Upload
others
View
4
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ไฟฟาเคม(Electrochemistry)
เกณฑการวดและประเมนผลรายวชา เคม5 ว 33225
1. อตราสวนคะแนนระหวางภาค : ปลายภาค = 70 : 302. คะแนนระหวางภาค จ านวน 70 คะแนน นกเรยนตองปฏบตดงน
2.1 คะแนนสอบหลงเรยนแตละหนวยกอนกลางภาค จ านวน 10 คะแนนหลงกลางภาค จ านวน 10 คะแนน
2.2 คะแนนสมดบนทกระหวางเรยน + แบบฝกหด จ านวน 10 คะแนน2.3 คะแนนเขาหองเรยน จ านวน 10 คะแนน2.4 การปฏบตกจกรรม (กลม-ทดลอง) ในหองปฏบตการ จ านวน 10 คะแนน2.5 คะแนนสอบกลางภาค จ านวน 20 คะแนน
รวมคะแนนระหวางภาค 70 คะแนน3. การสอบปลายภาค จ านวน 30 คะแนน
เกณฑการสอบยอย1. ต ากวา 6 คะแนน สอบซอมไดไมเกน 6 คะแนน2. ถา 6 คะแนนขนไป สอบใหมไดเพ มไมเกน 1 คะแนน
การสอบกลางภาค 1. ต ากวา 12 คะแนน สอบซอมไดไมเกน 12 คะแนน2. ถา 12 คะแนนขนไป สอบใหมไดเพ มไมเกน 1 คะแนน
จดประสงคการเรยนร
1.อธบายความหมายของปฏกรยาออกซเดชน ปฏกรยารดกชน ปฏกรยารดอกซ ตวรดวซและตวออกซไดส ในดานการถายโอนอเลกตรอนและการเปลยนแปลงเลขออกซเดชนได
2.จดล าดบความสามารถในการรบอเลกตรอนของธาตหรอไอออนและเปรยบเทยบความสามารถในการเปนตวรดวซหรอตวออกซไดสได
3.ดลสมการรดอกซโดยใชเลขออกซเดชนและครงปฏกรยาได
5.เขยนแผนภาพเซลลกลวานกได
4.ตอเซลลกลวานกจากครงเซลลทก าหนดให พรอมทงบอกขวแอโนด ขวแคโทดและเขยนสมการแสดงปฏกรยาได
6.อธบายวธหาคาศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลล (0E) โดยการเปรยบเทยบกบครงเซลลไฮโดรเจนมาตรฐานได
จดประสงคการเรยนร
7.ใชคา 0E ของครงเซลลค านวณหาคาศกยไฟฟามาตรฐานของเซลลและท านายการเกดปฏกรยารดอกซได
8.อธบายหลกการท างานของเซลลกลวานก เซลลปฐมภม เซลลทตยภมและเซลลอเลกโทรไลตกได
9. อธบายหลกการท างานพรอมทงเขยนสมการแสดงปฏกรยาทเกดขนในถานไฟฉาย เซลลแอลคาไลน เซลลปรอท เซลลเงน เซลลเชอเพลงไฮโดรเจน-ออกซเจน เซลลเชอเพลงโพรเพน-ออกซเจน เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว เซลลนกเกล-แคดเมยม เซลลลเทยม-ไอออน พอลเมอรและเซลลโซเดยม-ซลเฟอรได
11.อธบายสาเหตหรอภาวะทท าใหโลหะเกดการกดกรอนพรอมทงเขยนสมการแสดงปฏกรยาได
10.อธบายหลกการของการแยกสารเคมดวยกระแสไฟฟา การชบโลหะดวยไฟฟา และการท าโลหะใหบรสทธ พรอมทงเขยนสมการแสดงปฏกรยาทเกดขนได
12.อธบายวธปองกนการกดกรอนของโลหะโดยวธอะโนไดว การรมด า วธแคโทดก การเคลอบผวดวยพลาสตก สหรอน ามน การชบโลหะได
จดประสงคการเรยนร
13.อธบายหลกการท างานของแบตเตอรอเลกโทรไลตของแขง แบตเตอรอากาศ การท าอเลกโทรไดอะลซสน าทะเลได
14.ท าการทดลอง บนทกผลการทดลอง แปลความหมายขอมลและสรปผลการทดลองในเรองตอไปน- 14.1 ปฏกรยาระหวางโลหะกบสารละลายของโลหะไอออน- 14.2 การถายโอนอเลกตรอนในเซลลกลวานก- 14.3 เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว- 14.4 การแยกทองแดงไอออน (Cu2+) ออกจากสารละลาย CuSO4 ดวยไฟฟา- 14.5 การชบตะปดวยสงกะส- 14.6 การปองกนการกดกรอนของเหลก
ไฟฟาเคม (Electrochemistry)
ปฏกรยารดอกซ (Redox Reaction)
การดลสมการรดอกซ
เซลลไฟฟาเคม
ความกาวหนาทางเทคโนโลยทเกยวของกบเซลลไฟฟาเคม
เลขออกซเดชน (Oxidation Number)
Oxidation Number : ตวเลขทแสดงคาประจไฟฟาของอะตอม หรอไอออนของธาต
หลกการพจารณาเลขออกซชน
1.ธาตอสระ มเลขออกซเดชน เทากบ 0 EX. He , Na , O2 , CI2 , S8
2.ธาตหม 1A,2A,3A ในสารประกอบมเลขออกซเดชนเทากบ +1 , +2 , +3 ตามล าดบ
3.ไฮโดรเจนมเลขออกซเดชนเปน +1 ถาเปนพนธะโคเวเลนต , -1 ถาเปนพนธะไอออนก
4.ไอออนมเลขออกซเดชนเทากบประจของไอออนนนๆ EX. Na+1 = +1 , Mg2+ = +2
5.ฟลออรนมเลขออกซเดชนเปน -1 เสมอ
6.เลขออกซเดชนของสารประกอบใดๆกตาม รวมกนจะมคาเทากบ 0
หลกการพจารณาเลขออกซชน
7.ออกซเจน มเลขออกซเดชนเปน -2 ในสารประกอบทวไป EX. H2O , NaOHมเลขออกซเดชนเปน -1 ในสารประกอบเปอรออกไซด EX. H2O2 , Na2O2
มเลขออกซเดชนเปน +2 ใน OF2
8.สารประกอบใดๆกตาม ธาตทมคา EN สงกวาจะแสดงประจลบ
9.ไอออนชนดเดยวกนจะมประจเทากน SO42- , SO3
2- , PO43- , PO3
3- ,CIO- , CIO2- ,
CIO3- , CIO4
- , NO3- , NO2
- , CN- , SCN-
10.เลขออกซเดชนจะมคาเปนจ านวนเตมบวก จ านวนเตมลบ หรอเศษสวนกได
11.ผลรวมทางพชคณตของเลขออกซเดชนทกตว เทากบ ประจของสารประกอบ
การหาเลขออกซเดชน
1. หาเลขออกซเดชนของ Cr ใน - K2CrO4
- Na2Cr2O7
2. หาเลขออกซเดชนของ Mn ใน MnO42-
KMnO4 HClO3 H3PO4
CrO42- HClO4
จงหาเลขออกซเดชนของธาตทขดเสนใต
การทดลอง 9.1 ปฏกรยาระหวางโลหะกบสารละลายของโลหะไอออน
จดประสงคการทดลอง1.เพอศกษาปฏกรยาระหวางโลหะกบไอออนในสารละลายได2.เพออธบายการถายโอนอเลกตรอนระหวางโลหะกบโลหะไอออนในปฏกรยา พรอมทงเขยนสมการแสดงการถายโอนอเลกตรอนได
สารเคม1.สารละลาย CuSO4 1.0 mol/dm3
2.สารละลาย ZnSO4 1.0 mol/dm3
3.Zn ขนาด 0.5 cm x 7 cm4.Cu ขนาด 0.5 cm x 7 cm
อปกรณ1.บกเกอร ขนาด 50 cm3
2.กระบอกตวง ขนาด 25 cm3
3.กระดาษทราย ขนาด 3 cm x 3 cm
9.1 ปฏกรยารดอกซ (Redox Reaction)
วธการทดลอง1.ใสสารละลาย CuSO4 1.0 mol/dm3
ลงในบกเกอร 2 ใบ ใบละ 25 cm3
สงเกตสสารละลาย
2.จม Zn ลงในบกเกอรใบท 1จม Cu ลงในบกเกอรใบท 2
*สงเกตชนโลหะและสารละลาย
บนทกผล
3.ใสสารละลาย ZnSO4 1.0 mol/dm3
ลงในบกเกอร 2 ใบ ใบละ 25 cm3
สงเกตสสารละลาย
3.จม Zn ลงในบกเกอรใบท 3จม Cu ลงในบกเกอรใบท 4
*สงเกตชนโลหะและสารละลาย
บนทกผล
ZnSO4 1 M
ระบบททดสอบ การเปลยนแปลงทสงเกตได
ชนโลหะ สารละลาย
Zn ใน CuSO4
Cu ใน CuSO4
Zn ใน ZnSO4
Cu ใน ZnSO4
ตารางบนทกผลการทดลอง
ระบบททดสอบ การเปลยนแปลงทสงเกตได
ชนโลหะ สารละลาย
Zn ใน CuSO4 มสารสน าตาลแดงเกาะบนสงกะสสวนทจมอยในสารละลาย เมอเขยสารสน าตาลแดงออก สงกะสมลกษณะขรขระ
สารละลายสฟาจางลงเมอตงไวเปนเวลานานขน สารละลายจะมสจางลงมาก จนไมมส
Cu ใน CuSO4 ไมเหนการเปลยนแปลง ไมเหนการเปลยนแปลง
Zn ใน ZnSO4 ไมเหนการเปลยนแปลง ไมเหนการเปลยนแปลง
Cu ใน ZnSO4 ไมเหนการเปลยนแปลง ไมเหนการเปลยนแปลง
บนทกผลการทดลอง
CuSO4 (aq) มสฟาในสารละลายม Cu2+
ZnSO4 (aq) ไมมสในสารละลายม Zn2+
จม Zn (s) ลงใน Cu2+ (aq)มสารสน าตาลแดงมาเกาะทแผนโลหะ Zn(s) เมอใชแทงแกวเขยใหสารสน าตาลแดงหลด
ออก พบวาผวโลหะ Zn (s) สกกรอนและบางลง: ปฏกรยาทเกดขน เปนปฏกรยาการถายโอนอเลกตรอน ระหวางโลหะ Zn (s) กบ Cu2+ (aq)
โลหะ Zn (s) ใหอเลกตรอนแลวเกดเปน Zn2+ (aq) อยในสารละลาย
Zn (s) Zn2+(aq) + 2e- 1
· สารสน าตาลแดงทอยบนผวโลหะ Zn(s) คอ โลหะ Cu(s)เกดจาก Cu2+ (aq) ในสารละลายรบอเลกตรอนจากโลหะ Zn(s)
· ถาแชโลหะ Zn(s) ในสารละลาย CuSO4 นานขน สารละลายสฟาจะจางลง แสดงวา ปรมาณ Cu2+
ในสารละลายลดลง
Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) 2
