📚 கற்றல் முதன்மை க.பொ.த. (சா/த) க.பொ.த. (உ/த) பிற 🌐 English உள்நுழைய
பாடங்கள் · அலகு 13 · மின் பகுப்பு

மின் பகுப்பு

முழுமையான பார்வை — மின் பகுப்பு என்றால் என்ன?

ஒரு கல்வானிக் கலத்தில் (galvanic cell) சுயாதீனமாக நிகழும் ஒரு தாழ்த்தேற்றத் தாக்கம் (redox reaction) நடைபெறுவதன் மூலம் இரசாயனச் சக்தியானது மின்சக்தியாக மாற்றப்படுகின்றது. மின் பகுப்பு (electrolysis) என்பது இதற்கு நேர்மாறான ஒரு செயன்முறையாகும். வெளியேயிருந்து வழங்கப்படும் மின்சக்தியைப் பயன்படுத்தி, தானாக நிகழாத ஒரு சுயாதீனமற்ற தாழ்த்தேற்றத் தாக்கத்தை முன்னோக்கி நடாத்துவதே மின் பகுப்பாகும். வேறுவிதமாகக் கூறின், மின் பகுப்பில் மின்சக்தியானது இரசாயனச் சக்தியாக மாற்றப்படுகின்றது.

உருகிய பதார்த்தம் ஒன்றினூடாக அல்லது பொருத்தமான கரைப்பானில் கரைக்கப்பட்ட பதார்த்தம் ஒன்றினூடாக ஒரு நேர்மின்னோட்டத்தைச் (direct current) செலுத்துவதன் மூலம் மின் பகுப்பு நடாத்தப்படுகின்றது. மின் முதலின் (DC source) நேர் முடிவிடத்திற்கு இணைக்கப்படும் மின்வாயானது நேர் மின்வாய் அல்லது அனோட்டு (anode) எனப்படும்; எதிர் முடிவிடத்திற்கு இணைக்கப்படும் மின்வாயானது எதிர் மின்வாய் அல்லது கதோட்டு (cathode) எனப்படும். மின் பகுப்பு நடைபெறும் கரைசலானது மின்பகுபொருள் (electrolyte) எனப்படும்.

கதோட்டில் (−) தாழ்த்தல் நிகழ்கின்றது — நேர் அயன்கள் இலத்திரன்களைப் பெறுகின்றன
அனோட்டில் (+) ஒட்சியேற்றம் நிகழ்கின்றது — எதிர் அயன்கள் இலத்திரன்களை இழக்கின்றன

மின் பகுப்பு நிகழும்பொழுது, கரைசலில் உள்ள நேர் அயன்கள் (cations) கதோட்டை நோக்கிக் கவரப்பட்டு அங்கு இலத்திரன்களைப் பெற்றுத் தாழ்த்தலடைகின்றன (reduction). கரைசலில் உள்ள எதிர் அயன்கள் (anions) அனோட்டை நோக்கிக் கவரப்பட்டு அங்கு இலத்திரன்களை இழந்து ஒட்சியேற்றமடைகின்றன (oxidation). கதோட்டில் கைவிடப்படும் இலத்திரன்கள் வெளி வலயத்தினூடாக மீண்டும் மின் முதலுக்குப் பாய்கின்றன; இவ்வாறு மின்னோட்டம் தொடர்ச்சியாகப் பேணப்படுகின்றது.

A General Electrolytic Cell DC source − + e⁻ flow → → e⁻ flow electrolyte (molten or aqueous) CATHODE (−) reduction ANODE (+) oxidation cations → ← anions

மின் பகுப்புக் கலத்தின் பொது அமைப்பு — மின் முதல், அனோட்டு, கதோட்டு, அயன்களின் இடப்பெயர்ச்சி.

தெரிவுமுறை விடுவித்தலின் கோட்பாடு (Selective discharge)

Hofmann voltameter
Wikipedia → · CC

ஒரு மின்பகுபொருளில் ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட வகையான அயன்கள் காணப்படும்பொழுது, எந்த அயன் முதலில் ஒட்சியேற்றம் அல்லது தாழ்த்தலடைகின்றது என்பதைத் தீர்மானிக்க வேண்டியுள்ளது. இதற்கு தெரிவுமுறை விடுவித்தல் அல்லது முன்னுரிமை விடுவித்தல் (preferential discharge) என்னும் கோட்பாடு பயன்படுத்தப்படுகின்றது. பல அயன்கள் ஒரு மின்வாயில் போட்டியிடும்பொழுது, அவற்றின் நியம தாழ்த்தல் அழுத்தப் பெறுமானங்கள் (standard reduction potentials, E°) ஒப்பிடப்பட்டு, எளிதாக விடுவிக்கப்படும் அயன் எதிர்வு கூறப்படுகின்றது.

கதோட்டில், அதிக நேர்ப் பெறுமான நியம தாழ்த்தல் அழுத்தத்தைக் கொண்ட நேர் அயன் எளிதாகத் தாழ்த்தலடைகின்றது. அனோட்டில், அதிக எதிர்ப் பெறுமான தாழ்த்தல் அழுத்தத்தைக் கொண்ட கூறு எளிதாக ஒட்சியேற்றமடைகின்றது. எனினும் ஒரு கூறு விடுவிக்கப்படுவதற்கு நியம மின்வாய் அழுத்தத்திலும் பார்க்க உயர்வான அழுத்தம் தேவைப்படலாம்; இந்த மேலதிக அழுத்தம் மிகை அழுத்தம் (overpotential) எனப்படும். அயனின் செறிவும் (concentration) விடுவித்தலில் செல்வாக்குச் செலுத்துகின்றது.

1. நீரை மின்பகுத்தல் — NIE 3.4.1

நீரானது மிக உறுதியான இரசாயனப் பதார்த்தம் ஆகும்; எனவே நீரை அதன் ஆக்கக்கூறுகளாகப் பிரிப்பது சுயாதீனமற்ற ஒரு செயன்முறையாகும். தூய நீரில் அயன்களின் எண்ணிக்கை மிகக் குறைவாக இருப்பதால் (1 × 10⁻⁷ mol dm⁻³ H⁺), மின் கடத்தல் இலகுவாக நடைபெறுவதில்லை. ஆகவே மின் பகுப்பை எளிதாக்குவதற்கு, ஐதான கந்தக அமிலம் (dilute H₂SO₄) நீரிற்குச் சேர்க்கப்படுகின்றது. இவ்வாறு சேர்க்கப்படும் அமிலம் போதிய எண்ணிக்கையான அயன்களை வழங்குவதன் மூலம் மின்னோட்டம் இலகுவாகப் பாய அனுமதிக்கின்றது.

மின் பகுப்பின்போது, கதோட்டில் ஐதரசன் வாயு (H₂) விடுவிக்கப்படுகின்றது; அனோட்டில் ஒட்சிசன் வாயு (O₂) விடுவிக்கப்படுகின்றது. SO₄²⁻ அயனை ஒட்சியேற்றுவதிலும் பார்க்க நீரை ஒட்சியேற்றுவது இலகுவாதலால், அனோட்டில் வெளியேறுவது ஒட்சிசன் வாயுவே ஆகும். ஆகவே மொத்தத்தில் நிகழ்வது நீரின் சிதைவு மட்டுமே; SO₄²⁻ அயனின் செறிவு மின் பகுப்பில் எவ்வித மாற்றத்தையும் ஏற்படுத்துவதில்லை.

நீரின் மின் பகுப்பு (ஐதான H₂SO₄)

கதோட்டு (தாழ்த்தல்): 4H⁺(aq) + 4e⁻ → 2H₂(g)
அனோட்டு (ஒட்சியேற்றம்): 2H₂O(l) → O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e⁻
மொத்தத் தாக்கம்: 2H₂O(l) → 2H₂(g) + O₂(g)

விடுவிக்கப்படும் H₂ வாயுவின் கனவளவு O₂ வாயுவின் கனவளவைப் போல இரண்டு மடங்கு ஆகும் — அதாவது H₂ : O₂ = 2 : 1.
Electrolysis of Water (acidified, Hofmann-type) DC source H₂ O₂ 2 volumes 1 volume dilute H₂SO₄ (provides ions) CATHODE (−) ANODE (+) 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂ 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻

அமிலமூட்டப்பட்ட நீரை மின்பகுத்தல் — கதோட்டில் H₂, அனோட்டில் O₂, கனவளவு விகிதம் 2 : 1.

