เฉลยแบบฝึกทักษะ ไฟฟ้าเคมี

เฉลฬ

เรฟธ่ น เใมฝโฮฮ้ า

ช่ฟธ ชนั้ เลขทฝ่
โรนเรฝฬนธภ บลรตั นราชกญั ญาราชทผทฬาลัฬ นใรราชสฝมา
สานักนานเขตอฟน้ ท่กฝ ารถพกษามัธฬมถพกษานใรราชสฝมา
ราฬทชผ า เใมฝ4 รหสั ทผชา ท32224 ชนั้ มธั ฬมถพกษาปฝทฝ่ 5

ใานา

แบบะพ กทักษะการใานทณแก้โจทฬ์ปัญหาทผชาเใมฝฉบับนฝ้จัดทา
ขพน้ เอ่ฟธให้ฯม้เรฝฬนโด้ะพ กทักษะการใผดใานทณแก้โจทฬ์ปัญหาทผชาเใมฝ
เร่ฟธน เใมฝโฮฮ้ า เอฟ่ธเป็นการส่นเสรผมทักษะทานด้านการเรฝฬนใน
ราฬทผชาเใมใฝ ห้เกดผ ประสผทธผภาอฬผน่ ขพน้

ฯม้จัดทาหทันเป็นธฬ่านฬผ่นท่าแบบะพ กทักษะการใานทณแก้โจทฬ์
ปัญหาทผชาเใมฝฉบับนฝ้ จะเป็นประโฬชน์กับฯม้ใช้ในด้านการอัฒนาการ
เรฝฬนราฬทผชาเใมฝโด้ธฬ่านมฝประสผทธผภาอ ขธขธบใภณนักเรฝฬนทภกใน
ท่ฝให้ใทามร่ทมมฟธและใภณใรมอ่ฝเลฝฬ้ นท่ฝให้ใาปรพกษา ชฝ้แนะจนส่นฯลให้
ชภดแบบะพ กทักษะการใานทณแก้โจทฬ์ปัญหาทผชาเใมฝฉบับนฝส้ มบมรณ์
สาเรไจโปโด้ดท้ ฬดฝ

1

นานสาทโชตผกา โชตผดผษณันน์
นานสาทนฤภร ทาตาดา
ฯม ้สธน

ใาแนะนาสาหรบั นกั เรฬฝ น

แบบะพ กทกั ษะการใานทณแกโ้ จทฬป์ ัญหาทผชาเใมฝหนท่ ฬการเรฝฬนรม้ท่ฝ 2
10 เรฟ่ธนเใมฝ โฮฮ้ า ชนั้ มัธฬมถพกษาปฝ ท่ฝ 5 ให้นักเรฝฬนธ่านและทาใทาม
เข้าใจ ใาชฝแ้ จนการทาแบบะพ กทกั ษะนฝใ้ ห้ชดั เจน

1. ทาแบบทดสธบก่ธนเรฝฬนจานทน 15 ข้ธ เอ่ฟธประเมผนใทามรม้
อนฟ้ ฐานขธนนกั เรฬฝ น

2. นักเรฝฬนจะต้ธนตัน้ ใจทาแบบะพ กทักษะให้ถมกต้ธน และลนมฟธปฏผบัตผ
อร้ธมใผดทผเใราะห์ธฬ่านมฝทผจารณญาณขธนโจทฬ์แต่ละข้ธธฬ่าน
ละเธฝฬดถฝถ้ทน

3. ทาแบบทดสธบหลนั เรฬฝ น จานทน 15 ขธ้
4. นักเรฝฬนโด้ใะแนนสธบหลันเรฝฬนร้ธฬละ 60 ขพ้นโป ถฟธท่า
ฯ่านเกณฑ์

แบบทดสธบกธ่ นเรฬฝ น

1. ข้อใดท่อี อกซิเจนมีเลขออกซิเดชันเป็น 0

ก. O2 ข. H2O2
ค. H2O ง. CO2
2. สารประกอบต่อไปน้ี KMnO4 , MnO2 ธาตุ Mn มีเลขออกซเิ ดชันเท่าใด
ตามลาดับ

ก. +7 , +2 ข. +6 , +4

ค. +7 , +4 ง. +6 , +2

3. จากสมการต่อไปนี้

1) SO2 + NO2 → SO3 + NO
2เ ) HCO3-(aq) + OH-(aq) → H2O(l) + CO32-(aq)
3) MgO + 2HCl → MgCl2 + H2O

3 4) N2 + 3H2 → 2NH3

ข้อใดเป็นปฏกิ ิริยารีดอกซ์

ก. 1) และ 2) ข. 1) และ 4)

ค. 2) และ 3) ง. 3) และ 4)

4. ปฏิกิริยา Cu(s) + 2H2SO4(aq) → CuSO4(aq) + 2H2O(l) + SO2(g)
ข้อใดถูกต้อง

ก. SO2 เปน็ ตัวรีดวิ ซ์ ข. Cu ถกู รีดิวซ์
ค. H2SO4 ถูกออกซไิ ดส์ ง. H2SO4 เปน็ ตัวออกซไิ ดส์

แบบทดสธบกธ่ นเรฬฝ น

5. ข้อใดคอื วิธีการปอ้ งกันการกัดกร่อนของโลหะ

ก. เคลอื บผวิ ของโลหะด้วยสารที่ป้องกันการสัมผัสกับแก๊สออกซิเจนและน้า เช่น

นา้ มัน สี พลาสติก

ข. ทาใหโ้ ลหะมีภาวะเป็นแคโทดหรือคล้ายแคโทด โดยพันโลหะท่ไี ม่ต้องการให้

เกิดสนมิ ด้วยโลหะท่มี ีศักย์ไฟฟา้ มาตรฐานของครง่ึ เซลล์รีดักชัน (E0) ต่ากว่า

ค. ชุบโลหะหรือผสมด้วยโลหะชนดิ อนื่ ที่เม่ือเกดิ ปฏิกริ ิยาออกซิเดชันแล้วทาให้เกิด

เป็น สารประกอบออกไซด์ทยี่ ดึ ติดผิวโลหะได้แน่นไม่หลุดร่อน

ง. ถูกท้งั ข้อ ก ข และ ค

6. ข้อใดไม่ใช่ประโยชน์ของการพัฒนาอิเล็กโทรไลต์ของแข็งในแบตเตอรี่ลิเทียม

ไอออน

ก. มีนา้ หนกั เบาลง ข. ประจไุ ฟได้เรว็ ข้นึ

ค. มีตัวทาละลายอินทรีย์ ง. มีอายกุ ารใช้งานนานขึ้น 4

7. ข้อใดต่อไปนีค้ อื องคป์ ระกอบของเซลลเ์ คมีไฟฟา้

ก. ขัว้ ไฟฟา้ ข. สะพานเกลอื

ค. สารละลายอเิ ลก็ โทรไลต์ ง. ถูกทกุ ข้อ
8. ปฏิกิริยา Cu(s) + 2Ag+(aq) → Cu2+(aq) + 2Ag(s) ข้อใดเขยี น

ปฏิกิรยิ าออกซิเดชันได้ถูกต้อง

ก. Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)
ข. Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e-
ค. Ag+(aq) + e- → Ag(s)
ง. Ag(s) → Ag+(aq) + e-

แบบทดสธบกธ่ นเรฬฝ น

9. จงพจิ ารณาปฏกิ ริ ิยาต่อไปน้ี

Sn(s) | Sn2+(aq) | | Cu2+(aq) | Cu(s)

แผนภาพครึ่งเซลลท์ ี่เกิดปฏิกิรยิ ารีดักชันชันคือข้อใด

ก. Sn2+(aq) | Sn(s) ข. Sn(s) | Sn2+(aq)

ค. Cu2+(aq) | Cu(s) ง. Cu(s) | Cu2+(aq)

10. กาหนดให้ค่า E0 ของปฏิกริ ิยาดังนี้

Fe3+(aq) + e- → Fe2+(aq) E0 = +0.77 V

Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s) E0 = +0.34 V

แผนภาพของเซลล์คอื Cu(s) | Cu2+(aq) | | Fe2+(aq),Fe3+(aq)Pt(s) เซลล์น้ีมี

คา่ ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานเท่าใด

ก. -0.43 V ข. +0.43 V

5 ค. -1.11 V ง. +1.11 V

11. สารผลิตภัณฑซ์ ึ่งเปน็ ของแขง็ สีขาวเกาะอยู่บนขัว้ ท่ไี ด้จากแบตเตอรตี่ ะกวั่ คือข้อใด

ก. Pb ข. PbO2
ค. PbSO4 ง. Pb2+

12. ข้อใดกล่าวผดิ เกี่ยวกับการชบุ โลหะเพื่อป้องกันการเกิดสนิม

ก. โลหะท่ใี ช้ชบุ ควรต่อกับขั้วบวกซึ่งเป็นแอโนด

ข. โลหะท่ตี ้องการชบุ ควรต่อกบั ขั้วลบซึ่งเปน็ แคโทด

ค. ไม่จาเปน็ ต้องใช้สารละลายท่มี ีไอออนของโลหะท่ใี ช้ชุบเปน็ อิเลก็ โทรไลต์

ง. ผ่านกระแสไฟฟ้าไปยังวสั ดุที่ต้องการชุบที่จุ่มอย่ใู นสารละลายอิเล็กโทรไลต์

แบบทดสธบกธ่ นเรฬฝ น

13. จงพจิ ารณาปฏิกริ ยิ าต่อไปน้ี

Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)

สารใดเปน็ ตวั ออกซิไดส์

ก. Zn(s) ข. Zn2+(aq)

ค. Cu(s) ง. Cu2+(aq)

14. จงพิจารณาปฏกิ ิรยิ าต่อไปน้ี

Mg(s) + Cu2+(aq) → Mg2+(aq) + Cu(s)

สารใดเป็นตวั รีดวิ ซ์

ก. Mg(s) ข. Mg2+(aq)

ค. Cu(s) ง. Cu2+(aq)

15. จงพจิ ารณาปฏิกริ ยิ าต่อไปนี้ 6
Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)

ปฏกิ ิรยิ าท่ขี ั้วแคโทดคอื ข้อใดต่อไปน้ี
ก. Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
ข. Zn2+(aq) + 2e- → Zn(s)
ค. Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e-
ง. Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)

กระดาษใาตธบแบบทดสธบกธ่ นเรฬฝ น เร่ธฟ น โฮฮ้ าเใมฝ

ขธ้ ก ข ใ น

1
2
3
4
5
6
7
8

79

10
11
12
13
14
15

ใบความรู้ที่ 1 เลขออกซิเดชนั และปฏกิ ริ ิยารีดอกซ์

ปฏิกิริยารดี อกซแ์ ละเลขออกซิเดชัน

พลังงานไฟฟ้าเกิดจากการถ่ายโอนอิเล็กตรอนปฏิกิริยาเคมีที่มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอน
ระหว่างสารเรียกว่า ปฏิกิริยารีดอกซ์ (redox reaction)
การถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างสารพิจารณาได้จาก การเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชันของธาตุ
ในสารที่ทาปฏกิ ริ ยิ าเคมีน้นั

จากที่นักเรียนศึกษาเรื่องพันธะเคมีทาให้ทราบว่า เลขออกซิเดชันเป็นค่าที่แสดงประจุ
ไฟฟ้า สมมตขิ องไอออนหรอื อะตอมของธาตุ โดยมีขอ้ กาหนดดังนี้

1. อะตอมของธาตุอิสระทุกชนิดที่อยู่ในรูปอะตอมหรือโมเลกุล เช่น Ca Fe He O2 S8
อะตอม ของธาตเุ หล่านีค้ อื Ca Fe He O และ S มีเลขออกซิเดชันเท่ากบั 0

2. ไอออนของธาตุมีเลขออกซิเดชันเท่ากบั ประจุของไอออนนัน้ เช่น

Na+ มีเลขออกซเิ ดชันเท่ากบั +1 Mg2+ มีเลขออกซเิ ดชันเท่ากบั +2

CI- มีเลขออกซเิ ดชันเท่ากบั -1 S2- มีเลขออกซิเดชันเท่ากบั -2

3. ในสารประกอบ เลขออกซิเดชนั ของธาตหุ มู่หลกั มีค่าดังนี้ 8

- ฟลูออรีน มีเลขออกซเิ ดชันเป็น -1 เสมอ

- ธาตุโลหะหมู่ IA (หมู่ 1) มีเลขออกซเิ ดชันเปน็ +1 เสมอ

- ธาตโุ ลหะหมู่ IIA (หมู่ 2) มีเลขออกซิเดชันเปน็ +2 เสมอ

- ธาตหุ มู่ IIIA (หมู่ 3) มีเลขออกซิเดชันเป็น +3 เสมอ

(ยกเว้น TI มีเลขออกซิเดชันเปน็ +3 หรือ +1 ก็ได้)

- ไฮโดรเจน มีเลขออกซิเดชันเป็น +1 เม่ือเกิดพันธะกับธาตุอโลหะ เช่น H2O NaOH
และ มเี ลขออกซิเดชนั เป็น -1 เมอ่ื เกดิ พันธะกับธาตโุ ลหะ เช่น NaH CaH2

- ออกซเิ จน มีเลขออกซเิ ดชันเท่ากบั 2 ในสารประกอบส่วนใหญ่ เช่น H2O NaOH
4. สารประกอบมีผลรวมของเลขออกซิเดชันเท่ากับ 0 เช่น NaCI โซเดียมมีเลข

