जेव्हा वितळलेल्या सोडियम क्लोराइड मधून 100 A विद्युत प्रवाह 965 से, करिता प्रवाहित केला, तर (Na = 23, Cl = 35.5)
📐 वापरलेले सूत्र:
फॅराडेचा विद्युत अपघटनाचा पहिला नियम (Faraday's First Law of Electrolysis):
विद्युतभार $Q = I \times t$
येथे, $I = 100\text{ A}, \; t = 965\text{ s}$
$Q = 100 \times 965 = 96,500\text{ C} = 1\text{ Faraday (F)}$
$1\text{ F}$ चार्जमुळे $1\text{ मोल Na} = 23\text{ ग्रॅम}$ सोडियम जमा होतो.
$2\text{ F}$ चार्जमुळे $1\text{ मोल } \text{Cl}_2 (22.4\text{ L})$ मुक्त होतो.
$\implies 1\text{ F}$ चार्जमुळे मुक्त वायू $= \frac{1}{2}\text{ मोल } \text{Cl}_2 = 0.5 \times 22.4 = 11.2\text{ L}$ (किंवा $35.5\text{ ग्रॅम}$).
स्पष्टीकरण:
जेव्हा सोडियम क्लोराईडच्या जलीय द्रावणातून विद्युत प्रवाह जातो तेव्हा सोडियम आयन कॅथोडकडे जातात आणि क्लोराईड आयन ॲनोडकडे जातात.
वितळलेल्या सोडियम क्लोराईडवर प्रवाहित होणारा चार्ज , Q = विद्युतप्रवाह × वेळ = 100A × 965s = 96500C
आपल्याला माहित आहे, 2Cl-⇔Cl2 + 2e-
याचा अर्थ, क्लोरीन वायूचा एक मोल तयार करण्यासाठी, इलेक्ट्रॉनचे दोन मोल मुक्त होतात.
तर, क्लोरीन वायूच्या मोलची संख्या मुक्त झाली = Q/(2 × 96500C) = 1/2 = 0.5
आता,NTPमध्ये क्लोरीन वायूचे प्रमाण = क्लोरीन वायूचा मोल × 22.4 L= 0.5 × 22.4L = 11.2L
यावरून,23 ग्रॅम सोडियम कॅथोडवर जमा होतो आणि 17.5 ग्रॅम क्लोरीन वायू ॲनोडवर उत्क्रांत होतो. त्यामुळे पर्याय 3 योग्य आहे.
विद्युत अपघटन (Electrolysis) नियम: १ फॅराडे ($1\text{ F} = 96,500\text{ C}$) विद्युतप्रभारामुळे कोणत्याही पदार्थाचा १ ग्रॅम-तुल्यांक (1 gram equivalent) भार इलेक्ट्रोडवर जमा होतो. $Q = I \times t$ हे मूलभूत सूत्र एमपीएससी विचारते.
📐 Formula Used:
Faraday's First Law of Electrolysis:
Electric Charge $Q = I \times t$
Given $I = 100\text{ A}, \; t = 965\text{ s}$:
$Q = 100 \times 965 = 96,500\text{ C} = 1\text{ Faraday (F)}$
$1\text{ F}$ charge deposits $1\text{ mole Na} = 23\text{ g}$.
$2\text{ F}$ charge liberates $1\text{ mole } \text{Cl}_2 (22.4\text{ L})$.
$\implies 1\text{ F}$ charge liberates $\frac{1}{2}\text{ mole } \text{Cl}_2 = 0.5 \times 22.4 = 11.2\text{ L}$ (or $35.5\text{ g}$).
Explanation:
When an electric current is passed through an aqueous solution of sodium chloride, sodium ions move towards the cathode and chloride ions move towards the anode.
Charge flowing on molten sodium chloride , Q = current × time= 100A × 965s = 96500C
we know, 2Cl-⇔Cl2 + 2e-
It means, To form one mole of chlorine gas, two moles of electrons are liberated.
so, number of mole of chlorine gas liberated = Q/(2 × 96500C) = 1/2 = 0.5
now, volume of chlorine gas at NTP = mole of chlorine gas × 22.4 L= 0.5 × 22.4L = 11.2L
From the above 23 g of sodium is deposited at cathode and 17.5 g of chlorine gas is evolved at anode. Hence option 3 is correct.
Faraday's Laws of Electrolysis: 1 Faraday ($96,500\text{ C}$) deposits 1 gram-equivalent of any substance. Remember $Q = I \times t$ and molar mass conversions for MPSC numericals.