Electrode potential and ECell Questions in Gujarati

(A) $e^-$ ગુમાવવાની વૃત્તિ એ ધાતુના ઓક્સિડેશન પોટેન્શિયલના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
આપેલ ઓક્સિડેશન પોટેન્શિયલ:
$Zn = 0.76 \ V$
$Cu = -0.34 \ V$
$Ag = -0.80 \ V$
તેથી $0.76 > -0.34 > -0.80$ હોવાથી,$e^-$ ગુમાવવાની વૃત્તિનો ક્રમ $Zn > Cu > Ag$ છે.

(B) ડેનિયલ કોષ ઝિંક સલ્ફેટના દ્રાવણમાં ઝિંક ઇલેક્ટ્રોડ અને કોપર સલ્ફેટના દ્રાવણમાં કોપર ઇલેક્ટ્રોડનો બનેલો છે.
પ્રમાણિત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ $(E^{\circ}_{cell})$ ની ગણતરી $E^{\circ}_{cathode} - E^{\circ}_{anode}$ તરીકે કરવામાં આવે છે.
ડેનિયલ કોષ માટે,$E^{\circ}_{Cu^{2+}/Cu} = 0.34 \ V$ અને $E^{\circ}_{Zn^{2+}/Zn} = -0.76 \ V$ છે.
તેથી,$E^{\circ}_{cell} = 0.34 \ V - (-0.76 \ V) = 1.10 \ V$.

(N/A) વ્યાખ્યા: ઇલેક્ટ્રોડ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વચ્ચે ઉદ્ભવતા પોટેન્શિયલ તફાવતને ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ કહેવામાં આવે છે.
$(b)$ પ્રમાણિત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ: જ્યારે અર્ધ-કોષમાં સામેલ તમામ સ્પીસીઝની સાંદ્રતા એકમ $(1 \ M)$ હોય,ત્યારે તે ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલને પ્રમાણિત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ કહેવામાં આવે છે. $IUPAC$ સંમેલન મુજબ,પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલને હવે પ્રમાણિત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ કહેવામાં આવે છે.
$(c)$ ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલમાં એનોડ અને કેથોડ:
$(i)$ ગેલ્વેનિક કોષમાં,જે અર્ધ-કોષમાં ઓક્સિડેશન થાય છે તેને એનોડ કહેવામાં આવે છે અને દ્રાવણની સાપેક્ષમાં તેનો પોટેન્શિયલ ઋણ હોય છે.
$(ii)$ બીજો અર્ધ-કોષ જેમાં રિડક્શન થાય છે તેને કેથોડ કહેવામાં આવે છે અને દ્રાવણની સાપેક્ષમાં તેનો પોટેન્શિયલ ધન હોય છે.

(N/A) $(i)$ કોષ પોટેન્શિયલ: ગેલ્વેનિક કોષના બે વિદ્યુતધ્રુવો વચ્ચેના પોટેન્શિયલ તફાવતને કોષ પોટેન્શિયલ કહેવામાં આવે છે અને તે વોલ્ટમાં માપવામાં આવે છે.
$(ii)$ $emf$: કોષ પોટેન્શિયલ એ કેથોડ અને એનોડના વિદ્યુતધ્રુવ પોટેન્શિયલ (રિડક્શન પોટેન્શિયલ) વચ્ચેનો તફાવત છે. જ્યારે કોષમાંથી કોઈ પ્રવાહ લેવામાં ન આવતો હોય ત્યારે તેને કોષનું ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સ $(emf)$ કહેવામાં આવે છે.
$(B)$ કોષ પોટેન્શિયલનું સૂત્ર અને અભિવ્યક્તિ:
ગેલ્વેનિક કોષનો કોષ પોટેન્શિયલ ધન હોય છે,જે નીચેના સૂત્ર દ્વારા ગણી શકાય છે:
$E_{cell} = E_{right} - E_{left} = E_{red(cathode)} - E_{red(anode)}$
ગેલ્વેનિક કોષનું નિરૂપણ કરતી વખતે એનોડ ડાબી બાજુએ અને કેથોડ જમણી બાજુએ હોય છે. ગેલ્વેનિક કોષને સામાન્ય રીતે ધાતુ અને વિદ્યુતવિભાજ્ય દ્રાવણ વચ્ચે એક ઊભી રેખા મૂકીને અને ક્ષારસેતુ દ્વારા જોડાયેલા બે વિદ્યુતવિભાજ્યો વચ્ચે બેવડી ઊભી રેખા મૂકીને દર્શાવવામાં આવે છે.

એનોડ અર્ધકોષ	ક્ષારસેતુ	કેથોડ અર્ધકોષ
એનોડ ધ્રુવની ધાતુ	એનોડના ઓક્સિડેશનની નીપજ	જેનું રિડક્શન થાય છે,તે (વિદ્યુતવિભાજ્ય)	રિડક્શનથી ઉત્પન્ન થતી નીપજ (ધાતુ)

$(C)$ ડેનિયલ કોષનું નિરૂપણ:
દા.ત. $Zn_{(s)} | Zn_{(aq)}^{2+} || Cu_{(aq)}^{2+} | Cu_{(s)}$
એનોડ પર ઓક્સિડેશન: $Zn_{(s)} \longrightarrow Zn_{(aq)}^{2+} + 2e^{-}$
કેથોડ પર રિડક્શન: $Cu_{(aq)}^{2+} + 2e^{-} \longrightarrow Cu_{(s)}$
કુલ કોષ પ્રક્રિયા: $Zn_{(s)} + Cu_{(aq)}^{2+} \longrightarrow Zn_{(aq)}^{2+} + Cu_{(s)}$
જ્યાં,$Zn$ વિદ્યુતધ્રુવ એનોડ છે અને કોપર વિદ્યુતધ્રુવ કેથોડ છે.
ડેનિયલ કોષ પોટેન્શિયલ:
$E_{cell} = E_{right} - E_{left}$
$E_{cell} = E_{Cu^{2+}|Cu} - E_{Zn^{2+}|Zn}$

(N/A) સંદર્ભ વિદ્યુતધ્રુવની પસંદગી: વ્યક્તિગત અર્ધ-કોષનો પોટેન્શિયલ સીધો માપી શકાતો નથી. આપણે ફક્ત બે અર્ધ-કોષોના પોટેન્શિયલ વચ્ચેનો તફાવત માપી શકીએ છીએ,જે કોષનો $EMF$ આપે છે.
$(b)$ પ્રમાણિત હાઇડ્રોજન વિદ્યુતધ્રુવ $(SHE)$ નો ઉપયોગ: એક અર્ધ-કોષનો પોટેન્શિયલ નક્કી કરવા માટે,તેને એવા સંદર્ભ વિદ્યુતધ્રુવ સાથે જોડવામાં આવે છે જેનો પોટેન્શિયલ જાણીતો હોય. પ્રણાલીગત રીતે,પ્રમાણિત હાઇડ્રોજન વિદ્યુતધ્રુવ $(SHE)$ નો ઉપયોગ સંદર્ભ તરીકે થાય છે,અને તેનો પોટેન્શિયલ તમામ તાપમાને $0.00 \ V$ નક્કી કરવામાં આવ્યો છે.
$(c)$ ગણતરી: જ્યારે અર્ધ-કોષને $SHE$ સાથે જોડવામાં આવે છે,ત્યારે મળતા કોષનો $EMF$ તે અર્ધ-કોષના પોટેન્શિયલ જેટલો હોય છે. જો અર્ધ-કોષ કેથોડ તરીકે વર્તે,તો તેનો પોટેન્શિયલ ધન હોય છે; જો તે એનોડ તરીકે વર્તે,તો $SHE$ ની સાપેક્ષમાં તેનો પોટેન્શિયલ ઋણ હોય છે.

