Ion transport number
રસાયણશાસ્ત્રમાં, આયન પરિવહન સંખ્યા, જેને સ્થાનાંતરણ સંખ્યા પણ કહેવામાં આવે છે, તે આપેલ આયનીય પ્રજાતિઓ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં વહન કરવામાં આવતા કુલ વિદ્યુત પ્રવાહનો અપૂર્ણાંક છેઃ પરિવહન સંખ્યામાં તફાવતો વિદ્યુત ગતિશીલતામાં તફાવતોને કારણે ઉદ્ભવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સોડિયમ ક્લોરાઇડના જલીય દ્રાવણમાં, અડધાથી ઓછો પ્રવાહ હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ સોડિયમ આયનો (કેટાયન) દ્વારા વહન કરવામાં આવે છે અને અડધાથી વધુ નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ક્લોરાઇડ આયનો (એનાયન) દ્વારા વહન કરવામાં આવે છે કારણ કે ક્લોરાઇડ આયનો ઝડપથી ખસેડવા માટે સક્ષમ હોય છે, એટલે કે, ક્લોરાઇડ આયનો સોડિયમ આયનો કરતાં વધુ ગતિશીલતા ધરાવે છે. દ્રાવણમાંના તમામ આયનો માટે પરિવહન સંખ્યાઓનો સરવાળો હંમેશા એકતાની બરાબર હોય છેઃ પરિવહન સંખ્યાનો ખ્યાલ અને માપન વર્ષ 1853માં જોહાન વિલ્હેમ હિટોર્ફ દ્વારા રજૂ કરવામાં આવ્યું હતું. પ્રવાહી જંકશન પોટેન્શિયલ વિવિધ આયન પરિવહન સંખ્યાઓ ધરાવતા દ્રાવણમાં આયનોમાંથી ઉદ્ભવી શકે છે. શૂન્ય સાંદ્રતા પર, મર્યાદિત આયન પરિવહન સંખ્યાઓને કેટાયન (), એનાયન () અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ () ની મર્યાદિત દાઢ વાહકતાની દ્રષ્ટિએ વ્યક્ત કરી શકાય છેઃ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટના સૂત્ર એકમ દીઠ અનુક્રમે કેટાયન અને એનાયનની સંખ્યા ક્યાં અને ક્યાં છે. વ્યવહારમાં મોલર આયનીય વાહકતાની ગણતરી માપેલા આયન પરિવહન સંખ્યાઓ અને કુલ મોલર વાહકતામાંથી કરવામાં આવે છે. કેટાયન માટે, અને તેવી જ રીતે એનાયન માટે. ઉકેલોમાં, જ્યાં આયનીય જટિલતા અથવા સામાજિકતા મહત્વપૂર્ણ છે, ત્યાં બે અલગ અલગ ટ્રામસ્પોર્ટ/ટ્રામફેરેન્સ નંબરોને વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે. ઉચ્ચનું વ્યવહારુ મહત્વ (એટલે કે. 1 ની નજીક) ચાર્જ-શટલિંગ આયનની સ્થાનાંતરણ સંખ્યાઓ (એટલે કે. લિથિયમ-આયન બેટરીઓમાં Li +) એ હકીકત સાથે સંબંધિત છે કે, સિંગલ-આયન ઉપકરણોમાં (જેમ કે લિથિયમ-આયન બેટરી) ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં આયનની ટ્રાન્સફર સંખ્યા 1 ની નજીક હોય છે, સાંદ્રતા ઢાળ વિકસતા નથી. ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ ચક્ર દરમિયાન સતત ઇલેક્ટ્રોલાઇટની સાંદ્રતા જાળવવામાં આવે છે. છિદ્રાળુ ઇલેક્ટ્રોડ્સના કિસ્સામાં ઉચ્ચ પ્રવાહ ઘનતા પર નક્કર વિદ્યુત સક્રિય પદાર્થોનો વધુ સંપૂર્ણ ઉપયોગ શક્ય છે, ભલે ઇલેક્ટ્રોલાઇટની આયનીય વાહકતા ઓછી હોય. પ્રાયોગિક માપન પરિવહન સંખ્યાઓ નક્કી કરવા માટે ઘણી પ્રાયોગિક તકનીકો છે. હિટોર્ફ પદ્ધતિ ઇલેક્ટ્રોડની નજીક આયન સાંદ્રતાના ફેરફારોના માપન પર આધારિત છે. ફરતી સીમા પદ્ધતિમાં વિદ્યુત પ્રવાહને કારણે બે ઉકેલો વચ્ચેની સીમાની વિસ્થાપનની ઝડપને માપવાનો સમાવેશ થાય છે. હિટોર્ફ પદ્ધતિ આ પદ્ધતિ જર્મન ભૌતિકશાસ્ત્રી જોહાન વિલ્હેમ હિટોર્ફ દ્વારા 1853 માં વિકસાવવામાં આવી હતી, અને તે ઇલેક્ટ્રોડ્સની નજીકમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશનની સાંદ્રતામાં ફેરફારોના અવલોકનો પર આધારિત છે. હિટોર્ફ પદ્ધતિમાં, વિદ્યુતવિચ્છેદન ત્રણ ખંડવાળા કોષમાં કરવામાં આવે છેઃ એનોડ, કેન્દ્રીય અને કેથોડ. એનોડ અને કેથોડ ખંડોમાં સાંદ્રતાના ફેરફારોનું માપન પરિવહન સંખ્યાઓ નક્કી કરે છે. ચોક્કસ સંબંધ બે ઇલેક્ટ્રોડ પરની પ્રતિક્રિયાઓની પ્રકૃતિ પર આધાર રાખે છે. ઉદાહરણ તરીકે જલીય તાંબુ (II) સલ્ફેટ () ના વિદ્યુતવિચ્છેદન માટે, અને આયનો સાથે, કેથોડ પ્રતિક્રિયા એ ઘટાડો છે અને એનોડ પ્રતિક્રિયા એ ક્યુ નું અનુરૂપ ઓક્સિડેશન છે. કેથોડ પર, વીજળીના કુલમ્બનો માર્ગ મોલ્સના ઘટાડા તરફ દોરી જાય છે, જ્યાં ફેરાડે અચળાંક છે. આયનો પ્રવાહનો અપૂર્ણાંક વહન કરતા હોવાથી, કેથોડ ડબ્બામાં વહેતું પ્રમાણ મોલ્સ છે, તેથી કેથોડ ડબ્બામાં ચોખ્ખો ઘટાડો બરાબર છે. પરિવહનની સંખ્યાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે આ ઘટાડાને રાસાયણિક વિશ્લેષણ દ્વારા માપી શકાય છે. એનોડ કમ્પાર્ટમેન્ટનું વિશ્લેષણ ચેક તરીકે મૂલ્યોની બીજી જોડી આપે છે, જ્યારે કેન્દ્રીય કમ્પાર્ટમેન્ટમાં સાંદ્રતામાં કોઈ ફેરફાર થવો જોઈએ નહીં સિવાય કે દ્રાવકોના પ્રસરણથી પ્રયોગના સમય દરમિયાન નોંધપાત્ર મિશ્રણ થયું હોય અને પરિણામો અમાન્ય થયા હોય. મૂવિંગ બાઉન્ડ્રી પદ્ધતિ આ પદ્ધતિ બ્રિટિશ ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ ઓલિવર લોજ દ્વારા 1886માં અને વિલિયમ સેસિલ ડેમ્પિયર દ્વારા 1893માં વિકસાવવામાં આવી હતી. તે વિદ્યુત ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ બે નજીકના ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ વચ્ચેની સીમાની હિલચાલ પર આધાર રાખે છે. જો રંગીન ઉકેલનો ઉપયોગ કરવામાં આવે અને ઇન્ટરફેસ વ્યાજબી રીતે તીક્ષ્ણ રહે, તો ફરતી સીમાની ઝડપને માપી શકાય છે અને આયન સ્થાનાંતરણ સંખ્યાઓ નક્કી કરવા માટે તેનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. સૂચક ઇલેક્ટ્રોલાઇટનું કેટાયન કેટાયન કરતાં વધુ ઝડપથી આગળ વધવું જોઈએ નહીં, જેની