ગીબ્સ ઊર્જા અને કોષ પોટેન્શિયલ

જયારે તમે વોલ્ટેય કોષ સાથે કામ કરી રહ્યા હોવ ત્યારે રેડોક્સ પ્રક્રિયાની મુક્ત ઉર્જાને પોટેન્શિયલ સાથે સંબંધિત કરવી ખુબ જરૂરી છે આ સમીકરણ છે જે મુક્ત ઉર્જાને કોષના પોટેન્શિયલ સાથે સંબંધિત કરે છે ડેલ્ટા g અને ડેલ્ટા g એ મુક્ત ઉર્જામાં થતો ફેરફાર છે આપણે જાણીએ છીએ કે સ્વયં સ્ફુરિત પ્રક્રિયાઓ માટે આ ડેલ્ટા g ઋણ હોય છે હું તેને અહીં લખીશ વોલ્ટેઇક કોષમાં થતી સ્વયં સ્ફુરિત પ્રક્રિયાઓ માટે ડેલ્ટા g નું મૂલ્ય ઋણ હોય છે આપણે આ વિડિઓના અંતમાં ડેલ્ટા g ની ગણતરી કરીશું અહીં આ e એ કોષનું પોટેન્શિયલ અથવા કોષનો વોલ્ટેજ છે અને તેનું માપન કરવું સરળ છે તમે તેના માટે વોલ્ટ મીટરનો ઉપયોગ કરી શકો જો આપણે આ કોષની વાત કરીએ તો આ કોષનું પોટેન્શિયલ ધન 1 .10 વોલ્ટ છે આમ વોલ્ટેજ કોષના કોષ પોટેન્શિયલનું માપન ખુબ જ સરળ છે હવે અહીં આ સ્મોલ n એ ઇલેક્ટ્રોનના મોલની સંખ્યા દર્શાવે છે જેનું આ રેડોક્સ પ્રક્રિયામાં વહન થાય છે આ ઉદામાં આપણે ઇલેક્ટ્રોનના બે મોલની વાત કરીશું જેનું વાહન રેડોક્સ પ્રક્રિયામાં થઇ રહ્યું છે અને પછી અંતે આ F એ ફેરેડેનો અચળાંક છે જે વીજભારનું મૂલ્ય દર્શાવે છે અને તેનું વહન 1 મોલ ઇલેક્ટ્રોન વડે થાય છે આપણે ફેરેડેના અચળાંકની કિંમત શોધી શકીએ અને તે આપણે અહીં કરીશું ઇલેક્ટ્રોનનું વીજભાર 1 .602 ગુણ્યાં 10 ની -19 ઘાત કુલંબ છે કુલંબ એ વીજભારનો એકમ છે આપણે તેને લખીએ 1 .602 ગુણ્યાં 10 ની -19 ઘાત કુલમ એક ઇલેક્ટ્રોનનો વીજભાર આટલો હોય છે હવે જો આપણે એક મોલ ઇલેક્ટ્રોન વડે કેટલા વીજભારનું વહન થાય છે તે શોધવા માંગતા હોઈએ તો આપણે આનો ગુણાકાર એવોગેટ્રો સંખ્યા સાથે કરવો પડશે તેથી ગુણ્યાં 6 .022 ગુણ્યાં 10 ની 23 ઘાત ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોનના એક મોલમાં ઇલેક્ટ્રોનના એક મોલમાં આટલા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે હવે તમે જો આનો ગુણાકાર કરો તો તમને કુલમના છેદમાં ઇલેક્ટ્રોનના એક મોલ મળે હવે આપણે આની ગણતરી કરવા કેલ્ક્યુલેટરનું ઉપયોગ કરીશું 1 .602 ગુણ્યાં 10 ની -19 ઘાત 10 ની -19 ઘાત ગુણ્યાં 6 .022 ગુણ્યાં 10 ની 23 ઘાત અને તેના બરાબર આપણને 96472 મળે માટે અહીં આના બરાબર 96472 અને તેનો એકમ કુલંબ પ્રતિ ઇલેક્ટ્રોનના મોલ થાય જો તમે તેની ગણતરી ખુબ જ ચોકસાઈ પૂર્વક કરો તો તમને આનો જવાબ 96485 કુલંબ પ્રતિ મોલ મળે ઘણી બધી ટેક્સ્ટ બુકમાં આ જવાબ આપ્યો હોય છે જેનો ઉપયોગ તેઓ ગણતરી માટે કરે છે અને જો તમે તેની નજીકની સંખ્યામાં ફેરવવા માંગતા હોવ તો તે 96500 થશે 96500 કુલંબ પ્રતિ મોલ ફેરેડેના અચળાંકની આ કિંમતનો ઉપયોગ તમે મૉટે ભાગની ગણતરીમાં કરી શકો આમ સમીકરણના દરેક પદ આ પ્રમાણે થશે હવે મેં અહીં જે કોષ પોટેન્શિયલ ધન 1 .10 વોલ્ટ વિશે વાત કરી તે ખરેખર કોષનું પ્રમાણિત પોટેન્શિલ છે જયારે કોષ પ્રમાણિત પરિસ્થિતિમાં કામ કરતો હોય અને તમે તેના વોલ્ટેજનું માપન કરો તો તમને તે મૂલ્ય આટલું મળશે અને ત્યારે વ્યાખ્યાયિત થશે જયારે તમારી ધાતુઓ શુદ્ધ સ્વરૂપમાં હોય આપણે અહીં ઝીંક ધાતુનો ઉપયોગ કરી રહ્યા છીએ જે તેના શુદ્ધ સ્વરૂપમાં છે તેમજ આપણે અહીં કોપર ધાતુનો ઉપયોગ કરી રહ્યા છીએ જે તેને સુધી સ્વરૂપમાં અને તે ત્યારે વ્યાખ્યાયિત થશે જ્યારે તમારા દ્રાવણની સાંદ્રતા એક મોલાર હોય આપણી પાસે અહીં ઝીંક સલ્ફેડની એક મોલાર સાંદ્રતા છે જેના પરિણામે આપણને દ્રાવણમાં zn2 + આયનના એક મોલાર મળે છે તેવી જ રીતે તમારી પાસે કોપર સલ્ફેડની સાંદ્રતા પણ એક મોલાર છે જેના પરિણામે તમને દ્રાવણમાં cu2 + આયનના એક મોલાર મળે છે અને અત્યારનું તાપમાન 25 ડિગ્રી સેલ્સિયસ છે જો તમે આ પરિસ્થિતિમાં વોલ્ટ મીટર તો તમને આ કોષનો વોલ્ટેજ આટલો મળશે આપણે આ જે સમીકરણની વાત કરી ગયા તેમાં સુપર સ્ક્રીપટ ઉમેરીને આપણે તેને બદલી પણ શકીએ આપણે e ની જગ્યાએ e0 લખી શકીએ જે કોષનું પ્રામાંણીત પોટેન્શિયલ છે અને તે દર્શાવે છે કે અહીં આ બધું જ પ્રમાણિત પરિસ્થિતિમાં છે તેવી જ રીતે ડેલ્ટા g ની જગ્યાએ ડેલ્ટા g0 લખી શકીએ તે મુક્ત ઉર્જામાં થતો પ્રમાણિત ફેરફાર છે તો હવે આપણે આ ડેલ્ટા d0 ની કિંમત શોધી શકીએ આપણે જાણીએ છીએ કે તે ઋણ આવશે કારણ કે અહીં સ્વયંમ સ્ફુરિત રેડોક્સ પ્રક્રિયા થઇ રહી છે તો હવે આપણે ડેલ્ટા G0 શોધીએ ડેલ્ટા G0 = - અહીં આ માઇનર્સની નિશાનીનો અર્થ શું થાય તે હું તમને પછી સમજાવીશ ત્યાર બાદ આપણી પાસે n છે અને આ n ઇલેક્ટ્રોનના મોલ છે જેનું વહન રેડોક્સ પ્રક્રિયામાં થઇ રહ્યું છે અહીં આપણી પાસે ઇલેક્ટ્રોનના બે મોલ છે જેને આપણે અહીં લખીશું ઇલેક્ટ્રોનના બે મોલ ત્યાર બાદ F એ ફૅરૅડેનો અચળાંક છે અને તેનું મૂલ્ય 96500 કુલંબ પ્રતિ મોલ છે જેને આપણે અહીં લખીશું 96500 કુલંબ પ્રતિ મોલ ગુણ્યાં કોષનો પ્રમાણિત પોટેન્શિયલ જેનું મૂલ્ય આ થશે હવે અહીં વોલ્ટ લખવાની જગ્યાએ આપણે વોલ્ટને જુલ પ્રતિ કુલંબ તરીકે લખીશું જેથી આ બધા એકમો બરાબર કામ કરી શકો આમ પ્રમાણિત કોષ પોટેન્શિલ બરાબર ધન 1 .10 જુલ પ્રતિ કુલમ હવે આપણે આ બધાનો ગુણાકાર કરીશું સૌ પ્રથમ એકમને જોઈએ અહીંથી આ મોલ કેન્સલ થઇ જશે અને તેવી જ રીતે આ કુલંબ પણ કેન્સલ થઇ જાય માટે આપણને આપણો જવાબ જુલમાં મળે હવે આ ફેરફાર શોધવા આપણે કેલ્ક્યુલેટરનો ઉપયોગ કરીએ 2 ગુણ્યાં 96500 અને પછી તેનો ગુણાકાર 1 .10 સાથે કરીશું તેથી આપણને અહીં 212300 જુલ મળે જો આપણે તેને કિલો જુલમાં ફેરવવા માંગતા હોઈએ તો આનો ભાગાકાર 1000 સાથે કરીએ અને પરિણામે આપણને લગભગ 212 કિલો જુલ મળે = -212 કિલો જુલ આમ ડેલ્ટા G0 = -212 કિલો જુલ આમ વોલ્ટેઇક કોષ માટે મુક્ત ઉર્જામાં થતો પ્રમાણિત ફેરફાર -212 કિલો જુલ છે આપણે જાણીએ છીએ કે જયારે ડેલ્ટા G = માઇનસ હોય ત્યારે તેનો અર્થ એ થાય કે અહીં સ્વયં સ્ફુરિત રેડોક્સ પ્રક્રિયા થઇ રહી છે તમે અહીં જોઈ શકો કે આપણી પાસે ડેલ્ટા G0 અને e0 ની નિશાની જુદી જુદી છે આપણી પાસે e0 ની નિશાની ધન છે અને અંતે આપણને ડેલ્ટા G0 ની ઋણ મળે છે અને તેથી જ આપણી પાસે સમીકરણમાં ઋણ નિશાની છે સ્વંયમ સ્ફુરિત પ્રક્રિયાઓ પાસે કોષનું પોટેન્શિયલ ધન હોય છે આમ જો કોષનો પોટેન્શિયલ ધન હોય પરંતુ મુક્ત ઉર્જામાં થતો ફેરફાર ઋણ હોય તો તે બતાવે છે કે અહીં સ્વયં સ્ફુરિત રેડોક્સ પ્રક્રિયા થઇ રહી છે