The words you are searching are inside this book. To get more targeted content, please make full-text search by clicking here.

เคมีไฟฟ้าฝนภัส

Discover the best professional documents and content resources in AnyFlip Document Base.
Search
Published by anantayaphromdi, 2021-03-22 05:35:21

เคมีไฟฟ้าฝนภัส

เคมีไฟฟ้าฝนภัส

ไฟฟ้าเคมี

เลขออกซิเดชนั

เลขออกซิเดชนั (Oxidation number หรือ Oxidation state)

เลขออกซิเดชนั ยอ่ วา่ ON. คือคา่ ประจุไฟฟ้าท่ีสมมติข้ึนของไอออน
หรืออะตอมของธาตุ โดยคิดจากจานวนอิเล็กตรอนท่ีใหห้ รือรับหรือใช้
ร่วมกบั อะตอมของธาตุตามเกณฑท์ ี่กาหนดข้ึน เลขออกซิเดชนั ส่วน
ใหญ่เป็นเลขจานวนเตม็ บวกหรือลบหรือศนู ยใ์ นสารประกอบไอออนิก
อะตอมมีการใหแ้ ละรับอิเลก็ ตรอนแลว้ กลายเป็นไอออนบวกและ
ไอออนลบ ดงั น้นั เลขออกซิเดชนั จึงตรงกบั คา่ ประจไุ ฟฟ้าที่แทจ้ ริง ซ่ึงมี
คา่ เท่ากบั ประจุไฟฟ้าของไอออนน้นั ๆ ในสารประกอบโคเวเลนต์
อะตอมของธาตใุ ชอ้ ิเล็กตรอนร่วมกนั ไมไ่ ดม้ ีการให้ และรับอิเล็กตรอน
เหมือนกบั ในสารประกอบไอออนิก ดงั น้นั ในกรณีน้ีเลขออกซิเดชนั เป็น
แต่เพยี งประจสุ มมติ ส่วนอะตอมของธาตุใดจะมีค่าเลขออกซิเดชนั เป็น
บวกหรือลบ ให้พิจารณาคา่ อิเลก็ โทรเนกาติวติ ี อะตอมของธาตุที่มีคา่ อิ
เล็กโทรเนกาติวติ ีสูงกวา่ จะมีเลขออกซิเดชนั เป็นลบ ส่วนอะตอมของ
ธาตทุ ่ีมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวติ ีต่ากวา่ จะมีเลขออกซิเดชนั เป็นบวก ส่วน
จะมีคา่ บวกเท่าไรน้นั พจิ ารณาไดจ้ ากจานวนเวเลนซอ์ ิเล็กตรอนท่ี
อะตอมของธาตนุ าไปใชร้ ่วมกบั อะตอมของธาตุอ่ืน

หลักเกณฑ์ในการกาหนดค่าเลขออกซิเดชัน

การกาหนดเลขออกซิเดชนั มีเกณฑด์ งั น้ี
1. เลขออกซิเดชนั ของธาตุอิสระทกุ ชนิดไมว่ า่ ธาตนุ ้นั หน่ึงโมเลกลุ จะ
ประกอบดว้ ย ก่ีอะตอมกต็ ามมีคา่ เทา่ กบั ศูนย์ เช่น Na, Zn, Cu,
He, H2, N2, O2, Cl2, P4, S8 ฯลฯ มีเลขออกซิเดชนั เท่ากบั
ศนู ย์
2. เลขออกซิเดชนั ของไฮโดรเจนในสารประกอบโดยทว่ั ไป (H
รวมตวั กบั อโลหะ ) เช่น HCl , H2O , H2SO4 ฯลฯ มีค่าเทา่ กบั
+ 1 แตใ่ นสารประกอบไฮไดรดข์ องโลหะ (H รวมตวั กบั โลหะ ) เช่น
NaH , CaH2 ไฮโดรเจนมีเลขออกซิเดชนั เท่ากบั -1
3. เลขออกซิเดชนั ของออกซิเจนในสารประกอบโดยทวั่ ไปเท่ากบั -2
แต่ในสารประกอบเปอร์ออกไซด์ เช่น H2O2 และ BaO2
ออกซิเจนมีเลขออกซิเดชนั เท่ากบั -1 ในสารประกอบซุปเปอร์
ออกไซด์ ออกซิเจนมีเลขออกซิเดชนั เทา่ กบั -1/2 และใน
สารประกอบ OF2 เท่าน้นั ท่ีออกซิเจนมีเลขออกซิเดชนั เท่ากบั +2

4. เลขออกซิเดชนั ของไอออนที่ประกอบดว้ ยอะตอมชนิดเดียวกนั

มีค่าเทา่ กบั ประจุที่แทจ้ ริงของไอออนน้นั เช่น Mg2+ ไอออน มี
เลขออกซิเดชนั เทา่ กบั +2 ,F- ไอออนมีเลขออกซิเดชนั เท่ากบั -1
เป็ นตน้
5. ไอออนที่ประกอบดว้ ยอะตอมมากกวา่ หน่ึงชนิด ผลรวมของ
เลขออกซิเดชนั ของอะตอมท้งั หมดจะเท่ากบั ประจทุ ี่แทจ้ ริงของ
ไอออนน้นั เช่น SO42- ไอออน เท่ากบั – 2 เลขออกซิเดชนั ของ
NH4+ ไอออนเท่ากบั + 1 เป็ นตน้
6. ในสารประกอบใดๆ ผลบวกของเลขออกซิเดชนั ของอะตอม

ท้งั หมดเทา่ กบั ศนู ย์ เช่น H2O H มีเลขออกซิเดชนั เท่ากบั + 1
แตม่ ี H2 อะตอม จึงมีเลขออกซิเดชนั ท้งั หมด เทา่ กบั + 2 O มี
เลขออกซิเดชนั เท่ากบั – 2 เมื่อรวมกนั จะเทา่ กบั ศนู ยเ์ ป็นตน้

เพิ่มเติม

1. ธาตหุ มู่ IA , IIA , IIIA ในสารประกอบตา่ งๆ มีเลข
ออกซิเดชนั เทา่ กบั +1 , + 2 , + 3 ตามลาดบั

2. ธาตอุ โลหะส่วนใหญ่ในสารประกอบมีเลขออกซิเดชนั ไดห้ ลาย
คา่ เช่น Cl ใน HCl HClO HClO2 HClO3 และ HClO4 มี
เลขออกซิเดชนั เท่ากบั -1, +1, +3, +5 และ +7 ตามลาดบั

3. ธาตแุ ทรนซิชนั ส่วนใหญ่มีเลขออกซิเดชนั ไดม้ ากกวา่ หน่ึงค่า
เช่น Fe ใน FeO และ Fe2O3 มีเลขออกซิเดชนั เท่ากบั +2 และ
+3 ตามลาดบั

การหาเลขออกซิเดชัน การหาเลขออกซิเดชันอาจทาได้
โดยวธิ ีดงั นี้

1. สมมติเลขออกซิเดชนั ของธาตุท่ีตอ้ งการหา

2. นาค่าเลขออกซิเดชนั ของธาตุที่ทราบแลว้ และเลขออกซิเดชนั ของ
ธาตุท่ีตอ้ งการหาเขียนเป็นสมการตามขอ้ ตกลงในขอ้ 5 และขอ้ 6
แลว้ แกส้ มการเพ่อื หาเลขออกซิเดชนั ของธาตุ ดงั กล่าว

3. สาหรับสารประกอบไอออนิก ที่ประกอบดว้ ยไอออนเชิงซอ้ น
และไม่ทราบค่า เลขออกซิเดชนั ของธาตมุ ากกวา่ 1 ธาตุ เมื่อตอ้ งการ
หาค่าเลขออกซิเดชนั ของธาตุ ควรแยกเป็นไอออนบวกและไอออน
ลบก่อน จึงสมมติค่าเลขออกซิเดชนั ของธาตุที่ตอ้ งการหา แลว้ นา คา่
เลขออกซิเดชนั ของธาตุท่ีทราบแลว้ กบั ธาตุท่ีตอ้ งการทราบไปเขียน
สมการตามขอ้ ตกลงในขอ้ 5 จากน้นั จึงแกส้ มการเพื่อหาเลข
ออกซิเดชนั ของธาตุดงั กล่าว

ตวั อยา่ งที่ 1 จงหาเลขออกซิเดชนั ของ Cr
ใน [Cr(H2O)4Cl2]ClO4

วธิ ีทา H2O มีเลขออกซิเดชนั เท่ากบั 0
Cl- มีเลขออกซิเดชนั เทา่ กบั - 1
ClO4 มีเลขออกซิเดชนั เท่ากบั - 1
ให้ Cr มีเลขออกซิเดชนั เทา่ กบั A

