This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ഇലക്‌ട്രോളിസിസ്‌
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
ഇലക്‌ട്രോളിസിസ്‌
Electrolysis
ഒരു ഖരചാലക(solid conductor)ത്തില്‍ക്കൂടി (ഉദാ. ചെമ്പുകമ്പി) വിദ്യുത്‌പ്രവാഹം ഉണ്ടാകുമ്പോള്‍, താപം ജനിക്കുന്നതൊഴികെ മറ്റു യാതൊരു പരിവര്‍ത്തനവും നടക്കുന്നതായി കാണുന്നില്ല. എന്നാല്‍ ദ്രാവകരൂപത്തിലുള്ള ദ്രവ്യങ്ങളില്‍ക്കൂടിയോ ദ്രവ്യങ്ങളുടെ ജലീയ വിലയനങ്ങളില്‍ കൂടിയോ വിദ്യുത്‌ പ്രവാഹമുണ്ടാകുമ്പോള്‍ ആ ദ്രവ്യങ്ങള്‍ പൊതുവേ രാസപരിവര്‍ത്തനത്തിനു വിധേയമാകുന്നു. രാസപരിവര്‍ത്തനത്തില്‍ ഉണ്ടാകുന്ന ഉത്‌പന്നങ്ങള്‍ വിദ്യുത്‌പ്രവാഹം പ്രവേശിക്കുന്ന ഇലക്‌ട്രോഡായ ആനോഡിലും പുറത്തേക്കു പോകുന്ന ഇലക്‌ട്രോഡായ കാഥോഡിലും പ്രത്യക്ഷമാകുന്നു. ഈ പ്രതിഭാസത്തെയാണ്‌ ഇലക്‌ട്രോളിസിസ്‌ (വിദ്യുദപഘടനം) എന്നു വിളിക്കുന്നത്‌. ഈ പ്രക്രിയയ്‌ക്കു വിധേയമായ ദ്രാവക പദാര്‍ഥത്തെ ഇലക്‌ട്രോളൈറ്റ്‌ എന്നും അതിനുപയോഗിക്കുന്ന ഉപകരണത്തെ വോള്‍ട്ടാമീറ്റര്‍ എന്നും വിളിക്കുന്നു.
നിരീക്ഷണത്തിനു വിധേയമാകുന്ന രാസപ്രക്രിയ ഇലക്‌ട്രോളൈറ്റിന്റെ സ്വഭാവത്തെയും ഇലക്‌ട്രോഡുകളെയും ആശ്രയിച്ചാണിരിക്കുന്നത്‌. ഉദാ. ഇലക്‌ട്രോളൈറ്റ്‌ കോപ്പര്‍ സള്‍ഫേറ്റ്‌ വിലയനവും ഇലക്‌ട്രോഡുകള്‍ ചെമ്പുകൊണ്ടു നിര്‍മിതവും ആണെങ്കില്‍, ചെമ്പ്‌ ആനോഡില്‍നിന്ന്‌ വിലയനത്തില്‍ അലിയുകയും കാഥോഡില്‍ അത്രയും ചെമ്പുതന്നെ മോചിപ്പിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ചെമ്പിനുപകരം, കാര്‍ബണോ പ്ലാറ്റിനമോ ഇലക്‌ട്രോഡുകള്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നപക്ഷം കാഥോഡില്‍ ചെമ്പ്‌ നിക്ഷിപ്‌തമാവുകയും ആനോഡില്‍നിന്ന്‌ മോചിപ്പിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നതാണ്‌.
