13.02 – සමතුලිතතාවේ පවතින ඉලෙක්ට්‍රෝඩ

0
369

1)ලෝහ – ලෝහ අයන ඉලෙක්ට්‍රෝඩ


ලෝහයක අයන ද්‍රාවණය තුළ ලෝහ ගිල්වීමෙන් සාදාගන්නා ඉලෙක්ට්‍රෝඩයකි .


a) Cu ඉලෙක්ට්‍රෝඩය – Cu(s)|Cu2+(aq)


ද්‍රාවණය තුළ කොපර් තහඩුවක් ගිල්වීමෙන් සාදාගනී.

ඔක්සිකරණ ප්‍රතික්‍රියාව:- Cu(s)   →   Cu2+(aq) +2e
ඔක්සිහරණ ප්‍රතික්‍රියාව:- Cu2+(aq) +2e  →  Cu(s)
සමතුලිත ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ප්‍රතික්‍රියාව:- Cu2+(aq) +2e  ⇔   Cu(s)

b) සිල්වර් ඉලෙක්ට්‍රෝඩය Ag(s) |Ag+(aq)

Ag+(aq) ද්‍රාවණයක Ag(s) ගිල්වීමෙන් සාදාගනු ලැබේ.

ඔක්සිකරණ ප්‍රතික්‍රියාව:- Ag(s)   →   Ag+(aq) +e
ඔක්සිහරණ ප්‍රතික්‍රියාව:- Ag+(aq) +e  →  Ag(s)
සමතුලිත ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ප්‍රතික්‍රියාව:- Ag2+(aq) +e  ⇔   Ag(s)

2) වායු ඉලෙක්ට්‍රෝඩ


වායුවට අදාල අයණ ද්‍රාවණයක් තුළ වායුව බුබුලනය කිරීමෙන් සාදාගන්නා ඉලෙක්ට්‍රෝඩයයි.
මෙහිදී ඔක්සිකරණයේදී පිටවන ඉලෙක්ට්‍රෝන රඳවා තබා ගැනීමත් ඔක්සිහරණයේදී අවශ්‍ය ඉලෙක්ට්‍රෝන සපයාදීමත් සඳහා ලෝහ තහඩුවක් භාවිතා කළ යුතුය.
මේ සඳහා සම්මතය ලෙස භාවිතා කරනුයේ Pt දැලි ආලේපිත Pt තහඩුවකි.


a) හයිඩ්රජන් ඉලෙක්ට්‍රෝඩය -(Pt(s)|H2(g) |H+(aq))


H+ අයන ද්‍රාවණයක Pt දැලි ආලේපිත තහඩුවක් ගිල්වා ඒ මතින් H2 වායුව බුබුලනය කිරීමෙන් සාදාගන්නා ඉලෙක්ට්‍රෝඩයයි.

ඔක්සිකරණ ප්‍රතික්‍රියාව :-  H2(g)    →    2H+(aq )+ 2e
ඔක්සිහරණ ප්‍රතික්‍රියාව :-   2H+(aq )+ 2e  →  H2(g)    
සමතුලිත ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ප්‍රතික්‍රියාව :-  2H+(aq )+ 2e  ⇔ H2(g)    

b) ඔක්සිජන් ඉලෙක්ට්‍රෝඩය


OH- ජලීය ද්‍රාවණය තුළ Pt දැලි ආලේපිත තහඩුවක් ගිල්වා ඒ මතින් O2 වායුව බුබුලනය කිරීමෙන් සාදාගන්නා ලබන ඉලෙක්ට්‍රෝඩයයි.

ඔක්සිකරණ ප්‍රතික්‍රියාව:- 4OH-(aq)   →    O2(g) +2H2O(l) + 4e
ඔක්සිහරණ ප්‍රතික්‍රියාව:-O2(g) +2H2O(l) + 4e   →   4OH-(aq)          
සමතුලිත ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ප්‍රතික්‍රියාව:- O2(g) +2H2O(l) + 4e   ⇔   4OH-(aq)          

3) රෙඩොක්ස් ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ( අයන – අයන )

ප්‍රභේදයක ඔක්සිකරණ අවස්ථාව වෙනස් වන අයන සහිත ද්‍රාවණයක් තුළ Pt තහඩුවක් ගිල්වීමෙන් සාදාගන්නා ඉලෙක්ට්‍රෝඩයයි.

a) ෆෙරස් / ෆෙරික් ඉලෙක්ට්‍රෝඩය Pt(s)|Fe2+(aq) , Fe3+(aq)


Fe2+/Fe3+ අයන අන්තර්ගත ද්‍රාවණයක pt දැලි ආලේපිත තහඩුවක් ගිල්වීම මඟින් සාදාගන්නා ඉලෙක්ට්‍රෝඩයයි.