A+(0x4)+(-1x2)+(-1)=0

A=+1+2=+3
ดงั น้นั Cr มีเลขออกซิเดชนั เทา่ กบั + 3

ปฏิกริ ิยารีดอกซ์

ไฟฟ้าเคมี เป็นการศึกษาเกี่ยวกบั ปฏิกิริยาเคมที ่ีทาใหเ้ กิด
กระแสไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าทาให้เกิดปฏิกิริยาเคมหี ากใช้
การถ่ายเทอิเลก็ ตรอนเป็นเกณฑแ์ ลว้ ปฏิกิริยาเคมแี บง่ เป็น
2 ประเภท
1.ปฏิกิริยาท่ีมีการถ่ายเท e- เรียกวา่ ปฏิกิริยารีดอกซ์
(Redox Reaction)
2.ปฏิกิริยาท่ีไม่มีการถ่ายเทe- เรียกวา่ ปฏิกิริยานอนรี
ดอกซ์ (Nonredox Reaction)

ปฏิกิริยารีดอกซ์ (Redox Reaction หรือ
Oxidation-reduction Reaction) หมายถึง
ปฏิกิริยาท่ีมีการให้และรับอิเล็กตรอน ซ่ึงประกอบดว้ ย 2 คร่ึง
ปฏิกิริยา ดงั น้ี

1) ปฏิกิริยาออกซิเดชนั (Oxidation reaction) เป็นปฏิกิริยาท่ี
มีการใหอ้ ิเลก็ ตรอน ซ่ึงสารท่ีให้อิเล็กตรอนจะมีเลขออกซิเดชนั เพิ่มข้ึน
เรียกวา่ เกิดออกซิเดชนั
Zn(s) ® Zn2+(s) + 2e–
Zn เป็ นสารที่ใหอ้ ิเลก็ ตรอน เกิดเป็ น Zn2+ สารที่ให้อิเล็กตรอน
เรียกวา่ ตวั รีดิวซ์ (Reducing agent)
2) ปฏิกิริยารีดกั ชนั (Reduction reaction) เป็นปฏิกิริยาที่มี
การรับอิเลก็ ตรอน ซ่ึงสารท่ีรับอิเลก็ ตรอนจะมีเลขออกซิเดชนั ลดลง
เรียกวา่ เกิดรีดกั ชนั
Cu2+(s) + 2e– ® Cu(s)
Cu2+ เป็ นสารท่ีรับอิเลก็ ตรอน เกิดเป็ น Cu สารที่รับอิเลก็ ตรอน
เรียกวา่ ตวั ออกซิไดส์ (Oxidizing agent)
ปฏิกิริยาในออกซิเดชนั และรีดกั ชนั เกิดข้ึนพร้อมกนั เสมอ Zn ให้
อิเล็กตรอนจึงเป็ นตวั รีดิวซ์ และ Cu2+ รับอิเล็กตรอนจึงเป็ นตวั ออกซิ
ไดส์ หรือกล่าวไดว้ า่ Cu2+ ถูกรีดิวซ์ และ Zn ถูกออกซิไดส์

ตวั ออกซิไดส์และตวั รีดวิ ซ์

- ตวั ออกซิไดส์ หมายถึงสารท่ีรับอิเลก็ ตรอน ซ่ึงเป็น
สารที่ทาใหอ้ ะตอมอ่ืนมีเลขออกซิเดชนั เพิ่มข้ึน
- ตวั รีดิวซห์ มายถึงสารท่ีให้อิเล็กตรอน ซ่ึงเป็นสาร
ท่ีทาให้อะตอมอ่ืนมีเลขออกซิเดชนั ลดลง

การพจิ ารณาว่าเป็ นปฏกิ ิริยารี
ดอกซห์ รือไม่

ในปฏกิ ิรยิ าทเ่ี กิดขนึ้ มีเลขออกซเิ ดชนั เปล่ียนไปหรอื ถา้
เลขออกซิเดชนั เปลีย่ นแปลงโดยสารหนึ่งมเี ลข
ออกซิเดชนั เพ่ิมขนึ้ และอกี สารหนึ่งมเี ลขออกซิเดชนั
ลดลง แสดงวา่ เป็นปฏกิ ิรยิ ารดั อกซ์
ถา้ ในปฏิกิรยิ ามรธาตอุ ิสระอยดู่ ว้ ย ปฏิกิริยานนั้ จะเป็น
ปฏิกิรยิ ารดี อกซ์ เพราะธาตอุ ิสระมเี ลขออกซเิ ดชนั
เทา่ กบั ศนู ย์ จะถกู เปลยี่ นใหม้ ีเลขออกซเิ ดชนั เพม่ิ ขนึ้
หรอื ลดลง

ข้อสังเกต

อโลหะอิสระมกั จะเป็นตวั ออกซิไดซ์ เพราะอโลหะชอบรัก
อิเลก็ ตรอน
โลหะอิสระจะเป็นตวั รีดิวซ์ เพราะโลหะเสียอิเล็กตรอนไดง้ า่ ย
สารประกอบท่ีมีธาตอุ อกซิเจนเป็นองคป์ ระกอบมากกวา่
มกั จะเป็นตวั ออกซิไดซ์ ส่วนสารท่ีมีออกซิเจนนอ้ ยกวา่
หรือไมม่ ีเลยมกั จะเป็นตวั รีดิวซ์
ไอออนบวกมกั จะเป็นตวั ออกซิไดซ์ ส่วนไอออนลบมกั จะ
เป็นตวั รีดิวซ์

ตวั อยา่ ง

เม่ือนาแผน่ โลหะทองแดง (Cu) จุ่มลงในสารละลายของ AgNO3 พบวา่ ที่
แผน่ โลหะ Cu มีของแขง็ สีขาวปนเทามาเกาะอยู่ และเมื่อนามาเคาะจะพบวา่
โลหะ Cu เกิดการสึกกร่อน ส่วนสีของสารละลาย AgNO3 ก็จะเปลี่ยนจาก
ใสไมม่ ีสีเป็นสีฟ้า
การเปล่ียนแปลงที่เกิดข้ึนน้ีอธิบายไดว้ า่ การท่ีโลหะทองแดงเกิด การสึกกร่อน
เป็ นเพราะโลหะทองแดง(Cu) เกิดการเสียอิเลก็ ตรอนกลายเป็ น Cu2+ ซ่ึงมี
สีฟ้าและเม่ือ Ag+ รับอิเล็กตรอนเขา้ มาจะกลายเป็น Ag (โลหะเงิน) มาเกาะ
อยทู่ ่ีแผน่ โลหะทองแดง
ปฏิกิริยาที่เกิดข้ึน เขียนในรูปสมการไดด้ งั น้ี
Cu(s)----> Cu2+(aq) + 2e- (ปฏิกิริยาออกซิเดชนั )
Ag+(aq) + e- -----> Ag(s) (ปฏิกิริยารีดกั ชนั )
e- ที่ถ่ายเทตอ้ งเทา่ กนั สมการเคมีท่ีเกิดข้ึนที่แทจ้ ริงตอ้ งเป็น
Cu(s)------> Cu2+(aq) + 2e- (ปฏิกิริยาออกซิเดชนั )
2Ag+(aq) +2e- -----> 2Ag(s) (ปฏิกิริยารีดกั ชนั )
ปฏิกิริยาท่ีเกิดข้ึนในแตล่ ะสมการเรียกวา่ คร่ึงปฏิกิริยา ซ่ึงการเกิดปฏิกิริยา
ถ่ายเท e- จะเกิดข้ึนไดส้ มบรู ณ์ก็ต่อเม่ือตอ้ งนาคร่ึงปฏิกริ ิยาท้งั สองมารวมกนั
เขียนเป็นสมการไดด้ งั น้ี
Cu(s) + Ag+(aq)-----> Cu2+(aq) + 2Ag(s) (ปฏิกิริยารีดอกซ์)

สรุปไดว้ า่ การเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์จะตอ้ งประกอบไปดว้ ย

1. สารที่ให้ e- เรียกวา่ ตวั รีดิวซ์ เกิดปฏิกิริยา
ออกซิเดชนั (Oxidation Reaction)
2. สารที่รับ e- เรียกวา่ ตวั ออกซิไดซ์ เกิดปฏิกิริยา
รีดกั ชนั (Reduction Reaction)

เซลล์กลั วานิก

เซลล์กลั วานกิ

ไดก้ ล่าวถึงปฏิกิริยารีดอกซท์ ่ีเกิดข้ึนเมื่อนาแผน่ สงั กะสีจมุ่ ลงใน
สารละลายของทองแดง หรือตวั รีดิวซ์จุ่มลงในตวั ออกซิไดซ์
โดยตรงแลว้ ในบทนา ปฏิกิริยาที่เกิดข้ึนทาให้เกิดพลงั งานในรูป
ของความร้อน แตถ่ า้ แยกตวั รีดวิ ซ์ออกจากตวั ออกซิไดซ์ แลว้
เชื่อมต่อวงจรภายนอกและสะพานเกลือ (salt bridge)
อิเลก็ ตรอนก็จะถูกถ่ายโอนผา่ นตวั กลางภายนอกจากข้วั ไฟฟา้ ท่ี
เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชนั ไปยงั ข้วั ไฟฟ้าที่เกิดปฏิกริ ิยารีดกั ชนั จึงทา
ใหเ้ กิดกระแสไฟฟ้าได้ เซลลไ์ ฟฟ้าท่ีเกิดจากปฏิกิริยาเคมีน้ีเรียกวา่
เซลลก์ ลั วานิก หรือเซลลโ์ วลตาอิก (galvanic cell or
voltaic cell)

