകോശ പൊട്ടൻഷ്യലുകൾ തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസം മാത്രമേ നമുക്ക് അളക്കാൻ കഴിയൂ, അത് കോശത്തിന്റെ emf നൽകുന്നു. നമ്മൾ ഏകപക്ഷീയമായി ഒരു വൈദ്യുതാഗ്രത്തിന്റെ (അർദ്ധകോശത്തിന്റെ) പൊട്ടൻഷ്യൽ തിരഞ്ഞെടുത്താൽ, മറ്റൊന്നിന്റെ പൊട്ടൻഷ്യൽ ഇതുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് നിർണ്ണയിക്കാനാകും. കൺവെൻഷൻ അനുസരിച്ച്, സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഹൈഡ്രജൻ ഇലക്ട്രോഡ് (ചിത്രം 3.3) എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു അർദ്ധകോശം, $\mathrm{Pt}(\mathrm{s})\left|\mathrm{H}_{2}(\mathrm{~g})\right| \mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq})$ എന്ന് പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, എല്ലാ താപനിലയിലും പൂജ്യം പൊട്ടൻഷ്യൽ നൽകിയിരിക്കുന്നു, അത് പ്രവർത്തനവുമായി യോജിക്കുന്നു

ചിത്രം 3.3: സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഹൈഡ്രജൻ ഇലക്ട്രോഡ് (SHE).

$$ \mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq})+\mathrm{e}^{-} \rightarrow \frac{1}{2} \mathrm{H}_{2}(\mathrm{~g}) $$

സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഹൈഡ്രജൻ ഇലക്ട്രോഡിൽ പ്ലാറ്റിനം ബ്ലാക്ക് പൂശിയ പ്ലാറ്റിനം വൈദ്യുതാഗ്രം അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. വൈദ്യുതാഗ്രം ഒരു ആസിഡിക് ലായനിയിൽ മുക്കിയിരിക്കുന്നു, ശുദ്ധമായ ഹൈഡ്രജൻ വാതകം അതിലൂടെ ബബിൾ ചെയ്യുന്നു. ഹൈഡ്രജന്റെ റിഡ്യൂസ്ഡ്, ഓക്സിഡൈസ്ഡ് രൂപങ്ങൾ രണ്ടിന്റെയും സാന്ദ്രത ഏകത്വത്തിൽ നിലനിർത്തുന്നു (ചിത്രം 3.3). ഇതിനർത്ഥം ഹൈഡ്രജൻ വാതകത്തിന്റെ മർദ്ദം ഒരു ബാറും ലായനിയിലെ ഹൈഡ്രജൻ അയോണിന്റെ സാന്ദ്രത ഒരു മോളാർ ആണെന്നാണ്.

$298 \mathrm{~K}$-ൽ കോശത്തിന്റെ emf, സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഹൈഡ്രജൻ ഇലക്ട്രോഡ് $\mid$ സെക്കൻഡ് അർദ്ധകോശം സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഹൈഡ്രജൻ ഇലക്ട്രോഡ് ആനോഡായി (റഫറൻസ് അർദ്ധകോശം) എടുത്തും മറ്റേ അർദ്ധകോശം കാഥോഡായി എടുത്തും നിർമ്മിക്കുന്നു, അത് മറ്റേ അർദ്ധകോശത്തിന്റെ റിഡക്ഷൻ പൊട്ടൻഷ്യൽ നൽകുന്നു. വലതുവശത്തുള്ള അർദ്ധകോശത്തിലെ സ്പീഷിസുകളുടെ ഓക്സിഡൈസ്ഡ്, റിഡ്യൂസ്ഡ് രൂപങ്ങളുടെ സാന്ദ്രത ഏകത്വമാണെങ്കിൽ, കോശ പൊട്ടൻഷ്യൽ നൽകിയ അർദ്ധകോശത്തിന്റെ സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഇലക്ട്രോഡ് പൊട്ടൻഷ്യൽ, $E^{o}{ }_{\mathrm{R}}$ ന് തുല്യമാണ്.

$$ E^{\mathrm{\ominus}}=E_{\mathrm{R}}^{\mathrm{\ominus}}-E_{\mathrm{L}}^{\mathrm{\ominus}} $$

സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഹൈഡ്രജൻ ഇലക്ട്രോഡിന് $E^{0}{ }_{\mathrm{L}}$ പൂജ്യമായതിനാൽ.

$$ E^{\ominus}=E_{R}^{\ominus}-0=E_{R}^{\ominus} $$

കോശത്തിന്റെ അളന്ന emf:

$$ \operatorname{Pt}(\mathrm{s}) \mid \mathrm{H}_{2}(\mathrm{~g}, 1 \text { bar })\left|\mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq}, 1 \mathrm{M}) \| \mathrm{Cu}^{2+}(\mathrm{aq}, 1 \mathrm{M})\right| \mathrm{Cu} $$

$0.34 \mathrm{~V}$ ആണ്, ഇത് ഇനിപ്പറയുന്ന പ്രവർത്തനവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട അർദ്ധകോശത്തിന്റെ സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഇലക്ട്രോഡ് പൊട്ടൻഷ്യലിന്റെ മൂല്യവുമാണ്:

$$ \mathrm{Cu}^{2+}(\mathrm{aq}, 1 \mathrm{M})+2 \mathrm{e}^{-} \rightarrow \mathrm{Cu}(\mathrm{s}) $$

അതുപോലെ, കോശത്തിന്റെ അളന്ന emf:

$$ \operatorname{Pt}(\mathrm{s}) \mid \mathrm{H}_{2}\left(\mathrm{~g}, 1 \text { bar })\left|\mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq}, 1 \mathrm{M}) \| \mathrm{Zn}^{2+}(\mathrm{aq}, 1 \mathrm{M})\right| \mathrm{Zn}\right. $$

$-0.76 \mathrm{~V}$ ആണ്, ഇത് അർദ്ധകോശ പ്രവർത്തനത്തിന്റെ സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഇലക്ട്രോഡ് പൊട്ടൻഷ്യലുമായി യോജിക്കുന്നു:

$$ \mathrm{Zn}^{2+}(\mathrm{aq}, 1 \mathrm{M})+2 \mathrm{e}^{-} \rightarrow \mathrm{Zn}(\mathrm{s}) $$

ആദ്യ കേസിലെ സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഇലക്ട്രോഡ് പൊട്ടൻഷ്യലിന്റെ പോസിറ്റീവ് മൂല്യം സൂചിപ്പിക്കുന്നത് $\mathrm{Cu}^{2+}$ അയോണുകൾക്ക് $\mathrm{H}^{+}$ അയോണുകളേക്കാൾ എളുപ്പത്തിൽ റിഡ്യൂസ് ചെയ്യാൻ കഴിയും എന്നാണ്. വിപരീത പ്രക്രിയ സംഭവിക്കില്ല, അതായത്, മുകളിൽ വിവരിച്ച സ്റ്റാൻഡേർഡ് വ്യവസ്ഥകളിൽ ഹൈഡ്രജൻ അയോണുകൾക്ക് $\mathrm{Cu}$ ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്യാൻ കഴിയില്ല (അല്ലെങ്കിൽ ഹൈഡ്രജൻ വാതകത്തിന് കോപ്പർ അയോൺ റിഡ്യൂസ് ചെയ്യാൻ കഴിയും എന്ന് പറയാം). അങ്ങനെ, $\mathrm{Cu}$ $\mathrm{HCl}$-ൽ ലയിക്കുന്നില്ല. നൈട്രിക് ആസിഡിൽ ഇത് നൈട്രേറ്റ് അയോണാണ് ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്യുന്നത്, ഹൈഡ്രജൻ അയോൺ അല്ല. രണ്ടാമത്തെ കേസിലെ സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഇലക്ട്രോഡ് പൊട്ടൻഷ്യലിന്റെ നെഗറ്റീവ് മൂല്യം സൂചിപ്പിക്കുന്നത് ഹൈഡ്രജൻ അയോണുകൾക്ക് സിങ്ക് ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്യാൻ കഴിയും (അല്ലെങ്കിൽ സിങ്കിന് ഹൈഡ്രജൻ അയോണുകൾ റിഡ്യൂസ് ചെയ്യാൻ കഴിയും).

ഇടത് വൈദ്യുതാഗ്രം: