🛠️

Whiz Tools

સેલ ઇએમએફ કેલ્ક્યુલેટર: ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સેલ માટે નર્નસ્ટ સમીકરણ

નર્નસ્ટ સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સેલના ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સ (ઇએમએફ)ની ગણતરી કરો. સેલ પોટેન્શિયલ નક્કી કરવા માટે તાપમાન, ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા અને પ્રતિક્રિયા કોષ્ટક દાખલ કરો.

સેલ ઇએમએફ કેલ્ક્યુલેટર

ઇનપુટ પેરામિટર્સ

V
K

પરિણામો

ગણિત કરેલ ઇએમએફ:કૃપા કરીને માન્ય ઇનપુટ દાખલ કરો

નેર્નસ્ટ સમીકરણ

E = E° - (RT/nF) × ln(Q)

સેલ દૃશ્યીકરણ

દૃશ્યીકરણ જોવા માટે માન્ય ઇનપુટ દાખલ કરો
📚

દસ્તાવેજીકરણ

સેલ ઇએમએફ કેલ્ક્યુલેટર

પરિચય

સેલ ઇએમએફ કેલ્ક્યુલેટર એ એક શક્તિશાળી સાધન છે જે નર્નસ્ટ સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સ (ઇએમએફ) ની ગણતરી કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યું છે. ઇએમએફ, જે વોલ્ટમાં માપવામાં આવે છે, તે ગેલ્વાનિક સેલ અથવા બેટરી દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ ઇલેક્ટ્રિકલ પોટેન્શિયલ ડિફરન્સને દર્શાવે છે. આ કેલ્ક્યુલેટર રાસાયણિકો, વિદ્યાર્થીઓ અને સંશોધકોને વિવિધ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ સેલ પોટેન્શિયલને ચોક્કસ રીતે નિર્ધારિત કરવા માટે માન્યતા આપે છે, જેમાં સ્ટાન્ડર્ડ સેલ પોટેન્શિયલ, તાપમાન, પરિવહિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા અને પ્રતિક્રિયા ગુણોત્તર દાખલ કરવું હોય છે. તમે લેબોરેટરીના પ્રયોગો પર કામ કરી રહ્યા હોવ, ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રીનું અભ્યાસ કરી રહ્યા હોવ, અથવા બેટરી સિસ્ટમોને ડિઝાઇન કરી રહ્યા હોવ, આ કેલ્ક્યુલેટર ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ વર્તનને સમજવા અને ભવિષ્યવાણી કરવા માટે જરૂરી ચોક્કસ ઇએમએફ મૂલ્યો પ્રદાન કરે છે.

નર્નસ્ટ સમીકરણ: ઇએમએફ ગણનાના આધાર

નર્નસ્ટ સમીકરણ ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રીમાં એક મૂળભૂત સમીકરણ છે જે સેલ પોટેન્શિયલ (ઇએમએફ) ને સ્ટાન્ડર્ડ સેલ પોટેન્શિયલ અને પ્રતિક્રિયા ગુણોત્તર સાથે સંબંધિત કરે છે. તે અપ્રમાણિત પરિસ્થિતિઓને ધ્યાનમાં લે છે, વૈજ્ઞાનિકોને અનુમાન કરવા માટેની મંજૂરી આપે છે કે કેવી રીતે સેલ પોટેન્શિયલ વિવિધ સંકેત અને તાપમાન સાથે બદલાય છે.

સમીકરણ

નર્નસ્ટ સમીકરણ આ રીતે વ્યક્ત થાય છે:

E=E°−RTnFln⁡(Q)E = E° - \frac{RT}{nF} \ln(Q)

જ્યાં:

  • EE = સેલ પોટેન્શિયલ (ઇએમએફ) વોલ્ટમાં (V)
  • E°E° = સ્ટાન્ડર્ડ સેલ પોટેન્શિયલ વોલ્ટમાં (V)
  • RR = યુનિવર્સલ ગેસ કોન્ટન્ટ (8.314 J/mol·K)
  • TT = તાપમાન કેલ્વિનમાં (K)
  • nn = ઓક્સિડેશન-અવશેષ પ્રતિક્રિયામાં પરિવહિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા
  • FF = ફારાડે કોન્ટન્ટ (96,485 C/mol)
  • ln⁡(Q)\ln(Q) = પ્રાકૃતિક લોગારિધમ પ્રતિક્રિયા ગુણોત્તરનો
  • QQ = પ્રતિક્રિયા ગુણોત્તર (ઉત્પાદનો અને પ્રતિસાદના સંકેતનું ગુણોત્તર, દરેક તેમના સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક કોફિશિયન્ટના શક્તિમાં ઉંચકવામાં આવે છે)

સ્ટાન્ડર્ડ તાપમાન (298.15 K અથવા 25°C) પર, સમીકરણને સરળ બનાવવામાં આવી શકે છે:

E=E°−0.0592nlog⁡10(Q)E = E° - \frac{0.0592}{n} \log_{10}(Q)

ફેરફારોની وضاحت

  1. સ્ટાન્ડર્ડ સેલ પોટેન્શિયલ (E°): સ્ટાન્ડર્ડ પરિસ્થિતિઓ (1M સંકોચન, 1 atm દબાણ, 25°C) હેઠળ cathode અને anode વચ્ચેનું પોટેન્શિયલ ડિફરન્સ. આ મૂલ્ય દરેક ઓક્સિડેશન-અવશેષ પ્રતિક્રિયા માટે વિશિષ્ટ છે અને ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ટેબલમાં મળી શકે છે.

