เซลล์ไฟฟ้าเคมีกัลวานิกเซลล์และการนำไปใช้501 (1)

Oxidation-Reduction(Redox) Reactions
Banchert Chaimongkol

พิจารณาปฏิกริ ิยาทีเ่ กดิ ขนึ้ ระหวางแผนโลหะกับสารละลายท่ีนกั เรยี นทราบมาแลว

 แผน โลหะ Zn ใสลงในสารละลาย CuSO4 เกิดปฏิกิริยารีดอกซด งั สมการ

Zn(s) + Cu2+(aq)  Zn2+(aq) + Cu(s)
ตวั รดี ิวซ ตวั ออกซิไดส

>สรปุ ความแรงของตัวรดี ิวซ (การจาย e-) คือ Zn(s) Cu(s)

>สรปุ ความแรงของตัวออกซิไดส (การรับe- ) คือ Cu2+(aq) Zn2+(aq)

 แผนโลหะ Cu ใสล งในสารละลาย AgNO3 เกดิ ปฏิกริ ิยารีดอกซด งั สมการ

Cu(s) + 2Ag+(aq)  Cu2+(aq) + 2Ag(s)
ตวั รีดิวซ ตัวออกซิไดส

>สรุปความแรงของตวั รดี ิวซ (การจาย e-) คือ Cu(s) Ag(s)

>สรุปความแรงของตัวออกซิไดส (การรบั e- ) คอื Ag+(aq) Cu2+(aq)

 สรุปจากกรณี  และ  > >Zn(s) Cu(s) Ag(s)

ความแรงของตัวรีดวิ ซ(การจาย e- ) คอื

> >ความแรงของตวั ออกซิไดส (การรบั e- )คอื Ag+(aq) Cu2+(aq) Zn2+(aq)

~ 30 ~

Oxidation-Reduction(Redox) Reactions
Banchert Chaimongkol

ElectroChemical Cells

เซลลไ ฟฟาเคมี เปน เซลลไ ฟฟา ทไ่ี ดกระแสไฟฟา จากการเปลยี่ นแปลงทางเคมี
ของสารภายในเซลล คอื ปฏิกริ ยิ าภายในเซลลท ำใหเกดิ กระแสไฟฟา เชน
ถา นไฟฉาย, battery รถยนต

Electrochemical cells Galvanic cell (voltaic cells)
(spontaneous reaction)

Electrolytic cells
(nonspontaneous reaction)

~ 31 ~

Oxidation-Reduction(Redox) Reactions
Banchert Chaimongkol

สวนประกอบของ Galvamic cells ประกอบดวย
1. ครง่ึ เซลล( half cell) ทเ่ี กิดปฏิกริ ยิ าออกซิเดชนั  จายอเิ ล็กตรอน
2. คร่ึงเซลล(half cell) ทเ่ี กิดปฏิกิริยารดี กั ชัน รบั อเิ ลก็ ตรอน
3. สะพานเกลือ (Salt bridge)
4. ตอ ครง่ึ เซลลท ้ังสองผา นเสน ลวดตัวนำไฟฟา จะทำใหเ กดิ กระแสไฟฟา

~ 32 ~

Oxidation-Reduction(Redox) Reactions
Banchert Chaimongkol

ประเภทของครึง่ เซลล (Half Cell)
1. ครงึ่ เซลลท ่ีข้ัวไฟฟา ทำดวยโลหะจมุ อยใู นสารละลายอเิ ลก็ โทรไลต
เชน

ขั้วโลหะ Cu ขัว้ โลหะ Zn
จุม ในสารละลาย CuSO4 จุม ในสารละลาย ZnSO4

ข้วั โลหะ Fe ขว้ั โลหะ Pt
จุม ในสารละลาย Fe(NO3)2 จมุ ในสารละลาย Fe(NO3)3

~ 33 ~

Oxidation-Reduction(Redox) Reactions
Banchert Chaimongkol

2. คร่งึ เซลลท่ีประกอบดวย อโลหะในสถานะแกส (มีขั้วไฟฟา เฉ่ือย)

แกส Cl2 (1.0 atm) ผานลง
ใน สารละลาย HCl 1.0 M และ

มโี ลหะ Pt (ขว้ั เฉ่อื ย)

~ 34 ~

Oxidation-Reduction(Redox) Reactions
Banchert Chaimongkol

3.Standard hydrogen electrode (SHE)
ครงึ่ เซลลไฮโดรเจนมาตรฐาน

ประกอบดวย
 แกส H2 (ความดัน 1.0 atm) อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส
 สารละลายอเิ ลก็ โทรไลต คือ HCl ( 1.0 M)
 ลวด Pt เชื่อมตอกบั แผน Pt(เคลือบผง Pt) เปน electrode
โดยกำหนดใหม คี า ศักยไ ฟฟา มาตรฐานของครึง่ เซลลรดี กั ชนั เทา กับ 0.00 V