Zn (s) Zn2+(aq) + 2e- ------ 1Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) ------ 2
ทง 2 สมการ เปนปฏกรยาทสารมการถายโอนอเลกตรอนโดย โลหะ Zn (s) ใหอเลกตรอน และ Cu2+ (aq) ในสารละลายรบอเลกตรอน
และในปฏกรยามการเปลยนแปลงเลขออกซเดชนของสารตงตนและผลตภณฑ- ปฏกรยาทสารใหอเลกตรอน แลวมเลขออกซเดชนเพมขน เรยกวา ปฏกรยาออกซเดชน- ปฏกรยาทสารรบอเลกตรอน แลวมเลขออกซเดชนลดลง เรยกวา ปฏกรยารดกชน
ปฏกรยาออกซเดชนและปฏกรยารดกชน เปนครงปฏกรยา เมอรวมปฏกรยาทงสองเขาดวยกน จะไดปฏกรยาทเรยกวา ปฏกรยารดอกซ (Redox Reaction)
Oxidation : Zn (s) Zn2+(aq) + 2e-
Reduction : Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)Redox : Zn (s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s)
สวนการทดลองจม Cu ลงในสารละลาย Zn2+ แลวไมเกดปฏกรยาแสดงวา ความสามารถในการใหอเลกตรอนของ Cu (s) < Zn (s)
แต ความสามารถในการรบอเลกตรอนของ Cu2+ (aq) > Zn2+ (aq)สามารถน าไปสการจดล าดบความสามารถในการใหและรบอเลกตรอนของโลหะและโลหะไอออน
แสดงวา มการถายโอนอเลกตรอนระหวาง Zn กบ Cu2+ หลงจากเกดปฏกรยาแลวในสารละลายจะม Zn2+ (aq) เพมขน สวน Cu2+ (aq) ลดลงเปนผลใหสฟาของสารละลายจางลง
สรปผลการทดลอง
1.สารละลาย CuSO4 สฟา สวนสารละลาย ZnSO4 ไมมส
ในสารละลายจะมโลหะไอออนคอ Cu2+ และ Zn2+ ตามล าดบ
2.ระบบทเกดปฏกรยา คอ Zn จมอยในสารละลาย Cu2+ และม Cu และ Zn2+ เกดขน
แสดงวามการถายโอนอเลกตรอนระหวางโลหะ Zn กบ โลหะไอออน Cu2+
หลงจากเกดปฏกรยาแลวในสารละลายจะม Zn2+ (aq) เพมขน และ Cu2+ (aq) ลดลง
เปนผลใหสฟาของสารละลายจางลง
ไฟฟาเคม (Electrochemistry)
การเปลยนแปลงทางเคมท าใหเกดพลงงานไฟฟา
การใชพลงงานไฟฟาท าใหเกดการเปลยนแปลงทางเคม
ปฏกรยาไฟฟาเคม (Electrochemical reaction)
เปนปฏกรยาทเกยวกบการถายโอนอเลกตรอน โดยเปลยนแปลงพลงงานเคมเปนไฟฟา หรอใหกระแสไฟฟาแลวท าใหเกดปฏกรยาเคม
ปฏกรยาทมการถายโอนอเลกตรอน เรยกวา ปฏกรยารดอกซ
(Redox reaction)
ปฏกรยาทไมมการถายโอนอเลกตรอน เรยกวา ปฏกรยานอนรดอกซ
(Non-redox reaction)
ปฏกรยาทมการใหและรบอเลกตรอน
มการเปลยนแปลงเลขออกซเดชน
มตวรดวซและตวออกซไดส
ประกอบดวย 2 ครงปฏกรยา- ปฏกรยาออกซเดชน (Oxidation Reaction )- ปฏกรยารดกชน (Reduction reaction)
ปฏกรยาทไมมการใหและรบอเลกตรอน
ไมมการเปลยนแปลงเลขออกซเดชน
Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s)
AgNO3(aq) + KCl(aq) → AgCl(s) + KNO3(aq)
ปฏกรยารดอกซ (Redox reaction)
ปฏกรยาออกซเดชน(Oxidation Reaction)
ปฏกรยารดกชน(Redox reaction)
ปฏกรยาทมการถายเท (ให-รบ) อเลกตรอน เกดขนพรอมกน ท าใหเกดการเปลยนแปลงเลขออกซเดชนของสาร โดยสามารถแยกเปนปฏกรยายอยได 2 ปฏกรยา เรยกวา ครงปฏกรยา
ปฏกรยาทมการใหอเลกตรอนของสาร
เลขออกซเดชนของสารจะเพมขน
สารทใหอเลกตรอน “ตวรดวซ”(Reducing agent)
ปฏกรยาทมการรบอเลกตรอนของสาร
เลขออกซเดชนของสารจะลดลง
สารทรบอเลกตรอน “ตวออกซไดส”(Oxidizing agent)
Redox = Oxidation + Reduction
ตวรดวซ (Reducing agent) ตวออกซไดส (Oxidizing agent)
สารทใหอเลกตรอนแกสารอน สารทรบอเลกตรอนจากสารอน
สารทมคาเลขออกซเดชนเพมขน สารทมคาเลขออกซเดชนลดลง
เปนตวถกออกซไดส เปนตวถกรดวซ
สารทเกดปฏกรยาออกซเดชน สารทเกดปฏกรยารดกชน
Note!ตวรดวซ = ถกออกซไดส = oxidation reaction = ให e- = O.N. เพมขนตวออกซไดส = ถกรดวซ = reduction reaction = รบ e- = O.N. ลดลง
ความสามารถในการใหและรบอเลกตรอนของโลหะ
ไอออนของโลหะแตละชนด มความสามารถในการใหและรบอเลกตรอนในสารละลายตางกน
ทดลองจมแผนโลหะ Zn , Cu และ Ag ลงในสารละลาย CuSO4 , AgNO3 , ZnSO4
Ag
AgNO3 CuSO4 ZnSO4
ความสามารถในการใหและรบอเลกตรอนของโลหะ
1.จม Ag(s) ใน CuSO4 2.จม Cu(s) ใน AgNO3 3.จม Cu(s) ใน ZnSO4 4.จม Zn(s) ใน CuSO4
ความสามารถในการใหและรบอเลกตรอนของโลหะ
1.จม Ag(s) ใน CuSO4 2.จม Cu(s) ใน AgNO3 3.จม Cu(s) ใน ZnSO4 4.จม Zn(s) ใน CuSO4
ไมเปลยนแปลง มสารสเทาด ามาเกาะทแผนทองแดง
ไมเปลยนแปลง มสารสตาลแดงมาเกาะทแผนสงกะส
ความสามารถในการใหและรบอเลกตรอนของโลหะ
1.จม Ag(s) ใน CuSO4 ไมเปลยนแปลง
Ag(s) + Cu2+(aq) ไมเกดปฏกรยาแสดงวา Cu2+ ไมสามารถรบอเลกตรอนจาก Ag(s) ได
2.จม Cu(s) ใน AgNO3มสารสเทาด ามาเกาะ
ทแผนทองแดง
Cu(s) + Ag+(aq) Cu2+(aq) + Ag (s)แสดงวา Ag+ สามารถรบอเลกตรอนจาก Cu(s) ได
Cu(s) Cu2+(aq) + 2e-
Ag+ (aq) + 2e- Ag(s)แสดงวา Ag+ รบอเลกตรอนไดดกวา Cu2+
ความสามารถในการใหและรบอเลกตรอนของโลหะ
ไมเปลยนแปลง
Cu(s) + Zn2+(aq) ไมเกดปฏกรยาแสดงวา Zn2+ ไมสามารถรบอเลกตรอนจาก Cu(s) ได
Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu (s)แสดงวา Cu2+ สามารถรบอเลกตรอนจาก Zn(s) ได
Zn(s) Zn2+(aq) + 2e-
Cu2+ (aq) + 2e- Cu(s)แสดงวา Cu2+ รบอเลกตรอนไดดกวา Zn2+
3.จม Cu(s) ใน ZnSO4
4.จม Zn(s) ใน CuSO4มสารสตาลแดงมาเกาะ
ทแผนสงกะส
ความสามารถในการใหและรบอเลกตรอนของโลหะ
จากผลการทดลอง สรปความสามารถในการรบอเลกตรอนAg+ > Cu2+ > Zn2+
ถาจมแผน Zn ลงในสารละลาย Ag+ จะเกดปฏกรยาหรอไม ?
ถาจมแผน Ag ลงในสารละลาย Zn2+ จะเกดปฏกรยาหรอไม ?
สรปความสามารถในการใหอเลกตรอนZn > Cu > Ag
In order to keep track of what loses electrons and what gains them
, we assign oxidation numbers.
© A species is oxidized when it loses electrons.
– Here, zinc loses two electrons to go from
neutral zinc metal to the Zn2+ ion.
© A species is reduced when it gains electrons.
– Here, each of the H+ gains an electron and they
combine to form H2.
© What is reduced is the oxidizing agent.
– H+ oxidizes Zn by taking electrons from it.
© What is oxidized is the reducing agent.
– Zn reduces H+ by giving it electrons.
พจารณาปฏกรยาตอไปนปฏกรยา……………………………….
1. 2H2 (g) + O2 (g) → 2H2O(l)ปฏกรยา…………………………………….
Reducing agent : …………………………………………………..Oxidizing agent : ……………………………………………………
ปฏกรยา ……………………………….
2. AsH3 + KCIO3 H3AsO4 + KCIปฏกรยา ……………………………
Reducing agent : …………………………………………………..Oxidizing agent : …………………………………………………..
พจารณาปฏกรยาตอไปนปฏกรยา……………………………….
3. KCIO3 + Na2SnO2 → KCI + Na2SnO3ปฏกรยา…………………………………….
Reducing agent : …………………………………………………..Oxidizing agent : ……………………………………………………
ปฏกรยา ……………………………….
4. CuO + NH3 Cu + H2O + N2
ปฏกรยา ……………………………Reducing agent : …………………………………………………..Oxidizing agent : …………………………………………………..
Oxidation Reaction : Sn2+ Sn4+ + 2e-
Reduction Reaction : Fe3+ + e- Fe2+
Redox Reaction :========================================
• ปฏกรยา oxidation และ reduction เกดขนพรอมกน แตสามารถพจารณากระบวนการแยกกน เรยกแตละกระบวนการ วา “ครงปฏกรยา” (Half Reaction)• ในแตละครงปฏกรยาจะมอเลกตรอนเขามาเกยวของดวย• เมอรวมสองครงปฏกรยาจะไดปฏกรยารวม เรยกวา “ปฏกรยารดอกซ” (Redox Reaction)และจ านวนอเลกตรอนจะตองดล ไมมอเลกตรอนปรากฏในสมการสทธ
ครงปฏกรยา (Half Reaction)
การพจารณาวาเปนปฏกรยารดอกซหรอไม
มธาตอสระ ไมมธาตอสระ
Redox พจารณาเลขออกซดนของธาต(ถาสมการมธาตทรานซชน ใหพจารณากอน)
เลขออกซเดชนเปลยน
พจารณาธาตอสระในสมการ
เลขออกซเดชนไมเปลยน
Redox Non-Redox
ปฏกรยาทเปนรดอกซแนนอน1. ปฏกรยาทมธาตอสระปรากฏอยในสมการ2. ปฏกรยาทไอออนของธาตชนดเดยวกนมประจเปลยนไป
เชน Sn2+ (aq) + 2Fe3+ (aq) → Sn4+ (aq) + 2Fe2+ (aq)3. ปฏกรยาทมการถายเทอะตอมของธาต
เชน CO(g) + NO2(g) → CO2(g) + NO(g)4.ปฏกรยาการสนดาป ปฏกรยาการสงเคราะหแสงของพช การสกกรอนของโลหะ
ปฏกรยาทไมเปนรดอกซ1. การละลายน าหรอแตกตวในน าของกรด เบส และเกลอ
เชน HCl(aq) → H+ (aq) + Cl− (aq)2. ปฏกรยาสะเทนระหวางกรดกบเบส (กรด + เบส → เกลอ + น า)
เชน HCI(aq) + NaOH(aq) → NaCI(s) + H2O (l)3. ปฏกรยาระหวางสารละลายของสารประกอบไอออนก 2 ชนด แลวเกดตะกอน
เชน AgNO3 (aq) + KCl(aq) → AgCl(s) + KNO3 (aq)
แบบฝกหด 9.1 หนา 7
9.2 ดลสมการรดอกซ
การดลสมการรดอกซ
1.การดลสมการรดอกซโดยใชเลขออกซเดชน (The Oxidation Number Change Method)
2. การดลสมการรดอกซโดยครงปฏกรยา (Half reaction Method)
จ านวนอะตอมของแตละธาต และ ผลรวมประจไฟฟาของสาร เทากน
การดลสมการรดอกซอยางงาย เชน 2Ca (s) + O2(g) 2CaO(s)
แตปฏกรยาทมความซบซอน เชน Cl2(aq) + OH-(aq) Cl-(aq) + ClO3
-(aq) + H2O(l)ตองดลทงระบบ สามารถดลสมการได 2 วธ คอ
1.การดลสมการรดอกซโดยใชเลขออกซเดชน(The Oxidation Number Change Method)
การดลสมการของปฏกรยารดอกซ เปนการท าจ านวนอะตอมของแตละธาตและผลรวมประจไฟฟาของสารตงตนและผลตภณฑเทากน เลขออกซเดชนทเปลยนแปลงเทากน จ านวนอเลกตรอนทใหและรบเทากน แตถาเปนสมการไอออนกตองท าคาประจรวมทางซาย และทางขวาใหเทากนดวย
หลกการดลสมการรดอกซโดยใชเลขออกซเดชน
ขนท 1 เขยนสมการ หาเลขออกซเดชนของแตละอะตอมในปฏกรยา เพอระบตวรดวซและตวออกซไดส
ข นท 2 ดลจ านวนอะตอมของตวรดวซและตวออกซไดส และหาการเปลยนแปลงของเลขออกซเดชน
ขนท 3 ท าใหเลขออกซเดชนทเพมขนและลดลงใหเทากน ดวยการคณไขวสลบคาเลขออกซเดชนทเพมและลดนน
ขนท 4 ดลจ านวนอะตอมของธาตทไมมการเปลยนแปลงเลขออกซเดชน โดยเรมจากสารโมเลกลใหญ
ขนท 5 ตรวจสอบจ านวนอะตอมของแตละธาตและผลรวมประจไฟฟาของสารตงตนและผลตภณฑใหเทากน
- ขาด O เตม H2O - ขาด H เตม H+ - ขาดประจ เตม e-
ตวอยาง การดลสมการรดอกซโดยใชเลขออกซเดชน
Al(s) + Zn2+(aq) Al3+(aq) + Zn (s)
ขนท 1 เขยนสมการ หาเลขออกซเดชนของแตละอะตอมในปฏกรยา เพอระบตวรดวซและตวออกซไดส
Al(s) + Zn2+(aq) Al3+(aq) + Zn (s)
เมอจมโลหะ Al ลงในสารละลายทม Zn2+ พบวาโลหะ Al สวนทจมอยในสารละลายกรอนไป จงเขยนสมการแสดงปฏกรยา และดลสมการ Al
Zn2+
เลขออกซเดชน 0 +2 +3 0
ตวรดวซ
ตวออกซไดส
ขนท 2 ดลจ านวนอะตอมของตวรดวซและตวออกซไดส และหาการเปลยนแปลงของเลขออกซเดชน
Al(s) + Zn2+(aq) Al3+(aq) + Zn (s)เลขออกซเดชน 0 +2 +3 0
ตวรดวซ เลขออกซเดชนเพมขน 3
ตวออกซไดส เลขออกซเดชนลดลง 2
2Al(s) + 3Zn2+(aq) 2Al3+(aq) + 3Zn (s)เลขออกซเดชน 0 +2 +3 0
เพมขน ( 2 ) x 3 = 6
ลดลง (3) x 2 = 6
ในทนเทากบ 6 โดยเตม 2 หนา Al และ Al3+ (Al จ านวน 1 อะตอม เลขออกซเดชนเพมขน 3 ) เตม 3 หนา Zn2+กบ Zn ( Zn2+ จ านวน 1 โมลไอออน เลขออกซเดชนลดลง 2 )
ขนท 3 ท าใหเลขออกซเดชนทเพมขนและลดลงใหเทากน ดวยการคณไขวสลบคาเลขออกซเดชนทเพมและลดนน
ขนท 4 ดลจ านวนอะตอมของธาตทไมมการเปลยนแปลงเลขออกซเดชน โดยเรมจากสารโมเลกลใหญ
ขนท 5 ตรวจสอบจ านวนอะตอมของแตละธาตและผลรวมประจไฟฟาของสารตงตนและผลตภณฑใหเทากน
2 Al(s) + 3Zn2+(aq) 2Al3+(aq) + 3Zn (s)ประจไฟฟา 0 3(+2) 2(+3) 0
ผลรวมประจไฟฟา 6+ 6+
จ านวนอะตอมของแตละธาตและผลรวมประจไฟฟาของสารตงตนกบผลตภณฑเทากน
สมการรดอกซนดลแลว
EX.1 Cr2O72-(aq) + H+(aq) + H2S(aq) Cr3+(aq) + H2O (l) + S(s)
จงดลสมการรดอกซโดยใชเลขออกซเดชน
ขนท 1 เขยนสมการ หาเลขออกซเดชนของแตละอะตอมในปฏกรยา เพอระบตวรดวซและตวออกซไดส
Cr2O72-(aq) + H+(aq) + H2S(aq) Cr3+(aq) + H2O (l) + S(s)
ขนท 2 ดลจ านวนอะตอมของตวรดวซและตวออกซไดส และหาการเปลยนแปลงของเลขออกซเดชน
Cr2O72-(aq) + H+(aq) + H2S(aq) Cr3+(aq) + H2O (l) + S(s)
ขนท 3 ท าใหเลขออกซเดชนทเพมขนและลดลงใหเทากน ดวยการคณไขวสลบคาเลขออกซเดชนทเพมและลดนน
Cr2O72-(aq) + H+(aq) + H2S(aq) Cr3+(aq) + H2O (l) + S(s)
ขนท 4 ดลจ านวนอะตอมของธาตทไมมการเปลยนแปลงเลขออกซเดชน โดยเรมจากสารโมเลกลใหญ
ขนท 5 ตรวจสอบจ านวนอะตอมของแตละธาตและผลรวมประจไฟฟาของสารตงตนและผลตภณฑใหเทากน
Cr2O72-(aq) + H+(aq) + H2S(aq) Cr3+(aq) + H2O (l) + S(s)
EX.2 Zn(s) + KMnO4(aq) + H2SO4(aq) ZnSO4(aq) + MnSO4(aq) + K2SO4(aq) + H2O(l)
EX.3 MnO2(s) + KBr(aq) + H2SO4(aq) MnSO4(aq) + K2SO4(aq) + H2O(l) + Br2(l)
EX.4 Cr2O3 + Na2CO3 + KNO3 Na2CrO4 + CO2 + KNO2
EX.5 Cr3+ + CIO3- + OH- CrO4
2- + CI- + H2O
2. การดลสมการรดอกซโดยครงปฏกรยา (Half reaction Method)
การดลสมการรดอกซโดยครงปฏกรยา หรอวธการไอออน-อเลกตรอน (Ion-Electron Method) มหลกการส าคญ คอ
แยกสมการออกเปนครงปฏกรยาออกซเดชนและครงปฏกรยารดกชน แลวดลจ านวนอะตอมและประจไฟฟาของสารในแตละครงปฏกรยาใหเทากน แลวรวมสองครงปฏกรยาเขาดวยกนและตดสารทเหมอนกนออกทงสองดาน
**พจารณาวาปฏกรยาทก าหนดใหเกดขนในสารละลายกรดหรอสารละลายเบส
หลกการดลสมการรดอกซโดยใชเลขออกซเดชน
ขนท 1 เขยนสมการ หาเลขออกซเดชนของแตละอะตอมในปฏกรยา
ขนท 2 แยกสมการออกเปนครงปฏกรยาออกซเดชนและครงปฏกรยารดกชน
ขนท 3 ดลจ านวนอะตอมของแตละธาตและผลรวมประจไฟฟาในแตละครงปฏกรยา
- ดลจ านวนอะตอม O โดยการเตม H2O
- ดลจ านวนอะตอมของแตละธาต ยกเวน O และ H
- ดลจ านวนอะตอม H โดยการเตม H+
- ดลจ านวนประจไฟฟา โดยการเตม อเลกตรอน
ขนท 5 ในสารละลายเบส เตม OH- ทง 2 ขางของสมการ เพอใหเกดเปนน า
ขนท 4 ท าจ านวนอเลกตรอนในครงปฏกรยาออกซเดชนและรดกชนใหเทากน แลวรวมครงปฏกรยาทง 2
ขนท 6 ตรวจสอบจ านวนอะตอมของแตละธาตและผลรวมประจไฟฟาใหเทากน
Cr2O72-(aq) + I-(aq) Cr3+(aq) + I2 (s)
ตวอยาง การดลสมการรดอกซโดยใชครงปฏกรยา
ขนท 1 เขยนสมการ หาเลขออกซเดชนของแตละอะตอมในปฏกรยา
Cr2O72-(aq) + I-(aq) Cr3+(aq) + I2 (s)
เลขออกซเดชน +6 -1 +3 0
O.N. ลดลง 3
O.N. เพมขน 1
ขนท 2 แยกสมการออกเปนครงปฏกรยาออกซเดชนและครงปฏกรยารดกชน
Oxidation Reaction
Reduction Reaction Cr2O72-(aq) Cr3+(aq)
I-(aq) I2 (s)
ขนท 3 ดลจ านวนอะตอมของแตละธาตและผลรวมประจไฟฟาในแตละครงปฏกรยา
ดลจ านวนอะตอม O โดยการเตม H2O
ดลจ านวนอะตอม H โดยการเตม H+
ดลจ านวนประจไฟฟา โดยการเตมอเลกตรอน
Oxidation Reaction
2I-(aq) I2 (s)ดลจ านวนอะตอมของธาต ยกเวน O และ H
I-(aq) I2 (s)
2I-(aq) I2 (s)2I-(aq) I2 (s)
2I-(aq) I2 (s) + 2e-
Reduction Reaction Cr2O72-(aq) Cr3+(aq)
ดลจ านวนอะตอมของธาต ยกเวน O และ H
ดลจ านวนอะตอม O โดยการเตม H2O
ดลจ านวนอะตอม H โดยการเตม H+
ดลจ านวนประจไฟฟา โดยการเตมอเลกตรอน
Cr2O72-(aq) 2Cr3+(aq)
Cr2O72-(aq) 2Cr3+(aq) +7H2O
Cr2O72-(aq)+14H+ 2Cr3+(aq) +7H2O
Cr2O72-(aq)+14H+ +6e- 2Cr3+(aq) +7H2O
ขนท 4 ท าจ านวนอเลกตรอนในครงปฏกรยาออกซเดชนและรดกชนใหเทากน แลวรวมครงปฏกรยาทง 2
2I-(aq) I2 (s) + 2e-Oxidation Reaction
Reduction Reaction Cr2O72-(aq)+14H+ +6e- 2Cr3+(aq) +7H2O
Oxidation Reaction x3 6I-(aq) 3I2 (s) + 6e-
Reduction Reaction Cr2O72-(aq)+14H+ +6e- 2Cr3+(aq) +7H2O
Redox Reaction 6I-(aq) +Cr2O72-(aq)+14H+ 3I2 (s) +2Cr3+(aq) +7H2O
ขนท 5 ในสารละลายเบส เตม OH- ทง 2 ขางของสมการ เพอใหเกดเปนน า
ข นท 6 ตรวจสอบจ านวนอะตอมของแตละธาตและผลรวมประจไฟฟาใหเทากน
MnO4-(aq) + I-(aq) MnO2(s) + I2(aq) + OH-(aq)
ตวอยาง การดลสมการรดอกซโดยใชครงปฏกรยา
ขนท 1 เขยนสมการ หาเลขออกซเดชนของแตละอะตอมในปฏกรยา
MnO4-(aq) + I-(aq) MnO2(s) + I2(aq) + OH-(aq)
เลขออกซเดชน +7 -1 +4 0
O.N. ลดลง 3
O.N. เพมขน 1
ขนท 2 แยกสมการออกเปนครงปฏกรยาออกซเดชนและครงปฏกรยารดกชน
Oxidation Reaction
Reduction Reaction
ขนท 3 ดลจ านวนอะตอมของแตละธาตและผลรวมประจไฟฟาในแตละครงปฏกรยา
ดลจ านวนอะตอม O โดยการเตม H2O
ดลจ านวนอะตอม H โดยการเตม H+
ดลจ านวนประจไฟฟา โดยการเตมอเลกตรอน
Oxidation Reaction
2I-(aq) I2 (s)ดลจ านวนอะตอมของธาต ยกเวน O และ H
I-(aq) I2 (s)
2I-(aq) I2 (s)2I-(aq) I2 (s)
2I-(aq) I2 (s) + 2e-
I-(aq) I2(aq)
MnO4-(aq) MnO2(s)
MnO4-(aq) +4H+ +3e- MnO2(s) +2H2O
Reduction Reaction
ดลจ านวนอะตอมของธาต ยกเวน O และ H
ดลจ านวนอะตอม O โดยการเตม H2O
ดลจ านวนอะตอม H โดยการเตม H+
ดลจ านวนประจไฟฟา โดยการเตมอเลกตรอน
MnO4-(aq) MnO2(s)
MnO4-(aq) MnO2(s)
MnO4-(aq) MnO2(s) +2H2O
MnO4-(aq) + 4H+ MnO2(s) +2H2O
6I-(aq) + 2MnO4-(aq) +8H+ 3I2 (s) + 2MnO2(s) +4H2O +OH-(aq)
2MnO4-(aq) +8H+ +6e- 2MnO2(s) +4H2O
MnO4-(aq) +4H+ +3e- MnO2(s) +2H2O
ขนท 4 ท าจ านวนอเลกตรอนในครงปฏกรยาออกซเดชนและรดกชนใหเทากน แลวรวมครงปฏกรยาทง 2
2I-(aq) I2 (s) + 2e-Oxidation Reaction
Reduction Reaction
Oxidation Reaction x3 6I-(aq) 3I2 (s) + 6e-
Reduction Reaction
Redox Reaction
x2
ขนท 5 ในสารละลายเบส เตม OH- ทง 2 ขางของสมการ เพอใหเกดเปนน า
6I-(aq) + 2MnO4-(aq) +8H+ +8OH- 3I2 (s) + 2MnO2(s) +4H2O +8OH-(aq)
6I-(aq) + 2MnO4-(aq) +8H2O 3I2 (s) + 2MnO2(s) +4H2O +8OH-(aq)
6I-(aq) + 2MnO4-(aq) +4H2O 3I2 (s) + 2MnO2(s) +8OH-(aq)
ขนท 6 ตรวจสอบจ านวนอะตอมของแตละธาตและผลรวมประจไฟฟาใหเทากน
6I-(aq) + 2MnO4-(aq) +4H2O 3I2 (s) + 2MnO2(s) +8OH-(aq)
จงดลสมการรดอกซโดยใชครงปฏกรยา
EX.1 Fe2+(aq) + MnO4-(aq) + H+ Fe3+(aq) + Mn2+(aq) +H2O(l)
EX.2 H+(aq) + MnO4-(aq) + C2O4
2- Mn2+(aq) +H2O(l) + CO2(g)
EX.3 AI + NO2- + H2O +OH- NH3 + Al(OH)4-
แบบฝกหด 9.2 หนา 22
In spontaneous
oxidation-reduction (redox)
reactions, electrons are
transferred and energy is
released.
9.3 เซลลไฟฟาเคม (Electrochemical Cell)
Cell with liquid junctionCell without
liquid junction
เซลลไฟฟาเคม(Electrochemical Cell)
เซลลไฟฟาเคม(Electrochemical Cell)
ขวไฟฟา (Electrode) อเลกโทรไลต (Electrolyte)
มอยางนอย 2 ขว – ขวจาย e- (Anode)- ขวรบ e- (Cathode)
ท าจากวสดทยอมใหe-/กระแสไฟฟาผานได
สารทน าไฟฟาได โดยอาศยการเคลอนทของ ion
สวนใหญเปนสารละลายไอออนกทละลายน า
สะพานเกลอ (Sali Bridge)
สะพานไอออน มหนาท รกษาสมดลไอออนบวกและไอออนลบ
Anode : ไอออนบวกจะละลายลงในสารละลายเพมมากขน
Cathode : ไอออนบวกจากสารละลายรบ e- เกาะทขว ไอออนลบเพมขน
ความไมสมดลของไอออนมมากขน ท าให e- ไมสามารถเคลอนทได อาศย สะพานเกลอ ชวยรกษาสมดลไดโดย- ไอออนบวกจากสะพานเกลอจะเคลอนทไปยงครงเซลลทมไอออนลบมาก- ไอออนลบจากสะพานเกลอจะเคลอนทไปยงครงเซลลทมไอออนบวกมาก
เซลลไฟฟาเคม(Electrochemical Cell)
เครองมออปกรณทางเคมทเกดจากการเปลยนแปลงพลงงานเคมเปนไฟฟา หรอไฟฟาเปนเคม
พลงงานเคม
(ปฏกรยาเคม)
พลงงานไฟฟา
(กระแสไฟฟา)
Galvanic cell
Electrolytic cell
เซลลไฟฟาเคม(Electrochemical Cell)
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
เซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
การทดลอง 9.2 การถายโอนอเลกตรอนในเซลลกลวานก
จดประสงคการทดลอง1.เพอศกษาการถายโอนอเลกตรอน
ในเซลลกลวานกได2.เพออธบายทศทางการถายโอน
อเลกตรอนในเซลลกลวานกได3.เพออธบายไดวาครงเซลลใด
เกดปฏกรยาออกซเดชนหรอรดกชน4.เพออธบายหนาทของสะพานเกลอได
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
อปกรณ1.บกเกอร ขนาด 50 cm3
2.กระบอกตวง ขนาด 25 cm3
3.กระดาษกรอง ขนาด 1 cm x 8 cm4.โวลตมเตอร 5.หลลอดไฟ
สารเคม1.สารละลาย CuSO4 1.0 mol/dm3
2.สารละลาย ZnSO4 1.0 mol/dm3
3.สารละลาย KNO3
4.Zn ขนาด 0.5 cm x 0.5 cm5.Cu ขนาด 0.5 cm x 0.5 cm
วธการทดลอง
1.จมแผน Cu ลงในสารละลายCuSO4 1.0 mol/dm3 ปรมาตร 20 cm3
จมแผน Zn ลงในสารละลายZnSO4 1.0 mol/dm3 ปรมาตร 20 cm3
2.น าบกเกอรทมโลหะจมอยในสารละลายมาวางชดกน ใชสะพานเกลอ วางพาดบกเกอรทงสองให
ปลายกระดาษจมในสารละลายของแตละบกเกอร
3.ตอแผน Cu และ แผน Zn เขากบโวลตมเตอร
*สงเกตทศทางการเบนเขมโวลตมเตอร อานคาความตางศกย
4.สลบขวโวลตมเตอร*สงเกตทศทางการเบนเขมโวลตมเตอร
อานคาความตางศกย
5.ใชหลอดไฟขนาด 1.0 V มาตอกบขวทองแดงและขวสงกะสแทนโวลตมเตอร สงเกตการเปลยนแปลง
6.ท าการทดลองเชนเดยวกน แตใชครงเซลลใหม
และเปลยนสะพานเกลอทกครง
กระดาษกรองชบสารละลายอมตว KNO3
Cu(s)ICu2+(aq) กบ Mg(s)IMg2+(aq)
Zn(s)IZn2+(aq) กบ Mg(s)IMg2+(aq)
Cu(s)ICu2+(aq) กบ Fe(s)IFe2+(aq)
Zn(s)IZn2+(aq) กบ Fe(s)IFe2+(aq)
Fe(s)IFe2+(aq) กบ Mg(s)IMg2+(aq)
1.00 M ZnSO4(aq) 1.00 M CuSO4(aq)
ครงเซลลทน ามาตอกน ขวโลหะทเขมของ
โวลตมเตอรเบนเขาหา
ความตางศกย(V)
Cu(s)ICu2+(aq) กบ Zn(s)IZn2+(aq)
Cu(s)ICu2+(aq) กบ Mg(s)IMg2+(aq)
Zn(s)IZn2+(aq) กบ Mg(s)IMg2+(aq)
Cu(s)ICu2+(aq) กบ Fe(s)IFe2+(aq)Zn(s)IZn2+(aq) กบ Fe(s)IFe2+(aq)Fe(s)IFe2+(aq) กบ Mg(s)IMg2+(aq)
ตารางบนทกผลการทดลอง
ครงเซลลทน ามาตอกน ขวโลหะทเขมของ
โวลตมเตอรเบนเขาหา
ความตางศกย(V)
Cu(s)ICu2+(aq) กบ Zn(s)IZn2+(aq)
Cu(s)ICu2+(aq) กบ Mg(s)IMg2+(aq)
Zn(s)IZn2+(aq) กบ Mg(s)IMg2+(aq)
Cu(s)ICu2+(aq) กบ Fe(s)IFe2+(aq)Zn(s)IZn2+(aq) กบ Fe(s)IFe2+(aq)Fe(s)IFe2+(aq) กบ Mg(s)IMg2+(aq)
บนทกผลการทดลอง
Salt bridge
Zn2+ + SO42- Cu2+ + SO4
2-
Zn(s)
Anode (-)
Cu(s)
Cathode (+)
2e-
Zn(s) Zn2+(aq) + 2e- Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)
Net: Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s)
1. เมอตอเซลลกลวานกครบวงจรแลวเขมของโวลตมเตอรเบนไปจากขดศนยแสดงวาเกดการถายโอนอเลกตรอนและมกระแสไฟฟาเกดขน
2. เมอตอครงเซลล Cu(s)ICu2+(aq) กบ ครงเซลล Zn(s)IZn2+(aq) ใหครบวงจร พบวาเขมของโวลตมเตอรเบนเขาหาขวทองแดงแสดงวา
ขวสงกะสใหอเลกตรอนแก Cu2+(aq) ทอยรอบๆขวทองแดง มการถายโอนอเลกตรอนระหวางสงกะสกบ Cu2+(aq)
3. เมอสงกะสใหอเลกตรอนเกดเปน Zn2+(aq) ผวสงกะสจะกรอนไป อเลกตรอนจากขวสงกะสจงเคลอนทผานลวดตวน าไปยงขวทองแดง สวน Cu2+(aq) ในสารละลาย CuSO4 จะรบอเลกตรอนเกดเปนทองแดงเกาะทขวทองแดง ท าใหสารละลายสฟาจางลง
4. ครงเซลล Zn (s)IZn2+(aq) เกดปฏกรยออกซเดชน : Zn(s) Zn2+(aq) + 2e-
ครงเซลล Cu(s)ICu2+(aq) เกดปฏกรยารดกชน : Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)
สรปผลการทดลอง
4. ครงเซลลรดกชนไอออนบวกในสารละลายลดลง ไอออนบวกจากสะพานเกลอจงเคลอนลงไปแทนท
5. ครงเซลลออกซเดชนไอออนบวกในสารละลายเพมขนไอออนลบจากสะพานเกลอจงเคลอนลงมาในสารละลาย
6.สะพานเกลอจงท าหนาทรกษาดลระหวางไอออนบวกกบ ไอออนลบในเซลล
สรปผลการทดลอง
In the cell, then, electrons leave the anode and flow through the wire to the cathode.As the electrons leave the anode, the cations formed dissolve into the solution in the anode compartment
As the electrons reach the cathode, cations in the cathode are attracted to the now negative cathode.
The electrons are taken by the cation, and the neutral metal is deposited on the cathode.