ആസിഡുകള്‍, ക്ഷാരങ്ങള്‍, ലവണങ്ങള്‍ എന്നിവയാണ്‌ സാധാരണ ഇലക്‌ട്രോളൈറ്റുകള്‍. ഇവയുടെ ജലീയ വിലയനങ്ങളും ഇലക്‌ട്രോളൈറ്റുകളാണ്‌. ലവണങ്ങള്‍ ഉരുകി ദ്രാവകാവസ്ഥയില്‍ ഇരിക്കുമ്പോള്‍, അതില്‍ക്കൂടി വിദ്യുത്‌പ്രവാഹം ഉണ്ടായാല്‍ ഇലക്‌ട്രോളിസിസ്‌ സംഭവിക്കുന്നതാണ്‌. പൊതുവേ, കാര്‍ബണികയൗഗികങ്ങള്‍ (organic compounds) വെിദ്യുത്‌-ചാലകങ്ങളല്ലാത്തതിനാല്‍ ഇലക്‌ട്രോളിസിസ്‌ പ്രതിഭാസം അവയില്‍ പ്രായേണ നടക്കുന്നതല്ല. ശുദ്ധജലവും പാരഫിനും ഇലക്‌ട്രോളൈറ്റുകളല്ല; എന്നാല്‍ അമ്ലമോ, ക്ഷാരമോ, ലവണമോ ചേര്‍ന്ന ജലമാണെങ്കില്‍ അത്‌ ഒരു നല്ല ഇലക്‌ട്രോളൈറ്റായിത്തീരുന്നു.
I. ഫാരഡേയുടെ ഇലക്‌ട്രോളിസിസ്‌ നിയമങ്ങള്‍. ഇലക്‌ട്രോളിസിസ്‌കൊണ്ടു മോചിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന മൂലകത്തിന്റെ ദ്രവ്യമാനം m (1) വിദ്യുത്‌പ്രവാഹത്തിന്‌, Cക്ക്‌, ആനുപാതികമാണ്‌; (2) വിദ്യുത്‌പ്രവാഹം ഉണ്ടാകുന്ന സമയത്തിന്‌,tക്ക്‌, ആനുപാതികമാണ്‌. ഈ നിരീക്ഷണഫലത്തെ m ∝ct എന്നു പ്രതിനിധാനം ചെയ്യാം; (3) ഒരു നിശ്ചിത വിദ്യുത്‌പ്രവാഹം കൊണ്ട്‌ നിശ്ചിതമായ പരിധിയില്‍ വിവിധ ഇലക്‌ട്രോളൈറ്റുകളില്‍ മോചിക്കപ്പെടുന്ന മൂലകങ്ങളുടെ ദ്രവ്യമാനങ്ങള്‍ അവയുടെ രാസതുല്യാങ്കങ്ങള്‍ക്ക്‌ (chemical equivalents) ആനുപാതികമാണ്‌.
മേല്‍ ഉദ്ധരിച്ച നിയമങ്ങളില്‍നിന്ന്‌ ഇലക്‌ട്രോളിസിസ്സില്‍ C ആമ്പിയര്‍ പ്രവാഹംകൊണ്ട്‌ t സെക്കന്‍ഡ്‌ സമയത്തില്‍ മോചിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു മൂലകത്തിന്റെ ദ്രവ്യമാനം m (ഗ്രാം), m = Zct എന്നു ലഭിക്കുന്നു. ഇവിടെ Z എന്നത്‌ മൂലകത്തിന്റെ വിദ്യുത്‌-രാസതുല്യാങ്കം (electro-chemical equivalent) ആണ്‌.
ഒരു മൂലകത്തിന്റെ വിദ്യുത്‌-രാസതുല്യാങ്കം തക്കതായ ഇലക്‌ട്രോളൈറ്റില്‍ ഒരു ആംപിയര്‍ പ്രവാഹം ഒരു സെക്കന്‍ഡില്‍ മോചിപ്പിക്കുന്ന മൂലകത്തിന്റെ ദ്രവ്യമാനമാണ്‌; അതായത്‌, ഒരു കൂളും വൈദ്യുതി കടന്നുപോകുമ്പോള്‍ മോചിപ്പിക്കുന്ന ദ്രവ്യമാനം. ചില പ്രധാന മൂലകങ്ങളുടെ വിദ്യുത്‌-രാസതുല്യാങ്കവും, രാസതുല്യാങ്കവും താഴെയുള്ള പട്ടികയില്‍ കൊടുത്തിരിക്കുന്നു.
