วันพุธที่ 3 ตุลาคม พ.ศ. 2555

เซลล์ไฟฟ้าเคมี (Electrochemical cell)
เซลล์ไฟฟ้าเคมี (Electrochemical view) คือ เครื่องมือหรืออุปกรณ์ทางเคมีที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า หรือไฟฟ้าเป็นเคมี
เซลล์ไฟฟ้าเคมี แบ่งออกเป็น 2 ประเภท
1. เซลล์กัลวานิก (Galvanic cell) คือ เซลล์ไฟฟ้าเคมีที่เปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า เกิดจากสารเคมีทำปฏิกิริยากันในเซลล์ แล้วเกิดกระแสไฟฟ้า เช่น ถ่านไฟฉาย เซลล์แอลคาไลน์ เซลล์ปรอท เซลล์เงิน แบตเตอรี่
2. เซลล์อิเล็กโทรไลต์ (Electrolytic cell) คือ เซลล์ไฟฟ้าเคมีที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานเคมี เกิดจากการผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปในเซลล์ แล้วเกิดปฏิกิริยาเคมีขึ้น เช่น เซลล์แยกน้ำด้วยไฟฟ้า การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า
ส่วนประกอบของเซลล์ไฟฟ้าเคมี
1. ขั้วไฟฟ้า มี 2 ชนิด
    1.1 ขั้วว่องไว (Active electrode) ได้แก่ ขั้วโลหะทั่วไป เช่น Zn Cu Pb ขั้วพวกนี้บางโอกาสจะมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาด้วย
    1.2 ขั้วเฉื่อย (Inert electrode) คือ ขั้วที่ไม่มีส่วนร่วมใดๆ ในการเกิดปฏิกิริยาเคมี เช่น Pt C(แกรไฟต์)
    ในเซลล์ไฟฟ้าปกติ จะประกอบด้วยขั้วไฟฟ้า 2 ขั้วเสมอ ดังนี้
             1. ขั้วแอโนด (Anode) คือ ขั้วที่เกิดออกซิเดชัน
              2. ขั้วแคโทด (Cathode) คือ ขั้วที่เกิดรีดักชัน 
2. สารละลายอิเล็กโทรไลต์ (Electrolyte)
อิเล็กโทรไลต์ (Electrolyte) คือ สารที่มีสถานะเป็นของเหลว นำไฟฟ้าได้ เพราะมีไอออนเคลื่อนที่ไปมาอยู่ในสารละลาย
สารละลายอิเล็กโทรไลต์ มี 2 ชนิดคือ
1. สารประกอบไอออนิกหลอมเหลว เช่น สารละลาย NaCl
2. สารละลายอิเล็กโทรไลต์ เช่น สารละลายกรด เบส เกลือ   เซลล์กัลวานิก หรือเซลล์วอลตาอิก(Voltaic cell)
เซลล์กัลวานิก (Galvanic cell) คือ เซลล์ไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า ประกอบด้วยครึ่งเซลล์ 2 ครึ่งเซลล์มาต่อกัน และเชื่อมให้ครบวงจรโดยใช้สะพานไอออนต่อระหว่างครึ่งเซลล์ไฟฟ้าทั้งสอง

ไฟฟ้าเคมี
          การศึกษาเรื่องไฟฟ้าเคมี  เป็นการศึกษาความสัมพันธ์เกี่ยวกับปฏิกิริยาเคมีที่ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าและการผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปในสารเคมีเพื่อทำให้เกิดปฏิกิกริยาเคมี ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่าปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี 
         ในบทนี้จะได้ศึกษาว่าปฏิกิริยาทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าได้อย่างไร และในทางกลับกันกระแสไฟฟ้าทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีได้อย่างไรมีการเปลี่ยนแปลงใดเกิดขึ้นกับระบบ นอกจากนี้จะได้ศึกษาเกี่ยวกับประโยชน์ของปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีที่เกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวัน ตลอดจนเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่เป็นความก้าวหน้าของไฟฟ้าเคมี