เซลล์กลั วานิกมหี ลายประเภท

1.เซลลป์ ฐมภมู ิ เซลลป์ ฐมภูมิมีหลายชนิด เช่น
2.เซลลท์ ุติยภูมิ

1. เซลลแ์ หง้ (Dry Cell) หรือเซลลเ์ ลอคลงั เช
(LeClanche Cell)
เซลลไ์ ฟฟ้าชนิดน้ีถูกเรียกวา่ เซลลแ์ ห้ง เพราะไม่ได้
ใชข้ องเหลวเป็ นอิเล็กโทรไลต์ เป็นเซลลท์ ี่ใชใ้ นไฟ
ฉาย หรือใชใ้ นประโยชน์อื่น ๆ เช่น ในวิทยุ เครื่อง
คิดเลข ฯลฯ

เซลลแ์ หง้

กล่องของเซลลท์ าดว้ ยโลหะสงั กะสีซ่ึงทาหนา้ ท่ีเป็นข้วั แอโนด (ข้วั ลบ) ส่วนแทง่
คาร์บอนหรือแกรไฟตอ์ ยตู่ รงกลางทาหนา้ ที่เป็นข้วั แคโทด (ข้วั บวก) ระหวา่ ง
อิเล็กโตรดท้งั สองบรรจดุ ว้ ยของผสมช้ืนของแอมโมเนียมคลอไรด์ (NH4Cl)
แมงกานีส (IV) ออกไซด์ (MnO2) ซิงคค์ ลอไรด์ (ZnCl2) ผงคาร์บอน
ตอนบนของเซลลผ์ นึกดว้ ยวสั ดุที่สามารถรักษาความช้ืนภายในเซลลใ์ ห้คงที่ มี
ปฏิกิริยาเกิดข้ึนดงั น้ี
ท่ีข้วั แอโนด (Zn-ข้วั ลบ) Zn ถูกออกซิไดซก์ ลายเป็ น Zn2+
Zn(s)------> Zn2+(aq) + 2e-
ที่ข้วั แคโทด (C-ข้วั บวก) MnO2จะถูกรีดิวซ์ ไปเป็ น Mn2O3
2MnO2(s) + 2NH4+(aq) + 2e- -------> Mn2O3(s) +
ดHงั 2นO้นั (ปlฏ)ิก+ิริย2ารNวมHจ3ึงเ(ปa็ นq)

Zn(s) + 2MnO2(s) + 2NH4+(aq)-------------> Zn2+(aq) +
Mn2O3(s) + 2NH3(aq) + H2O(l)

แกส๊ NH3 ที่เกิดข้ึนจะเขา้ ทาปฏิกิริยากบั Zn2+ เกิดเป็ นไอออน
เชิงซอ้ นของ [Zn(NH3)4]2+ และ [Zn(NH3)2(H2O)2]2+
การเกิดไอออนเชิงซอ้ นน้ีจะช่วยรักษาความเขม้ ขน้ ของ Zn2+ ไมใ่ ห้
สูงข้ึน จึงทาใหศ้ กั ยไ์ ฟฟ้าของเซลลเ์ กือบคงท่ีเป็นเวลานานพอสมควร
จากปฏิกิริยารวมจะสงั เกตวา่ มีน้าเป็นผลิตภณั ฑด์ ว้ ย ดงั น้นั เซลลท์ ่ี
เสื่อมสภาพจึงบวมและมีน้าไหลออกมา และเซลลแ์ หง้ น้ีจะให้
ศกั ยไ์ ฟฟ้าประมาณ 1.5 โวลต์

เซลล์แอลคาไลน์ (Alkaline Cell)

เซลลแ์ อลคาไลนม์ ีส่วนประกอบของเซลลเ์ หมือนกบั เซลลเ์ ลอคลงั เช แต่มีสิ่งท่ีแตกตา่ ง
กนั คือเซลลแ์ อลคาไลนใ์ ช้ เบสซ่ึงไดแ้ ก่โพแตสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH ) เป็ นอิเลก็
โทรไลตแ์ ทนแอมโมเนียมคลอไรด์ (NH4Cl) และเน่ืองจากใชส้ ารละลายเบสน่ีเอง
เซลลช์ นิดน้ีจึงถูกเรียกวา่ เซลลแ์ อลคาไลน์
ที่ข้วั แอโนด (Zn -ข้วั ลบ) Zn ถูกออกซิไดซ์
ทZ่ีขn้วั (แsค)โ+ทด2(OCH-ข-(้วั aบqวก))-M---n--O>2ZจnะถOูก(รsีด)ิวซ+์ ไHปเ2ปO็ น(Ml) +n22Oe3-
ส2มMกาnรรOว2ม(Zs)n+(sH)2O+ (2l)M+n2Oe2(-s--)-------->-->MZnn2OO(3s()s)++M2nO2HO-3((asq) )
เซลลน์ ้ีจะให้ศกั ยไ์ ฟฟ้าประมาณ 1.5 โวลต์ แต่ใหก้ ระแสไฟฟ้าไดม้ ากกวา่ และนานกวา่
เซลลแ์ หง้ เพราะ OH- ท่ีเกิดข้ึนท่ีข้วั คาร์บอนสามารถนากลบั ไปใชท้ ่ีข้วั สงั กะสีได้

3. เซลล์ปรอท (Mercury Cell)
มีหลกั การเช่นเดียวกบั เซลลแ์ อลคาไลน์ แตใ่ ชเ้ มอร์คิวรี (II )

ออกไซด์ (HgO ) แทนแมงกานีส (IV ) ออกไซด์ (MnO2) เป็น
เซลลท์ ี่มีขนาดเล็กใชก้ นั มากในเครื่องฟังเสียงสาหรับคนหูพกิ าร หรือ

ใชใ้ นอปุ กรณ์อ่ืน เช่น นาฬิกาขอ้ มือ เครื่องคิดเลข เซลลน์ ้ีจะให้
ศกั ยไ์ ฟฟ้าประมาณ 1.3 โวลต์ ให้กระแสไฟฟ้าต่า แตส่ ามารถใหค้ า่

ศกั ยไ์ ฟฟ้าคงที่ตลอดอายกุ ารใชง้ าน มีปฏิกิริยาเคมีดงั น้ี
ท่ีข้วั แอโนด

Zn(s ) + 2OH-(aq)------> ZnO(s) + H2O(l) + 2e-
ที่ข้วั แคโทด

HgO(s ) + H2O(l) + 2e- ------> Hg(l) + 2OH-(aq)
ปฏิกิริยารวม Zn(s ) + HgO(s )------> ZnO(s) + Hg(l)

ส่ วนประกอบของเซลล์ปรอท
เซลลท์ ตุ ิยภูมิมีหลายชนิด เช่น
1. แบตเตอร่ีสะสมไฟฟ้าแบบตะกวั่ ( Lead Storage Battery)
แบตเตอร่ีคือเซลลไ์ ฟฟ้าหลาย ๆ เซลลต์ ่อกนั เป็นอนุกรม แบตเตอร่ีสะสมไฟฟ้า
แบบตะกว่ั น้ีเป็นแบตเตอรีท่ใี ชใ้ นรถยนต์ โดยประกอบดว้ ยเซลลไ์ ฟฟ้า 6 เซลล์ แต่
ละเซลลจ์ ะมีศกั ยไ์ ฟฟ้า 2 โวลต์ ดงั น้นั แบตเตอรี่ในรถยนตม์ ีศกั ยไ์ ฟฟ้า 12 โวลต์

