டேனியல் மின்கலம் ஒரு கால்வானிக் மின்கலமாகும். இது ஒரு வோல்டாயிக் மின்கலம் ஆகும்.
இது இரண்டு அரை மின்கலங்களைக் கொண்டுள்ளது.
அ) ஆக்ஸிஜனேற்ற அரை மின்கலன்
முகவையிலுள்ள நீர்த்த ஜிங்க் சல்பேட் கரைசலில் ஜிங்க் உலோகப்பட்டை மூழ்க வைக்கப்பட்டுள்ளது.
ஒடுக்க அரை மின்கலன்
முகவையிலுள்ள நீர்த்த காப்பர் சல்பேட் கரைசலில் காப்பர் உலோகப் பட்டை மூழ்க வைக்கப்பட்டுள்ளது.
அரை மின்கலங்களை இணைத்தல்
ஜிங்க் மற்றும் காப்பர் பட்டைகள் வெளிப்புறமாக ஒரு கம்பி மூலம் இணைக்கப்படுகின்றன. இதனூடே ஒரு இணைப்பியும் (k) ஒரு மின்மூலமும் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. (எடுத்துக்காட்டு: வோல்ட் மீட்டர்).
எதிர்மின்முனைப் பகுதி மற்றும் நேர்மின்முனைப் பகுதிகளிலுள்ள மின்பகுளிக் கரைசல்கள், தலைகீழாக கவிழ்த்து வைக்கப்பட்டுள்ள U வடிவ குழாய் மூலம் இணைக்கப்பட்டுள்ளன.
இந்த U வடிவ குழாயில், அகார்-அகார் ஜெல்லுடன் KCl, Na₂ SO₄ போன்ற வினையுறா மின்பகுளிகள் கலந்த பசை வைக்கப்பட்டுள்ளது. இது உப்பு பாலமாக செயல்படுகிறது.
இணைப்பி (k) மூலம் மின்சுற்றை மூடும்போது, எலக்ட்ரான்கள் ஜிங்க் பட்டையிலிருந்து காப்பர் பட்டைக்கு பாய்கின்றன. இதற்கு காரணம் அந்தந்த மின்முனைகளில் நிகழும் ஆக்ஸிஜனேற்ற ஒடுக்க வினைகளே ஆகும்.

நேர்மின்வாய் ஆக்ஸிஜனேற்றம்
i) ஜிங்க் பட்டை நேர்மின்முனை என்றழைக்கப்படுகிறது.
ii) ஜிங்க் மின்முனையில் ஆக்ஸிஜனேற்றம் நிகழ்கிறது.
iii) ஜிங்க் ஆனது Zn²⁺ அயனிகளாகவும், எலக்ட்ரான்களாகவும் ஆக்ஸிஜனேற்றமடைகின்றன.
iv) இந்த Zn²⁺அயனிகள் கரைசலுக்குள் நுழைகின்றன.
v) எலக்ட்ரான்கள் கம்பியின் வழியே வெளிச்சுற்றிற்கு பாய்கின்றன. பின்னர் அவை காப்பர் பட்டைக்குள் நுழைகின்றன.
vi) ஜிங்க் மின்முனையில் எலக்ட்ரான்கள் விடுவிக்கப்படுவதால், எதிர்குறியை (-ve) பெறுகிறது.
\(\mathrm{Zn}_{(\mathrm{s})} \rightarrow \mathrm{Zn}_{(\mathrm{aq})}^{2+}+2 \mathrm{e}^{-}\) (எலக்ட்ரான் இழப்பு -ஆக்ஸிஜனேற்றம்)
எதிர்மின்வாய் ஒடுக்கம் :
காப்பர் பட்டை - எதிர்மின்வாய்வாக செயல்படுகிறது.
ஆக்ஸிஜன் ஒடுக்கம் நடைபெறுகிறது.
மின்சுற்று வழியே ஜிங்க் பட்டையிலிருந்து காப்பர் பட்டைக்கு பாய்கின்றன.
கரைசலிலுள்ள Cu²⁺ அயனிகள் எலக்ட்ரான்களை ஏற்றுக்கொண்டு காப்பர் உலோகமாக ஒடுக்கமடைகின்றன.
இவை காப்பர் மின்முனையின் மீதே படிகின்றன.
காப்பர் மின்முனை எலக்ட்ரான்களை உட்கொள்ளப்படுவதால் நேர்க்குறியை (+ve) பெறுகிறது.