9.1 ปฏิกิริยารีดอกซ์
    ปฏิกิริยาเคมีได้ศึกษาผ่านมาแล้วมีหลายประเภท  เช่น  ปฏิกิริยาการรวมตัว ปฏิกิริยา การแทนที่  ปฏิกิริยากรดกับเบส  เมื่อพิจารณาเลขออกซิเดชันของสารในปฏิกิริยาเหล่านี้   จะพบว่าสารในปฏิกิริยาบางชนิดไม่มีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชันแต่ปฏิกิริยาบางชนิดสารมีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชันปฏิกิริยาการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชันของสารที่ทำ   ปฏิกิริยากันเกิดขึ้นได้อย่างไร  ศึกษาจากการทดลองต่อไปนี

                              ปฏิกิริยาระหว่างโลหะกับสารละลายของโลหะไอออน
         1.  ใส่สารละลายCuSO4  1 mol/dm 3  ลงในบีกเกอร์2 ใบ ใบละ 25 cm   สังเกตสีของสารละลาย
         2. จุ่มโลหะสังกะสีขนาด 0.5   cm × 7 cm และทองแดงขนาดเดียวกัน ลงในบีกเกอร์ใบที่1 และ 2 ตั้งไว้สักครู่ สังเกต
              การณ์เปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในสารละลายและแผ่น      โลหะ ถ้ามีสารมาเกาะบนแผ่นโลหะให้ใช้แท่งแก้วเขี่ย 
               ออก และสังเกตผิวของโลหะ อีกครั้ง
          3.  ทำการทดลองเช่นเดียวกับข้อ1 และ2   แต่ใช้สารละลาย ZnSO4   1 mol/dm3  แทนสารละลายCuSO4
       เมื่อจุ่มโลหะสังกะสีลงในสารละลาย  ZnSO4  ซึ่งประกอบด้วย   Zn2+  กับ  SO42-    และจุ่มโลหะทองแดงลงในสารละลาย    CuSO4   ซึ่งประกอบด้วย  Cu2+     กับ  SO42-       เป็นการจุ่มโลหะลงในสารละลายที่มีไอออนของโลหะชนิดนั้นผลการทดลองพบว่าสังเกตไม่เห็นการเปลี่ยนแปลง   แสดงว่าไม่เกิดปฏิกิริยาเคมี
       เมื่อจุ่มโลหะลงในสารละลายที่มีไอออนของโลหะต่างชนิดกัน  เช่น    การจุ่มโลหะสังกะสีลงในสารละลาย  CuSO4  ที่ประกอบด้วย  Cu2+   กับ   SO42-      ซึ่งมีสีฟ้าและ  ซึ่งไม่มีสี  ปรากฏว่ามีสารสีน้ำตาลแดงมาเกาะที่แผ่นโลหะสังกะสีส่วนที่จุ่มอยู่ในสารละลาย  เมื่อใช้แท่งแก้วเขี่ยให้สารสีน้ำตาลแดงหลุดออกพบว่าผิวของโลหะสังกะสีกร่อนและบางลง  อธิบายได้ว่า เนื่องจากโลหะสังกะสีให้อิเล็กตรอนแล้วเกิดเป็น  Zn2+   อยู่ในสารละลาย   เขียนสมการแสดงการเปลี่ยนแปลงได้ดังนี้
                  Zn(s)                        Zn2+   (aq) + 2 e-   ……… (1)
         ส่วนสารสีน้ำตาลแดงที่อยู่บนผิวของโลหะสังกาสีควรเป็นโลหะทองแดง   ซึ่งเกิดจาก Cu2+    ในสารละลายรับอิเล็กตรอนจากโลหะสังกะสี  นอกจากนี้ยังพบอีกว่าถ้าแช่โลหะสังกะสีในสารละลาย  CuSO4 สารละลายสีฟ้าละจางลง  แสดงการเปลี่ยนแปลงได้ดังนี้
                Cu2+ (aq) +2e-                                  Cu(s)   .............. (2)
           เมื่อพิจารณา  (1)  และ (2)   ควรสังเกตได้ว่าเป็นปฏิกิริยาที่สารมีการถ่ายโอนอิเล็กตรอน โดยโลหะสังกะสีให้อิเล็กตรอนและ Cu2+   ในสารละลายรับอิเล็กตรอนนอนอกจากนี้เลขออกซิเดชันของสารที่เป็นผลิตภัณฑ์ก็มีค่าแตกต่างจากสารตั้งต้นในปฏิกิริยาที่มีสารหนึ่งให้อิเล็กตรอนแล้วมีเลขออกซิเดชันเพิ่มขึ้นจะเรียกว่าเกิด  
      ออกซิเดชัน   ส่วนปฏิกิริยาที่อีกสารหนึ่งรับอิเล็กตรอนแล้วมีเลขออกซิเดชันลดลงจะเรียกว่าเกิด  ดักชัน   ปฏิกิริยาออกซิเดชันและปฏิกิริยารีดักชันจัดเป็นเพียง    ครึ่งปฏิกิริยา   ที่เกิดขึ้นพร้อมกันจะได้   ปฏิกิริยารีดอกซ์   ดังสมการ
         Zn(s) + Cu2+ (aq)                                    Zn2+ (aq) +Cu(s)
      