298 K(250C), 1.0 M, 1.0 atm
2H+(aq) + 2e-  H2(g) E0 = 0.00 V

~ 35 ~

Oxidation-Reduction(Redox) Reactions
Banchert Chaimongkol

การหาคา ศกั ยไฟฟามาตรฐานของครงึ่ เซลลร ีดักชัน ตา งๆ โดย
1. นำคร่งึ เซลลด ังกลา วมาตอกับ คร่ึงเซลลไ ฮโดรเจนมาตรฐาน,SHE
2. อา นคา ศกั ยไ ฟฟาของเซลลที่ได  E0 Cell
3. นำไปแทนคา ในสูตร เพ่อื หาคา ศักยไ ฟฟา มาตรฐานของครึ่งเซลลท ่ี
ตอ งการทราบ
4. คาศกั ยไฟฟา ของ SHE E0 = 0.00 V
เกิดปฏิกริ ิยารีดกั ชนั (รับ e-)

-E0 Cell = E0(Cathode) E0(Anode)

เกดิ ปฏกิ ิริยาออกซเิ ดชัน(จาย e-)

~ 36 ~

Oxidation-Reduction(Redox) Reactions
Banchert Chaimongkol

ตวั อยา งการหาคาศักยไฟฟา มาตรฐานของคร่งึ เซลลร ดี ักชนั

Ex. 1 การตอ ครงึ่ เซลล สังกะสีกับครึง่ เซลล SHE ผลการวดั คาE0cell = 0.76 V
และมีการไหลของอเิ ล็กตรอนตามภาพ

คร่ึงเซลล Zn Zn จา ยอเิ ลก็ ตรอน เกดิ ปฏิกริ ยิ าออกซิเดชัน เปน Anode

Zn(s)  Zn2+(aq) + 2e-

ครึ่งเซลล SHE อิเลก็ ตรอนผา นลวด Pt ลงไปในสารละลาย H+มารบั e- Cathode

2H+(aq) + 2e-  H2(g)
ปฏกิ ริ ยิ ารีดอกซท ่ีเกดิ คือ Zn(s) + 2H+(aq)  Zn2+(aq) + H2(g)
จาก E0 Cell = E0(Cathode) - E0(Anode)

แทนคา 0.76 = 0.00 - E0 Zn2+/Zn

ดังนัน้ E0 Zn2+/Zn = - 0.76 V

~ 37 ~

Oxidation-Reduction(Redox) Reactions
Banchert Chaimongkol

Ex. 2 การตอครงึ่ เซลลท องแดง กบั คร่งึ เซลล SHE ผลการวัดคา

E0cell = 0.34 V และมกี ารไหลของอเิ ล็กตรอนตามภาพ

คร่งึ เซลล Cu

………………………………………………………………………………………………………………

คร่งึ เซลล SHE

………………………………………………………………………………………………………………

ปฏิกริ ิยารดี อกซท ี่เกิดคือ …………………………………………………………………………

แทนคา E0 Cell = E0(Cathode) - E0(Anode)

~ 38 ~

Oxidation-Reduction(Redox) Reactions
Banchert Chaimongkol

คาศักยไ ฟฟา มาตรฐานของครึ่งเซลลรดี ักชนั ของแตละครึง่ เซลลท่ีได
แสดงความสามารถในการรับ e- (ของตัวออกซไิ ดส )

ถาE0 มคี า มาก แสดงวา ตัวออกซไิ ดสน น้ั จะรบั e- ไดด ีกวา E0 ทมี่ ีคา นอย
(เกิดปฏิกิรยิ ารีดักชัน)

~ 39 ~

Oxidation-Reduction(Redox) Reactions
Banchert Chaimongkol

เมอ่ื นำครงึ่ เซลล 2 ครง่ึ เซลลม าตอ กันใหน ักเรยี นระบุปฏิกริ ิยาออกซเดชนั , รดี กั ชนั ,

รดี อกซ, หาคา E0cell, ระบุ Cathode และ Anode

แนะนำ คา ศักยไฟฟา มาตรฐานรดี กั ชันนอ ย  เกดิ ปฏกิ ิริยาออกซเิ ดชนั

คา ศกั ยไฟฟามาตรฐานรดี กั ชนั มาก เกิดปฏิกิรยิ ารดี ักชัน



Oxidation : 2Br-(aq)  Br2(l) + 2e-

Reduction : Cr2O72- (aq) + 14H+(aq) + 6e-  2Cr3+ (aq) + 7H2O(l)

