1. 03/10/54
LOGO
Electrochemistry
เซลล์ไฟฟ้าเคมี
JIRAT SUKJAILUA
Maechai Wittayakom School
2009
ปฏิกริยารีดอกซ์ (Redox reaction)
ิ
(a) ปฏิกริยาระหว่าง Cu(s) + AgNO3(aq)
ิ
(b) ปฏิกริยาระหว่าง Cu(s) + ZnSO4(aq)
ิ
1

2. 03/10/54
ปฏิกริยารีดอกซ์ (Redox reaction)
ิ
Zn(s) Zn2+(aq) + 2e- ……….Oxidation
Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) ……….Reduction
Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s) ……….Redox
ปฏิกริยารีดอกซ์ (Redox reaction)
ิ
ปฏิกริยาทีมการถ่ ายโอนอิเล็กตรอน หรือ
ิ ่ ี
ปฏิกริยาทีมการให้ และรับอิเล็กตรอน
ิ ่ ี
ปฏิกริยารีดอกซ์
ิ
ปฏิกริยาทีมการเปลียนแปลงเลขออกซิเดชัน
ิ ่ ี ่
2

3. 03/10/54
ปฏิกริยารีดอกซ์ (Redox reaction)
ิ
Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s)
ปฏิกริยารีดอกซ์ (Redox reaction)
ิ
Oxidation reaction :
ปฏิกิริยาที่สารมีการให้ อิเล็กตรอน
2Zn(s) + O2(g) 2ZnO(s)
Reduction reaction :
ปฏิกิริยาที่สารมีการรับอิเล็กตรอน
3

4. 03/10/54
ปฏิกริยารีดอกซ์ (Redox reaction)
ิ
Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s)
Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)…Reduction
Cu2+ เป็ นตัวออกซิไดส์ (Oxidizing agent หรือ Oxidizer)
มีการรับ e- ทาให้ ได้ สารทีมเี ลข ON ลดลง (Cu) ตัวถูกรีดิวซ์
่
Zn(s) Zn2+(aq) + 2e- ……..Oxidation
Zn ตัวรีดิวซ์ (Reducing agent หรือ Reducer)
มีการเสี ย e- ทาให้ ได้ สารทีมเี ลข ON เพิมขึน (Zn2+) ตัวถูกออกซิไดส์
่ ่ ้
ปฏิกริยารีดอกซ์ (Redox reaction)
ิ
Oxidation Gaining Removing Loss of Increase
Reaction Oxygen Hydrogen Electron in ON
เซลล์ ไฟฟาเคมี
เกิดพร้ อมกัน
Redox
้
Reaction
Reduction Losing Adding Gain of Decrease
Reaction Oxygen Hydrogen Electron in ON
4

5. 03/10/54
ปฏิกริยารีดอกซ์ (Redox reaction)
ิ
# ในปฏิกริยาต่ อไปนี้ สารใดเป็ นตัวออกซิไดส์ และสารใดเป็ นตัวรีดิวซ์
ิ
1. 2FeS(s) + 3O2(g) 2FeO(s) + 2SO2 (g)
2. 2K(s) + 2H2O(l) 2KOH(s) + 2SO2(g)
3. PbO(s) + H2(g) Pb(s) + H2O(g)
4. H-C=N(g) + 2H2(g) CH3-NH2(g)
5. N2H4(aq) + O2(g) N2(g) + 2H2O(l)
6. 3Pb2+(aq) + 2NO3-(aq) +2H2O(l) 2NO(g) + 3PbO2(s) + 4H+(aq)
ปฏิกริยารีดอกซ์ (Redox reaction)
ิ
# ในปฏิกริยาต่ อไปนี้ เป็ นปฏิกริยาออกซิเดชันหรือปฏิกริยารีดักชัน
ิ ิ ิ
1. MnO4- MnO2
2. H2O2 H2O
3. ClO3- ClO-
4. PbO2 PbO
5. HNO2 NO3-
5

6. 03/10/54
ปฏิกริยารีดอกซ์ (Redox reaction)
ิ
# ในปฏิกริยาต่ อไปนี้ เป็ นปฏิกริยารีดอกซื และสารใดเป็ นตัวออกซิไดซ์ และตัว
ิ ิ
รีดวซ์ ตัวถูกออกซิไดส์ และตัวถูกรีดวซ์
ิ ิ
1. 3NO(g) N2O(g) + NO2(g)
2. 3Cl2(g) + NaOH(aq) NaClO3(aq) + 3H2O(l)
3. P2O3 + 3H2O 2H3PO3
4. 2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2
5. 2CrO2- + 3ClO- + 2OH- 2CrO42- + 3Cl- + H2O
ทำแบบฝึ กหัด 9.1 ครั บ วัยรุ่ น
การดุลสมการปฏิกริยารีดอกซ์
ิ
วิธีการดุลสมการรีดอกซ์ มี 2 แบบ คือ
1. ดุลแบบใช้ เลขออกซิเดชั น
2. ดุลแบบใช้ ครึ่งปฏิกริยา
ิ
6

