ไฟฟ้าเคมี

24,420 views

Published on

Published in: Education
  • Be the first to comment

ไฟฟ้าเคมี

  1. 1. ไฟฟ้าเคมี Electrochemistry / Electrochemical reaction
  2. 2. Outline <ul><li>ปฏิกิริยารีดอกซ์ ( Redox reaction ) </li></ul><ul><li>การดุลสมการรีดอกซ์ ( Redox equation balancing ) </li></ul><ul><ul><li>โดยใช้เลขออกซิเดชัน </li></ul></ul><ul><ul><li>โดยใช้ครึ่งปฏิกิริยา </li></ul></ul><ul><li>เซลล์ไฟฟ้าเคมี ( Electrochemical cell ) </li></ul><ul><ul><li>เซลล์กัลป์วานิก ( Galvanic cell ) </li></ul></ul><ul><ul><li>เซลล์อิเล็กโทรไลต์ (Electrolyte cell) </li></ul></ul><ul><li>ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับเซลล์ไฟฟ้าเคมี </li></ul>
  3. 3. “ การใช้ไฟฟ้าทำให้เกิดการ เปลี่ยนแปลงทางเคมี หรือ การเปลี่ยนแปลงทางเคมี ทำให้เกิดไฟฟ้า” ไฟฟ้าเคมี Electrochemistry
  4. 4. Chemical reaction Chemical reaction การเปลี่ยนแปลง e - Redox reaction Non-redox reaction Oxidation number มีการเปลี่ยนแปลงหรือไม่
  5. 5. ตัวอย่างของ Non-redox reaction ที่มาของภาพ http :// www . simplechemconcepts . com / chemistry - question - tips - on - redox - reactions /
  6. 6. Redox reaction “ ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอน e - ” Red ox reaction Reduction reaction Oxidation reaction *Redox reaction เกี่ยวข้องกับ H, O และ e -
  7. 7. Red ox reaction Oxidation reaction Reduction reaction Gaining O Losing O Removing H Adding H Loss of e - Gain of e - Increase in O.N Decrease in O.N เกิดขึ้นพร้อมกัน เซลล์ไฟฟ้าเคมี ที่มา นิพนธ์ ตังคณานุรักษ์ . เคมี พื้นฐานและเพิ่มเติม ม .5 เล่ม 4 . กรุงเทพฯ , แม็ค , 2549.
  8. 8. Reduction reaction “ ปฏิกิริยาที่มีการรับอิเล็กตรอน” สารที่เป็นตัวรับ e -  ตัวออกซิไดส์ ( Oxidizing agent) Al 3+ (aq) + 3e -  Al(s) Cl 2+ (g) + 2e -  2Cl - (aq)
  9. 9. Oxidation reaction “ ปฏิกิริยาที่มีการให้อิเล็กตรอน” สารที่เป็นตัวรับ e -  ตัวรีดิวซ์ ( Reducing agent) Ag(s)  Ag + (aq) + e - Fe 2+ (s)  Fe 3+ (aq) + e -
  10. 10. X Y e - ข้อสังเกต Y รับ e - Y ถูก Reduce X เป็นตัว Oxidized X มี O.N. ลดลง X ให้ e - X ถูก Oxidized X เป็นตัว Reduce X มี O.N. เพิ่มขึ้น
  11. 11. Red ox reaction Oxidation reaction Reduction reaction Increase O.N . Decrease O.N. Loss of e - Gain of e - Reducing agent Oxidizing agent ถูก Oxidized ถูก Reduce
  12. 12. http :// www . eccentrix . com / members / chempics / General . html Redox reaction
  13. 13. http :// bouman . chem . georgetown . edu / S02 / lect25 / lect25 . htm