Oxidation x3 6Br-(aq)  3Br2(l) + 6e-

Redox :Cr2O72- (aq) + 14H+(aq) +6Br-(aq)  2Cr3+ (aq) + 7H2O(l) +3Br2(l)

ตวั รดี วิ ซคอื  Br-(aq) ตัวออกซไิ ดสคือ  Cr2O72-(aq)

แผนภาพเซลล ……………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………

E0cell = E0cathode – E0anode

-= E0Cr2O72-/Cr3+ E0 Br-/Br2

= 1.36 – 1.09

= + 0.27 V

~ 40 ~

Oxidation-Reduction(Redox) Reactions
Banchert Chaimongkol



…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………..

~ 41 ~

Oxidation-Reduction(Redox) Reactions
Banchert Chaimongkol



…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………..

~ 42 ~

Oxidation-Reduction(Redox) Reactions
Banchert Chaimongkol



…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………..

~ 43 ~

Oxidation-Reduction(Redox) Reactions
Banchert Chaimongkol



…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………..

~ 44 ~

Oxidation-Reduction(Redox) Reactions
Banchert Chaimongkol



…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………..

~ 45 ~

Oxidation-Reduction(Redox) Reactions
Banchert Chaimongkol

การนำคา ศกั ยไฟฟา รดี กั ชันมาตรฐานของคร่งึ เซลลไปตอบคำถามตางๆ

หลักเกณฑค ือ

คร่งึ เซลลท่ีมคี า E0 นอ ย เกดิ ปฏิกิรยิ าออกซิเดชันและสารตงั้ ตนจะเปน ตัวรีดิวซท่ดี ี

ครึง่ เซลลท มี่ ีคา E0 มาก เกดิ ปฏิกริ ยิ ารดี ักชัน และสารตงั้ ตนจะเปน ตัวออกซไิ ดสที่ดี

Ex 1 จากคา E0 ของครง่ึ เซลลต อ ไปน้ี E0 = 1.09 V
Br2(aq) + 2e-  2Br-(aq)
Al3+ (aq) + 3e-  Al(s) E0 = -1.66 V
Fe3+ (aq) + e-  Fe2+(aq)
E0 = 0.77 V
Na+ (aq) + e-  Na(s)
E0 = - 2.71 V

ตวั ออกซไิ ดส ตัวรดี วิ ซ

 ความแรงของตัวออกซไิ ดส ทำหนา ท่ี ออกซไิ ดส (รบั e-)

จากมากไปนอ ย คือ Br2(aq) > Fe3+(aq) > Al3+(aq) > Na+(aq)

 ความแรงของตวั รดี วิ ซ ทำหนาท่รี ดี ิวซ (จา ย e-)

จากมากไปนอ ย คอื Na(s) > Al(s) > Fe2+(aq) > Br-(aq)

~ 46 ~

Oxidation-Reduction(Redox) Reactions
Banchert Chaimongkol

จากลำดับความสามารถในการออกซไิ ดส(การรับ e-)และรดี วิ ซ( การจา ย e-) ตอไปนี้

 ความแรงของตัวออกซไิ ดส ทำหนาท่ี ออกซไิ ดส (รบั e-)

จากมากไปนอย คอื Br2(aq) > Fe3+(aq) > Al3+(aq) > Na+(aq)

 ความแรงของตัวรดี วิ ซ ทำหนา ท่ีรดี วิ ซ (จา ย e-)

จากมากไปนอย คอื Na(s) > Al(s) > Fe2+(aq) > Br-(aq)

เราสามารถระบุวา ปฏิกิริยารดี อกซน้ันจะเกดิ ข้ึนไดหรือไม ตามตัวอยาง

 Br2(aq) เปน ตวั ออกซไิ ดสท แี่ รงทสี่ ดุ จึงสามารถออกซไิ ดส Fe2+(aq) , Al(s)

และ Na(s) ได ตามสมการ  (Br2(aq) สามารถรบั e- จากทกุ ตัวได)

Br2(aq) + Fe2+(aq)  ปฏิกิริยาเกดิ ได

Br2(aq) + Al(s)  ปฏกิ ิรยิ าเกดิ ได

Br2(aq) + Na(s)  ปฏกิ ริ ิยาเกิดได

 Fe3+(aq) เปนตัวออกซิไดสท ีแ่ รงกวา Al3+(aq) และ Na+(aq) จงึ สามารถ
ออกซไิ ดส Al(s) และ Na(s) ไดเ ทา นั้น
(Fe3+(aq) สามารถรับ e- จาก Al(s) และ Na(s) ได)
Fe3+(aq) + Al(s)  ปฏกิ ิรยิ าเกดิ ได
Fe3+(aq) + Na(s)  ปฏกิ ริ ิยาเกิดได