7. 03/10/54
การดุลสมการปฏิกริยารีดอกซ์
ิ
วิธีการดุลสมการรีดอกซ์ ดุลแบบใช้ เลขออกซิเดชั น
มีข้นตอนดังนี้
ั
1. หาเลข ONของธาตุหรือไอออนต่ างๆ
Cr2O72-(aq) + H+(aq) +H2S(aq) Cr3+(aq) + H2O(l) +S(s)
เลข ON +6 -2 +1 +1 -2 +3 +1 -2 0
การดุลสมการปฏิกริยารีดอกซ์
ิ
วิธีการดุลสมการรีดอกซ์ ดุลแบบใช้ เลขออกซิเดชั น
มีข้นตอนดังนี้
ั
2. หาเลข ONทีเ่ พิมขึนของตัวรีดิวซ์ และทีลดลงของตัวออกซิไดส์ พร้ อมดุล
่ ้ ่
จานวนอะตอม
เลขONลดลง 3
Cr2O72-(aq) + H+(aq) +H2S(aq) 2Cr3+(aq) + H2O(l) +S(s)
เลขONเพิมขึน 2
่ ้
เลข ON +6 -2 +1 +1 -2 +3 +1 -2 0
7

8. 03/10/54
การดุลสมการปฏิกริยารีดอกซ์
ิ
วิธีการดุลสมการรีดอกซ์ ดุลแบบใช้ เลขออกซิเดชั น
มีข้นตอนดังนี้
ั
3. ทาจานวนเลขONทีเ่ พิมขึนและลดลงให้ ดท่ากัน
่ ้
เลขONลดลง (2) x 3 = 6
Cr2O72-(aq) + H+(aq) +3H2S(aq) 2Cr3+(aq) + H2O(l) +3S(s)
เลขONเพิมขึน 2 x (3) = 6
่ ้
การดุลสมการปฏิกริยารีดอกซ์
ิ
วิธีการดุลสมการรีดอกซ์ ดุลแบบใช้ เลขออกซิเดชั น
มีข้นตอนดังนี้
ั
4. ดุลจานวนอะตอมทีเ่ ลขONไม่ เปลียนแปลง และตรวจสอบประจุไฟฟาของ
่ ้
ทั้ง 2 ข้ างให้ เท่ากัน
Cr2O72-(aq) + 8H+(aq) +3H2S(aq) 2Cr3+(aq) + 7H2O(l) +3S(s)
ประจุ -2 +8 0 +6 0 0
+6 +6
8

9. 03/10/54
การดุลสมการปฏิกริยารีดอกซ์
ิ
จงดุลสมการรีดอกซ์ ต่อไปนีโดยใช้ เลขออกซิเดชัน
้
1. K2Cr2O7 + H2SO4 + H2S K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H2O + O2
2. Cr2O72- + HNO2 +H+ Cr3+ + NO3- + H2O
การดุลสมการปฏิกริยารีดอกซ์
ิ
วิธีการดุลสมการรีดอกซ์ ดุลแบบใช้ ครึ่งปฏิกริยา
ิ
วิธีครึ่งปฏิกริยา
ิ
เขียนครึ่งปฏิกริยาออกซิเดชันและครึ่งปฏิกริยารีดักชัน
ิ ิ
ดุลจานวนอะตอมของธาตุในแต่ ละครึ่งปฏิกริยาให้ เท่ากัน
ิ
ทาประจุแต่ ละครึ่งปฏิกริยาให้ เท่ากัน โดยการเติม e-
ิ
ทาจานวน e- ทังสองครึ่งปฏิกริยาให้ เท่ากัน
้ ิ
รวมสองครึ่งปฏิกริยาจะได้ ปฏิกริยารีดอกซ์ ทสมดุล
ิ ิ ี่
9

10. 03/10/54
การดุลสมการปฏิกริยารีดอกซ์
ิ
วิธีการดุลสมการรีดอกซ์ ดุลแบบใช้ ครึ่งปฏิกริยา
ิ
ในสารละลายกรด: I2 + Cr2O72- + H+ Cr3+ + IO3- + H2O
ให้ เติม H2O ด้ านทีขาด O หรือ
่
ทีมี O น้ อยกว่ า และเติม H+ อีกด้ านหนึ่ง
่
ในสารละลายเบส: Cl2 + IO3- + 2OH- 2Cl- + IO4- + H2O
ให้ ทาเหมือนสารละลายกรด และ
ให้ เติม OH- ทังสองด้ านของสมการ
้
การดุลสมการปฏิกริยารีดอกซ์
ิ
วิธีการดุลสมการรีดอกซ์ ดุลแบบใช้ ครึ่งปฏิกริยา
ิ
I2 + Cr2O72- + H+ Cr 3+ + IO - + H O
3 2
Oxidation Reduction
ขั้นที่ 1 แยกปฏิกริยา Ox และ Red
ิ
I2 IO3- Cr2O72- Cr3+
ขั้นที่ 2 ดุลอะตอมและเติมH2O ด้านทีขาด O
่
I2 +6H2O 2IO3- Cr2O72- 2Cr3+ + 7H2O
10

11. 03/10/54
การดุลสมการปฏิกริยารีดอกซ์
ิ
วิธีการดุลสมการรีดอกซ์ ดุลแบบใช้ ครึ่งปฏิกริยา
ิ
I2 + Cr2O72- + H+ Cr3+ + IO3- + H2O
Oxidation Reduction
ขั้นที่ 3 เติม H+ ข้ างทีขาดไป
่
I2 +6H2O 2IO3- +12H+ Cr2O72- +14H+ 2Cr3+ + 7H2O
ขั้นที่ 4 ดุลประจุโดยเติมe-ด้านทีขาด
่
I2 +6H2O 2IO3- +12H+ +10e- Cr2O72- +14H+ +6e- 2Cr3+ + 7H2O
การดุลสมการปฏิกริยารีดอกซ์
ิ
วิธีการดุลสมการรีดอกซ์ ดุลแบบใช้ ครึ่งปฏิกริยา
ิ
I2 + Cr2O72- + H+ Cr 3+ + IO - + H O
3 2
Oxidation Reduction
ขั้นที่ 5 ดุลe-ให้ เท่ ากันโดยคุณเลขเข้ า
3( I2 +6H2O 2IO3- +12H+ +10e- ) 5(Cr2O72- +14H+ +6e- 2Cr3+ + 7H2O)
3I2 +12H2O 6IO3- +36H+ +30e- 5Cr2O72- +70H+ +30e- 10Cr3+ + 35H2O
11

