K2KARAKORAM
मराठीEnglish
ॲप उघडा

राज्य मंडळ · इयत्ता 12 · रसायनशास्त्र

धडा ५: विद्युतरसायन

7 संकल्पना · उत्तरांसह 56 सराव प्रश्न · वाचन मोफत

हा धडा या भाषेतही: English

विद्युत संवाहकता

रोजच्या जीवनातून

तांब्याच्या तारेतून विद्युत धारा सहज वाहते, पण साखरेच्या पाण्यातून नाही — संवाहकता म्हणजे वाहण्याची सहजता.

सोपी व्याख्या

संवाहकता G = 1/R (एकक S). विशिष्ट संवाहकता κ = G × G*, जेथे G* = l/A = सेल स्थिरांक.

संवाहकताविद्युत संवाहकता : R, G, κR (Ω)रोधG = 1/R(S = Ω⁻¹)κ = G × G*(S cm⁻¹)G* = l/A = सेल स्थिरांक (cm⁻¹)उदाहरण : R = 100 Ω, G* = 1.29 cm⁻¹G = 1/100 = 0.01 S ; κ = 0.01 × 1.29 = 0.0129 S cm⁻¹धातू : e⁻ वाहक, T ↑ ⇒ G ↓विद्युत अपघटय : आयन वाहक, T ↑ ⇒ G ↑κ : 1 cm³ द्रावणाची संवाहकता1 S = 1 Ω⁻¹ ; ज्ञात KCl ने सेल स्थिरांक काढतात

आकृतीत : R, G आणि κ.

नियम 1 : G आणि κ — G = 1/R. κ = G × (l/A). κ चे एकक S cm⁻¹ (SI : S m⁻¹).

  • सोपे : R = 100 Ω ⇒ G = 0.01 S.
  • मध्यम : G* = 1.29 cm⁻¹ ⇒ κ = 0.0129 S cm⁻¹.
  • परीक्षेसाठी : R दुप्पट ⇒ G निम्मा.

नियम 2 : धातू आणि विद्युत अपघटय — धातू : इलेक्ट्रॉन वाहतात, T ↑ ⇒ संवाहकता ↓. विद्युत अपघटय : आयन वाहतात, T ↑ ⇒ ↑.

  • सोपे : तांबे धातुसंवाहक.
  • मध्यम : NaCl द्रावण आयनिक संवाहक.
  • परीक्षेसाठी : तापवल्यावर द्रावणाची संवाहकता वाढते.

नियम 3 : सेल स्थिरांक — ज्ञात κ चे KCl द्रावण वापरून G* = κ / G काढतात.

  • सोपे : G* चे एकक cm⁻¹.
  • मध्यम : l वाढले ⇒ G* वाढते.
  • परीक्षेसाठी : A वाढले ⇒ G* कमी.

गणना : R = 100 Ω, G* = 1.29 cm⁻¹

  • पायरी 1 : G = 1/100 = 0.01 S.
  • पायरी 2 : κ = G × G* = 0.01 × 1.29.
  • पायरी 3 : κ = 0.0129 S cm⁻¹.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) κ चे एकक? 1) S cm⁻¹ 2) S cm 3) Ω cm⁻¹ 4) S — उत्तर : 1).
  • CET 2) तापमान वाढल्यावर संवाहकता वाढते? 1) विद्युत अपघटय 2) तांबे 3) चांदी 4) ॲल्युमिनिअम — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: पाण्याची शुद्धता, बॅटरी, TDS मीटर.

लक्षात ठेवा

G = 1/R; κ = G × G*; विद्युत अपघटयात T ↑ ⇒ G ↑.

सामान्य चूक

G आणि κ चे एकक एकच मानणे.

CET सापळा

G (S) वेगळे; κ (S cm⁻¹).

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "G = 1/R; κ = G × G*".

फरक ओळखा

राशीएकक
RΩ
GS
κS cm⁻¹
G*cm⁻¹

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1G आणि R संबंध.
  2. 2κ ची व्याख्या.
  3. 3सेल स्थिरांक म्हणजे?
मध्यम
  1. 4R = 100 Ω, G* = 1.29 ⇒ κ.
  2. 5धातू आणि द्रावण संवाहकता तापमानाने.
  3. 6κ चे SI एकक.
आव्हानात्मक
  1. 7G* कसे ठरवतात?
  2. 8l दुप्पट ⇒ G* ?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1G = 1/R.
  2. 21 cm³ द्रावणाची संवाहकता.
  3. 3l/A.
  4. 40.0129 S cm⁻¹.
  5. 5धातू ↓, द्रावण ↑.
  6. 6S m⁻¹.
  7. 7KCl द्रावणाने.
  8. 8दुप्पट.