2. செம்பு மின்வாய்களைக் கொண்டு CuSO₄(aq) ஐ மின்பகுத்தல் — NIE 3.4.2

செப்புச் சல்பேற்று நீர்க்கரைசலைச் (CuSO₄(aq)) செப்பு மின்வாய்களைக் கொண்டு மின்பகுக்கும்பொழுது, மின்வாய்களும் தாக்கத்தில் பங்கேற்கும் ஓர் ஈடுபடுமின்வாயாக (active electrode) செயற்படுகின்றன. அனோட்டாகப் பயன்படுத்தப்படும் தூய்மையற்ற செப்புக் கோல் கரைந்து Cu²⁺ அயன்களைக் கரைசலினுள் விடுவிக்கின்றது; அதே நேரத்தில் கரைசலில் உள்ள Cu²⁺ அயன்கள் கதோட்டின் மீது தூய செம்பாகப் படிவடைகின்றன.

இவ்வாறு, அனோட்டின் திணிவு படிப்படியாகக் குறைகின்றது; கதோட்டின் திணிவு படிப்படியாக அதிகரிக்கின்றது. கரைசலில் உள்ள Cu²⁺ அயன்களின் செறிவோ அண்ணளவாக மாறாமலேயே இருக்கின்றது — ஏனெனில் கரைசலில் விடுவிக்கப்படும் Cu²⁺ அயன்களின் அளவும், கரைசலிலிருந்து அகற்றப்படும் Cu²⁺ அயன்களின் அளவும் சமமாக இருக்கின்றன. இந்த நிகழ்வே செம்பின் மின் சுத்திகரிப்பு (electrorefining) மற்றும் மின் முலாமிடல் (electroplating) என்னும் தொழில்நுட்பங்களின் அடிப்படையாக அமைகின்றது.

செப்பு மின்வாய்களுடன் CuSO₄(aq)

அனோட்டு (ஒட்சியேற்றம்): Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻   (அனோட்டு கரைகின்றது)
கதோட்டு (தாழ்த்தல்): Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s)   (கதோட்டில் படிவடைகின்றது)

Cu²⁺ அயனின் செறிவு மாறாமல் இருக்கின்றது; செம்பு அனோட்டிலிருந்து கதோட்டுக்கு இடம்பெயர்கின்றது.
Electrorefining of Copper — CuSO₄(aq), copper electrodes DC source − + CuSO₄(aq) — blue solution CATHODE (−) pure Cu — grows ANODE (+) impure Cu — dissolves anode sludge Cu²⁺ Cu²⁺ migrates anode → cathode Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu Cu → Cu²⁺ + 2e⁻

செம்பின் மின் சுத்திகரிப்பு — அனோட்டு கரைகின்றது, கதோட்டில் தூய செம்பு படிவடைகின்றது.

3. சடத்துவ மின்வாய்களைக் கொண்டு CuSO₄(aq) ஐ மின்பகுத்தல் — NIE 3.4.3

அதே செப்புச் சல்பேற்று நீர்க்கரைசலைப் பிளாட்டினம் (Pt) அல்லது காபன் (carbon) போன்ற சடத்துவ மின்வாய்களைக் கொண்டு மின்பகுக்கும்பொழுது வேறுபட்ட நடத்தை அவதானிக்கப்படுகின்றது. சடத்துவ மின்வாய்கள் தாக்கத்தில் பங்கேற்பதில்லை; அவை மின்னோட்டத்தைக் கடத்துவதற்கான வழியாக மட்டுமே செயற்படுகின்றன.

கதோட்டில், கரைசலில் உள்ள Cu²⁺ அயன்கள் தூய செம்பாகப் படிவடைகின்றன — ஏனெனில் H⁺ அயனைத் தாழ்த்துவதிலும் பார்க்க (E° = 0.00 V) Cu²⁺ அயனைத் தாழ்த்துவது இலகுவாகும் (E° = +0.34 V). அனோட்டில், SO₄²⁻ அயனை ஒட்சியேற்றுவதிலும் பார்க்க நீரை ஒட்சியேற்றுவது இலகுவாதலால், ஒட்சிசன் வாயு விடுவிக்கப்படுகின்றது. நீரின் ஒட்சியேற்றத்தினால் H⁺ அயன்கள் உருவாக்கப்படுவதால், கரைசல் படிப்படியாக அமிலமாக மாறுகின்றது.

சடத்துவ (Pt/C) மின்வாய்களுடன் CuSO₄(aq)

கதோட்டு (தாழ்த்தல்): Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s)
அனோட்டு (ஒட்சியேற்றம்): 2H₂O(l) → O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e⁻
மொத்தத் தாக்கம்: 2Cu²⁺(aq) + 2H₂O(l) → 2Cu(s) + O₂(g) + 4H⁺(aq)

Cu²⁺ அயன்கள் கதோட்டில் நீக்கப்படுவதாலும், H⁺ அயன்கள் கரைசலில் சேர்க்கப்படுவதாலும் கரைசல் அமிலமாகின்றது.

