3. वैद्युत रसायन (Electrochemistry) notes

 12TH CHEMISTRY 2026 (BSEB & CBSE)

3. वैद्युत रसायन (Electrochemistry)

वैद्युत रसायन रसायन विज्ञान की वह शाखा है जिसमें उन अभिक्रियाओं का अध्ययन किया जाता है जिनमें रासायनिक ऊर्जा और वैद्युत ऊर्जा का परस्पर रूपांतरण होता है।
इस अध्याय में यह समझाया जाता है कि

• कैसे किसी रासायनिक अभिक्रिया से विद्युत धारा उत्पन्न होती है
• और कैसे विद्युत धारा द्वारा रासायनिक परिवर्तन कराए जाते हैं

वैद्युत रसायन का उपयोग बैटरी, ईंधन कोश, धातु निष्कर्षण, विद्युत लेपन तथा संक्षारण रोकने में होता है।

Electrochemistry

Electrochemistry is the branch of chemistry which deals with the study of the relationship between chemical reactions and electrical energy.
It explains how chemical energy can be converted into electrical energy and how electrical energy can be used to bring about chemical changes.

Electrochemistry has wide applications in batteries, fuel cells, electroplating, metal extraction and corrosion prevention.

 

वैद्युत रासायनिक कोश (Electrochemical Cell)

वैद्युत रासायनिक कोश वह उपकरण है जिसमें ऑक्सीकरण-अपचयन अभिक्रिया के कारण विद्युत धारा उत्पन्न होती है।
इसमें मुख्यतः

• दो इलेक्ट्रोड
• एक या दो वैद्युत अपघट्य
• बाहरी परिपथ

होते हैं।
यह कोश रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करती है।

Electrochemical Cell

An electrochemical cell is a device in which electrical energy is produced as a result of a chemical reaction.
It mainly consists of:

• Two electrodes
• One or more electrolytes
• An external circuit

The cell converts chemical energy into electrical energy.

 

Electrochemical Cell

वैद्युत अपघट्य (Electrolyte)

वे पदार्थ जो जलीय विलयन या पिघली अवस्था में आयनों में टूटकर विद्युत धारा का चालन करते हैं, वैद्युत अपघट्य कहलाते हैं।
इनमें धनायन और ऋणायन दोनों उपस्थित रहते हैं।

उदाहरण:
HCl → H⁺ + Cl⁻
NaCl → Na⁺ + Cl⁻

Electrolyte

Substances which, in molten state or aqueous solution, dissociate into ions and conduct electricity are called electrolytes.
Both cations and anions are present in electrolytes.

Examples:
HCl → H⁺ + Cl⁻
NaCl → Na⁺ + Cl⁻

 

अनवैद्युत अपघट्य (Non-Electrolyte)

वे पदार्थ जो जलीय विलयन में भी आयनों में विभाजित नहीं होते और विद्युत धारा का चालन नहीं करते, अनवैद्युत अपघट्य कहलाते हैं।

उदाहरण:
ग्लूकोज़, यूरिया, शक्कर, अल्कोहल

Non-Electrolyte

Substances which do not dissociate into ions and hence do not conduct electricity even in aqueous solution are called non-electrolytes.

Examples:
Glucose, urea, sugar, alcohol

 

इलेक्ट्रोड (Electrode)

इलेक्ट्रोड वे चालक होते हैं जिनके माध्यम से विद्युत धारा वैद्युत अपघट्य में प्रवेश करती है या बाहर निकलती है।
इलेक्ट्रोड प्रायः धातु या ग्रेफाइट से बने होते हैं।
इलेक्ट्रोड पर ही ऑक्सीकरण एवं अपचयन की क्रियाएँ होती हैं।

Electrode

Electrodes are conductors through which electric current enters or leaves the electrolyte.
They are usually made of metals or graphite.
Oxidation and reduction reactions occur at the electrodes.

