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विद्युत रासायनिक विभव का मूलभूत समीकरण

1930
  • E. A. Guggenheim
Laboratory experiment measuring electrochemical potential in physical chemistry.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

विद्युतरासायनिक विभव, [latex]bar{mu}_i[/latex], किसी प्रणाली में आवेशित प्रजाति `i` की कुल ऊर्जा को मापता है। यह रासायनिक विभव, [latex]mu_i[/latex], जो सांद्रता और आंतरिक गुणों को ध्यान में रखता है, और स्थिरवैद्युत विभव ऊर्जा, [latex]z_i F phi[/latex] को जोड़ता है। सूत्र है [latex]bar{mu}_i = mu_i + z_i F phi[/latex], जहाँ [latex]z_i[/latex] आयन का आवेश है, [latex]F[/latex] फैराडे स्थिरांक है, और [latex]phi[/latex] स्थानीय विद्युत विभव है।

विद्युत रासायनिक विभव की अवधारणा भौतिक रसायन विज्ञान की आधारशिला है, जो आवेशित कणों और विद्युत क्षेत्रों से जुड़े तंत्रों में रासायनिक विभव के विचार का विस्तार करती है। शासी समीकरण, [latex]bar{mu}_i = mu_i + z_i F phi[/latex], रासायनिक और विद्युत प्रेरक बलों को एक ही समीकरण में सहजता से समाहित करता है। thermodynamic मात्रा। पहला पद, [latex]mu_i[/latex], रासायनिक विभव है, जो किसी प्रणाली में प्रजाति `i` के एक मोल को जोड़ने से जुड़े ऊर्जा परिवर्तन को दर्शाता है, जिसमें सांद्रता, तापमान और दबाव जैसे कारकों को ध्यान में रखा जाता है। यह उच्च सांद्रता से निम्न सांद्रता की ओर विसरण के लिए प्रेरक बल है।

दूसरा पद, [latex]z_i F phi[/latex], मोलर स्थिरवैद्युत ऊर्जा को दर्शाता है। यहाँ, [latex]z_i[/latex] आयन का आयामहीन पूर्णांक आवेश है (उदाहरण के लिए, [latex]Ca^{2+}[/latex] के लिए +2), [latex]F[/latex] फैराडे स्थिरांक (लगभग 96,485 C/mol) है, जो इलेक्ट्रॉनों के एक मोल का आवेश है, और [latex]phi[/latex] स्थानीय विद्युत विभव (गैलवानी विभव) है। यह पद स्थानीय विद्युत क्षेत्र के विरुद्ध आयनों के एक मोल को गतिमान करने के लिए आवश्यक कार्य को मापता है।

मूलतः, विद्युतरासायनिक विभव किसी प्रजाति 'i' की आंशिक मोलर गिब्स मुक्त ऊर्जा है, जिसे [latex]bar{mu}_i = (frac{partial G}{partial n_i})_{T,P,n_{jneq i}}[/latex] के रूप में व्यक्त किया जाता है। इसका अर्थ है कि यह उस कुल कार्य को दर्शाता है जो प्रजाति के एक मोल को प्रणाली में जोड़ने पर प्राप्त किया जा सकता है। दो बिंदुओं के बीच विद्युतरासायनिक विभव में अंतर उस आयन की स्वतः गति की दिशा निर्धारित करता है, जिसमें सांद्रता प्रवणता के अनुदिश विसरण और विद्युत क्षेत्र के अनुदिश अपवाह दोनों शामिल हैं।

UNESCO Nomenclature: 2209
भौतिक रसायन विज्ञान

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

मूलभूत

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • जोशिया विलार्ड गिब्स का रासायनिक क्षमता और गिब्स मुक्त ऊर्जा पर कार्य
  • Michael Faraday’s laws of इलेक्ट्रोलीज़ and the concept of the faraday constant
  • वाल्थर नेर्नस्ट के विकास के नर्न्स्ट समीकरण
  • शास्त्रीय ऊष्मागतिकी और विद्युतस्थैतिकी का विकास

आवेदन

  • बैटरी और ईंधन सेल
  • इलेक्ट्रोप्लेटिंग और संक्षारण विज्ञान
  • अर्धचालक भौतिकी (फर्मी स्तर)
  • तंत्रिका विज्ञान (तंत्रिका आवेग)
  • कोशिकीय जैवऊर्जा विज्ञान (एटीपी संश्लेषण)

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • लक्षित जल शुद्धिकरण के लिए आयन-चयनात्मक स्मार्ट झिल्ली
  • जैव-एकीकृत सेंसर जो वास्तविक समय में आयन प्रवाह को ट्रैक करके चयापचय गतिविधि को मापते हैं
  • ऐसे स्व-उपचारक पदार्थ जो विद्युत रासायनिक विभव प्रवणता का उपयोग करके क्षति स्थलों तक पुनर्स्थापनात्मक आयनों को निर्देशित करते हैं।
  • energy harvesting devices that capture potential differences across atmospheric layers
  • neuromorphic computing chips that use ion gradients instead of electron flow
  • उन्नत दवा वितरण प्रणालियाँ जो कोशिकीय झिल्ली क्षमता में परिवर्तन के आधार पर दवा जारी करती हैं
  • भूमिगत आयन प्रवणताओं में हेरफेर करके भूतापीय ऊर्जा निष्कर्षण को बढ़ाया जा सकता है।
  • इंजीनियरिंग द्वारा संचालित प्रत्यक्ष वायुमंडलीय CO2 कैप्चर सिस्टम
संबंधित विषय: विद्युतरासायनिक विभव, रासायनिक विभव, स्थिरवैद्युत विभव, फैराडे स्थिरांक, गिब्स मुक्त ऊर्जा, नेर्नस्ट समीकरण, विद्युतरसायन विज्ञान, आयन।

ऐतिहासिक संदर्भ

विद्युत रासायनिक विभव का मूलभूत समीकरण

1926
1927
1927
1930
1930
1930
1931
1926
1927
1927
1930
1930
1930
1931
1932

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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