Bipolar electrochemistry
بائپولر الیکٹرو کیمسٹری برقی کیمسٹری میں ایک رجحان ہے جو برقی شعبوں میں چلنے والی اشیاء کے پولرائزیشن پر مبنی ہے۔ درحقیقت، یہ پولرائزیشن سبسٹریٹ کی دو انتہاؤں کے درمیان ایک ممکنہ فرق پیدا کرتی ہے جو برقی میدان کی قیمت کو شے کے سائز سے ضرب دینے کے برابر ہے۔ اگر یہ ممکنہ فرق کافی اہم ہے، تو پھر ریڈوکس کے رد عمل شے کے انتہاؤں پر پیدا کیے جا سکتے ہیں، آکسیکرن ایک انتہا پر بیک وقت دوسرے انتہا پر کمی کے ساتھ مل کر ہوگا۔ پی ایچ اشارے والے حل پر مشتمل وزن والی کشتی میں پلاٹینم تار پر مشتمل ایک سادہ تجرباتی سیٹ اپ میں، دو الیکٹروڈوں میں 30 وی وولٹیج تار کے ایک سرے پر پانی میں کمی (کیتھوڈ) اور پی ایچ میں اضافہ (او ایچ-تشکیل) اور انوڈک سرے پر پانی کے آکسیکرن اور پی ایچ میں کمی کا سبب بنے گا۔ دو قطبی الیکٹروڈ کے قطبین بھی اطلاق شدہ برقی میدان کے ساتھ صف بندی کرتے ہیں۔ بنیادی باتیں جب برقی طور پر کنڈکٹو الیکٹروڈ کو براہ راست کنکشن کے بغیر، ایک ہی الیکٹرولائٹ میں، الیکٹرو کیمیکل سیل میں انوڈ اور کیتھوڈ کے درمیان کافی وولٹیج کے ساتھ رکھا جاتا ہے۔ الیکٹروڈ دونوں انتہاؤں پر بیک وقت کیتھوڈک اور انوڈک رد عمل کا تجربہ کرے گا۔ اس کا مطلب ہے، کنڈکٹو الیکٹروڈ ایک دو قطبی الیکٹروڈ (بی پی ای) بن جائے گا ؛ ایک برقی طور پر کنڈکٹو مواد جو آئنکلی کنڈکٹو الیکٹرولائٹ کے ساتھ رابطے میں ہے جس کا بجلی کی فراہمی کے ساتھ کوئی براہ راست الیکٹرانک کنکشن نہیں ہے، جو اس کے دونوں سروں (قطبوں) پر الیکٹرو کیمیکل (کمی اور آکسیکرن) رد عمل کو فروغ دیتا ہے ؛ جس کا مطلب ہے کہ یہ ایک ہی وقت میں کیتھوڈ اور انوڈ ہے۔ یہ اس کی وجہ سے ہوتا ہے: کیس (اے) برقی طور پر کنڈکٹو الیکٹروڈ (وی ایم) اور الیکٹرولائٹ (وی ایس) کے درمیان ممکنہ فرق (η) ایک ممکنہ میلان کا سبب بنتا ہے جو بعد میں بی پی ای-الیکٹرولائٹ انٹرفیس میں تقسیم ہوتا ہے، جس میں ایک انتہائی صلاحیت سب سے زیادہ ہوتی ہے (انوڈ + η) اور دوسری انتہائی صلاحیت سب سے کم ہوتی ہے (کیتھوڈ-η)۔ الیکٹرولائٹ پوٹینشل (Vs) گریڈینٹ/ڈراپ سے موازنہ کرتے ہوئے ؛ الیکٹروڈ پوٹینشل (Vm) BPE کھمبوں کے درمیان تبدیل نہیں ہوتا ہے، یہ الیکٹروڈ کی اعلی چالکتا کی وجہ سے ہے جو زیادہ تر اسٹیل مرکب دھاتوں کے لیے 106 S/m سے زیادہ ہے، اس کے مقابلے میں حل کی چالکتا آئنائزڈ پانی کے لیے 5.5 μS/m اور سمندری پانی کے لیے 5 S/m کی حد میں ہے۔ کیس (بی) بی پی ای میں بہتا ہوا کرنٹ کیونکہ یہ الیکٹرولائٹ کے مقابلے میں کم مزاحم کرنٹ کا راستہ فراہم کرتا ہے۔ جیسا کہ شکل میں دکھایا گیا ہے ؛ انوڈ سے موجودہ داخل ہونے والے سائیڈ (D/بلیو) کے نتیجے میں، سائیڈ D کیتھوڈک طور پر پولرائز ہو جائے گا (پوٹینشل زیادہ منفی ہو جائے گا)۔ دوسری طرف، سائیڈ (بی/ریڈ) جہاں کرنٹ نکل رہا ہے، یہ انوڈک طور پر پولرائز ہو جائے گا (پوٹینشل زیادہ مثبت ہو جائے گا) اور خراب ہو جائے گا۔ یہ پولرائزیشن کی وجہ سے ہوتا ہے جو موجودہ سمت کے برعکس ہوتا ہے۔ یہ نظریہ تمام کلاسیکی اور حالیہ کیتھوڈک تحفظ کی کتابوں، اور این اے سی ای کی اشاعتوں اور معیارات میں تقریبا قبول کیا گیا ہے، پائپ لائنوں اور مختلف ڈھانچوں کے درمیان ڈی سی کی مداخلت کی وجہ سے ہونے والے کٹاؤ اور کوٹنگ کی خرابی کی وضاحت کے طور پر (مثال کے طور پر۔ کیتھوڈکل طور پر محفوظ یا غیر محفوظ ڈھانچے، ریلوے اور ایچ وی ڈی سی)۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ یہ انتہائی مزاحم، متنوع ماحول میں بڑے پیمانے کے ڈھانچوں کے لیے زیادہ موزوں ہے جہاں حل کی صلاحیت (Vs) کم اہم کردار ادا کرتی ہے اور رد عمل بنیادی طور پر صرف قطبوں پر مرکوز ہوتے ہیں (جہاں کرنٹ داخل ہوتا ہے اور نکلتا ہے)۔ کیس (C) بی پی ای کے ہر قطب پر ممکنہ فرق (جو برقی کیمیائی تعاملات کے لیے کافی ہو بھی سکتا ہے اور نہیں بھی)۔ نوٹ کریں کہ حل کی صلاحیت براہ راست بجلی کے ذریعہ کنٹرول نہیں کی جاتی ہے (مثال کے طور پر۔ پوٹینٹیوسٹیٹ) کیونکہ یہ حل کی ساخت پر بھی منحصر ہے۔ لہذا، حل میں پرجاتیوں کو کم کرنے کے لیے الیکٹرانوں کی منتقلی کے لیے، کام کرنے والے الیکٹروڈ کی صلاحیت کو حل میں الیکٹرو ایکٹیو مالیکیول کے مقابلے میں زیادہ منفی قدر پر سیٹ کرنے کی ضرورت ہے، اور پھر-حرکیات کے لحاظ سے-الیکٹرانوں کی منتقلی ہو سکتی ہے۔ اسی طرح آکسیکرن کے رد عمل ہوتے ہیں۔ نیز، اوم کے قانون کے مطابق، برقی میدان اور حل کی صلاحیت (Vs) حل کی مزاحمت میں اضافے اور بیرونی سرکٹ پر لاگو کرنٹ کے ساتھ بڑھے گی۔ استعمال دو قطبی الیکٹرو کیمسٹری کا رجحان 1970 کی دہائی سے جانا جاتا ہے اور صنعت میں کچھ الیکٹرولائٹک ری ایکٹرز میں استعمال ہوتا ہے۔ اس تصور کے لیے سائنسی برادری کی دلچسپی میں بہت زیادہ اضافہ ہوتا نظر آتا ہے کیونکہ مارٹن فلیسمین اور ساتھی کارکنوں نے یہ مظاہرہ کیا کہ مائکرو میٹر کے سائز کے دو قطبی الیکٹروڈ کا استعمال کرتے ہوئے پانی کی تقسیم ممکن تھی۔ حال ہی میں، اس طرح کے ڈومینز میں متعدد ایپلی کیشنز جیسے کہ غیر متناسب مائیکرو اور نینو اسٹرکچرز کی ترکیب تجزیاتی کیمسٹری میٹریل سائنس، مائیکرو الیکٹرانکس اور مائیکرو آبجیکٹ پروپلشن تیار کیے گئے ہیں۔ حوالہ جات الیکٹرو کیمسٹری