मोलर संवाहकता आणि कोहलराउश नियम

रोजच्या जीवनातून

गर्दी कमी झाली की प्रत्येक माणसाला फिरायला जास्त जागा — विरल द्रावणात आयन अधिक मुक्त.

सोपी व्याख्या

Λm = κ × 1000 / c (S cm² mol⁻¹). कोहलराउश : Λ° = λ°(+) + λ°(–) (अनंत विरलनावर आयनांचे स्वतंत्र योगदान).

ΛmΛm विरुद्ध √c : प्रबल आणि दुर्बल विद्युत अपघटय√cΛmप्रबल (KCl)दुर्बल (CH₃COOH)Λ°Λ° कसे?प्रबल : रेषा ⇒ y-छेददुर्बल : कोहलराउशΛm = κ × 1000 / c (S cm² mol⁻¹)Λ°(CH₃COOH) = 426.1 + 91.0 – 126.5 = 390.60.01 M, κ = 1.63×10⁻⁴ ⇒ Λm = 16.3 ; α = 0.0417 ; Ka = 1.82×10⁻⁵

आकृतीत : Λm विरुद्ध √c.

Live आकृती

मोलर संवाहकता आणि कोहलराउश नियम

ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.

ॲपमध्ये उघडा

नियम 1 : Λm आणि विरलन — विरलनाने Λm वाढते (आयनीकरण वाढते, आंतरक्रिया कमी). प्रबल : Λm = Λ° – A√c.

  • सोपे : KCl रेषा सरळ.
  • मध्यम : CH₃COOH वक्र तीव्र.
  • परीक्षेसाठी : Λ° = रेषेचा y-छेद.

नियम 2 : कोहलराउश नियम — Λ°(CH₃COOH) = Λ°(CH₃COONa) + Λ°(HCl) – Λ°(NaCl) = 91.0 + 426.1 – 126.5 = 390.6.

  • सोपे : दुर्बल विद्युत अपघटयाचे Λ° काढणे.
  • मध्यम : S cm² mol⁻¹ एकक.
  • परीक्षेसाठी : आयन स्वतंत्र हलतात.

नियम 3 : α आणि Ka — α = Λm/Λ°. Ka = cα²/(1 – α). 0.01 M, κ = 1.63×10⁻⁴ ⇒ Λm = 16.3, α = 0.0417, Ka = 1.82×10⁻⁵.

  • सोपे : Λm = 1.63×10⁻⁴ × 1000 / 0.01.
  • मध्यम : α = 16.3/390.6.
  • परीक्षेसाठी : Ka ≈ 10⁻⁵ ऍसिटिक आम्ल.

गणना : 0.01 M ऍसिटिक आम्ल, κ = 1.63×10⁻⁴ S cm⁻¹

  • पायरी 1 : Λm = κ × 1000 / c = 16.3.
  • पायरी 2 : α = 16.3 / 390.6 = 0.0417.
  • पायरी 3 : Ka = 0.01 × 0.0417² / (1 – 0.0417) = 1.82×10⁻⁵.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) विरलनाने Λm? 1) वाढते 2) घटते 3) स्थिर 4) शून्य — उत्तर : 1).
  • CET 2) Λm चे एकक? 1) S cm² mol⁻¹ 2) S cm⁻¹ 3) S 4) Ω — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: औषध विद्राव्यता, दुर्बल आम्ल Ka मोजणे.

लक्षात ठेवा

Λm = κ×1000/c; Λ° = λ₊ + λ₋; α = Λm/Λ°.

सामान्य चूक

c ला mol L⁻¹ ऐवजी mol cm⁻³ घेणे.

CET सापळा

1000 ने गुणा केल्याने c mol L⁻¹ मध्येच घ्या.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "κ हजारा भागिले c".

