ความลับของเคมีไฟฟ้า

หนังสือเล่มเล็ก



เรื่อง
ความลับของเคมีไฟฟ้า



เสนอ
คุณครูกันยา วิสาละ



จัดทำโดย
นางสาวบัณฑิตา จันทรภักดี
เลขที่ 12 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6/6



เป็นส่วนหนึ่งของการเรียนวิชาเคมีพื้นฐาน ว30108

สสาารรบบััญญ

เลขออกซิเดชันและปฏิกิริยารีดอกซ์ 1

การดุลสมการรีดอกซ์ 4

เซลล์เคมีไฟฟ้า 8

ประโยชน์ของเซลล์เคมีไฟฟ้า 12

เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับเคมีไฟฟ้า 16

1

เลขออกซิเดชันและปฏิกิริยารีดอกซ์

ความหมายปฏิกิริยารีดอกซ์

คือ ปฏิกิริยาที่มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอน หรือ
ปฏิกิริยา ที่มีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชันของธาตุ

ปัจจุบันความต้องการใช้พลังงานไฟฟ้ามีปริมาณ คุณรู้หรือเปล่า
เพิ่มมากขึ้น และมีความสำคัญต่อการดำรงชีวิตของ
มนุษย์ ซึ่งพลังงานไฟฟ้าอาจได้มาจากแหล่งต่างๆ ในปฏิกิริยาเดียวกันจะมีทั้งธาตุที่มีเลข
การเกิดปฎิกิริยาเคมีและพลังงานไฟฟ้านั้น เรียกว่า ออกซิเดชันเพิ่มมากขึ้น และธาตุที่มีเลข
เคมีไฟฟ้า (electrochemistry) ออกซิเดชันลดลง

ตัวอย่างการเกิดปฏิกิริยา ความหมายและเกณฑ์การ
กำหนดเลขออกซิเดชัน
ปฏิกิริยาเคมีสามารถเกิดขึ้นได้หลาก
หลายรูปแบบ ดัวตัวอย่างต่อไปนี้ เลขออกซิเดชัน คือ ค่าประจุของแต่ละอะตอม (เมื่อ
คิดว่า การถ่ายโอนอิเล็กตรอนเกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์)
ในโมเลกุล ซึ่งเเต่ละธาตุมีค่าประจุเเตกต่างกัน โดยมี
เกณฑ์การกำหนดค่าเลขออกซิเดชันดังนี้

เกณฑ์การกำหนดค่าเลขออกซิเดชัน มีเกณฑ์ดังนี้
1. ธาตุอิสระที่อยู่ในรูปอะตอมหรือโมเลกุล มีเลข
ออกซิเดชัน = 0 เช่น Fe , Zn , H2 , N2 , O2 , P4 ,
S8
2. สารประกอบหมู่ 1, 2, เเละ 3 มีเลขออกซิเดชัน
= +1, +2 เเละ +3 ตามลำดับ
3. ธาตุที่มีค่า EN สูงจะมีค่าเลขออกซิเดชันเป็น ลบ
มากกว่า
4. ออกซิเจนในสารประกอบทั่วไปมีเลขออกซิเดชัน
-2 ยกเว้นในสารประกอบเปอร์ออกไซด์ เช่น Na2O2 ,
H2O2 , BaO2 ออกซิเจนมีเลขออกซิเดชัน -1 เเละใน
สารประกอบ OF2 ออกซิเจนมีเลขออกซิเดชัน +2

แหล่งที่มา: หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เคมี เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5