            นอกจากนี้ยังกำหนดว่า   ในปฏิกิริยารีดอกซ์    สาร ที่รับอิเล็กตรอนจารสารอื่นแล้วมีเลขออกซิเดชันลดลงเรียกว่า    ตัวออกซิไดส์    ส่วนสารที่ให้อิเล็กตรอนแก่สารอื่นแล้วมีเลข             ออกซิเดชันเพิ่มขึ้นเรียกว่า   ตัวรีดิวซ์   ดังนั้นในระบบที่มีโลหะสังกะสีจุ่มอยู่ในสารละลาย CuSO4   ซึ่งพบว่าโลหะ Zn ให้อิเล็กตรอนเกิดเป็น  Zn2+   Zn   จึงเป็นตัวรีดิวซ์ ส่วนCu2+ ในสารละลายรับอิเล็กตรอนเกิดเป็นโลหะทองแดง Cu2+     จึงเป็นตัวออกซิไดส์
             ถ้าพิจารณาระที่มีโลหะทองแดงจุ่มในสารละลาย   ZnSO4  ซึ่งมี  Zn2+  และ  SO42-  พบว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น    แสดงว่าโลหะทองแดงไม่ให้อิเล็กตรอนแก่  Zn2+ ในสารละลายไม่สามารถรับอิเล็กตรอนจากโลหะทองแดงได้
             การการศึกษาปฏิกิริยาระหว่างโลหะสังกะสีกับสารละลาย  CuSO4  และ   โลหะทองแดงกับสารละลาย   ZnSO4   ทำให้ทราบว่าความสามารถในการให้อิเล็กตรอนของโลหะทั้งสองชนิดไม่เท่ากัน   โดยโลหะสังกะสีให้อิเล็กตรอนได้ดีกว่าโลหะทองแดง  และไอออนของโลหะดังกล่าวก็มีความสามารถในการรับอิเล็กตรอนแตกต่างกันโดย  Cu2+     รับอิเล็กตรอนได้ดีกว่า  Zn2+     ลำดับความสามารถในการให้และรับอิเล็กตรอนของสารแสดงได้ดังนี้
ตาราง9.1ลำดับความสามารถในการให้และการรับอิเล็กตรอนของโลหะกับไอออนของโลหะ 