 

एनोड (Anode)

एनोड वह इलेक्ट्रोड है जहाँ ऑक्सीकरण होता है।
ऑक्सीकरण का अर्थ है इलेक्ट्रॉनों का त्याग।

गैल्वैनिक कोश में

• एनोड ऋणात्मक होता है

वैद्युत अपघट्य कोश में

• एनोड धनात्मक होता है

Anode

The electrode at which oxidation takes place is called the anode.
Oxidation means loss of electrons.

In a galvanic cell:

• Anode is negative

In an electrolytic cell:

• Anode is positive

 

कैथोड (Cathode)

कैथोड वह इलेक्ट्रोड है जहाँ अपचयन होता है।
अपचयन का अर्थ है इलेक्ट्रॉनों का ग्रहण।

गैल्वैनिक कोश में

• कैथोड धनात्मक

वैद्युत अपघट्य कोश में

• कैथोड ऋणात्मक

Cathode

The electrode at which reduction takes place is called the cathode.
Reduction means gain of electrons.

In a galvanic cell:

• Cathode is positive

In an electrolytic cell:

• Cathode is negative

 

ऑक्सीकरण (Oxidation)

किसी पदार्थ द्वारा

• इलेक्ट्रॉनों का त्याग
• ऑक्सीकरण अवस्था में वृद्धि
• ऑक्सीजन का ग्रहण

होना ऑक्सीकरण कहलाता है।

उदाहरण:
Zn → Zn²⁺ + 2e⁻

Oxidation

Oxidation is the process in which a substance:

• Loses electrons
• Shows increase in oxidation number
• Gains oxygen

Example:
Zn → Zn²⁺ + 2e⁻

अपचयन (Reduction)

किसी पदार्थ द्वारा

• इलेक्ट्रॉनों का ग्रहण
• ऑक्सीकरण अवस्था में कमी
• ऑक्सीजन का त्याग

होना अपचयन कहलाता है।

उदाहरण:
Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu

Reduction

Reduction is the process in which a substance:

• Gains electrons
• Shows decrease in oxidation number
• Loses oxygen

Example:
Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu

 

रेडॉक्स अभिक्रिया

जिस रासायनिक अभिक्रिया में ऑक्सीकरण और अपचयन दोनों एक साथ होते हैं, उसे रेडॉक्स अभिक्रिया कहते हैं।
ऑक्सीकरण बिना अपचयन के संभव नहीं है।

Redox Reaction

A chemical reaction in which oxidation and reduction occur simultaneously is called a redox reaction.
Oxidation cannot occur without reduction and vice versa.

 

गैल्वैनिक कोश (Galvanic Cell)

वह कोश जिसमें स्वतः होने वाली रासायनिक अभिक्रिया से विद्युत ऊर्जा उत्पन्न होती है, गैल्वैनिक कोश कहलाती है।
इसमें बाहरी विद्युत स्रोत की आवश्यकता नहीं होती।

Galvanic Cell

A galvanic cell is an electrochemical cell in which electrical energy is produced from a spontaneous chemical reaction.
No external source of electricity is required in this cell.

 

Galvanic Cell

Video 

डैनियल कोश (Daniel Cell)

यह एक सरल गैल्वैनिक कोश है।
इसमें

• जिंक इलेक्ट्रोड → ZnSO₄ विलयन
• ताँबा इलेक्ट्रोड → CuSO₄ विलयन

जिंक पर ऑक्सीकरण और ताँबे पर अपचयन होता है।
इलेक्ट्रॉन जिंक से ताँबे की ओर प्रवाहित होते हैं।

Daniel Cell

Daniel cell is a simple galvanic cell.
It consists of:

• Zinc electrode dipped in ZnSO₄ solution
• Copper electrode dipped in CuSO₄ solution

Oxidation occurs at zinc electrode and reduction occurs at copper electrode.
Electrons flow from zinc to copper.

 

Daniel Cell

कोश आरेख (Cell Representation)

कोश को प्रतीकों में दर्शाने की विधि को कोश आरेख कहते हैं।
एनोड बाईं ओर तथा कैथोड दाईं ओर लिखा जाता है।

उदाहरण:
Zn | Zn²⁺ || Cu²⁺ | Cu

Cell Representation

The symbolic representation of an electrochemical cell is called cell representation.
Anode is written on the left side and cathode on the right side.