2

เลขออกซิเดชันและปฏิกิริยารีดอกซ์

เกณฑ์การกำหนดเลขออกซิเดชัน (ต่อ) ตัวอย่างการหาเลขออกซิเดชัน

5. ไฮโดรเจน (H) ในสารประกอบทั่วไปมีเลข จงหาเลขออกซิเดชันของธาตุซัลเฟอร์ไดออกไซด์
ออกซิเดชัน +1 ยกเว้นในสารประกอบโลหะไฮไดรด์ (SO2)
เช่น NaH ไฮโดรเจนมีเลขออกซิเดชัน -1
วิธีทำ จากข้อกำหนด
6. ไอออนของธาตุมีเลขออกซิเดชันเท่ากับประจุ O มีเลขออกซิเดชันเท่ากับ -2 ในสารประกอบ
ของไอออนนั้น เช่น H+ เลขออกซิเดชันเท่ากับ +1 , ส่วนใหญ่
Ca2+ เลขออกซิเดชันเท่ากับ +2 , Cl– เลข เนื่องจากผลรวมเลขออกซิเดชันของธาตุทั้งหมด
ออกซิเดชันเท่ากับ -1 เป็นต้น ใน SO2 เท่ากับ 0 สามารถหาเลขออกซิเดชันของ S
ได้ดังนี้
7. ไอออนที่ประกอบด้วยอะตอมมากกว่า 1 ชนิด [เลขออกซิเดชันของ S] + [2*(-2)] = 0
ผลรวมของเลขออกซิเดชันของทุกอะตอมเท่ากับประจุ เลขออกซิเดชันของ S = +4
ของไอออนนั้น เช่น Cr2O72- มีประจุ -2 ผลรวมของ ดังนั้น เลขออกซิเดชันของกำมะถันเท่ากับ +4 และ
เลขออกซิเดชันของ Cr2O72– จึงเท่ากับ -2 เลขออกซิเดชันของออกซิเจน เท่ากับ -2

8. ในกรณีของสารประกอบที่มีผลรวมของเลข ตารางเลขออกซิเดชัน
ออกซิเดชันของทุกอะตอมเท่ากับศูนย์ เช่น CaO เลข
ออกซิเดชันของแคลเซียมจะเท่ากับ +2 ของเเละ
ออกซิเจนเท่ากับ -2 ซึ่งรวมกันจะ = 0

คุณรู้หรือเปล่า

จากเกณฑ์การกำหนดเลขออกซิเดชัน สามารถ
นำมาใช้ในการคำนวณ เลขออกซิเดชันของธาตุชนิด
อื่นที่ยังไม่ทราบเลขออกซิเดชัน ในสารประกอบและ
กลุ่มไอออน ดังตัวอย่างที่จะกล่าวต่อไปนี้

จากตัวอย่างพบว่ามีธาตุหลายธาตุที่มีเลขออกซิเจนได้หลายค่า ดังตารางที่อธิบายไว้ข้างต้น

แหล่งที่มา: หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เคมี เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5

3

เลขออกซิเดชันและปฏิกิริยารีดอกซ์

องค์ประกอบของปฎิกิริยารีดอกซ์ คุณรู้หรือเปล่า

ในปฏิกิริยารีดอกซ์ สารที่มีเลขออกซิเดชันเพิ่ม ปฏิกิริยารีดอกซ์สามารถแบ่งได้เป็น 2 ครึ่ง
ขึ้น ซึ่งเกิดจากการให้อิเล็กตรอน เรียกว่า ตัว ปฏิกิริยา คือ ครึ่งปฏิกิริยาที่ให้อิเล็กตรอน เรียกว่า
รีดิวซ์ (reducing agent) ส่วนสารที่มีเลข ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน และครึ่งปฏิกิริยาที่รับอิเล็ก
ออกซิเดชันลดลง ซึ่งเกิดจากการรับอิเล็กตรอน ตรอนเรียกว่าครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน
เรียกว่า ตัวออกซิไดส์ (oxidizing agent)

ตัวอย่างปฏิกิริยาออกซิเดชัน

Zn (s) Zn2+ (aq) + 2e-
O.N = 0 +2

ตัวอย่างปฏิกิริยารีดักชัน Zn เป็นสารที่ให้ e- จำนวน 2 ตัว ได้ผลิตภัณฑ์
เป็น Zn2+ ซึ่งทำให้เลขออกซิเดชันของ Zn เพิ่มจาก 0
เป็น +2

Cu2+ เป็นสารที่รับ e- จำนวน 2 ตัว ได้
ผลิตภัณฑ์เป็น Cu ซึ่งทำให้เลขออกซิเดชันของ Cu
ลดจาก +2 เป็น 0

ตัวอย่างการรวมปฏิกิริยา

เมื่อรวมปฏิกิริยาออกซิเดชันและรีดักชันเข้าด้วยกันจะกลายเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ ดังนี้

แหล่งที่มา: หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เคมี เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5

