Electrolysis of Water – समीकरण, आरेख और प्रयोग

पानी का इलेक्ट्रोलिसिस

पानी का इलेक्ट्रोलिसिस पानी (H2O) को हाइड्रोजन (H+) और हाइड्रॉक्साइड (OH-) आयनों में विद्युत धारा प्रवाहित करके परिवर्तित करने की प्रक्रिया है. आयन विरोधी इलेक्ट्रोड की ओर बढ़ते हैं, शुद्ध हाइड्रोजन (H2) और ऑक्सीजन (O2) गैसें छोड़ते हैं. पानी का इलेक्ट्रोलिसिस एक ऑक्सीकरण-कम करने की प्रतिक्रिया है, जो अपने आप नहीं होती है. चूंकि पानी के इलेक्ट्रोलिसिस में इलेक्ट्रोलाइटिक सेल को बिजली के रूप में गर्मी की आपूर्ति की जाती है, तो यह प्रतिक्रिया एंडोथर्मिक है.

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पानी के इलेक्ट्रोलिसिस के अनुप्रयोग

• अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन के लिए ऑक्सीजन उत्पन्न करने के लिए जल इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग किया जाता है.
• क्लोर क्षार प्रक्रिया के उपोत्पाद के रूप में उत्पादित हाइड्रोजन का उपयोग विशेष रसायनों और अन्य छोटे पैमाने के अनुप्रयोगों को बनाने के लिए किया जाता है.
• इस तरह से उत्पादित हाइड्रोजन गैस को हाइड्रोजन ईंधन के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है या ऑक्सीहाइड्रोजन गैस का उत्पादन करने के लिए ऑक्सीजन के साथ मिश्रित किया जा सकता है, जिसका उपयोग वेल्डिंग और अन्य अनुप्रयोगों में किया जाता है.
• पानी के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा भारी पानी बनाया जाता है.
• इलेक्ट्रोलिसिस दुनिया भर में उत्पादित हाइड्रोजन गैस का लगभग 5% उत्पादन करता है.

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जल समीकरण का इलेक्ट्रोलिसिस

पानी का इलेक्ट्रोलिसिस एक इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में होता है, जिसमें सकारात्मक चार्ज एनोड और नकारात्मक चार्ज कैथोड होते हैं, जिनमें से दोनों आमतौर पर प्लैटिनम से बने होते हैं. पानी के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए रासायनिक प्रतिक्रिया को कैथोड और एनोड पर होने वाले दो हिस्सों में विभाजित किया जा सकता है. जल समीकरण को इलेक्ट्रोलिसिस के रूप में लिखा जा सकता है:

कैथोड पर, हाइड्रोजन आयन इलेक्ट्रॉन प्राप्त करते हैं और एक अपचयन अभिक्रिया में हाइड्रोजन गैस में परिवर्तित हो जाते हैं. निम्नलिखित एक अर्ध-प्रतिक्रिया है:

2 H⁺ (aq.) + 2 e^– → H₂ (g)

एक ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया तब होती है जब पानी के अणु इलेक्ट्रॉनों को एनोड में स्थानांतरित करते हैं और ऑक्सीजन गैस छोड़ते हैं. आधी प्रतिक्रिया नीचे दर्शाई गई है.

2 H₂O (l) → O₂ (g) + 4 H⁺ (aq.) + 4 e^–

कुल मिलाकर, जल समीकरण का इलेक्ट्रोलिसिस है

2 H₂O (l) + electrical energy → 2 H₂ (g) + O₂ (g)

पानी की प्रतिक्रिया के इलेक्ट्रोलिसिस के परिणामस्वरूप, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन पानी से अलग हो जाते हैं.

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जल आरेख का इलेक्ट्रोलिसिस

जल आरेख का इलेक्ट्रोलिसिस नीचे दिया गया है:

Internal Structure of the Earth

जल प्रतिक्रिया का इलेक्ट्रोलिसिस

पानी की प्रतिक्रिया का इलेक्ट्रोलिसिस हाइड्रोजन और ऑक्सीजन गैसों का उत्पादन करता है. इलेक्ट्रोलाइटिक सेल प्लेटिनम इलेक्ट्रोड की एक जोड़ी से बना होता है, जिसे पानी में थोड़ी मात्रा में इलेक्ट्रोलाइट जैसे H2SO4 के साथ डुबोया जाता है. इलेक्ट्रोलाइट की आवश्यकता होती है क्योंकि आयनों की कमी के कारण शुद्ध पानी पर्याप्त चार्ज नहीं ले सकता है. एनोड पर पानी ऑक्सीजन गैस और हाइड्रोजन आयनों में ऑक्सीकृत हो जाता है. कैथोड पर पानी हाइड्रोजन गैस और हाइड्रॉक्साइड आयनों में अपचयित हो जाता है.

oxidation (anode):       2H2O(l)→O2(g)+4H+(aq)+4e−        E0=−1.23V

reduction (cathode):    2H2O(l)+2e−→H2(g)+2OH−(aq)     E0=−0.83V

overall reaction:          2H2O(l)→O2(g)+2H2(g)                    E0cell=−2.06V

पानी की प्रतिक्रिया के समग्र इलेक्ट्रोलिसिस को प्राप्त करने के लिए, इलेक्ट्रॉनों को बराबर करने के लिए आधी प्रतिक्रिया में कमी को दो से गुणा किया गया था. प्रत्येक प्रतिक्रिया में उत्पन्न हाइड्रोजन आयन और हाइड्रॉक्साइड आयन मिलकर पानी बनाते हैं. प्रतिक्रिया में H2SO4 का उपयोग नहीं किया जाता है.

जल प्रयोग का इलेक्ट्रोलिसिस

अपघटन प्रक्रिया को बेहतर ढंग से समझने के लिए (एक एकल अभिकारक (पानी) सरल उत्पाद देने के लिए टूट जाता है) (हाइड्रोजन और ऑक्सीजन) हम जल प्रयोग का इलेक्ट्रोलिसिस करेंगे:

• प्लास्टिक मग
• रबर स्टॉपर
• कार्बन इलेक्ट्रोड (एनोड और कैथोड)
• बैटरी
• पानी
• सल्फ्यूरिक एसिड को पतला करें और
• परखनली

पानी का इलेक्ट्रोलिसिस एक अपघटन प्रतिक्रिया है. ऐसा इसलिए है क्योंकि विद्युत प्रवाह के प्रभाव में पानी अपने घटक तत्वों, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित हो जाता है. पानी के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान मुक्त हाइड्रोजन और ऑक्सीजन गैसों का मोल अनुपात 2:1 है.

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Electrolysis of Water – FAQs

Q1. पानी के इलेक्ट्रोलिसिस में कौन से इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है?
Ans. प्लेटिनम इलेक्ट्रोड का उपयोग पानी के इलेक्ट्रोलिसिस में किया जाता है.

Q2. जल का विद्युत अपघटन किस प्रकार की रासायनिक अभिक्रिया है?
Ans. पानी का इलेक्ट्रोलिसिस एक अपघटन प्रतिक्रिया है क्योंकि विद्युत प्रवाह के प्रभाव में पानी अपने घटक तत्वों, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित हो जाता है.

Q3. पानी के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान क्या होता है?
Ans. पानी के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, पानी ऑक्सीजन गैस और हाइड्रोजन गैस में विघटित हो जाता है. इसे पूरा करने के लिए समाधान के माध्यम से एक विद्युत प्रवाह पारित किया जाता है. कैथोड हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करता है, जबकि एनोड ऑक्सीजन गैस उत्पन्न करता है.

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