AP Inter 2nd Year Chemistry Important Questions Chapter 3(a) విద్యుత్ రసాయనశాస్త్రం

Students get through AP Inter 2nd Year Chemistry Important Questions Lesson 3(a) విద్యుత్ రసాయనశాస్త్రం which are most likely to be asked in the exam.

AP Inter 2nd Year Chemistry Important Questions Lesson 3(a) విద్యుత్ రసాయనశాస్త్రం

Very Short Answer Questions (అతిస్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు)

ప్రశ్న 1.
గాల్వానిక్ లేదా వోల్టాయిక్ ఘటము అనగానేమి? ఒక ఉదాహరణనిమ్ము. [TS 19][AP 17][IPE ’14]
జవాబు:
స్వచ్ఛంద ఆక్సీకరణ క్షయకరణ చర్య ద్వారా రసాయన శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చగల ఘటమును గాల్వానిక్ ఘటము లేదా విద్యుత్ రసాయన ఘటము అని అంటారు.
ఉదా: డానియల్ ఘటము.

ప్రశ్న 2.
డేనియల్ ఘటంలో ఉపయోగించిన రసాయన సమీకరణాన్ని వ్రాయండి. దీని అర్థఘట చర్యలను కూడా వ్రాయండి.
జవాబు:
డానియల్ ఘటము ఒక విద్యుత్ రసాయన ఘటము. ఈ ఘటము నందు క్రింది ఆక్సీకరణ, క్షయకరణ చర్యలు జరుగును.
Zn_(ఘ) +Cu⁺²_(జల) → Zn⁺²_(జల) + CU_(ఘ)
పై చర్య రెండు అర్థఘట చర్యల రూపములో జరుగును. ఈ రెండు చర్యల మొత్తమే ఘట చర్య అగును.

ప్రశ్న 3.
డేనియల్ ఘటంలో చోటుచేసుకొని ఉన్న రెండు అర్ధఘట చర్యలను తెలపండి.
జవాబు:
క్షయకరణ అర్థ చర్య మరియు ఆక్సీకరణ అర్థ చర్య.

ప్రశ్న 4.
IUPAC సంప్రదాయంలో కాగితంపై గాల్వానిక్ ఘటాన్ని ఎలా వ్యక్తం చేస్తారు? ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వండి.
జవాబు:
IUPAC విధానము ప్రకారము డానియల్ ఘటమును ఈ క్రింది విధముగా సూచిస్తారు.
Zn/Zn⁺² (C₁)|| Cu⁺²(C₂)/Cu

ఆక్సీకరణ చర్య జరిగే ఎలక్ట్రోడ్ను ఎడమవైపు మరియు క్షయకరణ చర్య జరిగే ఎలక్ట్రోడ్ను కుడివైపున రాస్తారు. ఆక్సీకరణ మరియు క్షయకరణ చర్యలను రెండు సమాంతర రేఖలతో వేరు చేస్తారు. ఇది లవణ వారధిని సూచిస్తుంది. C₁ మరియు C₂లు వరుసగా Zn⁺² మరియు Cu⁺² ల గాఢతలు.

ప్రశ్న 5.
క్రింది ఘటంలో జరిగే ఘట చర్యలను వ్రాయండి.
Cu(s)/Cu⁺²(aq) // Ag⁺(aq) / Ag(s) [TS 16]
జవాబు:
Cu(s) + 2Ag⁺(aq) → Cu²⁺ (aq) + 2 Ag(s)

ప్రశ్న 6.
ప్రమాణ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
ప్రమాణ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ ఒక నిర్దేశిత ఎలక్ట్రోడ్. దీని యొక్క క్షయకరణ శక్తి విలువ సాంప్రదాయకముగా సున్న ఓల్ట్లుగా (అన్ని ఉష్ణోగ్రతల వద్ద) నిర్ణయించబడినది.

ప్రమాణ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ (SHE) ను ఉపయోగించి ఏక ఎలక్ట్రోడ్ శక్మంను లెక్కగట్టవచ్చు.

H₂ వాయువు ప్లాటినం ఎలక్ట్రోడ్ పై ఒక అట్మాస్ఫియర్ పీడనము వద్ద అధిశోషించబడి ఉంటుంది. ఈ ఎలక్ట్రోడు 1MHCl ద్రావణంలో ముంచి ఉంచుతారు. దీనిని సాధారణ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ (లేదా) ప్రమాణ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ అంటారు. ఈ ఎలక్ట్రోడ్ శక్మ విలువ సున్నాగా తీసుకుంటారు.

హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడు ఈ క్రింది విధముగా సూచిస్తారు.
Pt, H_2(g)l atm / H⁺_(aq) (C = 1)

ప్రశ్న 7.
ప్రమాణ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ చక్కని పటాన్ని గీయండి.
జవాబు:
SHE పటం :

ప్రశ్న 8.
నెర్నెస్ట్ సమీకరణం అంటే ఏమిటి? ఎలక్ట్రోడ్ చర్య గల ఎలక్ట్రోడు, ఎలక్ట్రోడ్ చర్య సమీకరణం వ్రాయండి.
జవాబు:
అర్థ ఘటములోని విద్యుత్ విశ్లేష్యము యొక్క గాఢతకు మరియు ఎలక్ట్రోడ్ శక్మంనకు మధ్య సంబంధమును తెలిపే సమీకరణమును నెర్నెస్ట్ సమీకరణము అంటారు.

ఎలక్ట్రోడ్ చర్య Mⁿ⁺_(aq) + ne^– → M(s)

ఏ గాఢత వద్దనైనా ఎలక్ట్రోడ్ శక్మ విలువను ప్రమాణ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ నిర్దేశించి లెక్కగట్టుటకు సమీకరణము

ప్రశ్న 9.
ఋణ E° విలువ గల రిడాక్స్ జంట H+/H2 క్షయకరణ జంట కంటే గా సూచిస్తుంది. (బలమైన లేదా బలహీనమైన)
జవాబు:
బలమైనది

ప్రశ్న 10.
ధన E° విలువ గల రిడాక్స్ జంట H+/H2 జంట కంటే బలహీన …… జంటగా తెలుపుతుంది. (అక్సీకరణ లేదా క్షయకరణ)
జవాబు:
క్షయకరణ

ప్రశ్న 11.
క్రింది ఘటం EMF కు నెర్నెస్ట్ సమీకరణం వ్రాయండి.
Ni(s) / Ni²⁺(aq) // Ag⁺(aq) / Ag
జవాబు:

ప్రశ్న 12.

ఘటానికి ఘట చర్యా సమీకరణాన్ని వ్రాయండి.
జవాబు:
Mg_(s) + 2Ag⁺_(aq) → Mg⁺²_aq +2Ag(s)

ప్రశ్న 13.
ఘట చర్య K. విలువకు, ఘటం Eo కు మధ్య గల గణితాత్మక సంబంధాన్ని తెలపండి.
జవాబు:
E°_cell = \(\frac{2.303RT}{nF}\) log K_c
n = పాల్గొన్న ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య
F= ఫారడే = 96,500 cmol^-1.
T= కెల్విన్ ఉష్ణోగ్రత
R = వాయు స్థిరాంకం.

ప్రశ్న 14.
ఘటం emf(E)కు, గిబ్స్ శక్తి(G) కి మధ్య గల గణితాత్మక సంబంధాన్ని తెలపండి. ప్రమాణాలు ఇవ్వండి. [AP 22]
జవాబు:
∆G = – nF E_ఘటం
∆G= గిబ్స్ శక్తిలో మార్పు
n = పాల్గొన్న ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య
F = ఫారడే = 96,500 cmol^-1

ప్రశ్న 15.
పదార్థం విద్యుత్ వాహకత్వం నిర్వచించండి. SI యూనిట్లు తెలపండి.
జవాబు:
నిరోధకత (ρ) యొక్క విలోమమును వాహకత్వం అంటారు. దీనిని K తో సూచిస్తారు.

l = 1సెం.మీ. మరియు A = 1(సెం.మీ.)², అయిన K=G ఒక సెం.మీ. పొడవు మరియు 1(సెం.మీ.)² అడ్డుకోత వైశాల్యం కలిగిన రెండు ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్యగల ద్రావణము యొక్క వాహకతను వాహకత్వం అంటారు.