เซลล์ไฟฟ้าเคมี 
 
เซลล์ไฟฟ้าเคมี  จำแนกได้เป็น     2    ประเภท   คือ   เซลล์ไฟฟ้าเคมีที่สารทำปฏิกิริยากันแล้วให้กระแสไฟฟ้า  ซึ่งเรียกว่า      เซลล์กัลวานิก    และเซลล์ไฟฟ้ามรอีกประเภทหนึ่งซึ่งต้องผ่านกระแสไฟฟ้าจากนอกเข้าไปทำให้สารเกิดปฏิกิริยาซึ่งเรียกว่า  เซลล์อิเล็กโทรไลต์
1.      เซลล์กัลวานิก  จากทดลอง  1.1   เมื่อจุ่มโลหะสังกะสีลงในสารละลาย  CuSO4    พบว่าเกิดกาถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างโลหะกับไอออนของโลหะได้      โดยโลหะสังกะสีจะเกิดปฏิกิริยา
ออกซิเดชันและ   Cu2+    ในสารละลายเกิดปฏิกิริยารีดักชัน    ในตอนนี้จะได้ศึกษาต่อไปนี้ว่าจุ่มโลหะสังกะสีลงในสารละลายที่มี   Zn2+   จุ่มโลหะทองแดงลงในสารละลายที่มี   Cu2+   ซึ่งเขียนสัญลักษณ์แทนได้ดังนี้   Zn(s)   Zn2+   (aq)   และ   Cu(s)   Cu2+   (aq)    
ะบบที่ประกอบด้วยโลหะจุ่มอยู่ในสารละลายที่มีไอออนของโลหะเรียกว่า     ครึ่งเซลล์
       ถ้านำครึ่งเซลล์  Zn(s)   Zn2+   (aq)   กับ   Cu(s)   Cu2+   (aq)   มาต่อกันและทำให้
ครบวงจร   จะมีเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นหรือไม่    อย่างไร    ศึกษาได้จากจากการทดลองต่อไปนี้
  1.  จุ่มแผ่นทองแดงขนาด 0.5 cm  0.5 cm    ลงในบีกเกอร์ขนาด        50 cm3 ที่มีสารละลายCuSO 1 mol/dm3 ปริมาตร 20 cm3 เขียนฉลาก  Cu(s)    Cu2+(aq) ติดที่ข้างบีกเกอร์ และจุ่มแผ่นสังกะสีขนาด 0.5cm  0.5 cm ลงในบีกเกอร์ขนาด 50 cm3 ที่มีสารละลายZnSO4 1 mol/dm3ปริมาตร 20 cm3 และเขียนฉลาก Zn(s)  Zn2+(aq)ติดที่ข้างบีกเกอร์
    2. นำบีกเกอร์ที่มีโลหะจุ่มอยู่ในสารละลายที่เตรียมไว้ในข้อ 1 มาวางชิดกัน ใช้สะพานเกลือ (ทำจากกระดาษกรองขนาด 1.0 cm  8.0 cm ชุบสารละลายอิ่มตัว KNO3) วางพาดบีกเกอร์ทั้งสองให้ปลายกระดาษจุ่มในสารละลายของแต่ละบีกเกอร์
    3. ต่อแผ่นทองแดงและแผ่นสังกะสีเข้ากับโวลต์มิเตอร์ สังเกตทิศทางการเบนของเข็มโวลต์มิเตอร์และอ่านค่าความต่างศักย์
     4. สลับขั้วของโวลต์มิเตอร์และอ่านค่าความต่างศักย์
     5. ใช้หลอดไฟขนาด 1.0 v มาต่อกับขั้วทองแดงและขั้วสังกะสีแทนโวลต์มิเตอร์ สังเกตการเปลี่ยนแปลง
      6. ทำการทดลองเช่นเดียวกับข้อ 1-4 แต่ใช้ครึ่งเซลล์คู่ต่อไปนี้และเปลี่ยนสะพานเกลือใหม่ทุกครั้ง
Cu(s)Cu2+(aq)   กับ   Mg(s)Mg2+(aq)
Zn(s)Zn2+(aq)     กับ  Mg(s)Mg2+(aq)
Cu(s)Cu2+(aq)    กับ   Fe(s)Fe2+(aq)
Zn(s)Zn2+ (aq)   กับ    Fe(s)Fe2+(aq)
         