4. சடத்துவ மின்வாய்களைக் கொண்டு NaCl(aq) ஐ மின்பகுத்தல் — NIE 3.4.4

சோடியம் குளோரைட்டு நீர்க்கரைசலைச் (NaCl(aq)) சடத்துவ மின்வாய்களைக் கொண்டு மின்பகுக்கும்பொழுது, ஒவ்வொரு மின்வாயிலும் போட்டியிடும் தாக்கங்களை ஒப்பிட வேண்டியுள்ளது. கதோட்டில் Na⁺ அயன் மற்றும் நீர் ஆகியன தாழ்த்தலுக்காகப் போட்டியிடுகின்றன. Na⁺ அயனின் தாழ்த்தல் அழுத்தம் (E° = −2.71 V) மிக உயர்ந்த எதிர்ப் பெறுமானமாக இருப்பதால் Na⁺ அயன் தாழ்த்தலடைவதில்லை; அதற்குப் பதிலாக நீர் தாழ்த்தலடைந்து ஐதரசன் வாயு விடுவிக்கப்படுகின்றது.

அனோட்டில் Cl⁻ அயன் மற்றும் நீர் ஆகியன ஒட்சியேற்றத்திற்காகப் போட்டியிடுகின்றன. நியம தாழ்த்தல் அழுத்தங்களின்படி நீர் ஒட்சியேற்றமடைய வேண்டியிருந்தாலும், Cl⁻ அயன் ஒட்சியேற்றமடைவதற்கான மிகை அழுத்தம் ஒப்பீட்டளவில் குறைவாக இருப்பதால், செறிவு கூடிய கரைசலில் குளோரின் வாயு (Cl₂) அனோட்டில் விடுவிக்கப்படுகின்றது. கதோட்டில் OH⁻ அயன்கள் உருவாக்கப்படுவதாலும், Na⁺ அயன்கள் கரைசலில் மாற்றமின்றி எஞ்சுவதாலும், கரைசலில் சோடியம் ஐதரொட்சைட்டு (NaOH) எஞ்சுகின்றது. இந்த முழுச் செயன்முறையும் குளோர்-காரத் தொழில்முறை (chlor-alkali process) எனப்படுகின்றது.

NaCl(aq) — சடத்துவ மின்வாய்கள் (குளோர்-காரத் தொழில்முறை)

கதோட்டு (தாழ்த்தல்): 2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq)
அனோட்டு (ஒட்சியேற்றம்): 2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻
மொத்தத் தாக்கம்: 2NaCl(aq) + 2H₂O(l) → 2NaOH(aq) + H₂(g) + Cl₂(g)

மூன்று பயனுள்ள விளைப்பொருட்கள் — H₂, Cl₂ மற்றும் NaOH — ஒரே தொழில்முறையில் கிடைக்கின்றன.
Chlor-alkali Cell — Electrolysis of NaCl(aq) DC source − + NaCl(aq) brine → NaOH left in solution CATHODE (−) ANODE (+) H₂ Cl₂ Na⁺ → ← Cl⁻ 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻ 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻

குளோர்-காரக் கலம் — கதோட்டில் H₂, அனோட்டில் Cl₂, கரைசலில் NaOH எஞ்சுகின்றது.

5. உருகிய NaCl ஐ மின்பகுத்தல் — NIE 3.4.5

அறை வெப்பநிலையில் சோடியம் குளோரைட்டு (NaCl) ஒரு திண்மமாகவே காணப்படுகின்றது. இந்நிலையில் அதன் அயன்கள் தத்தமது நிலைகளில் பிணைக்கப்பட்டுள்ளன; அவை அசையக்கூடிய அயன்கூறுகளாக இல்லாததால் திண்ம NaCl மின்னைக் கடத்துவதில்லை. எனினும் வெப்பநிலையானது NaCl இன் உருகுநிலையிலும் பார்க்க உயர்த்தப்படும்பொழுது, உருகிய NaCl ஆனது சுதந்திரமாக அசையக்கூடிய Na⁺ மற்றும் Cl⁻ அயன்களைக் கொண்டிருக்கின்றது.