ส่วนประกอบของแบตเตอร่ีสะสมไฟฟ้าแบบตะกวั่
เซลลส์ ะสมไฟฟ้าแบบตะกว่ั
1) เม่ืออดั ไฟคร้ังแรก 2) เม่ือจ่ายไฟ 3) เมื่ออดั ไฟคร้ังต่อไป
แบตเตอรี่สะสมไฟฟ้าแบบตะกว่ั จะประกอบดว้ ยอิเลก็ โทรดคือแผน่ ตะกว่ั มีกรด
ซลั ฟิ วริกเจือจางเป็นอเิ ลก็ โทรไลต์ เมื่อมีการอดั ไฟคร้ังแรกแผน่ ตะกวั่ ท่ตี ่อกบั ข้วั บวก
ของแบตเตอรี (ข้วั แอโนด) จะถูกออกซิไดซ์เป็นเลด (II ) ไอออน ดงั สมการ
Pb(s)------> Pb2+(aq) + 2e-
เม่ือรวมกบั ออกซิเจนทเี่ กิดข้ึนจะกลายเป็นเลด (IV ) ออกไซด์
ดPงัbน2้นั +ท(aข่ี ้วqั แ)อ+โนOด 2(ข(้gวั บ)-ว-ก-)-แ--ผ>น่ PตะbกOว่ั จ2ะ(ถsูก)เปลี่ยนเป็นเลด (IV ) ออกไซด์
ข้วั ไฟฟ้าจึงแตกต่างกนั (ข้วั แอโนด-ข้วั บวก: PbO2 และข้วั แคโทด-ข้วั ลบ: Pb)
ทาใหส้ ามารถเกิดกระแสไฟฟ้าไดห้ รือจ่ายไฟไดน้ นั่ เอง
การจ่ายไฟเกิดข้ึน ดงั สมการ
ข้วั แอโนด-ข้วั ลบ: Pb(s ) + SO42-(aq)------> PbSO4(s) + 2e-
ข้วั แคโทด-ข้วั บวก:PbO2(s) + SO42-(aq) + 4H+(aq) + 2e-
-อ-เิ ล--ก็ -ต>รอPนbจSะเOคล4ื่อ(นs)ท่จี+าก2ขH้วั แ2อOโน(lด)หรือข้วั ลบผา่ นวงจรภายนอกไปยงั ข้วั แคโทด
หรือข้วั บวก จากสมการจะสงั เกตไดว้ า่ มีผลิตภณั ฑค์ ือ PbSO4(s) เกิดข้ึน
เหมือนกนั ดงั น้นั เมื่อใชแ้ บตเตอรี่ไประยะหน่ึงความต่างศกั ยจ์ ะลดลง และจะลดลง
ไปเร่ือย ๆ จนกระทงั่ เป็นศูนย์ ท้งั น้ีเนื่องจากข้วั ไฟฟ้าท้งั คู่เหมือนกนั จึงไม่มีความ
แตกต่างของศกั ยไ์ ฟฟ้าระหวา่ งข้วั ท้งั สอง

ปฏิกิริยาของเชลลข์ า้ งบนเป็นผนั กลบั ได้ ดงั น้นั ถา้ ตอ้ งการให้เกิดการผนั กลบั
จึงจาเป็นตอ้ งมีการอดั ไฟฟ้าใหม่ โดยการตอ่ ข้วั บวกของเซลลก์ บั ข้วั บวกของ
แบตเตอร่ีและข้วั ลบกบั ข้วั ลบของแบตเตอรี่ ปฏิกิริยาขา้ งบนก็จะเปลี่ยน

ทิศทางเป็ นจากขวาไปซา้ ย ในลกั ษณะน้ีเลด(II ) ซลั เฟตที่ข้วั ลบก็จะ
เปลี่ยนเป็นตะกว่ั ส่วนอีกข้วั หน่ึง เลด (II ) ซลั เฟตจะเปลี่ยนเป็นเลด (IV )
ออกไซด์ ดงั สมการ

ข้วั แอโนด-ข้วั บวก: PbSO4(s) + 2H2O(l)----->PbO2(s) +

Sข้วัOแ4ค2โ-ท(aด-qข้)วั ล+บ:4PHb+S(aOq4)(s+) 2e- ------> Pb(s) + SO42-(aq)
+ 2e-
จากปฏิกิริยาในขณะที่มีการจ่ายไฟฟ้า ความเขม้ ขน้ ของกรดจะลดลงเรื่อย ๆ

จากปกติที่มีความถ่วงจาเพาะ ประมาณ 1.25 ถึง 1.30 แลว้ แต่อณุ หภูมิใน

ขณะน้นั ๆ ถา้ หากเมื่อใดมีความถ่วงจาเพาะต่ากวา่ 1.20 ท่ีอณุ หภูมิของหอ้ งก็
ควรจะมีการอดั ไฟฟ้าใหม่ได้

2. ซลลน์ ิกเกิล-แคดเมียม หรือเซลลน์ ิแคด (Nickel-Cadmium Cell)
ท่ีข้วั แอโนด: Cd(s) + 2OH-(aq)------>Cd(OH)2(s) + 2e-
ท่ีข้วั แคโทด: NiO2(s) + 2H2O(l) + 2e- ------>
ปNฏiิ(กOิริยHาร)ว2ม(:sC) d+(2s)O+HN-(iaOq2)(s) +2H2O(l)------>
Cd(OH)2(s) + Ni(OH)2(s)

3. เซลลล์ ิเทียมไอออน ( Lithium Ion Cell)
เซลลล์ ิเทียมอาจให้ศกั ยไ์ ฟฟ้าสูงถึง 3 โวลต์ เป็นเซลลท์ ่ีใชอ้ ิเลก็ โทรไลต์
เป็นของแขง็ ไดแ้ ก่สารพอลิเมอร์ที่ยอมใหไ้ อออนผา่ นแตไ่ มย่ อมให้
อิเล็กตรอนผา่ น ข้วั แอโนดคือลิเทียมซ่ึงเป็นธาตทุ ่ีมีค่าศกั ยไ์ ฟฟ้ารีดกั ชนั
มาตรฐานต่าท่ีสุด มีความสามารถในการให้อิเลก็ ตรอนไดด้ ีที่สุด ส่วน
แคโทดใชส้ ารท่ีเรียกวา่ สารประกอบแทรกช้นั (Insertion
Compound ) ไดแ้ ก่ TiS 2 หรือ V 6O 13

การเขยี นแผนภาพเซลล์กัลวานิก

แผนภาพเซลลก์ ลั วานิก เขียนไดด้ งั น้ี

3.1. เขียนคร่ึงเซลลท์ ่ีเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชนั ไวท้ างซา้ ยมือ โดย
เขียนข้วั ไฟฟ้าไวท้ างซา้ ยสุด ตามดว้ ยไอออนในสารละลาย และใช้
เส้นเด่ียว / ขีดคน่ั ระหวา่ งข้วั ไฟฟ้ากบั ไอออนในสารละลาย เช่น
Zn(s)/Zn2+(aq)
3.2. เขียนคร่ึงเซลลท์ ่ีเกิดปฏิกิริยารีดกั ชนั ไวท้ างขวามือ โดยเขียน
ไอออนในสารละลายก่อน ตามดว้ ยข้วั ไฟฟ้าไวท้ างขวาสุด และใช้
เสน้ เด่ียว / ขีดคน่ั ระหวา่ งข้วั ไฟฟ้ากบั ไอออนในสารละลาย เช่น
Cu2+(aq)/Cu(s)
3.3. สาหรับคร่ึงเซลลท์ ี่ประกอบดว้ ยโลหะกบั ก๊าซ ใชเ้ ส้นเดี่ยว /
ขีดคน่ั ระหวา่ งข้วั ไฟฟ้ากบั ก๊าซและระหวา่ งไอออนในสารละลาย
เช่น Pt(s)/H2(g,1 atm)/H+(aq)
3.4. สาหรับคร่ึงเซลลท์ ี่เป็นก๊าซ จะใชข้ ้วั ไฟฟ้าที่ทาจากวสั ดุซ่ึงไม่ทา
ปฏิกิริยากบั กา๊ ซและสารอิเล็กโทรไลต์

3.5. เขียนเสน้ คูข่ นาน // แทนสะพานไอออนก้นั ระหวา่ งคร่ึงเซลลท์ ่ี
เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชนั กบั ปฏิกิริยารีดกั ชนั เช่น Zn(s)/Zn2+(aq)//
Cu2+(aq)/Cu(s) Pt(s)/H2(g,1 atm)/H+(1 mol/dm3)//
Cu2+(1mol/dm3)/Cu(s)
3.6. สาหรับคร่ึงเซลลท์ ี่มีสารสถานะเดียวกนั มากกวา่ หน่ึงชนิด ใหใ้ ช้
เคร่ืองหมายจลุ ภาค (,) คนั่ ระหวา่ งไอออนท้งั สอง เช่น
Fe(s)/Fe2+(aq),Fe3+(aq)// Cu2+(aq)/Cu(s)
3.7. การระบคุ วามเขม้ ขน้ ของไอออนในสารละลายหรือสถานะของสาร ให้
เขียนไวใ้ นวงเล็บ

ตวั อยา่ ง การเขียนแผนภาพเซลลไ์ ฟฟ้าเคมี

1. A | A2+(aq) || B2+(aq) | B หรือ A | A2+ || B2+ | B
2. Zn | Zn2+(0.1 M) || Cu2+(0.1 M) | Cu
3. Pt | H2(1 atm) | H+(1 M) || Cu2+ | Cu(s)