ప్రశ్న 16.
వాహకత్వ ఘటం ఘట స్థిరాంకం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
ఎలక్ట్రోడ్ మధ్య దూరము మరియు ఎలక్ట్రోడ్ మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యములకు మధ్య నిష్పత్తిని ఘట స్థిరాంకము అంటారు.

దీనిని l/a తో సూచిస్తారు. దీనికి ప్రమాణములు Cm^-1.

ప్రశ్న 17.
మోలార్ వాహకత్వం ∧_m నిర్వచించండి. దీనికి వాహకత్వం (k) తో ఎలా సంబంధం ఉంది?
జవాబు:
ఒక మోల్ విద్యుద్విశ్లేష్యకాన్ని కరిగించుకోగలిగినంత ఘనపరిమాణములో గల ద్రావణానికి తగినంత చోటు కల్పించగలిగే పరిమాణములో అడ్డుకోత వైశాల్యం కలిగి ఏకాంక పొడవు దూరంలో అమర్చిన రెండు ఎలక్ట్రోడ్లు కల వాహకత్వ ఘటంలో గల విద్యుద్విశ్లేష్యక ద్రావణం ప్రదర్శించే వాహకతను మోలార్ వాహకత అంటారు. (∧_m)
∧_m = \(\frac{1000K}{C}\)
K= వాహకత్వం, C = మొలారిటి.

ప్రశ్న 18.
ద్రావణం మొలారిటీ (c) తో మోలార్ వాహకత్వం ∧_m మారే తీరును సూచించే గణిత సమీకరణాన్ని వ్రాయండి.
జవాబు:
∧_m = \(\frac{1000K}{C}\)
K వాహకత్వం మరియు C మోలారిటీ

ప్రశ్న 19.
కోల్రాష్ అయాన్ల స్వతంత్రీయ అభిగమన నియమం తెలపండి.
జవాబు:
అనంత విలీన జలద్రావణములోని విద్యుత్ విశ్లేష్యం యొక్క వాహకత అనంత విలీన విద్యుద్విశ్లేషక కాటయాన్ మరియు ఏనయాన్ల తుల్యాంక వాహకతల బీజగణితాల మొత్తానికి సమానము. దీనినే కోల్రాష్ నియమము అంటారు.
λ°_m(AB) = λ°_A + λ°_B
λ°_m = అవధిక మోలార్ వాహకత్వం
λ°_A = అవధిక కాటయాన్ వాహకత్వం
λ°_B = అవధిక ఆనయాన్ వాహకత్వం.

ప్రశ్న 20.
ఫారడే విద్యుద్విశ్లేషణ ప్రక్రియ మొదటి నియమం తెలపండి. [TS 15,18,20][AP 16,18]
జవాబు:
విద్యుత్ విశ్లేషణ ప్రక్రియలో ఒక ఎలక్ట్రోడ్ వద్ద నిక్షిప్తమైన లేదా విడుదలయిన పదార్థ భారము ఆ విద్యుత్ విశ్లేష్య ద్రావణం గుండా ప్రసరించిన విద్యుత్ రాశికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. W ∝ Q

ప్రశ్న 21.
ఫారడే విద్యుద్విశ్లేషణ ప్రక్రియ రెండవ నియమం తెలపండి.
జవాబు:
ఒకే ప్రమాణంలో విద్యుత్ను వివిధ విద్యుత్ విశ్లేష్యాల గుండా ప్రసరింప చేసినపుడు ఎలక్ట్రోడ్ల వద్ద నిక్షిప్తమైన పదార్థ భారాలు వాటి రసాయనిక తుల్య భారాలకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటాయి.
\(\frac{W_1}{W_2}=\frac{E_1}{E_2}\)
W₁, W₂ పదార్థాల భారాలు
E₁, E₂ లు తుల్య భారాలు

ప్రశ్న 22.
గలన లేదా కరిగించిన NaCl ద్రవాన్ని విద్యుత్ విశ్లేషణ ప్రక్రియకు గురి చేసినప్పుడు ప్లాటినమ్ ఆనోడ్, ప్లాటినమ్ కాథోడ్ల వద్ద ఏర్పడే పదార్థాలను తెలపండి.
జవాబు:
విద్యుత్ విశ్లేష్యము : NaCl → Na⁺ + Cl^–
ప్లాటినం కాథోడ్ : Na⁺ + e^– → Na
ప్లాటినం ఆనోడ్: Cl^– → 1/2 Cl₂ + e^–

గలన NaCl ద్రావణమును విద్యుత్ విశ్లేషణము చేయగా ఏర్పడు ఉత్పన్నములు Cl₂ మరియు Na.

ప్రశ్న 23.
జల K₂SO₄ ద్రావణాన్ని విద్యుత్ విశ్లేషణ ప్రక్రియకు గురిచేస్తే ప్లాటినమ్ ఎలక్ట్రోడ్ల వద్ద (కాథోడ్, ఆనోడ్) ఏర్పడే పదార్థాలను తెలపండి.
జవాబు:
విద్యుత్ విశ్లేష్యము: K₂SO₄ → 2K⁺ + SO^-2₄
ప్లాటినం కాథోడ్ : 4H₂O + 4e^– → 2H₂ + 4OH^–
ప్లాటినం ఆనోడ్ : 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e^–
K₂SO₄ ద్రావణమును విద్యుత్ విశ్లేషణ చేయగా కాథోడ్ వద్ద H₂ మరియు ఆనోడ్ వద్ద O₂ వాయువులు లభించును.

ప్రశ్న 24.
ప్లాటినమ్ ఆనోడ్ వద్ద H₂O_(ద్ర) ఆక్సీకరణ చెందే ప్రక్రియకు రసాయన సమీకరణం వ్రాయండి.
జవాబు:
2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e^–

ప్రశ్న 25.
ప్లాటినమ్ ఎలక్ట్రోడ్ వద్ద ద్రవరూపంలో ఉండే నీరు H₂O_(ద్ర) క్షయీకరణానికి సంబంధించిన రసాయన సమీకరణం వ్రాయండి.
జవాబు:
2H₂O + 2e^– → H₂(g) + 2OH^–

ప్రశ్న 26.
ప్రైమరీ బ్యాటరీ అంటే ఏమిటి? ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వండి. [AP 17]
జవాబు:
కొంతకాలం వరకు వాడిన తరువాత ప్రైమరీ బ్యాటరీలు పనిచేయడం ఆగిపోతాయి. అనగా ఘటచర్యలు || 30. పూర్తయిపోతాయి. ఈ బ్యాటరీలను తిరిగి చార్జి చేసుకొనుటకు వీలు ఉండదు. వీటిని ప్రైమరీ బ్యాటరీలు అంటారు.
ఉదా : లెక్లాంచి ఘటము (లేదా) అనార్ధ ఘటం

ప్రశ్న 27.
సెకండరీ బ్యాటరీకి ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వండి. దీని ఘట చర్యను వ్రాయండి.
జవాబు:
లెడ్ నిక్షేపక బ్యాటరీ ఒక సెకండరీ బ్యాటరీకు ఉదాహరణ. ఈ ఘట చర్యను క్రింది విధముగా సూచిస్తారు.

ప్రశ్న 28.
నికెల్-కాడ్మియమ్ సెకండరీ బ్యాటరీ ఘట చర్యను తెలపండి.
జవాబు:
నికిల్-కాడ్మియం సెకండరీ ఘటము యొక్క ఘటచర్య
Cd_(ఘ) + 2Ni(OH)_3(ఘ) → CdO_(ఘ) + 2Ni(OH)_2(ఘ) +H₂O_(ద్ర)

ప్రశ్న 29.
ఇంధన ఘటం అంటే ఏమిటి? సంప్రదాయ గాల్వనిక్ ఘటానికి, దీనికి గల భేదం ఏమిటి?
జవాబు:
ఇంధనముల దహన చర్యలో విడుదలైన శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చగల పరికరమును ఇంధన ఘటము అంటారు. ఇతర విద్యుత్ రసాయన ఘటముల వలె ఇంధన ఘటము కూడా రెండు ఎలక్ట్రోడ్లను మరియు విద్యుత్ విశ్లేష్యమును కలిగి ఉండును. అయితే చర్యకు కావలసిన ఇంధనము మరియు ఆక్సీకరణులను నిరంతరము ఎలక్ట్రోడ్ల గుండా అందజేయుట జరుగును.