เคมไฟฟา ผสอน อ.ศราวทธ แสงอไร
92
Zn (s) Zn2+ + 2e- Cu2+ + 2e- Cu (s)
Oxidation Reduction
Zn (s) + Cu2+ Zn2+ + Cu (s)
Anode Cathode
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
เซลลกลวานก (Galvanic cell) หรอ เซลลโวลตาอก (Voltaic cell)คอ เซลลไฟฟาเคมเปลยนจาก พลงงานเคม พลงงานไฟฟ
1.สวนประกอบเซลลกลวานก
1.1 ขวไฟฟา (Electrode) - แทงโลหะจมในสารละลายไอออนของโลหะนนๆ
ขวAnode : ขวทเกดปฏกรยาออกซเดชน (จาย e-)
ขวCathode : ขวทเกดปฏกรยารดกชน (รบ e-)
- โลหะเฉอย
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
1.สวนประกอบเซลลกลวานก
1.2 สารละลายอเลกโทรไลต (Electrolyte)
สารละลายทน าไฟฟาได เพราะสามารถแตกตวเปนไอออนได
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
1.สวนประกอบเซลลกลวานก
1.3 สะพานเกลอ (Salt bridge)
หนาทสะพานเกลอ1.ท าใหครบวงจรไฟฟา2.ตวกนไมใหสารละลายในครงเซลลทงสองผสมกน3.รกษาสมดลระหวางไอออนบวกและไอออนลบในสารละลายอเลกโทรไลตแตละครงเซลล
สมบตของสารทใชท าสะพานเกลอ1.เปนสารประกอบไอออนก2.ไอออนไมท าปฏกรยากบสารใดๆในครงเซลล3.ไอออนตองมความสามารถในการเคลอนทเรวใกลเคยงกน4.สารละลายอมตว มไอออนปรมาณมาก
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
1.สวนประกอบเซลลกลวานก
1.4 โวลตมเตอร เครองมอวดคาศกยไฟฟาของเซลล
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
เซลลกลวานก (Galvanic cell)2.ปฏกรยาเซลลกลวานก
เซลลกลวานก (Galvanic cell)3.แผนภาพเซลลกลวานกและสมการไอออนก
แผนภาพเซลลกลวานก คอ กลมสญลกษณ แสดงเซลลกลวานกหนงๆ เพอบอกใหทราบถงชนดของครงเซลล Anode และ Cathode
เซลลกลวานก (Galvanic cell)3.แผนภาพเซลลกลวานกและสมการไอออนก
หลกการเขยนแผนภาพเซลลกลวานก
1. ใชเครองหมาย || แทนสะพานเกลอ คนกลางทง 2 ครงเซลล
2. เขยนครงเซลล Oxidation Anode ทางซายของสะพานเกลอเขยนครงเซลล Reduction Cathode ทางขวาของสะพานเกลอ
3. กรณครงเซลลธาตเดยวกน สถานะตางกน ใหคนดวย | กรณครงเซลลธาตเดยวกน สถานะเดยวกน ใหคนดวย ,
ใหสารละลายอยตดกบสะพานเกลอ และระบสถานะของสารโดยใช (s) , (l) , (g) , (aq)
Cu(s) | Cu2+(aq) || Ag+(aq)| Ag(s)
Zn(s) | Zn2+(aq) || Fe2+ , Fe3+ (aq)| Fe(s)
เซลลกลวานก (Galvanic cell)3.แผนภาพเซลลกลวานกและสมการไอออนก
หลกการเขยนแผนภาพเซลลกลวานก
4.กรณครงเซลลทมแกสมาเกยวของ จะใชขวไฟฟาเฉอย เชน ขว Pt , ขว C
5.ระบความเขมขน หรอความดน ไวในวงเลบและใชเครองหมาย , คนระหวางสถานะกบความดน
Pt(s) | H2 (g , 1 atm) | H+ (aq) || Cu2+(aq) | Cu(s)
Sn(s) | Sn2+(aq ,1 M) || Zn2+(aq , 1M) | Zn(s)
สรป
ขว | ไอออนในสารละลาย || ไอออนในสารละลาย | ขว
ครงเซลล Oxidation ครงเซลล Reduction
ขว Anode ขว Cathode
เซลลกลวานก (Galvanic cell)3.แผนภาพเซลลกลวานกและสมการไอออนก
EX.1 ก าหนดแผนภาพเซลลกลวานกเปน A(s) | A+ (aq) || B2+(aq) | B (s)จงตอบค าถามตอไปน
1.1 ขว Anode : ……………………………………………………………….1.2 ขว Cathode : ……………………………………………………………..1.3 สารทเปนตวรดวซ : ……………………………………………………1.4 สารทเปนตวออกซไดส : ……………………………………………….1.5 สมการแสดงปฏกรยาทเกดขนในแตละครงเซลล
1.5.1 Oxidation Reaction: …………………………………………………………….1.5.2 Reducation Reaction : ………………………………………………………….
1.6 สมการแสดงปฏกรยารดอกซทเกดขน …………………………………………………………
เซลลกลวานก (Galvanic cell)3.แผนภาพเซลลกลวานกและสมการไอออนก
EX.2 ปฏกรยาทเกดขน ในเซลลกลวานกเปนดงน 3Mg(s) + 2Cr3+ (aq) 3Mg2+(aq) + 2Cr(s)
จงตอบค าถามตอไปน 2.1 แผนภาพเซลลกลวานก : ……………………………………………………………….2.2 ขว Anode : ……………………………………………………………..2.3 ขว Cathode : ……………………………………………………2.4 Oxidation Reaction : ……………………………………………….2.5 Reducation Reaction : ………………………………………………………….
แบบฝกหด 9.3 หนา 31
เซลลกลวานก (Galvanic cell)4.ศกยไฟฟาของเซลลและศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลล(Standard Reaction Potential)
ם ความตางศกยระหวางขวไฟฟาทงสองของเซลลกลวานกท าใหเกดแรงขบเคลอนอเลกตรอนไปยงวงจรภายนอก เรยกความตางศกยนวา แรงเคลอนไฟฟา (electromotive force หรอ emf) = Ecell
ם ความแตกตางของพลงงานศกยตอประจไฟฟา (ความตางศกย) ระหวางขวไฟฟาทงสอง วดหนวยเปนโวลต โดยทหนงโวลต (1 V) คอ ความตางศกยทตองใชพลงงาน 1 จล (J) ตอประจ 1คลอมบ (C) 1
V = 1 J/C
ם Ecell เรยกวา ศกยไฟฟาของเซลล (cell potential)
ם ภาวะมาตรฐาน : ท 25๐C ความเขมขนของสารละลาย 1 M และความดนของแกสเปน 1 atm
เรยกวา ศกยไฟฟาของเซลลมาตรฐาน (Eocell)
0
cellE0cellE
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
การหาคาศกยไฟฟาของครงเซลลใดๆ ใชวธเปรยบเทยบ นกเคมจงก าหนดใหครงเซลลไฮโดรเจนมาตรฐาน (Standard Hydrogen Electrode) ยอวา SHE
หรอเรยกอกชอวา ขวไฟฟาไฮโดรเจนมาตรฐาน เปนครงเซลลมาตรฐานสากลทใชเปรยบเทยบหาคาศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลลชนดตางๆ
ครงเซลลไฮโดรเจนมาตรฐาน (Standard Hydrogen Electrode)
ครงเซลลไฮโดรเจนมาตรฐาน (Standard Hydrogen Electrode)
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
ประกอบดวย1. ขวไฟฟา : ขว Pt (Platinum black)2. สารละลายอเลกโทรไลต : กรด HCI 1 M3. แกสมความดน 1 atm ท 25 0c
Pt(s)|H2(g,1 atm)|H+(aq,1 M)
2e- + 2H+ (1 M) H2 (g,1 atm)บนแพลทนมแบลก
แพลตนมแบลก เปนขวทท าใหมพนทผวมาก มรพรนเพอท าหนาทคลายเปนตวเรงปฏกรยา และรกษาสมดลระหวางแกส H2 และ H+ ในสารละลาย
ครงเซลลไฮโดรเจนมาตรฐาน ก าหนดคา EO = 0.00 V
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
การหาคาศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลล
2e- + 2H+ (1 M) H2 (g,1 atm)บนแพลทนมแบลก
น ามาตอกบครงเซลลไฮโดรเจนมาตรฐาน
ถาครงเซลลมาตรฐานไฮโดรเจนใหอเลกตรอนไดดกวา
Oxidation Reaction H2 ( g ,1 atm) 2H+ (1 M) + 2e-
ถาครงเซลลมาตรฐานไฮโดรเจนรบอเลกตรอนไดดกวา
Reduction Reaction 2H+ (1 M) + 2e- H2 ( g ,1 atm)
EO = 0.00 V
EO = 0.00 V
เซลลกลวานก (Galvanic cell)การหาคาศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลล
น ามาตอกบครงเซลลไฮโดรเจนมาตรฐาน- ศกยไฟฟาของเซลลทวดได : ศกยไฟฟาของครงเซลล (Half-cell potential) E- ศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลล (Standard potential) , (E0)
การหาคาศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลล 1.น าครงเซลลมาตรฐานทตองการหาคา Eo มาตอเปนเซลลกลวานกกบครงเซลลไฮโดรเจนมาตรฐานใหครบวงจร โดยมโวลตมเตอรตออยดวย แลวอานศกยไฟฟามาตรฐานของเซลล2.สงเกตการเบนเขมโวลตมเตอร ขวทเขมเบนออกเปนขวAnode และขวทเขมเบนเขาเปนขว Cathode3.ก าหนดใหคาครงเซลลไฮโดรเจนมาตรฐาน ม Eo = 0.00 V4.การค านวณหาคาศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลล
Eocell = Eo
Cathode – EoAnode
Eocell = ศกยไฟฟามาตรฐานของเซลล
EoCathode =ศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลลแบบรดกชนทขวCathode (ขวบวก)
EoAnode = ศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลลแบบรดกชนทขวAnode (ขวลบ)
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
Eocell = Eo
Cathode – EoAnode
0.34 V = EoCathode – 0.00 V
EoCathode = +0.34 V
น าครงเซลล Cu(s)ICu2+(aq , 1 M) ตอกบครงเซลล Pt(s)IH2 (g , 1 atm)IH+(aq , 1 M)
สมการแสดงคาศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลล Cu(s)ICu2+(aq)Cu2+ (aq, 1M) +2e- Cu(s) Eo
Cathode = +0.34 V
Pt(s)IH2 (g , 1 atm)IH+(aq , 1 M)IICu2+(aq , 1 M)ICu(s)
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
น าครงเซลล Zn(s)IZn2+(aq , 1 M) ตอกบครงเซลล Pt(s)IH2 (g , 1 atm)IH+(aq , 1 M)
Eocell = Eo
Cathode – EoAnode
EoAnode = -0.76 V
0.76 = 0.00 V - EoAnode
Zn(s)IZn2+(aq , 1 M) II H+(aq , 1 M)IH2 (g , 1 atm)IPt(s)
สมการแสดงคาศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลล Zn(s)IZn2+(aq)Zn2+ (aq, 1M) +2e- Zn(s) Eo
Anode = -0.76 V
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
ศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลลทง 3 ชนด น ามาจดล าดบความสามารถในการรบอเลกตรอนCu2+ (aq, 1M) +2e- Cu(s) E0 = +0.34 V2H+ (aq,1 M) + 2e- H2(g) E0 = 0.00 VZn2+ (aq, 1M) +2e- Zn(s) E0 = -0.76 V
ศกยไฟฟามาตรฐานของแตละครงเซลลเปนคาคงทเฉพาะส าหรบครงเซลลนนๆดงนน การก าหนดคาศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลล ตองระบวาเปนศกยไฟฟาของปฏกรยารดกชน หรอปฏกรยาออกซเดชน แตตามระบบ IUPAC ก าหนดใหใชคาศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลลรดกชนเปนครงเซลลมาตรฐาน (standard reduction potential ( Eo ))
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
ศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลลรดกชน
- คา E0 เปนคาศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลลรดกชน แสดงความสามารถในการ e-
-สารทมครงปฏกรยาทมคา EO สงจะเปนตวออกซไดสทดกวาสารทมครงปฏกรยาทมคา EO ต า
-สารทมคา EO ต า จะเปนตวรดวซทดกวา
-ครงปฏกรยาเหลานผนกลบไดปฏกรยายอนกลบ ใหกลบเครองหมายหนา คา EO
ประโยชนของคาศกยไฟฟารดกชนมาตรฐานเซลลกลวานก (Galvanic cell)
1.ใชเปรยบเทยบความสามารถในการเปนตวออกซไดสหรอตวรดวซEo มาก รบ e- ไดดกวา Eo นอย
ตวออกซไดสทด ตวรดวซทด(ขวCathode) (ขวAnode)
พจารณาครงเซลลรดกชนมาตรฐานตอไปนAg+(aq) + e- Ag(s) Eo = +0.80Cl2(g) + 2e- 2Cl-(aq) Eo = +1.36Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) Eo = +0.34
เปรยบเทยบความสามารถในการรบอเลกตรอน : …………………………………ตวออกซไดสทดทสด : …………………………..
เปรยบเทยบความสามารถในการใหอเลกตรอน : …………………………………..ตวรดวซทดทสด : …………………………..