\(C u_{(a q)}^{2+}+2 e^{-} \rightarrow C u_{(s)}\)
(எலக்ட்ரான் ஏற்பு - ஒடுக்கம்)
உப்புப்பாலம் :
இரண்டு அரை மின்கலன்களிலுள்ள மின்பகுளிக் கரைசல்கள் உப்புப்பாலத்தை பயன்படுத்தி இணைக்கப்படுகின்றன.
இரண்டு மின்நடுநிலைத்தன்மையை பகுதிகளிலும் பராமரிக்க, வினையுறா எதிரயனிகள் Cl^- (உப்புப் பாலத்தில் வைக்கப்பட்டுள்ள KCI லிருந்து) உப்புப் பாலத்திலிருந்து நேர்மின்முனைப்பகுதிக்குள் நுழைகின்றன.
எதிர்மின்முனை ஒடுக்கத்தால் எதிர்மின்முனை கரைசல் அதிகளவு SO₄^2- அயனியை கொண்டுள்ளது.
மின் நடுநிலைத் தன்மையை பராமரிக்க K⁺அயனிகள் உப்புப்பாலத்திலிருந்து எதிர்மின்முனைப்பகுதிக்குள் நகருகின்றன.
மின்சுற்று முழுமையடைதல்:
எதிர்மின்சுமை கொண்ட ஜிங்க் மின்முனையிலிருந்து, நேர்மின்சுமை கொண்ட காப்பர் மின்முனையை நோக்கி வெளிச்சுற்றின் வழியே எலக்ட்ரான்கள் பாய்கின்றன.
அதே நேரத்தில், எதிரயனிகள் நேர்மின்முனைப் பகுதியை நோக்கியும், நேரயனிகள் எதிர்மின்முனைப் பகுதியை நோக்கியும் நகருகின்றன.
இதனால் மின்சுற்று முழுமையடைகிறது.
மின்முனைகள் அழிதல்:
டேனியல் மின்கலமானது செயல்பட, ஜிங்க் மின்முனையில் நிறை தொடர்ந்து குறைகிறது, ஆனால் காப்பர் மின்முனையின் நிறை தொடர்ந்து அதிகரிக்கிறது.
எனவே ஜிங்க் மின்முனையானது முற்றிலுமாக Zn²⁺ அயனிகளாக மாறும் வரையிலோ அல்லது மொத்த Cu²⁺ அயனிகளும் உலோக காப்பராக மாறும் வரையிலோ மின்கலன் வேலை செய்யும்.
Zn(s) + CuSO₄(aq) \(\rightarrow\) ZnSO₄(aq) + Cu(s)
கால்வானிக் மின்கல குறியீடு
\(Z n_{(s)}\left|Z n_{(a q)}\right| C u^{2+}_{(a q)}| C u_{(s)}\)

மின்னாற்பகுப்புக் கலனில் இரண்டு இரும்பு மின்முனைகள் உருகிய சோடியம் குளோரைடினுள் மூழ்க வைக்கப்பட்டுள்ளன. மேலும் அவை DC மின்மூலத்துடன் சாவியின் உதவியால் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. மின்மூலத்தின் எதிர் முனையுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ள மின்முனையானது எதிர்முனை என்றழைக்கப்படுகிறது.
மின்மூலத்தின் நேர் முனையுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ள மின்முனையானது நேர்மின்முனை என்றழைக்கப்படுகிறது. சாவி கொண்டு மூடிய உடன் வெளிப்புற DC மின்மூலமானது, எதிர்மின்முனை வழியே எலக்ட்ரான்களை பாய்ச்சுகிறது. அதே நேரத்தில், நேர்மின்முனை வழியே எலக்ட்ரான்களை இழுக்கிறது.
கலவினைகள்
Na⁺ அயனிகள் எதிர்மின்முனையை நோக்கி கவரப்படுகின்றன. அங்கு அவை எலக்ட்ரான்களுடன் இணைந்து, திரவ சோடியமாக ஒடுக்கமடைகின்றன.
எதிர்மின்முனை (ஒடுக்கம் ):
Na⁺(l) + e^- \(\rightarrow\) Na(l)   E⁰ = -2.71 V
இதேபோல, CI^- அயனிகள் நேர்மின்முனையை நோக்கி கவரப்படுகின்றன, அங்கு அவை அவற்றின் எலக்ட்ரான்களை இழந்து ஆக்ஸிஜனேற்றமடைந்து குளோரின் வாயுவாக மாறுகின்றன.
