यह कैलकुलेटर क्या करता है
यह टूल किसी विद्युत-रासायनिक अभिक्रिया के सेल विभव से उसके मानक गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन (ΔG) की गणना करता है, जिसके लिए ऊष्मागतिकी संबंध \(\Delta G = -nFE\) का प्रयोग होता है। यह विद्युत रसायन को ऊष्मागतिकी से जोड़ता है और बताता है कि कोई रेडॉक्स अभिक्रिया स्वतःप्रवर्तित (spontaneous) है या नहीं, और वह कितना उपयोगी विद्युत कार्य दे सकती है। यह संबंध सार्वभौमिक है और किसी भी गैल्वेनिक या विद्युत-अपघटनी सेल पर लागू होता है।
इसका उपयोग कैसे करें
तीन मान भरें: n, यानी संतुलित अर्ध-अभिक्रियाओं में स्थानांतरित इलेक्ट्रॉनों के मोलों की संख्या; E, यानी वोल्ट में सेल विभव (मानक परिस्थितियों के लिए मानक विभव E° का प्रयोग करें); और F, यानी फैराडे स्थिरांक, जो प्रति मोल इलेक्ट्रॉन 96,485 कूलॉम होता है (आप डिफ़ॉल्ट मान वैसा ही छोड़ सकते हैं)। कैलकुलेटर ΔG को जूल और किलोजूल प्रति मोल दोनों में देता है और बताता है कि अभिक्रिया स्वतःप्रवर्तित है या नहीं।
सूत्र की व्याख्या
समीकरण $$\Delta G = -nFE$$ इस तथ्य से आता है कि किसी सेल द्वारा किया जा सकने वाला अधिकतम विद्युत कार्य \((w = -nFE)\) गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन के बराबर होता है। यहाँ \(F = 96{,}485\ \text{C/mol}\) इलेक्ट्रॉनों के मोल और वोल्ट को जूल में बदल देता है, क्योंकि एक वोल्ट गुणा एक कूलॉम एक जूल के बराबर होता है। धनात्मक सेल विभव से ΔG ऋणात्मक मिलता है, जो एक स्वतःप्रवर्तित (ऊर्जा-मुक्त करने वाली) अभिक्रिया का संकेत है।
हल किया गया उदाहरण
डैनियल सेल (Zn/Cu) को लें, जहाँ E° = 1.10 V और स्थानांतरित इलेक्ट्रॉन n = 2 हैं। $$\Delta G = -(2)(96485)(1.10) = -212{,}267\ \text{J/mol} = -212.27\ \text{kJ/mol}$$ यह बड़ा ऋणात्मक मान पुष्टि करता है कि सेल अभिक्रिया अत्यधिक स्वतःप्रवर्तित है, जो बैटरी द्वारा उपयोगी वोल्टेज उत्पन्न करने से मेल खाता है।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
जब E धनात्मक हो तो ΔG ऋणात्मक क्यों होता है? \(\Delta G = -nFE\) में ऋण चिह्न का अर्थ है कि धनात्मक विभव ऋणात्मक (अनुकूल) मुक्त ऊर्जा परिवर्तन के अनुरूप होता है।
मुझे F का कौन-सा मान उपयोग करना चाहिए? मानक फैराडे स्थिरांक 96,485 C/mol है। कुछ पाठ्यपुस्तकें इसे 96,500 तक पूर्णांकित कर देती हैं।
क्या E ऋणात्मक हो सकता है? हाँ। ऋणात्मक सेल विभव से ΔG धनात्मक मिलता है, यानी अभिक्रिया स्वतःप्रवर्तित नहीं है और इसे ऊर्जा देनी पड़ती है (जैसे विद्युत-अपघटन में)।