(N/A) પરંપરા મુજબ,પ્રમાણિત હાઇડ્રોજન વિદ્યુતધ્રુવ $(SHE)$,જેને $Pt_{(s)} | H_{2_{(g)}} (1 \ bar) | H^{+}_{(aq)} (1 \ M)$ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે,તેને તમામ તાપમાને શૂન્ય પોટેન્શિયલ આપવામાં આવ્યું છે.
હાઇડ્રોજન વિદ્યુતધ્રુવની રચના:
પ્રમાણિત હાઇડ્રોજન વિદ્યુતધ્રુવમાં પ્લેટિનમ બ્લેકનું પડ ધરાવતો પ્લેટિનમ વિદ્યુતધ્રુવ હોય છે. આ વિદ્યુતધ્રુવને એસિડિક દ્રાવણમાં ડુબાડવામાં આવે છે અને તેમાંથી $1 \ bar$ દબાણે શુદ્ધ હાઇડ્રોજન વાયુ પસાર કરવામાં આવે છે.
દ્રાવણમાં હાઇડ્રોજન આયનોની સાંદ્રતા $1 \ M$ જાળવવામાં આવે છે.
અર્ધ-કોષ પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
ઓક્સિડેશન: $\frac{1}{2} H_{2_{(g)}} \longrightarrow H^{+}_{(aq)} + e^{-}$
રિડક્શન: $H^{+}_{(aq)} + e^{-} \longrightarrow \frac{1}{2} H_{2_{(g)}}$
ઉપયોગો:
પ્રમાણિત હાઇડ્રોજન વિદ્યુતધ્રુવનો ઉપયોગ અન્ય કોઈપણ અર્ધ-કોષના વિદ્યુતધ્રુવ પોટેન્શિયલને માપવા માટે સંદર્ભ વિદ્યુતધ્રુવ તરીકે થાય છે. $SHE$ અને અન્ય વિદ્યુતધ્રુવ સાથે ગેલ્વેનિક કોષ બનાવીને,$298 \ K$ તાપમાને માપવામાં આવેલ કોષ પોટેન્શિયલ તે અર્ધ-કોષનું પોટેન્શિયલ આપે છે,કારણ કે $SHE$ નું પોટેન્શિયલ શૂન્ય ગણવામાં આવે છે.

(N/A) રિડક્શન પોટેન્શિયલ: $298 \ K$ તાપમાને,પ્રમાણિત હાઇડ્રોજન વિદ્યુતધ્રુવને એનોડ (સંદર્ભ અર્ધકોષ) તરીકે અને બીજા અર્ધકોષને કેથોડ તરીકે લઈને બનાવેલા કોષનો $emf$ એ બીજા અર્ધકોષનો રિડક્શન પોટેન્શિયલ આપે છે.
પ્રમાણિત હાઇડ્રોજન વિદ્યુતધ્રુવ $\mid$ અન્ય અર્ધકોષ
(એનોડ અર્ધકોષ) $\mid$ (કેથોડ અર્ધકોષ)
કોષ પોટેન્શિયલ $=$ (અન્ય કોષનો રિડક્શન પોટેન્શિયલ) $=$ અન્ય અર્ધકોષનું $emf$ મૂલ્ય.
$(b)$ સામાન્ય ઉદાહરણ સાથે સમજૂતી:
$(i)$ જો જમણી બાજુના અર્ધકોષમાં ઓક્સિડેશન અને રિડક્શન પામતી સ્પીસીઝની સાંદ્રતા એકમ $(1 \ M)$ હોય,તો કોષ પોટેન્શિયલ એ પ્રમાણિત વિદ્યુતધ્રુવ પોટેન્શિયલ જેટલો થાય છે.
સામાન્ય કોષ: $Pt \mid H_{2(g)} (1 \ bar) \mid H^+_{(aq)} (1 \ M) \| M^{n+}_{(aq)} (1 \ M) \mid M_{(s)}$
$(ii)$ $E^{\ominus} = (E^{\ominus}_R - E^{\ominus}_L)$:
જ્યાં $E^{\ominus}$ એ કોષનો પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ છે,$E^{\ominus}_R$ એ જમણી બાજુના વિદ્યુતધ્રુવનો પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ છે,અને $E^{\ominus}_L$ એ ડાબી બાજુના વિદ્યુતધ્રુવનો પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ છે.
પ્રમાણિત હાઇડ્રોજન વિદ્યુતધ્રુવ માટે $E^{\ominus}_L = 0.0 \ V$ હોવાથી,$\therefore E^{\ominus} = (E^{\ominus}_R - 0.0) = E^{\ominus}_R$.
$(iii)$ હાઇડ્રોજન અર્ધકોષ $\mid$ કોપર અર્ધકોષ:
$Pt \mid H_{2(g)} (1 \ bar) \mid H^+_{(aq)} (1 \ M) \| Cu^{2+}_{(aq)} (1 \ M) \mid Cu_{(s)}$
કોષનો માપેલ $emf$ $+0.34 \ V$ છે,જે નીચેની પ્રક્રિયા માટે પ્રમાણિત વિદ્યુતધ્રુવ પોટેન્શિયલ છે:
ઓક્સિડેશન (ડાબી બાજુ): $H_{2(g)} \rightarrow 2H^+_{(aq)} + 2e^- \ (E^{\ominus}_L = 0.0 \ V)$
રિડક્શન (જમણી બાજુ): $Cu^{2+}_{(aq)} + 2e^- \rightarrow Cu_{(s)}$
$\therefore E^{\ominus}_{cell} = (E^{\ominus}_R - E^{\ominus}_L) = 0.34 \ V \implies E^{\ominus}_R = 0.34 \ V$.
આમ,$Cu^{2+} \mid Cu$ માટે પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ $+0.34 \ V$ છે.

(N/A) $298 \ K$ તાપમાને,પ્રમાણિત હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડ $(SHE)$ ને કેથોડ (સંદર્ભ અર્ધ-કોષ) તરીકે અને બીજા અર્ધ-કોષને એનોડ તરીકે લઈને બનાવેલા કોષનો $EMF$,બીજા અર્ધ-કોષનો રિડક્શન પોટેન્શિયલ આપે છે.
સામાન્ય કોષનું નિરૂપણ:
$M_{(s)} | M_{(aq)}^{n+} (1 \ M) || H_{(aq)}^{+} (1 \ M) | \frac{1}{2} H_{2_{(g)}} (1 \ bar) | Pt_{(s)}$
સૂત્ર $E^{\circ}_{cell} = E^{\circ}_{cathode} - E^{\circ}_{anode}$ નો ઉપયોગ કરતા,કારણ કે $E^{\circ}_{cathode} = E^{\circ}_{H^{+}/H_2} = 0.0 \ V$,તેથી $E^{\circ}_{cell} = -E^{\circ}_{anode}$ મળે છે.
ઉદાહરણ: ઝિંક અર્ધ-કોષ એનોડ તરીકે અને $SHE$ કેથોડ તરીકે:
$Zn_{(s)} | Zn_{(aq)}^{2+} (1 \ M) || H_{(aq)}^{+} (1 \ M) | H_{2_{(g)}} (1 \ bar) | Pt_{(s)}$
માપવામાં આવેલ $E^{\circ}_{cell}$ નું મૂલ્ય $-0.76 \ V$ છે. તેથી,$Zn^{2+}/Zn$ નો પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ $E^{\circ}_{Zn^{2+}/Zn} = -0.76 \ V$ થાય છે.
જ્યારે $SHE$ જમણી બાજુ (કેથોડ) પર હોય,ત્યારે બીજો અર્ધ-કોષ એનોડ તરીકે વર્તે છે અને જો ધાતુ હાઇડ્રોજન કરતા વધુ સક્રિય હોય તો કોષ પોટેન્શિયલ ઋણ મળે છે.
કેથોડ પ્રક્રિયા: $H^{+}_{(aq, 1 \ M)} + e^{-} \rightarrow \frac{1}{2} H_{2_{(g)}} (1 \ bar)$
સમગ્ર પ્રક્રિયા: $Zn_{(s)} + 2H^{+}_{(aq)} \rightarrow Zn^{2+}_{(aq)} + H_{2_{(g)}}$