ඔක්සිකරණ ක්‍රියාව:- Fe2+(aq) → Fe3+(aq) + e
ඔක්සිහරණ ක්‍රියාව :- Fe3+(aq) + e → Fe2+(aq)
සමතුලිත ක්‍රියාව :- Fe3+(aq) + e ⇔ Fe2+(aq)

ඔක්සිකරණයට   හා ඔක්සිහරණයට  භාජනය වන සංඝටක එකම භෞතික අවස්තාවේ  ඇත්නම් නිරූපණයේ දී ඒවා අතර කොමාවක් යොදයි.
ඔක්සිකරණයට හා ඔක්සිහරණය ට භාජනය වන සංඝටක වෙනස් භෞතික අවස්ථාවල පවතීනම් ඒවා අතර ඉරක් යොදනු ලැබේ.
ඉලෙක්ට්‍රෝඩයක Pt  සම්බන්ධ වන විට ඉලෙක්ට්‍රෝඩය  නිරූපණයේ දී Pt ද දැක්විය යුතු අතර එහිදී කොමාවක් හෝ ඉරක් යොදා නිරූපණය  කළ හැක .(ඉරක් යෙදීම  වඩාත් සුදුසු වේ. )

b) Sn2+(aq) |Sn4+ ඉලෙක්ට්‍රෝඩය (Pt(s)|Sn2+(aq), Sn4+(aq))

Sn2+ හා Sn4+අයන අන්තර්ගත ද්‍රාවණයක Pt දැලි ආලේපිත තහඩුවක් ගිල්වීමෙන් සාදාගන්නා ඉලෙක්ට්‍රෝඩයයි.

ඔක්සිකරණ ප්‍රතික්‍රියාව :-  Sn2+(aq)  →   Sn4+(aq)  +  2e
ඔක්සිහරණ ප්‍රතික්‍රියාව :- Sn4+(aq)  +  2e   →   Sn2+(aq)
සමතුලිත ක්‍රියාව :- Sn4+(aq)  +  2e  ⇔  Sn2+(aq)

Pt තහඩුවේ කාර්යයන්

  1. 1) ඔක්සිකරණයේදී පිටවන ඉලෙක්ට්‍රෝන රඳවා තබා ගැනීම.
  2. 2) ඔක්සිහරණයේදී අවශ්‍ය ඉලෙක්ට්‍රෝන සපයාදීම.
  3. 3) බාහිර පරිපථය සමග විද්‍යුත් සබඳතාවක් ඇති කර ගැනීමට Pt කූර භාවිතා කෙරේ.
මෙහිදී වායු හෝ අයන තහඩුව මත හොඳින් අධිශෝෂණය විය යුතුය.එය කාර්යක්ෂම   වීමට සුමට තහඩුවක් භාවිතා කිරීමට නොහැකි අතර එය රළු වීම වඩා සුදුසුය.මේ සඳහා Pt දැලි ආලේපිත තහඩුව යෙදිය හැක.
මෙවැනි අවස්ථාවලදී භාවිතා කරන ලෝහ තහඩුව වායු හෝ ද්‍රාවණයේ ඇති අයන සමග ප්‍රතික්‍රියා නොකළ යුතුය .එනම් එම අවස්ථාවට නිෂ්ක්‍රීය විය යුතුය .මේ සඳහා Pb , Ni , Ti  වැනි ලෝහ ,ග්‍රැෆයිට්  භාවිතා කළ හැක.  

4) ලෝහ -අද්‍රාව්‍ය ලවණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ

මෙහිදී ලෝහය එහි ලවණය හා අයන සහිතව ඉලෙක්ට්‍රෝඩය සාදා ගැනේ.

a) කැලමල් ඉලෙක්ට්‍රෝඩය (Hg(l) | Hg2Cl2| Cl(aq)) / (Pt(s)|Hg(l) | Hg2Cl2 | Cl (aq))

ඔක්සිකරණ ක්‍රියාව :- Hg(l) +2Cl-(aq)    →     Hg2Cl2(s) + 2e
ඔක්සිහරණ ක්‍රියාව :- Hg2Cl2(s) + 2e    →     Hg(l) +2Cl-(aq)               
සමතුලිත ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ප්‍රතික්‍රියාව :- Hg2Cl2(s) + 2e    ⇔    Hg(l) +2Cl-(aq)                      