เซลล์อเิ ลก็ โทรไลต์

เซลลอ์ ิเลก็ โทรไลต์ หมายถึง เซลลไ์ ฟฟ้าเคมีที่ทาหนา้ ที่เปล่ียน
พลงั งานไฟฟ้าเป็นปฏิกิริยาเคมี หรือเป็นระบบท่ีเกิดกระบวนการอิ
เล็กโทรลิซีส
อิเลก็ โทรลิซีส (Electrolysis) หมายถึงกระบวนการแยกสลาย
สารเคมีดว้ ยกระแสไฟฟ้า ซ่ึงทาไดโ้ ดยผา่ นกระแสไฟฟ้าลงใน
สารละลายอิเลก็ โทรไลต์ หรือสารอิเล็กโทรไลตท์ ี่หลอมเหลว แลว้
สารอิเล็กโทรไลตเ์ กิดการแยกสลายไดส้ ารใหมเ่ กิดข้ึนที่ข้วั แอโนด
และข้วั แคโทด

ส่วนประกอบของเซลลอ์ ิเลก็ โทรไลต์ เซลลอ์ ิเล็กโทรไลต์
ประกอบดว้ ยข้วั ไฟฟ้าสองข้วั จุ่มอยใู่ นสารละลายอิเล็กโทร
ไลตห์ รืออิเลก็ โทรไลตท์ ่ีหลอมเหลว ข้วั ไฟฟ้าท้งั สองต่อกบั
ข้วั บวกและข้วั ลบของแบตเตอรี่ในเซลลอ์ ิเล็กโทรไลต์
ข้วั ไฟฟ้าท่ีตอ่ กบั ข้วั บวกของแบตเตอร่ี เกิดปฏิกิริยา
ออกซิเดชนั เรียกข้วั ไฟฟ้าน้ีวา่ แอโนด และเป็นข้วั บวก ส่วน
ข้วั ไฟฟ้าที่ตอ่ กบั ข้วั ลบของแบตเตอร่ีเกิดปฏิกิริยารีดกั ชนั
เรียกข้วั ไฟฟ้าน้ีวา่ แคโทด และเป็นข้วั ลบ

ข้วั ไฟฟ้า (Electrode) คือแผน่ ตวั นาท่ีจมุ่ ในสารละลายอิ
เล็กโทรไลต์ แลา้ ต่อกบั เซลลไ์ ฟฟ้าหรือแบตเตอร่ี แบง่ เป็น
แอโนด และ แคโทด

สารละลายอิเล็กโทรไลต์ คือสารละลายที่นาไฟฟ้าได้ เพราะมี

Iron (+) + Iron(-)
Iron (+) ว่ิงไปรับอิเล็กตรอนท่ีข้วั ลบ เกิดปฏิกิริยารีดกั ชนั
จึงเรีบกข้วั ลบวา่ แคโทด และเรียกไอออนบวกวา่ แคตไอออน
(cathion)
Iron (-) ว่ิงไปให้ e- ท่ีข้วั บวกเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชนั
เรียกวา่ แอโนด และเรียก Iron (-) วา่ แอนไอออน
(Anion)
ดงั น้นั ที่Anode มี Anion คือ ไอออนลบ และที่
Cathode มี Cathion คือ Ion บวก
Anode (oxidation) ตรงกบั ข้วั บวก Cathode
(Reduction) ตรงกบั ข้วั ลบ

การแยกสารละลายด้วยไฟฟ้า

การแยกสารละลาย CuSO4 ดว้ ยแสไฟฟ้า
สารละลาย CuSO4เป็ นอิเลก็ โทรไลต์
ประกอบดว้ ย Cu2+และ มี H2O เป็ นตวั ทา
ละลายซ่ึงอยใู่ นรูปโมเลกุลท่ีเป็นกลางทางไฟฟ้า
เมื่อผา่ นกระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี เขา้ ไปใน
อุปกรณ์แยกสารละลายดว้ ยกระแสไฟฟ้า มี
ปฏิกิริยาเกิดข้ึน

ทงั้ Cu2+และ H2O มีโอกาสรบั อเิ ลก็ ตรอนจากแบ
ตเตอรี แตค่ า่ EO ของสองครงึ่ ปฏิกิรยิ าเป็น ดงั นี้
Cu2+(aq) + 2e– ----→ Cu(s)
EO = +0.34 V

2H2O(l) + 2e– ----→ H2(g) + 2OH–(aq)
EO = –0.83 V
จากค่า EO แสดงวา่ Cu2+ในสารละลายรบั อเิ ลก็ ตรอน
ไดด้ ีกวา่ H2O ดงั นนั้ Cu2+ จึงเกิดปฏิกริ ยิ ารีดกั ชนั ได้
โลหะ Cu

ในสารละลายมี และ H2O ท่ีมีโอกาสใหอ้ ิเลก็ ตรอนหรือเกิดปฏิกิริยา
ออกซิเดชนั แต่คา่ EO ของสองคร่ึงปฏิกิริยาเป็นดงั น้ี
S2O82-(aq) + e–(aq)------>SO42-
EO = +2.01 V

O2(g) + 2H+(aq) + 2e–------> H2O(l)
EO = +1.23 V

เม่ือเขียนสมการใหมเ่ ป็นปฏิกิริยาออกซิเดชนั เพอื่ ใหส้ อดคลอ้ งกบั ปฏิกิริยาท่ี
จะเกิดข้ึนที่แอโนด ค่าศกั ยไ์ ฟฟ้าของคร่ึงเซลลจ์ ะมีเครื่องหมายตรงขา้ มกบั
EO ของสมการเดิมดงั น้ี
SO42------->S2O82-(aq) + e–(aq)
EO = –2.01 V

H2O(l)------> O2(g) + 2H+(aq) + 2e– EO = –1.23 V

ศกั ยไ์ ฟฟ้าออกซิเดชนั ของ H2O มีค่าสูงกวา่ ของ แปลความหมายได้
วา่ H2O ให้อิเล็กตรอนไดด้ ีกวา่ ดงั น้นั ที่แอโนด H2O จึงให้
อิเล็กตรอนเกิดเป็น H+กบั แก๊ส O2ซ่ึงเม่ือทดสอบแก๊สที่เกิดข้ึนจะ
ช่วยให้ไฟติด
ถึงแมใ้ นปฏิกิริยาจะมี H+ เกิดข้ึนดว้ ย และอาจรับอิเล็กตรอนเกิดเป็น
แก๊สไฮโดรเจน แตเ่ ม่ือเปรียบเทียบคา่ EO จากคร่ึงปฏิกิริยาต่อไปน้ี
Cu2+(aq) + 2e–------> Cu(s) EO = +0.34 V
2H+(aq) + 2e–-----> H2(aq) EO = 0.00 V

จากค่า EO แสดงวา่ Cu2+รับอิเลก็ ตรอนไดด้ ีกวา่ H+ดงั น้นั H+ ไม่
เกิดปฏิกิริยา ปฏิกิริยาการแยกสารละลาย CuSO4ดว้ ยกระแสไฟฟ้า
สรุปไดด้ งั น้ี
แอโนด : H2O(l)--------> O2(g) + 2H+(aq) + 2e–
แคโทด : Cu2+(aq) + 2e– ------> Cu(s)
ปฏิกิริยารวม :Cu2+(aq)+ H2O(l)------>
Cเมuื่อห2+าค(aา่ ศqกั )ย+ไ์ Oฟฟ2้า(ขgอ)ง+เซ2ลHล+อ์ (ิเลaก็ qโ)ทรไลตใ์ นการทาอิเล็กโทรลิซิ
สสารละลาย CuSO4โดยคิดจากผลต่างระหวา่ งศกั ยไ์ ฟฟ้ารีดกั ชนั
มาตรฐานท่ีแคโทดกบั แอโนดจะไดผ้ ลดงั น้ี
E0cell = E0cathode – E0anode
= (+0.34) – (+1.23)
= –0.89 V

คา่ ศกั ยไ์ ฟฟ้าของเซลลอ์ ิเลก็ โทรไลตม์ ีค่าติดลบ
แสดงวา่ ปฏิกิริยาเกิดเองไมไ่ ด้ ตอ้ งให้พลงั งานเขา้
ไป ซ่ึงกค็ ือใชพ้ ลงั งานไฟฟ้าทาให้เกิดปฏกิ ิริยาเคมี

นนั่ คือการแยกสารละลาย CuSO4 ดว้ ย
กระแสไฟฟ้าตอ้ งใชพ้ ลงั งานมากกวา่ 0.89 V จึงจะ
มีปฏิกิริยาเคมีเกิดข้ึน

เซลลก์ ลั วานิก(ทบทวน)

เป็นเซลลไ์ ฟฟ้าเคมีที่เกิดปฏิกิริยาเคมีแลว้ ให้
กระแสไฟฟ้า ตวั อยา่ งเช่น เซลลไ์ ฟฟ้าเคมี
ถ่านไฟฉาย แบตเตอร่ีรถยนต์ และเซลลเ์ ช้ือเพลิงที่
มนุษยอ์ วกาศใชใ้ นการเดินทางไปสารวจดวง
จนั ทร์(เกิดปฏิกิริยาเคมี ไดก้ ระแส)