நேர்மின்முனை (ஆக்ஸிஜனேற்றம்) :
2Cl^-(l) \(\rightarrow\) Cl₂(g) + 2e^-
E⁰ = - 1.36 V
ஒட்டுமொத்த வினை,
2Na⁺ (l) + 2Cl^-(l) \(\rightarrow\) 2Na(l) + Cl₂(g),
E⁰ = -4.07 V
மேற்காண் வினை தன்னிச்சையற்றது என்பதை எதிர்குறி E° மதிப்பு காட்டுகிறது. எனவே, உருகிய சோடியம் NaCl ன் மின்னாற்பகுத்தலை நிகழ்த்த 4.07 V ஐ விட அதிகமான மின்னழுத்தத்தை நாம் செலுத்த வேண்டும்.
மின்னாற்பகுப்புக் கலனில், கால்வானிக் மின்கலத்தில் நிகழ்வதைப்போலவே நேர்மின்முனை ஆக்ஸிஜனேற்றமும், எதிர்மின்முனையில் ஒடுக்கமும் நிகழ்கின்றன. ஆனால் மின்முனைகளின் குறி எதிரெதிரானது. அதாவது மின்னாற்பகுப்புக் கலனில் எதிர்மின்முனையின் குறி -ve மற்றும் நேர்மின்முனையின் குறி +ve.

கோல்ராஷ் விதி:
அளவிலா நீர்த்தலில், ஒரு மின்பகுளியின் வரம்புநிலை மோலார் கடத்துத்திறன் மதிப்பானது, அதன் பகுதிக்கூறு அயனிகளின் வரம்புநிலை மோலார் கடத்துத்திறன்களின் கூடுதலுக்கு சமமாக இருக்கும். அதாவது நேரயனிகள் ஒரு திசையிலும், எதிரயனிகள் அதற்கு எதிர்திசையிலும் ஒன்றையொன்று சாராமல் நகர்வதால் மோலார் கடத்துத்திறன் கிடைக்கிறது.
NaCl, போன்ற ஒற்றை-ஒற்றை இணைதிற மின்பகுளிக்கு கோல்ராஷ் விதியானது பின்வருமாறு குறிப்பிடப்படுகிறது.
\(\left ( \Lambda^{0}_m \right )_{NaCl}=\left ( \lambda ^{0}_m \right )_{Na^{+}}+\left ( \lambda^{0}_m \right )_{Cl^-}\)
பொதுவாக அளவிலா நீர்த்தலில் A_x B_y எனும் வாய்ப்பாடு கொண்ட ஒரு மின்பகுளியின் மோலார் கடத்துத்திறனை கோல்ராஷ் விதிப்படி பின்வருமாறு எழுதலாம்.
\(\left ( \Lambda^{0}_m \right )_{A_xB_y}=X\left ( \lambda ^{0}_m \right )_{A^{y+}}+Y\left ( \lambda^{0}_m \right )_{B^{x-}}\)
ஆ) கோல்ராஷ் விதியின் பயன்கள்.
அளவிலா நீர்த்தலில் ஒரு வலிமைகுறைந்த மின்பகுளியின் மோலார் கடத்துத்திறனை சோதனை மூலம் நிர்ணயித்தல் என்பது சாத்தியமே இல்லாத ஒன்றாகும். எனினும், அதே மதிப்பை கோல்ராஷ் பயன்படுத்தி கணக்கிட முடியும்.
எடுத்துக்காட்டாக, HCl, NaCl மற்றும் CH₃COONa, போன்ற வலிமைமிகு மின்பகுளிகளின் சோதனை மூலம் கண்டறியப்பட்ட மோலார் கடத்துத்திறன் மதிப்புகளிலிருந்து CH₃ COOH அமிலத்தின் மோலார் கடத்துத்திறன் மதிப்பை கணக்கிட முடியும்.