12. 03/10/54
การดุลสมการปฏิกริยารีดอกซ์
ิ
วิธีการดุลสมการรีดอกซ์ ดุลแบบใช้ ครึ่งปฏิกริยา
ิ
I2 + Cr2O72- + H+ Cr3+ + IO3- + H2O
ขั้นที่ 6 เอา 2 ปฏิกริยารวมกัน ตัดตัวที่เหมือนกัน
ิ
3I2 +12H2O 6IO3- +36H+ +30e- Oxidation
5Cr2O72- +70H+ +30e- 10Cr3+ + 35H2O Reduction
3I2 + 5Cr2O72- + 34H+ 10Cr3+ + 6IO3- + 17H2O Redox
ดูประจุรวม +24 +24
การดุลสมการปฏิกริยารีดอกซ์
ิ
วิธีการดุลสมการรีดอกซ์ ดุลแบบใช้ ครึ่งปฏิกริยา
ิ
I2 + Cr2O72- + H+ Cr 3+ + IO - + H O
3 2
ขั้นที่ 6 เอา 2 ปฏิกริยารวมกัน ตัดตัวที่เหมือนกัน
ิ
3I2 +12H2O 6IO3- +36H+ +30e- Oxidation
5Cr2O72- +70H+ +30e- 10Cr3+ + 35H2O Reduction
3I2 + 5Cr2O72- + 34H+ 10Cr3+ + 6IO3- + 17H2O Redox
ดูประจุรวม +24 +24
12

13. 03/10/54
การดุลสมการปฏิกริยารีดอกซ์
ิ
วิธีการดุลสมการรีดอกซ์ ดุลแบบใช้ ครึ่งปฏิกริยากรณี เบส
ิ
Cu + Br2 + OH- Cu2O + Br- + H2O
Oxidation Reduction
ขั้นที่ 1 แยกปฏิกริยา Ox และ Red
ิ
Br2 2Br- 2Cu Cu2O
ขั้นที่ 2ดุลอะตอมและเติมH2O ด้านที่ขาด OและดุลH+
Br2 2Br- 2Cu + H2O Cu2O
การดุลสมการปฏิกริยารีดอกซ์
ิ
วิธีการดุลสมการรีดอกซ์ ดุลแบบใช้ ครึ่งปฏิกริยากรณี เบส
ิ
Cu + Br2 + OH - Cu2O + Br - + HO
2
Oxidation Reduction
ขั้นที่ 3 เติม H+ ข้ างทีขาดไป
่
Br2 2Br- 2Cu + H2O Cu2O + 2H+
2H2O
ขั้นที่ 4 ดุลอะตอมและเติมOH- ทั้ง 2 ด้าน
2OH-+ 2Cu + H2O Cu2O + 2H+ +2OH-
Br2 2Br-
2OH-+ 2Cu Cu2O+ H2O
13

14. 03/10/54
การดุลสมการปฏิกริยารีดอกซ์
ิ
วิธีการดุลสมการรีดอกซ์ ดุลแบบใช้ ครึ่งปฏิกริยากรณี เบส
ิ
Cu + Br2 + OH- Cu2O + Br- + H2O
Oxidation Reduction
ขั้นที่ 5 ดุล e-
Br2 + 2e- 2Br- 2OH-+ 2Cu Cu2O+ H2O + 2e-
การดุลสมการปฏิกริยารีดอกซ์
ิ
วิธีการดุลสมการรีดอกซ์ ดุลแบบใช้ ครึ่งปฏิกริยากรณี เบส
ิ
Cu + Br2 + OH - Cu2O + Br - + HO
2
ขั้นที่ 6 เอา 2 ปฏิกริยารวมกัน
ิ
Br2 + 2e- 2Br- Oxidation
2OH-+ 2Cu Cu2O + H2O + 2e- Reduction
2Cu + Br2 + 2OH- Cu2O + 2Br- + H2O Redox
ดูประจุรวม -2 -2
14

15. 03/10/54
การดุลสมการปฏิกริยารีดอกซ์
ิ
แบบฝึ กหัด
1. ClO3- + Zn ZnO22- + ClO2- ในสารละลายกรด
2. BrO3- + I- + H+ Br- + I2 + H2O
3. Zn + MnO4- + H2O Zn2+ + MnO2 + OH-
4. CrO42- + I- Cr3+ + IO3- ในสารละลายเบส
ทาแบบฝึ กหัด 9.2 ครับ เด็กไทย
เซลล์ไฟฟาเคมี (Electrochemical cell)
้
เซลล์ไฟฟาเคมี
้
(Electrochemical cell)
เซลล์กลวานิก
ั เซลล์อเิ ล็กโตรไลต์
(Galvanic cell) (Electrolytic cell)
ปฏิกริยาเคมี ไปเป็ น
ิ พลังงานไฟฟา เปลียนเป็ น
้ ่
พลังงานไฟฟา ้ ปฏิกริยาเคมี
ิ
15