உருகிய NaCl ஐ மின்பகுக்கும்பொழுது, இங்கு நீர் இல்லாததால் போட்டியில்லை. கதோட்டில் Na⁺ அயன் தாழ்த்தலடைந்து உலோகச் சோடியம் (Na) உருவாக்கப்படுகின்றது; அனோட்டில் Cl⁻ அயன் ஒட்சியேற்றமடைந்து குளோரின் வாயு விடுவிக்கப்படுகின்றது. தொழில்முறையில் உலோகச் சோடியத்தைப் பிரித்தெடுப்பதற்கு உருகிய NaCl ஐ மின்பகுக்கும் இம்முறையே பயன்படுத்தப்படுகின்றது; இதற்காகப் பயன்படுத்தப்படும் கலம் டவுன்கலம் (Downs cell) என அழைக்கப்படுகின்றது.

உருகிய NaCl — டவுன்கலம்

கதோட்டு (தாழ்த்தல்): 2Na⁺(l) + 2e⁻ → 2Na(l)
அனோட்டு (ஒட்சியேற்றம்): 2Cl⁻(l) → Cl₂(g) + 2e⁻
மொத்தத் தாக்கம்: 2NaCl(l) → 2Na(l) + Cl₂(g)

நீர் இல்லாததால் கதோட்டில் சோடியம் உலோகம் கிடைக்கின்றது (நீர்க்கரைசலில் H₂ கிடைப்பதற்கு மாறாக).

NaCl(aq) ஐயும் உருகிய NaCl ஐயும் மின்பகுத்தலுக்கு இடையேயான வேறுபாட்டை எப்போதும் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். நீர்க்கரைசலில் நீர் கதோட்டில் Na⁺ அயனை விஞ்சி எளிதாகத் தாழ்த்தலடைந்து H₂ வாயுவைத் தருகின்றது; உருகிய நிலையில் நீர் இல்லாததால் Na⁺ அயனே தாழ்த்தலடைந்து உலோகச் சோடியத்தைத் தருகின்றது. அனோட்டில் இரு நிலைகளிலும் Cl₂ வாயுவே விடுவிக்கப்படுகின்றது.

மின்பகுபொருள் / மின்வாய்கள்கதோட்டில் (−) விளைவுஅனோட்டில் (+) விளைவு
நீர் (ஐதான H₂SO₄)H₂ வாயுO₂ வாயு (விகிதம் 2:1)
CuSO₄(aq) — செப்பு மின்வாய்கள்Cu படிவடைகின்றதுCu கரைகின்றது
CuSO₄(aq) — சடத்துவ மின்வாய்கள்Cu படிவடைகின்றதுO₂ வாயு; கரைசல் அமிலமாகின்றது
NaCl(aq) — சடத்துவ மின்வாய்கள்H₂ வாயு; NaOH எஞ்சுகின்றதுCl₂ வாயு
உருகிய NaCl — சடத்துவ மின்வாய்கள்உலோகச் சோடியம் NaCl₂ வாயு

6. மின் பகுப்பின் அளவறிமுறைப் பகுப்பு — NIE 3.4.6

மின் பகுப்பின் அளவறிமுறை (quantitative) பண்புகளை முதன்முதலில் விபரித்த விஞ்ஞானி மைக்கல் பரடே (Michael Faraday) ஆவார். பரடேயினால் முன்வைக்கப்பட்ட விதிகள் பின்வருமாறு:

பரடேயின் முதலாவது விதி — மின் பகுப்பின்போது ஒரு மின்வாயில் விடுவிக்கப்படும் அல்லது படிவடையும் பதார்த்தத்தின் அளவானது, மின்பகுபொருளினூடாகச் செலுத்தப்பட்ட மின்னேற்றத்திற்கு (electric charge) நேர்விகிதசமமாகும். பரடேயின் இரண்டாவது விதி — வெவ்வேறு மின்பகுபொருள்களினூடாக ஒரே அளவு மின்னேற்றம் செலுத்தப்படும்பொழுது, விடுவிக்கப்படும் பதார்த்தங்களின் அளவுகள் அவற்றின் இரசாயன சமவலுவிற்கு (chemical equivalent) நேர்விகிதசமமாகும்.

செலுத்தப்படும் மின்னேற்றத்தின் அளவு Q ஆனது, மின்னோட்டத்தையும் (I, அம்பியரில்) காலத்தையும் (t, செக்கனில்) பெருக்குவதன் மூலம் பெறப்படுகின்றது. ஒரு மூல் இலத்திரன்களின் மொத்த மின்னேற்றம் பரடே மாறிலி (Faraday constant, F) எனப்படும்; இது அண்ணளவாக F ≈ 96 500 C mol⁻¹ ஆகும். ஆகவே செலுத்தப்பட்ட இலத்திரன்களின் மூல்களின் எண்ணிக்கையை Q ஐ F ஆல் வகுப்பதன் மூலம் பெறலாம்.

