เรื่อง
การแยกสารด้วยกระแสไฟฟ้า
และการชุบโลหะ
จัดทำโดย
นางสาว กวิสรา แก้วกัญญา
ชั้นมัธยมศึกษาปีที่5/15 เลขที่28
เสนอ
คุณครู เบญจพร อินทรสด
โรงเรียนนารีนุกูล
สำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาอุบลราชธานี อำนาจเจริญ
การแยกด้สวายรแลสะลไฟายฟ้Cา uSO4
สารละลาย CuSO4 เป็นอิเล็กโทรไลต์ ประกอบด้วย Cu2+ และ มี H2O
เป็นตัวทำละลายซึ่งอยู่ในรูปโมเลกุลที่เป็นกลางทางไฟฟ้า เมื่อผ่านกระแส
ไฟฟ้าจากแบตเตอรี เข้าไปในอุปกรณ์แยกสารละลายด้วยกระแสไฟฟ้า
มีปฏิกิริยาเกิดขึ้นดังนี้
แคโทด (ขั้วที่ต่ออยู่กับขั้วลบของแบตเตอรี)
ทั้ง Cu2+ และ H2O มีโอกาสรับอิเล็กตรอน
จากแบตเตอรี แต่ค่า EO ของสองครึ่ง
ปฏิกิริยาเป็นดังนี้
Cu2+(aq) + 2e– ® Cu(s)
EO = +0.34 V
2H2O(l) + 2e– ® H2(g) + 2OH–(aq)
EO = –0.83 V
จากค่า EO แสดงว่า Cu2+ ในสารละลายรับ
อิเล็กตรอนได้ดีกว่า H2O ดังนั้น Cu2+ จึง
เกิดปฏิกิริยารีดักชันได้โลหะ Cu
แอโนด (ขั้วที่ต่ออยู่กับขั้วบวกของแบตเตอรี)
ในสารละลายมี และ H2O ที่มีโอกาสให้อิเล็กตรอนหรือเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน แต่ค่า EO ของสอง
ครึ่งปฏิกิริยาเป็นดังนี้
(aq) + e– ® (aq) EO = +2.01 V
O2(g) + 2H+(aq) + 2e– ® H2O(l) EO = +1.23 V
เมื่อเขียนสมการใหม่เป็นปฏิกิริยาออกซิเดชันเพื่อให้สอดคล้องกับปฏิกิริยาที่จะเกิดขึ้นที่แอโนด ค่า
ศักย์ไฟฟ้าของครึ่งเซลล์จะมีเครื่องหมายตรงข้ามกับ EO ของสมการเดิมดังนี้
(aq) ® (aq) + e– EO = –.2.01 V
H2O(l) ® O2(g) + 2H+(aq) + 2e– EO = –1.23 V
ศักย์ไฟฟ้าออกซิเดชันของ H2O มีค่าสูงกว่าของ แปลความหมายได้ว่า H2O ให้อิเล็กตรอนได้ดีกว่า
ดังนั้นที่แอโนด H2O จึงให้อิเล็กตรอนเกิดเป็น H+ กับแก๊ส O2 ซึ่งเมื่อทดสอบแก๊สที่เกิดขึ้นจะช่วยให้
ไฟติด
ถึงแม้ในปฏิกิริยาจะมี H+ เกิดขึ้นด้วย และอาจรับอิเล็กตรอนเกิดเป็นแก๊สไฮโดรเจน แต่เมื่อเปรียบ
เทียบค่า EO จากครึ่งปฏิกิริยาต่อไปนี้
Cu2+(aq) + 2e– ® Cu(s) EO = +0.34 V
2H+(aq) + 2e– ® H2(aq) EO = 0.00 V
จากค่า EO แสดงว่า Cu2+ รับอิเล็กตรอนได้ดีกว่า H+ ดังนั้น H+ ไม่เกิดปฏิกิริยา
ปฏิกิริยาการแยกสารละลาย CuSO4 ด้วยกระแสไฟฟ้าสรุปได้ดังนี้
แอโนด : H2O(l) ® O2(g) + 2H+(aq) + 2e–
แคโทด : Cu2+(aq) + 2e– ® Cu(s)
ปฏิกิริยารวม : Cu2+(aq) + H2O(l) ® Cu2+(aq)
+ O2(g) + 2H+(aq)
เมื่อหาค่าศักย์ไฟฟ้าของเซลล์อิเล็กโทรไลต์ในการทำอิเล็กโทรลิ
ซิสสารละลาย CuSO4 โดยคิดจากผลต่างระหว่างศักย์ไฟฟ้า
รีดักชันมาตรฐานที่แคโทดกับแอโนดจะได้ผลดังนี้
=–
= (+0.34) – (+1.23)
= –0.89 V
ค่าศักย์ไฟฟ้าของเซลล์อิเล็ก
โทรไลต์มีค่าติดลบ แสดง
ว่าปฏิกิริยาเกิดเองไม่ได้ ต้องให้พลังงานเข้าไป ซึ่งก็
คือใช้พลังงานไฟฟ้าทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมี นั่นคือการ
แยกสารละลาย CuSO4 ด้วยกระแสไฟฟ้าต้องใช้
พลังงานมากกว่า 0.89 V จึงจะมีปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้น