ออกซิเดชันเปน็ +1 ดังนัน้ คลอรีนมีเลขออกซิเดชันเปน็ -1

5. กลุ่มไอออนมีผลรวมของเลขออกซิเดชันเท่ากับประจุของกลุ่มไอออนนั้น เช่น

ฟอสเฟต ไอออน (PO43-) มีผลรวมของเลขออกซเิ ดชันของธาตุทกุ ตัวในกลุ่มไอออนเท่ากับ -3

ตัวอย่างท่ี 1

หาเลขออกซเิ ดชันของธาตุทง้ั หมดในสารที่กาหนดใหต้ ่อไปนี้
1. ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2)
2. ฟอสเฟตไอออน (PO43-)
วิธีทา
1. หาเลขออกซเิ ดชันของธาตทุ ้งั หมดในซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2)
จากข้อกาหนด
O มเี ลขออกซเิ ดชันเทา่ กบั -2 ในสารประกอบสว่ นใหญ่
เน่ืองจากผลรวมเลขออกซิเดชันของธาตุทั้งหมดใน SO2 เท่ากับ 0 สามารถหาเลข
ออกซิเดชัน ของ S ได้ดังนี้

[เลขออกซเิ ดชนั ของ S] + [2 x (-2)] = 0
เลขออกซเิ ดชันของ S = +4

ดังนั้น เลขออกซิเดชันของกามะถันเท่ากับ +4 และเลขออกซิเดชันของออกซิเจน
เท่ากับ -2

9 2. หาเลขออกซิเดชันของธาตุทง้ั หมดในฟอสเฟตไอออน (PO43-)

จากข้อกาหนด
O มเี ลขออกซเิ ดชันเทา่ กบั -2 ในสารประกอบสว่ นใหญ่
เน่ืองจากผลรวมเลขออกซิเดชันของธาตุทั้งหมดใน PO43- เท่ากับ -3 สามารถหาเลข
ออกซเิ ดชัน ของ P ได้ดังนี้

[เลขออกซิเดชันของ P] + [4 x (-2)] = -3
เลขออกซิเดชันของ P = +5

ดังนั้น เลขออกซิเดชันของฟอสฟอรัสเท่ากับ +5 และเลขออกซิเดชันของออกซิเจน
เท่ากับ 2

ตัวอย่างที่ 2ตัวอย่างที่ 2

หาเลขออกซิเดชันของ O ใน H2O2 KO2 และ OF2
วธิ ีทา หาเลขออกซิเดชันของ O ใน H2O2

[2 x เลขออกซิเดชนั ของ H] + [2 x เลขออกซิเดชนั ของ O) = 0

แทนค่าไดเ้ ปน็ [2 x (+1)] + [2 x เลขออกซิเดชันของ O] = 0

เลขออกซิเดชันของ O = - 1

ดังนัน้ เลขออกซเิ ดชันของ O ใน H2O2 มคี ่าเทา่ กบั -1

หาเลขออกซเิ ดชันของ O ใน KO2
[เลขออกซเิ ดชันของ K] + [2 x เลขออกซิเดชันของ O] = 0

แทนค่าไดเ้ ปน็ (1) + [2 x เลขออกซิเดชันของ O] = 0

เลขออกซิเดชนั ของ O = - 1
2
1
ดังนัน้ เลขออกซเิ ดชันของ O ใน KO2 มคี ่าเทา่ กบั - 2

หาเลขออกซเิ ดชันของ O ใน OF2

[เลขออกซเิ ดชันของ O] + [2 x เลขออกซเิ ดชันของ F] = 0 10

แทนค่าได้เปน็ [เลขออกซเิ ดชันของ O] + [2 x (-1)] = 0

เลขออกซเิ ดชันของ O = +2

ดังนัน้ เลขออกซิเดชันของ O ใน OF2 มคี ่าเทา่ กบั +2

ตรวจสอบความเขา้ ใจ

เลขออกซเิ ดชันของโครเมยี ม (Cr) ในโครเมยี ม(II)ออกไซด(์ CrO) และโครเมตไอออน
(CrO₄2-) มีค่าเป็นเท่าใด
ตอบ เลขออกซิเดชันของโครเมียม (Cr) ในโครเมียม(II)ออกไซด์ (CrO) = +2 ,

เลขออกซเิ ดชนั ของโครเมยี ม (Cr) โครเมตไอออน (CrO4)2- = +6

จากตัวอย่าง 2 พบว่า ธาตุออกซิเจนมีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า
นอกจากนี้ยังมีธาตอุ น่ื อกี หลายธาตุท่มี ีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า ดังตาราง 11.1

หมู่ ธาตุ สารประกอบ (เลขออกซเิ ดชนั )

IVA C CH4 (-4) CCl4 (+4) CO (+2) CO2 (+4)
Si Ca2Si (-4) SiCl4 (+4) SIO2 (+4)

VA N NH3 (-3) NCl3 (+3) N2O (+1) NO (+2) N2O3 (+3) NO2 (+4) N2O5 (+5)
P PH3 (-3) PCl3 (+3) PCl5 (+5) P2O3 (+3) P2O5 (+5)

VIA O H2O (-2) Na2O2 (-1)
S H2S (-2) SCl2 (+2) SO2 (+4) SO3 (+6)

VIIA Cl HCl (-1) Cl2O (+1) Cl2O7 (+7) KClO2 (+3) KClO3 (+5) KClO4 (+7)
VIIB Mn MnO (+2) Mn2O3 (+3) MnO2 (+4) Mn2O5 (+5) KMnO4 (+6) KMnO4 (+7)
VIB Cr CrO (+2) CrCl3 (+3) CrI4 (+4) CrF5 (+5) CrO3 (+6)

ตาราง 11.1 เลขออกซเิ ดชันของธาตุในสารประกอบบางชนดิ

11

จากตาราง 11.1 ธาตุหมู่ IVA VA VIA VIIA (ยกเว้นฟลูออรีน) และโลหะแทรนซิชัน
ส่วนใหญ่มีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า อย่างไรก็ตามเลขออกซิชันมีค่าได้สูงสุดเท่ากับเลขหมู่หรือ
จานวนเวเลนซอ์ เิ ลก็ ตรอนของธาตนุ ัน้

เมื่อทราบเลขออกซิเดชันของธาตุทาให้สามารถระบุได้ว่าปฏิกิริยาใดเป็น ปฏิกิริยา

รีดอกซ์ โดยพิจารณาจากการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิชันของธาตุในสารที่ทาปฏิกิริยาเคมีกัน
เช่น ปฏกิ ิรยิ าเคมีระหว่างสารละลายกรดไฮโดรคลอรกิ กับสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์

HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)
เลขออกซิเดชัน (+1) (-1) (+1) (-2) (+1) (+1) (-1) (+1) (-2)

ปฏิกิริยานี้ไม่เป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ เน่ืองจากธาตุทุกชนิดในปฏิกิริยาเคมีไม่มีการ
เปลี่ยนแปลง เลขออกซิเดชัน

ปฏกิ ริ ิยาเคมีระหว่างโลหะสังกะสีกับสารละลายคอปเปอร์(II)ซัลเฟต
เลขออกซเิ ดชันลดลง

Zn(s) + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s)
เลขออกซิเดชัน (0) (+2) (+6) (-2) (+2) (+6) (-2) (0)

เลขออกซเิ ดชันเพิ่มขนึ้

ปฏกิ ิริยานี้เป็นปฏกิ ริ ยิ ารีดอกซ์ เนื่องจากมีธาตทุ มี่ กี ารเปลี่ยนแปลงเลขออกซเิ ดชัน โดย Zn
มี เลขออกซิเดชันเพิ่มข้ึน ส่วน Cu มเี ลขออกซิเดชันลดลง

ตรวจสอบความเขา้ ใจ

1. จงบอกความหมายของปฏิกิริยารีดอกซ์
ตอบ ปฏกิ ิรยิ ารีดอกซ์ คอื ปฏกิ ิริยาเคมีท่มี ีการถ่ายโอนอเิ ล็กตรอนระหว่างสาร

2. ปฏกิ ิริยาใดต่อไปนีเ้ ปน็ ปฏกิ ริ ยิ ารีดอกซ์ 12

2.1 2H2S(g) + 3O2(g)  2SO2(g) + 2H2O(g)

2H2S(g) + 3O2(g)  2SO2(g) + 2H2O(g)

เลขออกซเิ ดชัน (+1)(-2) (0) (+4)(-2) (+1)(-2)

2.2 HCO3-(aq) + OH-(aq)  H2O(l) + CO32-(aq)

HCO3-(aq) + OH-(aq)  H2O(l) + CO32-(aq)

เลขออกซิเดชนั (+1)(+4)(-2) (-2)(+1) (+1)(-2) (+4)(-2)

ดังนัน้ ปฏกิ ิรยิ าในขอ้ 2.1 เป็นปฏิกิรยิ ารีดอกซ์

พลังงานไฟฟ้าเกิดจากการถ่ายโอนอิเลก็ ตรอนปฏกิ ริ ิยาเคมีทมี่ ีการถ่ายโอนอิเลก็ ตรอน
ระหว่างสารเรียกว่า ปฏิกิริยารีดอกซ์ (redox reaction) การถา่ ยโอนอเิ ล็กตรอนระหว่าง
สารพจิ ารณาได้จาก การเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชันของธาตใุ นสารที่ทาปฏกิ ริ ยิ าเคมีน้นั

ในปฏกิ ริ ิยารีดอกซ์ สารที่มเี ลขออกซิเดชันเพิ่มข้นึ ซึ่งเกิดจากการให้อิเล็กตรอน เรียกว่า

ตัวรีดิวซ์ (reducing agent) ส่วนสารที่มีเลขออกซิเดชันลดลง ซ่ึงเกิดจากการรับ

อิเลก็ ตรอน เรียกว่า ตวั ออกซิไดส์ (oxidizing agent)

ถ้ากาหนดให้ X เป็นตัวรีดิวซ์ และ Y+ เป็นตัวออกซิไดส์ในปฏิกิริยารีดอกซ์ สามารถ

เขยี นสมการเคมขี องปฏิกิริยารีดอกซไ์ ด้ดังนี้

X(s) + Y+(aq)  X+(aq) + Y(s)

ปฏิกิริยารีดอกซ์สามารถแบ่งได้เป็น 2 ครึ่งปฏิกิริยา คือ คร่ึงปฏิกิริยาที่ให้อิเล็กตรอน

เรียกว่า ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน (oxidation half-reaction) และคร่ึงปฏิกิริยาที่รับ

อเิ ลก็ ตรอน เรียกว่า ครึ่งปฏกิ ริ ยิ ารีดักชัน (reduction half-reaction) เขียนแสดงได้ดังนี้

คร่ึงปฏิกริ ิยาออกซิเดชัน X(s) → X+ (aq) + e-

13 คร่ึงปฏิกริ ยิ ารีดักชัน Y+(aq) + e- → Y(s)

ดังนั้น เมื่อพิจารณาปฏิกิริยารีดอกซ์ระหว่างโลหะสังกะสีกับสารละลายคอปเปอร์(II)

ซัลเฟตดังสมการ

Zn(s) + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s)
สามารถเขยี นครึ่งปฏกิ ริ ิยาออกซเิ ดชันและคร่ึงปฏกิ ิรยิ ารีดักชัน ได้ดังนี้

ครึ่งปฏกิ ิรยิ าออกซิเดชัน Zn(s) → Zn(aq) + 2e-

ครึ่งปฏิกริ ิยารีดักชัน Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)

จะเห็นว่า สารที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชันของธาตุองค์ประกอบจะไม่นามา

เขียนในคร่ึงปฏิกิริยา ในที่นี้จึงไม่เขียน SO4 เนื่องจากทั้ง S และ O ไม่มีการเปลี่ยนแปลงเลข
ออกซิเดชัน เม่ือรวมครึ่งปฏิกริ ยิ าทัง้ สองจะได้เปน็ สมการไอออนิกสุทธขิ องปฏกิ ริ ยิ ารีดอกซ์ ดังนี้

Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)

ใบงานที่ 1 เรื่อง เลขออกซิเดชนั และปฏกิ ริ ยิ ารีดอกซ์

ผลการเรียนรู้
คานวณเลขออกซเิ ดชันและระบุปฏกิ ริ ยิ าท่เี ปน็ ปฏิกริ ยิ ารีดอกซ์

คาชี้แจง : ใหน้ ักเรียนตอบคาถามต่อไปนใ้ี ห้ถูกตอ้ ง

1. จงหาเลขออกซิเดชันของ Fe Cr และ Zn ในสารประกอบเชิงซ้อนที่กาหนดให้
ต่อไปนี้ ตามลาดับ [Fe(CN)6]4- [Cr(SO4)2]- [Zn(NH3)4]2+

ตอบ เลขออกซเิ ดชันของ Fe Cr และ Zn = +2 , +3 และ +2 ตามลาดับ

2. จงหาเลขออกซิเดชนั ของธาตตุ ่อไปนี้ 14
2.1 เลขออกซเิ ดชันของ Mn ใน MnO2 Mn2O3 และ MnO4-
ตอบ +4 , +3 และ +7 ตามลาดับ

2.2 เลขออกซิเดชันของ Cl ใน NaCl NaClO3 และ NaClO2
ตอบ -1 , +5 และ +3 ตามลาดับ

2.3 เลขออกซิเดชันของ N ใน N2O N2H4 และ NH2OH
ตอบ +1 , -2 และ -1 ตามลาดับ

2.4 เลขออกซิเดชันของ Cl ใน HClO HClO2 และ HClO4
ตอบ +1 , +3 และ +7 ตามลาดับ

2.5 เลขออกซิเดชันของ P ใน PH3 H2PO3 และ P4O6
ตอบ -3 , +4 และ +3 ตามลาดับ

2.6 เลขออกซเิ ดชันของ S ใน SO2 SO42- และ S2O32-
ตอบ +4 , +6 และ +2 ตามลาดับ

15

2.7 เลขออกซเิ ดชนั ของ Cr ใน CrO3 CrO72- และ PbCrO4
ตอบ +6 , +12 และ +6 ตามลาดับ

2.8 เลขออกซิเดชันของธาตแุ ฮโลเจนใน NaF HBrO2 และ KIO3
ตอบ -1 , +3 และ +5 ตามลาดับ