फरक ओळखा

पैलूप्रबलदुर्बल
Λm आलेखसरळ रेषातीव्र वक्र
Λ° कसे?बहिर्वेशनकोहलराउश

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1Λm ची व्याख्या.
  2. 2विरलनाने Λm का वाढते?
  3. 3कोहलराउश नियम सांगा.
मध्यम
  1. 4Λ°(CH₃COOH) काढा.
  2. 5α काढा.
  3. 6Ka काढा.
आव्हानात्मक
  1. 7प्रबल/दुर्बल आलेख फरक.
  2. 8Λm चे एकक.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1κ×1000/c.
  2. 2आयनीकरण वाढते.
  3. 3आयनांचे स्वतंत्र योगदान.
  4. 4390.6.
  5. 50.0417.
  6. 61.82×10⁻⁵.
  7. 7रेषा वि. वक्र.
  8. 8S cm² mol⁻¹.

विद्युत अपघटन आणि फॅराडेचे नियम

रोजच्या जीवनातून

मंदिराच्या कळसाला सोन्याचा मुलामा (विद्युत विलेपन) विद्युत अपघटनाने देतात.

सोपी व्याख्या

विद्युत अपघटन = विद्युत ऊर्जेने अभिक्रिया घडवणे. फॅराडे : m = (M/nF) × Q = (M/nF) × I t ; F = 96500 C mol⁻¹.

विद्युत अपघटनविद्युत अपघटन आणि फॅराडे+ –ऋण (–) कॅथोडधन (+) ॲनोडQ = I × tm = (M/nF) × I tF = 96500 C mol⁻¹5 A × 30 min, CuSO₄Q = 9000 C ⇒ 2.96 g Cu9 g Al ⇒ 96500 C10 A ⇒ 2.68 hपदार्थ / द्रावणकॅथोडॲनोडNaCl (वितळलेले)NaCl₂NaCl (aq)H₂Cl₂CuSO₄ (Pt)CuO₂CuSO₄ (Cu)CuCu विरघळतो

आकृतीत : विद्युत अपघटन आणि उत्पादने.

Live आकृती

विद्युत अपघटन आणि फॅराडेचे नियम

ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.

ॲपमध्ये उघडा

नियम 1 : फॅराडेचे नियम — 1) m ∝ Q. 2) समान Q ने m ∝ M/n (तुल्यांक वस्तुमान).

  • सोपे : 5 A × 30 min = 9000 C.
  • मध्यम : Cu²⁺ : n = 2 ⇒ m = 2.96 g.
  • परीक्षेसाठी : 1 mol e⁻ = 96500 C.

नियम 2 : उत्पादने — NaCl वितळलेले : Na, Cl₂. NaCl (aq) : H₂, Cl₂. CuSO₄ (Pt) : Cu, O₂. CuSO₄ (Cu) : Cu निक्षेप, ॲनोड विरघळतो.

  • सोपे : पाणी H₂ ला प्राधान्य Na⁺ पेक्षा.
  • मध्यम : शुद्धीकरण : Cu ॲनोड.
  • परीक्षेसाठी : विलेपन : वस्तू कॅथोड.

नियम 3 : वापर — धातू निष्कर्षण (Na, Al), शुद्धीकरण (Cu), विद्युत विलेपन, Cl₂ आणि NaOH निर्मिती.

  • सोपे : 9 g Al ⇒ 96500 C.
  • मध्यम : 10 A ⇒ 9648.5 s = 2.68 h.
  • परीक्षेसाठी : Al³⁺ : n = 3.

गणना : 5 A, 30 min, CuSO₄ (Cu = 63.5)

  • पायरी 1 : Q = I t = 5 × 1800 = 9000 C.
  • पायरी 2 : m = (63.5 / (2 × 96500)) × 9000.
  • पायरी 3 : m = 2.96 g Cu.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) 1 मोल e⁻ चा भार? 1) 96500 C 2) 9650 C 3) 1 C 4) 8.314 C — उत्तर : 1).
  • CET 2) NaCl (aq) च्या कॅथोडवर? 1) H₂ 2) Na 3) Cl₂ 4) O₂ — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: विद्युत विलेपन, Al निष्कर्षण, Cl₂ उद्योग.

लक्षात ठेवा

m = (M/nF) I t; कॅथोडवर क्षपण, ॲनोडवर ऑक्सिडीकरण.