Q = I × t   (மின்னேற்றம் = மின்னோட்டம் × காலம்)
இலத்திரன்களின் மூல்கள் = Q ÷ F   (F ≈ 96 500 C mol⁻¹)

ஒரு மின்வாயில் விடுவிக்கப்படும் விளைவின் அளவு, அந்த மின்வாய்த் தாக்கத்தின் பீசமான குணகத்தில் (stoichiometric coefficient) தங்கியுள்ளது. உதாரணமாக, Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s) என்னும் தாக்கத்தில் ஒரு மூல் Cu²⁺ அயனைத் தாழ்த்துவதற்கு 2 மூல் இலத்திரன்கள் தேவைப்படுகின்றன; ஆனால் Ag⁺(aq) + e⁻ → Ag(s) என்னும் தாக்கத்தில் ஒரு மூல் Ag⁺ அயனைத் தாழ்த்த 1 மூல் இலத்திரனே தேவைப்படுகின்றது.

Quantitative Electrolysis — Worked Calculation A 1.50 A current passes through CuSO₄(aq) for 30.0 minutes. Find the mass of Cu deposited. STEP 1 — charge passed Q = I × t = 1.50 A × (30.0 × 60 s) = 1.50 × 1800 = 2700 C STEP 2 — moles of electrons n(e⁻) = Q ÷ F = 2700 C ÷ 96 500 C mol⁻¹ = 0.0280 mol STEP 3 — moles of Cu (use stoichiometry) Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu ⇒ 2 mol e⁻ give 1 mol Cu n(Cu) = 0.0280 ÷ 2 = 0.0140 mol STEP 4 — mass of Cu (M = 63.5 g mol⁻¹) mass = n × M = 0.0140 mol × 63.5 g mol⁻¹ = 0.889 g Answer: 0.889 g of copper deposited at the cathode

அளவறிமுறைக் கணித்தல் — Q = I × t, இலத்திரன் மூல்கள் = Q ÷ F, பின்னர் பீசமான குணகத்தைப் பயன்படுத்தல்.

7. கல்வானிக் கலத்தையும் மின்பகுப்புக் கலத்தையும் ஒப்பிடல் — NIE 3.4.7

இவ்விரு கலங்களுக்கும் இடையேயான பிரதான வேறுபாடு, கலத்தாக்கத்தின் சுயாதீனத் தன்மையாகும். ஒரு கல்வானிக் கலத்தில் சுயாதீனமாக நிகழும் ஒரு தாக்கத்தின் இரசாயனச் சக்தியானது மின்சக்தியாக மாற்றப்பட்டு மின்னோட்டம் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றது. ஒரு மின்பகுப்புக் கலத்திலோ இதற்கு நேர்மாறானது நிகழ்கின்றது — மொத்தக் கலத்தாக்கம் சுயாதீனமாக நிகழாததால், தாக்கத்தை நடாத்துவதற்கு வெளியேயிருந்து மின்சக்தி கட்டாயம் வழங்கப்பட வேண்டும்.

மின்வாய்களின் ஏற்றமும் இவ்விரு கலங்களிலும் வேறுபடுகின்றது. கல்வானிக் கலத்தில் அனோட்டில் நிகழும் ஒட்சியேற்றத் தாக்கத்தின்போது இலத்திரன்கள் விடுவிக்கப்படுவதால் அனோட்டு எதிர் ஏற்றமுடையதாக இருக்கின்றது; கதோட்டு நேர் ஏற்றமுடையதாக இருக்கின்றது. ஆனால் மின்பகுப்புக் கலத்தில் அனோட்டு மின் முதலின் நேர் முடிவிடத்துடன் இணைக்கப்படுவதால் அது நேர் ஏற்றமுடையதாகவும், கதோட்டு மறை முடிவிடத்துடன் இணைக்கப்படுவதால் அது எதிர் ஏற்றமுடையதாகவும் அமைகின்றது. எனினும் இரு கலங்களிலும் ஒட்சியேற்றம் அனோட்டிலும் தாழ்த்தல் கதோட்டிலும் நிகழ்கின்றது என்னும் அடிப்படை விதி மாறாமலேயே இருக்கின்றது.