2.9 เลขออกซิเดชันของโลหะแทรนซิชันใน [Cr(NH3)4SO4]Cl [Fe(H2O)5]Cl2 และ
K2[PtCl4]
ตอบ +3 , +2 และ +2 ตามลาดับ

3. จงบอกความหมายของปฏิกริ ยิ ารีดอกซ์ และปฏกิ ริ ยิ านอนรีดอกซ์
ตอบ ปฏิกิริยารีดอกซ์ หมายถึง ปฏิกิริยาที่มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างสาร
ซ่ึงการถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างสารพิจารณาได้จากการ เปลี่ยนแปลง
เลขออกซเิ ดชันขอธาตุในสารที่ทาปฏิกิริยานั้น
ปฏิกิริยานอนรีดอกซ์ หมายถึง ปฏิกิริยาที่ไม่มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอน
ระหว่างสาร เพราะไม่มีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซเิ ดชันขอธาตุในสารที่ทาปฏิกริ ิยานั้น

4. จากปฏิกริ ิยาที่กาหนดให้ ปฏกิ ิริยาใดต่อไปนีเ้ ปน็ ปฏิกิริยารีดอกซแ์ ละปฏกิ ิริยานอนรีดอกซ์

ปฏกิ ริ ยิ าที่ 1 2H2S(g) + 3O2(g) → 2SO2(g) + 2H2O(g)
ปฏกิ ิรยิ าที่ 2 HCO3-(aq) + OH-(aq) → H2O(l) + CO32-(aq)
ปฏกิ ิริยาที่ 3 CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)
ปฏิกริ ิยาที่ 4 NH4+(aq) + S2-(aq) ⇌ NH3(aq) + HS-(aq)
ปฏิกิรยิ าที่ 5 Pb2+(aq) + I-(aq) ⇌ PbI2(s)
ปฏิกริ ยิ าที่ 6 H2SO4(aq) + 2KOH(aq) → K2SO4(aq) + 2H2O(l)

ตอบ ปฏกิ ิรยิ าที่ 1 และ 3 เปน็ ปฏิกริ ิยารAีดอกซ์ 16
ปฏิกิรยิ าที่ 2 , 4 , 5 และ 6 เปน็ ปฏิกิรยิ านอนรีดอกซ์

5. จงระบวุ ่าปฏกิ ิรยิ าที่กาหนดใหเ้ ป็นปฏิกริ ิยารีดอกซห์ รอื ไม่ ปฏกิ ริ ยิ ารดี อกซ์
เปน็ ไม่เป็น
ปฏิกิริยา

S(s) + O2(g) → SO2(g) 
Sn2+(aq) + 2Fe3+(aq) → Sn4+(aq) + 2Fe2+(aq)
CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(aq) 
2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g) 
AlCl3(aq) + 3KOH(aq) → 3KCl(aq) + Al(OH)3(aq)


ใบความรู้ที่ 2 ตัวรีดวิ ชแ์ ละตัวออกซไิ ดส์

ตัวรีดวิ ซ์ (Reducing agent) คือ สารทที่ าหน้าที่ใหอ้ เิ ลก็ ตรอนแก่สารอน่ื
ดังนัน้ ตวั รดี ิวซ์จงึ มีเลขออกซเิ ดชันเพมิ่ ข้ึน (เกิดปฏิกริ ยิ าออกซิเดชัน หรอื ถกู ออกซไิ ดซ์)

ตัวออกซิไดส์ (Oxidizing agent) คือ สารทที่ าหน้าที่รับอิเลก็ ตรอนจากสารอน่ื
ดังนั้น ตวั ออกซไิ ดส์จึงมีเลขออกซเิ ดชันลดลง (เกดิ ปฏิกริ ิยารีดักชัน หรอื ถูกรดี ิวซ)์

ตัวออกซไิ ดสห์ รอื ถูกรีดวิ ซ์
Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)

17 Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)

Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
ตวั รีดิวซ์หรือถ…ูกOอxอiกdซaิไtดiสo์ n

ตาราง 11.2 ความสามารถในการเป็นตัวรีดิวซห์ รอื ตัวออกซไิ ดส์ของธาตแุ ละไอออนของธาตุ
บางชนิดที่ภาวะเดียวกัน

ธาตุความสามารถในการเป็นตัวรีดิวซ์ ไอออน ไม่ดีด
ดีด K ความสามารถในการเป็นตัวออกซิไดส์ K+ ดีด
Ca2+
Ca Na+ 18
Na Mg2+
Mg Al3+
Al Zn2+
Zn Fe2+
Fe Ni2+
Ni Pb2+
Pb H+
H2 Cu2+
Cu Hg2+
Hg Ag+
Ag Au3+
ไม่ดีด Au

จากตาราง 11.2 จะเหน็ วา่ ธาตุโลหะหมู่หลักเปน็ ตัวรีดวิ ซท์ ี่ดีกว่าธาตุโลหะแทรนซิชัน ในขณะ
ที่ไอออนของธาตโุ ลหะแทรนซชิ ันเป็นตวั ออกซิไดสท์ ี่ดีกว่าไอออนของธาตโุ ลหะหมหู่ ลัก

ใบงานที่ 2 เร่ือง ตัวรีดิวชแ์ ละตวั ออกซิไดส์

ผลการเรียนรู้ : วิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงเลขออกซเิ ดชันและระบตุ ัวรีดิวซแ์ ละตัวออกซิ

ไดส์ รวมทั้งเขียนครึ่งปฏกิ ิริยาออกซเิ ดชันและครึ่งปฏกิ ริ ิยารีดักชันของปฏกิ ิริยารีดอกซ์

คาชีแ้ จง : ใหน้ ักเรียนตอบคาถามต่อไปนใ้ี ห้ถูกตอ้ ง

1. จงเขียนสมการแสดงคร่ึงปฏิกิริยาที่เป็นปฏกิ ิรยิ าออกซเิ ดชันและคร่ึงปฏิกริ ยิ าที่เปน็ ปฏกิ ิริยา
รีดักชันของปฏิกิริยารีดอกซท์ ี่กาหนดให้ พร้อมทง้ั ระบตุ ัวรีดวิ ซแ์ ละตัวออกซไิ ดส์

1.1 Cu(s) + 2Ag+(aq) → Cu2+(aq) + 2Ag(s)
ตอบ คร่ึงปฏกิ ิรยิ าออกซิเดชัน Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e-

คร่ึงปฏกิ ริ ิยารีดกั ชัน 2Ag+(aq) + 2e- → 2Ag(s)
ตัวรีดวิ ซ์ คือ Cu(s) ตัวออกซไิ ดส์ คอื Ag+(aq)

19 1.2 2Al(s) + 6H+(aq) → 2Al3+(aq) + 3H2(g)
ตอบ ครึ่งปฏกิ ิริยาออกซิเดชัน 2Al(s) → 2Al3+(aq) + 6e-

คร่ึงปฏิกิรยิ ารีดกั ชัน 6H+(aq) + 6e- → 3H2(g)

ตัวรีดวิ ซ์ คอื Al(s) ตัวออกซไิ ดส์ คือ H+(aq)

1.3 Mg(s) + Cl2(aq) → Mg2+(aq) + 2Cl-(s)

ตอบ คร่ึงปฏิกิริยาออกซเิ ดชัน Mg(s) → Mg2+(aq) + 2e-
ครึ่งปฏิกริ ยิ ารีดกั ชัน Cl2(aq) + 2e- → 2Cl-(s)
ตัวรีดิวซ์ คอื Mg(s) ตัวออกซไิ ดส์ คอื Cl2(aq)

2. จากปฏกิ ริ ิยาทกี่ าหนดให้ ปฏกิ ิริยาใดต่อไปนี้เปน็ ปฏิกริ ิยารีดอกซ์และปฏกิ ิรยิ านอนรีดอกซ์
ปฏกิ ริ ยิ าที่ 1 5ClO3-(aq) + 3I2(g) → 6IO3-(aq) + 6H+(aq) + 5Cl-(aq)
ปฏกิ ริ ิยาที่ 2 3As2S3(aq) + 10NO3-(aq) + 4H2O(l) → 6H3AsO4(aq) + 10NO(aq) + 9S(s)
ปฏิกิริยาที่ 3 SO2(g) + Ag2CO3(g) + H2O(l) → 2Ag(s) + CO2(aq) + H2SO4(aq)
ปฏิกริ ิยาที่ 4 3MnSO4(aq) + 2KMnO4(aq) + 4KOH(aq) → 5MnO2(aq) + 3K2SO4(aq) + 2H2O(l)

2.1 ปฏกิ ริ ยิ าที่ 1 ตัวออกซไิ ดส์ คอื ClO3- ตัวรีดิวซ์ คอื I2

2.2 ปฏิกิรยิ าที่ 2 ตัวออกซไิ ดส์ คอื NO3- ตัวรีดวิ ซ์ คือ As2S3

2.3 ปฏิกิรยิ าที่ 3 ตัวออกซไิ ดส์ คือ Ag2CO3 ตัวรีดวิ ซ์ คอื SO2

2.4 ปฏิกริ ิยาที่ 4 ตัวออกซไิ ดส์ คือ KMnO4 ตัวรีดิวซ์ คือ MnSO4

2.5 ปฏกิ ริ ยิ าที่มีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชันมากท่สี ดุ คือ ปฏิกิรยิ าที่ 1

2.6 ปฏิกริ ยิ าที่ 1 ตัวรีดวิ ซม์ กี ารเปลี่ยนแปลงเลขออกซเิ ดชันไปเท่ากับ 5

2.7 ปฏิกิริยาที่ 2 ตัวถูกรีดิวซม์ กี ารเปลี่ยนแปลงเลขออกซเิ ดชันไปเท่ากับ 3

2.8 ปฏิกริ ิยาที่ 3 ตัวออกซไิ ดส์มีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชันไปเท่ากับ 1

2.9 ปฏกิ ริ ยิ าที่ 4 ตัวถกู ออกซไิ ดสม์ ีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชันไปเท่ากับ 2

3. สร้อยคอทองคา (Au) ทาปฏิกริ ิยากับสารละลายกรดกัดทอง (aqua regia) ซ่ึงเปน็ 20

สารละลายผสมของกรดไฮโดรคลอริก (HCl) และกรดไนทริก (HNO3) เขม้ ข้น ดังสมการเคมี
Au(s) + 3HNO3(g) + 4HCl → HAuCl4(aq) + 3NO2(aq) + 3H2O(l)

ปฏิกริ ิยานีส้ ารใดเป็นตัวออกซไิ ดส์ เพราะเหตใุ ด

ตอบ กรด HNO3 เป็นตัวออกซิไดส์ เพราะธาตุ N มีเลขออกซิเดชนั ลดลงจาก +5 เปน็ +4

ใบความรู้ที่ 3 การดุลสมการรีดอกซ์

การดุลสมการรีดอกซ์

การดุลสมการรีดอกซม์ หี ลกั การเดียวกับการดุลสมการเคมที ั่วไปคือ เติมเลขสัมประสทิ ธิ์
หน้าสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์เพื่อทาให้ผลรวมของจานวนอะตอมของธาตแุ ต่ละชนิด และประจุ
ไฟฟา้ รวม ในด้านซ้ายเทา่ กบั ด้านขวาของสมการ แต่สาหรับปฏิกริ ยิ ารีดอกซท์ ี่มีความซับซอ้ น
ควรใช้วธิ ีเฉพาะ สาหรับการดุลสมการรีดอกซซ์ ่ึงมี 2 วิธี คือ วธิ ีเลขออกซเิ ดชันและวธิ ีคร่ึง
ปฏกิ ริ ยิ า ดังนี้ ดังนี้

การดลุ สมการรดี อกซ์โดยวธิ เี ลขออกซเิ ดชัน

ดลุ สมการรีดอกซต์ ่อไปนี้
Al(s) + Zn2+(aq) → Al3+(aq) + Zn(s)

วธิ ีทา

21 ขั้นที่ 1 พจิ ารณาเลขออกซเิ ดชันทเี่ ปลี่ยนแปลง

Al(s) + Zn2+(aq) → Al3+(aq) + Zn(s)
เลขออกซิเดชัน 0 +2 +3 0
AI มเี ลขออกซิเดชันเพ่ิมขนึ้ 3 ส่วน Zn มเี ลขออกซิเดชันลดลง 2
ขัน้ ที่ 2 ดุลเลขออกซิเดชนั ที่เพ่ิมขนึ้ ให้เทา่ กันกบั เลขออกซิเดชนั ที่ลดลง โดยเติมเลขสมั ประสิทธิ์
หน้าสารตัง้ ต้นและผลิตภัณฑ์

เพ่ิมข้นึ 2 x 3 = 6
2Al(s) + 3Zn2+(aq) → 2Al3+(aq) +3Zn(s)

ลดลง 3 x 2 = 6

Note

ขัน้ ที่ 3 ดลุ จานวนอะตอมของธาตทุ ไี่ ม่เปลี่ยนเลขออกซิเดชัน ซ่ึงในท่นี ี้ไมม่ ธี าตทุ ี่ไมเ่ ปลี่ยน
เลขออกซิเดชัน

ตรวจสอบความถกู ต้อง โดยนับผลรวมของจานวนอะตอมของแต่ละธาตุและประจุไฟฟ้า
ทางด้านซ้ายและด้านขวาของสมการ ซึ่งต้องได้จานวนเทา่ กนั