सामान्य चूक

t ला मिनिटांत ठेवणे.

CET सापळा

t सेकंदात घ्या (30 min = 1800 s).

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "आय-टी = क्यू".

फरक ओळखा

द्रावणकॅथोडॲनोड
NaCl (l)NaCl₂
NaCl (aq)H₂Cl₂
CuSO₄ (Pt)CuO₂

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1फॅराडेचा पहिला नियम.
  2. 2दुसरा नियम.
  3. 35 A × 30 min ⇒ Cu किती?
मध्यम
  1. 49 g Al साठी 10 A किती वेळ?
  2. 5NaCl(aq) अपघटन उत्पादने.
  3. 6Cu शुद्धीकरण कसे?
आव्हानात्मक
  1. 7विद्युत विलेपनात वस्तू कुठे?
  2. 8F म्हणजे?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1m ∝ Q.
  2. 2m ∝ M/n.
  3. 32.96 g.
  4. 42.68 तास.
  5. 5H₂, Cl₂.
  6. 6अशुद्ध Cu ॲनोडवर.
  7. 7कॅथोड.
  8. 896500 C mol⁻¹.

गॅल्व्हनिक घट

रोजच्या जीवनातून

मोबाईलची बॅटरी — रासायनिक अभिक्रियेतून विद्युत ऊर्जा देणारा गॅल्व्हनिक घट.

सोपी व्याख्या

गॅल्व्हनिक घट : उत्स्फूर्त रेडॉक्स अभिक्रियेतून विद्युत ऊर्जा. ॲनोड = ऑक्सिडीकरण (–); कॅथोड = क्षपण (+). E°cell = E°कॅथोड – E°ॲनोड.

डॅनिएलडॅनिएल सेल : Zn | Zn²⁺ ‖ Cu²⁺ | Cuक्षार सेतूV = 1.10Zn : ॲनोड (–)Cu : कॅथोड (+)Zn → Zn²⁺ + 2e⁻Cu²⁺ + 2e⁻ → CuE°cell = E°cathode – E°anode = 0.34 – (–0.76) = 1.10 Ve⁻ बाह्य तारेतून Zn ⇒ Cu ; आयन क्षार सेतूतूनॲनोड ऑक्सिडीकरण · कॅथोड क्षपण (AN OX, RED CAT)

आकृतीत : डॅनिएल सेल.

Live आकृती

गॅल्व्हनिक घट

ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.

ॲपमध्ये उघडा

नियम 1 : डॅनिएल सेल — Zn | Zn²⁺ ‖ Cu²⁺ | Cu. ॲनोड Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ ; कॅथोड Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu. E°cell = 0.34 + 0.76 = 1.10 V.

  • सोपे : Zn चकती झिजते.
  • मध्यम : Cu चकती जाड होते.
  • परीक्षेसाठी : e⁻ Zn ⇒ Cu.

नियम 2 : क्षार सेतू — KCl/KNO₃ ची नळी : विद्युत परिपथ पूर्ण करते, भार तटस्थ ठेवते, द्रावणे मिसळत नाही.

  • सोपे : आयन ॲनोड बाजूला ॲनायन.
  • मध्यम : कॅथोडकडे केशन.
  • परीक्षेसाठी : सेतू नसेल ⇒ घट बंद.

नियम 3 : घट संकेत — ॲनोड | ॲनोड आयन ‖ कॅथोड आयन | कॅथोड. ‖ = क्षार सेतू.

  • सोपे : Zn | Zn²⁺(1 M) ‖ Cu²⁺(1 M) | Cu.
  • मध्यम : डाव्या बाजूला ऑक्सिडीकरण.
  • परीक्षेसाठी : उजव्या बाजूला क्षपण.

गणना : Daniell सेलचे E°cell

  • पायरी 1 : E°कॅथोड (Cu²⁺/Cu) = +0.34 V.
  • पायरी 2 : E°ॲनोड (Zn²⁺/Zn) = –0.76 V.
  • पायरी 3 : E°cell = 0.34 – (–0.76) = 1.10 V.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) ॲनोडवर? 1) ऑक्सिडीकरण 2) क्षपण 3) दोन्ही 4) काहीच नाही — उत्तर : 1).
  • CET 2) Daniell सेलचे E°cell? 1) 1.10 V 2) 0.42 V 3) 0.76 V 4) 0.34 V — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: बॅटऱ्या, पेसमेकर, कार.