16. 03/10/54
เซลล์ไฟฟาเคมี (Electrochemical cell)
้
เซลล์กลวานิก (Galvanic cell)
ั
ครึ่งเซลล์ 2 ครึ่งเซลล์ (Hale cell)
สะพานเกลือ
(Salt bridge)
ขั้วไฟฟ้ า
(Electhode)
สารละลาย
อิเล็กโทรไลต์
เซลล์ไฟฟาเคมี (Electrochemical cell)
้
เซลล์กลวานิก (Galvanic cell)
ั
Anode : Oxidation Cathode : Reduction
Zn(s) Zn2+(aq) + 2e- Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)
Anode ( - ) Cathode ( + )
ศักย์ไฟฟ้ าต่า ศักย์ไฟฟ้ าสู ง
e- วิงจาก An ไป Cat
่ กระแสไฟวิงจาก Cat ไป An
่
16

17. 03/10/54
เซลล์ไฟฟาเคมี (Electrochemical cell)
้
เซลล์กลวานิก (Galvanic cell)
ั
Oxidation reaction?
Reduction reaction?
Redox reaction?
Oxidizing agent?
Reducing agent?
เซลล์ไฟฟาเคมี (Electrochemical cell)
้
แผนภาพอย่างย่อแสดงเซลล์กลวานิก
ั
เขียนครึ่งเซลล์ Anode ไว้ทางซ้ าย Cathode ไว้ทางขวา โดยเขียนขั้วไฟฟ้ าไว้
นอกสุ ดตามด้ วยไอออนในสารละลาย
ใช้ เครื่องหมาย / คั่นระหว่างขั้วไฟฟ้ ากับสารละลาย
ใช้ เครื่องหมาย // แทนสะพานไอออน เขียนไว้ระหว่าง Anode กับ
Cathode
17

18. 03/10/54
เซลล์ไฟฟาเคมี (Electrochemical cell)
้
แผนภาพอย่างย่อแสดงเซลล์กลวานิก
ั
Cu(s) / Cu2+(aq) // Ag+(aq) / Ag(s)
เซลล์ไฟฟาเคมี (Electrochemical cell)
้
แผนภาพอย่างย่อแสดงเซลล์กลวานิก
ั
กรณีทครึ่งเซลล์ใดสารละลายมี
ี่
ไอออนมากกว่า 1 ชนิดให้ ใช้
เครื่องหมาย , (จุลภาค) คั่น
ระหว่างไอออนแต่ ละชนิด…..
Pt(s) / Fe2+(aq),Fe3+(aq) // Ag+(aq) / Ag(s)
18

19. 03/10/54
เซลล์ไฟฟาเคมี (Electrochemical cell)
้
แผนภาพอย่างย่อแสดงเซลล์กลวานิก
ั
กรณีทข้วไฟฟาของครึ่งเซลล์ เป็ นขั้ว
ี่ ั ้
ก๊ าซ เช่ น H2 , Cl2 หรือขั้วของเหลว เช่ น Br2
ซึ่งไม่ นาไฟฟา จะต้ องใช้ โลหะทีเ่ ฉื่อยต่ อ
้
ปฏิกริยาเป็ นขั้วไฟฟา เช่ น Pt
ิ ้
การเขียนครึ่งเซลล์ ให้ ใช้ เครื่องหมาย( , ) คัน
่
ระหว่ างขั้วโลหะกับขั้วก๊ าซหรือขั้วของเหลว
Zn(s) / Zn2+(aq) // H+(aq) / H2(g) / Pt(s)
เซลล์ไฟฟาเคมี (Electrochemical cell)
้
แบบฝึ กหัด
จากแผนภาพเซลล์ กลวานิกต่ อไปนี้ จงระบุว่า สารใดเป็ นตัวออกซิไดส์ ตัวรีดวซ์
ั ิ
แอโนด แคโทด สารใดถูกรีดวซ์ สารใดถูกออกซิไดส์ และปฏิกริยาทีเ่ กิดขึนคือ
ิ ิ ้
1. Pb(s)/Pb2+(aq)//Cu2+(aq)/Cu(s)
2. Pt(s)/Cl2(g)/Cl-(aq) // MnO4-(aq),Mn2+(aq),H+(aq)/Pt(s)
3. Ga(s)/Ga3+(aq) // H+(aq)/H2(g)/Pt(s)
19

20. 03/10/54
เซลล์ไฟฟาเคมี (Electrochemical cell)
้
แบบฝึ กหัด
จากสมการรีดอกซ์ ต่อไปนีจงแผนภาพเซลล์ กลวานิก
้ ั
1. Cu(s) + 2Fe3+(aq) 2Fe2+(aq) + Cu2+(aq)
2. 6Fe2+(aq) + Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) 2Cr3+(aq) + 6Fe3+(aq) + 7H2O(l)
3. Al(s) +3/2Br2(l) Al3+(aq) + 3Br-(aq)
ทาแบบฝึ กหัด 9.3 ครับ ท่านเทพทั้งหลาย
ขั้วไฮโดรเจนมาตรฐาน
(Standard Hydrogen Electrode : SHE)
ภาวะมาตรฐาน
 ความดันแก๊ส = 1 atm
 ความเข้ มข้ น = 1 M
 อุณหภูมิ = 25C
กาหนดค่ าศักย์ไฟฟามาตรฐาน
้
ของครึ่งเซลล์ (E) = 0.000 V
20

