เซลล์เคมีไฟฟ้าFN

เซลล์กัลวานิก
GALVANICCELL

เสนอ
คุ ณ ค รู เ ม ธ า วี ย์ ก อ ง เ รื อ ง กิ จ

จัดทำโดย

น า ง ส า ว ช า ลิ ส า คำ เ ขี ย ว เ ล ข ที่ 1 8
น า ง ส า ว ธ นั ช พ ร เ อี่ ย ม ดี เ ล ข ที่ 2 3
นั ก เ รี ย น ชั้ น มั ธ ย ม ศึ ก ษ า ปี ที่ 6 / 1

ก

คำนำ

หนังสือเล่มเล็กเรื่องเซลล์กัลวานิก(galvanic cell ) เล่มนี้เป็นส่วนหนึ่ง
ของวิชาเคมี 5 ว30224 ทางคณะผู้จัดทำมีจุดประสงค์เพื่อให้ความรู้เกี่ยวกับ
เรื่องเซลล์กัลวานิก โดยคณะผู้จัดทำหวังเป็นอย่างยิ่งว่าหนังสือเล่มเล็กเล่ม
นี้จะเป็นประโยชน์ไม่มากก็น้อยต่อผู้ที่มีความสนใจหรือต้องการศึกษาเรื่อง
เซลล์กัลวานิก(galvanic cell )

คณะผู้จัดทำ
10 กันยายน 2565

เซลล์กัลวานิก
(galvanic cell )

1 2

เซลล์กัลวานิก เซลล์กัลวานิกหรือเซลล์โวลตอิก
GALVANICCELL
ส่วนประกอบของเซลล์
1.ขั้วไฟฟ้า (Electrode) : ของแข็งที่นำไฟฟ้า(โลหะ) ยกเว้น Hg
-แอโนด (Anode) : ขั้วไฟฟ้าที่เกิด – Oxidation หรือขั้วที่ทำหน้าที่จ่ายอิเล็กตรอน
เรียกว่า ขั้วลบ
-แคโทด (Cathode) : ขั้วไฟฟ้าที่เกิด -Reduction หรือขั้วที่ทำหน้าที่รับอิเล็กตรอน
เรียกว่า ขั้วบวก
การกำหนดขั้วบวกและขั้วลบในเซลล์กัลวานิก จะยึดทิศทางการไหลของ
อิเล็กตรอนเป็นหลัก(ดูลูกศรโวลมิเตอร์)
-ถ้า ไหลเข้าขั้วใด ถือว่าขั้วนั้นเป็นขั้วบวก
-ถ้า ไหลออกขั้วใด ถือว่าขั้วนั้นเป็นขั้วลบ
*ถ้าครึ่งเซลล์ใดไม่มีของแข็งเป็นขั้วไฟฟ้า ต้องใช้ขั้วไฟฟ้าเฉื่อยทำหน้าที่แทน
นิยมยมใช้ Pt หรือ C (แกรไฟต์)
2.สารอิเล็กโทรไลต์ (Electrolyte) : สารที่มีสถานะเป้นของเหลวที่แตกตัวเป็น
ไอออนได้ดี เคลื่อนที่และนำไฟฟ้าได้ดี
3.สะพานเกลือหรือสะพานไอออน (Salt bridge) : เชื่อมครึ่งเซลล์ทั้งสองให้ต่อ
กันให้ครบวงจร รักษาสมดุลของไอออนบวกและไอออนลบ เช่น NaCl KNO3 KCl
K2SO4 NH 4Cl NH 4 NO 3

เซลล์กัลวานิกหรือเซลล์โวลตอิก

(galvanic cell or voltaic cell)
คือ เซลล์ไฟฟ้าเคมีซึ่งเป็นระบบที่ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า
โดยภายในเซลล์เกิดปฏิกิริยาการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากสารหนึ่งไปอีกสาร
หนึ่ง(ปฏิกิริยารีดอกซ์)โดยที่สารตั้งต้นไม่ได้สัมผัสกันโดยตรง ทำให้การไหลของ
อิเล็กตรอนผ่านตัวนำอย่างต่อเนื่อง จึงเกิดกระแสไฟฟ้าในวงจร ตัวอย่างเช่น
เซลล์ไฟฟ้าเคมี ถ่านไฟฉาย แบตเตอรี่รถยนต์ และเซลล์เชื้อเพลิงที่
มนุษย์อวกาศใช้ในการเดินทางไปสำรวจดวงจันทร์

3 4

หลักการเขียนแผนภาพย่อเซลล์กัลวานิก การหาค่าศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ (E cell)

1.เขียนครึ่งเซลล์ Oxidation ด้านซ้าย และครึ่งเซลล์ Reduction ด้านขวา ค่าศักย์ไฟฟ้าของเซลล์คิดจากค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าของครึ่งเซลล์ ดังนี้
2.ในครึ่งเซลล์ Oxidation ให้เขียน ขั้วไฟฟ้าแอโนดก่อนสารอิเล็กโทไลต์ที่เป็น
ไอออน ∴ในเซลล์กัลวานิก Ecell ต้องมีค่า