(A) કોષ પોટેન્શિયલ $(E^o_{cell})$ ની ગણતરી આ સૂત્ર દ્વારા કરવામાં આવે છે: $E^o_{cell} = E^o_{cathode} - E^o_{anode}$.
ડેનિયલ કોષમાં,$Cu$ ઇલેક્ટ્રોડ કેથોડ તરીકે અને $Zn$ ઇલેક્ટ્રોડ એનોડ તરીકે કાર્ય કરે છે.
આપેલ છે: $E^o_{Cu^{2+}|Cu} = 0.34 \ V$ અને $E^o_{Zn^{2+}|Zn} = -0.76 \ V$.
કિંમતો મૂકતા: $E^o_{cell} = 0.34 \ V - (-0.76 \ V)$.
$E^o_{cell} = 0.34 \ V + 0.76 \ V = 1.10 \ V$.

(N/A) પ્રમાણિત ઇલેક્ટ્રોડ (અર્ધ-કોષ) પોટેન્શિયલ: પ્રમાણિત પરિસ્થિતિઓમાં,જેમાં $298 \ K$ તાપમાન,વાયુઓનું $1 \ bar$ દબાણ અને દ્રાવણની $1 \ M$ સાંદ્રતાનો સમાવેશ થાય છે,ત્યારે ઇલેક્ટ્રોડ (અર્ધ-કોષ) ના રિડક્શન પોટેન્શિયલને પ્રમાણિત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ કહેવામાં આવે છે,જેનો એકમ વોલ્ટ $(V)$ છે.
ઉપયોગો:
$(i)$ વિદ્યુતરાસાયણિક શ્રેણી ($EMF$ શ્રેણી) નું નિર્માણ: જ્યારે અર્ધ-કોષ પ્રક્રિયાઓને તેમના પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલના ઘટતા ક્રમમાં ગોઠવવામાં આવે છે,ત્યારે આવી શ્રેણીને વિદ્યુતરાસાયણિક શ્રેણી તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ શ્રેણી રેડોક્ષ પ્રક્રિયાઓની સ્વયંસ્ફુરિતતા અને ઓક્સિડેશનકર્તા તથા રિડક્શનકર્તા પદાર્થોની સાપેક્ષ પ્રબળતા નક્કી કરવામાં મદદ કરે છે.

(D) સોનાનો પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ $(E^o = 1.40 \ V)$ એ સિલ્વર $(E^o = 0.80 \ V)$ કરતા વધારે છે.
આ સૂચવે છે કે સોનું એ સિલ્વર કરતા નિર્બળ રિડક્શનકર્તા છે અને તે $AgNO_3$ ના દ્રાવણમાંથી સિલ્વર આયનો $(Ag^+)$ ને વિસ્થાપિત કરી શકતું નથી.
તેથી,જ્યારે સોનાની વીંટીને $AgNO_3$ ના દ્રાવણમાં મૂકવામાં આવે ત્યારે કોઈ રાસાયણિક પ્રક્રિયા થતી નથી.

(A) કોષની પ્રક્રિયા: $Mg_{(s)} + 2H^+_{(aq)} \rightarrow Mg^{2+}_{(aq)} + H_{2(g)}$ છે.
પ્રમાણિત સ્થિતિમાં ($1 \ M$ સાંદ્રતા અને $1 \ bar$ દબાણ) $E^\circ_{cell} = 2.36 \ V$ આપેલ છે.
કોષ પોટેન્શિયલનું સૂત્ર: $E^\circ_{cell} = E^\circ_{cathode} - E^\circ_{anode}$.
અહીં,કેથોડ તરીકે પ્રમાણિત હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડ $(SHE)$ છે,તેથી $E^\circ_{H^+/H_2} = 0.00 \ V$.
તેથી,$2.36 \ V = 0.00 \ V - E^\circ_{Mg^{2+}/Mg}$.
$E^\circ_{Mg^{2+}/Mg} = -2.36 \ V$.

(0.34 V) કોષ પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
એનોડ (ઓક્સિડેશન): $H_{2(g)} \rightarrow 2H^+_{(aq)} + 2e^-$
કેથોડ (રિડક્શન): $Cu^{2+}_{(aq)} + 2e^- \rightarrow Cu_{(s)}$
કુલ પ્રક્રિયા: $H_{2(g)} + Cu^{2+}_{(aq)} \rightarrow 2H^+_{(aq)} + Cu_{(s)}$
કોષ પોટેન્શિયલનું સૂત્ર: $E^o_{cell} = E^o_{cathode} - E^o_{anode}$
આપેલ છે $E^o_{cell} = 0.34 \, V$ અને $E^o_{H^+|H_2} = 0.00 \, V$ (પ્રમાણિત હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડ).
$0.34 \, V = E^o_{Cu^{2+}|Cu} - 0.00 \, V$
તેથી,$E^o_{Cu^{2+}|Cu} = 0.34 \, V$.

પ્રમાણિત કોષ પોટેન્શિયલની ગણતરી સૂત્ર $E_{cell}^{o} = E_{cathode}^{o} - E_{anode}^{o}$ નો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે.
$(i)$ $Al|Al^{3+}||Cu^{2+}|Cu$ માટે:
$E_{cell}^{o} = 0.34 \ V - (-1.66 \ V) = 2.00 \ V$.
$(ii)$ $Al|Al^{3+}||Zn^{2+}|Zn$ માટે:
$E_{cell}^{o} = -0.76 \ V - (-1.66 \ V) = 0.90 \ V$.
$(iii)$ $Al|Al^{3+}||Ag^{+}|Ag$ માટે:
$E_{cell}^{o} = 0.80 \ V - (-1.66 \ V) = 2.46 \ V$.

(A) કોઈપણ અર્ધ-કોષનો પોટેન્શિયલ નક્કી કરવા માટે,તેને એવા સંદર્ભ ઇલેક્ટ્રોડ સાથે જોડવો જોઈએ જેનો પોટેન્શિયલ જાણીતો હોય. સૌથી વધુ વપરાતો સંદર્ભ ઇલેક્ટ્રોડ પ્રમાણિત હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડ $(SHE)$ છે,જેને તમામ તાપમાને $0.00 \ V$ પોટેન્શિયલ આપવામાં આવ્યો છે. અજ્ઞાત અર્ધ-કોષને $SHE$ સાથે જોડીને,વોલ્ટમીટર દ્વારા માપવામાં આવતો પોટેન્શિયલ તફાવત એ અજ્ઞાત અર્ધ-કોષના ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલને અનુરૂપ હોય છે.

(A) કોઈપણ એક હાફ-સેલના પોટેન્શિયલને અલગથી માપી શકાતું નથી.
કોઈપણ હાફ-સેલના પોટેન્શિયલને નક્કી કરવા માટે,તેને સંપૂર્ણ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સેલ બનાવવા માટે સ્ટાન્ડર્ડ હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડ $(SHE)$ સાથે જોડવામાં આવે છે.
$SHE$ ના પોટેન્શિયલને સ્વેચ્છાએ $0.00 \ V$ તરીકે નક્કી કરવામાં આવ્યું છે.
સેલ પોટેન્શિયલ $(E_{cell})$ વોલ્ટમીટરનો ઉપયોગ કરીને માપવામાં આવે છે.
કારણ કે $E_{cell} = E_{cathode} - E_{anode}$,જો હાફ-સેલ કેથોડ તરીકે કાર્ય કરે,તો $E_{half-cell} = E_{cell} + E_{SHE}$.
જો તે એનોડ તરીકે કાર્ય કરે,તો $E_{half-cell} = E_{SHE} - E_{cell}$.

(N/A) ગેલ્વેનિક કોષમાં,જો હાઇડ્રોજન અર્ધકોષ $(Pt, H_{2(g)} | H^{+}_{(aq)})$ ને એનોડ (ડાબી બાજુ) પર મૂકવામાં આવે,તો તેનો ઓક્સિડેશન પોટેન્શિયલ $0.00 \ V$ છે.
$E_{cell}^{\circ} = E_{cathode}^{\circ} - E_{anode}^{\circ}$ અને $E_{anode}^{\circ} = 0 \ V$ હોવાથી,$E_{cell}^{\circ} = E_{cathode}^{\circ}$ થાય.
જો કેથોડ પાસે ધન પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ હોય (જેમ કે $Cu^{2+}/Cu$ જ્યાં $E^{\circ} = +0.34 \ V$),તો કોષનો પોટેન્શિયલ ધન હશે.
કોષ: $Pt, H_{2(g)} | H^{+}(1 \ M) || Cu^{2+}(1 \ M) | Cu_{(s)}$ માટે,પ્રમાણિત કોષ પોટેન્શિયલ $E_{cell}^{\circ} = +0.34 \ V - 0.00 \ V = +0.34 \ V$ છે.

(A) પ્રમાણિત હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડ $(SHE)$ નો ઉપયોગ સંદર્ભ ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે થાય છે.
પરંપરાગત રીતે,$SHE$ નો પ્રમાણિત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ તમામ તાપમાને $0.00 \ V$ નક્કી કરવામાં આવ્યો છે.
ઓક્સિડેશન અને રિડક્શન પ્રક્રિયાઓ એકબીજાથી વિરુદ્ધ હોવાથી,તેમના પોટેન્શિયલ મૂલ્યો સમાન પરંતુ વિરુદ્ધ ચિહ્ન ધરાવે છે.
જોકે,$SHE$ માટે,પ્રમાણિત ઓક્સિડેશન પોટેન્શિયલ અને પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ બંને $0.00 \ V$ તરીકે વ્યાખ્યાયિત થયેલ છે.

(N/A) ગેલ્વેનિક કોષમાં,કોષ પોટેન્શિયલ $E^{\circ}_{cell} = E^{\circ}_{cathode} - E^{\circ}_{anode}$ તરીકે ગણવામાં આવે છે.
આપેલ છે કે હાઇડ્રોજન અર્ધ-કોષ કેથોડ છે,તેથી $E^{\circ}_{cathode} = E^{\circ}_{H^+/H_2} = 0.00 \ V$.
તેથી,$E^{\circ}_{cell} = 0.00 \ V - E^{\circ}_{anode} = -E^{\circ}_{anode}$.
જો એનોડ તરીકે વપરાતી ધાતુનો પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ ઋણ હોય (દા.ત.,$Zn/Zn^{2+}$ જ્યાં $E^{\circ}_{Zn^{2+}/Zn} = -0.76 \ V$),તો $E^{\circ}_{cell} = 0.00 \ V - (-0.76 \ V) = +0.76 \ V$,જે ધન છે.
જો કે,જો એનોડ તરીકે વપરાતી ધાતુનો પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ ધન હોય (દા.ત.,$Cu/Cu^{2+}$ જ્યાં $E^{\circ}_{Cu^{2+}/Cu} = +0.34 \ V$),તો $E^{\circ}_{cell} = 0.00 \ V - (+0.34 \ V) = -0.34 \ V$,જે ઋણ છે.
આમ,પ્રમાણિત પોટેન્શિયલની સંજ્ઞા એનોડ તરીકે વપરાતી ધાતુના પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ પર આધાર રાખે છે.

(A) સેલ પોટેન્શિયલ $E_{cell}$ એ $E_{cell} = E_{cathode} - E_{anode}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
પ્રમાણિત હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડ $(SHE)$ નો પોટેન્શિયલ $0.00 \ V$ છે,જો સેલ પોટેન્શિયલ ઋણ હોય,તો તેનો અર્થ એ છે કે બીજા હાફ-સેલનો પોટેન્શિયલ $SHE$ કરતા ઓછો છે.
$(i)$ બીજા હાફ-સેલનો પોટેન્શિયલ ઓછો હોવાથી,તે $Anode$ તરીકે વર્તે છે (જ્યાં ઓક્સિડેશન થાય છે).
$(ii)$ ગેલ્વેનિક સેલમાં $Anode$ એ $Negative$ ઇલેક્ટ્રોડ છે.
$(iii)$ પ્રણાલી મુજબ,$Anode$ ને સેલ આકૃતિની $Left$ બાજુએ મૂકવામાં આવે છે.

(N/A) પ્રમાણિત હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડ $(SHE)$ નો ઉપયોગ અન્ય અર્ધ-કોષોના પ્રમાણિત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ માપવા માટે સંદર્ભ ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે થાય છે.
$1$. તે તમામ તાપમાને $0.00 \ V$ ના નિર્ધારિત પોટેન્શિયલ સાથે પ્રાથમિક સંદર્ભ ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે કાર્ય કરે છે.
$2$. તેનો ઉપયોગ વિવિધ ધાતુ/ધાતુ-આયન યુગ્મોના પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ નક્કી કરવા માટે થાય છે,તેમને વિદ્યુત રાસાયણિક કોષમાં $SHE$ સાથે જોડીને.
$3$. તે સરખામણી માટે આધાર પૂરો પાડીને વિદ્યુત રાસાયણિક શ્રેણી બનાવવામાં મદદ કરે છે.

(A) $emf$ નો અર્થ $Electromotive \ force$ થાય છે.
તેને ગેલ્વેનિક કોષના બે ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેના વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવત તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે જ્યારે બાહ્ય પરિપથમાં કોઈ પ્રવાહ વહેતો ન હોય.
તે કોષ દ્વારા પૂરા પાડવામાં આવતા મહત્તમ વિદ્યુતસ્થિતિમાનનો તફાવત છે.