จงเรยงล าดบ oxidizing agent ตอไปน จากมากไปนอยCo3+, Ag+, Sn2+, Al3+, MnO4
-
Half reaction Eo (V)
Al3+(aq) + 3e- Al(s) -1.66
Sn2+(aq) + 2e- Sn (s) -0.14
Ag+(aq) + e- Ag(s) +0.80
MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 5e- Mn2+(aq) + 4H2O +1.51
Co3+(aq) + e- Co2+(aq) +1.82
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
ประโยชนของคาศกยไฟฟารดกชนมาตรฐานเซลลกลวานก (Galvanic cell)
2.ใชค านวณหาคาศกยไฟฟามาตรฐานของเซลล (Eocell)
Eocell = Eo
Cathode – EoAnode
EX.จงค านวณหาคาศกยไฟฟามาตรฐานของเซลลกลวานกทประกอบดวยครงเซลลมาตรฐานZn(s)IZn2+(aq) ตอครงเซลลมาตรฐาน Ag(s)IAg+(aq)
ศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลลจากตารางขอมลZn2+(aq) + 2e- Zn(s) Eo = -0.76 VAg+(aq) + e- Ag(s) Eo = +0.80 V
-ถาสมการของปฏกรยาบวกกนคา EO ตองบวกกน
-ถาสมการของปฏกรยาลบกนคา EO ตองลบกน
EX.เซลลไฟฟาเคมทประกอบดวย Cd electrode ในสารละลาย 1.0 M Cd(NO3)2 และCr electrode ในสารละลาย 1.0 M Cr(NO3)3 จงค านวณหาคาศกยไฟฟามาตรฐาน
Cd2+ (aq) + 2e- Cd (s) E0 = -0.40 V
Cr3+ (aq) + 3e- Cr (s) E0 = -0.74 V
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
EX.จงค านวณหาคา Eocell เมอเซลไฟฟามMg electrode ใน 1.0 M Mg(NO3)2 , Ag electrode ใน 1.0 M AgNO3
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
Half reaction Eo (V)
Mg2+(aq) + 2e- Mg(s) -2.37
Ag+(aq) + e- Ag(s) +0.80
ประโยชนของคาศกยไฟฟารดกชนมาตรฐานเซลลกลวานก (Galvanic cell)
3.ใชท านายทศทางของปฏกรยารดอกซ
1.ถา Eocell มคาเปน บวก : ปฏกรยารดอกซเกดตามสมการทเขยน : ปฏกรยาเกดขนเองได
2. ถา Eocell มคาเปน ลบ : ปฏกรยารดอกซไมเกดตามสมการทเขยน : ไมเกดปฏกรยา
2. ถา Eocell = 0 : ปฏกรยารดอกซทเกดขนขณะนนเขาสภาวะสมดล
Cathode : Cu2+ (aq) + 2e- Cu(s) E0 = +0.34 V
Anode : H2 (g) 2H+ (aq) + 2e- E0 = 0.00 VRedox : H2 (g) + Cu2+ (aq) 2H+ (aq) + Cu(s)
Eocell = Eo
Cathode – EoAnode
= 0.34 - 0.00= +0.34 V
ปฏกรยานเกดขนเองได
5.เซลลความเขมขน (Concentration Cells)เซลลกลวานก (Galvanic cell)
เซลลความเขมขน (Concentration Cells) เปนเซลลกลวานกชนดหนงทประกอบดวยครงเซลลทงสองเหมอนกน แตตางกนทความเขมขน อเลกตรอนจะไหลจากครงเซลลทมความเขมขนนอยไปยงครงเซลลทมความเขมขนมาก แตปฏกรยาจะเกดจากสารละลายทมความเขมขนมากไปยงสารละลายทมความเขมขนนอย
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
เมอน าครงเซลล Cu(s)ICu2+(aq,1M) ตอกบครงเซลล Cu(s)ICu2+(aq,0.01M)ใหครบวงจร
Cathode : Cu2+(aq,1M) + 2e- Cu(s) Eo = 0.34 V
Anode : Cu(s) Cu2+(aq,0.01M) + 2e- Eo = -0.31V-------------------------------------------------------------------------------------------Redox : Cu(s) + Cu2+(aq,1M) Cu2+(aq,0.01M) + Cu(s)
Cu(s)ICu2+(aq,0.01M)IICu2+(aq,1M)ICu(s)
สรปเซลลความเขมขน (Concentration Cells)เซลลกลวานก (Galvanic cell)
1.อเลกตรอนจะไหลจากครงเซลลทมความเขมขนนอยไปสครงเซลลทมความเขมขนมาก
2.ขวในครงเซลลทมความเขมขนนอย : ขว Anode : Oxidation Reactionขวในครงเซลลทมความเขมขนมาก : ขว Cathode : Reduction Reaction
3.เซลลความเขมขนทสารละลายในครงเซลลมความเขมขนตางกนมาก ศกยไฟฟาของเซลลยงมคามาก
แบบฝกหด 9.4 หนา 41
เซลลกลวานก (Galvanic cell)6.ประเภทของเซลลกลวานก
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
เซลลปฐมภม (Primary cell) เซลลทตยภม(Secondary cell)
-ปฏกรยาเคมภายในเซลลเกดขนอยางสมบรณ
-ปฏกรยาผนกลบไมได
-ปฏกรยาเคมภายในเซลลสามารถยอนกลบได
เซลลถานไฟฉาย
เซลลแอลคาไลน
เซลลเชอเพลง
เซลลกลวานก (Galvanic cell)6.ประเภทของเซลลกลวานก
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
เซลลปฐมภม (Primary cell) เซลลทตยภม(Secondary cell)
-ปฏกรยาเคมภายในเซลลเกดขนอยางสมบรณ
-ปฏกรยาผนกลบไมได
-ปฏกรยาเคมภายในเซลลสามารถยอนกลบได
-ใชแลวหมดไป น ามาชารตใหมไมได
-ใชแลวหมดไป น ามาชารตใหมได
เซลลปฐมภม (Primary cell) เซลลกลวานก (Galvanic cell)
1.เซลลถานไฟฉาย หรอเซลลแหง (Dry Cell Battery)
เซลลเลอคลงเซ (Leclanche Cell) : ภายในไมมของเหลว มศกยไฟฟา 1.5 VขวAnode : ปลอกสงกะส (Zn)ขวCathode : แทงแกรไฟต (C)Eletrolyte : ของผสมขนชน : แปงเปยก,ผงคารบอน,MnO2,
NH4CI และ ZnCI2
ปฏกรยารวม : Zn(s) + 2MnO2(s) + 2NH+4(aq)Zn2+(aq) + Mn2O3(s) + 2NH3(g)+H2O(l)
Anode : Zn(s) Zn2+(aq) + 2e-
Cathode : 2MnO2(s) + 2NH+4(aq) + e-
Mn2O3(s) + 2NH3(g)+H2O(l)
น าไปใช : ไฟฉาย วทย อปกรณอเลกทรอนกสทวไป
NH3 ทเกดปองกนไมใหเกดสารประกอบเชงซอนของ[Zn(NH3)4]2+ และ [Zn(NH3)2(H2O)2]2+
ซงจะท าใหศกยไฟฟาของเซลลเปลยนแปลง
เซลลปฐมภม (Primary cell) เซลลกลวานก (Galvanic cell)
2.เซลลแอลคาไลน (Alkaline Cell)
ขวAnode : ปลอกสงกะส (Zn)ขวCathode : แทงแกรไฟต (C)Eletrolyte : ของผสมขนชน : แปงเปยก,ผงคารบอน,MnO2,
KOH
น าไปใช : อปกรณอเลกทรอนกส กลองถายรป เครองคดเลข
Anode : Zn(s) + 2OH-(aq) ZnO(s) +H2O (l)+ 2e-
Cathode : 2MnO2(s) + H2O (l) + 2e- Mn2O3(s) + 2OH-(aq)
ปฏกรยารวม : Zn(s) + 2MnO2(s)ZnO(s) + Mn2O3(s)
คลายเซลลถานไฟฉาย ตางกนทสารละลาย (NaOH หรอ KOH) มศกยไฟฟา 1.5 V
เซลลแอลคาไลนใหกระแสไฟฟานานกวาเซลลถานไฟฉาย เพราะอเลกโทรไลตมความเขมขนคงท OH- และ H2O ทเกดขนในปฏกรยาสามารถหมนเวยนกลบไปเปนสารตงตนของปฏกรยาไดอก
เซลลปฐมภม (Primary cell)3.เซลลปรอท (Mercury cell)
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
หลกการเดยวกบเซลลแอลคาไลน แตสารละลายใช HgO แทน MnO2 ศกยไฟฟา 1.3 V
ขวAnode : ตลบสงกะส (Zn)ขวCathode : แผนเหลกกลาสมผสกบ HgO Eletrolyte : ของผสมเหนยวชนของ HgO , KOH และ Zn(OH)2
น าไปใช : เครองคดเลข เครองคมการเตนของหวใจ เครองชวยฟงนาฬกา กลองถายรป
Anode : Zn(s) + 2OH-(aq) ZnO(s) + H2O(l) + 2e-
Cathode : HgO(s) + H2O(l) + 2e- Hg(l) + 2OH- (aq)
ปฏกรยารวม : Zn(s) + HgO(s) ZnO(s) + Hg(l)
เซลลปรอทเปนเซลลทมขนาดเลก ขอด : สามารถใหศกยไฟฟาเกอบคงทตลอดอายการใชงานขอเสย : เมอเซลลเสอมสภาพ ปรอทก าจดทงไดยากและเปนพษตอสงแวดลอม
เซลลปฐมภม (Primary cell)4.เซลลเงน (Zinc-silver oxide cell)
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
หลกการเดยวกบเซลลแอลคาไลน แตสารละลายใช Ag2O แทน MnO2 ศกยไฟฟา 1.5 V
ขวAnode : ตลบสงกะส (Zn)ขวCathode : แผนเหลกกลาสมผสกบ Ag2O Eletrolyte : ของผสมเหนยวชนของ Ag2O, KOH และ Zn(OH)2
น าไปใช : เครองคมการเตนของหวใจ เครองชวยฟง นาฬกาขอมอ
Anode : Zn(s) + 2OH-(aq) ZnO(s) + H2O(l) + 2e-
Cathode : Ag2O(s) + H2O(l) + 2e- 2Ag(s) + 2OH- (aq)
ปฏกรยารวม : Zn(s) + Ag2O(s) ZnO(s) + 2Ag(s)
เซลลเงนมอายการใชงานยาวกวาเซลลปฐมภมชนดอนๆ แตราคาแพงกวา เพราะประกอบดวยเงน เซลลเงนสามารถเปนแหลงใหพลงงานไฟฟา
เซลลปฐมภม (Primary cell)5.เซลลเชอเพลง (Fuel cell)
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
เซลลเชอเพลง เปนเซลลปฐมภมทตองผานสารตงตนซงเปนเชอเพลงเขาไปทขวไฟฟาตลอดเวลา เกดการสนดาปภายในเซลลและใหพลงงานออกมา แตไมเกดการลกไหม เนองจาก ปฏกรยาออกซเดชนและรดกชนทเกดขวตางกน โดยอเลกตรอนจะเคลอนจากขวแอโนดไปแคโทด
เซลลเชอเพลงไมใชแหลงตนพลงงาน แตเปนเซลลไฟฟาเคมทใชในการเปลยนรปพลงงานจากพลงงานเคมทสะสมอยในพนธะของสารเชอเพลงไปเปนพลงงานไฟฟาในรปแบบการเคลอนทอเลกตรอน
เซลลปฐมภม (Primary cell)5.1 เซลลเชอเพลงไฮโดรเจน-ออกซเจน (Hydrogen-Oxygen Fuel cell)
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
Anode : 2H2(g) + 4OH-(aq) 4H2O(l) + 4e-
Cathode : O2 (g) + 2H2O (l) + 4e- 4OH-(aq)
ปฏกรยารวม : O2(g) + 2H2(g) 2H2O(l)
ขวAnode : แทงคารบอนทมรพรนผสมผงแพลทนม(Pt)หรอแพลเลเดยม (Pd) , แกสไฮโดรเจน (H2)
ขวCathode : แทงคารบอนทมรพรนผสมผงแพลทนม(Pt)หรอแพลเลเดยม (Pd) , แกสออกซเจน (O2)
Eletrolyte : KOH หรอ NaOH
น าไปใช : โครงการอวกาศ
เซลลเชอเพลงแบบเบส (Alkaline Fuel cells, AFC)
ปฏกรยาทเกดขนมการรบและการใหอเลกตรอน จงท าใหมกระแสไฟฟาเกดขนดวย เซลลประเภทนถกน าไปใชในยานอวกาศ เพราะนอกจากจะไดพลงงานไฟฟาแลวยงไดน าเปนน าดม ส าหรบนกบนอวกาศดวย เซลลนมศกยไฟฟาประมาณ 1.2 โวลต ท างานท 100 oc
