【बुनियादी ज्ञान 9】डबल इलेक्ट्रोस्लैब क्या है? (पुरस्कार वाला प्रश्नोत्तरी)
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कृपया बताइए कि “डबल इलेक्ट्रोस्लेयर” क्या है?
कण के अंदरूनी हिस्से को “कण-नाभि” कहा जाता है; यह आमतौर पर ऋणात्मक आवेश लिए होता है, जिससे एक ऋणात्मक आयन-परत बनती है (अर्थात् वह परत जो विद्युत-विभव को निर्धारित करती है)। कण के बाहरी हिस्से में, विद्युत-आकर्षण के कारण एक धनात्मक आयन-परत बनती है (अर्थात् “विपरीत-आयन-परत”; इसमें गैर-सक्रिय आयन-परत एवं विसरण-परत भी शामिल हैं)। इन दोनों परतों को मिलाकर “द्विविद्युत-परत” कहा जाता है। पहली परत, सतह पर ही स्थित आयनों से बनी होती है; जबकि दूसरी परत, विद्युत-स्थैतिक बलों के कारण बनती है।
कणों के अंदर आमतौर पर ऋणात्मक आवेश होता है, जिससे एक ऋणात्मक आवेश-परत बन जाती है। जबकि बाहरी हिस्से में, विद्युत-धारी तरल पदार्थों के कारण धनात्मक आवेश-परत बन जाती है। इसे “द्विआवेश-परत” कहा जाता है। पहली परत, सतह पर आसंजित आयन हैं। दूसरी परत, विसरण परत है; यह विद्युत-स्थैतिक आकर्षण के द्वारा कार्य करती है
जब कोई दो अलग-अलग पदार्थ आपस में संपर्क में आते हैं, तो दोनों पदार्थों के बीच विभव उत्पन्न हो जाता है; ऐसा आवेशों के विभाजन के कारण होता है। दोनों चरणों में अतिरिक्त आवेश होता है; इन आवेशों की मात्रा समान होती है, लेकिन उनके चिह्न विपरीत होते हैं। ऐसे में ये चरण एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं, जिससे द्विआ
कृपया बताइए कि “डबल इलेक्ट्रोस्लेयर” क्या है? जब घन-तरल सीमा पर स्थित खनिजों की सतह पर आवेश उत्पन्न हो जाता है, तो विद्युत-स्थैतिक बलों के कारण ये आवेशित खनिज, जल-घोल में मौजूद विपरीत चार्ज वाले आयनों को अपनी ओर आकर्षित करते हैं। इस प्रकार, घन-तरल सीमा के दोनों ओर विपरीत चार्ज वाली द्वि-परतें बन जाती हैं; इसे ही “द्विविद्युत-स्तर” कहा जाता है।
डुअल-इलेक्ट्रोलाइट सिद्धांत: कोलॉइडल नाभिक के विद्युत-स्थैतिक बल, घोल में मौजूद विपरीत आयनों को उसके चारों ओर आकर्षित करते हैं। गोंदीय न्यूक्लियसों के विद्युत-स्थैतिक आकर्षण, विपरीत आयनों की गतिशीलता, एवं घोल द्वारा विपरीत आयनों पर होने वाले जलीकरण के कारण, ठोस सतह से दूर जाने के साथ विपरीत आयनों की सांद्रता कम होती जाती है; इसका वितरण बोल्ट्ज़मैन वितरण के अनुरूप होता है। जर्मन वैज्ञानिक डब्ल्यू. नर्नस्ट ने इलेक्ट्रोडों के विभव संबंधी प्रक्रियाओं की अच्छी तरह से व्याख्या की। उनका मानना है कि, जब कोई धातु अपने लवणीय घोल में डाली जाती है, तो धातु की सतह पर मौजूद धनात्मक आयन, ध्रुवीय जल अणुओं के प्रभाव से, घोल में घुलकर वहाँ रहने की प्रवृत्ति रखते हैं; जिससे इलेक्ट्रॉन धातु की सतह पर ही रह जाते हैं। धातु जितनी अधिक सक्रिय होती है, एवं घोल में धनात्मक आयनों की सांद्रता जितनी कम होती है, उतनी ही अधिक यह प्रवृत्ति होती है। इसी बीच, घोल में मौजूद धातु आयनों का घोल से धातु की सतह पर जमने का भी प्रवृत्ति होती है। घोल में धातु आयनों की सांद्रता जितनी अधिक होती है, एवं धातु उतनी ही कम सक्रिय होती है; ऐसी स्थिति में यह प्रवृत्ति और भी अधिक हो जाती है। जब धातु के घुलने एवं अवक्षेपित होने की दरें समान हो जाती हैं, तब गतिशील संतुलन स्थापित हो जाता है। जब धातु के घुलने की प्रवृत्ति, धातु आयनों के अवक्षेपित होने की प्रवृत्ति से अधिक होती है, तो धातु की सतह पर ऋणात्मक आवेश वाला स्तर बन जाता है, जबकि धातु की सतह के निकट स्थित घोल में