(A) ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રીમાં,પ્રમાણિત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ $(E^o)$ ને પ્રમાણિત હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડ $(SHE)$ ની સાપેક્ષમાં માપવામાં આવે છે,જેનું મૂલ્ય $0.00 \ V$ નક્કી કરવામાં આવ્યું છે.
$1$. ઋણ $E^o$ મૂલ્ય સૂચવે છે કે તે પદાર્થ $H_2$ વાયુ કરતા પ્રબળ રિડક્શનકર્તા છે.
$2$. ધન $E^o$ મૂલ્ય સૂચવે છે કે તે પદાર્થ $H_2$ વાયુ કરતા નિર્બળ રિડક્શનકર્તા છે (અથવા પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા છે).

(A) ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ શ્રેણીમાં,પ્રમાણિત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ $(E^{\circ}_{red})$ ના મૂલ્યો તત્વોના રિડક્શન પોટેન્શિયલના આધારે ગોઠવાયેલા હોય છે.
ફ્લોરિન $(F_2)$ પાસે સૌથી વધુ ધન પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ $(+2.87 \ V)$ છે,જે તેને સૌથી શક્તિશાળી ઓક્સિડેશનકર્તા બનાવે છે.
લિથિયમ $(Li)$ પાસે સૌથી ઓછું (સૌથી વધુ ઋણ) પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ $(-3.05 \ V)$ છે,જે તેને સૌથી શક્તિશાળી રિડક્શનકર્તા બનાવે છે.
તેથી,ફ્લોરિનનું પ્રમાણિત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ સૌથી વધુ અને લિથિયમનું સૌથી ઓછું છે.

(N/A) હાફ-સેલનું સાંકેતિક નિરૂપણ $IUPAC$ સંમેલન મુજબ કરવામાં આવે છે,જેમાં ઓક્સિડેશન માટે ઇલેક્ટ્રોડ ડાબી બાજુ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ જમણી બાજુ લખવામાં આવે છે,અને રિડક્શન માટે તેનાથી ઉલટું કરવામાં આવે છે.
$(i)$ $Zn_{(s)} | Zn^{2+}_{(aq)} (1M)$ એ ઓક્સિડેશન હાફ-સેલ (એનોડ) દર્શાવે છે.
$(ii)$ $Cu^{2+}_{(aq)} (1M) | Cu_{(s)}$ એ રિડક્શન હાફ-સેલ (કેથોડ) દર્શાવે છે.
$(iii)$ $Pt_{(s)} | H_{2(g)} (1 \text{ bar}) | H^+_{(aq)} (1M)$ એ પ્રમાણિત હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડ $(SHE)$ દર્શાવે છે જે ઓક્સિડેશન હાફ-સેલ તરીકે કાર્ય કરે છે.

(C) ધાતુની એસિડિક દ્રાવણ પ્રત્યેની સક્રિયતા તેના પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ $(E^\circ)$ પર આધાર રાખે છે.
પ્રક્રિયા $2Ag(s) + 2H^+(aq) \rightarrow 2Ag^+(aq) + H_2(g)$ માટે,પ્રમાણિત કોષ પોટેન્શિયલ $(E^\circ_{cell})$ ની ગણતરી $E^\circ_{cathode} - E^\circ_{anode}$ તરીકે થાય છે.
અહીં,$E^\circ_{H^+/H_2} = 0.00 \ V$ અને $E^\circ_{Ag^+/Ag} = +0.80 \ V$ છે.
$E^\circ_{cell} = 0.00 \ V - 0.80 \ V = -0.80 \ V$.
$E^\circ_{cell}$ ઋણ હોવાથી,પ્રક્રિયા આપમેળે થતી નથી.
તેથી,ચાંદી એસિડિક દ્રાવણ સાથે પ્રક્રિયા કરીને હાઇડ્રોજન વાયુ મુક્ત કરતી નથી.

(N/A) સેલ પોટેન્શિયલનું સૂત્ર $E^o_{cell} = E^o_{cathode} - E^o_{anode}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
$1$. ડેનિયલ સેલ ($Zn-Cu$ સેલ) માટે:
$E^o_{cell} = E^o_{Cu^{2+}/Cu} - E^o_{Zn^{2+}/Zn}$
$2$. કોપર-સિલ્વર સેલ ($Cu-Ag$ સેલ) માટે:
$E^o_{cell} = E^o_{Ag^{+}/Ag} - E^o_{Cu^{2+}/Cu}$

(N/A) $1$. જલીય દ્રાવણમાં સૌથી પ્રબળ રિડક્શનકર્તા $Li$ (લિથિયમ) છે,જે તેની ઉચ્ચ જલીયકરણ ઉર્જા અને ઓછી ઉર્ધ્વપાતન ઉર્જાને કારણે છે.
$2$. વાયુઓમાં સૌથી પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા $F_2$ (ફ્લોરિન) વાયુ છે.
$3$. કોઈપણ ઇલેક્ટ્રોડનો પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ પ્રમાણિત હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડ $(SHE)$ ના સંદર્ભમાં માપવામાં આવે છે,જેનો પોટેન્શિયલ $0.00 \ V$ નક્કી કરવામાં આવ્યો છે.

(A) એનોડ પર ઓક્સિડેશન થાય છે,જેમાં ઇલેક્ટ્રોનનો ત્યાગ થાય છે.
$M \,|\, M^{n+}$ તરીકે દર્શાવેલ ધાતુના ઇલેક્ટ્રોડ માટે,ધાતુનો પરમાણુ $M$,$n$ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને ધાતુ આયન $M^{n+}$ બનાવે છે.
અર્ધ-પ્રક્રિયા છે: $M(s) \rightarrow M^{n+}(aq) + ne^-$.

(A) કોઈપણ ઇલેક્ટ્રોડનો ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ એકલા માપી શકાતો નથી. તેને માપવા માટે સંદર્ભ ઇલેક્ટ્રોડની જરૂર પડે છે. સ્ટાન્ડર્ડ હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડ $(SHE)$ ને સાર્વત્રિક રીતે પ્રાથમિક સંદર્ભ ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે સ્વીકારવામાં આવે છે,અને તેનો પોટેન્શિયલ તમામ તાપમાને $0.00 \ V$ તરીકે નક્કી કરવામાં આવ્યો છે. અજ્ઞાત ઇલેક્ટ્રોડને $SHE$ સાથે જોડીને ગેલ્વેનિક કોષ બનાવવાથી,માપવામાં આવતો પોટેન્શિયલ તફાવત એ અજ્ઞાત ઇલેક્ટ્રોડના પોટેન્શિયલ જેટલો હોય છે.

(A) ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જામાં થતો ફેરફાર $(\Delta G)$ અને કોષ પોટેન્શિયલ $(E_{cell})$ વચ્ચેનો સંબંધ નીચે મુજબના સમીકરણ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે:
$\Delta G = -nFE_{cell}$
જ્યાં:
$n$ એ સ્થાનાંતરિત થયેલા ઇલેક્ટ્રોનના મોલની સંખ્યા છે,
$F$ એ ફેરાડે અચળાંક $(96487 \ C \ mol^{-1})$ છે,
$E_{cell}$ એ પ્રક્રિયાનો કોષ પોટેન્શિયલ છે.