ఇంధనము యొక్క ఆక్సీకరణము ఆనోడ్ వద్ద జరుగును.
ఇంధనము → ఆక్సీకరణ ఉత్పన్నము + ne^–
ఆక్సీకరణి కాథోడ్ వద్ద క్షయకరణము చెందును. ఇంధన ఘటము సాధారణ గాల్వానిక్ ఘటము నుండి క్రింది అంశాలలో భేదించును.

a) ఈ ఘటాలలో క్రియాజనకాలను నిరంతరం పంపుతూ వంట చర్యలో ఏర్పడిన క్రియా ఉత్పన్నాలను నిరంతరం తొలగించుట జరుగును.
b) ఇంధన ఘటాలలో రసాయన శక్తి నిల్వ ఉండదు. రసాయన శక్తి నీరుగా విద్యుత్ శక్తిగా మారును.

ప్రశ్న 30.
H₂, O₂, ఇంధన ఘటంలో కాథోడ్, ఆనోడ్ వద్ద జరిగే చర్యలను వ్రాయండి.
జవాబు:
కాథోడ్ వద్ద: O_2(వా) + 2H₂O_(ద్ర) + 4e^– → 4OH^–_(జల)
ఆనోడ్ వద్ద: 2H_2(వా) + 4OH^–_(జల) → H₂O_(ద్ర) + 4e^–
మొత్తము చర్య: 2H_2(g) + O_2(g) → 2H₂O_(l)

ప్రశ్న 31.
లోహక్షయం అంటే ఏమిటి? ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వండి. [AP 15][TS 17]
జవాబు:
లోహ వస్తువుల ఉపరితలము పై ఆ లోహం ఆక్సైడ్ (లేదా) ఇతర లవణాలైన సల్ఫైడ్, కార్బొనేట్ మొదలగునవి నెమ్మదిగా పూతగా ఏర్పడే ప్రక్రియను లోహక్షయం అంటారు. పూతగా ఏర్పడే ఈ సమ్మేళనాలు సాధారణంగా ఆ లోహాల ఖనిజ సమ్మేళనాలు అయి ఉంటాయి. ఉదా: ఐరన్ తుప్పు పట్టుట (ఐరన్ ఆక్సైడ్)

ప్రశ్న 32.
ఐరన్ లోహక్షయం లేదా తుప్పు పట్టడం తెలిపే విద్యుత్-రసాయన చర్య పేర్కొనండి.
జవాబు:
ఆనోడ్ వద్ద : 2Fe → 2Fe⁺² + 4e^–
కాథోడ్ వద్ద : O₂ + 4H⁺ + 4e^– → 2H₂O

మొత్తము చర్య:
2Fe + O₂ + 4H⁺ → 2Fe⁺² + 2H₂O

వాతావరణ ఆక్సీకరణము:
2Fe⁺²_(aq) + 2H₂O_(l) + ½O_2(g) → Fe₂O₃(s) + 4H⁺

Short Answer Questions (స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు)

ప్రశ్న 1.
గాల్వానిక్ ఘటాలు అంటే ఏమిటి? డేనియల్ ఘటాన్ని ఉదాహరణగా తీసుకొని గాల్వానిక్ ఘటం ఎలా పనిచేస్తుందో అనే దానిని రేఖా చిత్రం సహాయంతో వివరించండి. [TS 20][AP,TS 15,18]
జవాబు:
స్వచ్ఛంద ఆక్సీకరణ-క్షయకరణ చర్య వలన విడుదలైన రసాయన శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చగల పరికరాన్ని గాల్వానిక్ ఘటము అంటారు.

నిర్మాణం, పనిచేయు విధానం :
డేనియల్ ఘటము రెండు అర్థ ఘటములను కలిగి ఉంటుంది. i) ఆనోడ్ అర్ధ ఘటము ii) కాథోడ్ అర్థఘటము. ఈ రెండు ఘటములు లవణ వారధిచే కలుపబడి ఉంటాయి. లవణ వారధి నందు అగార్-అగార్ జెల్ నందు నిక్షిప్తమైన KNO₃ ద్రావణము ఉంటుంది. ఆనోడ్ అర్థఘటము నందు ZnSO₄ ద్రావణములో ముంచిన జింక్ రాడ్, కాథోడ్ అర్ధ ఘటము నందు CuSO₄ ద్రావణములో ముంచిన కాపర్ రాడ్ ఉంటాయి. ఈ రెండు అర్థఘటములు బయటినుండి ఓల్ట్ మీటర్ ద్వారా కలుపబడి ఉంటాయి. శక్మ బేధము వలన విద్యుత్ ఘటము నుండి బయటకు ప్రవహించును.

ఈ ఘటము నందు జరుగు చర్యలు :
ఆనోడ్ వద్ద: Zn → Zn⁺² + 2e^– (ఆక్సీకరణము)
కాథోడ్ వద్ద: Cu⁺² + 2e^– → Cu (క్షయకరణము)

మొత్తం ఘట చర్య:
Zn_(ఘ) + Cu⁺²_(జల) → Zn⁺²_(జల) + Cu_(ఘ)

ప్రశ్న 2.
చక్కని పటం సహాయంతో ప్రమాణ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ నిర్మాణాన్ని అది పనిచేసే విధానాన్ని పేర్కొనండి.
జవాబు:
ప్రమాణ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ ఒక నిర్దేశిత ఎలక్ట్రోడ్, దీని యొక్క పొటెన్షియల్ విలువను అన్ని ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సాంప్రదాయకంగా ‘సున్నా’వోల్టులుగా తీసుకున్నారు. ప్రమాణ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ను ఉపయోగించి ఏక ఎలక్ట్రోడ్ పొటెన్షియల్ను లెక్కించవచ్చు.

దీనిలో ప్లాటినం నలుపు పూత పూసిన ప్లాటినం ఎలక్ట్రోడ్ . దీనిని ఆమ్లద్రావణం (1M H+) నందు ఉంచుతారు. వాతావరణ పీడనం (1బార్) వద్ద శుద్ధ H2 వాయువును ఈ ఎలక్ట్రోడ్ పై అధిశోషింపచేస్తారు. దీనిని ప్రమాణ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ అంటారు. దీనిని ఈ క్రింది విధముగా సూచిస్తారు.
Pt, H_2(g) 1 atm / H⁺_(aq) (C = 1)

ప్రశ్న 3.
లోహ ఎలక్ట్రోడ్, అలోహ ఎలక్ట్రోడ్ల సహాయంతో నెర్నెస్ట్ సమీకరణాన్ని తెలిపి వివరించండి.
జవాబు:
నెర్నెస్ట్ సమీకరణం :
ఎలక్ట్రోడ్ చర్యగల ఎలక్ట్రోడ్ పొటెన్షియల్ విలువను అయాన్ Mⁿ⁺ ఏ గాఢత వద్దనైనా ప్రమాణ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ పరంగా క్రింది సమీకరణం ద్వారా వ్యక్తం చేయవచ్చు. దీనినే నెర్నెస్ట్ సమీకరణం అంటారు.
నెర్నెస్ట్ సమీకరణం: ఎలక్ట్రోడ్ పొటెన్షియల్
E = E⁰ – \(\frac{2.303RT}{nF}\) log
ఇచ్చట E⁰ = 25°C వద్ద ఘటం యొక్క ప్రమాణ క్షయకరణ పొటెన్షియల్.
n = ఘట చర్యలో పాల్గొనే ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య
R = వాయు స్థిరాంకం

లోహ ఎలక్ట్రోడ్లు:

ఇచట n= ఘట చర్యలో పాల్గొనే ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య
R = గ్యాస్ స్థిరాంకం(8.314 J K^-1 mol^-1);
F = ఫారడే స్థిరాంకం(96,487c mol^-1)
T = ఉష్ణోగ్రత కెల్విన్లలో ;
[M⁺ⁿ] = లోహ అయాన్ గాఢత [A^-n]
= ఆనయాన్ గాఢత
E⁰ = 25°C మరియు 1 అట్మాస్పియర్ వద్ద ప్రమాణ క్షయకరణ ఎలక్ట్రోడ్ పొటెన్షియల్.

