विद्युत् रासायनिक श्रेणी

विद्युत् रासायनिक श्रेणी : (विद्युत् चालक श्रेणी). रासायनिक विक्रियेत इलेक्ट्रॉन देऊन दुसऱ्या मूलद्रव्यांचे ⇨क्षपण घडवून आणण्याची क्षमता क्रमवार कमी होत जाणाऱ्या मूलद्रव्यांची यादी. सर्वांत जास्त विक्रियाशील धातू या यादीत वर आणि सर्वांत जास्त  विक्रियाशील अधातू खाली असतात. नायट्रोजन व कार्बन यांसारख्या ज्या मूलद्रव्यांमध्ये सहसंयुजी (दोन इलेक्ट्रॉनांची अणूंमध्ये समान भागीदारी होऊन निर्माण होणाऱ्या) बंधांचे प्राबल्य असते, अशांचा सामान्यपणे या श्रेणीमध्ये समावेश करीत नाहीत.

धातूंची विद्युत् रासायनिक श्रेणी प्रयोगशाळेतील प्रयोगावरून प्रथम तयार करण्यात आली. कोणत्या धातू दुसऱ्या धातूंच्या लवणांच्या विद्रावातून त्यांचे विस्थापन करतात, हे निश्चित करणे हा या प्रयोगांचा हेतू होता. कॉपर सल्फेटाच्या विद्रावात जस्ताच्या स्वच्छ पट्टीवर लगेचच तांब्याचा निक्षेप असलेले आच्छादन आढळून येते आणि पट्टीतील जस्त विद्रावामध्ये जस्त आयन (विद्युत् भारित अणू) या स्वरूपात जाते. तांब्यापेक्षा अधिक विक्रियाशील धातू असल्यामुळे Cu²⁺ आयनांच्या विद्रावामधील ती विस्थापन करते. विक्रियमध्ये इलेक्ट्रॉनांचे स्थालांतर झाल्यामुळे ऑक्सिडीकरण-क्षपण [⟶ ऑक्सिडीभवन] जलदपणे घडल्याचे दिसून येते. ही विक्रिया संक्षिप्त रूपात खालीलप्रमाणेमांडता येते. Cu²⁺+Zn= Cu +Zn²⁺. अशाच प्रकारे Ag⁺ आयन असलेल्या विद्रावातील चांदीचे तांब्याने विस्थापन होते. आणि Cu²⁺ आयनांमुळे विद्राव रंगीत बनतो. या निरीक्षणांवरून विक्रियाशील श्रेणी Zn, Cu, Ag अशी करता येते. इतर धातूंबरोबरही परिपूर्ण प्रयोग करून  विक्रियाशिलतेनुसार संपूर्ण यादी तयार करणे शक्य होते. यादीतील सुरूवातीला असलेल्या धातू अत्यंत जलदपणे त्यांचे  इलेक्ट्रॉन देऊन टाकतात, असे आढळून येते. लिथियम सर्वांत जास्त विक्रियाशील  धातू असल्याचे दर्शविते.

विद्युत् रासायनिक श्रेणीचा क्रम निश्चित करणारे विस्थापन प्रयोग अत्यंत वेगवेगळ्या पर्यावरणांत घडून येत असतात, कारण त्यात धन प्रावस्था [⟶ प्रावस्था  नियम] आणि जलीय विद्रावसुद्धा असतात. वापरण्यात आलेल्या विक्रियाकारकांची संहती (विद्रावातील प्रमाण) आणि इतर विद्राव्य (विरघळणाऱ्या) पदार्थाची उपस्थिती असणे किंवा नसणे यांवरसुद्धा विद्रावातील विस्थापन विक्रिया अवलंबून असतात. विक्रियाशीलता श्रेणी अधिक काटेकोरपणे मिळविण्याकरिता विद्युत् अग्र वर्चस् ऑक्सिडीकरण-क्षपण वर्चस् अशा प्रकारची अधिक नेमकी राशी मिळविणे योग्य असते.