(C) ધાતુનો પ્રમાણિત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ $(E^o)$ ત્રણ ઉર્જા પરિબળોના સરવાળા દ્વારા નક્કી થાય છે: ઉર્ધ્વપાતન (પરમાણ્વીકરણ) ની એન્થાલ્પી,આયનીકરણ એન્થાલ્પી અને જલીયકરણ એન્થાલ્પી.
$Cu$ માટે,ઉર્ધ્વપાતન એન્થાલ્પી અને પ્રથમ બે આયનીકરણ એન્થાલ્પીનો સરવાળો ખૂબ વધારે હોય છે.
આ ઉર્જાની જરૂરિયાત $Cu^{2+}$ આયનોની જલીયકરણ એન્થાલ્પી દ્વારા સંપૂર્ણપણે સરભર થતી નથી.
પરિણામે,$Cu^{2+}/Cu$ માટેનું એકંદર $E^o$ મૂલ્ય ધન $(+0.34 \, V)$ મળે છે.
તેની સરખામણીમાં,$Zn$ માટે,$Zn(s)$ નું $Zn^{2+}(aq)$ માં રૂપાંતર કરવા માટે જરૂરી ઉર્જા પ્રમાણમાં ઓછી હોય છે અને તે $Zn^{2+}$ ની ઉચ્ચ જલીયકરણ એન્થાલ્પી દ્વારા સારી રીતે સરભર થાય છે,જેના પરિણામે ઋણ $E^o$ મૂલ્ય $(-0.76 \, V)$ મળે છે.

(N/A) ધાતુનો પ્રમાણિત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ $(E^{\circ})$ તેના ઉર્ધ્વપાતન એન્થાલ્પી,આયનીકરણ એન્થાલ્પી અને જલીયકરણ એન્થાલ્પીના સરવાળા પર આધાર રાખે છે.
$Cu$ માટે,ઉર્ધ્વપાતન અને આયનીકરણ એન્થાલ્પીનો સરવાળો ખૂબ ઊંચો છે,જે $Cu^{2+}$ ની જલીયકરણ એન્થાલ્પી દ્વારા સરભર થતો નથી. તેથી,$Cu$ નું $E^{\circ}$ મૂલ્ય ધન $(+0.34 \ V)$ છે.
$Zn$ માટે,બીજી આયનીકરણ એન્થાલ્પી પ્રમાણમાં ઓછી છે કારણ કે $4s$-ઓર્બિટલમાંથી ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવાથી સ્થાયી $3d^{10}$ રચના પ્રાપ્ત થાય છે. આ ઓછી ઉર્જાની જરૂરિયાતને કારણે એકંદરે પ્રક્રિયા અનુકૂળ બને છે,પરિણામે $E^{\circ}$ નું મૂલ્ય ઋણ $(-0.76 \ V)$ મળે છે.

(F, T, F, F) $(i)$ ખોટું: $E_{cell}$ એ આયનોની સાંદ્રતા અને તાપમાન પર આધાર રાખે છે,જ્યારે $E_{cell}^o$ એ $298 \ K$ તાપમાને આપેલ કોષ માટે અચળ છે.
$(ii)$ સાચું: પ્રમાણિત સ્થિતિમાં (સાંદ્રતા $= 1 \ M$,દબાણ $= 1 \ bar$,તાપમાન $= 298 \ K$),કોષ પોટેન્શિયલ $E_{cell}$ એ પ્રમાણિત કોષ પોટેન્શિયલ $E_{cell}^o$ જેટલું હોય છે.
$(iii)$ ખોટું: જ્યારે કોષ સંતુલન પ્રાપ્ત કરે છે,ત્યારે $E_{cell} = 0$ થાય છે,$E_{cell} = E_{cell}^o$ નહીં.
$(iv)$ ખોટું: સાચો સંબંધ $\Delta_r G^o = -nFE_{cell}^o$ છે,જેનો અર્થ છે કે $E_{cell}^o = -\frac{\Delta_r G^o}{nF}$.

(N/A) રિડક્શન પ્રક્રિયાઓ કેથોડની સપાટી પર થાય છે. જો કેથોડની નજીક એક કરતા વધુ સ્પીસીઝ હાજર હોય,તો જે સ્પીસીઝનું $E^{\theta}$ મૂલ્ય ઊંચું હોય તે રિડક્શન પ્રક્રિયા આપે છે.
ઉદાહરણ તરીકે,જો આપણે જલીય $NaCl$ દ્રાવણ લઈએ,તો કેથોડની નજીક $NaCl$ ના $Na^{+}$ આયનો અને $H_{2}O$ ના $H^{+}$ આયનો ઉપલબ્ધ હોય છે.
$NaCl_{(aq)} \rightarrow Na^{+}_{(aq)} + Cl^{-}_{(aq)}$
$H_{2}O_{(l)} \rightleftharpoons H^{+}_{(aq)} + OH^{-}_{(aq)}$
$(i) Na^{+}_{(aq)} + e^{-} \rightarrow Na_{(s)} \quad E^{\theta} = -2.71 \ V$
$(ii) H^{+}_{(aq)} + e^{-} \rightarrow \frac{1}{2} H_{2(g)} \quad E^{\theta} = 0.00 \ V$
આમ,પ્રક્રિયા $(i)$ અને $(ii)$ બંને શક્ય છે. જે પ્રક્રિયાનું $E^{\theta}$ મૂલ્ય વધુ હોય તે પ્રક્રિયા થાય છે. તેથી,કેથોડની નજીક પ્રક્રિયા $(ii)$ થાય છે. પરિણામે,પાણીના $H^{+}$ આયનો રિડક્શન પામે છે અને $H_{2}$ વાયુ ઉત્પન્ન કરે છે. જલીય $NaCl$ ના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન કેથોડની નજીક $H_{2}$ વાયુ મળે છે અને દ્રાવણમાં $NaOH$ બને છે.
$(iii) H_{2}O_{(l)} + e^{-} \rightarrow \frac{1}{2} H_{2(g)} + OH^{-}_{(aq)}$
$Na^{+}$ આયનો પ્રેક્ષક આયનો તરીકે રહે છે. કેથોડની નજીક ફિનોલ્ફથેલીન ઉમેરતા મળતો ગુલાબી રંગ $NaOH$ ની હાજરીની પુષ્ટિ કરે છે.

(N/A) રિડક્શન પ્રક્રિયાઓ કેથોડની સપાટી પર થાય છે. જો કેથોડની નજીક એક કરતા વધુ સ્પીસીઝ હાજર હોય,તો જે સ્પીસીઝનું $E^{\ominus}$ મૂલ્ય વધારે હોય તેનું રિડક્શન થાય છે.
ઉદાહરણ તરીકે,જલીય $NaCl$ ના દ્રાવણમાં,કેથોડની નજીક $NaCl$ ના $Na^{+}$ આયનો અને $H_{2}O$ ના $H^{+}$ આયનો હાજર હોય છે.
$NaCl_{(aq)} \rightarrow Na^{+}_{(aq)} + Cl^{-}_{(aq)}$
$H_{2}O_{(l)} \rightleftharpoons H^{+}_{(aq)} + OH^{-}_{(aq)}$
$(i) \ Na^{+}_{(aq)} + e^{-} \rightarrow Na_{(s)} \quad E^{\ominus} = -2.71 \ V$
$(ii) \ H^{+}_{(aq)} + e^{-} \rightarrow \frac{1}{2} H_{2(g)} \quad E^{\ominus} = 0.00 \ V$
$E^{\ominus}$ મૂલ્યોની સરખામણી કરતા,પ્રક્રિયા $(ii)$ નું મૂલ્ય પ્રક્રિયા $(i)$ કરતા વધારે છે. તેથી,કેથોડ પર પાણીના $H^{+}$ આયનોનું રિડક્શન થઈને $H_{2}$ વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે.
કેથોડ પરની કુલ પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$H_{2}O_{(l)} + e^{-} \rightarrow \frac{1}{2} H_{2(g)} + OH^{-}_{(aq)}$
$Na^{+}$ આયનો પ્રક્રિયામાં ભાગ લેતા નથી,તેથી તેઓ દ્રાવણમાં પ્રેક્ષક આયનો તરીકે રહે છે અને $OH^{-}$ સાથે જોડાઈને $NaOH$ બનાવે છે. કેથોડની નજીક ફિનોલ્ફથેલીન ઉમેરતા મળતો ગુલાબી રંગ $NaOH$ ની હાજરીની પુષ્ટિ કરે છે.