             จากการทดลอง เมื่อนำสองครึ่งเซลล์ต่างชนิดกันมาต่อด้วยสะพานเกลือ ซึ่งทำหน้าที่ให้ไอออนเคลื่อนที่จากสารละลายหนึ่งไปยังอีกสารละลายหนึ่งโดยสารละลายไม่ผสมกันและรักษาสมดุลระหว่างไอออนบวกกับไอออนลบในสารละลายของแต่ละครึ่งเซลล์ และต่อกับโวลต์มิเตอร์ชนิดที่สร้างให้เข็มมิเตอร์เบนไปในทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนพบว่าเข็มของโวลต์มิเตอร์เบนไปจากขีดศูนย์ แสดงว่ามีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนผ่านลวดตัวนำจากขั้วโลหะหนึ่งไปยังอีกขั้วโลหะหนึ่งซึ่งมีศักย์ไฟฟ้าไม่เท่ากันและมีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจร เซลล์ไฟฟ้าเคมีแบบนี้เรียกว่า เซลล์กัลวานิก และเรียกโลหะในแต่ละครึ่งเซลล์ว่า ขั้วไฟฟ้า
       การนำครึ่งเซลล์ Zn(s) Zn2+(aq) มาต่อกับครึ่งเซลล์ Cu(s)Cu2+(aq) และทำให้ครบวงจร พบว่าเข็มโวลต์มิเตอร์เบนจากขีดศูนย์ไปทางครึ่งเซลล์ Cu(s)Cu2+(aq) แสดงว่าครึ่งเซลล์Zn(s)Zn2+(aq) เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน ดังสมการ
                      Zn(s)           Zn2+ + (aq) 2e-
           ขั้วไฟฟ้าของครึ่งเซลล์ที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันเรียกว่า แอโนด สำหรับไอออนของ Zn2+ที่เกิดขึ้นจะอยู่ในสารละลาย  ทำให้ไอออนบวกในสารละลายเพิ่มขึ้นส่วนอิเล็กตรอน
จะเคลื่อนที่ผ่านลวดตัวนำไปยังแผ่นทองแดงซึ่งเป็นขั้วไฟฟ้าของอีกครึ่งเซลล์หนึ่ง  ดังนั้นครึ่งเซลล์ Cu(s)Cu2+(aq) จึงเกิดปฏิกิริยารีดักชัน โดย Cu2+ ในสารละลายอิเล็กตรอน
เกิดเป็น Cu(s) สะสมทที่ขั้วไฟฟ้าดังสมการ
              Cu2+(aq)+2e- Cu(s)
         และเรียกขั้วไฟฟ้าของครึ่งเซลล์ที่เกิดปฏิกิริยารีดักชันว่า แคโทด การที่ Cu2+ ในสารละลายรับอิเล็กตรอนแล้วเกิดเป็น Cu(s) เป็นผลให้ Cu2+  ในสารละลายลดลงและเสียดุลประจุไฟฟ้าบวก แต่เนื่องจากสะพานเกลือมีทั้งไอออนบวกและไอออนลบ ในที่นี้คือ K+กับ NO-3รวมทั้งเป็นตัวกลางที่ยอมให้ไอออนบวกและไอออนลบเคลื่อนที่ผ่านได้ ดังนั้นจึงพบว่า NO-3  ในสะพานเกลือเคลื่อนมายังครึ่งเซลล์Zn(s)Zn2+(aq) เพื่อดุลกับ Zn2+ ที่เพิ่มขึ้นในสารละลายขณะเดียวกับ K+ จะเคลื่อนที่ไปยังครึ่งเซลล์ Cu(s)Cu2+(aq) เพื่อดุลกับSO42-   ในสารละลาย รวมทั้ง Zn2+ ที่เพิ่มขึ้นในสารละลายของครึ่งเซลล์ที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันและ SO42- ในครึ่งเซลล์ที่เกิดปฏิกิริยารีดักชันก็สามารถเคลื่อนที่ไปบนสะพานเกลือได้ด้วย  ถ้าไม่
มีสะพานเกลือกระแสไฟฟ้าจะหยุดไหลเนื่องจากไม่ครบวงจรและไอออนบวกกับไออนลบในอิเล็กโทรไลต์ไม่ดุล  ปฏิกิริยารีดอกซ์ของเซลล์ที่เกิดจากการนำครึ่งเซลล์   Zn(s)Zn2+(aq)  มาต่อกับครึ่งเซลล์ Cu(s)Cu2+(aq) จึงเขียนสมการแสดงได้ดังนี้
                    Zn(s)+Cu2+(aq)             Zn2+(aq)+Cu(s)