เซลลปฐมภม (Primary cell)5.1 เซลลเชอเพลงไฮโดรเจน-ออกซเจน (Hydrogen-Oxygen Fuel cell)
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
Anode : 2H2(g) 4H+(aq) + 4e-
Cathode : O2 (g) + 4H+(aq) + 4e- 2H2O (g)
ปฏกรยารวม : 2H2(g) + O2(g) 2H2O(g)
ขวAnode : แทงคารบอนทมรพรนผสมผงแพลทน(Pt)หรอแพลเลเดยม (Pd) , แกสไฮโดรเจน (H2)ขวCathode : แทงคารบอนทมรพรนผสมผงแพลทนม(Pt)หรอแพลเลเดยม (Pd) , แกสออกซเจน (O2)Eletrolyte : แผนเมมเบรนพอลเมอร
เซลลเชอเพลงแบบเมมเบรนแลกเปลยนโปรตอน (Proton Exchange Membrane Fuel cell,PEMFC)
ขอด : มขนาดเลก ไมเกดการกดกรอน และน าหนกเบา
ปฏกรยารวม : 2H2(g) + O2(g) 2H2O(g)
เซลลปฐมภม (Primary cell)5.1 เซลลเชอเพลงไฮโดรเจน-ออกซเจน (Hydrogen-Oxygen Fuel cell)
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
Anode : H2(g) + CO2-3(l) H2O(g) + CO2(g) +2e-
Cathode : 1/2O2(g) + CO2(g) + 2e- CO2-3(l)
ปฏกรยารวม : H2(g) + 1/2O2(g) H2O(g)
ขวAnode : แทงคารบอนทมรพรนผสมนกเกล, แกสไฮโดรเจน (H2)ขวCathode : แทงคารบอนทมรพรนผสมนกเกล,NiO แกสออกซเจน (O2)Eletrolyte : Li2CO3 หรอ Na2CO3 หรอ K2CO3
เซลลเชอเพลงแบบเกลอคารบอเนตหลอมเหลว (Molten Carbonate Fuel cell, MCFC)
ขอเสย : อายการใชงานนอย เนองจากมการกดกรอนจากอเลกโทรไลต
เซลลปฐมภม (Primary cell)5.2 เซลลเชอเพลงโพรเพน-ออกซเจน (Propen-Oxygen Fuel cell)
เซลลกลวานก (Galvanic cell)
Anode : C3H8(g) + 6H2O(l) 3CO2(g) + 20H+ (aq)+ 20e-
Cathode : 5O2 (g) + 20H+ (aq) + 20e- 10H2O(g)
ขวAnode : แกสโพรเพร (C3H8)ขวCathode : แกสออกซเจน (O2)Eletrolyte : H2SO4
น าไปใช : ใชกบเรอด าน ายานพาหนะทใชทางการทหารและกระสวยอวกาศ
ปฏกรยารวม : 5O2(g) + C3H8(g) 3CO2(g) + 4H2O(g)
ปฏกรยาสนดาปของแกสโพรเพนในเครองยนตใหประสทธภาพการท างานสงประมาณ 2 เทาของเครองยนตชนดสนดาปภายใน
เซลลปฐมภม (Primary cell) เซลลกลวานก (Galvanic cell)
Anode : CH3OH(l) + H2O(l) CO2(g) +6H+ (aq) +6e-
Cathode : 3/2O2(g) +6H+(aq) +6e- 3H2O(g)
ขวAnode : แทงคารบอนทมรพรนผสมผงแพลทนม (Pt), เมทานอล (CH3OH)ขวCathode : แทงคารบอนทมรพรนผสมผงแพลทน(Pt) , แกสออกซเจน (O2)Eletrolyte : แผนเมมเบรนพอลเมอร
เซลลเชอเพลงแบบใชเมทานอลโดยตรง (Direct Methanol Fuel cell, DMFC)
5.2 เซลลเชอเพลงโพรเพน-ออกซเจน (Propen-Oxygen Fuel cell)
ปฏกรยารวม : CH3OH(l) + 3/2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g)
น าไปใช :โทรศพทมอถอ กลองถายรป Notebook
ชนดเซลล สารทใชเปนสวนประกอบ ปฏกรยารวม
Anode Cathode Electrolyteถานไฟฉาย Zn แกรไฟต
และ MnO2
แปงเปยก+ผงคารบอน+H2ONH4CI + ZnCI2
Zn(s) + 2MnO2(s) + 2NH+4(aq)
Zn2+(aq) + Mn2O3(s) + 2NH3(g)+H2O(l)
แอลคาไลน Zn แกรไฟตและ MnO2
แปงเปยก+ผงคารบอน+MnO2+KOH
Zn(s) + 2MnO2(s)ZnO(s) + Mn2O3(s)
ปรอท Zn แผนเหลกและ HgO
HgO+ KOH +Zn(OH)2
Zn(s) + HgO(s) ZnO(s) + Hg(l)
เงน Zn แผนเหลกและ HgO
Ag2O+KOH+ Zn(OH)2
Zn(s) + Ag2O(s) ZnO(s) + 2Ag(s)
เชอเพลงH2/O2 H2 O2 NaOHหรอNa2CO3
2H2(g) + O2(g) 2H2O(g)
เชอเพลงC3H8/O2 C3H8 O2 H2SO4 5O2(g) + C3H8(g) 3CO2(g) + 4H2O(g)
สรป
เซลลทตยภม(Secondary cell) เซลลกลวานก (Galvanic cell)
1.เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว (Lead Storage Cell)
เซลลชนดนใชเปนแหลงพลงงานไฟฟา
ในรถยนตหรอจกรยานยนต
เรยกชอทวไปวา “ แบตเตอร ”
ขว Anode : แผนตะกว (Pb)ขว Cathode : PbO2 เคลอบบนผวตะกวElectrolyte : H2SO4
เซลลทตยภม(Secondary cell) เซลลกลวานก (Galvanic cell)
1.เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว (Lead Storage Cell)
ขว Anode : แผนตะกว (Pb)ขว Cathode : PbO2 เคลอบบนผวตะกวElectrolyte : H2SO4
น าไปใช : รถยนต รถจกรยานยนต
มศกยไฟฟา 2 โวลตสามารถตอเปนอนกรมศกยไฟฟาเพมขน เชน แบตตอรรถยนตมเซลลอนกรมตอกน 6 เซลล เรยกทวไปวา แบตเตอร ถงแมจะอดไฟใหมได แต PbSO4 ทเกดขนทขวทงสองอยทกนภาชนะ ท าใหขวสกกรอนและเสอมสภาพในทสด
ปฏกรยาของเซลลเปนดงน
Pb(s) + PbO2(s) + 4H+(aq) + 2SO42- (aq) 2PbSO4(s) + 2H2O(l)
จายไฟ
อดไฟ
1.เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว (Lead Storage Cell)
เซลลทตยภม(Secondary cell) เซลลกลวานก (Galvanic cell)
ปฏกรยาภายในเซลล การประจไฟครงแรก
ขว Cathhode : 2H+(aq) + e- H2(g)
ข ว Anode : 2H2O(l) + Pb(s) PbO2(s) + 4H+(aq) + 4e-
ปฏกรยาภายในเซลล การจายไฟ
ขว Anode : Pb(s) + SO42-(aq) PbSO4(s) + 2e-
ขว Cathode : PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) + 2e-
PbSO4(s) + 2H2O(l)
1.เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว (Lead Storage Cell)
เซลลทตยภม(Secondary cell) เซลลกลวานก (Galvanic cell)
ปฏกรยาภายในเซลล การอดไฟครงตอๆไป
ขว Cathode : PbSO4(s) + 2e- Pb(s) + SO4
2-(aq)
ขว Anode : PbSO4(s) +2H2O(l) PbO2(s) + SO42-(aq) +4H+(aq) + 2e-
ปฏกรยาของเซลลเปนดงน
Pb(s) + PbO2(s) + 4H+(aq) + 2SO42- (aq) 2PbSO4(s) + 2H2O(l)
จายไฟ
อดไฟ
2.เซลลนกเกล-แคดเมยม (Nickel-Cadmium Cell)
เซลลทตยภม(Secondary cell) เซลลกลวานก (Galvanic cell)
ขว Anode : โลหะแคดเมยม (Cd)ขว Cathode : NiO(OH) ฉาบบนโลหะนกเกลElectrolyte : KOH
Anode : Cd(s) + 2OH-(aq) Cd(OH)2(s) + 2e-
Cathode : NiO(OH) (s) + 2H2O(l) + 2e- Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq)
ปฏกรยารวม : Cd(s) + 2NiO(OH) (s) + 2H2O(l) Cd(OH)2(s) + Ni(OH)2(s)
น าไปใช : เครองคดเลข กลองถายรป เครองเลเซอรไรสาย
เรยกทวไป “เซลลนแคด” ใหศกยไฟฟา 1.4V สามารถประจไฟใชใหมได การประจไฟจะเกดยอนกลบกบปฏกรยาการจายไฟ
ขอด : อายการใชงานนาน ขอเสย : ก าจดยาก เพราะ Cd เปนโลหะมพษ
3.เซลลลเทยม-ไอออนพอลเมอร (Litium-ion Polymer Cell)
เซลลทตยภม(Secondary cell) เซลลกลวานก (Galvanic cell)
ขว Anode : แทงแกรไฟตขว Cathode : LiMnO4 หรอ LiCoO2
Electrolyte : พอลเอทลนออกไซด (PEO)
น าไปใช : โทรศพทเคลอนท Notebook
เปนเซลลทเกบพลงงานไดยาวนาน และความหนาแนนของพลงงานสง
Anode : 6C(s) + xLi+(aq) + xe- LiXC6
Cathode: LiCoO2 (s) Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-
ปฏกรยารวม : 6C(s) + LiCoO2 (s) Li1-x + LiXC6+ CoO
ปฏกรยารวม 2Na(l) + n/8S8(l) Na2Sn(l)
4.เซลลโซเดยม-ซลเฟอร (Sodium-Sulfur Cell)
เซลลทตยภม(Secondary cell) เซลลกลวานก (Galvanic cell)
ขว Anode : โซเดยมเหลวขว Cathode : ก ามะถนเหลวผสมผงแกรไฟตElectrolyte : บตาอะลมนา
น าไปใช : รถยนตไฟฟา รถไฟฟา เครองจกร
ใหศกยไฟฟาประมาณ 2.1V สามารถประจไฟ มอายการใชงานนานกวาเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว แตตองควบคมอณหภมใหได ประมาณ350 oc เพอใหสารอยในสภาพหลอมเหลว
Anode : 2Na(l) 2Na+(l) + 2e-
Cathode: n/8S8(l) + 2e- nS2- (l)
แบบฝกหด 9.5 หนา 58-59
เซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
เซลลอเลกโทรไลต หรอ เซลลอเลกโทรไลตก (Electrolytic cell)คอ เซลลไฟฟาเคมเปลยนจาก พลงงานไฟฟา พลงงานเคม
เซลลไฟฟาเคมทตองผานกระแสไฟฟาภายนอกเขาไปในสารเพอใหเกดปฏกรยาเคม
สวนประกอบของเซลลอเลกโทรไลตก1.แหลงพลงงานไฟฟาจากภายนอก2.ขวไฟฟา3.สารละลายอเลกโทรไลต
1.สวนประกอบเซลลอเลกโทรไลต
1.1 ขวไฟฟา (Electrode) - แทงโลหะจมในสารละลายไอออนของโลหะนนๆ
ขวAnode : ขวทเกดปฏกรยาออกซเดชน (จาย e-)
ขวCathode : ขวทเกดปฏกรยารดกชน (รบ e-)
- โลหะเฉอย
เซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
1.สวนประกอบเซลลอเลกโทรไลต
1.2 แหลงพลงงานไฟฟาจากภายนอก
เซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
เปนแหลงใหพลงงานของเซลล เพอใหปฏกรยาทเกดขนเองไมไดสามารถเกดปฏกรยาได
1.สวนประกอบเซลลอเลกโทรไลต
1.3 สารละลายอเลกโทรไลต
เซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
เปนสารทตองการแยกสลายดวยไฟฟา
2.ความแตกตางระหวางเซลลกลวานกและเซลลอเลกโทรไลต
เซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
ขอแตกตาง กลวานก อเลกโทรไลตก
ปฏกรยา
การเปลยนแปลง
ขวไฟฟา
การน าไปใช
Spontaneous
เคม ไฟฟาCathode (+)
Anode (-)
เปนแหลงพลงงาน