21. 03/10/54
การหาค่าศักย์ไฟฟ้ าของครึ่ งเซลล์
E0cell = E0cathode – E0anode
E0cell = E0ศักย์สูง – E0ศักย์ต่า
0.34 V = E0Cu – 0.00 V
E0Cu = 0.34 V
1. กาหนดเซลล์ ไฟฟามาตรฐาน ใช้ เซลล์ ไฮโดรเจน เพือหาศักย์ ไฟฟาของเซลล์ อน
้ ่ ้ ื่
2. นาครึ่งเซลล์ ไฟฟาทีต้องการหาค่ า เข้ ามาต่ อกับเซลล์ ไฟฟามาตรฐาน แล้ วอ่ านค่ า
้ ่ ้
ศักย์ ไฟฟา
้
การหาค่าศักย์ไฟฟ้ าของครึ่ งเซลล์
E0cell = E0cathode – E0anode
0.76 V = 0.00 V – E0Zn
E0Zn = -0.76 V
1. กาหนดเซลล์ ไฟฟามาตรฐาน ใช้ เซลล์ ไฮโดรเจน เพือหาศักย์ ไฟฟาของเซลล์ อน
้ ่ ้ ื่
2. นาครึ่งเซลล์ ไฟฟาทีต้องการหาค่ า เข้ ามาต่ อกับเซลล์ ไฟฟามาตรฐาน แล้ วอ่ านค่ า
้ ่ ้
ศักย์ ไฟฟา
้
21

22. 03/10/54
การหาค่าศักย์ไฟฟ้ าของครึ่ งเซลล์
ศักย์ไฟฟามาตรฐานของครึ่งเซลล์
้
ค่า E0 สามารถ
บอกอะไรบ้าง
การหาค่าศักย์ไฟฟ้ าของครึ่ งเซลล์
1. บอกความแรงในการเป็ นตัวออกซิไดส์ และตัวรีดิวซ์
ตัวออกซิไดส์ Ag+ > Cu2+ > H+ > Zn2+
ตัวรี ดิวซ์ Zn > H > Cu > Ag
22

23. 03/10/54
การหาค่าศักย์ไฟฟ้ าของครึ่ งเซลล์
2. ใช้ หาค่ าE0เซลล์ของปฏิกริยารีดอกซ์
ิ
Cu(s) + 2Ag+(aq) Cu2+(aq) + 2Ag(s)
Cu2+(aq) +2e- Cu(s) .....E0 = +0.34
2Ag+(aq) + 2e- 2Ag(s) .....E0 = +0.80
E0cell = E0Red - E0ox
E0cell = E0Ag - E0Cu
E0cell = +0.80 - (+0.34) E0cell = +0.46
การหาค่าศักย์ไฟฟ้ าของครึ่ งเซลล์
3. ใช้ ทานายปฏิกริยารีดอกซ์ ว่าเกิดได้ จริงหรือไม่
ิ
Zn(s) + 2H+(aq) Zn2+(aq) + H2(g)
2H+(aq) +2e- H2(g) .....E0 = 0.00
Zn2+(aq) +2e- Zn(s) .....E0 = -0.76
E0cell = E0Red - E0ox E0cell = +0.76
E0cell = E0H - E0Zn ค่า E0 เป็ น + แสดงว่าปฏิกิริยา
E0cell = 0.00 - (-0.76) เกิดขึ้นได้จริ ง
23

24. 03/10/54
การหาค่าศักย์ไฟฟ้ าของครึ่ งเซลล์
3. ใช้ ทานายปฏิกริยารีดอกซ์ ว่าเกิดได้ จริงหรือไม่
ิ
Cu(s) + 2H+(aq) Cu2+(aq) + H2(g)
2H+(aq) +2e- H2(g) .....E0 = 0.00
Cu2+(aq) +2e- Cu(s) .....E0 = +0.34
E0cell = E0Red - E0ox
ปฏิกริยาจะเกิดขึนได้ เมื่อ
ิ ้
E0cell = E0H - E0Cu
Cu2+(aq) + H2(g) Cu(s) + 2H+(aq)
E0cell = 0.00 - (+0.34)
E0cell = -0.34 ค่า E0 เป็ น - แสดงว่าปฏิกิริยาไม่เกิดขึ้นได้จริ ง
การหาค่าศักย์ไฟฟ้ าของครึ่ งเซลล์
แบบฝึ กหัด
2H+(aq) + NO3-(aq) +e- NO2(g) + H2O.....E0 = +0.80
4H+(aq) + H2SO3(aq) +4e- S(s) + 3H2O.....E0 = +0.45
4H+(aq) + SO4-(aq) +2e- H2SO3(aq) + H2O.....E0 = +0.17
2H+(aq) +2e- H2(g) .....E0 = 0.00
ข้ อใดถูกต้ อง
Cu2+(aq) +2e- Cu(s) .....E0 = +0.34 1. จุ่มโลหะเงินลงในHCl จะเกิดแก๊สH2อย่างรวดเร็ว
Ag+(aq) +e- Ag(s) .....E0 = +0.771 2. จุ่มโลหะทองแดงลงในHNO3 จะเกิดแก๊สNO2สีนาตาลแดง
้
Cl2(g) +2e- 2Cl-(aq) .....E0 = +1.36 3. จุ่มโลหะทองแดงลงในH2SO4 จะเกิดH2SO3ในสารละลาย
4. จุ่มโลหะเงินลงในH2SO3 จะเกิดกามะถัน
24