ప్రశ్న 4.
విద్యుత్ రసాయన ఘటం పనిచేసే తీరుకు, గిబ్స్ రసాయనశక్తికి గల సంబంధాన్ని అనువైన ఒక ఉదాహరణతో వివరించండి.
జవాబు:
గాల్వానిక్ ఘటము ఉత్రమణీయ పద్ధతిలో జరిపిన విద్యుత్ పని గిబ్స్ శక్తి తగ్గుదలకు సమానంగా ఉంటుంది.

విద్యుత్ రసాయన ఘటములో ఒక సెకన్లో జరిగే విద్యుత్ పని ప్రవహిస్తున్న మొత్తం ఆవేశ పరిమాణాన్ని ఎలక్ట్రికల్ పొటెన్షియల్ తో గుణిస్తే వచ్చే లబ్దం విలువకు సమానముగా ఉంటుంది.

జరిపిన విద్యుత్ పని = గిబ్స్ శక్తిలో తగ్గుదల.
ఘటము EMF విలువ E, ప్రవహించే విద్యుదావేశ పరిమాణం nF, చర్య గిబ్స్ శక్తి ∆_rG అయినట్లయితే
∆_rG = – nF E_(ఘటం)
∆_rG అనునది విస్తీర్ణ ఉష్ణగతిక శాస్త్రీయ ధర్మం. ఇది n మీద ఆధారపడి ఉంటుంది.
Zn_(ఘ) + Cu⁺²_(జల) → Zn⁺²_(జల) + Cu_(ఘ)
∆_rG⁰ = 2F E⁰_(ఘటం)

ప్రశ్న 5.
విద్యుత్ విశ్లేష్యక జలద్రావణం విద్యుత్ వాహకత్వం ఏ కారణాంశాల మీద ఆధారపడుతుంది?
జవాబు:
విద్యుత్ విశ్లేష్యక ద్రావణము యొక్క విద్యుత్ వాహకత. క్రింది అంశాలపై ఆధారపడి ఉండును.

i) విద్యుద్విశ్లేష్యకం స్వభావము :
బలమైన విద్యుద్విశ్లేష్యాలు పూర్తిగా అయనీకరణం చెందును. కనుక ఈ ద్రావణాలు అధిక వాహకతను ప్రదర్శించును. బలహీన విద్యుద్విశ్లేష్యాలు స్వల్పంగా అయనీకరణం చెందును కనుక తక్కువ వాహకతను ప్రదర్శించును.

ii) విద్యుద్విశ్లేష్యకం వియోగంలో ఏర్పడిన అయాన్ల పరిమాణం మరియు అయాన్ల ఆర్ద్రీకరణం:
అయాన్ పరిమాణం పెరిగే కొలది లేదా అయాన్ యొక్క ఆర్ద్రీకరణ పెరిగే కొలది వాహకత తగ్గును.

iii) ద్రావణి స్వభావము మరియు స్నిగ్ధత :
విద్యుత్ విశ్లేష్యాలు దృవశీల ద్రావణిలో అధికముగా అయనీకరణము చెందును. కనుక ద్రావణి దృవశీలత పెరిగే కొలది అయనీకరణము పెరుగును. కనుక విద్యుత్ వాహకత పెరుగును. అదే విధముగా ద్రావణి స్నిగ్ధత పెరిగే కొలది వాహకత తగ్గును.

iv)ద్రావణము గాఢత :
గాఢత పెరిగే కొలది ద్రావణము యొక్క వాహకత తగ్గును. దీనికి కారణము బలహీన విద్యుత్ విశ్లేష్యము తక్కువగా అయనీకరణము చెందును. కనుక వాహతక తగ్గును. బలమైన విద్యుత్ విశ్లేష్యము విషయంలో గాఢత పెరుగుదలతో అంతర అయానిక బలాలు పెరుగును. బలహీన విద్యుత్ విశ్లేష్యాలు విలీనంతో అయనీకరణము అధికమగును. అంతరణుక ఆకర్షణ బలాలు తగ్గును కనుక వాహకత పెరుగును.

v) ఉష్ణోగ్రత :
ఉష్ణోగ్రత పెరిగే కొలది విద్యుత్ విశ్లేష్యము యొక్క విఘటనము కూడా పెరుగును. కనుక వాహకత కూడా పెరుగును.

ప్రశ్న 6.
విద్యుద్విశ్లేష్యక జలద్రావణం విద్యుత్ వాహకత్వం ప్రయోగం ద్వారా ఎలా నిర్ణయిస్తారు?
జవాబు:
నిరోధము యొక్క విలోమాన్నే వాహకత్వం అంటారు. కనుక వాహకత్వంను నిరోధమును కొలుచుట ద్వారా లెక్కించవచ్చు. నిరోధమును వీటన్ బ్రిడ్జ్ నియమ విధానములో కనుగొంటారు.

వీటన్ బ్రిడ్జ్ R₃ మరియు R₄ అను నిరోధములను, ఒక చర నిరోధము (R₁) ను, మరియు నిరోధము కనుగొనవలసిన ద్రావణము (R₂) కల వాహకత ఘటమును కలిగి ఉండును. ఒక డోలకం ‘O’ బ్రిడ్జ్లు కలపబడి ఉండును. P అనునది శూన్య బిందువు యొక్క శోధకము. శోధకము గుండా కరెంటు శూన్యమయినపుడు బ్రిడ్జ్ సంతులనం చెందినది అంటారు.
సమీకరణము R₁R₄ = R₂R₃
∴ తెలియని నిరోధము R₂ = \(\frac{R_1R_4}{R_3}\)

వాహకత్వం(K) మరియు వాహకత (G) ల మధ్య సంబంధము K = G × \(\frac{l}{a}\)

ఈ విధముగా ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్యదూరం (l) ఎలక్ట్రోడ్ మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం (a) లను మరియు వాహకత్వంలను లెక్కగట్టుట ద్వారా ఒక తెలియని ద్రావణము యొక్క వాహకతను లెక్కగట్టవచ్చును.

కాని l మరియు a లను లెక్కగట్టుట సౌకర్యము కాదు. నమ్మదగినది కాదు. ఒక నిర్థిష్ట ఘటమునకు l/a విలువ స్థిరము. దీనిని ఘటస్థిరాంకము G* అంటారు.
∴ వాహకత్వం (K) = వాహకత (G) × ఘట స్థిరాంకము (G*)

ఘట స్థిరాంకము G* ను ఈ క్రింది సమీకరణముతో సూచిస్తారు.
G* = \(\frac{l}{A}\) = RK

మటస్థిరాంకము విలువను తెలిసికొని దానిని ద్రావణము యొక్క వాహకత్వంతో గుణించుట ద్వారా ద్రావణము యొక్క వాహకతను లెక్కగట్టవచ్చు. మోలార్ వాహకతకు మరియు వాహకత్వం K కు మధ్య సంబంధము
∧_m = \(\frac{1}{2\times}\)
C = మోలార్ గాఢత
K = వాహకత
∧_m = మోలార్ వాహకత.

వాహకత మరియు మోలార్ గాఢతలను తెలిసికొనుట ద్వారా మోలార్ వాహకతను లెక్కగట్టవచ్చు.

ప్రశ్న 7.
విద్యుద్విశ్లేష్యక జలద్రావణం గాఢతతో మోలార్ విద్యుత్ వాహకత్వం ఎలా మారుతుందో వివరించండి. కారణాలు తెలపండి.
జవాబు:
సాధారణముగా మోలార్ వాహకత ద్రావణము యొక్క విలీనతతో పెరుగును. క్రింది గ్రాఫ్ నందు ఒక బలమైన ఎలక్ట్రోలైట్ KCl మరియు బలహీన విద్యుత్ విశ్లేష్యము CH₃COOHల యొక్క √C మార్పుతో ∧_m మార్పును చూపించటమైనది.