การสร้างเซลลก์ ลั วานิก

นาโลหะตา่ งชนิดกนั จุ่มในภาชนะทีบรรจสุ ารละลาย
ท่ีมีอิออนของโลหะน้นั เช่น โลหะ A จุ่มใน A2+
และโลหะ B จมุ่ ใน B2+ เป็ นตน้ และภาชนะ 2 ใบ
น้ีมีสะพานอิออนเชื่อมถึงกนั แลว้ ต่อลวดตวั นาจาก
ข้วั ท้งั สองเขา้ กบั โวลตม์ ิเตอร์ (volt meter) ซ่ึง
มีเขม็ แสดงทิศทางการไหลของอิเลก็ ตรอน พบวา่
เขม็ กระดิกแสดงวา่ อิเลก็ ตรอนไหล

จากรูปพบวา่ เขม็ ของโวลตม์ ิเตอร์เบนจาก A ไปยงั B แสดงวา่ อิเล็กตรอนไหล
จาก A ไปยงั B เราตอ้ งการทราบสิ่งต่อไปน้ี
1. ข้วั บวกและข้วั ลบ
1.1 ข้วั บวก คือ ข้วั ท่ีมีอิเล็กตรอนหนาแน่นนอ้ ยกวา่ หรือข้วั e ไหลเขา้ ไดแ้ ก่
ข้วั B
1.2 ข้วั ลบ คือ ข้วั ที่มีอิเล็กตรอนหนาแน่นมากกวา่ หรือข้วั e ไหลออก ไดแ้ ก่
ข้วั A
2. ข้วั แอโนด (Anode) และข้วั แคโทด (Cathode)
2.1 แอโนด คือข้วั ท่ีเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชนั ไดแ้ ก่ ข้วั A เพราะให้ e
2.2 แคโทด คือข้วั ท่ีเกิดปฏิกิริยารีดกั ชนั ไดแ้ ก่ ข้วั B เพราะรับ e
3. แผนภาพเซลลก์ ลั วานิกเขียนไดด้ งั น้ี
3.1 เขียนคร่ึงเซลลแ์ อโนดไวท้ างซา้ ย คร่ึงเซลลแ์ คโทดไวท้ างขวา คน่ั กลางดว้ ย
สะพานอิออน ซ่ึงใชเ้ ครื่องหมาย || หรือ //

3.2 สาหรับคร่ึงเซลลแ์ อโนดและแคโทดเขียนอิเลก็ โทรดไวซ้ า้ ยสุดและขวาสุด
ภายในคร่ึงเซลลถ์ า้ ตา่ งวฏั ภาคกนั ใชเ้ คร่ืองหมาย / คน่ั
3.3 สารละลายที่ทราบความเขม้ ขน้ ใหเ้ ขียนระบไุ วใ้ นวงเล็บ
3.4 ถา้ คร่ึงเซลลท์ ี่เป็นกา๊ ซใหร้ ะบุความดนั ลงในวงเลบ็ ดว้ ย

ตวั อยา่ ง การเขียนแผนภาพเซลลไ์ ฟฟ้าเคมี

1. A | A2+(aq) || B2+(aq) | B หรือ A | A2+ || B2+ | B

2. Zn | Zn2+(0.1 M) || Cu2+(0.1 M) | Cu

3. ปPฏtิก|ิริยHาท2่ีเ(ก1ิดใaนtเmซล)ลไ์|ฟHฟ้า+เค(1มี M) || Cu2+ | Cu(s)
4.

ปฏิกิริยาคร่ึงเซลล์

4.1 แอโนด เกิดปฏิกิริยา Oxidation
4.2 แคโทด เกิดปฏิกิริยา Reduction
ปฏิกิริยาท้งั เซลล์ เป็นปฏิกิริยา Redox
5. สมการแสดงปฏิกิริยา

สมการแสดงปฏิกิริยาคร่ึงเซลล์

แอโนด (Oxidation) A ----> A2+ + 2e- ........(1)
แคโทด (Reduction) B2+ + 2e- -----> B ........(2)
สมการแสดงท้งั เซลลเ์ ป็น Redox (ทาให้ e หมดไป) (1) + (2)

6. สารใดใหอ้ ิเลก็ ตรอนงา่ ยกวา่ หรือเป็นตวั รีดวิ ซด์ ีกวา่ โลหะ A >

โลหะ B
7. สารใดเป็ นตวั ชิงอิเลก็ ตรอนดีกวา่ หรือเป็ นตวั ออกซิไดซด์ ีกวา่

B2+ > A2+
8. ศกั ยไ์ ฟฟ้าใครสูงกวา่ ศกั ยไ์ ฟฟ้าท่ีข้วั บวกสูงกวา่ ศกั ยไ์ ฟฟ้าท่ีข้วั ลบ
คือ B > A ดงั น้นั กระแสจะไหลจาก B ไปยงั A สวนทางกบั การ
เคลื่อนท่ีของอิเล็กตรอน
ความตา่ งศกั ย์ = ศกั ยท์ ี่ข้วั บวก - ศกั ยท์ ่ีข้วั ลบ

9. เขม็ จะไม่กระดิกในกรณีที่ศกั ยท์ ้งั สองข้วั เท่ากนั

ศกั ยไ์ ฟฟ้าคร่ึงเซลลม์ าตรฐาน

การหาค่าศกั ยไ์ ฟฟ้าคร่ึงเซลลม์ าตรฐานหาโดยตรงไม่ไดต้ อ้ งมีอิเลก็ โทรดมา
เปรียบเทียบ (Reference Electrode) ไดแ้ ก่
1. โลหะตะกวั่
2. กา๊ ซ H2 แลว้ กาหนดให้ศกั ยข์ องคร่ึงเซลลเ์ ปรียบเทียบเทา่ กบั ศนู ย์
แต่โดยทว่ั ไปไม่นิยมใชโ้ ลหะเป็ นอิเล็กโทรดเปรียบเทียบ เน่ืองจากควบคุมความ
บริสุทธ์ิยากจึงหนั มาใหใ้ ชก้ า๊ ซ H2 แทน
การใชก้ ๊าซ H2 เป็ นอิเล็กโทรดเปรียบเทียบ ตามปกติก๊าซ H2 ไม่นาไฟฟ้าและ
เกิดปฏิกิริยายาก จึงตอ้ งใชโ้ ลหะ Pt เป็นข้วั ไฟฟ้าปละมี Pt Black เคลือบอยเู่ พอื่
ช่วยใหเ้ กิดปฏิกิริยางา่ ยข้ึน จุ่มในสารละลายของกรด HCl และมีทอ่ กา๊ ซ H2 ผา่ นลง
ไป

จากรูป ข้วั ลบ(Anode) คือ H2 ข้วั บวก(Cathode) คือ Cu
แผนภาพเซลลไ์ ฟฟ้าเคมี Pt(s) | H2(g) | H+(aq) || Cu2+(aq) | Cu(s)
ศกั ยไ์ ฟฟ้าของเซลล์ = ศกั ยไ์ ฟฟ้าท่ีแคโทด(ข้วั บวก) - ศกั ยท์ ี่แอโนด(ข้วั ลบ)
E(เซลล)์ = ศกั ย์ Cu - ศกั ย์ H2
E(เซลล)์ = ศกั ย์ Cu - 0

ดงั น้นั ศกั ยค์ ร่ึงเซลลข์ อง Cu = + (มีคา่ เป็ นบวกแสดงวา่ Cu2+ ชิง e ดีกวา่
H+) แต่คา่ ศกั ยไ์ ฟฟ้าคร่ึงเซลล์ (E) ข้ึนอยกู่ บั องคป์ ระกอบหลายอยา่ งคือ
1. ความเขม้ ขน้ ของสารละลาย
2. อุณหภูมิ
3. ความดนั (ถา้ เป็นกา๊ ซ)
4. ชนิดของข้วั
จากองคป์ ระกอบท้งั 5 ขอ้ จึงตอ้ งกาหนดมาตรฐานโดยใชค้ วามดนั 1 โมล / ลิตร
, T = 0.25 0C, ความดนั = 1 บรรยากาศ (E -> E0)
ดงั น้นั เราจึงเรียกศกั ยไ์ ฟฟ้าคร่ึงเซลล์ ณ ภาวะมาตรฐานวา่ ศกั ยไ์ ฟฟ้าคร่ึงเซลล์
มาตรฐาน (E0) และคา่ E0 ไมข่ ้ึนกบั ปริมาณ

สรุป

1. ถา้ E0 เป็ นบวกแสดงวา่ คร่ึงเซลลน์ ้นั ชิง e- ไดด้ ีกวา่ คร่ึงเซลล์ H2
ถา้ E0 เป็ นลบแสดงวา่ คร่ึงเซลลน์ ้นั ชิง e- สูค้ ร่ึงเซลล์ H2 ไมไ่ ด้
2. ถา้ E0 บวกมากชิง e- ดีกวา่ บวกนอ้ ย > 0 > ลบนอ้ ย > ลบมาก