  14. 14. การพิจารณาสมการรีดอกซ์ 1. สมการเคมีมีธาตุโดด หรือเป็นธาตุชนิดเดียวกันที่ห้อยตัวเลขใดๆ 2. สมการเคมีมีธาตุแทรนซิชันเป็นองค์ประกอบในสารประกอบ หรือไอออน 3. ปฏิกิริยากรด - เบส ไม่ใช่ Redox 4. ปฏิกิริยามีการเพิ่ม O ( ลด H) หรือมีการลด O ( เพิ่ม H) ไม่เข้าเกณฑ์ 4 ข้อ พิจารณาจาก การเพิ่มหรือลด O.N.
  15. 15. แบบฝึกหัด
  16. 16. แบบฝึกหัด
  17. 17. แบบฝึกหัด
  18. 18. แบบฝึกหัด
  19. 19. พิจารณาสมการเคมี ต่อไปนี้ 3NO(g)  N 2 O(g) + NO 2 (g) 3Cl 2 (g) + 6NaOH(aq)  NaClO 3 (aq) + 5NaCl(aq) + 3H 2 O(l) 2NaNO 3 (s)  2NaNO 2 (s) + O 2 (g) 2KClO 3 (s)  2KCl(s) + 3O 2 (g)
  20. 20. Disproportionation “ สารตั้งต้นที่ทำหน้าที่เป็นทั้งตัวออกซิไดส์ และตัวรีดิวซ์”
  21. 21. แบบฝึกหัด
  22. 22. การดุลสมการรีดอกซ์ ( Redox equation balancing ) การดุลสมการรีดอกซ์โดยใช้เลขออกซิเดชัน Balancing Redox Equations Using the Oxidation Number Method การดุลสมการรีดอกซ์โดยใช้ครึ่งปฏิกิริยา Balancing Redox Equations Using the Half - reaction Method - Neutral Conditions - Basic Conditions - Acidic Conditions
  23. 23. <ul><li>หา O.N. ของตัว Reduce และตัว Oxidized ที่เปลี่ยนไป </li></ul><ul><li>หำจำนวนอะตอมของตัว Reduce และตัว Oxidized ทั้งซ้ายและขวาให้เท่ากัน </li></ul><ul><li>นำ O.N. ที่เปลี่ยนไปของตัว Reduce ไปไว้ข้างหน้าตัว Oxidized และนำ O.N. ที่เปลี่ยนไปของตัว Oxidized ไปไว้ข้างหน้าตัว Reduce </li></ul><ul><li>ทำจำนวนอะตอมของธาตุแต่ละธาตุทางซ้าย และขวาให้เท่ากัน </li></ul><ul><ul><li>ถ้าปฏิกิริยาเกิดในสารละลายกรด หรือเบส การดุลทำได้โดย </li></ul></ul><ul><ul><li>ดุล H + ด้วย H 2 O ในสารละลายกรด </li></ul></ul><ul><ul><li>ดุล OH - ด้วย H 2 O ในสารละลายเบส </li></ul></ul>การดุลสมการรีดอกซ์โดยใช้เลขออกซิเดชัน Balancing Redox Equations Using the Oxidation Number Method
  24. 24. แบบฝึกหัด
  25. 25. แบบฝึกหัด
  26. 26. การดุลสมการรีดอกซ์โดยใช้ครึ่งปฏิกิริยา Balancing Redox Equations Using the Half - reaction Method เป็นวิธีที่ไม่ต้องหาการเปลี่ยนแปลงของ O.N. เพียงจับสาร หรือไอออนที่คล้ายกันให้ได้ 2 คู่ จากสมการที่ให้มา จะได้ 2 ครึ่งปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น Cl 2 + I -  I 2 + Cl - แยกเป็น 2 ปฏิกิริยา Cl 2  Cl - และ I -  I 2 ครึ่งปฏิกิริยาใดเป็น Oxidation reaction หรือ Reduction reaction ขึ้นกับการเติม e - - Neutral Conditions - Basic Conditions - Acidic Conditions