(N/A) જ્યારે કેથોડ પર રિડક્શન માટે એક કરતા વધુ સ્પીસીઝ ઉપલબ્ધ હોય,ત્યારે જે સ્પીસીઝનો પ્રમાણિત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ $(E^\circ)$ વધુ (વધારે ધન) હોય તેનું રિડક્શન અગ્રતાના ધોરણે થાય છે.
આનું કારણ એ છે કે ઉચ્ચ $E^\circ$ મૂલ્ય ઇલેક્ટ્રોન મેળવવાની વધુ વૃત્તિ દર્શાવે છે.
ઉદાહરણ: $NaCl$ ના જલીય દ્રાવણમાં,કેથોડની નજીક $Na^+$ આયનો અને $H_2O$ ના અણુઓ બંને હાજર હોય છે.
તેમના રિડક્શન પોટેન્શિયલ નીચે મુજબ છે:
$Na^+ + e^- \rightarrow Na$ $(E^\circ = -2.71 \ V)$
$2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$ $(E^\circ = -0.83 \ V)$
અહીં $-0.83 \ V > -2.71 \ V$ હોવાથી,$Na^+$ આયનોને બદલે કેથોડ પર પાણીના અણુઓનું રિડક્શન થાય છે,જેના પરિણામે $H_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે.

(N/A) પ્રમાણિત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ નીચે મુજબ છે:
$E_{(H^+|O_2|H_2O)}^o = 1.23 \ V$ (કેથોડ પ્રક્રિયા: $O_2 + 4H^+ + 4e^- \rightarrow 2H_2O$)
$E_{(Fe^{2+}|Fe)}^o = -0.44 \ V$ (એનોડ પ્રક્રિયા: $Fe \rightarrow Fe^{2+} + 2e^-$)
કોષ બનાવવા માટે,જેનો રિડક્શન પોટેન્શિયલ વધારે હોય તે કેથોડ તરીકે અને જેનો રિડક્શન પોટેન્શિયલ ઓછો હોય તે એનોડ તરીકે વર્તે છે.
કોષ પ્રક્રિયા:
એનોડ: $2Fe(s) \rightarrow 2Fe^{2+}(aq) + 4e^-$
કેથોડ: $O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^- \rightarrow 2H_2O(l)$
કુલ પ્રક્રિયા: $2Fe(s) + O_2(g) + 4H^+(aq) \rightarrow 2Fe^{2+}(aq) + 2H_2O(l)$
$E_{cell}^o$ ની ગણતરી:
$E_{cell}^o = E_{cathode}^o - E_{anode}^o$
$E_{cell}^o = 1.23 \ V - (-0.44 \ V)$
$E_{cell}^o = 1.67 \ V$

(B) ના,માત્ર બે ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેના પોટેન્શિયલનો તફાવત જ માપી શકાય છે.
નિરપેક્ષ ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ માપી શકાતો નથી કારણ કે એક ઇલેક્ટ્રોડ માત્ર રેડોક્સ પ્રક્રિયાનો અડધો ભાગ (ઓક્સિડેશન અથવા રિડક્શન) દર્શાવે છે. પરિપથ પૂર્ણ કરવા અને પોટેન્શિયલ તફાવત માપવા માટે,સંપૂર્ણ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ કોષ બનાવવા માટે બે અલગ-અલગ ઇલેક્ટ્રોડની જરૂર પડે છે.

(B) ના,કોષ પ્રક્રિયા માટે $E_{cell}^o$ અથવા $\Delta_r G^o$ ક્યારેય શૂન્ય હોઈ શકે નહીં.
જો $E_{cell}^o = 0$ હોય,તો પ્રમાણિત ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જા ફેરફાર $\Delta_r G^o = -nFE_{cell}^o$ પણ શૂન્ય થાય.
આ સ્થિતિ સૂચવે છે કે પ્રક્રિયા પ્રમાણિત સ્થિતિમાં સંતુલનમાં છે,જેનો અર્થ છે કે ઇલેક્ટ્રોનનો કોઈ ચોખ્ખો પ્રવાહ નથી અને કોષ કોઈ ઉપયોગી કાર્ય કરી શકતો નથી.
તેથી,આવા કોષનું કોઈ વ્યવહારુ મહત્વ નથી.

(A) પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ $(E^o)$ નું ઋણ મૂલ્ય સૂચવે છે કે ધાતુ હાઇડ્રોજન $(H_2)$ કરતા વધુ સક્રિય છે.
$E_{Zn^{2+}|Zn}^o = -0.76 \ V$ ઋણ હોવાથી,$Zn$ માં $H_2$ ની સરખામણીમાં ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવવાની વૃત્તિ વધુ છે.
તેથી,$Zn$ એ $H_2$ કરતા વધુ શક્તિશાળી રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે અને એસિડિક દ્રાવણમાંથી $H_2$ ને મુક્ત કરી શકે છે.
ગેલ્વેનિક કોષમાં,$Zn$ એનોડ તરીકે વર્તશે અને તેનું ઓક્સિડેશન થશે $(Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-)$.

(A) ધાતુના ઇલેક્ટ્રોડ અને તેની આસપાસના ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્રાવણ વચ્ચે જે પોટેન્શિયલ તફાવત ઉદભવે છે તેને ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ કહેવામાં આવે છે.

(A) પ્રમાણિત હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડ $(SHE)$ નો ઉપયોગ પ્રાથમિક સંદર્ભ ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે થાય છે.
પ્રમાણિત હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડનો રિડક્શન પોટેન્શિયલ તમામ તાપમાને $0.00 \ V$ સ્વીકારવામાં આવ્યો છે.
આ નિશ્ચિત મૂલ્યને કારણે,તે કોઈપણ અન્ય હાફ-સેલના ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલને માપવા માટે સાર્વત્રિક સંદર્ભ બિંદુ તરીકે કાર્ય કરે છે.

(N/A) ગિબ્સ મુક્ત ઉર્જા ફેરફાર $(\Delta_{r}G)$ અને કોષના emf $(E_{cell})$ વચ્ચેનો સંબંધ નીચેના સમીકરણ દ્વારા આપવામાં આવે છે: $\Delta_{r}G = -nFE_{cell}$.
અહીં,$n$ એ સ્થાનાંતરિત થયેલા ઇલેક્ટ્રોનના મોલની સંખ્યા છે,$F$ એ ફેરાડે અચળાંક $(96487 \ C \ mol^{-1})$ છે,અને $E_{cell}$ એ કોષ પોટેન્શિયલ છે.
પ્રમાણિત પરિસ્થિતિઓમાં,આને આ રીતે દર્શાવવામાં આવે છે: $\Delta_{r}G^{\circ} = -nFE^{\circ}_{cell}$.
જ્યારે કોષ પ્રક્રિયા પ્રતિવર્તી રીતે કરવામાં આવે ત્યારે ગેલ્વેનિક કોષમાંથી મહત્તમ કાર્ય પ્રાપ્ત થાય છે.