จานวน Al 2Al(s) + 3Zn2+(aq) 2Al3+(aq) +3Zn(s)
จานวน Zn 2 2
ผลรวมประจุไฟฟ้า 3 3

0 + 3(2+) = 6+ 2(3+) + 0 = 6+

ดังนั้น สมการรีดอกซท์ ี่ดุลแล้ว เป็นดังนี้
2Al(s) + 3Zn2+(aq) → 2Al3+(aq) +3Zn(s)

จากตัวอย่างข้างต้นสามารถสรุปขั้นตอนการดลุ สมการรีดอกซโ์ ดยวิธีเลขออกซเิ ดชันได้ดังนี้

1. พิจารณาเลขออกซเิ ดชันทเี่ ปลี่ยนแปลง

2. ดลุ เลขออกซิเดชันทเี่ พ่ิมขน้ึ ให้เทา่ กบั เลขออกซิเดชันท่ลี ดลง

3. ดุลจานวนอะตอมของธาตทุ ไี่ ม่เปลี่ยนเลขออกซเิ ดชัน 22

- ดุลจานวนอะตอมท่ไี ม่ใช่ O และ H

- ดุลจานวนอะตอม O โดยการเติม H2O และดุลอะตอม H โดยเตมิ H+
- สาหรับปฏิกิริยาในภาวะเบส ให้เติม OH- จานวนเท่ากับ H+ ทั้งสองด้าน

ของสมการ รวม H+ กับ OH- เป็น H2O และหกั ล้าง H2O ที่ปรากฏทั้งสองด้านของสมการ

Note Note

การดุลสมการรดี อกซ์โดยวธิ คี รงึ่ ปฏกิ ิรยิ า

ดุลสมการรีดอกซต์ ่อไปนี้โดยวิธีคร่ึงปฏิกริ ยิ า

Cr2O72-(aq) + I-(aq) → Cr3+(aq) + I2(aq) (ในภาวะกรด)

วิธีทา พิจารณาการเปลี่ยนเลขออกซิเดชันของธาตุเพื่อกาหนดคร่ึงปฏิกิริยาออกซิเดชันและ

ครึ่งปฏกิ ิรยิ ารีดักชัน

Cr2O72-(aq) + I-(aq) → Cr3+(aq) + I2(aq)

เลขออกซิเดชัน +6 -1 +3 0

ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน I-(aq) → I2(aq)
ครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน Cr2O72-(aq) → Cr3+(aq)

ขัน้ ที่ 1 ดลุ จานวนอะตอมของแต่ละธาตุและผลรวมประจไุ ฟฟ้าในแต่ละคร่ึงปฏิกริ ิยา มลี าดับดังนี้

ครึ่งปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชนั

ดุลจานวนอะตอมที่ไม่ใช่ O และ H 2I-(aq) → I2(aq)

ดลุ จานวนอะตอม O โดยเติม H2O ไม่มี O จงึ ไม่ตอ้ งเตมิ H2O

23 ดลุ จานวนอะตอม H โดยเตมิ H+ ไม่มี H จึงไม่ตอ้ งเตมิ H+
ดลุ จานวนประจุไฟฟา้ โดยเตมิ e- 2I-(aq) → I2(aq) + 2e-

ครึ่งปฏกิ ริ ยิ ารดี ักชนั

ดุลจานวนอะตอมที่ไม่ใช่ O และ H Cr2O72-(aq) → 2Cr3+(aq)
Cr2O72-(aq) → 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)
ดลุ จานวนอะตอม O โดยเติม H2O Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) → 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)
ดุลจานวนอะตอม H โดยเติม H+ Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) + 6e- → 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)
ดลุ จานวนประจุไฟฟ้า โดยเตมิ e-

ขั้นที่ 2 ทาจานวนอิเล็กตรอนในแต่ละคร่ึงปฏิกิริยาให้เท่ากัน โดยคุณด้วยตัวเลขที่เหมาะสม ซึ่ง

เปน็ ตัวเลขจานวนเตม็ ที่น้อยที่สุด

คร่ึงปฏกิ ิริยาออกซิเดชัน คูณด้วย 3 เพ่ือให้มี 6e- เท่ากับครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน
6I-(aq) → 3I2(aq) + 6e-

ครึ่งปฏกิ ริ ยิ ารีดักชัน
Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) + 6e- → 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)

ขั้นที่ 3 รวมสองครึ่งปฏิกิริยาเข้าด้วยกันแล้วหักล้างจานวนอิเล็กตรอน โมเลกุล หรือ

ไอออน ที่เหมอื นกัน ออกทัง้ สองด้านด้วยจานวนที่เท่ากัน
6I-(aq) → 3I2(aq) + 6e-

Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) + 6e- → 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)
6I-(aq) + Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) → 3I2(aq) + 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)
ตรวจสอบความถกู ต้อง โดยนับผลรวมของจานวนอะตอมของแต่ละธาตุและประจไุ ฟฟ้าทาง

ด้านซ้ายและด้านขวาของสมการ ซ่ึงต้องได้จานวนเท่ากัน

จานวน Cr 6I-(aq) + Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) 3I2(aq) + 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)
จานวน I 2 2
จานวน O 6 6
จานวน H 7 7
ผลรวมประจุไฟฟ้า 14 14

(2-) + 6(1-) + 14(1+) = 6+ 2(3+) + 0 + ) = 6+

ดังนัน้ สมการรีดอกซท์ ี่ดุลแล้ว เปน็ ดังนี้

6I-(aq) + Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) → 3I2(aq) + 2Cr3+(aq) + 7H2O(l) 24

จากตัวอย่างข้างต้นสามารถสรปุ ขั้นตอนการดลุ สมการรีดอกซโ์ ดยวธิ ีครึ่งปฏิกริ ิยาได้ดังนี้

1. ดุลจานวนอะตอมของธาตุและผลรวมของประจุไฟฟ้าในแต่ละครึ่งปฏิกิริยาโดยมี

ลาดับดังนี้

- ดุลจานวนอะตอมท่ไี ม่ใช่ O และ H

- ดุลจานวนอะตอม O โดยการเตมิ H2O
- ดุลจานวนอะตอม H โดยการเตมิ H+
- ดลุ จานวนประจไุ ฟฟา้ โดยการเติม e-
2. ทาจานวน e- ในแต่ละครึ่งปฏิกริ ยิ าใหเ้ ท่ากัน

3. รวมสองครึ่งปฏิกิริยาเข้าด้วยกัน และหักล้างจานวนอิเล็กตรอน โมเลกุล หรือ
ไอออน ที่เหมือนในสองด้านของสมการ สาหรับปฏิกิริยาในภาวะเบส ให้เติม OH- จานวน
เท่ากับ H+ ทั้งสองด้านของสมการ รวม H+ กับ OH- เป็น H2O และหักล้าง H2O ที่ปรากฏ
ทัง้ สองด้านของสมการ

ใบงานที่ 3 เร่ือง การดลุ สมการรีดอกซ์

ผลการเรียนรู้

ดลุ สมการรีดอกซด์ ้วยการใชเ้ ลขออกซิเดชัน และวิธีคร่ึงปฏิกิริยา

คาชีแ้ จง : ให้นักเรียนตอบคาถามต่อไปนใ้ี ห้ถูกตอ้ ง

1. จงดุลสมการรีดอกซต์ ่อไปนีโ้ ดยใชเ้ ลขออกซิเดชัน
Al(s) + Zn2+(aq) → Al3+(aq) + Zn(s)

ตอบ ขั้นที่ 1 พจิ ารณาเลขออกซิเดชันทเี่ ปลี่ยนแปลง

Al(s) + Zn2+(aq) → Al3+(aq) + Zn(s)

เลขออกซิเดชัน 0 +2 +3 0

AI มเี ลขออกซเิ ดชันเพิ่มขนึ้ 3 ส่วน Zn มเี ลขออกซิเดชันลดลง 2

ขั้นที่ 2 ดุลเลขออกซิเดชันทเี่ พิ่มขนึ้ ให้เทา่ กนั กับเลขออกซิเดชันท่ลี ดลง โดย

เติมเลขสัมประสทิ ธิ์หน้าสารตั้งต้นและผลติ ภัณฑ์

25 2Al(s) + 3Zn2+(aq) → 2Al3+(aq) + 3Zn(s)

ขั้นที่ 3 ดุลจานวนอะตอมของธาตุที่ไม่เปลี่ยนเลขออกซิเดชัน ซ่ึงในที่นี้ไม่มี
ธาตุที่ไมเ่ ปลี่ยน เลขออกซิเดชัน

ตรวจสอบความถูกต้อง โดยนับผลรวมของจานวนอะตอมของแต่ละธาตุและ

ประจไุ ฟฟ้า ทางด้านซ้ายและด้านขวาของสมการ ซึ่งต้องได้จานวนเทา่ กนั

จานวน Al 2Al(s) + 3Zn2+(aq) 2Al3+(aq) +3Zn(s)
จานวน Zn 2 2
ผลรวมประจไุ ฟฟ้า 3 3

0 + 3(2+) = 6+ 2(3+) + 0 = 6+

ดังนั้น สมการรีดอกซท์ ี่ดุลแล้ว เปน็ ดังนี้
2Al(s) + 3Zn2+(aq) → 2Al3+(aq) +3Zn(s)

2. จงดุลสมการรีดอกซต์ ่อไปนีโ้ ดยใชเ้ ลขออกซเิ ดชัน

Al(s) + CuCl2(aq) → AlCl3(aq) + Cu(s)

ตอบ ขั้นที่ 1 พจิ ารณาเลขออกซิเดชันทเี่ ปลี่ยนแปลง

Al(s) + CuCl2(aq) → AlCl3(aq) + Cu(s)

เลขออกซิเดชัน 0 +2 -1 +3 -1 0

AI มเี ลขออกซิเดชันเพ่ิมข้นึ 3 ส่วน Cu มเี ลขออกซเิ ดชันลดลง 2

ขัน้ ที่ 2 ดลุ เลขออกซิเดชันทเี่ พ่ิมขน้ึ ให้เทา่ กนั กับเลขออกซิเดชันท่ลี ดลง

โดยเติมเลขสมั ประสิทธิ์หนา้ สารตัง้ ตน้ และผลติ ภัณฑ์
2Al(s) + 3CuCl2(aq) → 2AlCl3(aq) + 3Cu(s)

ขัน้ ที่ 3 ดลุ จานวนอะตอมของธาตุที่ไม่เปลี่ยนเลขออกซิเดชัน ซึ่งในที่นี้คือธาตุ

Cl จะได้สมการที่ดลุ แล้วคือ

2Al(s) + 3CuCl2(aq) → 2AlCl3(aq) + 2Cu(s)

จานวน Al 2Al(s) + 3CuCl2(aq) 2AlCl3(aq) + 2Cu(s) 26
จานวน Cu 2 2
จานวน Cl
ผลรวมประจไุ ฟฟา้ 3 3

6 6

0+0=0 0+0=0

ดังนัน้ สมการรีดอกซท์ ี่ดลุ แล้ว เป็นดังนี้
2Al(s) + 3CuCl2(aq) → 2AlCl3(aq) + 2Cu(s)

3. จงดุลสมการรีดอกซต์ ่อไปนี้โดยวธิ ีคร่ึงปฏกิ ริ ิยา (ในภาวะกรด)
Cr2O72-(aq) + H2S(aq) + H+(aq) → Cr3+(aq) + H2O(aq) + S(s)

พิจารณาการเปลี่ยนเลขออกซิเดชันของธาตเุ พ่ือกาหนดครึ่งปฏิกริ ยิ าออกซเิ ดชันและ

คร่ึงปฏกิ ิรยิ ารีดกั ชัน

Cr2O72-(aq) + H2S(aq) + H+(aq) → Cr3+(aq) + H2O(aq) + S(s)

เลขออกซิเดชัน +6 -2 +3 0

ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน H2S(aq) → S(s)
ครึ่งปฏกิ ริ ิยารีดกั ชัน Cr2O72-(aq) → Cr3+(aq)

ขัน้ ที่ 1 ดุลจานวนอะตอมของแต่ละธาตุและผลรวมประจไุ ฟฟา้ ในแต่ละครึ่งปฏิกริ ยิ า โดยมี

ลาดับดังนี้

ครึ่งปฏิกิรยิ าออกซเิ ดชัน

ดุลจานวนอะตอมที่ไมใ่ ช่ O และ H H2S(aq) → S(s)

ดลุ จานวนอะตอม O โดยเติม H2O ไม่มี O จงึ ไม่ต้องเตมิ H2O
ดุลจานวนอะตอม H โดยเติม H+ H2S(aq) → S(s) + 2H+(aq)

27 ดลุ จานวนประจไุ ฟฟา้ โดยเตมิ e- H2S(aq) → S(s) + 2H+(aq) + 2e-
คร่ึงปฏิกิริยารีดักชัน

ดุลจานวนอะตอมที่ไมใ่ ช่ O และ H Cr2O72-(aq) → 2Cr3+(aq)
Cr2O72-(aq) → 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)
ดุลจานวนอะตอม O โดยเตมิ H2O Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) → 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)
ดลุ จานวนอะตอม H โดยเตมิ H+ Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) + 6e- → 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)
ดลุ จานวนประจุไฟฟา้ โดยเตมิ e-

ขั้นที่ 2 ทาจานวนอิเล็กตรอนในแต่ละครึ่งปฏิกิรยิ าให้เทา่ กนั โดยคูณด้วยตัวเลขท่ี

เหมาะสม ซ่ึงเป็นตัวเลขจานวนเตม็ ที่น้อยที่สุด

ครึ่งปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชนั คูณด้วย 3 เพ่ือให้มี 6e- เท่ากับครึ่งปฏกิ ริ ยิ ารีดักชัน
3H2S(aq) → 3S(s) + 6H+(aq) + 6e-