25. 03/10/54
การหาค่าศักย์ไฟฟ้ าของครึ่ งเซลล์
บทสรุ ป
ถ้ า E0 ของภาชนะ > E0 ของสารละลายไอออนทีเ่ ก็บ
ภาชนะโลหะไม่สึกกร่ อนเมื่อนาไปเก็บสารละลาย
การหาค่าศักย์ไฟฟ้ าของครึ่ งเซลล์
กรณีพเิ ศษ
การคานวณศักย์ ไฟฟาของเซลล์ กลวานิกเมือสารลายมีความเข้ มข้ นมากกว่ าหรือน้ อย
้ ั ่
กว่ า 1 mol/dm3 ให้ ใช้ สมการเนินสต์ มาช่ วยจ้ า
(Nernst Eqution) E = electrode potential
aA + bB cC + dD Eo = standard electrode potential
E  E 
RT [C ]c [ D]d
ln
nF [ A]a [ B]b R = gas constant
2.303RT [C ]c [ D]d T = absolute temperature
E  E  log
nF [ A]a [ B]b F = ปริมาณไฟฟ้ า 1 Faraday
2.303RT
 0.0592 = ~96500 coulomb(C)
F
[C ]c [ D]d
E  E 
0.0592
log หรื อ E  E 

0.0592
log K
n [ A]a [ B]b n
25

26. 03/10/54
การหาค่าศักย์ไฟฟ้ าของครึ่ งเซลล์
ตัวอย่ าง
จงคานวณค่ าศักย์ไฟฟาของเซลล์ Zn/Cu ที่ 25oC
้
ตามความเข้ มข้ นในสมการต่ อไปนี้
Zn(s)+Cu2+(0.02M) Cu(s)+Zn2+(0.04M)
เซลล์ความเข้ มข้ น(Concentration Cell)
ความเข้มข้นของสารละลายมีผล
ต่อศักย์ไฟฟ้ าของครึ่ งเซลล์
ดังนั้นเราสามารถสร้างเซลล์กล ั
วานิกจากครึ่ งเซลล์ชนิดเดียวกัน
ได้ แต่ความเข้มข้นของ
สารละลายอิเล็กโทรไลต์แตกต่าง
กัน
26

27. 03/10/54
การหาค่าศักย์ไฟฟ้ าของครึ่ งเซลล์
แอบยากข้อเหล่านี้
1. จงคานวณหาค่ าE0ของครึ่งปฏิกริยา Fe3+ + 3e-
ิ Fe เมือกาหนดให้
่
Fe2+ + 2e- Fe ; E0 = -0.44 V
Fe3+ + e- Fe2+ ; E0 = +0.771 V
ั
2. จงคานวณหาค่าศักย์ไฟฟ้ าของเซลล์กลวานิกต่อไปนี้
Pt/Fe2+, Fe3+ // Cr2O72- , Cr3+ , H+ / Pt
เมือ
่ [Fe2+] = 0.5 , [Fe3+] = 0.75
[Cr2O72-] = 2.0 , [Cr3+] = 4 และ [H+] = 1.0
ทาแบบฝึ กหัด 9.4 ครับ ทาเยอะๆจะได้ เก่ง
ั
ประเภทของเซลล์กลวานิก
เซลลกัลวานิก
เซลล์ ปฐมภูมิ เซลล์ ทุตยภูมิ
( Primary cell) ( Secondary cell)
- มาใช้ งานได้ ทนที เมือกระไฟฟา
ั ่ ้ - ก่ อนใช้ งานต้ องอัดไฟฟาเข้ าไป
้
หมด ไม่ สามารถนากลับมาใช้ ได้ อก ี ก่ อน เมือกระไฟฟาหมด สามารถนา
่ ้
กลับมาใช้ ใหม่ ได้ อก โดยอัดไฟเข้ าไป
ี
27

28. 03/10/54
เซลล์ปฐมภูม(Primary cell)
ิ
เซลล์แห้ ง(Dry Cell) เซลล์เลอคลังเช(Leclanche Cell) ถ่ านไฟฉาย
ขั้วบวก คือ แท่ งแกรไฟต์
ขั้ว ลบ คือ Zn
อิเล็กโทรไลต์ คือ NH4Cl,
MnO2 , ZnCl2
E0 = 1.5 V
Anode : Zn Zn2+ + 2e- ; E0 = +0.763 V
Cathode : 2NH4+ + 2MnO2 + 2e- 2NH3 + Mn2O3 + H2O ; E0 = +0.5 V
Redox : Zn(s)+2NH4+(aq)+ 2MnO2(s) Zn2+(aq) + Mn 2O3(s) + 2NH3(g)+2H2O(l)
NH3 ถูกกาจัดด้วย Zn2+ เป็ น [Zn(NH3)4]2+ และ [Zn(NH3)2(H2O)2]2+
เซลล์ปฐมภูม(Primary cell)
ิ
เซลล์อลคาไลน์
ั
ขั้วบวก คือ แท่งแกรไฟต์
ขั้ว ลบ คือ Zn
อิเล็กโทรไลต์ คือ KOH , MnO2
E0 = 1.5 V
Anode : Zn + 2OH- ZnO + H2O + 2e- ; E0 = +1.25 V
Cathode : 2MnO2 + H2O + 2e- Mn2O3 +2OH- ; E0 = +0.29 V
OH- มีอยู่ท้ัง 2 ปฏิกริยา ซึ่งสามารถเป็ นได้ท้ัง สารตั้งต้ น และ ผลิตภัณฑ์ สลับไปมา จึงมีอายุ
ิ
การใช้ งานนานกว่ า 5 – 8 เท่ า
28

