Electrochemistry01

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

03/10/54

ิ

Zn(s) Zn2+(aq) + 2e- ……….Oxidation
Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) ……….Reduction

Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s) ……….Redox

ิ

ปฏิกริยาทีมการถ่ ายโอนอิเล็กตรอน หรือ
ิ ่ ี
ปฏิกริยาทีมการให้ และรับอิเล็กตรอน
ิ ่ ี

ปฏิกริยารีดอกซ์
ิ

ปฏิกริยาทีมการเปลียนแปลงเลขออกซิเดชัน
ิ ่ ี ่

2

03/10/54

ิ

Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s)

ิ

Oxidation reaction :
ปฏิกิริยาที่สารมีการให้ อิเล็กตรอน

2Zn(s) + O2(g) 2ZnO(s)

Reduction reaction :
ปฏิกิริยาที่สารมีการรับอิเล็กตรอน

3

03/10/54

ิ

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
่ ่ ้

ิ

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

03/10/54

ิ

# 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)

ิ

# ในปฏิกริยาต่ อไปนี้ เป็ นปฏิกริยาออกซิเดชันหรือปฏิกริยารีดักชัน
ิ ิ ิ
1. MnO4- MnO2
2. H2O2 H2O
3. ClO3- ClO-
4. PbO2 PbO
5. HNO2 NO3-

5

03/10/54

ิ
# 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

03/10/54

ิ
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

ิ
ั
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

03/10/54

ิ
ั
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
่ ้

ิ
ั
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

03/10/54

ิ
จงดุลสมการรีดอกซ์ ต่อไปนีโดยใช้ เลขออกซิเดชัน
้
1. K2Cr2O7 + H2SO4 + H2S K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H2O + O2
2. Cr2O72- + HNO2 +H+ Cr3+ + NO3- + H2O

ิ
วิธีการดุลสมการรีดอกซ์ ดุลแบบใช้ ครึ่งปฏิกริยา
ิ
วิธีครึ่งปฏิกริยา
ิ
เขียนครึ่งปฏิกริยาออกซิเดชันและครึ่งปฏิกริยารีดักชัน
ิ ิ
ดุลจานวนอะตอมของธาตุในแต่ ละครึ่งปฏิกริยาให้ เท่ากัน
ิ
ทาประจุแต่ ละครึ่งปฏิกริยาให้ เท่ากัน โดยการเติม e-
ิ
ทาจานวน e- ทังสองครึ่งปฏิกริยาให้ เท่ากัน
้ ิ
รวมสองครึ่งปฏิกริยาจะได้ ปฏิกริยารีดอกซ์ ทสมดุล
ิ ิ ี่

9

03/10/54

ิ
ิ
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
้

ิ
ิ
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

03/10/54

ิ
ิ
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

ิ
ิ
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

03/10/54

ิ
ิ
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

ิ
ิ
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

03/10/54

ิ
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

ิ
ิ
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

03/10/54

ิ
ิ
Cu + Br2 + OH- Cu2O + Br- + H2O
Oxidation Reduction
ขั้นที่ 5 ดุล e-
Br2 + 2e- 2Br- 2OH-+ 2Cu Cu2O+ H2O + 2e-

ิ
ิ
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

03/10/54

ิ
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

03/10/54

้

เซลล์กลวานิก (Galvanic cell)
ั
ครึ่งเซลล์ 2 ครึ่งเซลล์ (Hale cell)

สะพานเกลือ
(Salt bridge)

ขั้วไฟฟ้ า
(Electhode)
สารละลาย
อิเล็กโทรไลต์

้

ั
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

03/10/54

้

ั
Oxidation reaction?
Reduction reaction?
Redox reaction?
Oxidizing agent?
Reducing agent?

้

แผนภาพอย่างย่อแสดงเซลล์กลวานิก
ั

เขียนครึ่งเซลล์ Anode ไว้ทางซ้ าย Cathode ไว้ทางขวา โดยเขียนขั้วไฟฟ้ าไว้
นอกสุ ดตามด้ วยไอออนในสารละลาย
ใช้ เครื่องหมาย / คั่นระหว่างขั้วไฟฟ้ ากับสารละลาย
ใช้ เครื่องหมาย // แทนสะพานไอออน เขียนไว้ระหว่าง Anode กับ
Cathode

17

03/10/54

้

ั

Cu(s) / Cu2+(aq) // Ag+(aq) / Ag(s)

้

ั

กรณีทครึ่งเซลล์ใดสารละลายมี
ี่
ไอออนมากกว่า 1 ชนิดให้ ใช้
เครื่องหมาย , (จุลภาค) คั่น
ระหว่างไอออนแต่ ละชนิด…..

Pt(s) / Fe2+(aq),Fe3+(aq) // Ag+(aq) / Ag(s)

18

03/10/54

้

ั

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)

้

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

03/10/54

้

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

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
้


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

03/10/54


ศักย์ไฟฟามาตรฐานของครึ่งเซลล์
้

ค่า E0 สามารถ
บอกอะไรบ้าง


1. บอกความแรงในการเป็ นตัวออกซิไดส์ และตัวรีดิวซ์

ตัวออกซิไดส์ Ag+ > Cu2+ > H+ > Zn2+
ตัวรี ดิวซ์ Zn > H > Cu > Ag

22

03/10/54


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


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

03/10/54


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


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

03/10/54


บทสรุ ป
ถ้ า E0 ของภาชนะ > E0 ของสารละลายไอออนทีเ่ ก็บ

ภาชนะโลหะไม่สึกกร่ อนเมื่อนาไปเก็บสารละลาย

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

03/10/54

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

03/10/54


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

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+

ิ

เซลล์อลคาไลน์
ั
ขั้วบวก คือ แท่งแกรไฟต์
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

03/10/54

ิ
เซลล์ปรอท ขั้วบวก คือ แผ่นเหล็ก
อิเล็กโทรไลต์ คือ KOH ,หรื อ
NaOH ผสมZn(OH)2 กับ HgO
E0 = 1.3 V

Cathode : HgO + H2O + 2e- Hg +2OH- ; E0 = +0.098 V
Redox : Zn + HgO ZnO + Hg
ิ
การใช้ งานนาน

ิ
เซลล์เงิน
ขั้วบวก คือ แผ่นเหล็ก
อิเล็กโทรไลต์ คือ KOH ,หรื อ
NaOH ผสมZn(OH)2 กับ Ag2O
E0 = 1.5 V
Cathode : Ag2O + H2O + 2e- 2Ag +2OH- ; E0 = +0.33 V
Redox : Zn + Ag2O ZnO + 2Ag
ิ
การใช้ งานนาน

29

03/10/54

ิ
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

ิ
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

03/10/54

ิ
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

03/10/54

ิ
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

ิ
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

03/10/54

ิ
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

ิ

ทาแบบฝึ กหัด 9.5 ครับ

33

03/10/54

เซลล์อเิ ล็กโทรไลต์ (Electrolytic Cell)

ขั้วไฟฟา
้
(Electrode)
สารละลาย
อิเล็กโทรไลต์
(Electrolytic solution)
ส่ วนประกอบของเซลล์


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

03/10/54


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-


การแยกโซเดียมคลอไรด์ หลอมเหลว

Anode : Oxidation
2Cl- Cl2 + 2e-

Cathode: Reduction
2Na+ + 2e- 2Na

35

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

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

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

03/10/54

LOGO

Add your company slogan

www.themegallery.com

39

Electrochemistry01

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Electrochemistry01

Similar to Electrochemistry01 (20)

More from jirat266

More from jirat266 (14)

Electrochemistry01