ประโยชน์ของค่า E

1. ใชเ้ รียงลาดบั การชิง e หรือตวั ออกซิไดซ์
2. ใชเ้ รียงลาดบั การให้ e หรือตวั รีดิวซ์
3. ใชบ้ อกให้ทราบถึงข้วั บวก ข้วั ลบ แอโนด แคโทด ความต่างศกั ย์ แผนภาพ ปฏิกิริยา
และอื่นๆ เมื่อนาคร่ึงเซลลม์ าตอ่ เขา้ ดว้ ยกนั
4. ใชบ้ อกให้ทราบวา่ โลหะใดใชป้ ้องกนั การผขุ อง Fe ได้ (โดยเสีย e- ง่ายกวา่ Fe)
5. ใชบ้ อกให้ทราบวา่ โลหะใดทาให้ Fe ผเุ ร็วข้ึน (โดยเสีย e- ยากกวา่ Fe)
6. ใชท้ านายการเกิดปฏิกิริยาไดห้ รือไมไ่ ด้ โดยการหาค่า E0 ของเซลลต์ ามโจทย์
กาหนด ถา้ E0 ของเซลลเ์ ป็นวกเกิดได้ ถา้ E0 ของเซลลเ์ ป็นลบเกิดไม่ได้ (หมายถึง
เกิดตรงกนั ขา้ ม) แตไ่ ม่บอกวา่ เกิดเร็วหรือชา้ (อตั ราเร็ว) หรือเกิดมากหรือนอ้ ย

ตวั อยา่ ง จากค่า E0 ต่อไปน้ี

Zn2+ + 2e- --> Zn E0 = -0.76
Fe2+ + 2e - --> Fe E0 = -0.44
Cl2 + 2e- --> 2Cl- E0 = +1.36
H2 + 2e- --> 2H+ E0 = 0.00
Cu2+ + 2e- --> Cu E0 = +0.34

1. การเรียงลาดบั การชิง e หรือตวั ออกซิไดซ์จากมากไปนอ้ ย (ซา้ ยมือ) + มาก ชิง e
- ดีกวา่ + นอ้ ย

C2.l2ก,ารCเรuียง2ล+า,ดHบั ก+า,รใFหe้ e2+จ,ากZงnา่ ย2ไ+ปยากหรือตวั รีดิวซจ์ ากมากไปนอ้ ย (ขวามือ)

Zn , Fe , H2 , Cu , Cl-
3. เม่ือนาคร่ึงเซลล์ Zn ต่อกบั คร่ึงเซลล์ Cu การหาข้วั บวก ข้วั ลบ แอโนด แคโทด
ศกั ยข์ องเซลล(์ ความตา่ งศกั ย)์ หาไดด้ งั น้ี
ความต่างศกั ย=์ ศกั ยท์ ี่ข้วั บวก (แคโทด) - ศกั ยท์ ่ีข้วั ลบ (แอโนด)
= ศกั ยข์ องเซลล์ (E0 เซลล)์
= Cu - Zn

= +0.34 - (-0.76)

= +1.10 Volts
แผนภาพเซลลก์ ลั วานิก Zn / Zn2+ || Cu2+ / Cu
ปฏิกิริยาคร่ึงเซลลแ์ อโนด Zn ---> Zn2+ + 2e-
คร่ึงเซลลแ์ คโทด Cu2+ + 2e- ---> Cu
ท้งั เซลล์ (Redox) ทาให้ หมดไป (1) + (2)

Zn + Cu2+ ---> Cu + Zn2+
4. โลหะท่ีป้องกนั การผกุ ร่อนของ Fe ได้ (โลหะที่เสีย e ง่ายกวา่ Fe)
กค็ ือ โลหะ Zn
5. โลหะที่ทาให้ Fe ผเุ ร็วข้ึน (โลหะท่ีเสีย e ยากกวา่ Fe) กค็ ือ โลหะ Cu

หลกั การใชค้ า่ E0 ทานายการเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์

1. เขียนสมการตามโจทยก์ าหนด
2. หาข้วั แคโทด (ข้วั ที่เกิดปฏิกิริยา Reduction) และ
ข้วั แอโนด (ข้วั ท่ีเกิดปฏิกิริยา Oxidation) ตามโจทยก์ าหนดใน
สารต้งั ตน้
3. หาคา่ E0 ของเซลลจ์ ากสมการ E0 เซลล์ = E0 แคโทด - E0
แอโนด
ถา้ E0 ของเซลลอ์ อกมาเป็นบวกแสดงวา่ ปฏิกิริยาน้ีเกิดข้ึนได้ เช่น
Zn + 2H+ ----> Zn2+ + H2 E0 เซลล์ = +0.76 volts
Cu + 2H+ ----> Cu2+ + H2 E0 เซลล์ = -0.34 volts
ถา้ E0 ของเซลลอ์ อกมาเป็นลบแสดงวา่ ปฏิกิริยาไม่เกิดแต่เกิด
ตรงกนั ขา้ ม เช่น
Cu2+ + H2 ----> Cu + 2H+ E0 เซลล์ = +0.34 volts

เซลลป์ ฐมภูมิ

เป็นเซลลไ์ ฟฟ้าท่ีเม่ือเกิดปฏิกิริยาเคมีภายในเซลลเ์ กิดข้ึนอยา่ ง
สมบูรณ์แลว้ ไมส่ ามารถนากลบั มาใชใ้ หม่ได้ เช่น ถ่านไฟฉาย เซลล์
แอลคาไลน์ เซลลป์ รอท เซลลเ์ งิน เป็นตน้ เซลลไ์ ฟฟาประเภทน้ีเม่ือ
สร้างเสร็จสามารถนามาใชไ้ ดเ้ ลย

ถ่านไฟฉายหรือเซลลแ์ หง้

ปฏิกิริยาที่เกิด

1. Anode (Oxidation)

Zn --> Zn2+ + 2e-

2. Cathode (Reduction)

ปฏิกิริย2ารMวมn(ORe2d+o2xN) โHด4ย ++ 2(2e) ท- าใ-ห--้ e>-Mหnมด2Oไป3 + H2O + 2NH3
(1) +

Zn + ร2วMมกnบั ON2H+2 2NH4+ ---> Zn2+ [+ZnM(NnH2O3)34+]2+Hแ2ลOะ + 2NH3
Zn2+ เกิดสารประกอบเชิงซอ้ น

[Zn(NH3)2(H2O)]2+] เพอ่ื รักษาความเขม้ ขน้ ของ Zn2+ & NH3 เซลลช์ นิดน้ีมี
แรงเคลื่อนประมาณ 1.5 Volts

เซลลอ์ ลั คาไลน์ มีส่วนประกอบและหลกั การเหมือนกบั ถ่านไฟฉายแต่ใชด้ ่าง KOH

เป็ นอิเลก็ โทรไลตแ์ ทน NH4Cl

ปฏิกิริยาท่ีเกิด

1. Anode (Oxidation)
Zn + 2OH- --> ZnO + H2O + 2e-

2. Cathode (Reduction)
ปฏิกิริยา2รMวมn(ROe2d+oxH)2โOดย+(1+) +2(e2)-ทา-ใ-ห->้ eM- หnม2ดOไป3 + 2OH-

Zเซnล+ลอ์ 2ลั คMาไnลOน์ม2ีศกั -ย-ไ์ -ฟ>ฟ้าZเทn่าOกบั +เซลMลแ์ nห2้งOแต3ใ่ ชไ้ ดน้ านกวา่ เพราะน้าและไฮดรอกไวด์
(OH-) ที่เกิดข้ึนในปฏิกิริยาหมุนเวยี นกลบั ไปเป็ นสารต้งั ตน้ ของปฏิกิริยาไดอ้ ีก จึงทาให้
ศกั ยค์ งท่ีตลอดการใชง้ านและใชไ้ ดน้ านกวา่
เซลลป์ รอท มีหลกั การเหมือนกบั เซลลอ์ ลั คาไลน์ แตใ่ ชเ้ มอร์คิวรี (II) ออกไซด์ ( HgO)
แทนแมงกานีส (IV) ออกไซด์ (MnO2)

ปฏิกิริยาที่เกิด

1. Anode (Oxidation)

Zn + 2OH- --> ZnO + H2O + 2e-
2. Cathode (Reduction)

ปฏิกิริยารHวgมO(R+edHo2xO) + + 2e- ---> Hg + 2OH-
โดย (1) + (2) ทาให้ e- หมดไป

Zn + HgO ---> ZnO + Hg
เซลลป์ รอทให้ศกั ยไ์ ฟฟ้าประมาณ 1.3 Volts ให้กระแสไฟฟ้าต่า แต่มีขอ้ ดีท่ีสามารถให้
ศกั ยไ์ ฟฟ้าเกือบคงที่ตลอดอายกุ ารใชง้ าน นิยมใชก้ นั มากในเครื่องฟังเสียงสาหรับคนหู
พิการ

เซลลเ์ งิน มีส่วนประกอบเช่นเดียวกบั เซลลป์ รอท แต่ใชซ้ ิลเวอร์ออกไวด์ ( Ag2O)
แทนเมอร์คิวรี (II) ออกไซด์ ( HgO)