การดุลสมการรีดอกซ์ 4

การดุลสมการรีดอกซ์คืออะไร ขั้นตอนการดุลโดยวิธีเลขออกซิเดชันใน
สารละลายกรด
การดุลสมการรีดอกซ์มีหลักการเดียวกับการดุล
สมการเคมีทั่วไป คือ เติมเลขสัมประสิทธิ์หน้าสารตั้ง 1. หาเลขออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้นของตัวรีดิวซ์ และเลข
ต้นแบะผลิตภัณฑ์เพื่อทำให้ผลรวมของจำนวนอะตอม ออกซิเดชันที่ลดลงของตัวออกซิไดซ์
ธาตุแต่ละชนิด และประจุในด้านซ้ายเท่ากับด้านขวา
ของสมการ แต่สำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์ที่มีความซับ
ซ้อน ควรใช้วิธีเฉพาะสำหรับการดุลสมการรีดอกซ์ซึ่ง
มี 2 วิธี คือ วิธีเลขออกซิเดชันและวิธีครึ่งปฏิกิริยา

2. ทำเลขออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้น และลดลงให้เท่ากัน
โดยเขียนเลขออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้นไว้ข้างหน้าตัวออก
ซิไดซ์ และเลขออกซิเดชันที่ลดลงไว้หน้าตัวรีดิวซ์

ขั้นตอนการดุลโดยวิธีเลขออกซิเดชัน 3. ดุลจำนวนอะตอมของธาตุที่มีการเปลี่ยนแปลง
ในสารละลายกรด (ต่อ) เลขออกซิเดชัน

5. ดุลจำนวนอะตอมของธาตุออกซิเจนและ 4. ดุลประจุรวมทางซ้ายและทางขวาของสมการให้
ไฮโดรเจนด้วยการเติม H2O เท่ากัน โดยเติม H+

สมการรีดอกซ์ที่ดุลแล้ว

แหล่งที่มา: หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เคมี เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5

การดุลสมการรีดอกซ์ 5

ขั้นตอนการดุลโดยวิธีเลขออกซิเดชันใน ขั้นตอนการดุลโดยวิธีเลขออกซิเดชันใน
สารละลายเบส สารละลายเบส

1. หาเลขออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้นของตัวรีดิวซ์ และ 4. ดุลประจุรวมทางซ้ายและทางขวาของสมการ
เลขออกซิเดชันที่ลดลงของตัวออกซิไดซ์ ให้เท่ากัน โดยเติม OH-

5.ดุลจำนวนอะตอมของแต่ละธาตุออกซิเจนและ
ไฮโดรเจนด้วยการเติม H2O

2. ทำเลขออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้น และลดลงให้เท่า
กัน โดยเขียนเลขออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้นไว้ข้างหน้าตัว
ออกซิไดซ์ และเลขออกซิเดชันที่ลดลงไว้หน้าตัว
รีดิวซ์

คุณรู้หรือเปล่า

3. ดุลจำนวนอะตอมของธาตุที่มีการเปลี่ยนแปลง หลังดุลสมการรีดอกซ์เรียบร้อยแล้ว ควรตรวจสอบ
เลขออกซิเดชัน ความถูกต้อง ของจำนวนอะตอมของแต่ละธาตุและ
ประจุไฟฟ้าทางด้านซ้าย และด้านขวาของสมการ ซึ่ง
ต้องได้จำนวนเท่ากัน

สมการรีดอกซ์ที่ดุลแล้ว

แหล่งที่มา: หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เคมี เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5

การดุลสมการรีดอกซ์ 6

การดุลสมการรีดอกซ์โดยวิธีครึ่งปฏิกิริยา ขั้นตอนการดุลโดยวิธีครึ่งปฏิกิริยาใน
สารละลายกรด
หลักการทั่วไปคือ พิจารณาให้ได้ว่าส่วนใดของ
ปฏิกิริยาเป็นส่วนออกซิเดชันและเป็นส่วนรีดัดชัน แล้ว 1. หาเลขออกซิเดชันที่เปลี่ยนไปของตัวรีดิวซ์และ
แยกแต่ละส่วนออกมาเขียนเป็นสมการย่อยเพื่อให้เห็น ตัวออกซิไดซ์
จำนวนอิเล็กตรอนที่ถ่ายเทกันว่าเท่ากันหรือไม่ ถ้าไม่
เท่าให้ใช้ตัวเลขที่เหมาะสมคูณแต่ละสมการเพื่อทำให้ Bi มีเลขออกซิเดชันเปลี่ยนไปจาก +5 เป็น +3
เท่ากัน ขั้นนี้เป็นการดุลสมการส่วนที่เกิดปฏิกิริยารี มีเลขออกซิเดชันลดลง แสดงว่าเกิดปฏิกิริยารีดักชัน
ดอกซ์ จากนั้นรวมสมการย่อยเข้าด้วยกันแล้วดุล โดยมี BiO3- เป็นตัวออกซิไดซ์
สมการส่วนที่เกิดปฏิกิริยาธรรมดา โดยใช้หลักการ
ต่าง ๆ เช่นเดียวกับการดุลโดยเลขออกซิเดชัน Mn มีเลขออกซิเดชันเปลี่ยนไปจาก +2 เป็น +7
มีเลขออกซิเดชันเพิ่มขึ้น แสดงว่าเกิดปฏิกิริยา
ออกซิเดชันโดยมี Mn2+ เป็นตัวรีดิวซ์