කැලමල් ඉලෙක්ට්‍රෝඩය ප්‍රායෝගික සැසදුම් ඉලෙක්ට්‍රෝඩයක් ලෙස භාවිතා කෙරේ.එහි විභවය + 0.2415 V වේ.

b) සිල්වර් ක්ලෝරයිඩ් ඉලෙක්ට්‍රෝඩය .(Ag(s) |AgCl(s) |Cl(aq))

ඔක්සිකරණ ක්‍රියාව :- Ag(s) +Cl-(aq)      →       AgCl(s) + e
ඔක්සිහරණ ක්‍රියාව :- Ag(s) +Cl-(aq)       →      Ag(s) +Cl-(aq)                             
සමතුලිත ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ප්‍රතික්‍රියාව :- Ag(s) +Cl-(aq)         ⇔         Ag(s) +Cl-(aq)                             

AgCl ඉලෙක්ට්‍රෝඩය ප්‍රායෝගික සැසදුම් ඉලෙක්ට්‍රෝඩයක් ලෙස භාවිතා කෙරේ .එහි විභවය + 0.22 V වේ.

ලවණ සේතුව

  • පරිපථය සම්පූර්ණ වීම සඳහා ද්‍රාවණය හරහා අයන සන්නයනය විය යුතුයි. එය සිදුකිරීමට ලවණ සේතුවක් භාවිතා කරයි.
  • ලවණ සේතුව සඳහා KCl,KNO3 ,NH4NO3,NH4Cl වැනි දුබල විද්‍යුත් විච්ඡේදක භාවිතා කෙරේ.
  • මෙහිදී අදාළ ලවණයේ සන්තෘප්ත ද්‍රාවණයක් භාවිත කෙරේ.
  • ලවණ සේතුව සඳහා දුබල විද්‍යුත් විච්ඡේදකයක් භාවිතා කළ යුතු අතර දුබල අම්ලයක් හෝ දුබල භෂ්මයක් භාවිතා කළ නොහැක.
  • ලවණවලින් සන්තෘප්ත ද්‍රාවණයක් නළයක බහා දෙකළවර පුළුන් ඇබ සවිකර මේ සඳහා යෙදිය හැක.
  • ලවණවලින් පෙඟවූ පහන් තිරයක් සරලව යෙදිය හැක.
  • කැටායන හා ඇනායන සංචරණය වන වේග සමාන වන තරමට ලවණ සේතුවේ යෙදීම වඩා සුදුසු වේ.
  • මේ සඳහා KNO3 වඩාත් සුදුසු වේ.
  • කැටායන හා ඇනායන වල ආරෝපණය, අරය, මවුලික ස්කන්ධය සමාන වන තරමට සංචරණ වේගයද සමාන වේ.
  • ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ විභවය මැනීමට වඩාත් සුදුසු වන්නේ විභවමානයයි.මේ සඳහා අධික ප්‍රතිරෝධයක් සහිත වෝල්ට්මීටරයක් ද ගත හැක.
  • ඉහත පරිදි විභවය මැන්න විට විද්‍යුත් ගාමක බලය ලෙස හැඳින්වේ.
i. විද්‍යුත් ගාමක බලය ඍණ වීම;


Eg:- E0 (Zn2+ | Zn) = -0.76V

  • සම්මත H ඉලෙක්ට්‍රෝඩය ට සාපේක්ෂව Zn ඉලෙක්ට්‍රෝඩය මත ඉලෙක්ට්‍රෝන අතිරික්තයක් පවතී.
  • මේ සඳහා Zn ඉලෙක්ට්‍රෝඩය මත ඔක්සිකරණයක් සිදුවිය යුතුය.

Zn(s) → Zn2+(aq) +2e

  • කෝෂ අංකනයේ දී ;

Zn(s) | Zn2+(aq,1moldm-3)

  • එවිට H ඉලෙක්ට්‍රෝඩය මත ඔක්සිහරණයක් සිදුවේ.

2H+(aq) 2e → H2(g)

  • කෝෂ අංකනයේ දී ;

H+(aq,1moldm-3) |H2(g,1 atm) |Pt(s)

ii.විද්‍යුත් ගාමක බලය ධන වීම;


Eg:- E0 (Cu2+| Cu) = +0.34V

  • සම්මත H ඉලෙක්ට්‍රෝඩයට සාපේක්ෂව Cu ඉලෙක්ට්‍රෝඩය මත ඉලෙක්ට්‍රෝන ඌනතාවයක් පවතී.
  • මේ සඳහා Cu ඉලෙක්ට්‍රෝඩය මත ඔක්සිහරණය විය යුතුය.