  2. તાપમાન (T): સેલનું તાપમાન કેલ્વિનમાં. તાપમાન ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જાના એન્ટ્રોપી ઘટકને અસર કરે છે, તેથી સેલ પોટેન્શિયલને અસર કરે છે.

  3. પરિવહિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા (n): સંતુલિત ઓક્સિડેશન-અવશેષ પ્રતિક્રિયામાં વિનિમય કરવામાં આવેલા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા. આ મૂલ્ય સંતુલિત અર્ધ-પ્રતિક્રિયાઓમાંથી નિર્ધારિત થાય છે.

  4. પ્રતિક્રિયા ગુણોત્તર (Q): ઉત્પાદનો અને પ્રતિસાદના સંકેતનું ગુણોત્તર, દરેક તેમના સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક કોફિશિયન્ટના શક્તિમાં ઉંચકવામાં આવે છે. સામાન્ય પ્રતિક્રિયા aA + bB → cC + dD માટે, પ્રતિક્રિયા ગુણોત્તર છે:

    Q=[C]c[D]d[A]a[B]bQ = \frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}

કિનારા કેસ અને મર્યાદાઓ

  1. અતિ તાપમાન: ખૂબ જ ઊંચા અથવા નીચા તાપમાન પર, ચોક્કસ પરિણામો માટે પ્રવૃત્તિ ગુણાંકોમાં ફેરફારો જેવા વધારાના તત્વોનું ધ્યાન રાખવું જરૂરી હોઈ શકે છે.

  2. ખૂબ જ મોટા અથવા નાના Q મૂલ્યો: જ્યારે Q શૂન્ય અથવા અનંતની નજીક આવે છે, ત્યારે કેલ્ક્યુલેટર અતિશય ઇએમએફ મૂલ્યો ઉત્પન્ન કરી શકે છે. વ્યવહારિક રીતે, આવા અતિશય પરિસ્થિતિઓ સ્થિર ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સિસ્ટમોમાં ક્યારેય અસ્તિત્વમાં નથી.

  3. અપ્રમાણિત ઉકેલો: નર્નસ્ટ સમીકરણ ઉકેલો માટે આદર્શ વર્તન માન્ય રાખે છે. ખૂબ જ સંકોચિત ઉકેલો અથવા કેટલાક ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ સાથે, વિમુખતાઓ થઈ શકે છે.

  4. અવિરોધી પ્રતિક્રિયાઓ: નર્નસ્ટ સમીકરણ ઉલટાવા માટે લાગુ પડે છે. અવિરોધી પ્રક્રિયાઓ માટે, વધારાના ઓવરપોટેન્શિયલ તત્વોનું ધ્યાન રાખવું જરૂરી છે.

સેલ ઇએમએફ કેલ્ક્યુલેટરનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરવો

અમારો કેલ્ક્યુલેટર વિવિધ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ સેલ પોટેન્શિયલને નિર્ધારિત કરવાની જટિલ પ્રક્રિયાને સરળ બનાવે છે. તમારા ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સેલનું ઇએમએફ ગણતરી કરવા માટે આ પગલાંઓનો અનુસરો:

પગલાં-દ્વારા માર્ગદર્શિકા

  1. સ્ટાન્ડર્ડ સેલ પોટેન્શિયલ (E°) દાખલ કરો:

    • તમારા વિશિષ્ટ ઓક્સિડેશન-અવશેષ પ્રતિક્રિયા માટે સ્ટાન્ડર્ડ ઘટાડવા પોટેન્શિયલ વોલ્ટમાં દાખલ કરો
    • આ મૂલ્ય ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ટેબલમાં મળી શકે છે અથવા અર્ધ-પ્રતિક્રિયાઓના પોટેન્શિયલમાંથી ગણવામાં આવી શકે છે

  2. તાપમાન નિર્ધારિત કરો:

    • કેલ્વિન (K) માં તાપમાન દાખલ કરો
    • યાદ રાખો કે K = °C + 273.15
    • ડિફોલ્ટ 298 K (રૂમ તાપમાન) પર સેટ છે

  3. પરિવહિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા (n) દાખલ કરો:

    • સંતુલિત ઓક્સિડેશન-અવશેષ પ્રતિક્રિયામાં વિનિમય કરવામાં આવેલા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા દાખલ કરો
    • આ એક સકારાત્મક પૂર્ણાંક હોવો જોઈએ જે તમારા સંતુલિત સમીકરણમાંથી ઉત્પન્ન થાય છે

  4. પ્રતિક્રિયા ગુણોત્તર (Q) વ્યાખ્યાયિત કરો:

    • ઉત્પાદનો અને પ્રતિસાદોના સંકેતના આધારે ગણતરી કરેલ પ્રતિક્રિયા ગુણોત્તર દાખલ કરો
    • પાતળા ઉકેલો માટે, પ્રવૃત્તિઓ માટે અંદાજ તરીકે સંકેત મૂલ્યોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે

  5. પરિણામો જુઓ:

    • કેલ્ક્યુલેટર તાત્કાલિક રીતે વોલ્ટમાં ગણતરી કરેલ ઇએમએફ દર્શાવશે
    • ગણતરીના વિગતો દર્શાવે છે કે કેવી રીતે નર્નસ્ટ સમીકરણ તમારા વિશિષ્ટ ઇનપુટ્સ પર લાગુ કરવામાં આવ્યું

  6. તમારા પરિણામોને કૉપી અથવા શેર કરો:

    • અહેવાલો અથવા વધુ વિશ્લેષણ માટે તમારા પરિણામોને સાચવવા માટે કૉપી બટનનો ઉપયોગ કરો

ઉદાહરણ ગણતરી

ચાલો ઝિંક-કોપર સેલ માટે ઇએમએફની ગણતરી કરીએ જેમાં નીચેના પેરામીટર્સ છે:

  • સ્ટાન્ડર્ડ પોટેન્શિયલ (E°): 1.10 V
  • તાપમાન: 298 K
  • પરિવહિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા: 2
  • પ્રતિક્રિયા ગુણોત્તર: 1.5

નર્નસ્ટ સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને: E=1.10−8.314×2982×96485ln⁡(1.5)E = 1.10 - \frac{8.314 \times 298}{2 \times 96485} \ln(1.5) E=1.10−0.0128×0.4055E = 1.10 - 0.0128 \times 0.4055 E=1.10−0.0052E = 1.10 - 0.0052 E=1.095 VE = 1.095 \text{ V}

કેલ્ક્યુલેટર આ ગણતરીને આપોઆપ કરે છે, તમને ચોક્કસ ઇએમએફ મૂલ્ય પ્રદાન કરે છે.

ઇએમએફ ગણતરીઓ માટેના ઉપયોગ કેસ

સેલ ઇએમએફ કેલ્ક્યુલેટર વિવિધ ક્ષેત્રોમાં અનેક વ્યાવહારીક એપ્લિકેશનો માટે સેવા આપે છે:

1. લેબોરેટરી સંશોધન

સંશોધકો ઇએમએફ ગણતરીઓનો ઉપયોગ કરે છે:

  • ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓની દિશા અને વ્યાપકતાનો અનુમાન કરવા માટે
  • ચોક્કસ વોલ્ટેજની જરૂરિયાતો સાથે પ્રયોગાત્મક સેટઅપ ડિઝાઇન કરવા માટે
  • પ્રયોગાત્મક પરિણામોને સૈદ્ધાંતિક અનુમાન સામે ચકાસવા માટે
  • પ્રતિક્રિયા પોટેન્શિયલ્સ પર સંકેત અને તાપમાનના અસરનો અભ્યાસ કરવા માટે

2. બેટરી વિકાસ અને વિશ્લેષણ

બેટરી ટેકનોલોજીમાં, ઇએમએફ ગણતરીઓ મદદ કરે છે:

  • નવી બેટરી રચનાઓના મહત્તમ સિદ્ધાંત વોલ્ટેજને નિર્ધારિત કરવા માટે
  • વિવિધ કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓ હેઠળ બેટરીની કાર્યક્ષમતા વિશ્લેષણ કરવા માટે
  • બેટરીની આઉટપુટ પર ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સંકોચનની અસરને તપાસવા માટે
  • ચોક્કસ એપ્લિકેશનો માટે બેટરી ડિઝાઇનનેOptimize કરવા માટે

3. જંગલી અભ્યાસ

જંગલી એન્જિનિયરો ઇએમએફ ગણતરીઓનો ઉપયોગ કરે છે:

  • વિવિધ પરિસ્થિતિઓમાં જંગલી પોટેન્શિયલ્સની પૂર્વાનુમાન કરવા માટે
  • કેથોડિક સુરક્ષા સિસ્ટમો ડિઝાઇન કરવા માટે
  • જંગલી અવરોધકોની અસરકારકતાને મૂલ્યાંકન કરવા માટે
  • ગેલ્વાનિક કપલમાં વિવિધ ધાતુઓની સુસંગતતાને આંકવા માટે

4. શૈક્ષણિક એપ્લિકેશન્સ

શૈક્ષણિક સેટિંગ્સમાં, કેલ્ક્યુલેટર મદદ કરે છે:

  • ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રીના સિદ્ધાંતો શીખતા વિદ્યાર્થીઓ
  • સેલ પોટેન્શિયલ્સ પર સંકેત અને તાપમાનના અસરને દર્શાવતા શિક્ષકો
  • ચોક્કસ વોલ્ટેજ ભવિષ્યવાણીની જરૂરિયાતો સાથે લેબોરેટરી કોર્સો
  • સમસ્યાના સેટમાં હેન્ડ ગણતરીઓની ચકાસણી

5. ઔદ્યોગિક ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રી

ઔદ્યોગિકો ઇએમએફ ગણતરીઓથી લાભ મેળવે છે:

  • ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ પ્રક્રિયાના ઑપ્ટિમાઇઝેશન
  • ઇલેક્ટ્રોલિસિસ કાર્યક્ષમતા સુધારવા
  • ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઉત્પાદનમાં ગુણવત્તા નિયંત્રણ
  • અપેક્ષિત વોલ્ટેજમાં અચાનક ફેરફારોને સમાધાન કરવા