ในครึ่งเซลล์ Reduction ให้เขียน ไอออนของสารอิเล็กโทไลต์ก่อนขั้วไฟฟ้า เป็น+ ปฏิกิริยารีดอกซ์ จึงเกิดได้เอง
แคโทด •ที่สภาวะมาตรฐาน 1M, 1 atm
3.จากนั้นให้ใช้เครื่องหมายดังนี้ ,25°C: ขั้วไฮโดรเจนมาตรฐาน (SHE)
ll คั่นระหว่างครึ่งเซลล์ Oxidation และครึ่งเซลล์ Reduction แทนสะพานเกลือ •เป็นครึ่งเซลล์มาตรฐานที่ใช้ต่อกับ
l คั่นระหว่างสารสถานะ (phase) : s, l, g, aq ครึ่งเซลล์ที่ต้องการวัด E
, คั่นระหว่างสารสถานะเดียวกัน •ครึ่งเซลล์ที่มี E°น้อยกว่า จะเกิด
4.ถ้าต้องการบอกความเข้มข้นสารอิเล็กโทรไลต์ หรือความดันก๊าซให้เขียน oxidation (กลับสมการ)
ข้อความไว้หลังสารนั้น (ต่อจากสถานะ) •ครึ่งเซลล์ที่มี E°มากกว่า จะเกิด
reduction (เขียนได้เลย)
***ถ้ามีความเข้มข้นให้ระบุด้วย ตัวอย่างการหาค่าศักย์ไฟฟ้าของเซลล์
ถ้าในครึ่งเซลล์ใดมีไอออนของสารอิเล็กโทรไลต์ 2 ชนิด แสดงว่าครึ่งเซลลืนั้น
ไม่มีโลหะของแข็งเป็นขั้วไฟฟ้า จึงต้องใส่โลหะแพลทินัม (Pt) ที่เป็นขั้วไฟฟ้า เมื่อนําครึ่งเซลล์ Zn มาต่อกับครึ่งเซลล์ Cu ได้ดังนี้
เฉื่อยลงไป
≡ →Oxidation : Zn(s) Zn2+(aq)+ 2e-
หรือต้องการใส่ความเข้มข้นของสาร ≡ →Reduction : Cu2+(aq)+ 2e- Cu(s)
≡ →Redox : Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq)+ Cu(s)

แผนภาพเซลล์ : Zn(s) I Zn2+(aq) II Cu2+(aq) I Cu(s)
Ecell= E°reduction – E°oxidation
Ecell= (+0.34) – (-0.76)
Ecell= +1.1 V

5 6

ตารางค่าศักย์ไฟฟ้า เซลล์กัลวานิกแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด

เซลล์ปฐมภูมิ (primary cell)

1.เซลล์ปฐมภูมิ (primary cell)เมื่อปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล์เกิดขึ้นและดำเนิน
ไปแล้ว ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์และเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับไม่ได้หรือนำมา
อัดไฟใหม่ไม่ได้คือ เซลล์กัลวานิกชนิดที่เมื่อปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล์เกิดขึ้นและ
ดำเนินไปแล้ว ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์และทำให้เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ
อีกไม่ได้ หรือนำมาอัดไฟใหม่ไม่ได้ เซลล์ปฐมภูมิได้แก่

-เซลล์แห้ง (Dry Cell)เป็นเซลล์ที่ใช้ในไฟฉาย หรือใช้ในประโยชน์อื่นๆ เช่น ใน
วิทยุ เครื่องคิดเลข ฯลฯ โดยกล่องของเซลล์ทำด้วยโลหะสังกะสีซึ่งทำหน้าที่เป็นขั้ว
แอโนด

อิเล็กโทรไลต์ NH4cl + ผงคาร์บอน + แป้งเปียก

ปฏิกิริยาแอโนด Zn Zn + 2e-

ปฏิกิริยาแคโทด 2MnO2 + 2NH4 + 2e- Mn2 + 2NH 3+ H2O

ปฏิกิริยารีดอกซ์ Zn + 2MnO2 + 2NH 4 Zn + Mn 2 + 2NH3 + HO

2

ความต่างศักย์ของเซลล์ 1.5 โวลต์
หมายเหตุ Zn เกิดการกร่อนให้แกีส NH 3และ H2O จึงทำให้บางครั้งถ่านไฟฉายเกิด
การบวม เนื่องจากถูกแก๊ส NH3 ดันออกมาก แต่ถ้าหาก Zn เกิดรูพรุนจะ
ทำให้น้ำหรือสารอิเล็กโทรไลต์ไหลออกมา