Cu2+(aq) + 2e → Cu(s)

  • කෝෂ අංකනයේදී ;

Cu2+(aq,1moldm-3) |Cu(s)

  • එවිට H ඉලෙක්ට්‍රෝඩය මත ඔක්සිකරණය සිදුවේ.

H2(g) → 2H+(aq)+2e

  • කෝෂ අංකනයේදී ;

Pt(s)|H2(g,1 atm) |H+(aq,1 moldm-3)

ඉලෙක්ට්‍රෝඩයක විභවයට උෂ්ණත්වයේ බලපෑම.

a) E0( – ) වන ඉලෙක්ට්‍රෝඩයකදි


Eg- E0(Zn2+|Zn) = -0.76V

සමතුලිතහි පසු ක්‍රියාව සිදුවීමේදී ඉලෙක්ට්‍රෝන ඉවත් වන නිසා ශක්තිය අවශෝෂණය වේ.
එනම් පසු ක්‍රියාව තාප අවශෝෂක වේ.
එවිට ඉදිරි ක්‍රියාව තාප දායක වේ.
1) උෂ්ණත්වය වැඩි කළ විට;
  • පසු ක්‍රියාව තාප අවශෝෂක නිසා එය වැඩිපුර සිදුවේ.
  • එවිට ඉලෙක්ට්‍රෝඩය මත නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන වැඩිවෙයි.
  • එම නිසා විද්‍යුත් ගාමක බලය වැඩිවේ.

2) උෂ්ණත්වය අඩු කළ විට;
  • ඉදිරි ක්‍රියාව තාපදායක නිසා එය වැඩිපුර සිදුවේ.
  • එවිට ඉලෙක්ට්‍රෝඩය මත නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන අඩුවේ.
  • සෘණ විද්‍යුත්ගාමක බලය අඩු වෙයි.


b) E0 ( + ) වන ඉලෙක්ට්‍රෝඩය කදී,


Eg- E0 (Cu2+ | Cu) =+0.34V

1)උෂ්ණත්වය වැඩි කළ විට;
  • පසු ක්‍රියාව තාප අවශෝෂක නිසා එය වැඩිපුර සිදුවේ.
  • එවිට ඉලෙක්ට්‍රෝඩය මත නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන වැඩිවේ.
  • එවිට සෘණ වි.ගා.බ වැඩි වී ධන වි.ගා.බ අඩුවේ(+0.2V).

2) උෂ්ණත්වය අඩු කළ විට;
  • ඉදිරි ක්‍රියාව තාප තාපදායක නිසා එය වැඩිපුර සිදුවේ.
  • එවිට ඉලෙක්ට්‍රෝඩය මත නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන අඩුවේ.
  • එවිට සෘණ වි.ගා.බ අඩුවී ධන වි.ගා.බ වැඩිවේ.

ඉලෙක්ට්‍රෝඩයක විභවයට සාන්ද්‍රණයේ බලපෑම


a) E0 (+) වන ඉලෙක්ට්‍රෝඩයකදී,


i) Zn සාන්ද්‍රණය වැඩි කළ විට,
  • ඉදිරි ක්‍රියාව වැඩිපුර සිදුවේ.
  • ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන අඩුවේ.
  • සෘණ වි.ගා.බ අඩු වේ.

ii) Zn සාන්ද්‍රණය අඩු කළවිට,
  • පසු ක්‍රියාව වැඩිපුර සිදුවේ.
  • ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන වැඩිවේ.
  • සෘණ වි.ගා.බ.වැඩි වේ.


b) E0 ( + ) වන ඉලෙක්ට්‍රෝඩයකදී,


i) [ Cu2+ ] වැඩි කළ විට,
  • ඉදිරි ක්‍රියාව වැඩිපුර සිදුවේ.
  • ඉලෙක්ට්‍රෝනයේ නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන අඩුවේ.
  • ඉලෙක්ට්‍රෝඩය මත වි. ගා.බ. වැඩි වේ.

ii) [ Cu2+ ] අඩු කළ විට,
  • පසු ක්‍රියාව වැඩිපුර සිදුවේ.
  • නිදහස් ඉලෙක්ට්‍රෝන වැඩිවේ.
  • ඉලෙක්ට්‍රෝඩය මත වි.ගා.බ අඩු වේ.

ඔබේ අදහස් හා ප්‍රශ්න ඇතුළත් කරන්න.