નર્નસ્ટ સમીકરણના વિકલ્પો

જ્યારે નર્નસ્ટ સમીકરણ ઇએમએફ ગણતરીઓ માટે મૂળભૂત છે, ત્યારે કેટલીક વિશિષ્ટ પરિસ્થિતિઓ માટે વિકલ્પો ઉપલબ્ધ છે:

1. બટર-વોલર સમીકરણ

જ્યાં કિનારી તત્વો નોંધપાત્ર અસર કરે છે: i=i0[exp⁡(αanFηRT)−exp⁡(−αcnFηRT)]i = i_0 \left[ \exp\left(\frac{\alpha_a n F \eta}{RT}\right) - \exp\left(-\frac{\alpha_c n F \eta}{RT}\right) \right]

આ સમીકરણ વર્તમાન ઘનતાને ઓવરપોટેન્શિયલ સાથે સંબંધિત કરે છે, ઇલેક્ટ્રોડ કિનારીની ગતિશીલતા વિશેની માહિતી પ્રદાન કરે છે.

2. ગોલ્ડમેન સમીકરણ

જૈવિક સિસ્ટમો અને મેમ્બ્રેન પોટેન્શિયલ માટે: Em=RTFln⁡(PK[K+]out+PNa[Na+]out+PCl[Cl−]inPK[K+]in+PNa[Na+]in+PCl[Cl−]out)E_m = \frac{RT}{F} \ln\left(\frac{P_K[K^+]_{out} + P_{Na}[Na^+]_{out} + P_{Cl}[Cl^-]_{in}}{P_K[K^+]_{in} + P_{Na}[Na^+]_{in} + P_{Cl}[Cl^-]_{out}}\right)

આ સમીકરણ ખાસ કરીને ન્યુરોસાયન્સ અને સેલ્યુલર બાયોલોજીમાં ઉપયોગી છે.

3. ટેફેલ સમીકરણ

અસંતુલિત સ્થિતિઓ માટે: η=a±blog⁡∣i∣\eta = a \pm b \log|i|

આ સરળ સંબંધ જંગલી અભ્યાસ અને ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ એપ્લિકેશન્સ માટે ઉપયોગી છે.

4. સંકોચન સેલ ગણતરીઓ

જ્યાં સમાન ઓક્સિડેશન-અવશેષ કપલ વિવિધ સંકોચનમાં અસ્તિત્વમાં છે: E=RTnFln⁡([C]cathode[C]anode)E = \frac{RT}{nF} \ln\left(\frac{[C]_{\text{cathode}}}{[C]_{\text{anode}}}\right)

આ વિશિષ્ટ કેસમાં સ્ટાન્ડર્ડ પોટેન્શિયલ ટર્મ (E°) રદ થાય છે.

ઇએમએફ ગણતરીઓના ઐતિહાસિક વિકાસ

ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સની સમજણ અને ગણતરીઓ સદીઓમાં નોંધપાત્ર રીતે વિકસિત થઈ છે:

પ્રારંભિક શોધો (1700-1800)

આ સફર એલેસ્સાંદ્રો વોલ્ટાના વોલ્ટાઇક પાઇલના શોધ સાથે 1800માં શરૂ થઈ, જે પ્રથમ સાચી બેટરી હતી. આ ઉત્કૃષ્ટતા લૂજી ગાલ્વાનીના "જંતુઓની વિજળી"ના અવલોકનો અનુસરે છે, જે 1780ના દાયકામાં કરવામાં આવ્યા હતા. વોલ્ટાના કાર્યે દર્શાવ્યું કે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા ઇલેક્ટ્રિકલ પોટેન્શિયલ ઉત્પન્ન થઈ શકે છે, જે ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રીના આધારને સ્થાપિત કરે છે.

નર્નસ્ટનો યોગદાન (લેટ 1800)

ક્ષેત્રે નોંધપાત્ર પ્રગતિ થઈ જ્યારે જર્મન ભૌતિક રાસાયણિક વાલ્થર નર્નસ્ટે 1889માં તેની નામિત સમીકરણને ઉત્પન્ન કર્યું. નર્નસ્ટના કાર્યે થર્મોડાયનેમિક્સને ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રી સાથે જોડ્યું, દર્શાવ્યું કે કેવી રીતે સેલ પોટેન્શિયલ્સ સંકેત અને તાપમાન સાથે બદલાય છે. આ ઉત્કૃષ્ટતા તેમને 1920માં રાસાયણિકમાં નોબલ પુરસ્કાર મળ્યો.

આધુનિક વિકાસ (1900-વર્તમાન)

20મી સદીમાં, વૈજ્ઞાનિકોએ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રક્રિયાઓની સમજણને સુધારવા માટે આગળ વધ્યું:

  • પીટર ડેબાય અને એરિક હ્યુકેલે 1920ના દાયકામાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઉકેલોનું સિદ્ધાંત વિકસિત કર્યું
  • 1930ના દાયકામાં ગ્લાસ ઇલેક્ટ્રોડની વિકાસે ચોક્કસ pH અને પોટેન્શિયલ માપનને સક્ષમ બનાવ્યું
  • જ્હોન બોક્રિસ અને અલેક્સાંદ્ર ફ્રુમકિનએ 1950ના દાયકામાં ઇલેક્ટ્રોડ કિનારીના સિદ્ધાંતોને આગળ વધાર્યું
  • 1970ના દાયકામાં ડિજિટલ પોટેન્સ્ટેટ્સે પ્રયોગાત્મક ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રીમાં ક્રાંતિ લાવી
  • 1990ના દાયકામાં અને ત્યારબાદ કમ્પ્યુટેશનલ પદ્ધતિઓએ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રક્રિયાઓના અણુ-સ્તરના મોડેલિંગની મંજૂરી આપી

આજે, ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ગણતરીઓમાં અપ્રમાણિત વર્તન, સપાટી અસર અને જટિલ પ્રતિક્રિયા મિકેનિઝમોનો ધ્યાનમાં રાખવા માટે જટિલ મોડેલ્સનો સમાવેશ થાય છે, જે નર્નસ્ટના મૂળભૂત જ્ઞાન પર આધારિત છે.