బలమైన విద్యుత్ విశ్లేష్యాల విషయంలో గాఢత సున్న చేరువలో మోలార్ వాహకత్వం ఒక నిర్థిష్ట విలువను చేరుకొనును. ఈ విలువను సీమాంత లేదా అవధిక – మోలార్ వాహకత్వం అంటారు. దీనిని ∧°_m తో సూచిస్తారు. బలమైన విద్యుత్ విశ్లేష్యాలకు ఈ విలువను గ్రాఫ్ నందలి రేఖను సున్న గాఢతకు పొడిగించుట ద్వారా లెక్కగడతారు.

బలమైన విద్యుత్ విశ్లేష్యాలు అన్ని గాఢతల వద్ద దాదాపు పూర్తిగా అయనీకరణము చెందును. కనుక ∧_m విలువ అధిక గాఢతల వద్ద అధికముగా ఉండును. విలీనం చేయుట వలన అంతర అయానిక బంధములు తగ్గుటచే అయాన్లు వేగంగా చలించును. ఫలితముగా ∧_m పెరుగును.

ఎసిటిక్ ఆమ్లం వంటి బలహీన విద్యుత్ విశ్లేష్యము విషయములో అవధిక విలువను గుర్తించుట గమనించము. కారణము సున్న గాఢత వద్ద గ్రాఫ్ దాదాపు Y-అక్షమునకు సమాంతరముగా ఉండును.

బలహీన విద్యుత్ విశ్లేష్యాలకు సున్న గాఢత వద్ద సీమాంత అవధి విలువను గ్రాఫ్ను సున్న గాఢతకు పొడిగించుట ద్వారా లెక్కగట్టలేము. అయితే వీటికి ∧_m విలువను కోల్-రాష్ నియమమును అనుసరించి లెక్కగట్టవచ్చు.

బలహీన విద్యుత్ విశ్లేష్యాలు అయనీకరణ అవధి స్వల్పంగా ఉండును. కనుక వీటికి స్వల్ప ∧_m విలువలు ఉండును. విలనం పెరుగుటతో అయనీకరణ అవధి పెరుగును. ఫలితంగా ∧_m విలువ పెరుగును.

ప్రశ్న 8.
అయాన్ల స్వతంత్రీయ అభిగమనాల కోల్రాష్ నియమాన్ని తెలిపి వివరించండి. [AP 15,16,19,22]
జవాబు:
కోల్రాష్ అయాన్ల స్వతంత్రీయ అభిగమనాల [TS-16,18,22]

“ఒక విద్యుత్ విశ్లేష్యకం అవధిక మోలార్ విద్యుత్ వాహకత్వం విశ్లేష్యకం సమకూర్చిన కాటయాన్ల, ఆనయాన్ల వ్యక్తిగత వాహకత్వాల మొత్తానికి సమానము”.

ఉదా: λ°_Na⁺ and λ°_Cl^– లు వరుసగా సోడియం అయాన్, క్లోరైడ్ అయాన్ల అవధిక మోలార్ వాహకత్వాలు అయితే సోడియం క్లోరైడ్ అవధిక మోలార్ వాహకత్వాన్ని క్రింది సమీకరణం తెలుపుతుంది.
∧°_(NaCl) = λ°_Na⁺ + λ°_Cl^–

ఒక విద్యుత్వేశ్లేష్యకం విఘటనం చెంది V₊ కాటయాన్లు, V_– ఆనయాన్లను సమకూర్చినచో విద్యుద్విశ్లేష్యకం మోలార్ వాహకత్వాన్ని క్రింది సమీకరణం తెలుపుతుంది.
∧°_(NaCl) = V₊λ°₊ + V_–λ°_–

λ°₊ మరియు λ°_– లు కాటయాన్, ఆనయాన్ల అవధిక మోలార్ వాహకత్వాలు.

కోల్రష్ నియమము అనువర్తనాలు :
(i) అనంత విలీనము వద్ద బలహీన విద్యుద్విశ్లేష్యాల మోలార్ వాహకత్వాలను లెక్కగట్టుట :
ఉదాహరణకు అనంత విలీనము వద్ద ఎసిటిక్ ఆమ్లం యొక్క మోలార్ వాహకతను HCl, CH₃COONa మరియు NaCl ల యొక్క అనంత విలీనము వద్ద వాటి మోలార్ వాహకతల ఆధారముగా లెక్కగట్టవచ్చు.

ప్రశ్న 9.
విద్యుత్ విశ్లేషణ ప్రక్రియ అంటే ఏమిటి? విద్యుత్ విశ్లేషణ ప్రక్రియకు సంబంధించిన ఫారడే మొదటి నియమం తెలపండి. [TS – 22]
జవాబు:
విద్యుత్ చాలక బలమును అందజేయగా ఒక విద్యుద్విశ్లేష్యము ఘలన స్థితిలో కాని, జల ద్రావణము స్థితిలో కాని దాని యందలి ఘటక మూలకాలుగా విఘటనము చెందే ప్రక్రియను విద్యుద్విశ్లేషణము
అంటారు.

విద్యుత్ ఘలన స్థితి ఫారడే మొదటి నియమము :
విద్యుద్విశ్లేషణ ప్రక్రియలో ఒక ఎలక్ట్రోడ్ వద్ద నిక్షిప్తమైన, విడుదలయిన (లేదా) కరిగిపోయిన పదార్ధము ద్రవ్యరాశి ఆ విద్యుద్విశ్లేష్యము గుండా ప్రవహించిన విద్యుత్ రాశికి అనులోమాను పాతంలో ఉండును.
∴ m ∝ q
m = పదార్థము ద్రవ్యరాశి గ్రాములలో
q = విద్యుత్ పరిమాణము కులూంబ్లలో
కాని q = C × t
C = విద్యుత్ బలము ఆంపియర్లలో
t = విద్యుత్ ప్రవహించిన కాలము సెకన్లలో
⇒ m ∝ Ct ⇒ m = eCt
e = అనుపాత స్థిరాంకము, దీనిని విద్యుత్ రసాయన తుల్యాంకం అంటారు.

ప్రశ్న 10.
ప్లాటినమ్ ఎలక్ట్రోడ్లు ఉపయోగించి విద్యుత్ విశ్లేషణ ప్రక్రియకు క్రింది వాటిని గురిచేస్తే కాథోడ్, ఆనోడ్ల వద్ద ఏ పదార్థాలు ఏర్పడతాయి?
(a) గలన KCl
(b) జల CuSO ద్రావణం
(c) Aq.K₂SO₄ ద్రావణం
జవాబు:

ప్రశ్న 11.
ప్రైమరీ, సెకండరీ బ్యాటరీలు అంటే ఏమిటి? ప్రతీ దానికి ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వండి.
జవాబు:
ప్రైమరీ ఘటము ఒక విద్యుత్ రసాయన ఘటము. కొంతకాలం వాడిన తరువాత ఈ ప్రైమరీ బ్యాటరీలు పనిచేయడం ఆగిపోతాయి. అనగా ఘటచర్యలు పూర్తి అయిపోతాయి. ఈ బ్యాటరీలను తిరిగి వాడకంలోనికి తీసుకురావడానికి వీలుండదు.
ఉదా : లెక్లాంచ్ ఘటము.