இயல்புகல்வானிக் கலம் (galvanic)மின்பகுப்புக் கலம் (electrolytic)
சக்தி மாற்றம்இரசாயனச் சக்தி → மின்சக்திமின்சக்தி → இரசாயனச் சக்தி
தாக்கத்தின் சுயாதீனத்தன்மைசுயாதீனமாக நிகழ்கின்றதுசுயாதீனமற்றது; வெளி மின்சக்தி தேவை
அனோட்டின் ஏற்றம்எதிர் (−)நேர் (+)
கதோட்டின் ஏற்றம்நேர் (+)எதிர் (−)
அனோட்டில் நிகழ்வதுஒட்சியேற்றம்ஒட்சியேற்றம்
கதோட்டில் நிகழ்வதுதாழ்த்தல்தாழ்த்தல்
உதாரணம்டானியல் கலம், உலர்கலம்நீரின் மின் பகுப்பு, டவுன்கலம்
Galvanic Cell vs Electrolytic Cell Galvanic Cell chemical energy → electricity ANODE (−) CATHODE (+) oxidation at anode reduction at cathode spontaneous reaction Electrolytic Cell electricity → chemical energy CATHODE (−) ANODE (+) reduction at cathode oxidation at anode non-spontaneous — needs DC source

இரு கலங்களிலும் ஒட்சியேற்றம் அனோட்டில், தாழ்த்தல் கதோட்டில் — ஆனால் மின்வாய்களின் ஏற்றக் குறி எதிராக மாறுகின்றது.

பொதுவான தவறுகள் / Common mistakes
  • மின்பகுப்புக் கலத்தில் கதோட்டை நேர் மின்வாய் என எழுதுவது தவறு — மின்பகுப்பில் கதோட்டு எதிர் (−); அனோட்டு நேர் (+). கல்வானிக் கலத்தில் இது நேர்மாறானது.
  • எந்தக் கலத்திலும் ஒட்சியேற்றம் எப்போதும் அனோட்டில், தாழ்த்தல் எப்போதும் கதோட்டில் — ஏற்றக் குறி மாறினாலும் இவ்விதி மாறுவதில்லை.
  • NaCl(aq) ஐ மின்பகுக்கும்பொழுது கதோட்டில் சோடியம் உலோகம் கிடைக்கும் என எழுதுவது தவறு — நீர் Na⁺ ஐ விஞ்சித் தாழ்த்தலடைவதால் H₂ வாயுவே கிடைக்கின்றது. சோடியம் உலோகம் உருகிய NaCl இலிருந்து மட்டுமே கிடைக்கின்றது.
  • செப்பு மின்வாய்களுடன் CuSO₄(aq) ஐ மின்பகுக்கும்பொழுது Cu²⁺ அயனின் செறிவு மாறாமல் இருக்கின்றது; சடத்துவ மின்வாய்களுடன் Cu²⁺ அயன் நீக்கப்பட்டுக் கரைசல் அமிலமாகின்றது — இவ்விரு நிலைகளையும் குழப்பிக் கொள்ள வேண்டாம்.
  • அளவறிமுறைக் கணித்தலில் காலத்தை செக்கனாக மாற்ற மறக்க வேண்டாம் (நிமிடம் × 60). பீசமான குணகத்தை — Cu²⁺ இற்கு 2e⁻, Ag⁺ இற்கு 1e⁻ — விட்டுவிடாதீர்கள்.
📝 தேர்வாளர் குறிப்பு / Examiner note

ஒரு மின்பகுபொருளில் ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட அயன்கள் இருக்கும்பொழுது, "எந்த விளைவு கிடைக்கும்?" என்னும் வினைக்கு விடையளிக்க, ஒவ்வொரு மின்வாயிலும் சாத்தியமான தாக்கங்களை எழுதி, அவற்றின் நியம தாழ்த்தல் அழுத்தங்களை (E°) ஒப்பிட்டு, தெரிவுமுறை விடுவித்தலின் கோட்பாட்டின் அடிப்படையில் முடிவெடுக்க வேண்டும். கதோட்டில் அதிக நேர்ப் பெறுமான E° கொண்ட அயன் தாழ்த்தலடைகின்றது; அனோட்டில் அதிக எதிர்ப் பெறுமான E° கொண்ட கூறு ஒட்சியேற்றமடைகின்றது. அளவறிமுறை வினாக்களில் Q = I × t என்னும் சமன்பாட்டில் காலத்தைச் செக்கனாக மாற்றுவதும், Q ÷ F மூலம் இலத்திரன்களின் மூல்களைக் கண்டபின் மின்வாய்த் தாக்கத்தின் பீசமான குணகத்தைப் பயன்படுத்துவதும் கட்டாயமாகும். கல்வானிக் கலத்தையும் மின்பகுப்புக் கலத்தையும் ஒப்பிடும் வினாவுக்கு, சக்தி மாற்றத்தின் திசை, தாக்கத்தின் சுயாதீனத்தன்மை, மின்வாய்களின் ஏற்றக் குறி ஆகிய மூன்று புள்ளிகளையும் தெளிவாகக் குறிப்பிட வேண்டும்.