વારંવાર પૂછાતા પ્રશ્નો

ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સ (ઇએમએફ) શું છે?

ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સ (ઇએમએફ) એ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સેલ દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ ઇલેક્ટ્રિકલ પોટેન્શિયલ ડિફરન્સ છે. તે સેલની અંદર થતા ઓક્સિડેશન-અવશેષ પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા ઉપલબ્ધ દરેક ચાર્જ માટેની ઊર્જાને દર્શાવે છે. ઇએમએફ વોલ્ટમાં માપવામાં આવે છે અને સેલ દ્વારા કરવામાં આવતી મહત્તમ ઇલેક્ટ્રિકલ કાર્યને નિર્ધારિત કરે છે.

તાપમાન સેલ પોટેન્શિયલને કેવી રીતે અસર કરે છે?

તાપમાન સીધું સેલ પોટેન્શિયલને નર્નસ્ટ સમીકરણ દ્વારા અસર કરે છે. ઊંચા તાપમાન પર એન્ટ્રોપી ટર્મ (RT/nF) ની મહત્વતામાં વધારો થાય છે, જે સકારાત્મક એન્ટ્રોપી પરિવર્તન સાથેની પ્રતિક્રિયાઓ માટે સેલ પોટેન્શિયલને ઘટાડે છે. મોટાભાગની પ્રતિક્રિયાઓ માટે, તાપમાન વધારવાથી સેલ પોટેન્શિયલ થોડી ઘટે છે, પરંતુ સંબંધ વિશિષ્ટ પ્રતિક્રિયાના થર્મોડાયનેમિક્સ પર આધાર રાખે છે.

શું મારી ગણતરી કરેલ ઇએમએફ નેગેટિવ છે?

નેગેટિવ ઇએમએફ સૂચવે છે કે લખાયેલ પ્રતિક્રિયા આગળની દિશામાં સ્વાભાવિક નથી. આનો અર્થ એ છે કે પ્રતિક્રિયા સ્વાભાવિક રીતે વિરુદ્ધ દિશામાં આગળ વધે છે. વૈકલ્પિક રીતે, તે સૂચવે છે કે તમારું સ્ટાન્ડર્ડ પોટેન્શિયલ મૂલ્ય ખોટું હોઈ શકે છે અથવા તમે તમારી ગણતરીમાં anode અને cathode ના ભૂમિકા બદલાવી છે.

શું હું નર્નસ્ટ સમીકરણનો ઉપયોગ અપ્રમાણિત ઉકેલો માટે કરી શકું?

હાં, નર્નસ્ટ સમીકરણ અપ્રમાણિત ઉકેલો માટે લાગુ પડે છે, પરંતુ મહત્વપૂર્ણ વિચારણાઓ સાથે. તમારે પ્રવૃત્તિઓને સંકેતોના બદલે ઉપયોગમાં લેવું જોઈએ, અને સંદર્ભ ઇલેક્ટ્રોડો અલગ રીતે વર્તન કરી શકે છે. સ્ટાન્ડર્ડ પોટેન્શિયલ પણ આ ઉકેલના સિસ્ટમ માટે અલગ હશે, જે તમારા દ્રાવક સિસ્ટમ માટે વિશિષ્ટ મૂલ્યોની જરૂર છે.

નર્નસ્ટ સમીકરણના વાસ્તવિક એપ્લિકેશનો માટે કેટલું ચોકસાઈ છે?

નર્નસ્ટ સમીકરણ પાતળા ઉકેલો માટે ઉત્તમ ચોકસાઈ પ્રદાન કરે છે જ્યાં પ્રવૃત્તિઓને સંકેતો દ્વારા અંદાજિત કરી શકાય છે. વધુ સંકોચિત ઉકેલો, ઉચ્ચ આયોનિક શક્તિઓ, અથવા અતિશય pH પર, અપ્રમાણિત વર્તનને કારણે વિમુખતાઓ થઈ શકે છે. વ્યાવહારિક એપ્લિકેશનોમાં, યોગ્ય પેરામીટરોની પસંદગી સાથે ±5-10 mV ની ચોકસાઈ સામાન્ય રીતે પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.

E° અને E°' વચ્ચે શું ફરક છે?

E° સ્ટાન્ડર્ડ પરિસ્થિતિઓ (બધા પ્રજાતિઓ 1M પ્રવૃત્તિ, 1 atm દબાણ, 25°C) હેઠળ સ્ટાન્ડર્ડ ઘટાડવા પોટેન્શિયલને દર્શાવે છે. E°' (જેણે "E નોટ પ્રાઇમ" તરીકે ઉચ્ચારવામાં આવે છે) ફોર્મલ પોટેન્શિયલ છે, જે pH અને સંકુલ રચનાની જેમ ઉકેલની પરિસ્થિતિઓના અસરને સમાવિષ્ટ કરે છે. E°' બાયોકેમિકલ સિસ્ટમો માટે વધુ વ્યાવહારિક છે જ્યાં pH અપ્રમાણિત મૂલ્યો પર નિર્ધારિત છે.