แตไมส ามารถออกซไิ ดส (ไมร ับ e- จาก) Br-(aq) ได ดังน้นั
Fe3+(aq) + Br-(aq)  ไมเ กดิ ปฏิกริ ิยา

~ 47 ~

Oxidation-Reduction(Redox) Reactions
Banchert Chaimongkol

ในเทอมของการเปนตวั ริดิวซ (การจาย e-)เราสามารถ บอกไดวา

 Na(s) เปน ตัวรดี วิ ซทีแ่ รงทีส่ ุดจึงสามารถรีดวิ ซ Al3+(aq) , Fe3+(aq)
และ Br2(aq) ไดต ามสมการ  (Na(s) จาย e- ใหกับทกุ ตัวได)
Na(s) + Al3+(aq)  ปฏกิ ิริยาเกดิ ได
Na(s) + Fe3+(aq)  ปฏกิ ิรยิ าเกิดได
Na(s) + Br2(aq)  ปฏิกริ ยิ าเกิดได

 Fe2+(aq) เปน ตวั รีดวิ ซทแี่ รงกวา Br-(aq) จึงสามารถรีดิวซ Br2(aq)
ไดเพียงตัวเดยี วเทา นนั้ (จาย e- ให Br2 ไดเ พยี งตัวเดียวเทานน้ั )
Fe2+(aq) + Br2(aq)  ปฏิกริ ิยาเกดิ ได

แตไมส ามารถรดี วิ ซ Al3+(aq) และ Na+(aq) ได ดังนนั้
Fe2+(aq) + Al3+(aq)  ไมเกิดปฏิกริ ิยา
Fe2+(aq) + Na+(aq)  ไมเ กิดปฏกิ ิรยิ า

~ 48 ~

Oxidation-Reduction(Redox) Reactions
Banchert Chaimongkol

EX. 2 จากปฏกิ ิริยาคร่งึ เซลลรดี กั ชันและคา E0 ตอ ไปนี้

 ความแรงของตัวออกซไิ ดส (รับ e-) จากมากไปนอย
………………………………………………………………………………………………………………….
 ความแรงของตัวรีดวิ ซ (จา ย e-) จากมากไปนอย
………………………………………………………………………………………………………………….
 ปฏิกิริยาตอไปน้เี กดิ ไดเองหรอื ไม ใหนกั เรยี นพิจารณาความหมายของปฏิกริ ิยาดวย

3.1 Zn(s) + Ni2+(aq)  ………………………………………………………………
(Zn(s) สามารถรีดิวซ Ni2+)

3.2 Mg(s) + Li+(aq)  ………………………………………………………………
(Li+(aq) สามารถออกซิไดส Mg(s))

3.3 Ni(s) + Mg2+(aq)  ………………………………………………………………
(Ni(s) สามารถรีดิวซ Mg2+)

3.4 Li(s) สามารถรดี ิวซ(จา ย e-) Ni2+ และ Zn2+ ได แตไ มสามารถรดี วิ ซ Mg2+
ขอความน้ี ถุกตอ งหรือไม..............................................................................

~ 49 ~

Oxidation-Reduction(Redox) Reactions
Banchert Chaimongkol

EX.3 กรณใี สช ้นิ โลหะลงในสารละลายไอออนของโลหะ แลวใหระบุวา ชน้ิ โลหะจะกรอนหรือไม

คำแนะนำ ช้ินโลหะจะกรอน (จาย e-) เม่ือมคี า E0 นอ ยกวา E0 ของไอออนในสารละลาย

E0 -0.26 V -0.76 V

3.1 Ni(s) + Zn2+(aq)  โลหะ Ni(s) ไมก รอน เน่ืองจากมีคา E0 มากกวา Zn2+

E0 -0.26 V +0.80 V

3.2 Ni(s) + Ag+(aq)  โลหะ Ni(s) กรอน เนื่องจากมคี า E0 นอยกวา Ag+

+0.34 V -3.04 V - 0.76 V -0.13 V
3.3 Cu(s)
Li(s) Zn(s) Pb(s)

Na+ Al3+ Cd2+ Ag+

-2.71 V -1.66 V -0.40 V +0.80 V

โลหะในภาชนะใดทีก่ รอ น.....................................................................................................

โลหะในภาชนะใดท่ีไมก รอ น..................................................................................................

~ 50 ~