E°เป็นบวกมากเกิด reductionได้ดี รับe-ได้ดีมาก ตัวออกซิไดซ์ที่แรง วิทยุ ไฟฉาย
E°ติดลบมากเกิดreductionได้น้อย(oxidationแรง) รับe-ได้น้อย (ให้ได้มาก)
ตัวออกซิไดซ์ที่อ่อน (ตัวรีดิวซ์ ที่ดี)

7 8

-เซลล์แอลคาไลน์ (alkaline cell) มีส่วนประกอบของเซลล์เหมือนกับเซลล์เลอ -เซลล์ปรอท (mercury cell)มีหลักการเช่นเดียวกับเซลล์แอลคาไลน์ แต่ใช้ HgO
คลังเชแต่มีสิ่งที่แตกต่างกันคือเซลล์แอลคาไลน์ใช้เบสซึ่งได้แก่โพแตสเซียมไฮ แทน MnO2เป็นเซลล์ที่มีขนาดเล็กใช้กันมากในเครื่องฟังเสียงสำหรับคนหูพิการ
ดรอกไซด์ (KOH) เป็นอิเล็กโทรไลต์แทนแอมโมเนียมคลอไรด์ (NH4Cl) และ หรือใช้ใน นาฬิกาข้อมือ เครื่องคิดเลข กล้องถ่ายรูป เซลล์นี้จะให้ศักย์ไฟฟ้า
เนื่องจากใช้สารละลายเบสนี่เองเซลล์ชนิดนี้จึงถูกเรียกว่า เซลล์แอลคาไลน์ ประมาณ 1.3 โวลต์ ให้กระแสไฟฟ้าต่ำ แต่สามารถให้ค่าศักย์ไฟฟ้าคงที่ตลอด
อายุการใช้งาน

เครื่องช่วยฟัง เครื่องคิดเลข

นาฬิกาข้อมือ กล้องถ่ายรูป

9 10

-เซลล์เงินมีส่วนประกอบเช่นเดียวกับเซลล์ปรอท แต่ใช้ซิลเวอร์ออกไซด์แทน ตารางสรุปเซลล์ปฐมภูมิ
เมอร์คิวรี (II) ออกไซด์ เซลล์เงินให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.5 โวลต์ มีขนาดเล็ก
และมีอายุการใช้งานได้นานมากแต่มีราคาแพง จึงใช้กับอุปกรณ์หรือเครื่องใช้ ชนิดเซลล์ Anode Cathode Electrolyte E° cell (V)
ไฟฟ้าบางชนิด เช่น นาฬิกา เครื่องคิดเลข ถ่านไฟฉาย Zn C + MnO2
เซลล์อัลคาไลน์ Zn C + MnO2
เซลล์ปรอท Zn NH4Cl + กาว +1.50
เซลล์เงิน Zn HgO KOH + กาว
KOH + กาว +1.50
HgO
KOH + กาว +1.30
+1.48 ~~
+1.50

นาฬิกาข้อมือ เครื่องคิดเลช

11 12

เซลล์ทุติยภูมิ (secondary cell) -เซลล์นิกเกิล – แคดเมียม (Nickel-cadmium)หรือเซลล์นิแคด มีโลหะแคดเมียม
เป็นแอโนด นิกเกิล (IV) ออกไซด์เป็นแคโทด และมีสารละลายเบสเป็นอิเล็กโทร
2.เซลล์ทุติยภูมิ (secondary cell)คือ เซลล์กัลวานิกชนิดที่เมื่อปฏิกิริยาเคมี ไลต์ เซลล์นิแคดให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.4 โวลต์ เมื่อใช้งานจนศักย์ไฟฟ้าลดต่ำ
ภายในเซลล์เกิดขึ้นและดำเนินไปแล้ว ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์และทำให้ ลงแล้วสามารถนำมาประจุไฟได้ใหม่ ปฏิกิริยาในระหว่างการประจุไฟจะเกิดย้อน
เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับได้ หรือนำมาอัดไฟใหม่ได้ เซลล์ทุติยภูมิได้แก่ กลับกับปฏิกิริยาการจ่ายไฟ เซลล์นิแคดจึงมีข้อดีที่สามารถใช้ได้เป็นระยะเวลา
-เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว (Lead Storage Battery) ใช้เป็นแหล่งพลังงาน นาน
ไฟฟ้าในรถยนต์หรือจักรยานยนต์เรียกกันทั่วไปว่า แบตเตอรี่ ถึงแม้ว่าเซลล์
สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่วจะอัดไฟใหม่ได้ แต่ก็มีการเสื่อมสภาพ เพราะ PbSO4ที่เกิด -เซลล์ลิเทียม -ไอออน(Li-ion battery)มีส่วนประกอบและปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น ดังนี
ขึ้นที่ขั้วทั้งสองบางส่วนหลุดร่วงอยู่ที่ก้นภาชนะ ทำให้ขั้วทั้งสองสึกกร่อน และ
ทำให้เสื่อมสภาพในที่สุด

แบตเตอรี่