હું પરિવહિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા (n) કેવી રીતે નિર્ધારિત કરી શકું?

પરિવહિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા (n) સંતુલિત ઓક્સિડેશન-અવશેષ પ્રતિક્રિયામાંથી નિર્ધારિત થાય છે. ઓક્સિડેશન અને ઘટાડા માટેની અર્ધ-પ્રતિક્રિયાઓને અલગથી લખો, તેમને અલગથી સંતુલિત કરો, અને ઓળખો કે કેટલા ઇલેક્ટ્રોન વિનિમય કરવામાં આવે છે. n નું મૂલ્ય સકારાત્મક પૂર્ણાંક હોવું જોઈએ અને સંતુલિત સમીકરણમાં ઇલેક્ટ્રોનના સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક કોફિશિયન્ટને દર્શાવે છે.

શું ઇએમએફની ગણતરીઓ સંકોચન સેલ માટે કરી શકાય છે?

હાં, સંકોચન સેલ (જ્યાં સમાન ઓક્સિડેશન-અવશેષ કપલ વિવિધ સંકોચનમાં અસ્તિત્વમાં છે) ને નર્નસ્ટ સમીકરણના સરળ સ્વરૂપનો ઉપયોગ કરીને વિશ્લેષણ કરી શકાય છે: E = (RT/nF)ln(C₂/C₁), જ્યાં C₂ અને C₁ cathode અને anode પરના સંકોચન છે. આ ગણતરીઓમાં સ્ટાન્ડર્ડ પોટેન્શિયલ ટર્મ (E°) રદ થાય છે.

દબાણ ઇએમએફ ગણતરીઓને કેવી રીતે અસર કરે છે?

ગેસો સાથે સંબંધિત પ્રતિક્રિયાઓ માટે, દબાણ પ્રતિક્રિયા ગુણોત્તર Q ને અસર કરે છે. નર્નસ્ટ સમીકરણ અનુસાર, ગેસીય પ્રતિક્રિયાઓમાં ઉત્પાદકોના દબાણને વધારવાથી સેલ પોટેન્શિયલ વધે છે, જ્યારે ગેસીય ઉત્પાદકોના દબાણને વધારવાથી તે ઘટે છે. આ અસર પ્રતિક્રિયા ગુણોત્તર ગણતરીમાં અંશ દબાણો (એટમોસ્ફેરમાં) નો ઉપયોગ કરીને સમાવિષ્ટ થાય છે.

સેલ ઇએમએફ કેલ્ક્યુલેટરનું મર્યાદાઓ શું છે?

કેલ્ક્યુલેટર આદર્શ ઉકેલોનું વર્તન, પ્રતિક્રિયાઓની સંપૂર્ણ પુનરાવૃત્તિ અને સેલમાં સતત તાપમાન માન્ય રાખે છે. તે જોડાણ પોટેન્શિયલ, ઉચ્ચ સંકોચિત ઉકેલો અથવા ઇલેક્ટ્રોડ કિનારીની મર્યાદાઓ જેવા અસરોને ધ્યાનમાં નહીં લે. અત્યંત ચોકસાઈની કામગીરી અથવા અતિશય પરિસ્થિતિઓ માટે, વધારાના સુધારા જરૂરી હોઈ શકે છે.

ઇએમએફ ગણતરીઓ માટે કોડ ઉદાહરણો

પાયથન

1import math
2
3def calculate_emf(standard_potential, temperature, electron_count, reaction_quotient):
4    """
5    Calculate the EMF using the Nernst equation
6    
7    Args:
8        standard_potential: Standard cell potential in volts
9        temperature: Temperature in Kelvin
10        electron_count: Number of electrons transferred
11        reaction_quotient: Reaction quotient Q
12        
13    Returns:
14        Cell potential (EMF) in volts
15    """
16    # Constants
17    R = 8.314  # Gas constant in J/(mol·K)
18    F = 96485  # Faraday constant in C/mol
19    
20    # Calculate RT/nF
21    rt_over_nf = (R * temperature) / (electron_count * F)
22    
23    # Calculate natural logarithm of reaction quotient
24    ln_q = math.log(reaction_quotient)
25    
26    # Calculate EMF using Nernst equation
27    emf = standard_potential - (rt_over_nf * ln_q)
28    
29    return emf
30
31# Example usage
32standard_potential = 1.10  # volts
33temperature = 298  # Kelvin
34electron_count = 2
35reaction_quotient = 1.5
36
37emf = calculate_emf(standard_potential, temperature, electron_count, reaction_quotient)
38print(f"Calculated EMF: {emf:.4f} V")
39