પરિવહન સંખ્યા નક્કી કરવાની હોય છે, અને તેમાં મુખ્ય ઇલેક્ટ્રોલાઇટ જેવું જ આયન હોવું જોઈએ. મુખ્ય ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઉપરાંત (દા. ત., એચસીએલ) હળવા રાખવામાં આવે છે જેથી તે સૂચક ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પર તરે. તે શ્રેષ્ઠ રીતે કામ કરે છે કારણ કે તે મુખ્ય ઇલેક્ટ્રોલાઇટ એચ. સી. એલ. કરતાં ઓછું ગતિશીલ છે અને બંને માટે સામાન્ય છે. ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ (એચસીએલ (એક્યુ)) ની પરિવહન સંખ્યા કેડમિયમ એનોડ અને એજી-એજીસીએલ કેથોડ વચ્ચેના વિદ્યુત વિચ્છેદન દ્વારા નક્કી કરી શકાય છે. એનોડ પ્રતિક્રિયા એવી છે કે એનોડની નજીક કેડમિયમ ક્લોરાઇડ () દ્રાવણ રચાય છે અને પ્રયોગ દરમિયાન કેથોડ તરફ આગળ વધે છે. એસિડિક એચસીએલ દ્રાવણ અને નજીકના તટસ્થ દ્રાવણ વચ્ચેની સીમાને દૃશ્યમાન બનાવવા માટે બ્રોમોફેનોલ વાદળી જેવા એસિડ-બેઝ સૂચક ઉમેરવામાં આવે છે. સીમા તીક્ષ્ણ રહેવાનું વલણ ધરાવે છે કારણ કે અગ્રણી દ્રાવણ એચસીએલમાં સૂચક દ્રાવણ કરતાં વધુ વાહકતા હોય છે, અને તેથી સમાન પ્રવાહ વહન કરવા માટે નીચું વિદ્યુત ક્ષેત્ર હોય છે. જો વધુ ગતિશીલ આયન દ્રાવણમાં પ્રસરે છે, તો તે ઝડપથી ઉચ્ચ વિદ્યુત ક્ષેત્ર દ્વારા સીમા પર પાછા પ્રવેગી જશે; જો ઓછું ગતિશીલ આયન એચસીએલ દ્રાવણમાં પ્રસરે છે, તો તે નીચલા વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં મંદ થશે અને દ્રાવણ પર પાછા આવશે. ઉપરાંત, ઉપકરણનું નિર્માણ કેથોડની નીચે એનોડ સાથે કરવામાં આવે છે, જેથી તળિયે ગાઢ દ્રાવણ બને. પછી અગ્રણી દ્રાવણની કેટાયન પરિવહન સંખ્યાની ગણતરી કેટાયન ચાર્જ ક્યાં છે, સાંદ્રતા, સમયની સીમા દ્વારા ખસેડાયેલ અંતર, ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર, ફેરાડે અચળાંક અને વિદ્યુત પ્રવાહ તરીકે કરવામાં આવે છે. સાંદ્રતા કોષો આ જથ્થાની ગણતરી આયનીય પરિવહન વિના અથવા તેની સાથે બે સાંદ્રતા કોષોના કાર્યના ઢોળાવ પરથી કરી શકાય છે. પરિવહન સાંદ્રતા કોષના ઇ. એમ. એફ. માં કેટાયનની પરિવહન સંખ્યા અને તેના પ્રવૃત્તિ ગુણાંક બંનેનો સમાવેશ થાય છેઃ જ્યાં અને જ્યાં અનુક્રમે જમણા અને ડાબા હાથના ઇલેક્ટ્રોડના એચ. સી. એલ. ઉકેલોની પ્રવૃત્તિઓ છે, અને તે પરિવહન સંખ્યા છે. ઇલેક્ટ્રોફોરેટિક મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇમેજિંગ પદ્ધતિ આ પદ્ધતિ વિદ્યુત પ્રવાહના ઉપયોગ પર વિદ્યુતરાસાયણિક કોષોમાં એન. એમ. આર.-સક્રિય કેન્દ્રક (સામાન્ય રીતે 1H, 19F, 7Li) ધરાવતા આયનોના વિતરણના ચુંબકીય રેઝોનન્સ ઇમેજિંગ પર આધારિત છે.