Example:
Zn | Zn²⁺ || Cu²⁺ | Cu

 

नमक सेतु (Salt Bridge)

नमक सेतु एक U-आकार की नली होती है जिसमें निष्क्रिय लवण (KCl, KNO₃) भरा होता है।
यह दोनों अर्ध-कोशों को जोड़ती है।

Salt Bridge

A salt bridge is a U-shaped tube filled with an inert electrolyte such as KCl or KNO₃.
It connects the two half-cells.

 

नमक सेतु के कार्य

• परिपथ को पूर्ण करता है
• विद्युत तटस्थता बनाए रखता है
• द्रव जंक्शन विभव को कम करता है

Functions of Salt Bridge

• Completes the electrical circuit
• Maintains electrical neutrality
• Reduces liquid junction potential

 

विद्युत वाहक बल (EMF)

खुले परिपथ में कोश द्वारा उत्पन्न अधिकतम विभवांतर को विद्युत वाहक बल कहते हैं।
यह कोश की शक्ति को दर्शाता है।

Electromotive Force (EMF)

The maximum potential difference between the two electrodes of a cell when no current is flowing is called electromotive force (EMF).
It represents the strength of the cell.

 

मानक इलेक्ट्रोड विभव

1M सांद्रता, 1 atm दाब और 298K ताप पर इलेक्ट्रोड का विभव मानक इलेक्ट्रोड विभव कहलाता है।

Standard Electrode Potential

The electrode potential measured under standard conditions (1 M concentration, 1 atm pressure and 298 K temperature) is called standard electrode potential.

 

मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (SHE)

यह एक संदर्भ इलेक्ट्रोड है।
इसका मानक विभव 0.00 V माना जाता है।
सभी इलेक्ट्रोड विभव इसी के सापेक्ष मापे जाते हैं।

Standard Hydrogen Electrode (SHE)

Standard hydrogen electrode is a reference electrode.
Its standard electrode potential is taken as 0.00 V.
All other electrode potentials are measured with respect to it.

 

वैद्युत रासायनिक श्रेणी

विभिन्न तत्वों को उनके मानक अपचयन विभव के क्रम में व्यवस्थित करने पर प्राप्त श्रेणी को वैद्युत रासायनिक श्रेणी कहते हैं।

Electrochemical Series

The arrangement of elements or electrodes in the increasing or decreasing order of their standard reduction potentials is called the electrochemical series.

 

वैद्युत रासायनिक श्रेणी का महत्व

• धातुओं की क्रियाशीलता ज्ञात होती है
• अभिक्रिया की दिशा पता चलती है
• कोश की EMF निकाली जाती है

Importance of Electrochemical Series

• Helps to determine the reactivity of metals
• Predicts the direction of chemical reactions
• Used to calculate EMF of cells

 

नर्न्स्ट समीकरण

नर्न्स्ट समीकरण किसी भी सांद्रता पर इलेक्ट्रोड विभव ज्ञात करने में सहायक होता है।
यह ताप और आयन सांद्रता पर निर्भर करता है।

Nernst Equation

Nernst equation is used to calculate the electrode potential at any concentration and temperature.
It shows the dependence of electrode potential on ion concentration.

Nernst Equation

जहाँ—

• $E$= अमानक दशा पर इलेक्ट्रोड/सेल विभव

• $E^\circ$= मानक इलेक्ट्रोड/सेल विभव

• $R$ = गैस नियतांक = $8.314\ \text{J mol}^{-1}\text{K}^{-1}$

• $T$= ताप (केल्विन में)

• $n$= स्थानांतरित इलेक्ट्रॉनों की संख्या

• $F$= फैराडे नियतांक = $96500\ \text{C mol}^{-1}$

• $Q$= अभिक्रिया भागफल (Reaction Quotient)

 

कोश विभव

कोश विभव = कैथोड विभव – एनोड विभव
यह कोश द्वारा उत्पन्न कुल विभवांतर होता है।

Cell Potential

The difference between the electrode potentials of cathode and anode is called cell potential.