సెకండరీ బ్యాటరీలు :
వాడకంలో డిస్చార్జ్ అయిపోయిన సెకండరీ ఘటాన్ని తిరిగి చార్జ్ చేసి వాడుకోవచ్చు. మంచి సెకండరీ ఘటం అయినట్లైతే దానిని పలుమార్లు డిస్చార్జ్, చార్జ్ వలయ ప్రక్రియలకు గురి చేసి వాడకంలో రాబట్టవచ్చు.
ఉదా : లెడ్ నిక్షేపక బ్యాటరీ

ప్రశ్న 12.
ఇంధన ఘటాలు అంటే ఏమిటి? ఇవి గాల్వనిక్ ఘటాల నుంచి ఏవిధంగా భేదిస్తున్నాయి? H₂, O₂ ఇంధన ఘటం నిర్మాణం తెలపండి. [TS 17,20]
జవాబు:
ఇంధనముల దహన చర్యలో విడుదలైన శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చగల పరికరమును ఇంధన ఘటము అంటారు. ఇతర విద్యుత్ రసాయన ఘటముల వలె ఇంధన ఘటము కూడా రెండు ఎలక్ట్రోడ్లను మరియు విద్యుత్ విశ్లేష్యమును కలిగి ఉండును. అయితే చర్యకు కావలసిన ఇంధనము మరియు ఆక్సీకరణులను నిరంతరము ఎలక్ట్రోడ్ల గుండా అందజేయుట జరుగును. ఇంధనము యొక్క ఆక్సీకరణము ఆనోడ్ వద్ద జరుగును.
ఇంధనము → ఆక్సీకరణ ఉత్పన్నము + ne^–
ఆక్సీకరణి కాథోడ్ వద్ద క్షయకరణము చెందును. ఇంధన ఘటము సాధారణ గాల్వానిక్ ఘటము నుండి క్రింది అంశాలలో భేదించును.

a) ఈ ఘటాలలో క్రియాజనకాలను నిరంతరం పంపుతూ ఘట చర్యలో ఏర్పడిన క్రియా ఉత్పన్నాలను నిరంతరం తొలగించుట జరుగును.
b) ఇంధన ఘటాలలో రసాయన శక్తి నిల్వ ఉండదు. రసాయన శక్తి నీరుగా విద్యుత్ శక్తిగా మారును.

H₂-O₂ ఇంధన ఘటము :
ఈ ఘటము గాఢ NaOH ద్రావణములో వ్రేలాడదీయబడిన సచ్ఛిద్ర కార్బన్ ఎలక్ట్రోడ్లను కలిగి ఉండును.

ఎలక్ట్రోడ్ చర్యల రేటును పెంచుటకు సూక్ష్మ విభాజిత ప్లాటినం లేదా పెల్లాడియం వంటి ఉత్ప్రేరకాలను ఎలక్ట్రోడ్లో సమావిష్టం (ప్రవేశ) చేస్తారు.

H₂ మరియు O₂ వాయువులను కార్బన్ ఎలక్ట్రోడ్ ఉపరితలంపై బుద్బుదీకరిస్తారు.

కాథోడ్ వద్ద చర్య : O_2(g) + 2H₂O + 4e^– → 4OH^–_aq
ఆనోడ్ వద్ద చర్య : 2H_2(g) + 4OH^–_aq → 4H₂O_(Cl) + 4e^–
పూర్తి నికర చర్య: 2H_2(g) + O_2(g) → 2H₂O_(Cl)

ప్రశ్న 13.
లోహక్షయం అంటే ఏమిటి? ఐరన్ లోహక్షయం ఆధారంగా దీనిని వివరించండి.
జవాబు:
లోహ వస్తువుల ఉపరితలాలపై ఆలోహం ఆక్సైడ్ లేదా ఇతర లవణాలు నెమ్మదిగా పూతగా ఏర్పడే ప్రక్రియను లోహక్షయం అంటారు. ఈ సమ్మేళనాలు సాధారణంగా ఆ లోహాల ఖనిజ సమ్మేళనాలుగానే ఉంటాయి.
ఉదా : ఐరన్ తుప్పు పట్టడం (ఐరన్ ఆక్సైడ్), సిల్వర్ కాంతి హీనమగుట (సిల్వర్ సల్ఫైడ్).

ఐరన్ తుప్పు పట్టడం ఒక క్లిష్టమైన రసాయన చర్య. ఈ చర్యలో ఆక్సిజన్ మరియు తేమలు పాల్గొంటాయి. ఐరన్ ఆక్సిజన్లేని శుద్ద నీటి యందు తుప్పు పట్టదు. అదే విధముగా తేమలేని ఆక్సిజన్ నందు ఐరన్ తుప్పు పట్టదు.
దీని వలన లోహ క్షయము ఒక విద్యుత్ రసాయన చర్య. ఐరన్ ఉపరితలము పై ఒక స్థానము వద్ద ఐరన్ నీటి సమక్షములో ఆక్సీకరణము చెంది Fet2 గా మారి ద్రావణములోనికి ప్రవేశించును. ఇది లోహ ఉపరితలము పై ఆనోడిక్ ప్రదేశము
ఆనోడ్ వద్ద జరుగు చర్య Fe_(s) → Fe⁺²_aq + 2e^–

ఐరన్ ఆక్సీకరణము వలన విడుదలయిన ఎలక్ట్రాన్లు లోహం గుండా ప్రయాణించి ఆక్సిజన్తో సన్నిహితముగా గల ఐరన్ను చేరుకొనును. దీనిని కాథోడ్ ప్రాంతము అంటారు. ఇచట క్షయకరణము జరుగును. మరియు ఆక్సిజన్ క్షయకరణము చెంది హైడ్రాక్సైడ్గా మారును.

ఫెర్రస్ అయాన్లు మరల ఆక్సిజన్ సమక్షములో ఆక్సీకరణము చెంది ఫెర్రిక్ అయాన్లుగా మారి హైడ్రేటెడ్ ఫెర్రిక్ ఆక్సైడ్ Fe₂O₃.xH₂O తుప్పుగా మారును. ఈ చర్యలో హైడ్రోజన్ అయాన్లు తిరిగి ఉత్పత్తి అగును.

Long Answer Questions (దీర్ఘ సమాధాన ప్రశ్నలు)

ప్రశ్న 1.
విద్యుత్ రసాయన ఘటాలు అంటే ఏమిటి? వీటిని ఎలా నిర్మాణం చేస్తారు? భిన్న గాల్వనిక్ ఘటాలు పనిచేసే విధానాలను వివరించండి.
జవాబు:

స్వచ్ఛంద ఆక్సీకరణ-క్షయకరణ చర్య వలన విడుదలైన రసాయన శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చగల పరికరాన్ని గాల్వానిక్ ఘటము అంటారు.

నిర్మాణం, పనిచేయు విధానం :
డేనియల్ ఘటము రెండు అర్థ ఘటములను కలిగి ఉంటుంది. i) ఆనోడ్ అర్ధ ఘటము ii) కాథోడ్ అర్థఘటము. ఈ రెండు ఘటములు లవణ వారధిచే కలుపబడి ఉంటాయి. లవణ వారధి నందు అగార్-అగార్ జెల్ నందు నిక్షిప్తమైన KNO₃ ద్రావణము ఉంటుంది. ఆనోడ్ అర్థఘటము నందు ZnSO₄ ద్రావణములో ముంచిన జింక్ రాడ్, కాథోడ్ అర్ధ ఘటము నందు CuSO₄ ద్రావణములో ముంచిన కాపర్ రాడ్ ఉంటాయి. ఈ రెండు అర్థఘటములు బయటినుండి ఓల్ట్ మీటర్ ద్వారా కలుపబడి ఉంటాయి. శక్మ బేధము వలన విద్యుత్ ఘటము నుండి బయటకు ప్రవహించును.

ఈ ఘటము నందు జరుగు చర్యలు :
ఆనోడ్ వద్ద: Zn → Zn⁺² + 2e^– (ఆక్సీకరణము)
కాథోడ్ వద్ద: Cu⁺² + 2e^– → Cu (క్షయకరణము)

మొత్తం ఘట చర్య:
Zn_(ఘ) + Cu⁺²_(జల) → Zn⁺²_(జల) + Cu_(ఘ)

ప్రశ్న 2.
ద్రావణం విద్యుత్ వాహకత అంటే ఏమిటి? దీనిని ప్రయోగం ద్వారా ఎలా నిర్ణయిస్తారు.
జవాబు:

నిరోధము యొక్క విలోమాన్నే వాహకత్వం అంటారు. కనుక వాహకత్వంను నిరోధమును కొలుచుట ద్వారా లెక్కించవచ్చు. నిరోధమును వీటన్ బ్రిడ్జ్ నియమ విధానములో కనుగొంటారు.