જાવાસ્ક્રિપ્ટ

1function calculateEMF(standardPotential, temperature, electronCount, reactionQuotient) {
2  // Constants
3  const R = 8.314;  // Gas constant in J/(mol·K)
4  const F = 96485;  // Faraday constant in C/mol
5  
6  // Calculate RT/nF
7  const rtOverNF = (R * temperature) / (electronCount * F);
8  
9  // Calculate natural logarithm of reaction quotient
10  const lnQ = Math.log(reactionQuotient);
11  
12  // Calculate EMF using Nernst equation
13  const emf = standardPotential - (rtOverNF * lnQ);
14  
15  return emf;
16}
17
18// Example usage
19const standardPotential = 1.10;  // volts
20const temperature = 298;  // Kelvin
21const electronCount = 2;
22const reactionQuotient = 1.5;
23
24const emf = calculateEMF(standardPotential, temperature, electronCount, reactionQuotient);
25console.log(`Calculated EMF: ${emf.toFixed(4)} V`);
26

એક્સેલ

1' Excel function for EMF calculation
2Function CalculateEMF(E0 As Double, T As Double, n As Integer, Q As Double) As Double
3    ' Constants
4    Const R As Double = 8.314   ' Gas constant in J/(mol·K)
5    Const F As Double = 96485   ' Faraday constant in C/mol
6    
7    ' Calculate RT/nF
8    Dim rtOverNF As Double
9    rtOverNF = (R * T) / (n * F)
10    
11    ' Calculate EMF using Nernst equation
12    CalculateEMF = E0 - (rtOverNF * Application.Ln(Q))
13End Function
14
15' Usage in cell: =CalculateEMF(1.10, 298, 2, 1.5)
16

મેટલેબ

1function emf = calculateEMF(standardPotential, temperature, electronCount, reactionQuotient)
2    % Calculate the EMF using the Nernst equation
3    %
4    % Inputs:
5    %   standardPotential - Standard cell potential in volts
6    %   temperature - Temperature in Kelvin
7    %   electronCount - Number of electrons transferred
8    %   reactionQuotient - Reaction quotient Q
9    %
10    % Output:
11    %   emf - Cell potential (EMF) in volts
12    
13    % Constants
14    R = 8.314;  % Gas constant in J/(mol·K)
15    F = 96485;  % Faraday constant in C/mol
16    
17    % Calculate RT/nF
18    rtOverNF = (R * temperature) / (electronCount * F);
19    
20    % Calculate natural logarithm of reaction quotient
21    lnQ = log(reactionQuotient);
22    
23    % Calculate EMF using Nernst equation
24    emf = standardPotential - (rtOverNF * lnQ);
25end
26
27% Example usage
28standardPotential = 1.10;  % volts
29temperature = 298;  % Kelvin
30electronCount = 2;
31reactionQuotient = 1.5;
32
33emf = calculateEMF(standardPotential, temperature, electronCount, reactionQuotient);
34fprintf('Calculated EMF: %.4f V\n', emf);
35

જાવા

1public class EMFCalculator {
2    // Constants
3    private static final double R = 8.314;  // Gas constant in J/(mol·K)
4    private static final double F = 96485;  // Faraday constant in C/mol
5    
6    /**
7     * Calculate the EMF using the Nernst equation
8     * 
9     * @param standardPotential Standard cell potential in volts
10     * @param temperature Temperature in Kelvin
11     * @param electronCount Number of electrons transferred
12     * @param reactionQuotient Reaction quotient Q
13     * @return Cell potential (EMF) in volts
14     */
15    public static double calculateEMF(double standardPotential, double temperature, 
16                                     int electronCount, double reactionQuotient) {
17        // Calculate RT/nF
18        double rtOverNF = (R * temperature) / (electronCount * F);
19        
20        // Calculate natural logarithm of reaction quotient
21        double lnQ = Math.log(reactionQuotient);
22        
23        // Calculate EMF using Nernst equation
24        double emf = standardPotential - (rtOverNF * lnQ);
25        
26        return emf;
27    }
28    
29    public static void main(String[] args) {
30        double standardPotential = 1.10;  // volts
31        double temperature = 298;  // Kelvin
32        int electronCount = 2;
33        double reactionQuotient = 1.5;
34        
35        double emf = calculateEMF(standardPotential, temperature, electronCount, reactionQuotient);
36        System.out.printf("Calculated EMF: %.4f V%n", emf);
37    }
38}
39

C++

1#include <iostream>
2#include <cmath>
3#include <iomanip>
4
5/**
6 * Calculate the EMF using the Nernst equation
7 * 
8 * @param standardPotential Standard cell potential in volts
9 * @param temperature Temperature in Kelvin
10 * @param electronCount Number of electrons transferred
11 * @param reactionQuotient Reaction quotient Q
12 * @return Cell potential (EMF) in volts
13 */
14double calculateEMF(double standardPotential, double temperature, 
15                   int electronCount, double reactionQuotient) {
16    // Constants
17    const double R = 8.314;  // Gas constant in J/(mol·K)
18    const double F = 96485;  // Faraday constant in C/mol
19    
20    // Calculate RT/nF
21    double rtOverNF = (R * temperature) / (electronCount * F);
22    
23    // Calculate natural logarithm of reaction quotient
24    double lnQ = std::log(reactionQuotient);
25    
26    // Calculate EMF using Nernst equation
27    double emf = standardPotential - (rtOverNF * lnQ);
28    
29    return emf;
30}
31
32int main() {
33    double standardPotential = 1.10;  // volts
34    double temperature = 298;  // Kelvin
35    int electronCount = 2;
36    double reactionQuotient = 1.5;
37    
38    double emf = calculateEMF(standardPotential, temperature, electronCount, reactionQuotient);
39    std::cout << "Calculated EMF: " << std::fixed << std::setprecision(4) << emf << " V" << std::endl;
40    
41    return 0;
42}
43

ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સેલ દૃશ્યીકરણ

ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સેલ ઇએમએફ આકાર ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સ ઉત્પન્ન કરવા માટેની ઘટકોને દર્શાવતું ગેલ્વાનિક સેલનું આલેખન એનોડ ઓક્સિડેશન થાય છે કેથોડ કમ થાય છે સોલ્ટ બ્રિજ V ઇલેક્ટ્રોન પ્રવાહ

E = E° - (RT/nF)ln(Q)

સંદર્ભો

  1. બાર્ડ, એ. જે., & ફોલ્કનર, એલ. આર. (2001). ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પદ્ધતિઓ: મૂળભૂત અને એપ્લિકેશન્સ (2મું આવૃત્તિ). જ્હોન વાઇલી & સન્સ.

  2. એટકિન્સ, પી., & ડે પૌલા, જે. (2014). એટકિન્સની શારીરિક રસાયણ (10મું આવૃત્તિ). ઓક્સફોર્ડ યુનિવર્સિટી પ્રેસ.

  3. બેગોટ્સકી, વી. એસ. (2005). ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રીના મૂળભૂત તત્વો (2મું આવૃત્તિ). જ્હોન વાઇલી & સન્સ.

  4. બોક્રિસ, જેઓમ., & રેડી, એ. કે. એન. (2000). આધુનિક ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રી (2મું આવૃત્તિ). ક્લુવેર અકેડમિક પ્રકાશકો.

  5. હમન, સી. એચ., હમનેટ્ટ, એ., & વિયલસ્ટિચ, ડબલ્યુ. (2007). ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રી (2મું આવૃત્તિ). વાઇલિ-વીએચ.

  6. ન્યુમેન, જેએ., & થોમસ-એલિયા, કે. ઈ. (2012). ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સિસ્ટમો (3મું આવૃત્તિ). જ્હોન વાઇલી & સન્સ.

  7. પ્લેચર, ડી., & વોલ્શ, ફી. સી. (1993). ઉદ્યોગમાં ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રી (2મું આવૃત્તિ). સ્પ્રિંગર.

  8. વાંગ, જેએ. (2006). વિશ્લેષણાત્મક ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રી (3મું આવૃત્તિ). જ્હોન વાઇલી & સન્સ.

આજે અમારા સેલ ઇએમએફ કેલ્ક્યુલેટરનો પ્રયાસ કરો!

અમારો સેલ ઇએમએફ કેલ્ક્યુલેટર તમારા ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ગણતરીઓ માટે ચોકસાઈ, તાત્કાલિક પરિણામો પ્રદાન કરે છે. તમે નર્નસ્ટ સમીકરણ વિશે શીખતા વિદ્યાર્થી હોવ, પ્રયોગો કરી રહ્યા હોય, અથવા ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સિસ્ટમોને ડિઝાઇન કરી રહ્યા હોવ, આ સાધન તમને સમય બચાવશે અને ચોકસાઈ સુનિશ્ચિત કરશે. તમારા પેરામીટરો દાખલ કરો અને તમારા વિશિષ્ટ પરિસ્થિતિઓ માટે ચોક્કસ ઇએમએફની ગણતરી કરવા માટે આજે જ શરૂ કરો!

🔗

સંબંધિત સાધનો

તમારા વર્કફ્લો માટે ઉપયોગી થવાના વધુ સાધનો શોધો

ઇલેક્ટ્રોલિસિસ કેલ્ક્યુલેટર: ફારાડેના કાયદા દ્વારા દ્રવ્યનું જમા

આ સાધન પ્રયાસ કરો

રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા કિનેટિક્સ માટેની સક્રિયતા ઊર્જા ગણતરીકર્તા

આ સાધન પ્રયાસ કરો

પેરીયોડિક ટેબલના તત્વો માટે ઇલેક્ટ્રોન કન્ફિગરેશન કેલ્ક્યુલેટર

આ સાધન પ્રયાસ કરો

પ્રભાવશાળી ન્યુક્લિયર ચાર્જ કેલ્ક્યુલેટર: પરમાણુ રચનાનો વિશ્લેષણ

આ સાધન પ્રયાસ કરો

લેબોરેટરી નમૂના તૈયાર કરવા માટે સેલ ડિલ્યુશન કેલ્ક્યુલેટર

આ સાધન પ્રયાસ કરો

આયોનિક સંયોજનો માટે લેટિસ ઊર્જા કેલ્ક્યુલેટર

આ સાધન પ્રયાસ કરો

ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી કેલ્ક્યુલેટર - મફત પૉલિંગ સ્કેલ ટૂલ

આ સાધન પ્રયાસ કરો

તત્વીય દ્રવ્ય ગણક: તત્વોના પરમાણુ વજન શોધો

આ સાધન પ્રયાસ કરો

મફત નર્નસ્ટ સમીકરણ કેલ્ક્યુલેટર - મેમ્બ્રેન પોટેન્શિયલની ગણતરી કરો

આ સાધન પ્રયાસ કરો

રેડિયોએक્ટિવ ડિકે કેલ્ક્યુલેટર: અર્ધ-જીવન આધારિત માત્રા ભવિષ્યવાણી

આ સાધન પ્રયાસ કરો