ഏകസംയോജക (monovalent) മൂലകങ്ങളെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, ഒരു ഗ്രാം ആറ്റം മൂലകം 96,500 കൂളും വൈദ്യുതിയാല്‍ മോചിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു എന്നുകാണാം. ഒരു ഗ്രാം ആറ്റം മൂലകത്തില്‍ (6.0228 ± 0.0011) x 1023 അണുക്കള്‍ ഉണ്ട്‌. ഓരോ അണുവും വഹിക്കുന്ന വൈദ്യുതി
ഇലക്‌ട്രോളിസിസ്‌ നടക്കുമ്പോള്‍ എല്ലാ ഏകസംയോജക മൂലകങ്ങളുടെയും ഓരോ അണുവും 4.80 x 10-10e.s.u ചാര്‍ജ്‌ വഹിക്കുന്നു. ഇതില്‍ കുറവായ ഒരു ചാര്‍ജിനും അസ്‌തിത്വമില്ല. വൈദ്യുതിയുടെ ഘടനതന്നെ ആണവീയം ആണ്‌ എന്നാണ്‌ ഇതില്‍നിന്നും മനസ്സിലാക്കേണ്ടത്‌. അതിന്റെ ഏറ്റവും കുറവുമൂല്യം 1.60x10-19 കൂളും ആണ്‌. ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ ചാര്‍ജും ഇതുതന്നെയാണെന്ന്‌ അറിയാന്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്‌.
II. വിദ്യുത്‌-അപഘടന വിയോജനസിദ്ധാന്തം (Electro-lytic dissociation theory). വിദ്യുത്‌ അപഘടനീയത്തെക്കുറിച്ച്‌ 1887-ല്‍ അറീനിയസ്‌ ശരിയായ ഒരു വ്യാഖ്യാനം നല്‌കുകയുണ്ടായി. ഒരു അയോണിക യൗഗികം ജലത്തിലോ, മറ്റേതെങ്കിലും ദ്രാവകത്തിലോ അലിഞ്ഞുചേരുമ്പോള്‍ അതിന്റെ തന്മാത്രകള്‍ ഋണാത്മകവും ധനാത്മകവും ആയ ചാര്‍ജുവഹിക്കുന്ന ഈ രണ്ടു കണങ്ങളായി (അയോണുകളായി) വിഭജിക്കുന്നു. ഈ പ്രതിഭാസത്തെ അയോണിക വിയോജനം (dissociation into ions)എന്നുപറയുന്നു. പ്രബല ഇലക്‌ട്രോളൈറ്റുകളില്‍ (strong electro-lytes) മിക്കവാറും എല്ലാ തന്മാത്രകള്‍ക്കും ഇപ്രകാരം വിഭജനം ഉണ്ടാകുന്നു. ഇലക്‌ട്രോഡുകളില്‍ ഒരു വൈദ്യുതപൊട്ടന്‍ഷ്യല്‍ വ്യതിയാനം വര്‍ത്തിക്കുമ്പോള്‍ സംജാതമാകുന്ന സ്ഥിരവൈദ്യുതമണ്ഡലത്തിന്റെ പ്രരണയാല്‍, ഋണാത്മക അയോണുകള്‍ ആനോഡിലേക്കും ധനാത്മക അയോണുകള്‍ കാഥോഡിലേക്കും ചലിക്കുന്നു. ഉദാ. സോഡിയംക്ലോറൈഡ്‌ ലവണം ജലത്തില്‍ അലിഞ്ഞുചേരുമ്പോള്‍, Na Cl →Na+ + Cl- സോഡിയം, ക്ലോറൈഡ്‌ അയോണുകളായി വിഭജിതമാകുന്നു. ഒരു സ്ഥിരവൈദ്യുതമണ്ഡലത്തിന്റെ പ്രരണയുണ്ടാകുമ്പോള്‍ സോഡിയം അയോണുകള്‍ കാഥോഡിലേക്കും