लक्षात ठेवा

ॲनोड ऑक्सिडीकरण, कॅथोड क्षपण; E°cell = E°क – E°ॲ.

सामान्य चूक

गॅल्व्हनिकमध्ये ॲनोडला धन मानणे.

CET सापळा

गॅल्व्हनिक : ॲनोड ऋण; विद्युत अपघटन : ॲनोड धन.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "AN OX, RED CAT".

फरक ओळखा

पैलूगॅल्व्हनिकविद्युत अपघटन
ऊर्जारासायनिक ⇒ विद्युतविद्युत ⇒ रासायनिक
ॲनोड–+
कॅथोड+–

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1गॅल्व्हनिक घट म्हणजे?
  2. 2Daniell सेलच्या अभिक्रिया.
  3. 3क्षार सेतूची कार्ये.
मध्यम
  1. 4E°cell कसे काढतात?
  2. 5घट संकेत लिहा.
  3. 6गॅल्व्हनिक आणि विद्युत अपघटनी फरक.
आव्हानात्मक
  1. 7e⁻ चा प्रवाह दिशा.
  2. 8Zn ॲनोड का?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1उत्स्फूर्त अभिक्रियेतून विद्युत.
  2. 2Zn → Zn²⁺, Cu²⁺ → Cu.
  3. 3परिपथ पूर्ण, भार तटस्थ.
  4. 4E°क – E°ॲ.
  5. 5Zn | Zn²⁺ ‖ Cu²⁺ | Cu.
  6. 6ऊर्जा आणि चिन्ह.
  7. 7Zn ⇒ Cu.
  8. 8कमी E° ⇒ ऑक्सिडीकरण सोपे.

इलेक्ट्रोड विभव आणि विद्युत रासायनिक श्रेणी

रोजच्या जीवनातून

दोन उंच इमारतींच्या उंचीतील फरक मोजता येतो, पण जमिनीची उंची शून्य धरावी लागते — तसेच SHE शून्य धरतात.

सोपी व्याख्या

मानक इलेक्ट्रोड विभव E° : SHE (H⁺ 1 M, H₂ 1 bar, Pt) च्या तुलनेत, 298 K, 1 M. ΔG° = –nFE°.

E°E° (V) : SHE = 0, 298 KLi⁺/Li-3.05K⁺/K-2.93Mg²⁺/Mg-2.37Al³⁺/Al-1.66Zn²⁺/Zn-0.76Fe²⁺/Fe-0.44H⁺/H₂0.00Cu²⁺/Cu+0.34Ag⁺/Ag+0.80Cl₂/Cl⁻+1.36F₂/F⁻+2.87ऋण ⇒ प्रबल क्षपणकारक · धन ⇒ प्रबल ऑक्सिडकारकΔG° = –nFE° = –2 × 96500 × 1.10 = –212.3 kJ

आकृतीत : E° मानकांचा क्रम.

नियम 1 : श्रेणी — E° कमी ⇒ प्रबल क्षपणकारक; E° जास्त ⇒ प्रबल ऑक्सिडकारक. Li –3.05 ... F₂ +2.87.

  • सोपे : Zn (–0.76) Cu²⁺ चे क्षपण करतो.
  • मध्यम : Cu (+0.34) Zn²⁺ ला नाही.
  • परीक्षेसाठी : F₂ सर्वात प्रबल ऑक्सिडकारक.

नियम 2 : ΔG° आणि E° — ΔG° = –nFE°. Daniell : –2 × 96500 × 1.10 = –212.3 kJ.

  • सोपे : E° धन ⇒ ΔG° ऋण ⇒ उत्स्फूर्त.
  • मध्यम : E° ऋण ⇒ नाही.
  • परीक्षेसाठी : n = इलेक्ट्रॉन संख्या.

नियम 3 : उपयोग — अभिक्रियेची शक्यता, धातूंचे विस्थापन, H₂ विस्थापन : H⁺ फक्त H पेक्षा कमी E° धातू विस्थापित करतात.

  • सोपे : Zn + HCl ⇒ H₂.
  • मध्यम : Cu + HCl ⇒ काहीच नाही.
  • परीक्षेसाठी : Fe + CuSO₄ ⇒ Cu.

