فيراڊي جا برق پاشيدگي جا قانون

فيراڊي جا برق پاشيدگي جا قانون (Faraday's Laws of Electrolysis) مقداري لاڳاپا آهن جيڪا سال 1833ع ۾ مائيڪل فئراڊي پاران شايع ٿيل برقي ڪيميائي تحقيق تي ٻڌل آهن.^[1]^[2]^[3]^[4] ^[5] ^[3]

فيراڊي جو برق پاشيدگي جو پهريون قانون

مائيڪل فيراڊي رپورٽ ڪيو ته؛

"برق پاشيدگي جي دوران اليڪٽروڊ تي جمع ٿيل يا آزاد ٿيل مادي جو ماس (m) سڌو سنئون چارج (Q، جنهن لاءِ SI يونٽ ايمپيئر-سيڪنڊ يا ڪولمب آهي)،^[3] جيڪو اليڪٽرولائيٽ مان گذري ٿو، جي متناسب هوندو آهي." $m\propto Q\quad \implies \quad {\frac {m}{Q}}=Z$ هتي، تناسب جي مستقل، Z، کي مادي جو اليڪٽرو ڪيميڪل ايڪويويلنٽ (ECE) سڏيو ويندو آهي. اهڙيءَ طرح، ECE کي في يونٽ چارج جمع ٿيل يا آزاد ٿيل مادو جي ماس جي طور تي بيان ڪري سگهجي ٿو.

فيراڊي جو برق پاشيدگي جو ٻيو قانون

فيراڊي دريافت ڪيو ته؛

"جڏهن برقي ڪرنٽ جي ساڳي مقدار سيريز ۾ ڳنڍيل مختلف اليڪٽرولائٽس مان گذري ٿي، ته اليڪٽروڊ تي جمع ٿيل يا آزاد ٿيل مادي جو ماس (m) سڌو سنئون انهن جي لاڳاپيل ڪيميائي برابر وزن (E) جي متناسب آهي. ^[3] اهو مولر ماس (M) کي ويلنسي (v) سان ورهايل نڪرندو آهي.

{\begin{aligned}&m\propto E;\quad E={\frac {\text{molar mass}}{\text{valence}}}={\frac {M}{v}}\\&\implies m_{1}:m_{2}:m_{3}:\ldots =E_{1}:E_{2}:E_{3}:\ldots \\&\implies Z_{1}Q:Z_{2}Q:Z_{3}Q:\ldots =E_{1}:E_{2}:E_{3}:\ldots \\&\implies Z_{1}:Z_{2}:Z_{3}:\ldots =E_{1}:E_{2}:E_{3}:\ldots \end{aligned}}

ٻئي قانون جي جديد شڪل آهي؛ $F=Ne$ جتي F فيراڊي مستقل آهي، N ايووگاڊرو جو نمبر آهي ۽ "e" ابتدائي چارج آهي. هن فارم کي فيراڊي جي وقت ۾ موجود ڪيميائي ويلنس جي سمجھ جي ضرورت آهي.^[6]

مساوات

هڪ مونوويلنٽ آئن کي خارج ڪرڻ لاءِ هڪ اليڪٽران جي ضرورت آهي، هڪ ڊيويلنٽ آئن کي خارج ڪرڻ لاءِ ٻن اليڪٽرانن جي ضرورت آهي وغيره. اهڙيءَ طرح، جيڪڏهن x اليڪٽران وهن ٿا، ته ${\tfrac {x}{v}}$ ايٽم خارج ٿين ٿا.

اھڙي طرح، خارج ٿيندڙ جو ماس m آهي. $m={\frac {xM}{vN_{\rm {A}}}}={\frac {QM}{eN_{\rm {A}}v}}={\frac {QM}{vF}}$ جتي،

$N A$ ايووگاڊرو مستقل آهي؛
$Q = xe$ ڪل چارج آهي، جيڪو اليڪٽرانن جي تعداد (x) جي برابر آهي ابتدائي چارج e جي ڀيٽ ۾؛
$F$ فيراڊي مستقل آهي.

رياضياتي شڪل

فيراڊي جي قانونن جو خلاصو Z ذريعي ڪري سگهجي ٿو.

Z={\frac {m}{Q}}={\frac {1}{F}}\left({\frac {M}{v}}\right)={\frac {E}{F}}

جتي M مادي جو مولر ماس آهي (عام طور تي في مول جي SI يونٽن ۾ ڏنو ويندو آهي) ۽ v آئنن جي ويلنس آهي.

فيراڊي جي پهرين قانون لاءِ، M، F، v مستقل آهن؛ تنهن ڪري، Q جي قيمت جيتري وڏي هوندي، m اوترو وڏو هوندو.

فيراڊي جي ٻئي قانون لاءِ، Q، F، v مستقل آهن؛ تنهن ڪري، ${\tfrac {M}{v}}$ (برابر وزن) جي قيمت جيتري وڏي هوندي، m اوترو وڏو هوندو.

مسلسل-ڪرنٽ اليڪٽرولائيزيشن جي سادي صورت ۾، Q = It، ڏانهن وٺي ويندو آهي

m={\frac {ItM}{Fv}}

۽ پوءِ ڏانهن

n={\frac {It}{Fv}}

جتي:

$n$ مادي جي مقدار آهي ("مولز جو تعداد") $n={\tfrac {m}{M}}$ مول آزاد ٿيو.
$t$ ڪل وقت آهي، جن ۾ مسلسل ڪرنٽ لاڳو ڪيو ويو آهي.