ปฏิกิริยาที่เกิด

1. Anode (Oxidation)

Zn + 2OH- --> ZnO + H2O + 2e-
2. Cathode (Reduction)

ปฏิกิริยAารgว2มO(R+edHo2Ox) ++ 2e- ---> 2Ag + 2OH-
โดย (1) + (2) ทาให้ e- หมดไป

Zเซnลล+เ์ งินAใgห2้ศOกั ยไ์ ฟ--ฟ-้า>ประมZาณnO1.5+V2oAltgs มีขนาดเล็กและมีอายกุ ารใชง้ านได้

นานมากแต่มีราคาแพง จึงใชก้ บั อุปกรณ์หรือเคร่ืองใชไ้ ฟฟ้าบางชนิด เช่น เคร่ือง
คิดเลข นาฬิกา

การผกุ ร่อนของโลหะและการป้องกนั

การผกุ ร่อนของโลหะท่ีพบบอ่ ยในชีวิตประจาวนั ไดแ้ ก่ เหลก็
เป็ นสนิม (สนิมเหลก็ เป็ นออกไซดข์ องเหล็ก Fe2O3xH2O)
ซ่ึงเกิดจากสาเหตุหลายประการ ตวั อยา่ งเช่น การที่อะตอมของ
โลหะท่ีถูกออกซิไดส์แลว้ รวมตวั กบั ออกซิเจนในอากาศเกิดเป็น
ออกไซดข์ องโลหะน้นั เช่น สนิมเหลก็ (Fe2O3) สนิมทองแดง
(CuO) หรือสนิมอลูมิเนียม (Al2O3) การเกิดสนิมมี
กระบวนการท่ีซบั ซอ้ นมากและมีลกั ษณะเฉพาะตวั ดงั น้ี

1. การผกุ ร่อนของโลหะ คือปฏิกิริยาเคมีท่ีเกิดระหวา่ งโลหะกบั ภาวะแวดลอ้ ม
2. ภาวะแวดลอ้ มท่ีทาให้ผกุ ร่อน คือ ความช้ืน และออกซิเจน(H2O, O2) หรือ
H2O กบั อากาศ
3. ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดในการผกุ ร่อน เป็นปฏิกิริยารีดอกซ์
3.1 โลหะท่ีเกิดปฏิกิริยา Oxidation (ใหอ้ ิเล็กตรอน)
3.2 ภาวะแวดลอ้ มเป็นฝ่ายรับอิเล็กตรอน เกิดปฏิกิริยา Reduction
4. สมการแสดงปฏิกิริยาการผกุ ร่อน (เกิดจากการทดลอง)
โลหะ + ภาวะแวดลอ้ ม -----> Ion ของโลหะ + เบส

FFee2(+sท)ด+สอHบ2โOดย(ใlช)ส้ +ารOละ2ลา(ยgK) 3-F--e-(-C>NF)e62จ+ะ(ไaดqส้ )ีน้+าเงOิน Hถา้ -ส(ีนa้าqเง)ินเขม้
แสดงวา่ มี Fe2+ มาก ถา้ จางมี Fe2+ นอ้ ย
เบส(OH-) ทดสอบโดยสารละลายฟิ นอลฟ์ ทาลีน ไดส้ ีชมพู

5. ในการ Balance สมการ
เมื่อเหลก็ สมั ผสั กบั อากาศและความช้ืน อะตอมของเหล็กจะเกิดปฏิกิริยา
ออกซิเดชนั ดงั สมการ

Fe (s) ------> Fe2+ (aq) + 2e ………….(1) (Oxidation)
น้าและออกซิเจนรับอิเล็กตรอนจากเหล็ก ดงั สมการ

2H2O (l) + O2 (g) + 4e- -----> 4OH- (aq) ……….(2)

(Reduction)
(1) * 2 + (2) ; 2Fe + 2H2O + O2 -------> 2Fe2+
+ 4OH- (Redox)

การป้องกนั สนิมเหลก็

1. ทาสี ทาน้ามนั การรมดา และการเคลือบพลาสติก เป็นการป้องกนั การถูกกบั
O2 และความช้ืน ซ่ึงเป็ นการป้องกนั การเกิดสนิมของโลหะไดแ้ ละเป็ นวิธีที่
สะดวกและใหผ้ ลดีในการป้องกนั สนิม
2. โลหะบางชนิดมีสมบตั ิพเิ ศษ กล่าวคือเมื่อทาปฏิกิริยากบั ออกซิเจนจะเกิดเป็น
ออกไซดข์ องโลหะเคลือบอยบู่ นผิวของโลหะน้นั และไม่เกิดการผกุ ร่อนอีก
ต่อไป โลหะที่มีสมบตั ิดงั กล่าวไดแ้ ก่ อลูมิเนียม ดีบุก และสงั กะสี การชุบ หรือ
เคลือบโดยโลหะท่ี Oxide ของโลหะน้นั คงตวั สลายตวั ยาก จะเป็นผิวบางๆ
คลุมผิวโลหะอีกที ไดแ้ ก่ Cr (โครเมียม) และอลูมิเนียม(Al) เป็นตน้ ดงั น้นั
Cr2O3.Al2O3 สลายตวั ยาก เรียกช่ือวา่ วิธี อโนไดซ์ (Anodize)
หมายเหตุ เหล็กกลา้ ไมเ่ กิดสนิม (stainless steel) เป็น Fe ผสม Cr
3. การผกุ ร่อนของโลหะมีปฏิกิริยาเกิดข้ึนเช่นเดียวกบั แอโนดในเซลลอ์ ิเลก็
โทรไลต์ ดงั น้นั ถา้ ไม่ตอ้ งการใหเ้ กิดการผกุ ร่อนจึงตอ้ งใหโ้ ลหะน้นั มีสภาวะเป็น
แคโทดหรือคลา้ ยกบั แคโทด โดยใชโ้ ลหะที่เสีย e- ง่ายกวา่ เหล็กไปอยกู่ บั เหลก็
ไดแ้ ก่ Fe ชุบ Zn สาหรับมงุ หลงั คา การฝังถุง Mg ตามท่อ หรือการผกู Mg
ตามโครงเรือ จะทาให้ Fe ผชุ า้ ลง เนื่องจาก Zn & Mg เสีย e งา่ ยกวา่ Fe
จะเสีย e แทน Fe เรียกชื่อวิธี แคโธดิก (Cathodic)

4. การป้องกนั การผกุ รอ่ นของโลหะในระบบหลอ่ เยน็ แบบปิด
เครื่องยนตท์ ี่ใชใ้ นรถยนตห์ รือเคร่อื งมือผลติ กระแสไฟฟ้าจะใชร้ ะบบหลอ่ เย็น

แบบปิดเพื่อรกั ษาอณุ หภมู ขิ องเครื่องยนตไ์ ม่ใหส้ งู มากเกนิ ไป สารหลอ่ เย็นที่ใชค้ ือ
นา้ ซง่ึ มีออกซเิ จนละลายอยู่ ถา้ เคร่ืองยนตม์ ีโลหะผสมของอลมู เิ นียม ออกซเิ จนที่
ละลายอย่ใู นนา้ จะถกู ใชใ้ นการสรา้ งฟิลม์ อลมู ิเนียมออกไซด์ และฟิ ลม์ นีจ้ ะปอ้ งกนั
การผกุ รอ่ นเครอ่ื งยนตไ์ ด้ แต่ถา้ เคร่อื งยนตม์ ีสว่ นประกอบท่ีเป็นโลหะผสมของ
เหลก็ สว่ นประกอบของเคร่อื งยนตท์ ่ีสมั ผสั กบั นา้ จะเกดิ การผกุ รอ่ นได้ เนื่องจาก
ออกไซดข์ องเหลก็ ไมม่ ีสมบตั ใิ นการเป็นสารเคลอื บผวิ จงึ ตอ้ งเตมิ สารยบั ยงั้ การกดั
กรอ่ นซงึ่ ประกอบดว้ ยสารประกอบของไนไตรตโ์ บแรกซ์ สารนีจ้ ะทาใหน้ า้ ในระบบ

หลอ่ เย็นมี pH สงู กวา่ 8.5 และทาใหโ้ ลหะที่เป็นสว่ นประกอบของเครื่องยนต์
เกิดปฏิกริ ยิ าออกซเิ ดชนั ไดย้ าก การผกุ รอ่ นของโลหะจึงลดลง นอกจากนีก้ ารใช้
ระบบปิดมีผลดีอีกประการหนึ่งคือเป็นการจากดั ปรมิ าณของออกซเิ จนที่ละลายลง
ไปในนา้ จงึ ทาใหก้ ารผกุ รอ่ นของโลหะลดลง

บรรณานุกรม

https://www.scimath.org/lesson-
chemistry/item/7090-2017-05-28-04-13-
50?fbclid=IwAR3LkH5XMsBlOH0b78iIdPx
gBzn9aHy06aJMhvTpEYQV9dgK6g9N4W
nw4iM

Thank you


Click to View FlipBook Version