धनात्मक आवेश वाला स्तर बन जाता है। इस प्रकार “द्विआवेशीय स्तर” बन जाता है। इसके विपरीत, यदि अवक्षेपण की प्रवृत्ति, घुलने की प्रवृत्ति से अधिक हो, तो धातु की सतह पर धनात्मक आवेश वाला स्तर बन जाता है, जबकि धातु के आसपास के घोल में ऋणात्मक आवेश होता है। चूँकि घुलने एवं अवक्षेपण की प्रक्रिया में संतुलन स्थापित होने पर द्विविद्युत-स्तर बन जाता है, इस कारण विभवांतर उत्पन्न होता है। इस विभवांतर को “इलेक्ट्रोड का संतुलन विभव” कहा जाता है; इसे “परिवर्तनीय इलेक्ट्रोड विभव” भी कहा जाता है। धातुओं की सक्रियता अलग-अलग होती है; इसलिए उनका इलेक्ट्रोड विभव भी अलग-अलग होता है। इस प्रकार, इलेक्ट्रोड विभव का उपयोग धातुओं की इलेक्ट्रॉन खोने की क्षमता को मापने हेतु किया जा सकता है।
जब कोई दो अलग-अलग पदार्थ आपस में संपर्क में आते हैं, तो दोनों पदार्थों के बीच विभव उत्पन्न हो जाता है; ऐसा आवेशों के विभाजन के कारण होता है। दोनों चरणों में अतिरिक्त आवेश होता है; इन आवेशों की मात्रा समान होती है, लेकिन उनके चिह्न विपरीत होते हैं। ऐसे में ये चरण एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं, जिससे द्विआ इलेक्ट्रोड की धातु-इलेक्ट्रोलाइट सतहों के बीच विभव होता है; इसके कारण भी एक द्विविद्युत-स्तर बन जाता है। इस द्विविद्युत-स्तर की कुल मोटाई आम तौर पर 0.2-20 नैनोमीटर होती है। इलेक्ट्रोड का धात्विक भाग एक अच्छा चालक होता है; अतिरिक्त आवेश सतह पर ही केंद्रित रहता है। ； इलेक्ट्रोलाइट का प्रतिरोध काफी अधिक होता है; अतिरिक्त आवेश केवल आंशिक रूप से ही दो सतहों की सीमा पर ही मौजूद रहता है। इसे “कॉम्पैक्ट डबल लेयर” (Compact Double Layer) कहा जाता है। ； शेष भाग विखरित अवस्था में होता है; इसे “विखरित द्विस्तर” (Diffuse Double Layer) कहा जाता है। ； इसे गलती से “विस्तार परत” कहा गया है। इलेक्ट्रोड अभिक्रिया के मूलभूत चरण – अर्थात् सक्रियीकरण चरण – सभी को “घनी परत” में ही होना आवश्यक है। इलेक्ट्रोड अभिक्रिया पर प्रभाव डालने वाली अधिशोषण प्रक्रियाएँ भी “द्विविद्युत-स्तर” में ही होती हैं। इसलिए, द्विविद्युत-स्तर संरचना का अध्ययन विद्युत-रसायन विज्ञान के सिद्धांतों एवं उत्पादन प्रक्रियाओं दोनों ही के लिए महत्वपूर्ण है। जेल न्यूक्लियस की सतह पर आयनों की एक परत होती है; इन्हें “वोल्टेज आयन” कहा जाता है। वोल्टेज आयनों की यह परत, विद्युत-स्थैतिक बलों के कारण, घोल में मौजूद विपरीत आवेश वाले आयनों को जेल न्यूक्लियस के चारों ओर आकर्षित करती है। ऐसे आकर्षित आयनों को “विपरीत आयन” कहा जाता है। इन विपरीत आयनों का कुल आवेश, वोल्टेज आयनों के आवेश के बराबर होता है; लेकिन इनका चिह्न विपरीत होता है। इस प्रकार, गोंदीय कोर के चारों ओर मौजूद माध्यमों की सीमाओं पर तथाकथित “डबल इलेक्ट्रोलाइट लेयर” बन जाता है।
कणों के अंदर आमतौर पर ऋणात्मक आवेश होता है, जिससे एक ऋणात्मक आवेश-परत बन जाती है। कणों के बाहर, विद्युत-चार्ज्ड तरल पदार्थों के कारण धनात्मक आवेश-परत बन जाती है; इसे “द्विआवेश-परत” कहा जाता है। पहली परत, सतह पर आसंजित आयन हैं। दूसरी परत, विसरण परत है; यह विद्युत-स्थैतिक बलों के कारण आकर्षित होती है।
सही उत्तर: जब धातु को विद्युतलवणीय घोल में डुबोया जाता है, तो उसकी सतह पर मौजूद परमाणु, घोल में मौजूद ध्रुवीय जल अणुओं एवं विद्युतलवणीय आयनों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। इसके परिणामस्वरूप, धातु एवं घोल दोनों ही सतहों पर विपरीत आवेश वाली संरचनाएँ बन जाती हैं।