હાફ-સેલનું સાંકેતિક નિરૂપણ ઓક્સિડેશન માટે $\text{Electrode} | \text{Electrolyte}$ અને રિડક્શન માટે $\text{Electrolyte} | \text{Electrode}$ તરીકે લખવામાં આવે છે.
$(i)$ $2H^{+}_{(aq)} + 2e^- \to H_{2_{(g)}}$ એ વાયુ ઇલેક્ટ્રોડ ધરાવતો રિડક્શન હાફ-સેલ દર્શાવે છે: $H^{+}_{(aq)} | H_{2_{(g)}} | Pt_{(s)}$.
$(ii)$ $Br_{2_{(aq)}} + 2e^- \to 2Br^{-}_{(aq)}$ એ અધાતુ ઇલેક્ટ્રોડ ધરાવતો રિડક્શન હાફ-સેલ દર્શાવે છે: $Br_{2_{(aq)}} | Br^{-}_{(aq)} | Pt_{(s)}$.
$(iii)$ $2Br^{-}_{(aq)} \to Br_{2_{(aq)}} + 2e^-$ એ અધાતુ ઇલેક્ટ્રોડ ધરાવતો ઓક્સિડેશન હાફ-સેલ દર્શાવે છે: $Pt_{(s)} | Br^{-}_{(aq)} | Br_{2_{(aq)}}$.

(N/A) રિડક્શનકર્તા અથવા ઓક્સિડેશનકર્તાની પ્રબળતા તેને પ્રમાણિત હાઇડ્રોજન વિદ્યુતધ્રુવ $(SHE)$ સાથે જોડીને તેના પ્રમાણિત વિદ્યુતધ્રુવ પોટેન્શિયલ $(E^{\circ})$ ને માપીને નક્કી કરી શકાય છે.
$1$. જે અર્ધકોષની પ્રબળતા માપવી હોય તેને $SHE$ $(E^{\circ}_{SHE} = 0.00 \ V)$ સાથે જોડીને વિદ્યુત રાસાયણિક કોષ બનાવો.
$2$. પ્રમાણિત કોષ પોટેન્શિયલ $(E^{\circ}_{cell})$ માપો.
$3$. સૂત્ર $E^{\circ}_{cell} = E^{\circ}_{cathode} - E^{\circ}_{anode}$ નો ઉપયોગ કરીને અર્ધકોષનો પ્રમાણિત વિદ્યુતધ્રુવ પોટેન્શિયલ ગણો.
$4$. $E^{\circ}$ નું મૂલ્ય જેટલું વધુ ઋણ,તેટલો તે પ્રબળ રિડક્શનકર્તા અને જેટલું વધુ ધન,તેટલો તે પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા.
ઉદાહરણ: $Zn^{2+}/Zn$ નો પ્રમાણિત વિદ્યુતધ્રુવ પોટેન્શિયલ નક્કી કરવો.
જ્યારે $Zn$ વિદ્યુતધ્રુવને એનોડ તરીકે $SHE$ સાથે જોડવામાં આવે છે,ત્યારે માપેલ $E^{\circ}_{cell} = 0.76 \ V$ મળે છે.
$E^{\circ}_{cell} = E^{\circ}_{cathode} - E^{\circ}_{anode}$
$0.76 \ V = 0.00 \ V - E^{\circ}_{Zn^{2+}/Zn}$
$E^{\circ}_{Zn^{2+}/Zn} = -0.76 \ V$
અહીં મૂલ્ય ઋણ હોવાથી,$Zn$ પ્રબળ રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે.

(D) $298 \; K$ તાપમાને પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ $(E^{0})$ નીચે મુજબ છે:
$Au^{3+} + 3e^{-} \rightarrow Au_{(s)}, E^{0} = +1.40 \; V$
$Fe^{2+} + 2e^{-} \rightarrow Fe_{(s)}, E^{0} = -0.44 \; V$
$Mg^{2+} + 2e^{-} \rightarrow Mg_{(s)}, E^{0} = -2.36 \; V$
$K^{+} + 1e^{-} \rightarrow K_{(s)}, E^{0} = -2.93 \; V$
વિદ્યુતરાસાયણિક શ્રેણી મુજબ,સૌથી વધુ ધન પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ ધરાવતી પ્રક્રિયા સૌથી ઉપરનું સ્થાન ધરાવે છે. તેથી,$Au^{3+} + 3e^{-} \rightarrow Au_{(s)}$ સૌથી ઉપર છે.

(C) જલીય દ્રાવણમાં તત્વનો રિડક્શન પોટેન્શિયલ ઘન ધાતુના તેના જલીય આયનમાં રૂપાંતર દરમિયાન થતા ઉર્જા ફેરફારો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયા બોર્ન-હેબર ચક્ર દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે:
$M(s) \rightarrow M(g)$ (ઉર્ધ્વપાતન એન્થાલ્પી)
$M(g) \rightarrow M^+(aq) + e^-$ (આયનીકરણ એન્થાલ્પી)
$M^+(g) + H_2O \rightarrow M^+(aq)$ (જલીયકરણ એન્થાલ્પી)
તેથી,ઉર્ધ્વપાતન એન્થાલ્પી,આયનીકરણ એન્થાલ્પી અને જલીયકરણ એન્થાલ્પી ત્રણેય પ્રમાણિત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ $(E^\circ)$ માં ફાળો આપે છે.
ઇલેક્ટ્રોન પ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી ધાતુના તેના કેટાયનમાં ઓક્સિડેશનમાં સામેલ નથી.
આમ,રિડક્શન પોટેન્શિયલને અસર કરતા ગુણધર્મોની કુલ સંખ્યા $3$ છે.

(N/A) $Cu^{2+}$ નું $Cu$ માં રિડક્શન માટેનું પ્રમાણિત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ $(E^{\circ})$ ધન $(+0.34 \ V)$ છે.
આ દર્શાવે છે કે $Cu$ એ $H_{2}$ કરતા નિર્બળ રિડક્શનકર્તા છે.
તેથી,કોપર એસિડમાં રહેલા $H^{+}$ આયનોનું $H_{2}$ વાયુમાં રિડક્શન કરી શકતું નથી.

(D) પ્રક્રિયા સ્વયંભૂ થવા માટે,કોષ પોટેન્શિયલ $E_{cell}^{o}$ ધન હોવો જોઈએ.
રિડક્શન (કેથોડ): $2MnO_{4}^{-} + 16H^{+} + 10e^{-} \rightarrow 2Mn^{2+} + 8H_{2}O$ $(E^{o} = +1.510 \, V)$
ઓક્સિડેશન (એનોડ): $5H_{2}O \rightarrow \frac{5}{2} O_{2} + 10H^{+} + 10e^{-}$ $(E^{o} = +1.223 \, V)$
કુલ પ્રક્રિયા: $2MnO_{4}^{-} + 6H^{+} \rightarrow 2Mn^{2+} + \frac{5}{2} O_{2} + 3H_{2}O$
$E_{cell}^{o} = E_{cathode}^{o} - E_{anode}^{o}$
$E_{cell}^{o} = 1.510 \, V - 1.223 \, V = +0.287 \, V$
$E_{cell}^{o} > 0$ હોવાથી,પ્રક્રિયા સ્વયંભૂ છે અને $MnO_{4}^{-}$ એસિડની હાજરીમાં પાણીમાંથી $O_{2}$ મુક્ત કરશે.