29. 03/10/54
เซลล์ปฐมภูม(Primary cell)
ิ
เซลล์ปรอท ขั้วบวก คือ แผ่นเหล็ก
ขั้ว ลบ คือ Zn
อิเล็กโทรไลต์ คือ KOH ,หรื อ
NaOH ผสมZn(OH)2 กับ HgO
E0 = 1.3 V
Anode : Zn + 2OH- ZnO + H2O + 2e- ; E0 = +1.25 V
Cathode : HgO + H2O + 2e- Hg +2OH- ; E0 = +0.098 V
Redox : Zn + HgO ZnO + Hg
OH- มีอยู่ท้ัง 2 ปฏิกริยา ซึ่งสามารถเป็ นได้ท้ัง สารตั้งต้ น และ ผลิตภัณฑ์ สลับไปมา จึงมีอายุ
ิ
การใช้ งานนาน
เซลล์ปฐมภูม(Primary cell)
ิ
เซลล์เงิน
ขั้วบวก คือ แผ่นเหล็ก
ขั้ว ลบ คือ Zn
อิเล็กโทรไลต์ คือ KOH ,หรื อ
NaOH ผสมZn(OH)2 กับ Ag2O
E0 = 1.5 V
Anode : Zn + 2OH- ZnO + H2O + 2e- ; E0 = +1.25 V
Cathode : Ag2O + H2O + 2e- 2Ag +2OH- ; E0 = +0.33 V
Redox : Zn + Ag2O ZnO + 2Ag
OH- มีอยู่ท้ัง 2 ปฏิกริยา ซึ่งสามารถเป็ นได้ท้ัง สารตั้งต้ น และ ผลิตภัณฑ์ สลับไปมา จึงมีอายุ
ิ
การใช้ งานนาน
29

30. 03/10/54
เซลล์ปฐมภูม(Primary cell)
ิ
เซลล์เชื้อเพลิง
เป็ นเซลล์ ทต้องผ่านสารตั้งต้ นซึ่งเป็ นเชื้อเพลิงเข้ าไปในAnodeและ Cathodeตลอดเวลา แล้ ว
ี่
เกิดการสันดาป เป็ นพลังงานไฟฟาออกมา ไม่ สามารถเก็บพลังงานไฟฟาไว้ ได้
้ ้
1. เซลล์เชื้อเพลิง ไฮโดรเจน - ออกซิเจน
Anode : 2H2 + 4OH- 4H2O + 4e-
Cathode : O2 + 2H2O + 4e- 4OH-
Redox : 2H2 + O2 2H2O
E0 = +1.23 ขั้วบวก คือ แกร์ ไฟต์ พรุ่น
ขั้ว ลบ คือ แกร์ ไฟต์ พรุ่น
อิเล็กโทรไลต์ คือ KOH ,หรือ NaOH หรือ Na2CO3
เซลล์ปฐมภูม(Primary cell)
ิ
เซลล์เชื้อเพลิง
1. เซลล์เชื้อเพลิง โพรเพน - ออกซิเจน
Anode : C3H8 + 6H2O 3CO2 +2OH- + 20e-
Cathode : 5O2 + 20H+ + 20e- 10H2O
Redox : C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O
ขั้วบวก คือ แกร์ ไฟต์ ผสม NiO
ขั้ว ลบ คือ แกร์ ไฟต์ ผสม NiO
อิเล็กโทรไลต์ คือ H2SO4
30

31. 03/10/54
เซลล์ปฐมภูม(Primary cell)
ิ
เซลล์เชื้อเพลิง
1. เซลล์เชื้อเพลิง โพรเพน - ออกซิเจน
Anode : C3H8 + 6H2O 3CO2 +2OH- + 20e-
Cathode : 5O2 + 20H+ + 20e- 10H2O
Redox : C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O
ขั้วบวก คือ แกร์ ไฟต์ ผสม NiO
ขั้ว ลบ คือ แกร์ ไฟต์ ผสม NiO
อิเล็กโทรไลต์ คือ H2SO4
เซลล์เชื้อเพลิงต่างจากเซลล์แห้งทัวไปอย่างไร ?
่
เซลล์ทุติยภูม(Secondary cell)
ิ
เซลล์สะสมไฟฟ้ าแบบตะกัว(แบตเตอรี)
่
ประจุไฟครั้งแรก
Anode + : 2H2O 4H+ + O2 +4e-
Pb + O2 PbO2
รวม : 2H2O + Pb PbO2 + 4H+ + 4e
Cathode - : 2H+ + 2e- H2
จ่ ายไฟ สารสีขาวไม่ ละลายนา
้
Anode - : Pb + SO42- PbSO4 + 2e-
Cathode + : PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- PbSO4 + 2H2O ศักย์ ไฟฟาทีวดได้ ใน
้ ่ั
เซลล์ นี้ เท่ ากับ 2.05 V
Redox : Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42- 2PbSO4 + 2H2O
31

32. 03/10/54
เซลล์ทุติยภูม(Secondary cell)
ิ
เซลล์สะสมไฟฟ้ าแบบตะกัว(แบตเตอรี)
่
การประจุไฟครั้งที่ 2 ต้องสลับ
ขั้วไฟฟ้ าในการประจุไฟ คือ เอา
ขั้วบวกของแหล่งกาเนิดต่อกับขั้ว
Anode(- )ของเซลล์และขั้วลบของ
แหล่งกาเนิดต่อเข้ากับCathode (+)
ประจุไฟครั้งที่ 2
Cathode + : PbSO4 + 2e- Pb + SO42-
Anode - : PbSO4 + 2H2O PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-
Redox : Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42- 2PbSO4 + 2H2O
เซลล์ทุติยภูม(Secondary cell)
ิ
เซลล์นิกเกิล - แคดเมียม
การจ่ ายไฟ
Anode - :Cd(s) + 2OH-(aq) Cd(OH)2(s) + 2e-
Cathode + : 2NiO(OH)(s) + 2H2O(l) + 2e- 2Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq)
Redox : Cd(s) + 2NiO(OH)(s) + 2H2O(l) Cd(OH)2(s) + 2Ni(OH)2(s)
ประจุไฟ
Cathode + :Cd(OH)2(s) + 2e- Cd(s) + 2OH-(aq)
Anode - : 2Ni(OH)2(s) + 2OH -(aq) 2NiO(OH)(s) + 2H2O(l) + 2e-
ศักย์ไฟฟาวัดได้ 1.4 V ใช้ ได้ นาน แต่ กาจัดยาก
้
32