गणना : Daniell सेलसाठी ΔG°

  • पायरी 1 : n = 2, E° = 1.10 V.
  • पायरी 2 : ΔG° = –2 × 96500 × 1.10 = –212300 J.
  • पायरी 3 : ≈ –212.3 kJ mol⁻¹ (उत्स्फूर्त).

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) सर्वाधिक प्रबल क्षपणकारक? 1) Li 2) Zn 3) Cu 4) Ag — उत्तर : 1).
  • CET 2) SHE चे E°? 1) 0 V 2) 1 V 3) –1 V 4) 0.34 V — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: धातू गंज, बॅटरी निवड, धातू विस्थापन.

लक्षात ठेवा

E° कमी ⇒ क्षपणकारक; ΔG° = –nFE°.

सामान्य चूक

E° ला स्टॉइकिओमेट्रीने गुणणे.

CET सापळा

E° तीव्र गुणधर्म — गुणांकाने बदलत नाही; ΔG° बदलते.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "कमी E° ⇒ देतो e⁻".

फरक ओळखा

अर्ध-अभिक्रियाE° (V)
Li⁺/Li–3.05
Zn²⁺/Zn–0.76
H⁺/H₂0.00
Cu²⁺/Cu+0.34
F₂/F⁻+2.87

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1SHE म्हणजे?
  2. 2E° ची व्याख्या.
  3. 3Daniell चे ΔG°.
मध्यम
  1. 4कोणते धातू H₂ देतात?
  2. 5Zn + CuSO₄ शक्य का?
  3. 6प्रबलतम ऑक्सिडकारक.
आव्हानात्मक
  1. 7E° आणि ΔG° संबंध.
  2. 8n चा अर्थ.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1मानक हायड्रोजन इलेक्ट्रोड.
  2. 2SHE च्या तुलनेत विभव.
  3. 3–212.3 kJ.
  4. 4E° < 0 असलेले.
  5. 5E°cell = 1.10 V धन.
  6. 6F₂.
  7. 7ΔG° = –nFE°.
  8. 8इलेक्ट्रॉन संख्या.

नर्न्स्ट समीकरण

रोजच्या जीवनातून

बॅटरी हळूहळू संपते — अभिकारक कमी, उत्पादने जास्त होतात आणि व्होल्टेज घटते.

सोपी व्याख्या

नर्न्स्ट : E = E° – (0.0592/n) log Q (298 K). समतोलावर E = 0 आणि Q = K.

नर्न्स्टनर्न्स्ट समीकरण : E विरुद्ध log Qlog QE (V)E° (Q = 1)Q↓ ⇒ E↑Q = K ⇒ E = 0(समतोल, बॅटरी संपली)E = E° – (0.0592/n) log Q  (298 K)Daniell [Zn²⁺] 0.1, [Cu²⁺] 0.01 ⇒ E = 1.10 – 0.0296 log 10 = 1.07 Vlog K = nE°/0.0592 = 2 × 1.10 / 0.0592 = 37.16Cu²⁺ 0.001 M अर्ध-घट : 0.34 – 0.0296 log(1/0.001) = 0.251 V

आकृतीत : E विरुद्ध log Q.

Live आकृती

नर्न्स्ट समीकरण

ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.

ॲपमध्ये उघडा

नियम 1 : सेल विभव — Q = [उत्पादने]/[अभिकारक]. Q ↓ ⇒ E ↑. Daniell : Q = [Zn²⁺]/[Cu²⁺].

  • सोपे : [Zn²⁺] 0.1, [Cu²⁺] 0.01 ⇒ Q = 10.
  • मध्यम : E = 1.10 – 0.0296 × 1 = 1.07 V.
  • परीक्षेसाठी : Q = 1 ⇒ E = E°.

नियम 2 : अर्ध-घट विभव — Cu²⁺/Cu : E = 0.34 – (0.0592/2) log(1/[Cu²⁺]). [Cu²⁺] = 0.001 M ⇒ 0.251 V.

  • सोपे : घन धातूचे [M] = 1.
  • मध्यम : सौम्य ⇒ E कमी.
  • परीक्षेसाठी : log(1/0.001) = 3.

नियम 3 : समतोल स्थिरांक — E = 0 वर : log K = nE°/0.0592. Daniell : 2 × 1.10/0.0592 = 37.16 ⇒ K ≈ 1.4×10³⁷.