ขั้นตอนการดุลโดยวิธีครึ่งปฏิกิริยาใน 2.แยกปฏิกิริยารีดอกซ์ออกเป็นครึ่งปฏิกิริยาออกซิ
สารละลายกรด เด ชันและครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน

2.3 ดุลอะตอมของ O โดยเติม H2O ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน:
ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน: ครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน:
ครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน: 2.1 ดุลจำนวนอะตอมของธาตุที่มีการเปลี่ยนแปลง
เลขออกซิเดชัน
2.4 ดุลอะตอมของ H โดยเติม H+ ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน:
ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน: ครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน:
ครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน: 2.2 ดุลจำนวนประจุของอะตอมที่มีการเปลี่ยนแปลง
เลขออกซิเดชันให้เท่ากันโดยการเติมอิเล็กตรอน
3. จำนวนอิเล็กตรอนของทั้งสองครึ่งปฏิกิริยาให้เท่ากัน ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน:
ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน: ครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน:

ครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน:

4. รวมสองครึ่งปฏิกิริยา

แหล่งที่มา: หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เคมี เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5

การดุลสมการรีดอกซ์ 7

ขั้นตอนการดุลโดยวิธีครึ่งปฏิกิริยาใน ขั้นตอนการดุลโดยวิธีครึ่งปฏิกิริยาใน
สารละลายเบส สารละลายเบส

1. หาเลขออกซิเดชันที่เปลี่ยนไปของตัวรีดิวซ์ 2.3 ดุลประจุของครึ่งปฏิกิริยา โดยเติม OH-
และตัวออกซิไดซ์ ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน:

Zn มีเลขออกซิเดชันเปลี่ยนไปจาก 0 เป็น +2 ครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน:
มีเลขออกซิเดชันเพิ่มขึ้น แสดงว่าการเกิดปฏิกิริยา
ออกซิเดชันโดยมี Zn เป็นตัวรีดิวซ์ 2.4 ดุลอะตอมของ H และ O โดยเติม H2O
ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน:
Mn มีเลขออกซิเดชันเปลี่ยนไปจาก +7 เป็น
+4 มีเลขออกซิเดชันลดลง แสดงว่าเกิดปฏิกิริยา ครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน:
รีดักชันโดยมี MnO4- เป็นตัวออกซิไดซ์
3. ทำจำนวนอิเล็กตรอนของทั้งสองครึ่งปฏิกิริยาให้
2.แยกปฏิกิริยารีดอกซ์ออกเป็นครึ่งปฏิกิริยา เท่ากัน
ออกซิเดชันและครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน
ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน:
ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน:
ครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน: ครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน:
2.1ดุลจำนวนอะตอมของธาตุที่มีการเปลี่ยนแปลง
เลขออกซิเดชัน คุณรู้หรือเปล่า
ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน:
ครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน: หลังดุลสมการรีดอกซ์เรียบร้อยแล้ว ควรตรวจสอบ
2.2 ดุลจำนวนประจุของอะตอมที่มีการเปลี่ยนแปลง ความถูกต้อง ของจำนวนอะตอมของแต่ละธาตุและ
เลขออกซิเดชันให้เท่ากันโดยการเติมอิเล็กตรอน ประจุไฟฟ้าทางด้านซ้าย และด้านขวาของสมการ ซึ่ง
ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน: ต้องได้จำนวนเท่ากัน
ครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน:

4. รวมสองครึ่งปฏิกิริยา

แหล่งที่มา: หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เคมี เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5