ക്ലോറൈഡ്‌ അയോണുകള്‍ ആനോഡിലേക്കും ചലിക്കുന്നു. ഇപ്രകാരമാണ്‌ ഇലക്‌ട്രോളൈറ്റില്‍ക്കൂടി വൈദ്യുതിപ്രവാഹം ഉണ്ടാകുന്നത്‌. സോഡിയം ക്ലോറൈഡ്‌ ക്രിസ്റ്റലിന്റെ ഘടന എക്‌സ്‌-റേ പരിശോധനയ്‌ക്കു വിധേയമാക്കിയപ്പോള്‍ അയോണുകളായിട്ടാണ്‌ സോഡിയവും ക്ലോറിനും സംവിധാനം ചെയ്‌തിരിക്കുന്നത്‌ എന്നു മനസ്സിലാക്കാന്‍ സാധിച്ചു. അതിനാല്‍ ജലത്തില്‍ അലിഞ്ഞുചേര്‍ന്നതില്‍പ്പിന്നെയല്ല സോഡിയം ക്ലോറൈഡു തന്മാത്രകള്‍ക്ക്‌ അയോണുകളായി വിഭജനം ഉണ്ടായിട്ടുള്ളത്‌ എന്നു തെളിയുന്നു. സോഡിയംക്ലോറൈഡ്‌ ലായനിയുടെ പരിസരണമര്‍ദം (osmotic pressure) തിട്ടപ്പെടുത്തിയപ്പോള്‍ തന്മാത്രകളുടെ ആഘാതം കൊണ്ട്‌ ഉണ്ടാകാവുന്നതില്‍ ഇരട്ടിയായാണു കണ്ടത്‌. ലായനിയില്‍ തന്മാത്രകള്‍ അയോണുകളായി വിഘടിച്ചു വര്‍ത്തിക്കുന്നതിന്‌ ഇതും ഒരു തെളിവാണ്‌.
III. പ്രയോഗങ്ങള്‍. ഇലക്‌ട്രോളിസിസ്‌ പ്രതിഭാസത്തെ സാങ്കേതികവും വാണിജ്യപരവും ആയ അനവധി ആവശ്യങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു.
1. വിദ്യുത്‌ലേപനം. ചെമ്പുകൊണ്ടും പിച്ചളകൊണ്ടും നിര്‍മിച്ചിട്ടുള്ള പാത്രങ്ങളിലും മറ്റുപകരണങ്ങളിലും നിക്കല്‍, ക്രാമിയം, വെള്ളി, സ്വര്‍ച്ചം എന്നീ ലോഹങ്ങള്‍കൊണ്ടു വിദ്യുത്‌-ലേപനം (electro-plate) ചെയ്യുന്നതിന്‌ ആവശ്യമായ വസ്‌തു കാഥോഡായും, നിക്ഷേപിക്കേണ്ട ലോഹം ആനോഡായും ആ ലോഹത്തിന്റെ വിലേയമായ ഒരു ലവണം ഇലക്‌ട്രോളൈറ്റായും ഉപയോഗിച്ച്‌ കൃത്യനിര്‍വഹണം നടത്തുന്നു. വൈദ്യുതി പ്രവാഹം നടക്കുമ്പോള്‍ ലോഹത്തിന്റെ ലോലമായ ഒരു ഫിലിം കാഥോഡ്‌ വസ്‌തുവില്‍ നിക്ഷേപിക്കപ്പെടുന്നു.
2. ലോഹനിഷ്‌കര്‍ഷണം (Extraction of metals). ചില ലോഹങ്ങള്‍ അവയുടെ അയിരുകളില്‍നിന്നു വിദ്യുദപഘടനീയ പ്രക്രിയകൊണ്ട്‌ ലഭിക്കുന്നതാണ്‌. ഉദാ. അലുമിനിയം അടങ്ങിയിട്ടുള്ള ഖനിജ അയിരുകളായ ബോക്‌സൈറ്റിനെ (AI2 O3) ഉരുക്കിയ ക്രയോളൈറ്റില്‍ (Na3 AI F6) ലയിപ്പിച്ച്‌ ആ മിശ്രിതത്തില്‍ക്കൂടി കാര്‍ബണ്‍ ഇലക്‌ട്രോഡുകള്‍ ഉപയോഗിച്ച്‌ വിദ്യുദപഘടനത്തിലൂടെ വിദ്യുത്‌പ്രവാഹം ഉണ്ടാക്കി അലുമിനിയം ലഭ്യമാക്കാവുന്നതാണ്‌.