Nonspontaneous
ไฟฟาเคมCathode (-)
Anode (+)
ชบโลหะ การท าโลหะใหบรสทธ
อเลกโทรไลซสของน าเซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
ปฏกรยารวม : H2O(l) H2(g) + 1/2O2(g)
3.การแยกสารไอออนกทหลอมเหลวดวยกระแสไฟฟา
เซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
E๐cell = -2.71 - (+1.36) = -4.07 V
ปฏกรยาทเกดขนเปนดงนAnode ; 2Cl- (l) Cl2(g) + 2e- E0 = -1.36 VCathode ; 2Na+ (l) + 2e- 2Na (s) E0 = -2.71 Vปฏกรยารดอกซ ; 2Na+ + 2Cl- (l) 2Na (s) + Cl2 (g)
0
cellE= -4.07 V
NaCI
3.การแยกสารไอออนกทหลอมเหลวดวยกระแสไฟฟา
เซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
ปฏกรยาทเกดขนเปนดงนAnode ; 2Cl–( l ) Cl2 ( g ) + 2e–
Cathode ; Ca2+( l ) + 2e– Ca ( s )
ปฏกรยารดอกซ ; Ca2+( l ) + 2Cl–( l ) Ca( s ) + Cl2( g )
= -4.07 V
CaCI2
4.การแยกสารละลายดวยกระแสไฟฟาเซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
ปฏกรยาทเกดขนเปนดงนAnode ; S2O8
2-(aq) + 2e- SO42- EO = +2.01 V
O2(g) + 2H+(aq) + 2e- H2O(l) EO = +1.23 V จากคา EO H2O(l) เกดปฏกรยาออกซเดชนCathode ; Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) EO = +0.34 V
2H2O(l) + 2e- H2(g) + 2OH- (aq) EO = -0.83 Vจากคา EO Cu2+ เกดปฏกรยารดกชน
= -4.07 V
การแยกสารละลาย CuSO4 ดวยกระแสไฟฟา
E0 cell = E0cathode - E0
anode
= (+0.34) - (+1.23)= - 0.89 V
5.ประโยชนเซลลอเลกโทรไลตเซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
= -4.07 V
หลกการของเซลลอเลกโทรไลตสามารถน าไปใชในการท าโลหะชนดหนงเคลอบอยบนผวของโลหะอกชนดหนงได เรยกวา การชบดวยไฟฟา (Electroplating)
5.1 การชบโลหะ
หลกการของการชบโลหะดวยไฟฟา ใหโลหะชนดหนงมาเคลอบบนโลหะอกชนดหนงทอย
เปนแคโทดโดยจดเซลลดงน
Cathode : โลหะทตองการชบ
Anode : โลหะทใชชบ
สารละลายอเลกโทรไลต: ไอออนของโลหะชนดเดยวกบโลหะทเปนแอโนด หรอโลหะทใชชบ
5.ประโยชนเซลลอเลกโทรไลตเซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
= -4.07 V
การชบโลหะ
Anode : Ag: Ag(s) Ag+(aq) + e-
วตถทตองการชบตอกบขวลบของแบตเตอร หรอแคโทดโลหะทใชชบตอกบ
ขวบวกของแบตเตอรหรอเปนแอโนด
สารละลายอเลกโทรไลตมไอออนของโลหะชนดเดยวกบโลหะทเปนแอโนดหรอโลหะทใชชบ
Cathode : ชอน: Ag+(aq) + e- Ag(s)
5.ประโยชนเซลลอเลกโทรไลตเซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
= -4.07 V
การชบโลหะ
1. จดสงทตองการชบเปนแคโทด2. ตองการชบดวยโลหะใด ตองใชโลหะนนเปน
แอโนด3. สารละลายอเลกโทรไลตตองมไอออนของโลหะท
เปนแอโนด4. ตองใชไฟฟากระแสตรงเพอใหอเลกตรอนไหลไป
ทางเดยวกนตลอด5. ขณะชบโลหะ ความเขมขนของสารละลายอเลก
โทรไลตไมเปลยนแปลงตราบใดทขวแอโนดยงไมกรอนหมด
5.ประโยชนเซลลอเลกโทรไลตเซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
= -4.07 V
5.2 การท าโลหะใหบรสทธโดยใชเซลลอเลกโทรไลตก
การท าทองแดงใหบรสทธ โดยใชโลหะทไมบรสทธเปนแอโนด และ โลหะทบรสทธเปนแคโทด
Anode : Cu(s) Cu2++ 2e- Cathode : Cu2++ 2e-Cu(s)
5.ประโยชนเซลลอเลกโทรไลตเซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
= -4.07 V
การท าทองแดงใหบรสทธ จากโลหะทประกอบดวย Cu, Fe, Zn, Ag, Au, Pt
Anode : Cu(s) Cu2+aq) + 2e-
Fe(s) Fe2+(aq) + 2e-
Zn(s) Zn2+(aq) + 2e-
Cathode: Cu2+aq) + 2e- Cu(s)
5.2 การท าโลหะใหบรสทธโดยใชเซลลอเลกโทรไลตก
5.ประโยชนเซลลอเลกโทรไลตเซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
= -4.07 V
การผลต Al จาก Al2O3
Anode : 3O2-(l) 3/2 O2+ 6e-
Cathode : 2Al3+(l) + 6e- 2Al(l) ปฏกรยารวม 2Al3+(l) + 3O2-(l) 2Al(l) +3/2 O2
5.2 การท าโลหะใหบรสทธโดยใชเซลลอเลกโทรไลตก
Mg2+
น ำทะเล
Ca(OH)2 Mg(OH)
2(s)
HClMgCl
2(aq)
ระเหยน ำ
MgCl2(s)MgCl
2(l)
( Mg2+ ,Cl2)
ควำมรอน
Anode : 2Cl-(l) Cl2 (g) + 2e-
Cathode : Mg2+ (l) + 2e- Mg(l) ปฏกรยารวม 2Cl-(l) + Mg2+ (l) Cl2 (g) + Mg(l)
การผลตแมกนเซยม
5.2 การท าโลหะใหบรสทธโดยใชเซลลอเลกโทรไลตก
เซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
แบบฝกหด 9.6 หนา 70
การผกรอนของโลหะ
เซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
= -4.07 V
Redox: 2Fe(s) + O2(g) + 2H2O(l) 2Fe2+(aq) + 4OH-(aq)
Fe(OH)2(s)
4Fe(OH)2(s) + O2(g) + 2H2O(l) 4Fe(OH)3(s)
Fe(OH)3(s) เปลยนเปน Fe2O3.nH2O (สนมเหลก)
6.การกดกรอนของโลหะและการปองกน
การผกรอนของโลหะ เซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
= -4.07 V
•การเกดสนมเหลก
บรเวณทถกกดกรอนจะเกดปฏกรยาออกซเดชนหรอเปนแอโนด โลหะเหลก (Fe(s)) เปลยนไปเปน Fe2+
อเลกตรอนสมผสกบอากาศและความชน เกดรดกชน
การผกรอนของโลหะ เซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
= -4.07 V
•การเกดสนมเหลกเนองจาก CO2
CO2 ละลายน าแลวเกด H2CO3 ซงแตกตวให H+
Anode : Fe(s) Fe2+(aq) + 2e-
Cathode : O2(g) + 4H+(aq) + 4e- 2H2O(l)
ปฏกรยารวม : 4Fe2+(aq) + O2(g) + (4+2n)H2O(l) 2Fe2O3.nH2O(s) + 8H+(aq)
เซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)การปองกนการผกรอน
ปองกนไมใหพนผวของโลหะสมผสกบออกซเจน ความชน หรอสารละลายอเลกโทรไลต
1.การทาส ทาน ามน การรมด า และการเคลอบพลาสตก เปนการปองกนการถกกบ O2
และความชน
2.การชบเคลอบผวโลหะดวยโลหะ โดยใชหลกการชบโลหะ
3.การเคลอบพนผวโลหะดวยโลหะทมความวองไวมากกวา (หรอเปนโลหะทเกดปฏกรยาออกซเดชนไดดกวา)
เซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)การปองกนการผกรอน
4. วธแคโทดก (Cathodic) โดยพนโลหะทไมตองการใหเกดสนมดวยโลหะทมศกยไฟฟาต ากวา
หรอตอเขากบขวลบของแหลงก าเนดไฟฟากระแสตรง•การฝงถง Mg ตามทอ หรอการผก Mg ตามโครงเรอ จะท าให Fe ผชาลง เนองจาก Mg เสย e- งายกวา Fe จะเสย e- แทน Fe
Mg2+(aq) + 2e- Mg(s) EO = -2.36VFe2+(aq) + 2e- Fe(s) EO = -0.44V
5.การทาผวดวยสารยบยงการสกกรอน
เซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)การปองกนการผกรอน
6. ท าการชบดวยโลหะ ดวยวธอะโนไดซ (Anodize) -โลหะบางชนด เชน อะลมเนยม ดบก และสงกะส เมอท าปฏกรยากบออกซเจนจะเกดเปนออกไซดของโลหะเคลอบอยบนผวของโลหะนนและไมเกดการผกรอนอกตอไป
- การชบ หรอเคลอบโดยโลหะท Oxide ของโลหะนนคงตว สลายตวยาก จะเปนผวบางๆ คลมผวโลหะอกท ไดแก Cr และ Al เปนตน ดงนน Cr2O3.Al2O3สลายตวยาก เรยกชอวาวธอะโนไดซ (Anodize)
7. การรมด า เปนปฏกรยารดอกซ เพอเปลยนผวเหลกไปเปน สารประกอบFeO(OH) ทมสน าตาลด า เรยกวา Cepidiocrocite
8. การปองกนการผกรอนของโลหะในระบบหลอเยนแบบปด ปองกนสนมส าหรบเครองยนตหรอเครองผลตกระแสไฟฟา
การปองกนการผกรอนของถงเหลกโดยใชขวMg
เซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
7.ความกาวหนาทางเทคโนโลยเกยวของกบเซลลไฟฟาเคม
ปฏกรยาทเกดขน ทแอโนด Li (s) Li+(s) + e-ทแคโทด TiS2(s) + e- TiS2
-(s) ปฏกรยารวม Li(s) + TiS2(s) Li+(s) + TiS2
-(s)
- ศกยไฟฟาของเซลลนมคาประมาณ 2 โวลต - TiS2
- จะรวมตวกบ Li+ เกดเปน LiTiS2 อเลกโทรไลตแขงท าหนาทเปนฉนวนตออเลกตรอน จงท าใหเซลลไฟฟานสามารถใชงานไดโดยไมเกดการลดวงจร แบตเตอรชนดนไมตองเตมน ากลน
เซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
7.ความกาวหนาทางเทคโนโลยเกยวของกบเซลลไฟฟาเคม
แบตเตอรอากาศ
ใชออกซเจนในอากาศเปนตวออกซไดส โดยมโลหะ (Zn , Al) เปนตวรดวส และใชสารละลาย NaOH เขมขนเปนสารอเลกโทรไลต เชน แบตเตอรสงกะส - อากาศ
สงกะส (Anode) : Zn(s) Zn2+(aq) + 2e-
อากาศ (Cathode) : O2(g) + 2H2O(l) + 4e- 4OH-(aq)
ปฏกรยารวม : O2(g) + 2H2O(l) + 2Zn(s) 2Zn(OH) 2(aq)
เซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
7.ความกาวหนาทางเทคโนโลยเกยวของกบเซลลไฟฟาเคม
เซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
การท าอเลกโทรไดอะลซสน าทะเล
ประโยชน ใชแยกไอออนออกจากสารละลาย โดยใหไอออนผานเยอบางๆ ไปยงขวไฟฟา ทมประจตรงกนขาม ท าใหสารละลายทอยระหวางขวไฟฟาทงสอง มจ านวนไอออนลดนอยลง
หลกการนสามารถน าไปใชแยกโซเดยมไอออนและคลอไรด
ไอออนออกจากน าทะเลได ท าใหน าทะเลกลายเปนน าจด
Cl-
SO42-Na+
Mg2+
A B C
น ำทะเล
ข วบวกข วลบ
น ำเคม น ำเคมน ำจด
เยอแลกเปลยนไอออนบวก เยอแลกเปลยนไอออนลบ
เซลลอเลกโทรไลต (Electrolytic cell)
แบบฝกหด 9.7 หนา 77