ครึ่งปฏกิ ริ ยิ ารดี กั ชนั คูณด้วย 1 เพื่อให้มี 6e- เท่ากับครึ่งปฏกิ ริ ยิ าออกซิเดชัน
Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) + 6e- → 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)

ขั้นที่ 3 รวมสองครึ่งปฏิกริ ิยาเข้าดว้ ยกันแล้วหักล้างจานวนอเิ ล็กตรอน โมเลกลุ หรือ
ไอออน ที่เหมอื นกัน ออกทัง้ สองด้านด้วยจานวนที่เท่ากัน

3H2S(aq) → 3S(s) + 6H+(aq) + 6e-
Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) + 6e- → 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)
3H2S(aq) + Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) → 3S(s) + 6H+(aq) + 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)
3H2S(aq) + Cr2O72-(aq) + 8H+(aq) → 3S(s) + + 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)

ตรวจสอบความถูกต้อง โดยนับผลรวมของจานวนอะตอมของแต่ละธาตุและประจไุ ฟฟา้
ทางด้านซ้ายและด้านขวาของสมการ ซึ่งต้องได้จานวนเท่ากัน

จานวน Cr 3H2S(aq) + Cr2O72-(aq) + 8H+(aq) 3S(s) + + 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)
จานวน S 2 2
จานวน O 3
จานวน H 3 7
ผลรวมประจุไฟฟา้ 14
7
0 + 2(3+) + 0 = 6+
14

0 + 1(2-) + 8(1+) = 6+

ดังนั้น สมการรีดอกซ์ที่ดุลแล้ว เป็นดังนี้
3H2S(aq) + Cr2O72-(aq) + 8H+(aq) → 3S(s) + + 2Cr3+(aq) + 7H2O(l)

4. จงดลุ สมการรีดอกซต์ ่อไปนีโ้ ดยวธิ ีคร่ึงปฏกิ ริ ยิ า (ในภาวะเบส)
MnO4-(aq) + S2-(aq) → MnO2(aq) + S(s)

พจิ ารณาการเปล่ยี นเลขออกซเิ ดชันของธาตเุ พื่อกาหนดครึ่งปฏิกิรยิ าออกซิเดชันและครึ่งปฏิกริ ยิ ารีดักชัน

MnO4-(aq) + S2-(aq) → MnO2(aq) + S(s)

เลขออกซิเดชัน +7 -2 +4 0

ครึ่งปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชัน S2-(aq) → S(s)

คร่ึงปฏิกิรยิ ารีดักชัน MnO4-(aq) → MnO2 (s)

ขัน้ ที่ 1 ดุลจานวนอะตอมของแต่ละธาตแุ ละผลรวมประจไุ ฟฟ้าในแต่ละคร่ึงปฏิกริ ิยา โดยมีลาดับดังนี้

28

ขัน้ ที่ 2 ทาจานวนอิเล็กตรอนในแต่ละคร่ึงปฏิกิริยาให้เท่ากัน โดยคูณดว้ ยตัวเลขทีเ่ หมาะสม ซึ่งเปน็ ตัวเลข
จานวนเตม็ ที่นอ้ ยท่สี ุด
ครึ่งปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชนั คูณด้วย 3 เพ่ือให้มี 6e- เท่ากับครึ่งปฏกิ ิรยิ ารีดักชัน

3S2-(aq) → 3S(s) + 6e-
ครึ่งปฏิกริ ยิ ารดี ักชนั คูณด้วย 2 เพื่อให้มี 6e- เท่ากับคร่ึงปฏิกริ ิยาออกซิเดชัน

2MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 6e- → 2MnO2(s) + 4H2O(l)

ขัน้ ที่ 3 รวมสองคร่ึงปฏิกิริยาเข้าด้วยกันแล้วหกั ล้างจานวนอิเลก็ ตรอน โมเลกลุ หรอื ไอออนที่
เหมอื นกัน ออกทั้งสองด้านด้วยจานวนที่เท่ากัน

3S2-(aq) → 3S(s) + 6e-
2MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 6e- → 2MnO2(s) + 4H2O(l)
3S2-(aq) + 2MnO4-(aq) + 8H+(aq) → 3S(s) + 2MnO2(s) + 4H2O(l)

เน่ืองจากปฏิกิรยิ านีเ้ กดิ ในภาวะเบส จึงเติม OH- จานวนเท่ากับ H+ ซ่ึงในที่น้เี ติม 8OH- ทัง้ สองด้าน
ของสมการ
3S2-(aq) + 2MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 8OH-(aq) → 3S(s) + 2MnO2(s) + 4H2O(l) + 8OH-(aq)
รวม OH- กับ H+ ให้เปน็ H2O และหักล้าง H2O ในสองด้านของสมการ

3S2-(aq) + 2MnO4-(aq) + 4H2O(l) → 3S(s) + 2MnO2(s) + 8OH-(aq)
ตรวจสอบความถูกต้อง โดยนับผลรวมของจานวนอะตอมของแต่ละธาตุและประจไุ ฟฟ้า
ทางด้านซ้ายและด้านขวาของสมการ ซ่ึงต้องได้จานวนเท่ากัน

ดังนัน้ สมการรีดอกซท์ ี่ดุลแล้ว เปน็ ดังนี้
3S2-(aq) + 2MnO4-(aq) + 4H2O(l) → 3S(s) + 2MnO2(s) + 8OH-(aq)

ใบความรู้ที่ 4 เซลลเ์ คมไี ฟฟ้า

เน่ืองจากปฏิกิริยารีดอกซ์เป็นปฏิกิริยาที่มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างสาร ดังนั้น
ปฏิกิริยารีดอกซ์จึงสามารถนามาใช้ในการผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ โดยแยกให้ครึ่งปฏิกิริยา
ออกซิเดชัน และคร่ึงปฏิกิริยารีดักช้ันเกิดข้ึนที่แต่ละขั้วไฟฟ้าในเซลล์เคมีไฟฟ้า
(electrochemical cell) ทาให้การถ่ายโอนอิเล็กตรอนไม่ได้เกิดขึ้นโดยตรงที่ผิวสัมผัส
ของคู่สารที่ทาปฏิกิริยารีดอกซ์ จึงสามารถนาอุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น หลอดไฟฟ้า โวลต์มิเตอร์
มาต่อระหว่างขั้วไฟฟ้าเพื่อใช้ประโยชน์จาก กระแสไฟฟ้าหรือวัดค่าความต่างศักย์ได้
ซึ่งปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เกี่ยวข้องกับพลังงานไฟฟ้าเรียกว่า ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า
(electrochemical reaction)

องค์ประกอบของเซลล์เคมไี ฟฟ้า

ปฏิกริ ยิ ารีดอกซร์ ะหว่างโลหะสังกะสี (Zn) กับสารละลายของคอปเปอร์(II)ไอออน (Cu)
สามารถทาให้เป็นเซลลเ์ คมีไฟฟา้ ได้ โดยการแยกครึ่งปฏิกริ ิยาออกซิเดชันของโลหะสังกะสีกับ

29 ครึ่งปฏิกิรยิ ารีดักชนั ของคอปเปอร์(II)ไอออนให้เกดิ ขึ้นที่ตา่ งขั้วไฟฟ้ากันใน 2ครึ่งเซลล์ ดังรูป 11.1

รูป 11.1 เซลล์เคมีไฟฟ้าทสี่ ารทาปฏกิ ิริยาแล้วให้พลังงานไฟฟา้

(Zn) ทาหน้าท่ีเป็นขั้วไฟฟ้าของคร่ึงเซลล์ท่ีเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน เรียกว่า
แอโนด (anode) โดยมี สารละลายซิงคซ์ ัลเฟต (ZnSO4) เป็นอเิ ลก็ โทรไลต์

ส่วนโลหะทองแดง (Cu) ทาหน้าท่ีเป็นขั้วไฟฟ้า ของครึ่งเซลล์ท่ีเกิดปฏิกิริยา
รีดักชัน เรียกว่า แคโทด (cathode) โดยมีสารละลายคอปเปอร(์ II)ชัลเฟต (CuSO4)
เป็นอิเล็กโทรไลต์ ในขณะท่ีปฏิกิริยารีดอกซ์ของ Zn และ Cu2+ ดาเนินไป
ความเข้มข้นของ Zn2+ ในครึ่งเซลล์ท่ีเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันจะเพิ่มข้ึน ส่วนความ
เขม้ ข้นของ Cu2+ ในคร่ึงเซลลท์ เี่ กิดปฏิกิริยารีดักชันจะลดลง ทาให้ปริมาณไอออนบวก
และไอออนลบในแต่ละครึ่งเซลล์ไม่สมดลุ กัน ส่งผลให้ความสามารถในการเกิดปฏิกิริยา
ในแต่ละคร่ึงเซลล์ลดลงอย่างรวดเร็ว จึงมีการใช้วัสดุท่ีมีอิเล็กโทรไลต์เข้มข้นเช่ือมต่อ
ระหว่างครึ่งเซลล์เรียกว่า สะพานเกลือ (salt bridge) หรือใช้เย่ือ (membrane)
ที่ยอมให้ ไอออนแพร่ผ่านได้ คั่นระหว่างอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งการเคล่ือนที่ของไอออนจาก
สะพานเกลือหรือผ่านเย่ือค่ัน สามารถช่วยรักษาสมดุลระหว่างไอออนบวกกับไอออน
ลบในแต่ละครึ่งเซลล์ได้ ดังน้ันองค์ประกอบสาคัญของเซลล์เคมีไฟฟ้า คือ ขั้วไฟฟ้าท่ี
เป็นแอโนดและแคโทด อิเล็กโทรไลต์ และอาจเชื่อมต่อกันด้วยสะพานเกลือหรือเย่ือคัน

โดยท่ีแอโนดเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน และแคโทด เกิดปฏิกิริยารีดักชัน ซ่ึงเมื่อทาให้ 30

ครบวงจร อเิ ลก็ ตรอนจะเคล่ือนท่จี ากแอโนดไปยังแคโทด

เซลล์เคมีไฟฟ้าท่ีให้พลังงานไฟฟ้าเรียกว่า เซลล์กัลวานิก (galvanic cell)
หรือเซลล์ โวลทาอิก (voltaic cell) โดยมีแอโนดเป็นขั้วลบ แคโทดเป็นขั้วบวก และ
อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านวงจรภายนอก เซลล์จากแอโนดไปยังแคโทด ปฏิกิริยาเคมีใน
เซลล์กัลวานกิ เปน็ ปฏิกริ ิยาท่เี กดิ ขึ้นได้เอง (spontaneous reaction)

NOTE

นอกจากเซลลก์ ัลวานกิ แล้วยังมีเซลล์เคมีไฟฟ้าอีกประเภทหน่ึงที่เรียกว่า เซลล์อิเล็กโทรลิติก
(electrolytic cell) ซ่ึงเป็นเซลล์ที่ต้องให้กระแสไฟฟ้าหรือพลังงานไฟฟ้าเพื่อทาให้
เกิดปฏิกิริยาเคมี เน่ืองจากเป็นปฏิกิริยาที่ไม่สามารถเกิดขึ้นได้เอง (non Spontaneous
reaction) และปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เกิดข้ึนในเซลล์อิเล็กโทรลิติกจะเป็นปฏิกิริยาย้อนกลับของ
ปฏิกิริยาที่เกิดข้ึนในเซลลก์ ัลวานกิ

เช่น เมื่อนาเซลลก์ ัลวานกิ ในรูป 11.1 มาต่อเขา้ กบั ขัว้ ไฟฟ้าของแหล่งกาเนิดไฟฟ้าที่ทาให้
เกิดความต่างศักย์ ระหว่างขั้วมากพอ โดยให้โลหะทองแดง (Cu) ต่อเข้ากับขั้วบวก และโลหะ
สังกะสี (Zn) ต่อเขา้ กบั ขั้วลบ ดังรูป 11.2

31

จากรูป 11.2 ที่ขั้วลบ Zn2+ จะรับอิเล็กตรอนที่แคโทดเกิดเป็น Zn ส่วน Cu ที่ขั้วบวก
จะไป อิเล็กตรอนท่แี อโนดเปลี่ยนเป็น Cu2+ ซ่ึงเป็นปฏิกิริยาย้อนกลับของปฏิกิริยาที่เกิดข้ึนใน
เซลลก์ ัลวานิก โดยแหลง่ กาเนดิ ไฟฟา้ ที่จะทาให้เกิดปฏกิ ิริยาในเซลล์อเิ ลก็ โทรลติ ิกต้องทาให้เกิด
ความต่างศักย์มากกว่าค่าความต่างศักย์ที่เกิดจากปฏิกิริยาที่เกิดข้ึนในเซลล์ กัลวานิกของสาร
เดียวกัน จะเห็นว่าเซลล์เคมีไฟฟ้าทั้งในเซลล์กัลวานิกและเซลล์อิเล็กโทรลติก ขั้วไฟฟ้าที่
เกิดปฏิกิริยารีดักช้ันเรียกว่า แคโทด ส่วนขั้วไฟฟ้าที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันเรียกว่า แอโนด
เสมอ และเน่ืองจากปฏิกิริยาที่เกิดข้ึนในเซลล์อิเล็กโทรลิติกเป็นปฏิกิริยาย้อนกลับของปฏิกิริยา
ที่เกดิ ขน้ึ ในเซลลก์ ัลวานิก เขยี นแสดงความสัมพันธข์ องปฏกิ ิริยาในเซลล์ทั้งสองได้ดังนี้