  27. 27. <ul><li>หลักการ </li></ul><ul><li>หาครึ่งปฏิกิริยาทั้ง 2 ก่อน </li></ul><ul><li>ในแต่ละครึ่งปฏิกิริยาทำอะตอมของธาตุด้านซ้ายให้เท่ากับด้านขวา </li></ul><ul><li>ดุลประจุของแต่ละครึ่งปฏิกิริยาให้เท่ากันด้วยอิเล็กตรอน </li></ul><ul><li>ทำอิเล็กตรอนทั้ง 2 ครึ่งปฏิกิริยาให้เท่ากัน แล้วนำสมการทั้งสองมาบวกกันจะได้สมการรีดอกซ์ </li></ul>การดุลสมการรีดอกซ์โดยใช้ครึ่งปฏิกิริยา Balancing Redox Equations Using the Half - reaction Method - Neutral Conditions ( ไม่มี H + หรือ OH - ในสมการ )
  28. 28. แบบฝึกหัด
  29. 29. <ul><li>หลักการ </li></ul><ul><li>หาครึ่งปฏิกิริยาทั้ง 2 ก่อน ( ไม่ต้องสนใจ H + กับ H 2 O ) </li></ul><ul><li>ดุลแต่ละครึ่งปฏิกิริยาโดย </li></ul><ul><ul><li>ด้านไหนขาด O เติมด้านนั้นด้วย H 2 O ให้เท่ากับ O ที่ขาด </li></ul></ul><ul><ul><li>ด้านไหนขาด H เติม H + ด้านที่ขาดให้เท่ากับที่ขาด </li></ul></ul><ul><ul><li>ดุลประจุโดยการเติม e - </li></ul></ul><ul><li>นำครึ่งปฏิกิริยาทั้งสองมารวมกัน จะได้สมการรีดอกซ์ที่ดุล </li></ul>การดุลสมการรีดอกซ์โดยใช้ครึ่งปฏิกิริยา Balancing Redox Equations Using the Half - reaction Method - Acidic Conditions ( จะมี H + และ H 2 O อยู่ในสมการ )
  30. 30. แบบฝึกหัด
  31. 31. การดุลสมการรีดอกซ์โดยใช้ครึ่งปฏิกิริยา Balancing Redox Equations Using the Half - reaction Method - Basic Conditions หลักการ ดุลเหมือนกับอยู่ในสารละลายกรดทุกประการ เพียงแต่ว่าก่อนดุล ประจุด้วย e - จะต้องตัด H + ทิ้งก่อน โดยการเติม OH - ลงไปทั้งสอง ข้างของสมการ ซึ่งให้เท่ากับจำนวน H + ที่มี และหักล้าง H 2 O ทั้งสอง ข้างออก แล้วค่อยดุลประจุด้วย e -
  32. 32. แบบฝึกหัด
  33. 33. แบบฝึกหัด
  34. 34. เซลล์ไฟฟ้าเคมี ( Electrochemical cell) “ เครื่องมือหรืออุปกรณ์ทางเคมีที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลง พลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า หรือไฟฟ้าเป็นเคมี ” Electrochemical cell Galvanic cell Electrolyte cell ปฏิกิริยาเคมี ไฟฟ้า Galvanic cell Electrolyte cell
  35. 35. Galvanic cell / Voltaic cell “ เป็นเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่เมื่อเกิดปฏิกิริยาเคมี ( Redox ) แล้วทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น” ปฏิกิริยาเคมี ไฟฟ้า Electrolyte cell “ เป็นเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่ต้องผ่านกระแสไฟฟ้าจาก ภายนอกเข้าไปในเซลล์ไฟฟ้าจึงจะเกิดปฏิกิริยาเคมี ( Redox )” ไฟฟ้า ปฏิกิริยาเคมี
  36. 36. เซลล์ไฟฟ้าเคมีจะต้องมี ขั้วไฟฟ้า ( Electrode )  โลหะ ของแข็ง สำหรับนำไฟฟ้า และ e - มีด้วยกัน 2 ขั้ว 1. ขั้วแอโนด ( An ode )  Ox idation 2. ขั้วแคโทค ( Cat hode )  Red uction Anode Cathode กระแสไฟฟ้า e - *e - จะไหลจากศักย์ต่ำไปศักย์สูง ซึ่งกระแสไฟฟ้าจะไหลส่วนทางกับ e -
  37. 37. ภาพแสดง Galvanic cell และ Electrolyte cell ขั้วไฟฟ้าในเซลล์กัลป์วานิกจะเหมือนกับเซลล์ อิเล็กโทรไลต์ แต่ใช้เครื่องหมายต่างกัน

×