వీటన్ బ్రిడ్జ్ R₃ మరియు R₄ అను నిరోధములను, ఒక చర నిరోధము (R₁) ను, మరియు నిరోధము కనుగొనవలసిన ద్రావణము (R₂) కల వాహకత ఘటమును కలిగి ఉండును. ఒక డోలకం ‘O’ బ్రిడ్జ్లు కలపబడి ఉండును. P అనునది శూన్య బిందువు యొక్క శోధకము. శోధకము గుండా కరెంటు శూన్యమయినపుడు బ్రిడ్జ్ సంతులనం చెందినది అంటారు.
సమీకరణము R₁R₄ = R₂R₃
∴ తెలియని నిరోధము R₂ = \(\frac{R_1R_4}{R_3}\)

వాహకత్వం(K) మరియు వాహకత (G) ల మధ్య సంబంధము K = G × \(\frac{l}{a}\)

ఈ విధముగా ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్యదూరం (l) ఎలక్ట్రోడ్ మధ్యచ్ఛేద వైశాల్యం (a) లను మరియు వాహకత్వంలను లెక్కగట్టుట ద్వారా ఒక తెలియని ద్రావణము యొక్క వాహకతను లెక్కగట్టవచ్చును.

కాని l మరియు a లను లెక్కగట్టుట సౌకర్యము కాదు. నమ్మదగినది కాదు. ఒక నిర్థిష్ట ఘటమునకు l/a విలువ స్థిరము. దీనిని ఘటస్థిరాంకము G* అంటారు.
∴ వాహకత్వం (K) = వాహకత (G) × ఘట స్థిరాంకము (G*)

ఘట స్థిరాంకము G* ను ఈ క్రింది సమీకరణముతో సూచిస్తారు.
G* = \(\frac{l}{A}\) = RK

మటస్థిరాంకము విలువను తెలిసికొని దానిని ద్రావణము యొక్క వాహకత్వంతో గుణించుట ద్వారా ద్రావణము యొక్క వాహకతను లెక్కగట్టవచ్చు. మోలార్ వాహకతకు మరియు వాహకత్వం K కు మధ్య సంబంధము
∧_m = \(\frac{1}{2\times}\)
C = మోలార్ గాఢత
K = వాహకత
∧_m = మోలార్ వాహకత.

వాహకత మరియు మోలార్ గాఢతలను తెలిసికొనుట ద్వారా మోలార్ వాహకతను లెక్కగట్టవచ్చు.

ప్రశ్న 3.
కోల్రాష్ అయాన్ల స్వతంత్రీయ అభిగమనాల నియమం అనువర్తనాలను తెలపండి.
జవాబు:

కోల్రాష్ అయాన్ల స్వతంత్రీయ అభిగమనాల [TS-16,18,22]

“ఒక విద్యుత్ విశ్లేష్యకం అవధిక మోలార్ విద్యుత్ వాహకత్వం విశ్లేష్యకం సమకూర్చిన కాటయాన్ల, ఆనయాన్ల వ్యక్తిగత వాహకత్వాల మొత్తానికి సమానము”.

ఉదా: λ°_Na⁺ and λ°_Cl^– లు వరుసగా సోడియం అయాన్, క్లోరైడ్ అయాన్ల అవధిక మోలార్ వాహకత్వాలు అయితే సోడియం క్లోరైడ్ అవధిక మోలార్ వాహకత్వాన్ని క్రింది సమీకరణం తెలుపుతుంది.
∧°_(NaCl) = λ°_Na⁺ + λ°_Cl^–

ఒక విద్యుత్వేశ్లేష్యకం విఘటనం చెంది V₊ కాటయాన్లు, V_– ఆనయాన్లను సమకూర్చినచో విద్యుద్విశ్లేష్యకం మోలార్ వాహకత్వాన్ని క్రింది సమీకరణం తెలుపుతుంది.
∧°_(NaCl) = V₊λ°₊ + V_–λ°_–

λ°₊ మరియు λ°_– లు కాటయాన్, ఆనయాన్ల అవధిక మోలార్ వాహకత్వాలు.

కోల్రష్ నియమము అనువర్తనాలు :
(i) అనంత విలీనము వద్ద బలహీన విద్యుద్విశ్లేష్యాల మోలార్ వాహకత్వాలను లెక్కగట్టుట :
ఉదాహరణకు అనంత విలీనము వద్ద ఎసిటిక్ ఆమ్లం యొక్క మోలార్ వాహకతను HCl, CH₃COONa మరియు NaCl ల యొక్క అనంత విలీనము వద్ద వాటి మోలార్ వాహకతల ఆధారముగా లెక్కగట్టవచ్చు.

ప్రశ్న 4.
భిన్నరకాల బ్యాటరీలను వివరించండి. ప్రతీ రకం బ్యాటరీ నిర్మాణాన్ని, పనిచేసే విధానాన్ని తెలపండి. [AP 19]
జవాబు:
(a)అనార్ద్ర ఘటం (డ్రైసెల్) :
ఈ ఘటం ఒక జింక్ పాత్రతో తయారగును. ఇది ఆనోడ్గా పని చేయును. మాంగనీస్ డై ఆక్సైడ్, కార్బన్ల మిశ్రమ చూర్ణంతో పరివేష్టితమైన కార్బన్ కడ్డీ కాథోడ్గా ఉంటుంది. ఎలక్ట్రోడ్ మధ్య ఉండే ఖాళీ స్థలము తడి అమోనియం క్లోరైడ్ (NH₄Cl), తడి జింక్ క్లోరైడ్ల (ZnCl₂) మిశ్రమంతో నిండి ఉంటుంది.

ఎలక్ట్రోడ్ చర్యలు క్లిష్టంగా ఉంటాయి. కాని వీటిని సరళంగా కింది విధముగా వ్రాయవచ్చు.
ఆనోడ్ : Zn_(s) → Zn⁺² + 2e^–
కాథోడ్ : MnO₂ + NH⁺₄ + e^– → MnO(OH) + NH₃

కాథోడ్ వద్ద చర్యలో మాంగనీస్ + 4 ఆక్సీకరణ స్థితి నుండి +3 ఆక్సీకరణ స్థితికి మారును. చర్యలో ఉత్పత్తి అయిన అమ్మోనియం Zn⁺² తో [Zn (NH₃)₄]⁺² అను సంక్లిష్టంను ఏర్పరుచును. ఈ ఘటం 1.5 V పొటెన్షియల్ను సమకూరుస్తుంది.

(b)మెర్క్యురీ ఘటం :
దీనిని అల్ప విద్యుత్ సాధనాలు అయిన వినికిడికి సహాయపడే పరికరాలు, వాచీలు మొదలైన వాటిలో ఉపయోగిస్తారు.

దీని యందు జింక్-మెర్క్యురీ ఎమాల్గమ్ ఆనోడ్గాను, HgO, కార్బన్ల మిశ్రమం కాథోడ్గాను పనిచేస్తాయి. KOH మరియు ZnO ల మిశ్రమం ముద్ద విద్యు ద్విశ్లేష్యకంగా పని చేస్తుంది. ఘట చర్యలు కింది విధముగా ఉండును.
ఆనోడ్ :
Zn(Hg) + 2OH ^– → ZnO_(s) + H₂O + 2e^–

కాథోడ్ :
HgO + H₂O + 2e^– → Hg_(l) + 2OH^–

మొత్తం ఘటచర్య
Zn_(Hg) + HgO_(s) → ZnO_(s) + Hg_(l)

ఘట పొటెన్షియల్ సుమారుగా 1.35 V, ఈ పొటెన్షియల్ జీవిత కాలంలో మారదు. కారణము ఘట జీవితకాలంలో కాలంతో పాటు గాఢత మారే అయాన్లు ఘట చర్యలో లేవు.

(c)లెడ్ నిక్షేప బ్యాటరీ :
దీనిని సాధారణముగా రవాణా వాహనాలలోను, ఇన్వర్టర్లలోను ఉపయోగిస్తారు. దీనిలో లెడ్ ఆనోడ్ మరియు లెడ్ ఆక్సైడ్ పూత పూసిన లెడ్ లోహపు పలక కాథోడ్ గాను ఉంటాయి. 38% సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం విద్యుద్విశ్లేష్యకంగాను ఉపయోగిస్తారు.