(Spontaneous)

galvanic cell

Zn(s) + Cu2+(aq) ⇌ Zn2+(aq) + Cu(s) + พลังงานไฟฟ้า

(Non spontaneous)

electrolytic cell

แผนภาพเซลล์

องค์ประกอบและหน้าที่ขยังสารที่เกี่ยวขอ้ งในปรยิ าเคมีของเซลล์เคมีไฟฟ้าสามารถแสดง

ได้ด้วยแผนภาพเซลล์ (cell notation) ซึ่งเขียนครึ่งเซลล์ที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันหรือครึ่ง

เซลล์ ออกซิเดชันไว้ทางด้านซ้าย และคร่ึงเซลล์ที่เกิดปฏิกิริยารีดักชันหรือครึ่งเซลล์รีดักชันไว้

ทางด้านขวา โดยมีเส้นคู่ขนาน (||) แสดงการแยกกันระหว่างอิเล็กโทรไลต์ของแต่ละคร่ึงเซลล์

ในแต่ละครึ่งเซลลใ์ ช้เส้นเดียว (|) คันระหว่างสารที่ไม่ผสมเปน็ เนื้อเดียวกัน เช่น

เซลลก์ ัลวานกิ ในรูป 11.1 เขยี นแสดงแผนภาพเซลล์ได้ดังนี้
Zn(s) | Zn2+(aq) | | Cu2+(aq) | Cu(s)

ปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชนั ปฏกิ ริ ิยารดี กั ชนั

สะพานเกลอื หรอื เยื่อ

แผนภาพครึ่งเซลล์ที่เกิดปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชัน : Zn(s) | Zn2+(aq)
แผนภาพครึ่งเซลล์ที่เกิดปฏิกิริยารีดักชัน : Cu2+(aq) | Cu(s)

เซลล์อเิ ล็กโทรลิติกในรูป 11.2 เขยี นแสดงแผนภาพเซลล์ได้ดังนี้

Cu(s) | Cu2+(aq) | | Zn2+(aq) | Zn(s)

ปฏิกิริยาออกซเิ ดชนั ปฏกิ ิริยารดี กั ชนั 32
สะพานเกลอื หรอื เย่ือ

แผนภาพครึ่งเซลลท์ ี่เกิดปฏิกริ ยิ าออกซเิ ดชัน : Cu(s) | Cu2+(aq)
แผนภาพคร่ึงเซลลท์ ี่เกิดปฏกิ ริ ิยารีดักชัน : Zn2+(aq) | Zn(s)

ในกรณีที่สารในครึ่งเซลล์ผสมเป็นเนื้อเดียวกัน จะคั่นด้วยเครื่องหมายจุลภาค (,) เช่น
Pt(s) | Fe2+(aq), Fe3+(aq) | | Sn4+(aq), Sn2+(aq) | Pt(s) เปน็ แผนภาพเซลลท์ ่มี ีโลหะ

แพลทนิ ัมเป็นขัว้ ไฟฟ้า ซึ่งไม่ทาปฏิกริ ยิ ารีดอกซ์ โดยมีปฏิกิริยาออกซิเดชันและปฏิกิริยารีดักชัน
ของเซลล์ เปน็ ดังนี้ ปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชัน Fe2+(aq) → Fe3+(aq) + e-

ปฏิกริ ิยารีดักชัน Sn4+(aq) + 2e- → Sn2+(aq)
แผนภาพเซลลท์ ี่สมบูรณค์ วรระบุความเขม้ ข้นของสารละลาย และความดันของแก๊ส เช่น
Zn(s) | Zn2+(aq, 1 M) || H+(aq, 1 M) | H2 (g, 1 atm) | Pt(s) นอกจากนี้ เซลล์
เคมไี ฟฟ้าที่ไมม่ สี ะพานเกลอื หรอื เยื่อเช่ือมต่อระหว่างครึ่งเซลล์ เขยี นแสดง แผนภาพได้ เช่น
Zn(s) | Zn2+(aq) |Zn(s)

ใบงานที่ 4.1 เรื่อง เซลลเ์ คมไี ฟฟา้

ผลการเรียนรู้ ระบุองค์ประกอบของเซลล์เคมีไฟฟ้าและเขียนสมการเคมี

ของปฏกิ ริ ยิ าที่แอโนดและปฏิกริ ิยารวม และแผนภาพเซลล์

คาชี้แจง : ให้นักเรียนตอบคาถามต่อไปน้ใี ห้ถูกตอ้ ง

1. จงบอกองค์ประกอบและหน้าที่ของเซลล์เคมีไฟฟา้

ตอบ 1. ขัว้ ไฟฟ้า เปน็ วัสดุที่นาไฟฟา้ โดยอาศัยการเคลื่อนที่ของอเิ ล็กตรอน มี 2 ชนิด
ขั้วแอโนด (Anode) คือ ขั้วทเ่ี กดิ ปฏิกริ ยิ าออกซเิ ดชัน เป็นขั้วลบ เนื่องจากให้อเิ ล็กตรอน
ขัว้ แคโทด (Cathode) คือ ขัว้ ทเ่ี กดิ ปฏกิ ริ ยิ ารีดักชัน เป็นขั้วบวก เน่ืองจากรับอเิ ลก็ ตรอน

2. สารละลายอิเล็กโทรไลต์ (Electrolyte) เป็นวัสดุนาไฟฟ้าได้โดยการเคลื่อนที่ของ
ไอออนที่เป็นองค์ประกอบนาไฟฟ้าได้ เพราะมีไอออนเคลื่อนที่ไปมาอยู่ในสารละลาย

3. สะพานเกลือ (Salt bridge) ทาหน้าที่รักษาสมดุลระหว่างไอออนบวกและไอออนลบ
ในอเิ ล็กโทรไลต์ ในขณะที่เกดิ ปฏิกิรยิ า โดยสะพานเกลอื จะเชื่อมต่ออิเล็กโทรไลต์ ใน 2 ครึ่งเซลล์

33 2. จากรูปเซลล์เคมีไฟฟา้ ที่กาหนดให้ จงตอบคาถามต่อไปนี้

2.1 โลหะใดทาหนา้ ที่เปน็ ขั้วไฟฟา้ ท่ไี ม่เกิดปฏิกิริยาเคมี และโลหะใดท่ที าหนา้ ที่เปน็
ขัว้ ไฟฟา้ ที่เกิดปฏกิ ริ ยิ าเคมี

ตอบ โลหะทองแดง (Cu) เปน็ ขัว้ ไฟฟ้าทไี่ ม่เกดิ ปฏกิ ริ ิยาเคมี ส่วนโลหะสังกะสี (Zn)
เปน็ ขัว้ ไฟฟ้าที่เกดิ ปฏิกิริยาเคมีด้วย

2.2 ไอออนใดเปน็ อเิ ลก็ โทรไลต์ที่ไมเ่ กดิ ปฏกิ ิรยิ าเคมี และไอออนใดเป็นอเิ ล็กโทรไลต์ที่
เกดิ ปฏกิ ริ ิยาเคมี
ตอบ Zn2+ และ SO42- เปน็ อเิ ลก็ โทรไลต์ที่ไมเ่ กดิ ปฏกิ ิริยาเคมี Cu2+ เปน็ อเิ ลก็ โทรไลต์
ที่เกิดปฏิกิริยาเคมีด้วย

2.3 เมื่อเวลาผา่ นไป ขัว้ โลหะใดกร่อนแลขั้วโลหะใดหนาขนึ้

ตอบ ขัว้ โลหะสังกะสี (Zn) กร่อน และขัว้ โลหะทองแดง (Cu) หนาขน้ึ

2.4 เขียนสมการรีดอกซท์ ี่เกิดข้ึน

ตอบ สมการรดี อกซท์ ี่เกดิ ขึ้นเปน็ ดังนี้
Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+ (aq) + Cu(s)

2.5 เพราะเหตใุ ดเมื่อต่อเซลล์เคมีไฟฟ้าครบวงจรเป็นเวลานานกระแสไฟฟ้าจงึ ลดลง

ตอบ เน่ืองจากปริมาณของสารตัง้ ต้น คอื โลหะสังกะสี (Zn) และคอปเปอร์(II)ไอออน

(Cu2+) ลดลง หรอื ไอออนในสะพานเกลือลดลง 34

3. จากแผนภาพเซลล์กัลวานกิ ท่กี าหนดให้ จงเขียนสมการเคมีของปฏิกิริยาที่แอโนด

แคโทด และปฏิกิริยารวมของเซลล์

3.1 Fe(s)|Fe2+(aq)||Cl-(aq)|Cl2(g)|Pt(s)

ตอบ ปฏิกิรยิ าออกซิเดชัน (แอโนด) Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e-
ปฏกิ ิริยารีดักชัน (แคโทด) Cl2(g) + 2e- → 2Cl-(aq)
ปฏกิ ิรยิ ารวม Fe(s) + Cl2(g) → Fe2+(aq) + 2Cl-(aq)

3.2 Pt(s)|Sn2+(aq), Sn4+(aq)||Cr3+(aq), Cr2+|Pt(s)

ตอบ ปฏกิ ิริยาออกซเิ ดชัน (แอโนด) Sn2+(aq) → Sn4+ (aq) + 2e-

ปฏิกิรยิ ารีดักชัน (แคโทด) Cr3+ (aq) + e- → Cr2+(aq)

ปฏิกริ ยิ ารวม Sn2+ (aq) + 2Cr3+ (aq) → Sn4+ (aq) + 2Cr2+(aq)

3.3 Sn(s)|Sn2+(aq)||Cu2+(aq)|Cu(s)
ตอบ ปฏกิ ิริยาออกซิเดชัน (แอโนด) Sn(s) → Sn2+ (aq) + 2e-

ปฏกิ ริ ยิ ารีดักชัน (แคโทด) Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)

ปฏกิ ริ ยิ ารวม Sn(s) + Cu2+ (aq) → Sn2+ (aq) + Cu(s)

4. เขยี นแผนภาพเซลลจ์ ากปฏิกริ ยิ าท่กี าหนดให้ต่อไปนี้
4.1 2Cr(s) + 3Fe2+(aq) → 2Cr3+(aq) + 3Fe(s)

35 ตอบ แผนภาพครึ่งเซลล์ที่เกดิ ปฏิกิริยาออกซเิ ดชนั : Cr(s)|Cr3+(aq)
แผนภาพคร่ึงเซลลท์ ี่เกิดปฏกิ ริ ยิ ารีดักชัน : Fe2+(aq)|Fe(s)
ดังนัน้ เขยี นแผนภาพเซลล์ได้เปน็ : Cr(s)|Cr3+ (aq)||Fe2+ (aq)|Fe(s)

4.2 H2(g) + 2Ag+(aq) → 2H+(aq) + 2Ag(s)

ตอบ แผนภาพครึ่งเซลล์ที่เกดิ ปฏิกิริยาออกซิเดชัน : Pt(s)|H2 (g)|H+(aq)
แผนภาพครึ่งเซลลท์ ี่เกดิ ปฏกิ ิรยิ ารีดักชัน : Ag+(aq)|Ag(s)

ดังนัน้ เขยี นแผนภาพเซลลไ์ ด้เปน็ Pt(s)|H2 (g)|H+(aq)||Ag+(aq)|Ag(s)

ศักยไ์ ฟฟา้ ของเซลล์

เนื่องจากกระแสไฟฟ้าเคล่ือนที่จากขั้วบวกซ่ึงมีศักย์ไฟฟ้าสูงกว่าไปยังขั้วลบซ่ึงมี
ศักย์ไฟฟ้าต่ากว่า ส่วนอิเล็กตรอนจะเคล่ือนที่ในทิศทางตรงกันข้ามกับกระแสไฟฟ้าเสมอ
ดังนั้นในเซลล์กัลวานิกของ Zn(s) | Zn (aq) || Cu (aq) | Cu(s) ซ่ึงมีอิเล็กตรอน
เคล่ือนที่จากขั้วโลหะสังกะสี (Zn) ไปยังขั้วโลหะ ทองแดง (Cu) แสดงว่าขั้วโลหะสังกะสี (Zn)
มีศกั ยไ์ ฟฟ้าต่ากว่าขั้วโลหะทองแดง (Cu) ผลตา่ งระหว่างศักย์ไฟฟ้าของขั้วไฟฟ้าหรือความต่าง

ศักย์ระหว่างขั้วไฟฟ้าทั้งสองเรียกว่า ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ (cell potential, Ecell) มีหน่วย

เปน็ โวลต์ (Volt หรอื V) สามารถวัดได้โดยใชโ้ วลตม์ เิ ตอร์

จากกจิ กรรมเม่ือนาท้งั สองคร่ึงเซลล์ต่างชนิดมาต่อกันด้วยสะพานเกลอื และต่อ

กับโวลล์มเิ ตอร์จะสามารถวดั ความต่างศักยห์ รือศักย์ไฟฟา้ ของเซลลไ์ ด้ โดย

อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากขั้วโลหะท่มี ีศักย์ไฟฟ้าต่า ไปยังขัว้ ท่มี ีศักย์ไฟฟา้ สูง ถ้าเปลี่ยน

โวลล์มิเตอรเ์ ป็นแบบดิจิทัลและต่อกับขัว้ ที่มีศักย์ไฟฟา้ สูงกว่าเข้ากับขั้วบวกและต่อขัว้ ท่ี

มีศักย์ไฟฟา้ ต่ากว่าเข้ากับขัว้ ลบของโวลล์มเิ ตอร์ ศักย์ไฟฟา้ ของเซลล์ที่วัดได้จะเป็นบวก 36

แต่ถ้าต่อสลับขว้ั ศักยไ์ ฟฟ้าของเซลลท์ วี่ ัดได้จะเป็นลบ

รูป 11.4 การต่อเซลลเ์ คมีไฟฟา้ กับโวลต์มเิ ตอรด์ จิ ทิ ัล
(ก) ต่อทองแดงกับขั้วบวกและสังกะสีกับขั้วลบ
(ข) ต่อทองแดงกับขัว้ ลบและสังกะสีกับขั้วบวก

ค่าศกั ยไ์ ฟฟา้ ของเซลลข์ ้นึ อยู่กับชนิดของสารที่เกิดปฏิกิริยาและภาวะที่ทาการวัด ซึ่งได้มี
การ กาหนดภาวะมาตรฐานสาหรับการวัดคือ ความเข้มข้นของสารละลายอิเล็กโทรไลต์เป็น
1.0 โมลต่อลิตร ความดัน 1 บรรยากาศ ที่อณุ หภูมิ 25 องศาเซลเซียส

ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์เป็นค่าความต่างศักย์ของ 2 คร่ึงเซลล์ซึ่งสามารถวัดได้โดยใช้โวลต์
มเิ ตอร์ แต่ค่าศกั ยไ์ ฟฟ้าของแต่ละครึ่งเซลล์ไม่สามารถวัดได้โดยตรง ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึง
กาหนดคร่ึงเซลล์ อ้างอิงที่มีศักย์ไฟฟ้าเป็น 0 โวลต์ โดยใช้ครึ่งเซลล์ที่เกิดปฏิกิริยารีดักชันของ
ไฮโดรเจนไอออน (H+) ได้แก๊สไฮโดรเจน (H2) บนขั้วแพลทินัม (Pr) ดังรูป 11.4 เรียกว่า
คร่ึงเซลล์ไฮโดรเจนมาตรฐาน (standard hydrogen half cell) นิยมเรียกกันทั่วไปว่า
ขัว้ ไฟฟา้ ไฮโดรเจนมาตรฐาน (standard hydrogen electrode, SHE)

รูป 11.4 ครึ่งเซลลไ์ ฮโดรเจนมาตรฐาน

เมื่อนาครึ่งเซลล์ทตี่ ้องการทราบศักยไ์ ฟฟ้าตอ่ เข้ากับ SHE ที่ภาวะในครึ่งเซลลท์ สี่ นใจ

37 เขา้ กบั ขั้วบวกของโวลตม์ ิเตอร์ ค่าศกั ย์ไฟฟา้ ของเซลล์ที่วดั ได้จะเรียกว่า ศักยไ์ ฟฟ้ามาตรฐาน
ของคร่ึงเซลลร์ ีดักชัน (standard reduction potential; E0) เช่น เม่ือนาคร่ึงเซลล์

Cu2+(aq) | Cu(s) ต่อกับ SHEอา่ นค่าศักย์ไฟฟา้ ของเซลลไ์ ด้เปน็ 0.34 โวลต์ แสดงว่า

ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของคร่ึงเซลล์ SHE และอ่านค่าศักย์ไฟฟ้าของครึ่งเซลล์ Cu2+(aq) |

Cu(s) มคี ่าสูงกว่าคร่ึงเซลล์ SHE แต่เม่ือนา Zn2+(aq) | Zn(s) ต่อกับ SHE และอ่านค่า

ศักยไ์ ฟฟ้าของเซลลไ์ ด้เป็น -0.76 โวลต์ แสดงว่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของคร่ึงเซลล์ Zn2+(aq)

| Zn(s) มศี ักยไ์ ฟฟ้ามาตรฐานตา่ กว่าคร่ึงเซลล์ SHE ดังรูป 11.5

รูป 11.5 การต่อครึ่งเซลล์ไฮโดรเจนมาตรฐานกับ
(ก) ครึ่งเซลลท์ องแดงมาตรฐาน (ข) คร่ึงเซลล์สังกะสีมาตรฐาน

ในการวัดค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของครึ่งเซลล์โดยให้ขั้วบวกของโวลต์มิเตอร์ต่อเข้ากับ
ขั้วโลหะที่สนใจเป็นการกาหนดให้ขั้วดังกล่าวเป็นแคโทด ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของคร่ึงเซลล์จึง
เป็นค่าที่กาหนดใหค้ ร่ึงเซลล์นั้นจะเกดิ ปฏิกริ ิยารีดักชัน ตามสมการเคมดี ังนี้

Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s) E0 = +0.34 V
E0 = 0.00 V
2H+(aq) + 2e- → H2(g) E0 = -0.76 V
Zn2+(aq) + 2e- → Zn(s)

จากค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของครึ่งเซลล์รีดักชัน ทาให้เรียงลาดับความสามารถการ

เป็นตัวออกซิไดส์ได้ดังนี้ Cu2+ > H+ > Zn2+ ซึ่งสอดคล้องกับข้อมูลในตาราง 11.2 ดังนั้นเม่ือ

นาคร่ึงเซลล์Cu2+(aq) | Cu(s) ต่อกับ SHE Cu2+ จะเกิดปฏิกิริยารีดักชันตามที่กาหนด แต่

เมื่อต่อคร่ึงเซลล์Zn2+(aq) | Zn(s) กับ SHE ได้ค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าเป็นลบ แสดงว่า

Zn2+ ไม่ได้เกิดปฏิกิริยารีดักชั่นตามที่กาหนด แต่โลหะสังกะสีเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน

ดังสมการ Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-

ในตาราง 11.3 ซ่ึงแสดงค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของคร่ึงเซลล์รีดักชัน หากต้องการระบุ

ค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของครึ่งเซลล์ออกซิเดชัน ซึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชันที่เป็นปฏิกิริยา 38
ย้อนกลับของปฏกิ ริ ิยารีดักชันนั้นจะเปน็ ตัวเลขเดิมแต่มีเครื่องหมายตรงกันข้าม เชน่

ปฏกิ ริ ิยารีดักชัน : Zn2+(aq) + 2e- → Zn(s)

E0red = -0.76 V

ปฏิกริ ยิ าออกซิเดชัน : Zn(s) → Zn(aq) + 2e-

E0ox = +0.76 V

เมื่อนาสองครึ่งเซลล์ใด ๆ มาต่อกัน สามารถคานวณค่าศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ได้จาก

ผลต่างของ ค่าศกั ย์ไฟฟา้ รีดักชันที่แคโทด (Ecathode) และแอโนด (Eanode) ดังนี้

ศักยไ์ ฟฟา้ ของเซลล์ = ศักยไ์ ฟฟ้ารีดักชันทแี่ คโทด - ศักยไ์ ฟฟ้ารีดักชันทแี่ อโนด

Ecell = Ecathode - Eanode

ในกรณีที่การคานวณใช้ค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของคร่ึงเซลล์รีดักชัน (E0) จากตาราง
11.3 จะได้ค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของเซลล์ (E0cell) ดังนี้

E0cell = E0cathode – E0anode

สาหรับเซลล์ Zn(s) | Zn2+(aq) | | Cu2+(aq) | Cu(s) สามารถคานวณค่าศักย์ไฟฟ้า
มาตรฐานของเซลล์ได้ดังนี้

สาหรับเซลล์ Zn(s) | Zn2+(aq) | | Cu2+(aq) | Cu(s) สามารถคานวณค่า
ศักยไ์ ฟฟา้ มาตรฐานของเซลลไ์ ด้ดังนี้

E0cell = E0Cu2+/Cu - E0Zn2+/Zn

= 0.34 V - (-0.76) V
= +1.10 V
ค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของเซลล์ Zn(s) | Zn2+(aq) | | Cu2+(aq) | Cu(s) คือ
1.10โวลต์ ซ่ึงมีค่าเป็นบวก แสดงว่าปฏิกิริยาสามารถเกิดข้ึนได้เองและเป็นเซลล์กัลวานิก หาก

39 ต้องการให้ปฏิกิริยารีดอกซ์ เกิดในทิศทางตรงกันข้ามหรือเป็นเซลล์อิเล็กโทรไลติก ปฏิกิริยา

รีดอกซ์ที่เกิดขึ้นจะมีศักย์ไฟฟ้าเป็น - 1.10 โวลต์ นั่นคือปฏิกิริยาไม่สามารถเกิดข้ึนได้เอง ถ้า
ต้องการให้ปฏิกิริยาเกิดข้ึนจะต้องมีการใส่แหล่งกาเนิดไฟฟ้าที่มีอีเอ็มเอฟมากกว่า 1.10 โวลต์
โดยให้ข้วั บวกของแหล่งกาเนิดไฟฟา้ ตอ่ กับโลหะทองแดง และขั้วลบต่อกับโลหะสังกะสี

นอกจากนี้ ค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของเซลล์สามารถใช้บอกความสามารถในการ
เกดิ ปฏกิ ิริยา เคมีได้ กล่าวคือปฏิกริ ยิ าเคมีที่มีค่าศักยไ์ ฟฟ้ามาตรฐานของเซลล์มากจะดาเนินไป
ข้างหน้าได้มากกวา่ ปฏกิ ริ ิยาเคมีท่มี ีค่าศักยไ์ ฟฟา้ มาตรฐานของเซลลน์ ้อย

NOTE

การต่อคร่ึงเซลล์ Al3+(aq) | Al(s) กับครึ่งเซลล์ Cu2+(aq) | Cu(s) เป็นเซลล์กัลวานิก

จะมีค่าศักยไ์ ฟฟา้ มาตรฐานของเซลลเ์ ท่าใด

วิธีทา จากตาราง 11.3 ศักยไ์ ฟฟ้ามาตรฐานของครึ่งเซลลร์ ีดักชันเปน็ ดังนี้

Al3+(aq) + 3e- → Al(s) E0 = -1.66 V

Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s) E0 = +0.34 V

ในการต่อเซลล์กัลวานิก ครึ่งเซลล์ Cu2+(aq) | Cu(s) มีค่า E0 สูงกว่าจึงเกิดปฏิกริยา

รีดักชัน (E0cathode) ส่วนครึ่งเซลล์ Al3+(aq) | Al(s) มีค่า E0 ต่ากว่าจึงเกิดปฏิกิริยา
ออกซิเดชัน (Eanode) ศักยไ์ ฟฟ้ามาตรฐานของเซลลค์ านวณได้ดังนี้

E0cell = E0cathode – E0anode

= 0.34 V - (-1.66) V

= 2.00 V
ดังนั้น เซลลน์ ี้มีค่าศักยไ์ ฟฟา้ มาตรฐาน 2.00 โวลต์

40

ใบงานที่ 5 เรื่องศกั ยไ์ ฟฟา้ ของเซลล์

ผลการเรียนรู้ คานวณค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของเซลล์ และระบุประเภทของ

เซลลเ์ คมีไฟฟา้ ขัว้ ไฟฟ้า และปฏกิ ิรยิ าเคมีที่เกดิ ขึ้น

คาชี้แจง : ใหน้ ักเรียนตอบคาถามต่อไปนใ้ี ห้ถูกตอ้ ง

ตอบคาถามต่อไปนโ้ี ดยกาหนดให้การคานวณใช้ค่า E0 จากตาราง 11.3 ในหนงั สือเรียน

1. กาหนดแผนภาพเซลล์ให้ดังนี้
Cr(s)|Cr3+(aq)||Sn4+(aq), Sn2+(aq)|Pt(s)

1.1 เขยี นสมการแสดงปฏิกริ ิยาออกซเิ ดชัน ปฏกิ ริ ิยารีดักชัน และปฏกิ ริ ยิ ารีดอกซ์

ตอบ จากแผนภาพแสดงว่าคร่ึงเซลล์ Cr(s)|Cr3+(aq) เปน็ แอโนดเกิดปฏกิ ิรยิ าออกซเิ ดชัน
และคร่ึงเซลล์ Pt(s)| Sn4+(aq), Sn2+(aq) เปน็ แคโทดเกิดปฏิกริ ิยารดี ักชัน ดังนัน้ จึงเขยี น
สมการแสดงปฏกิ ิริยาเคมีได้ดังนี้

ปฏิกริ ิยาออกซิเดชัน Cr(s) → Cr3+ (aq) + 3e-

41 ปฏิกิริยารีดักชัน Sn4+(aq) + 2e- → Sn2+ (aq)

ปฏิกิริยารดี อกซ์ 2Cr(s) + 3Sn4+aq) → 2Cr3+ (aq) + 3Sn2+ (aq)

1.2 คานวณค่าศกั ย์ไฟฟา้ มาตรฐานของเซลล์

ตอบ ค่าศกั ยไ์ ฟฟา้ มาตรฐานของเซลล์จากตาราง 11.3

Cr3+ (aq) + 3e- → Cr(s) E0 = -0.74 V
Sn4+ (aq) + 2e- → Sn2+ (aq) E0 = +0.13 V

E0 cell = E0 cathode – E0anode

= 0.13 – (-0.74)

= 0.87 V

2. คานวณคา่ ศักย์ไฟฟา้ มาตรฐานของเซลล์ต่อไปนี้
2.1 Ni(s)|Ni2+(aq)||Cu+(aq)|Cu(s)

ตอบ E0 cell = E0 cathode – E0anode

= 0.52 – (-0.25)
= 0.77 V

2.2 Fe(s)|Fe2+(aq)||Ag+(aq)|Ag(s)
ตอบ E0 cell = E0 cathode – E0anode

= 0.80 – (-0.44)
= 1.24 V

2.3 Mg(s)|Mg2+(aq)||Fe3+(aq), Fe2+(aq)|Pt(s)
ตอบ E0 cell = E0 cathode – E0anode

= 0.77 – (-2.37)
= 3.14 V

3. คานวณค่าศกั ย์ไฟฟา้ มาตรฐานของเซลล์จากปฏิกริ ิยาต่อไปนี้ 42

3.1 Mg(s) + 2Ag+(aq) → Mg2+(aq) + 2Ag(s)
Ag+(aq) + e- → Ag(s) (แคโทด)
ตอบ ปฏิกิริยารีดักชัน

ปฏิกิรยิ าออกซิเดชัน Mg(s) → Mg2+(aq) + 2e- (แอโนด)