  • सोपे : मोठा K ⇒ अभिक्रिया जवळजवळ पूर्ण.
  • मध्यम : ΔG° = –RT ln K.
  • परीक्षेसाठी : E° आणि K जोडलेले.

गणना : [Zn²⁺] = 0.1 M, [Cu²⁺] = 0.01 M

  • पायरी 1 : Q = 0.1/0.01 = 10 ⇒ log Q = 1.
  • पायरी 2 : E = 1.10 – (0.0592/2) × 1.
  • पायरी 3 : E = 1.07 V.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) समतोलावर E? 1) 0 2) E° 3) 1 4) –E° — उत्तर : 1).
  • CET 2) Q = 1 असताना? 1) E = E° 2) E = 0 3) E = 1 4) E ऋण — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: pH मीटर, बॅटरी चाचणी.

लक्षात ठेवा

E = E° – (0.0592/n) log Q; समतोलावर E = 0.

सामान्य चूक

Q मध्ये घन धातूचे सांद्रण लिहिणे.

CET सापळा

घन आणि शुद्ध द्रव Q मध्ये येत नाहीत.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "E = E° उणे 0.0592 भागिले n गुणिले log Q".

फरक ओळखा

स्थितीE
Q = 1E°
Q < 1E > E°
Q > 1E < E°
Q = K0

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1नर्न्स्ट समीकरण लिहा.
  2. 2Daniell : [Zn²⁺] 0.1, [Cu²⁺] 0.01 ⇒ E.
  3. 3Cu²⁺ 0.001 M अर्ध-घट E.
मध्यम
  1. 4log K काढा.
  2. 5समतोलावर E = 0 का?
  3. 6बॅटरी का संपते?
आव्हानात्मक
  1. 7Q मध्ये काय नसते?
  2. 8ΔG आणि E संबंध.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1E = E° – 0.0592/n log Q.
  2. 21.07 V.
  3. 30.251 V.
  4. 437.16.
  5. 5Q = K ⇒ ΔG = 0.
  6. 6Q वाढते ⇒ E घटते.
  7. 7घन आणि शुद्ध द्रव.
  8. 8ΔG = –nFE.

बॅटऱ्या, इंधन घट आणि गंज

रोजच्या जीवनातून

टॉर्च, कार आणि लॅपटॉप — प्रत्येकात वेगळी बॅटरी वापरली जाते.

सोपी व्याख्या

प्राथमिक बॅटरी पुन्हा भारित होत नाही; द्वितीयक होते. इंधन घट इंधनापासून सतत विद्युत देतो. गंज = धातूचे विद्युत रासायनिक ऑक्सिडीकरण.

बॅटरीबॅटऱ्या, इंधन घट आणि गंजप्रकारVवैशिष्ट्यLeclanché1.5Zn कवच, MnO₂, NH₄Clपारा घट1.35स्थिर विभवशिसे-आम्ल2.0 / cell12 V = 6 सेलNi–Cd1.4पुनर्भारितLi-ion≈ 3.7हलकी, उच्च ऊर्जाPb + PbO₂ + 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O (विसर्जन)1 mol Pb ⇒ 2F = 53.6 Ah ; H₂SO₄ ≈ 38 %H₂–O₂ इंधन घट : ॲनोड 2H₂ + 4OH⁻ → 4H₂O + 4e⁻कॅथोड O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ ; उत्पादन फक्त पाणीगंज : Fe ॲनोड ⇒ Fe²⁺ ; प्रतिबंध : गॅल्व्हनायझिंग, Mg बलिदान

आकृतीत : बॅटऱ्यांची तुलना.

नियम 1 : शिसे-आम्ल बॅटरी — विसर्जन : Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O. 2 V प्रति सेल; 6 सेल = 12 V; H₂SO₄ ≈ 38 %.

  • सोपे : 1 mol Pb ⇒ 2 F = 53.6 Ah.
  • मध्यम : भारित करताना अभिक्रिया उलट.
  • परीक्षेसाठी : घनता घटते ⇒ विसर्जन.

नियम 2 : इतर बॅटऱ्या — Leclanché 1.5 V (Zn, MnO₂). पारा घट 1.35 V. Ni–Cd 1.4 V. Li-ion ≈ 3.7 V.