هڪ مصرع جي صورت ۾ جنهن جي جزن ۾ مختلف ويلنسيون آهن، اسان وٽ آهي؛ $m={\frac {It}{F\times \sum _{i}{\frac {w_{i}v_{i}}{M_{i}}}}}$ جتي $w i$ عنصر ith جي ماس فريڪشن جي نمائندگي ڪري ٿو.

هڪ متغير برقي ڪرنٽ جي وڌيڪ پيچيده صورت ۾، ڪل چارج Q برقي ڪرنٽ I(τ) آهي جيڪو وقت τ سان گڏ ضم ڪيو ويو آهي:

Q=\int _{0}^{t}I(\tau )\,d\tau

هتي t ڪل برق پاشيدگي جو وقت آهي.^[7]

ايپليڪيشن

اليڪٽرروپليٽنگ - هڪ عمل جتي ڌاتو جي هڪ پتلي پرت کي برقي ڪرنٽ استعمال ڪندي ڪنهن شيءِ جي مٿاڇري تي جمع ڪيو ويندو آهي.
اليڪٽروڪيميڪل سيل - ڪيميائي رد عمل مان برقي توانائي پيدا ڪن ٿا.
اليڪٽرو ٽائپنگ - هڪ عمل جيڪو اليڪٽروپليٽنگ استعمال ڪندي ڌاتو کي مولڊ تي جمع ڪندي ڊيزائن جون ڌاتو ڪاپيون ٺاهڻ لاءِ استعمال ڪيو ويندو آهي.
اليڪٽرو وننگ - هڪ عمل جيڪو برقي ڪرنٽ استعمال ڪندي انهن جي حلن مان ڌاتو ڪڍندو آهي.
اليڪٽرو فارمنگ - هڪ عمل جيڪو ڌاتو کي مولڊ يا سبسٽريٽ تي ڌاتو حصن ٺاهڻ لاءِ جمع ڪري ٿو.
اينوڊائيزيشن - هڪ عمل جيڪو ڌاتو جي مٿاڇري (جهڙوڪ ايلومينيم) کي پائيدار سنکنرن جي مزاحمتي آڪسائيڊ پرت ۾ تبديل ڪري ٿو.
ڪنڊڪٽو پوليمر - نامياتي پوليمر جيڪي بجلي هلائيندا آهن.
پاڻي جي برق پاشيدگي - هڪ عمل جيڪو پاڻي (H₂O) جي ماليڪيولن کي هائيڊروجن ۽ آڪسيجن گيسن ۾ ورهائڻ لاءِ برقي ڪرنٽ استعمال ڪري ٿو.
اليڪٽرولائيٽڪ ڪيپيسٽر - هڪ قسم جو ڪيپيسٽر جيڪو پنهنجي پليٽن مان هڪ اليڪٽرولائيٽڪ محلول استعمال ڪري ٿو.

پڻ ڏسو

حوالا

↑ Faraday, Michael (1834). "on Electrical Decomposition". Philosophical Transactions of the Royal Society 124: 77–122. doi:10.1098/rstl.1834.0008. http://www.chemteam.info/Chem-History/Faraday-electrochem.html.
↑ Ehl, Rosemary Gene; Ihde, Aaron (1954). "Faraday's Electrochemical Laws and the Determination of Equivalent Weights". Journal of Chemical Education 31 (May): 226–232. doi:10.1021/ed031p226. Bibcode: 1954JChEd..31..226E.
1 2 3 4 . 2020-09-01 {{cite web}}: Missing or empty |title= (مدد); Missing or empty |url= (مدد)
↑ on Electrical Decomposition. http://www.chemteam.info/Chem-History/Faraday-electrochem.html.
↑ Faraday's Electrochemical Laws and the Determination of Equivalent Weights.
↑ Pais, Abraham (2002). Inward bound: of matter and forces in the physical world (Reprint ڇاپو). Oxford: Clarendon Press [u.a.] ISBN 978-0-19-851997-3.
↑ For a similar treatment, see Strong, F. C. (1961). "Faraday's Laws in One Equation". Journal of Chemical Education 38 (2): 98. doi:10.1021/ed038p98. Bibcode: 1961JChEd..38...98S.

وڌيڪ مطالعو

Serway, Moses, and Moyer, Modern Physics, third edition (2005), principles of physics.
Experiment with Faraday's laws آرڪائيو ڪيا ويا 2021-02-04 حوالو موجود آهي وي بيڪ مشين.

[1] Faraday, Michael (1834). "on Electrical Decomposition". Philosophical Transactions of the Royal Society 124: 77–122. doi:10.1098/rstl.1834.0008. http://www.chemteam.info/Chem-History/Faraday-electrochem.html.

[2] Ehl, Rosemary Gene; Ihde, Aaron (1954). "Faraday's Electrochemical Laws and the Determination of Equivalent Weights". Journal of Chemical Education 31 (May): 226–232. doi:10.1021/ed031p226. Bibcode: 1954JChEd..31..226E.

[:0-3] 1 2 3 4 . 2020-09-01 {{cite web}}: Missing or empty |title= (مدد); Missing or empty |url= (مدد)

[4] on Electrical Decomposition. http://www.chemteam.info/Chem-History/Faraday-electrochem.html.

[5] Faraday's Electrochemical Laws and the Determination of Equivalent Weights.

[6] Pais, Abraham (2002). Inward bound: of matter and forces in the physical world (Reprint ڇاپو). Oxford: Clarendon Press [u.a.] ISBN 978-0-19-851997-3.

[7] For a similar treatment, see Strong, F. C. (1961). "Faraday's Laws in One Equation". Journal of Chemical Education 38 (2): 98. doi:10.1021/ed038p98. Bibcode: 1961JChEd..38...98S.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]