🌐 விளக்க படம் / Explanatory Diagram
Electrolysis
மின்னாற் பகுத்தல்
Electrolysis
Credit: Wikimedia Commons  · CC BY-SA 4.0
📖 மேலதிக தகவல் / More on Wikipedia →

📝 பயிற்சி வினாக்கள்

பகுதி I — பல்தேர்வு வினாக்கள்

  1. மின்னாற்பகுப்பு (electrolysis) என்பது:

    1. தன்னிச்சை வினை
    2. தன்னிச்சையற்ற வினை
    3. எரிப்பு
    4. நடுநிலையாக்கம்
    5. எதுவுமில்லை
    விடை
    (2) — மின் ஆற்றலால் தன்னிச்சையற்ற வினை.

  2. மின்னாற்பகுப்பில் ஒடுக்கம் நிகழும் மின்வாய்:

    1. அனோடு
    2. கேதோடு
    3. உப்பு பாலம்
    4. கம்பி
    5. எதுவுமில்லை
    விடை
    (2) — கேதோடில் ஒடுக்கம் (கேற்றயன்கள் e⁻ ஏற்கும்).

  3. உருகிய NaCl மின்னாற்பகுப்பில் கேதோடில் கிடைப்பது:

    1. Cl₂
    2. Na
    3. H₂
    4. O₂
    5. NaOH
    விடை
    (2) — Na⁺ + e⁻ → Na (கேதோடில்).

  4. ஃபாரடேயின் முதல் விதி: வெளியான பொருளின் திணிவு ∝

    1. வெப்பநிலை
    2. கடந்த மின்னூட்டம் (Q)
    3. அழுத்தம்
    4. கனவளவு
    5. எதுவுமில்லை
    விடை
    (2) — திணிவு ∝ மின்னூட்டம் (Q = It).

  5. 1 மோல் எலக்ட்ரான் கடத்தும் மின்னூட்டம் (1 ஃபாரடே):

    1. 96500 C
    2. 9650 C
    3. 1.6×10⁻¹⁹ C
    4. 6.02×10²³ C
    5. 8.314 C
    விடை
    (1) — 1 F = 96500 C mol⁻¹.

  6. நீரிய NaCl மின்னாற்பகுப்பில் கேதோடில் பொதுவாக:

    1. Na
    2. H₂
    3. Cl₂
    4. O₂
    5. NaOH
    விடை
    (2) — நீரிய கரைசலில் H₂O ஒடுக்கப்படும் → H₂ (Na³ அல்ல).

பகுதி II — கட்டமைப்பு வினா

• உருகிய மற்றும் நீரிய NaCl மின்னாற்பகுப்பின் கேதோடு விளைபொருளை வேறுபடுத்துக.

மாதிரி விடை
உருகிய: Na⁺ ஒடுக்கம் → Na. நீரிய: H₂O ஒடுக்கப்பட்டு H₂ வெளியேற்றம் (Na⁺ எளிதில் ஒடுக்கப்படாது).

• ஃபாரடேயின் விதியைப் பயன்படுத்தி 96500 C 1 மோல் Ag (Ag⁺+e⁻→Ag) வைப்பதைக் காட்டுக.

மாதிரி விடை
Ag⁺+e⁻→Ag, 1 மோல் Ag-க்கு 1 மோல் e⁻ = 96500 C = 1 F → 108 g Ag.

கட்டுரை வினா

• மின்னாற்பகுப்பு — கொள்கை, மின்வாய் வினைகள், உருகிய/நீரிய கரைசல்கள், ஃபாரடேயின் விதிகள், பயன்களை விளக்குக.

விடை வரைவு
வரைவு: மின் ஆற்றலால் தன்னிச்சையற்ற வினை; கேதோடு ஒடுக்கம்/அனோடு ஆக்சிஜனேற்றம்; உருகிய vs நீரிய விளைபொருள் வேறு; ஃபாரடே m∝Q, 1F=96500C; பயன் முலாம், சுத்திகரிப்பு.
← அலகு 13