  • सोपे : पारा घट : स्थिर विभव.
  • मध्यम : Ni–Cd : पुनर्भारित.
  • परीक्षेसाठी : Li-ion : हलकी.

नियम 3 : इंधन घट आणि गंज — H₂–O₂ : ॲनोड 2H₂ + 4OH⁻ → 4H₂O + 4e⁻ ; कॅथोड O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ ; फक्त पाणी. गंज : Fe → Fe²⁺ + 2e⁻ ; प्रतिबंध : गॅल्व्हनायझिंग, बलिदान Mg.

  • सोपे : अवकाशयानात H₂–O₂ घट.
  • मध्यम : गंज : हवा + पाणी आवश्यक.
  • परीक्षेसाठी : Zn कवच Fe ला वाचवते.

गणना : 1 mol Pb विसर्जन ⇒ भार

  • पायरी 1 : Pb → Pb²⁺ + 2e⁻ ⇒ n = 2.
  • पायरी 2 : Q = 2 × 96500 = 193000 C.
  • पायरी 3 : ÷ 3600 = 53.6 Ah.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) इंधन घटाचे उत्पादन? 1) पाणी 2) CO₂ 3) NO₂ 4) H₂S — उत्तर : 1).
  • CET 2) द्वितीयक घट? 1) शिसे-आम्ल 2) Leclanché 3) पारा घट 4) एकही नाही — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: कार, मोबाईल, अवकाशयान, पूल संरक्षण.

लक्षात ठेवा

प्राथमिक ⇒ भारित होत नाही; द्वितीयक ⇒ होते; इंधन घट ⇒ सतत; गंज ⇒ ॲनोडिक ऑक्सिडीकरण.

सामान्य चूक

लिथियम-आयन बॅटरी प्राथमिक समजणे.

CET सापळा

Li-ion आणि Ni–Cd पुनर्भारित (द्वितीयक).

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "शिसे 2 V, सहा सेल = 12 V".

फरक ओळखा

घटV
Leclanché1.5
पारा1.35
शिसे-आम्ल2.0
Ni–Cd1.4

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1प्राथमिक आणि द्वितीयक घट.
  2. 2शिसे-आम्ल बॅटरीच्या अभिक्रिया.
  3. 3इंधन घटाची अभिक्रिया.
मध्यम
  1. 4गंज कसा होतो?
  2. 5गंज प्रतिबंध पद्धती.
  3. 61 mol Pb ⇒ Ah.
आव्हानात्मक
  1. 7पारा घटाचे वैशिष्ट्य.
  2. 8इंधन घटाचा फायदा.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1पुनर्भारण होते की नाही.
  2. 2Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ ⇒ 2PbSO₄.
  3. 3H₂ ॲनोड, O₂ कॅथोड.
  4. 4Fe ॲनोड, O₂ कॅथोड.
  5. 5गॅल्व्हनायझिंग, Mg.
  6. 653.6 Ah.
  7. 7स्थिर विभव.
  8. 8प्रदूषणमुक्त, सतत.

संपूर्ण धड्याची झटपट उजळणी

संकल्पनामहत्त्वाचे सूत्र / तथ्य
संवाहकताG = 1/R ; κ = G × G*
मोलर संवाहकताΛm = κ × 1000 / c
कोहलराउशΛ° = λ₊ + λ₋
फॅराडेm = (M/nF) I t
घट विभवE°cell = E°कॅथोड – E°ॲनोड
ऊर्जाΔG° = –nFE°
नर्न्स्टE = E° – (0.0592/n) log Q
समतोलlog K = nE°/0.0592
Live आकृती

🚀 संपूर्ण धड्याची झटपट उजळणी

ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.

ॲपमध्ये उघडा

🎯 परीक्षेसाठी सर्वाधिक महत्त्वाचे मुद्दे

  • संवाहकता.
  • मोलर संवाहकता.
  • फॅराडेचे नियम.
  • गॅल्व्हनिक घट.
  • E° श्रेणी.
  • नर्न्स्ट.
  • बॅटऱ्या, गंज.
अभ्यासाचा मंत्र

आधी संकल्पना समजा → सूत्र लक्षात ठेवा → उदाहरण सोडवा → स्वतः प्रश्न सोडवा.