एखादी धातू त्याच धातूच्या लवण विद्रावात बुडविली, तर धातू व विद्रावातील धातू आयन यांच्यात विद्युत्  वर्चोभेद निर्माण होतो.अशा वेळी धातू व विद्रावातील धातू आयन यांच्यात व्युत्क्रमी समतोल असतो. ज्या वेळी या आयनांची संहती १ ग्रॅम-आयन प्रतिलीटर असेल तेव्हा  ह्या विद्युत् वर्चसास विद्युत् अग्र वर्चस् असे म्हणतात. अशा एखाद्या धातूचा विद्युत् अग्र एक ध्रुव व दुसरा ध्रुव म्हणून एखादा प्रमाण विद्युत् अग्र घेऊन विद्युत् घट तयार केला, तर त्या धातूचे  विद्युत् अग्र वर्चस् किती, हे आपणास कळून येते. अशा प्रकारे निरनिराळ्या धांतूच्या विद्युत् अग्र वर्चसांची निश्चिती करण्यासाठी प्रमाण विद्युत् अग्र म्हणून हायड्रोजन विद्युत् अग्राचा उपयोग करतात. प्लॅटिनम धातूवर प्लॅटिनिक क्लोराइडाच्या साह्याने प्लॅटिनमाचा थर दिला जातो. हा थर काळ्या मखमलीसारखा असतो. अशा प्रकारचे संस्करित प्लॅटिनमाचे अग्र १ ग्रॅम हायड्रोजन आयन प्रतिलिटर संहती असलेल्या हायड्रोक्लोरिक अम्लाच्या विद्रावात बुडविलेले असते. आणि त्यावर ७६० मिमी. दाब असलेला शुद्ध हायड्रोजन वायू बुडबुड्याच्या रूपात सोडलेला असतो. असे हे विद्युत् अग्र प्रमाण हायड्रोजन विद्युत् अग्र म्हणून समजले जाते. या अग्राचे विद्युत् वर्चस् शून्य  धरून इतर धातूंच्या अग्रांची विद्युत् वर्चसे निश्चित केली जातात. ज्या धातूंच्या  अणूंवरील  इलेक्ट्रॉन विद्रावात त्यांची विद्युत् अग्र वर्चसे धन-विद्युती समजतात व त्याच्या  उलट परिस्थिती असल्यास ती ऋण-विद्युती  संबोधतात. कोष्टकास मूलद्रव्यांची विद्युत् अग्र वर्चसे व्होल्टमध्ये दाखविली आहेत. या वर्चसांच्या चिन्हांकरिता परस्परविरोधी संकेत वापरण्यात येतात. १९५३ मध्ये आंतरराष्ट्रीय परिषदेने मान्यता दिलेले कोष्टकात दिलेले आहेत. 

विद्युत् रासायनिक श्रेणीमधील लिथियमापासून पाऱ्यापर्यंत असलेल्या सर्व धातूंची ऑक्सिजनाबरोबर प्रत्यक्ष विक्रिया होऊन ऑक्साइडे तयार होतात. लिथियमापासूनक्रोमियमापर्यतच्या सर्व धातूंच्या ऑक्साइडांचे हायड्रोजनाने क्षपण होत नाही, तथापि क्रोमियमाखालील सर्व मूलद्रव्यांच्या ऑक्साइडांचे क्षपण होते. लिथियमापासून सोडियमापर्यतच्या सर्व धातू पाण्यातून, लिथियमापासून लोखंडापर्यतच्या सर्व धातू वाफेतून आणि लिथियमापासून शिशापर्यंतच्या सर्व धातू अम्लातून हायड्रोजन मुक्त करतात.

कोष्टकातील प्रत्येक मूलद्रव्याच्या विद्युत् अग्र वर्चसाचा (क्षपणवर्चसाचा) उपयोग एखाद्या मूलद्रव्याची दुसऱ्यास क्षपण करण्याची क्षमता मोजण्याकरिता होतो. धातूंचा वापर केलेल्या विद्युत् रासयनिक घटांची विद्युत् चालक प्रेरणा (वि. चा. प्रे.) किंवा विद्युत् दाब हा वर्चस् यादीवरून अगोदर सांगणे शक्य होते (यामुळेच विद्युत् रासायनिक श्रेणीला विद्युत् चालक श्रेणी असेही म्हणतात). उदा., झिंग सल्फेट आणि कॉपर सल्फेट यांच्या प्रमाणित विद्रावांमध्ये  अनुक्रमे जस्त व तांबे यांची विद्युत् अग्रे बुडविलेला आणि विद्राव एकमेकांत मिसळले जाणार नाहीत असे सच्छिद्र पटल असलेला विद्यूत् घट तयार केला, तर तो घट क्षपण वर्चसांची बैजिक वजाबाकी करून आलेल्या मूल्याइतकी वि.चा प्रे. निर्माण करेल. 

वि. चा. प्रे.= तांब्याचे क्षपण वर्चस् – जस्ताचे क्षपण वर्चस्  

= ०·३४-(-०.७६)  = ०·३४+०.७६  

= १·१० व्होल्ट. 

संदर्भ: 1. Cotton, F. A. Wilkinson, G. Advanced Inorganic Chemistry : AComprehensive Text, 1980.

          2. Parkes, G. D., Ed., Melloe’s Medern Inorganic Chemisry, London, 1961.

शेजवलकर, वा. ग.

“