หาค่า E0 แคโทด Ag+ (aq) + e- → Ag(s) E0 = +0.80 V
Mg2+(aq) + 2e- → Mg(s) E0 = -2.37 V
แอโนด
E0 cell = E0 cathode – E0anode

= 0.80 – (-2.37)

= 3.17 V

3.2 Zn(s) + Cl2(g) → Zn2+(aq) + 2Cl-(aq)

ตอบ E0 cell = E0 cathode – E0anode
= 1.36 – (-0.76)

= 2.12 V

3.3 Sn2+(aq) + 2Fe3+(aq) → Sn4+(aq) + 2Fe2+(aq)

ตอบ E0 cell = E0 cathode – E0anode
= 0.77 – 0.13
= 0.64 V

3.4 2Al(s) + 3Fe2+(aq) → 2Al3+(aq) + 3Fe(s)

ตอบ E0 cell = E0 cathode – E0anode
= -0.44 – (-1.66)
= 1.22 V

43 4. ภาชนะท่ที าด้วยเหล็กเหมาะสมท่ีจะใช้บรรจุสารละลายทิน(II)คลอไรด์ (SnCl2)

หรอื ไม่เพราะเหตใุ ด
ตอบ จากตาราง 11.3

Sn2+(aq) + 2e- → Sn(s) E0 = -0.14 V

Fe2+(aq) + 2e- → Fe(s) E0 = -0.44 V

จากคา่ E0 แสดงวา่ Sn2+(aq) รับอิเล็กตรอนไดด้ กี ว่า Fe2+(aq) กลา่ วคอื Fe(s) เสยี อิเลก็ ตรอน

ได้งา่ ยกว่า Sn(s) ดงั น้ันจึงไม่ควรบรรจสุ ารละลาย SnCl2 ในภาชนะทที่ าดว้ ยเหล็ก เพราะวา่ Fe(s)
จะเสียอเิ ลก็ ตรอนให้แก่ Sn2+ (aq) ทาใหภ้ าชนะเกดิ การผุกร่อน ดงั ปฏิกิริยา

ปฏกิ ิรยิ าออกซิเดชัน Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e- (แอโนด)

ปฏิกริ ยิ ารีดกั ชัน Sn2+ (aq) + 2e- → Sn(s) (แคโทด)

ปฏิกิรยิ ารดี อกซ์ Fe(s) + Sn2+(aq) → Fe2+(aq) + Sn(s)

ประโยชนข์ องเซลลเ์ คมีไฟฟ้า

หลักการของเซลล์เคมีไฟฟ้าทั้งเซลล์กัลวานิกและเซลล์อิเล็กโทรลิติกสามารถนามา
ประยุกต์ใช้ ในอตุ สาหกรรม เช่น การผลิตแบตเตอรี่ การป้องกันการกัดกร่อนของโลหะ การ
ชุบโลหะ การแยกสารเคมดี ้วยกระแสไฟฟ้า การทาโลหะให้บรสิ ุทธ์ิ ดังจะได้ศึกษาตอ่ ไป

แบตเตอรี่

แบตเตอรี่ (battery) คืออุปกรณ์ที่ประกอบด้วยเซลล์เคมีไฟฟ้าตั้งแต่ 1 เซลล์ข้ึนไป

เพื่อให้ พลังงานไฟฟ้าแก่อุปกรณ์ชนิดอื่น โดยแบ่งเป็น 2 ประเภท คือ เซลล์ปฐมภูมิ

(primary cell) ซึ่งเป็น แบตเตอรี่ที่ใช้หมดแล้วไม่สามารถนากลับมาใช้ได้อีก และเซลล์ทุติย

ภูมิ (secondary cell) ซึ่งเป็น แบตเตอรี่ที่ใช้แล้วสามารถนามาประจุ (charge) ใหม่ได้

แบตเตอรี่มีส่วนประกอบของเซลล์ ปฏิกิริยา เคมีภายในเซลล์ และลักษณะการใช้งานที่

หลากหลายดังตัวอย่างต่อไปนี้ 44

แบตเตอรี่ซงิ ค์-คาร์บอน หรือถา่ นไฟฉาย

ถ่านไฟฉายเป็นเซลล์ปฐมภูมิ มีลักษณะเป็นเซลล์แห้งที่ประกอบด้วยแมงกานีส

(IV)ออกไซด์ (MnO2) เคลือบบนแท่งแกรไฟต์ (C) ทาหน้าที่เป็นแคโทด ของผสมแอมโมเนียม
คลอไรด์ (NH4CI) และซงิ ค์คลอไรด์ (ZnCl2) ในแป้งเปียก

รูป 11.6 ส่วนประกอบของถ่านไฟฉาย

ระหว่างการใชง้ านมปี ฏกิ ริ ิยาเคมีท่เี กิดขน้ึ ภายในเซลล์ดังนี้
แอโนด : Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
แคโทด : 2MnO2(s) + 2NH4+(aq) + 2e- → Mn2O3(s) + 2NH3(g) + H2O(l)
ปฏิกิริยารวม : Zn(s) + 2MnO2(s) + 2NH4+(aq) → Zn2+(aq) + Mn2O3(s) +
2NH3(g) + H2O(l)

ถ่านไฟฉายให้อีเอม็ เอฟประมาณ 1.5 โวลต์ เมื่อใช้งานไปนาน ๆ ปฏิกิรยิ าเคมีทเี่ กดิ ข้ึน

ทาให้ โลหะสังกะสีกัดกร่อน มนี า้ และแอมโมเนียเปน็ ผลติ ภัณฑ์รวมอยู่ด้วยซ่ึงอาจทาให้เกิด

แรงดันหรือ รั่วไหลออกมาทาให้เคร่ืองใช้ไฟฟา้ เกดิ ความเสียหายได้ ดังนัน้ จงึ ควรตรวจลกั ษณะ

ของถ่านไฟฉายอยู่เสมอ และไม่ควรทิ้งไวใ้ นอปุ กรณไ์ ฟฟา้ เปน็ เวลานาน

แบตเตอรี่แอลคาไลน์

เน่ืองจากอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้ในแบตเตอรี่ซิงค์-คาร์บอนมีสภาวะเป็นกรดสามารถกัด

กร่อนกล่องสังกะสีได้ ทาให้มีอายุการเก็บและการใช้งานค่อนข้างสั้น จึงมีการใช้เบสของโลหะ

45 แอลคาไลน์ เช่น NaOH หรือ KOH เป็นอิเล็กโทรไลต์แทน NH4CI และ ZnCl2 และเรียก
แบตเตอรี่นว้ี ่า แบตเตอรี่ แอลคาไลน์ ปฏิกิรยิ าที่เกดิ ข้ึนเปน็ ดังนี้

แอโนด : Zn(s) + 2OH-(aq) → ZnO(s) + H2O(l) + 2e-
แคโทด : 2MnO2(s) + H2O(l) + 2e- → Mn2O3(s) + 2OH-(aq)
ปฏกิ ิรยิ ารวม : Zn(s) + 2MnO2(s) → ZnO(s) + Mn2O3(s)

แบตเตอรี่ แอลคาไลน์ มีแคโทดและแอโนดเป็นสารชนิดเดียวกันกับแบตเตอรี่ ซิงค์ -

คาร์บอน และให้อีเอ็มเอฟใกล้เคียงกันคือประมาณ 1.5 โวลต์ ดังนั้นแบตเตอรี่ประเภทนี้จึง

นามาใชง้ านคล้าย กับแบตเตอรี่ซิงค์-คาร์บอน โดยมีอายุการเก็บและการใช้งานที่นานกว่า แต่

มรี าคาสูงกวา่

แบตเตอรี่ซิลเวอร์ออกไซด์
เป็นแบตเตอรี่ที่มีส่วนประกอบและหลักการเกิดปฏิกิริยาคล้ายกับแบตเตอรี่ แอลคาไลน์
คอื แอโนดเป็นสังกะสี แต่มแี คโทดเปน็ Ag2O แทน MnO2 ดังรูป

รูป 11.7 ส่วนประกอบของแบตเตอรี่ซลิ เวอร์ออกไซด์

ปฏิกริ ิยาที่เกิดข้นึ เป็นดังนี้
แอโนด : Zn(s) + 2OH-(aq) → ZnO(s) + H2O(l) + 2e-
แคโทด : Ag2O(s) + H2O(l) + 2e- → 2Ag(s) + 2OH-(aq)
ปฏิกริ ยิ ารวม : Zn(s) + Ag2O(s) → ZnO(s) + 2Ag(s)

แบตเตอรี่ซิลเวอร์ออกไซด์เป็นเซลล์ปฐมภูมิขนาดเล็ก ให้อีเอ็มเอฟคงที่ประมาณ 1.5

โวลต์ ตลอดอายุการใช้งาน แบตเตอรี่ชนิดนี้มีราคาสูงแต่ใช้งานได้นาน นิยมใช้ในอุปกรณ์ 46

ไฟฟา้ ขนาดเลก็ เช่น นาฬกิ าขอ้ มือ เครื่องคิดเลข เคร่ืองช่วยฟัง

แบตเตอรี่ตะกั่ว
แบตเตอรี่ตะกั่วพบได้ทั่วไป เช่น ใช้สารองไฟคอมพิวเตอร์ ใช้เก็บพลังงานแสงอาทิตย์
แบตเตอรี่ตะกั่วที่ใช้ในรถยนต์ส่วนบุคคลมักประกอบด้วยเซลล์กัลวานิก 6 เซลล์ต่อกันแบบ
อนุกรม โดยแต่ละเซลล์มีแผ่นตะกัวเป็นแอโนด มีแผ่นตะกั่วที่เคลือบด้วย PbO2 เป็นแคโทด
และ H2SO4 เป็นอเิ ล็กโทรไลต์ ดังรูป

รูป 11.8 ส่วนประกอบของแบตเตอรี่ตะก่วั

แบตเตอรี่ตะก่วั จ่ายไฟ (discharge) ได้โดยเกิดปฏิกริ ิยาดังนี้
แอโนด : Pb(s) + SO42-(aq) → PbSO4(s) + 2e-
แคโทด : PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) + 2e- → PbSO4(s) + 2H2O(l)
ปฏิกิริยารวม : Pb(s) + PbO2(s) + 4H+(aq) + 2SO42-(aq) → 2PbSO4(s) +
2H2O(l)

แต่ละเซลล์ในแบตเตอรี่ตะกั่วให้อีเอ็มเอฟประมาณ 2 โวลต์ เม่ือนาทั้ง 6 เซลล์ มาต่อ
กันแบบอนุกรม จะให้อีเอ็มเอฟรวมประมาณ 12 โวลต์ ปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เกิดข้ึนระหว่างการ
จ่ายไฟ ให้ผลิตภัณฑ์เป็น PbSO4 ซึ่งเป็นของแข็งเกาะอยู่บนขั้วไฟฟ้าทั้งสอง ทั้งนี้สามารถทา
ให้เกดิ ปฏกิ ิรยิ าย้อนกลับได้ง่าย โดยการให้กระแสไฟฟา้ จากภายนอกหรือที่เรียกว่า การประจุ

แบตเตอรี่ลิเทียมไอออน
เป็นแบตเตอรี่ที่สามารถประจุได้ มีลิเทียมไอออนเป็นองค์ประกอบของขั้วไฟฟ้าและ
อิเล็กโทรไลต์ เช่น แอโนดอาจเป็นแท่งแกรไฟต์ ซ่ึงสามารถให้ลิเทียมไอออนแทรกเข้าไปได้
แคโทดอาจเป็น LiCOO2 หรอื LiMn2O4 ส่วน อิเลก็ โทรไลต์ส่วนใหญ่ใช้ LiPF6 ในตวั ทาละลาย
อินทรีย์ เมื่อเกิดปฏิกิริยา ลิเทียมไอออนจะเคลื่อนที่ไปมาระหว่างแอโนดและแคโทด

47 ตัวทาละลายอินทรีย์เป็นตัวทาละลายที่มี C เป็นองค์ประกอบ เช่น แอลกอฮอล์ น้ามัน ซ่ึงใน

แบตเตอรี่ลิเทียมไอออนนยิ มใช้ ไดเมทิลคารบ์ อเนต (CH3O)2CO) ซ่ึงเป็นสารที่ติดไฟได้
ตัวอย่างปฏิกิริยาที่เกดิ ขึ้นระหวา่ งการจ่ายไฟของแบตเตอรี่ลเิ ทียมไอออนเปน็ ดังนี้

แอโนด : LiC6 → Li+ + e- + C6
แคโทด : Li+ + CoO2 + e- → LiCoO2
ปฏกิ ริ ยิ ารวม : LiC6 + Li+ + CoO2 + C6 + LiCoO2

แบตเตอรี่ลิเทียมไอออนให้อเี อ็มเอฟ
ประมาณ 3.2-3.8 โวลต์
นิยมนามาใชก้ ับคอมพิวเตอร์ แบบพกพา
โทรศัพท์มอื ถอื เนื่องจากสามารถเกบ็ ประจุได้มาก
ประจไุ ฟได้เรว็ และนา้ หนกั เบา
ตัวอย่างแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนแสดงดังรูป

รูป 11.9 แบตเตอรี่ลิเทียมไอออนในอุปกรณต์ ่าง ๆ