\(\begin{aligned} \Lambda_{\mathrm{CH}_3 \mathrm{COONa}}^{\mathrm{o}} & =\lambda_{\mathrm{Na}^{+}}^0+\lambda_{\mathrm{CH}_3 \mathrm{COO}^{-}}^0 \end{aligned}\) ...(1)
\(\begin{aligned} \Lambda_{\mathrm{HCl}}^0 & =\lambda_{\mathrm{H}+}^0+\lambda_{\mathrm{Cl}^{-}}^0 \end{aligned}\)                        ...(2)
\(\begin{aligned} \Lambda_{\mathrm{NaCl}}^0 & =\lambda_{\mathrm{Na}^{+}}^0+\lambda_{\mathrm{Cl}^{-}}^0 \end{aligned}\)                     ...(3)
சமன்பாடு (1) + சமன்பாடு (2) - சமன்பாடு (3) கொடுப்பது,
\(\begin{aligned} & \left(\Lambda_{\mathrm{CH}_3 \mathrm{COONa}}^0\right)+\left(\Lambda_{\mathrm{HCl}}^0\right)-\left(\Lambda_{\mathrm{NaCl}}^0\right)=\lambda_{\mathrm{H}+}^0+\lambda_{\mathrm{CH}_3 \mathrm{CoO}^{-}}^0 \\ \end{aligned}\)
\(\begin{aligned} & =\Lambda_{\mathrm{CH}_3 \mathrm{COOH}}^0 \end{aligned}\)

அ) ஆக்ஸிஜனேற்றம் (நேர்மின்முனை):
 \(\mathrm{Mg} \rightarrow \mathrm{Mg}^{2+}+2 \mathrm{e}^{-} ; \mathrm{E}_{\mathrm{Ox}}^0=+2.3 \mathrm{~V}\) ....(1)
ஒடுக்கம் (எதிர்மின்முனை) :
\(\begin{aligned} A \mathrm{~g}^{+}+\mathrm{e}^{-} & \rightarrow \mathrm{Ag} ; \mathrm{E}_{\text {red }}^0=+0.80 \mathrm{~V} \end{aligned}\) .....(2)
\(\begin{aligned} E_{\text {cell }}^0=\left(\mathrm{E}_{\text {Ox }}^0\right)_{\text {anode }}+\left(\mathrm{E}_{\text {red }}^0\right)_{\text {cathode }} \end{aligned}\)
= 2.37 + 0.80 = 3.17 V
நிகர வினை : (1) + 2 \(\times\) (2)
                        \(\begin{aligned} & \mathrm{Mg} \rightarrow \mathrm{Mg}^{2+}+2 \mathrm{e}^{-} \\ & 2 \mathrm{Ag}^{+}+2 \mathrm{e}^{-} \rightarrow 2 \mathrm{Ag} \\ & \hline \mathrm{Mg}+2 \mathrm{Ag}^{+} \rightarrow \mathrm{Mg}^{2+}+2 \mathrm{Ag} \\ & \hline \end{aligned}\)
ஆ) \(\begin{aligned} \therefore \Delta \mathrm{G}^0 & =-\mathrm{nFE}^0 \end{aligned}\)
\(\begin{aligned} =-2 \times 96500 \times 3.17 \end{aligned}\)
\(\begin{aligned} =611810 \mathrm{~kJ}=\Delta \mathrm{G}^{\mathrm{O}} \end{aligned}\)
\(\begin{aligned} \Delta \mathrm{G}^{\mathrm{o}} & =-6.12 \times 10^5 \mathrm{~J} \end{aligned}\)
\(\begin{aligned} \Delta \mathrm{G}^{\circ} & =\mathrm{W}_{\max } \end{aligned}\)
\(\begin{aligned} \mathrm{W}_{\max } & =6.12 \times 10^5 \mathrm{~J} \end{aligned}\)
இ) \(\begin{aligned} \Delta \mathrm{G}^0=-2.303 \space \mathrm{RT} \space \log \mathrm{kc} \end{aligned}\)
\(\begin{aligned} \log \mathrm{K}_{\mathrm{c}}=-\frac{\Delta G^0}{2.303 R T} \end{aligned}\)
\(\begin{aligned} \log \mathrm{K}_{\mathrm{c}}=-\frac{\left(-6.12 \times 10^5\right)}{2.303 \times 8.314 \times 298}=107.2 \end{aligned}\)
K_c = Anti log 107.2

கொடுக்கப்பட்டது:
[Cu²⁺] = 0.1M; \(E^{0}_{Cu^{2+}|Cu}\)= 0.34 V
மின்கலவினை: \(Cu^{2+}_{(aq)}+2e^{-}\rightarrow Cu_{(s)}\)
\(E_{cell}=E^{0}-\frac{0.0591}{n}log\frac{[Cu]}{[Cu^{2+}]}\)
\(=0.34-\frac{0.0591}{2}log\frac{1}{0.1}\)
E_cell= 0.34 - 0.0296
= +0.31 V