Cell potential = Cathode potential − Anode potential

 

गिब्स मुक्त ऊर्जा और कोश विभव

कोश विभव और गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन में प्रत्यक्ष संबंध होता है।
ऋणात्मक ΔG का अर्थ है अभिक्रिया स्वतः होगी।

Gibbs Free Energy and Cell Potential

Cell potential is directly related to the change in Gibbs free energy.
Negative value of ΔG indicates that the reaction is spontaneous.

 

वैद्युत अपघटन (Electrolysis)

विद्युत धारा की सहायता से अस्वतः रासायनिक अभिक्रिया कराना वैद्युत अपघटन कहलाता है।

Electrolysis

Electrolysis is the process in which a non-spontaneous chemical reaction is carried out by passing electric current.

 

वैद्युत अपघट्य कोश

वह कोश जिसमें बाहरी विद्युत ऊर्जा द्वारा रासायनिक परिवर्तन कराया जाता है, वैद्युत अपघट्य कोश कहलाती है।

Electrolytic Cell

An electrolytic cell is a device in which electrical energy is used to bring about chemical changes.
External source of electricity is required.

 

फैराडे का प्रथम नियम

उत्पन्न पदार्थ की मात्रा प्रवाहित विद्युत आवेश के समानुपाती होती है।

Faraday’s First Law of Electrolysis

The mass of a substance deposited or liberated at an electrode is directly proportional to the quantity of electricity passed through the electrolyte.

 

फैराडे का द्वितीय नियम

समान विद्युत आवेश से उत्पन्न पदार्थ का द्रव्यमान उसके रासायनिक तुल्यांक के समानुपाती होता है।

Faraday’s Second Law of Electrolysis

When the same quantity of electricity is passed through different electrolytes, the masses of substances deposited are proportional to their chemical equivalents.

 

बैटरी

दो या अधिक कोशों के संयोजन को बैटरी कहते हैं।

प्राथमिक कोश

वे कोश जिन्हें पुनः चार्ज नहीं किया जा सकता, प्राथमिक कोश कहलाते हैं।

द्वितीयक कोश

वे कोश जिन्हें बार-बार चार्ज किया जा सकता है, द्वितीयक कोश कहलाते हैं।

Battery

A battery is a combination of two or more electrochemical cells connected together to supply electrical energy.

Primary Cell

Cells which cannot be recharged after use are called primary cells.

Secondary Cell

Cells which can be recharged and used repeatedly are called secondary cells.

 

लेड-अम्ल बैटरी

यह एक द्वितीयक कोश है।
इसका उपयोग वाहनों में किया जाता है।

Lead-Acid Battery

Lead-acid battery is a secondary cell.
It consists of lead and lead dioxide electrodes.
It is commonly used in automobiles.

 

Lead-Acid Battery

$$E_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{cell}} - \frac{0.0591}{n}\log Q$$

ईंधन कोश

वह कोश जिसमें ईंधन और ऑक्सीकारक की निरंतर आपूर्ति से विद्युत ऊर्जा उत्पन्न होती है।

Fuel Cell

A fuel cell is a device in which electrical energy is produced directly from the continuous supply of fuel and oxidant.

 

संक्षारण

धातुओं का वातावरण के प्रभाव से धीरे-धीरे नष्ट होना संक्षारण कहलाता है।

Corrosion

The gradual destruction of metals due to chemical reactions with the environment is called corrosion.

 

जंग

लोहे का आर्द्र वायु में ऑक्सीकरण होकर भुरभुरा पदार्थ बनाना जंग कहलाता है।

Rusting

Rusting is the corrosion of iron in the presence of moisture and air, resulting in the formation of a reddish-brown substance.

 

संक्षारण की रोकथाम

संक्षारण को गैल्वनीकरण, पेंटिंग, मिश्रधातु बनाकर, कैथोडिक संरक्षण से रोका जा सकता है।

Prevention of Corrosion

Corrosion can be prevented by Galvanization, Painting, Alloy formation, Cathodic protection.

 

 

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