     การเขียนแผนภาพของเซลล์กัลวานิก
            การศึกษาเกี่ยวกับเซลล์กัลวานิก  เพื่อความสะดวกจึงนิยมเขียนแผนภาพของเซลล์แทนการบรรยายการเกิดปฏิกิริยา เช่น การต่อครึ่งเซลล์ Zn(s)Zn2+(aq)  เขียนสมการ
แสดงได้ดังนี้
                     Zn(s)+Cu2+(aq)                 Zn2+ (aq)+Cu(s)
          
และสามารถเขียนแผนภาพเซลล์แสดงได้ดังนี้
     Zn(s)Zn2+ (aq, 1 mol/dm3 ) Cu2+ (aq, 1 mol/dm3)Cu(aq,1mol/dm3 Cu(s)
การเขียนแผนภาพเซลล์กัลป์วานิกจึงเป็นการเขียนสัญลักษณ์แสดงส่วนประกอบของเซลล์ ซึ่งมีหลักการดังนี้
           1.เขียนครึ่งเซลล์ที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันไว้ทางซ้าย คั่นด้วยสะพานเกลือ()แล้วเขียนครึ่งเซลล์ที่เกิดปฏิกิริยารีดักชันไว้ทางขวา
           2.ในแต่ละครึ่งเซลล์ให้เขียนขั้วไฟฟ้าของครึ่งเซลล์ที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันไว้ทางซ้ายสุด ส่วนขั้วไฟฟ้าของครึ่งเซลล์ที่เกิดปฏิกิริยารีดักชันให้เขียนไว้ทางขวาสุด และให้ใช้เส้นเดียว คั่นระหว่างสารที่มีสถานะต่างกันถ้าสารอยู่ในสถานะเดียวกันให้คั่นด้วยเคลื่องหมาย รวมทั้งระบุสถานะของสารโดยใช้  (s)    (l)   (g)    (aq)     เช่น Fe(s)Fe2+ (aq)  หรือPt(s)Fe3+ (aq), Fe2+ (aq)
           3.สำหรับครึ่งเซลล์ที่เป็นแก๊ส หรือครึ่งเซลล์ที่ประกอบด้วยสารละลายอิเล็กโทรไลต์มากกว่า1ชนิดจะใช้ขั้วไฟฟ้าเฉื่อยซึ่งทำจากวัสดุนำไฟฟ้าที่ไม่ทำปฏิกิริยากับแก๊สและอิเล็กโทรไลต์ เช่น ขั้วแพลทินัม ขั้วคาบอน ส่วนสารในครึ่งเซลล์ที่มีสถานะเป็นแก๊ส ต้องระบุความดันของแก๊สไว้ในวงเล็บและใช้เครื่องหมายจุลภาคขั้นระหว่างสถานะกับความดัน เช่น Ft(s)H2 (g, 1 atm) H+ (ag),หรือ C(s)Fe3+ (aq), Fe2+ (aq)     
           4. การระการระบุความเข้มข้นของไอออนในสารละลายให้เขียนไว้ในวงเล็บ เช่น        Mg(s)Mg2+ (aq, 1 mol/dm3 )Fe3+(aq,1mol/dm3 ),Fe2+(aq,1mol/dm3)Pt(s)
Zn(s)Zn2+ (aq, 1 mol/dm3) H+ (aq, 1 mol/dm3)H2 (g, 1atm)Pt(s)
           จากหลักการเขียนแผนภาพเซลล์ดังกล่าว   สามารถนำไปใช้เขียนแผนภาพเซลล์กัลวานิกที่เกิดจากการนำสองครึ่งเซลล์ต่อกัน   หรือจากแผนภาพเซลล์กัลป์วานิกที่กำหนดมาให้  สามารถวาดรูปเซลล์กัลป์วานิกและเขียนสมการแสดงครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน   ครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน   และปฏิกิริยาของเซลล์กัลป์วานิกได้ตัวอย่าง
ตัวอย่างที่   8
                           จงเขียนสมการแสดงปฏิกิริยาที่ขั้วแอโนดขั้วแคโทด   และปฏิกิริยาของเซลล์จากแผนภาพเซลล์กัลป์วานิกที่กำหนดให้ดังนี้
     Mg(s)  Mg2+(aq, 1  mol/dm3)       Fe3+(aq, 1  mol/dm3) ,Fe2+ (aq, 1  mol/dm3)    Pt(s)  
จากแผนภาพว่าครึ่งเซลล์       Mg(s)   Mg2+  (    aq,1mol/dm 3)
เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน เขียนสมการแสดงได้ดังนี้
แอโนด         : Mg(s)                  Mg2+(aq)+ e-
       