33. 03/10/54
เซลล์ทุติยภูม(Secondary cell)
ิ
เซลล์โซเดียม - ซัลเฟอร์
การจ่ ายไฟ
Anode - :2Na(l) 2Na2+ (l) + 2e-
Cathode + : n S8(l) + 2e- nS2-(l)
8
Redox : 2Na(l) + 8 S8(l)
n
2Na2+ (l) + nS2-(l)
มีศักย์ไฟฟา 2.1 V ใช้ ได้ นาน แต่ ต้องควบคุมอุณหภูมิให้ สารเป็ น
้
ของเหลว 350 0C
เซลล์ทุติยภูม(Secondary cell)
ิ
ทาแบบฝึ กหัด 9.5 ครับ
33

34. 03/10/54
เซลล์อเิ ล็กโทรไลต์ (Electrolytic Cell)
ขั้วไฟฟา
้
(Electrode)
สารละลาย
อิเล็กโทรไลต์
(Electrolytic solution)
ส่ วนประกอบของเซลล์
เซลล์อเิ ล็กโทรไลต์ (Electrolytic Cell)
การแยกนาด้ วยไฟฟา
้ ้
Anode(+)
2H2O O2+4H++4e- ; Eo= -1.23V - +
2SO42- S2O82- + 2e-; Eo= -2.01V
Cathode(-)
2H2O+2e- H2+2OH-; Eo=-0.83V
2H+ +2e- H2 ; Eo= 0.00V
H2SO4
2H2O 2H2 + O2
34

35. 03/10/54
เซลล์อเิ ล็กโทรไลต์ (Electrolytic Cell)
การแยกสารละลายโซเดียมคลอไรด์
Anode : Oxidation
2Cl- Cl2 + 2e- : Eo= -1.36 V
2H2O O2+4H ++4e- : Eo= -0.82 V
(O2มีศักย์ไฟฟาเกินตัววัดได้ถึง 1.5 V)
้
Cathode : Reduction
H2Na+ O H2O 2O
OH2 Na++e- Na : Eo= -2.71 V
NaCl(aq) HNa+ HCl-H-
Na+HOO Cl-H2O
2 2O 2H2O+2e- H2+2OH- : Eo= -0.83 V
Na +2 Cl
Cl-
Redox : 2Cl- + 2H2O H2 + Cl2 + 2OH-
เซลล์อเิ ล็กโทรไลต์ (Electrolytic Cell)
การแยกโซเดียมคลอไรด์ หลอมเหลว
Anode : Oxidation
2Cl- Cl2 + 2e-
Cathode: Reduction
2Na+ + 2e- 2Na
35

36. 03/10/54
การชุ บโลหะด้ วยกระแสไฟฟา
้
Anode : โลหะทีต้องการชุบ
่
Cathode : สิ่ งทีต้องการชุบ
่
Electrolyte solution : มีไอออน
ของโลหะทีเ่ ป็ น anode
 ใช้ ไฟฟ้ ากระแสตรง
การทาโลหะให้ บริสุทธิ์
ใช้ โลหะบริสุทธิ์เป็ น Cathode และโลหะไม่ บริสุทธิ์เป็ น Anode
สารละลายอิเล็กโทรไลต์ มีไอออนของโลหะบริสุทธิ์
36

37. 03/10/54
ทาแบบฝึ กหัด 9.6 ครับ
การสึ กกร่ อน(Corrosion)
หรือ
4Fe(OH)2(s) + O2(g) 2Fe2O3.H2O(s) + 2H2O(aq)
37

38. 03/10/54
การปองกันการสึ กกร่ อน
้
โดยการปิ ดพืนผิวด้ วยการทาสี หรือเครือบ
้
 โดยการทาพืนผิวด้ วยตัวยับยั้งการสึ กกร่ อน
้
 วิธีแคโทด(Cathodic) โดยการทาให้ โลหะเปลียนสภาพเป็ นแคโทด
่
ทาให้ โลหะนั้นไม่ ต้องเสี ยอิเล็กตรอน
วิธีอะโนไดซ์ (Anodize) โดยการเคลือบผิวด้ วยโลหะทีออกไซด์
่
สลายตัวยาก เช่ น Al, Sn, Cr
 วิธีรมดา โดยการนาแผ่นโลหะแช่ ในสารละลายรมดา
(NaNO3+NaOH+H2O) ทีอุณหภูมิ 136-143C
่
เทคโนโลยีเกียวข้ องกับเซลล์ไฟฟาเคมี
่ ้
 การทาอิเล็กโทรไดอะลิซิสนาทะเล
้
 เซลล์เชื้อเพลิง
 แบบเตอรีอเิ ล็กโทรไลต์แข็ง
38

39. 03/10/54
LOGO
Add your company slogan
www.themegallery.com
39