బ్యాటరీ వాడకంలో ఉన్నప్పుడు (డిన్చార్జ్ జరుగుతున్నప్పుడు) కింద ఘట చర్యలు జరుగుతాయి.

కాథోడ్, ఆనోడ్ వద్ద జరిగే చర్యల మొత్తం చర్య
Pb_(s) + PbO_2(s) + 2H₂SO₄ →2PbSO_4(s) +2H₂O

ఈ చర్య బ్యాటరీ వాడకములో ఉన్నప్పుడు జరుగును. బ్యాటరీని చార్జ్ చేయునపుడు పై చర్య వ్యతిరేక దిశలో జరిగి PbSO_4(s) ఆనోడ్ వద్ద ఏర్పడును. కాథోడ్ వరుసగా Pb మరియు PbO₂ల మిశ్రమంగా మారుతుంది.

సంఖ్యాపరమైన దత్తాంశాలు, భావనలు ఆధారిత ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
కొన్ని ఎలక్ట్రోడ్లు ప్రమాణ పొటెన్షియల్లు కింద ఇవ్వడమైంది. లోహాలను వాటి క్షయీకరణ సామర్థ్యం పెరుగుదల
క్రమంలో సమకూర్చండి.
1) K⁺ / K = −2.93 V
2) Ag⁺ / Ag = 0.80 V
3) Cu²⁺ / Cu = 0.34 V
4) Mg²⁺ / Mg = −2.37V
5) Cr³⁺ / Cr = -0.74 V
6) Fe²⁺ / Fe = -0.44 V
సాధన:
Ag Cu< Fe < Cr < Mg < K.
S.R.P విలువ తక్కువగా ఉంటే ఆక్సీకరణ చెందే ప్రవృత్తి అధికంగా ఉంటుంది. కావున క్షయకరణ సామర్థ్యం అత్యధికంగా ఉంటుంది.

ప్రశ్న 2.
25°C వద్ద కింది ఘటం emfను లెక్కించండి.

సాధన:

ప్రశ్న 3.
Zn²⁺ అయాన్ల మోలారిటీ 0.001M గా కలిగిన Zn-Zn²⁺(జల) ఎలక్ట్రోడ్ పొటెన్షియల్ను లెక్కించండి.
E⁰_Zn²⁺/Zn = -0.76V; R = 8.134 JK^-1mol^-1; F = 96500 C mol^-1.
సాధన:

ప్రశ్న 4.
వాచీలలో ఉపయోగించే బటన్ ఘటం AGO విలువను నిర్ణయించండి. ఘటచర్య

సాధన:

ప్రశ్న 5.
కింది అర్థఘటాలు ఏర్పరచిన ఘటం emf విలువను లెక్కించండి.
Al / Al³⁺ (0.001M), Ni / Ni²⁺ (0.50M).
E⁰_Ni²⁺/Ni = -0.25V; E⁰_Al³⁺/Al = -1.66V (log 8 × 10^-6 = -5.0969)
సాధన:

ప్రశ్న 6.
కింది చర్యకు K విలువను లెక్కించండి.

సాధన:

ప్రశ్న 7.
0.1M K₂Cr₂O_7(aq); 0.2MCr³⁺_(aq); 1.0 × 10MH⁺_(aq) అర్థ ఘటచర్య

సాధన:
అర్థ ఘటచర్యకు

ప్రశ్న 8.
298 K వద్ద కింది చర్య (i) Kc మరియు (ii) EMF ను లెక్కించండి [TS 16]

సాధన:

ప్రశ్న 9.
298 K వద్ద కింది ఘటంemf లెక్కించండి.

సాధన:

ప్రశ్న 10.
0.1M గాఢత గల Cu²⁺, Ag⁺ అయాన్లను ఉపయోగించి నిర్మాణం చేసిన ఘటంలో సిల్వర్ అయాన్ల గాఢత లెక్కించండి. Cu,Ag లోహాలను ఎలక్ట్రోడ్లుగా ఉపయోగించారు. ఘటం పొటెన్షియల్ 0.422 V.

సాధన:

ప్రశ్న 11.
కింది ఘటచర్య గల ఘటం emf లెక్కించండి.
Ni_(s) + 2Ag⁺ (0.002M) → Ni⁺²(0.160M) + 2Ag_(s); E⁰_cell = 1.05V
సాధన:

ప్రశ్న 12.

25°C Ag⁺ (జల) అయాన్ల ఏ గాఢత వద్ద ఘటం emf లెక్కించండి. Cu²⁺ (జల) అయాన్ గాఢత 0.1M (log 3.919 = 0.593).
సాధన:

ప్రశ్న 13.
298K వద్ద 0.20 M KCI ద్రావణం విద్యుత్ వాహకత్వం 0.0248 5 cm^-1. మోలార్ వాహకత్వాన్ని లెక్కించండి.
సాధన:

ప్రశ్న 14.
(a) 298 K వద్ద CH3COOH విఘటన పరిమితిని (a) ను లెక్కించండి.

సాధన:

Textual Solved Problems (సాధించిన సమస్యలు)

ప్రశ్న 1.
కింది చర్య జరిగే ఘటాన్ని వ్యక్తం చేయండి.
Mg(s) + 2Ag⁺(0.0001 M) → Mg²⁺(0.130M) + 2Ag(s)
దీని E^–_(cell) = 3.17 V అయితే E_(cell) విలువ లెక్కించండి.
సాధన:
ఘటాన్ని కింది విధంగా రాస్తాం.

ప్రశ్న 2.
కింది చర్య సమతాస్థితి స్థిరాంకాన్ని లెక్కించండి.
Cu(s) + 2Ag⁺(aq) → Cu²⁺(aq) + 2Ag(s)
E^–_(cell) = 0.46 V
సాధన:

ప్రశ్న 3.
డేనియల్ ఘటం ప్రమాణ emf విలువ 1.1V. కింది ఘట చర్యకు గిబ్స్ శక్తిని లెక్కించండి. [AP 15]
Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s)
సాధన:
∆_rG^– = -nFE^–_(cell)
పై సమీకరణంలో n విలువ 2,
F = 96487 C mol^-1 and E^–_(cell) = 1.1V
∴ ∆_rG^– = −2 × 1.1V × 96487C mol^-1
= -21227 J mol^-1.= -212.27 kJ mol^-1.

ప్రశ్న 4.
ఇచ్చిన విలువల ఆధారంగా
Ca²⁺ = 119.0S cm²mol^-1
Cl^– = 76.38 cm² mol^-1
Mg²⁺ = 106.0 S cm² mol^-1
SO^2-₄ = 160.08 cm² mol^-1
CaCl₂, MgSO₄ ల ∧⁰_m విలువలను లెక్కించండి.
సాధన:
కోల్రాష్ నియమం నుండి

ప్రశ్న 5.
NaCl, HCl ,NaAcలకు వరుసగా ∧⁰_m విలువలు 126.4, 425.9 and 91.0 S cm²mol^-1 ఉన్నాయి. HAcకి ∧⁰ ను లెక్కించండి.
సాధన:

ప్రశ్న 6.
1.5 ఆంపియర్ల కరెంటుతో CuSO₄ ద్రావణాన్ని 10 నిమిషాలు విద్యుద్విశ్లేషణం చేశారు. అయితే కాథోడ్ వద్ద నిక్షిప్తమైన కాపర్ లోహం ద్రవ్యరాశి ఎంత? [IPE ’14] [AP 15,18,20][TS 15]
సాధన:
t = 600s
విద్యుత్ పరిమాణం = కరెంటు × కాలం
= 1.5 A × 600 s = 900C
Cu²⁺(aq) + 2e^– = Cu(s) ఘట చర్య ఆధారంగా 1 mol లేదా 63 g Cu ను నిక్షిప్తం చేయడానికి 2F లేదా 2 × 96487 C ల విద్యుత్ అవసరం అవుతుంది. కాబట్టి 900C కు నిక్షిప్తమైన Cu భారం
= (63 gmol^-1 × 900 C)/(2 × 96487 Cmol^-1)
= 0.2938 g