3. ലോഹശുദ്ധീകരണം (Purification of metals). മാലിന്യങ്ങള്‍ അടങ്ങിയ ലോഹത്തെ ആനോഡാക്കിയും, ശുദ്ധമായ അതേ ലോഹംതന്നെ കാഥോഡാക്കിയും, ലോഹത്തിന്റെ ഒരു ശുദ്ധ ലവണലായനി ഇലക്‌ട്രോളൈറ്റായും ഉപയോഗിച്ച്‌ അശുദ്ധമായ ലോഹം ശുദ്ധീകരിക്കാവുന്നതാണ്‌. വിദ്യുത്‌പ്രവാഹം നടക്കുമ്പോള്‍ ലായനിയില്‍ ആനോഡ്‌ അലിയുന്നു. ശുദ്ധമായ ലോഹം കാഥോഡില്‍ പറ്റിപ്പിടിച്ച്‌ നിക്ഷേപിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇപ്രകാരമാണ്‌ ചെമ്പ്‌ ശുദ്ധീകരിച്ചെടുക്കുന്നത്‌.
4. സോഡാക്കാര നിര്‍മാണം. സോഡിയം ക്ലോറൈഡ്‌ ലായനിയെ ഇലക്‌ട്രോളൈസ്‌ ചെയ്‌ത്‌ സോഡാക്കാരം (caustic soda) നിര്‍മിക്കാം.
5. വൈദ്യുതമുദ്രണം (Electro printing). മുദ്ര കൊത്തിയിട്ടുള്ള ലോഹബ്ലോക്കുകളുടെ ശരിപ്പകര്‍പ്പുകള്‍ വിദ്യുത്‌-നിക്ഷേപണം (electro deposition) മുഖേന നിര്‍മിക്കാവുന്നതാണ്‌. മെഴുകോ, ഗട്ടാപര്‍ച്ചയോ ഉപയോഗിച്ച്‌ ബ്ലോക്കില്‍ കൊത്തിയിട്ടുള്ള രൂപം പതിച്ച്‌ ബ്ലോക്കിന്റെ ഒരു മോള്‍ഡ്‌ വാര്‍ത്തെടുക്കുന്നു. അതിന്മേല്‍ ഗ്രാഫൈറ്റുപൊടി പൂശി മോള്‍ഡ്‌ വിദ്യുത്‌ചാലക സമര്‍ഥമാക്കുന്നു. അതില്‍പ്പിന്നെ വിദ്യുദപഘടനീയപ്രക്രിയകൊണ്ട്‌ അതിന്മേല്‍ ചെമ്പുപൂശുന്നു. അങ്ങനെ ലഭിക്കുന്ന താമ്രഫലകം ബ്ലോക്കിന്റെ ശരിപ്പകര്‍പ്പായിത്തീരുന്നു. ഇപ്രകാരമാണ്‌ മെഴുകു റിക്കാര്‍ഡില്‍നിന്നു ഗ്രാമഫോണ്‍ മാസ്റ്റര്‍ റിക്കാര്‍ഡ്‌ നിര്‍മിക്കപ്പെട്ടത്‌.
6. ഘനജലം വേര്‍തിരിക്കല്‍. വളരെയധികം സാധാരണജലത്തെ ഇലക്‌ട്രോളൈസുചെയ്‌ത്‌, അല്‌പം മാത്രം ബാക്കി ശേഷിക്കുമ്പോള്‍, അതില്‍ ഘനജലത്തിന്റെ തന്മാത്രകള്‍ ധാരാളം കാണപ്പെടുന്നു. ആദ്യം എടുത്ത ജലത്തിന്റെ ഇരുപത്തിഅയ്യായിരത്തിലൊരംശം മാത്രം ശേഷിക്കുമ്പോള്‍ ഘനജലം മാത്രമാണ്‌ ശേഷിക്കുന്നത്‌. ആകയാല്‍ സാധാരണ ജലത്തില്‍നിന്ന്‌ അണു ഊര്‍ജസിദ്ധാന്ത പ്രയോജകമായ ഘനജലം ഇലക്‌ട്രോളിസിസ്‌ വഴി സംഭരിക്കാം.
(പ്രാഫ. എസ്‌. ഗോപാലമേനോന്‍)
