Bulk electrolysis
بلک الیکٹرولیسس کو پوٹینیوسٹیٹک کولومیٹری یا کنٹرولڈ پوٹینشل کولومیٹری کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔ یہ تجربہ کولومیٹری کی ایک شکل ہے جس میں عام طور پر تین الیکٹروڈ سسٹم استعمال ہوتے ہیں جو پوٹینٹیوسٹیٹ کے ذریعے کنٹرول ہوتے ہیں۔ تجربے میں کام کرنے والے الیکٹروڈ کو مستقل صلاحیت (وولٹ) پر رکھا جاتا ہے اور وقت (سیکنڈ) کے ساتھ کرنٹ (ایمپس) کی نگرانی کی جاتی ہے۔ ایک مناسب طریقے سے چلائے جانے والے تجربے میں ایک اینالیٹ کو مقداری طور پر اس کی اصل آکسیکرن حالت سے ایک نئی آکسیکرن حالت میں تبدیل کیا جاتا ہے، یا تو کم یا آکسیڈائز کیا جاتا ہے۔ جیسے جیسے سبسٹریٹ کا استعمال ہوتا ہے، کرنٹ بھی کم ہوتا جاتا ہے، جب تبدیلی تکمیل کے قریب ہوتی ہے تو صفر کے قریب پہنچ جاتا ہے۔ بلک الیکٹرولیسس کے نتائج بصری طور پر دکھائے جاتے ہیں کیونکہ کل کولمبس (کل برقی چارج) سیکنڈ میں وقت کے خلاف پلاٹ کیے جاتے ہیں، حالانکہ تجربہ وقت کے ساتھ برقی کرنٹ (ایمپس) کی پیمائش کرتا ہے۔ یہ یہ ظاہر کرنے کے لیے کیا جاتا ہے کہ تجربہ کولمبس کی متوقع کل تعداد کے قریب پہنچ رہا ہے۔ بنیادی تعلقات اور ایپلی کیشنز نمونے کی کمیت، سالماتی کمیت، الیکٹروڈ رد عمل میں الیکٹرانوں کی تعداد، اور تجربے کے دوران گزرنے والے الیکٹرانوں کی تعداد سبھی کا تعلق فیراڈے کے برقی تجزیہ کے قوانین سے ہے۔ اس کے بعد، اگر تین اقدار معلوم ہوں، تو چوتھے کا حساب لگایا جا سکتا ہے۔ بلک الیکٹرولیسس مصنوعی مقاصد کے لیے بھی مفید ہو سکتا ہے اگر الیکٹرولیسس کے پروڈکٹ کو الگ کیا جا سکے۔ یہ اس وقت سب سے زیادہ آسان ہوتا ہے جب پروڈکٹ غیر جانبدار ہو اور اسے نکالنے کے ذریعے الیکٹرولائٹ کے محلول سے الگ کیا جا سکتا ہے یا جب پروڈکٹ الیکٹروڈ پر پلیٹ کرتا ہے یا کسی اور انداز میں نکلتا ہے۔ یہاں تک کہ اگر پروڈکٹ کو الگ تھلگ نہیں کیا جا سکتا ہے، تو بھی حل پر دیگر تجزیاتی تکنیکیں انجام دی جا سکتی ہیں جن میں این ایم آر، ای پی آر، یو وی-ویس، ایف ٹی آئی آر، دیگر تکنیکیں شامل ہیں جو مخصوص صورتحال پر منحصر ہیں۔ خاص طور پر ڈیزائن کیے گئے خلیوں میں تجربے کے دوران محلول کی فعال طور پر نگرانی کی جا سکتی ہے۔ سیل ڈیزائن زیادہ تر تین الیکٹروڈ تجربات میں دو الگ تھلگ خلیے ہوتے ہیں۔ ایک میں معاون اور کام کرنے والا الیکٹروڈ ہوتا ہے، جبکہ دوسرے میں حوالہ الیکٹروڈ ہوتا ہے۔ سختی سے بات کرتے ہوئے، حوالہ الیکٹروڈ کو علیحدہ ڈبے کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ ایک نیم حوالہ الیکٹروڈ جیسے سلور/سلور کلورائڈ تار الیکٹروڈ کو براہ راست تجزیاتی حل کے سامنے لایا جا سکتا ہے۔ ایسے حالات میں یہ خدشہ ہے کہ اینالائٹ اور ٹریس ریڈوکس مصنوعات حوالہ الیکٹروڈ کے ساتھ تعامل کر سکتی ہیں اور یا تو اسے بیکار بنا سکتی ہیں یا بہاؤ میں اضافہ کر سکتی ہیں۔ نتیجے کے طور پر، یہاں تک کہ یہ سادہ حوالہ جات بھی عام طور پر ان کے اپنے خلیوں میں الگ کیے جاتے ہیں۔ زیادہ پیچیدہ حوالہ جات جیسے معیاری ہائیڈروجن الیکٹروڈ، سنترپت کیلومیل الیکٹروڈ، یا سلور کلورائڈ الیکٹروڈ (مخصوص ارتکاز) الیکٹروڈ کے الگ ہونے یا تجزیہ کے ساتھ تعامل/رد عمل کے خوف سے تجزیہ حل کو براہ راست نہیں ملا سکتے ہیں۔ بلک الیکٹرولیسس تین حصوں والے خلیے میں بہترین کارکردگی کا مظاہرہ کیا جاتا ہے جس میں معاون الیکٹروڈ اور حوالہ الیکٹروڈ دونوں کا اپنا خلیہ ہوتا ہے جو کام کرنے والے الیکٹروڈ پر مشتمل خلیے سے جڑتا ہے۔ یہ معاون الیکٹروڈ پر ہونے والے ناپسندیدہ ریڈوکس واقعات کو الگ کرتا ہے۔ بلک الیکٹرولیسس کے دوران، تجزیہ کار کام کرنے والے الیکٹروڈ پر ریڈوکس ایونٹ سے گزرتا ہے۔ اگر نظام کھلا ہوتا، تو اس رد عمل کے پروڈکٹ کے لیے یہ ممکن ہوتا کہ وہ معاون الیکٹروڈ میں واپس پھیل جائے اور الٹا ریڈوکس رد عمل سے گزرے۔ کام کرنے والے الیکٹروڈ پر مناسب کرنٹ کو برقرار رکھنے کے علاوہ، معاون الیکٹروڈ انتہائی صلاحیتوں کا تجربہ کرے گا جو اکثر موجودہ کو متوازن کرنے کے لیے سالوینٹ یا الیکٹرولائٹ کو آکسائڈائز یا کم کرتا ہے۔ وولٹی میٹری کے تجربات میں، کرنٹ (ایمپس) اتنے چھوٹے ہوتے ہیں اور سالوینٹ یا الیکٹرولائٹ کی تھوڑی مقدار کو سڑنا کوئی مسئلہ نہیں ہے۔ اس کے برعکس، بلک الیکٹرولیسس میں طول و عرض کے کئی آرڈرز سے زیادہ کرنٹ شامل ہوتے ہیں۔ معاون الیکٹروڈ پر، یہ زیادہ کرنٹ حل/الیکٹرولائٹ کی ایک قابل ذکر مقدار کو تحلیل کر دے گا اور ممکنہ طور پر اس عمل میں حل کو ابال دے گا، یہ سب کرنٹ کو متوازن کرنے کی کوشش میں ہوگا۔ اس چیلنج کو کم کرنے کے لیے معاون خلیے میں اکثر مجموعی ریڈوکس رد عمل کو متوازن کرنے کے لیے اسٹوچیومیٹرک یا زیادہ مقدار میں قربانی کے تخفیف (فیروسین) یا قربانی کے آکسیڈینٹ (فیروسینیم) ہوتے ہیں۔ مثالی کارکردگی کے لیے معاون الیکٹروڈ سطح کے رقبے میں یکساں ہونا چاہیے، جتنا ممکن ہو اتنا قریب، اور کام کرنے والے الیکٹروڈ کے ساتھ یکساں فاصلے پر ہونا چاہیے۔ یہ "ہاٹ اسپاٹس" کو روکنے کی کوشش میں ہے۔ ہاٹ سپاٹ کم سے کم مزاحمت کے راستے پر چلنے والے کرنٹ کا نتیجہ ہیں۔ اس کا مطلب ہے کہ زیادہ تر ریڈوکس کیمسٹری کام کرنے والے اور معاون الیکٹروڈ کے درمیان مختصر ترین راستے کے دونوں سروں پر واقع ہوگی۔ محلول کی قابلیت مزاحمت سے وابستہ حرارت ان نکات کے آس پاس کے علاقے میں واقع ہو سکتی ہے، جو دراصل محلول کو ابالتی ہے۔ محلول کے اس الگ تھلگ ابالنے کے نتیجے میں ہونے والے بلبلے کو گیس کے ارتقاء کے ساتھ الجھایا جا سکتا ہے۔ شرحیں اور حرکیات اس طرح کے تعاملات/تجربات کی شرح کا تعین حل کے ارتکاز سے نہیں ہوتا ہے، بلکہ الیکٹروڈ کی سطح پر حل میں سبسٹریٹ کی بڑے پیمانے پر منتقلی سے ہوتا ہے۔ جب محلول کا حجم کم ہو جائے، محلول کو زیادہ تیزی سے ہلایا جائے، یا کام کرنے والے الیکٹروڈ کا رقبہ بڑھایا جائے تو شرحیں بڑھ جائیں گی۔ چونکہ بڑے پیمانے پر منتقلی بہت اہم ہے اس لیے بلک الیکٹرولیسس کے دوران محلول کو ہلایا جاتا ہے۔ تاہم، اس تکنیک کو عام طور پر ہائیڈرو ڈائنامک تکنیک نہیں سمجھا جاتا ہے، کیونکہ الیکٹروڈ کے خلاف حل کا لیمینر بہاؤ نہ تو ہلچل کا مقصد یا نتیجہ ہوتا ہے۔ بلک الیکٹرولیسس کو کبھی کبھار ادب میں الیکٹرو کیمیکل رد عمل کی شرحوں کا مطالعہ کرنے کے ذرائع کے طور پر حوالہ دیا جاتا ہے۔ تاہم، بلک الیکٹرولیسس عام طور پر الیکٹرو کیمیکل رد عمل کی شرحوں کا مطالعہ کرنے کا ایک ناقص طریقہ ہے کیونکہ بلک الیکٹرولیسس کی شرح عام طور پر مخصوص خلیوں کی بڑے پیمانے پر منتقلی انجام دینے کی صلاحیت سے کنٹرول ہوتی ہے۔ اس بڑے پیمانے پر منتقلی کی رکاوٹ سے سست شرحیں شاذ و نادر ہی دلچسپی کا باعث بنتی ہیں۔ کارکردگی اور تھرموڈینامکس الیکٹرو کیٹالیٹک تجزیے اکثر بلک الیکٹرولیسس تجربے کے ذریعے طے شدہ کسی دیئے گئے عمل کی موجودہ کارکردگی یا فیراڈک کارکردگی کا ذکر کریں گے۔ مثال کے طور پر، اگر ہائیڈروجن کا ایک مالیکیول تیزابیت کے محلول میں داخل کیے گئے ہر دو الیکٹرانوں سے نکلتا ہے تو فیراڈک کارکردگی 100% ہوگی۔ یہ اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ الیکٹرانوں نے کچھ اور رد عمل انجام نہیں دیا۔ مثال کے طور پر، پانی کی آکسیکرن اکثر انوڈ پر آکسیجن کے ساتھ ساتھ ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ بھی پیدا کرے گی۔ ان میں سے ہر ایک پروڈکٹ کا تعلق اس کی اپنی فیراڈک کارکردگی سے ہے جو تجرباتی انتظام سے منسلک ہے۔ نہ ہی موجودہ کارکردگی تھرموڈینامک کارکردگی کے برابر ہے، کیونکہ یہ کبھی بھی اس بات پر توجہ نہیں دیتا ہے کہ الیکٹرانوں میں کتنی توانائی (وولٹ میں پوٹینشل) شامل یا ہٹائی گئی ہے۔ وولٹیج کی کارکردگی کا تعین زیادہ صلاحیت والے رد عمل سے ہوتا ہے جس کا براہ راست تعلق برقی کیمیائی رد عمل کے تھرموڈینامکس سے ہوتا ہے۔ درحقیقت ردعمل جس حد تک تکمیل تک جاتا ہے اس کا تعلق اس بات سے ہے کہ لاگو صلاحیت سود کی تخفیف صلاحیت سے کتنی زیادہ ہے۔ ایسی صورت میں جہاں متعدد تخفیف کی صلاحیت دلچسپی کا باعث ہوتی ہے، برقی تجزیہ کی صلاحیت کو ریڈوکس واقعہ سے "محفوظ" فاصلہ (جیسے 200 ایم وی) طے کرنا اکثر مشکل ہوتا ہے۔ نتیجہ سبسٹریٹ کی نامکمل تبدیلی ہے، یا پھر کچھ سبسٹریٹ کو زیادہ کم شدہ شکل میں تبدیل کرنا ہے۔ گزر چکے کرنٹ کا تجزیہ کرتے وقت اور سبسٹریٹ حل کے ساتھ مزید تجزیہ/تنہائی/تجربات کرنے کی کوشش کرتے وقت اس عنصر پر غور کیا جانا چاہیے۔ حوالہ جات برقی تجزیاتی طریقے