  ในครึ่งเซลล์ Pt(s)Fe3+(aq,   1  mol/dm3,)Fe2+(aq,1mol/dm 3) เกิดปฏิกิริยารีดักชัน  แต่เนื่องจาก Fe3+  มีเลขออกซิเดชันสูงกว่า Fe2+ ปฏิกิริยารีดักชันที่เกิดขึ้นจึงเขียนสมการได้ดังนี้
แคโทด : Fe3+(aq)+e- Fe2+(aq)
เมื่อรวมปฏิกิริยาออกซิเดชันกับปฏิกิริยารีดักชันเข้าด้วยกัน   จะได้ปฏิกิริยารีดอกซ์เป็นปฏิกิริยาของเซลล์ดังนี้
Mg(s)+2Fe2+(aq)                     Mg2+(aq)+2Fe2+(aq)


การผุกร่อนของโลหะ
การผุกร่อนของโลหะเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ โดยมีโลหะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันให้อิเล็กตรอนออกมา และออกซิเจนกับน้ำเกิดปฏิกิริยารีดักชันเพื่อรับอิเล็กตรอน เมื่อโลหะเกิดการผุกร่อน ผลิตภัณฑ์สุดท้ายจะเป็นออกไซด์ของโลหะหรือสนิม สนิมของโลหะแต่ละชนิดจะเกิดสีแตกต่างกัน เช่น สนิมเหล็ก ( Fe2O3) สีน้ำตาลแดง สนิมทองแดง (CuO) สีดำหรือน้ำตาลดำ และสนิมอะลูมิเนียม (Al2O3) มีสีขาว การเกิดสนิมโลหะมีกระบวนการซับซ้อนและมีลักษณะเฉพาะตัว .....เชิญศึกษาตามหัวข้อต่อไปนี้ครับ
ประโยชน์ของเซลล์อิเล็กโทรไลต์
การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า การทำทองแดงให้บริสุทธิ์
ศึกษาเกี่ยวกับการนำหลักการของเซลล์อิเล็กโทรไลต์มใช้ประโยชน์ จะกล่าวถึง การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า การทำโลหะให้บริสุทธิ์เช่น ทองแดงที่มีในธรรมชาติมีสารอื่นเจือปนนำมาทำให้บริสุทธิ์โดยหลักการของเซลล์อิเล็กโทรไลต์  การผลิตโลหะอะลูมิเนียม  การผลิตโลหะแมกนีเซียม   เชิญคลิกเรียนได้เลยครับ
1.  การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า
2.  การทำโลหะทองแดงให้บริสุทธิ์
3.  การผลิตโลหะอะลูมิเนียม
4.  การผลิตโลหะแมกนีเซีย
เซลล์อิเล็กโทรไลต์
เซล์อิเล็กโทรไลต์ มาเรียนกันเลยดีกว่า...
เรียนเกี่ยวกับส่วนประกอบของเซลล์อิเล็กโทรไลต์ การนำหลักการของเซลล์อิเล็กโทรไลต์มาใช้ในด้านต่าง ๆ เช่น การแยกสารละลายด้วยไฟฟ้า การแยกสารที่หลอมเหลวด้วยไฟฟ้า 
1.  ส่วนประกอบของเซลล์อิเล็กโทรไลต์
2.  การแยกสารละลายด้วยไฟฟ้า
3.  การแยกสารประกอบไอออนิกที่หลอมเหลว
 

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น

แสดงความคิดเห็น