เเซซลลลล์์เเคคมมีีไไฟฟฟฟ้้าา 8

เซลล์เคมีไฟฟ้าคืออะไร ส่วนประกอบของเซลล์ไฟฟ้าเคมี

เนื่องจากปฏิกิริยารีดอกซ์เป็นปฏิกิริยาที่มีการ 1. ขั้วไฟฟ้า เป็นวัสดุที่นำไฟฟ้าโดยอาศัยการ
ถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างสาร ดังนั้นปฏิกิริยารี เคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน มี 2 ชนิด
ดอกซ์ จึงสามารถนำมาใช้ในการผลิตพลังงาน
ไฟฟ้าได้ โดยแยกให้ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน 1.1 ขั้วว่องไว (Active electrode)ได้แก่ ขั้ว
และครึี่งปฏิกิริยารีดักชัน เกิดขึ้นที่แต่ละขั้วไฟฟ้า โลหะทั่วไป เช่น Zn Cu Pbขั้วพวกนี้บางโอกาสจะมี
ในเซลล์ไฟฟ้า ทำให้การถ่ายโอนอิเล็กตรอนไม่ ส่วนร่วมในปฏิกิริยาด้วย
ได้เกิดขึ้นโดยตรงที่ผิวสัมผัสของคู่สารที่ปฏิกิริยา
รีดอกซ์จึงสามารถนำอุปกรณ์ไฟฟ้ามาต่อระหว่าง 1.2 ขั้วเฉื่อย (Inert electrode)คือ ขั้วที่ไม่มี
ขั้วไฟฟ้าเพื่อใช้ประโยชน์จากกระแสไฟฟ้าหรือวัด ส่วนร่วมใดๆ ในการเกิดปฏิกิริยาเคมี เช่น
ค่าความต่างศักย์ได้ ซึ่งปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับ PtC(แกรไฟต์)
พลังงานไฟฟ้า เรียกว่า ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า
ในเซลล์ไฟฟ้าปกติ จะประกอบด้วยขั้วไฟฟ้า 2
ประเภทของเซลล์ไฟฟ้าเคมี ขั้วเสมอ ดังนี้

เซลล์ไฟฟ้าเคมีแบ่งออกเป็น 2 ประเภท - ขั้วแอโนด (Anode)คือ ขั้วที่เกิดออกซิเดชัน
1. เซลล์กัลวานิก (Galvanic cell)คือ เซลล์ - ขั้วแคโทด(Cathode)คือ ขั้วที่เกิดรีดักชัน
ไฟฟ้าเคมีที่ เปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า 2. สารละลายอิเล็กโทรไลต์ (Electrolyte)
เกิดจากสารเคมีทำปฏิกิริยากันในเซลล์ แล้วเกิด อิเล็กโทรไลต์ (Electrolyte)เป็นวัสดุนำไฟฟ้าได้
กระแสไฟฟ้า เช่น ถ่านไฟฉาย เซลล์แอลคาไลน์ โดยการเคลื่อนที่ของไอออนที่เป็นองค์ประกอบ นำ
เซลล์ปรอท เซลล์เงิน แบตเตอรี่ ไฟฟ้าได้ เพราะมีไอออนที่จะเคลื่อนที่ไปมาอยู่ใน
2. เซลล์อิเล็กโทรไลต์ (Electrolytic cell)คือ สารละลายสารละลายอิเล็กโทรไลต์ มี 2 ชนิดคือ
เซลล์ไฟฟ้าเคมี ที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลัง 1. สารประกอบไอออนิกหลอมเหลว เช่น
งานเคมี เกิดจาก การผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปใน สารละลาย NaCl
เซลล์ แล้วเกิดปฏิกิริยาเคมีขึ้น เช่น เซลล์แยกน้ำ 2. สารละลายอิเล็กโทรไลต์ เช่น สารละลาย
ด้วยไฟฟ้า การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า การใช้ปฏิกิริยา กรด เบส เกลือ
เคมีทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าหรือการใช้กระแสไฟฟ้า
ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเกิดได้ในเซลล์ การสร้างเซลล์ไฟฟ้าเคมี
ไฟฟ้าเคมี(Electrochemical cell)
การสร้างเซลล์ไฟฟ้าเคมีจะต้องมีบริเวณที่ขั้วไฟ
ฟ้าและอิเล็กโทรไลต์สัมผัสกันที่แตกต่างกันอย่าง
น้อย 2 ชนิด เซลล์ไฟฟ้าเคมีที่ง่ายที่สุด จะ
ประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าอย่างน้อย 2 ขั้ว และอิเล็ก
โทรไลต์ 1 ชนิด

แหล่งที่มา: หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เคมี เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5

เเซซลลลล์์เเคคมมีีไไฟฟฟฟ้้าา 9

องค์ประกอบของเซลล์กัลวานิก ประเภทของเซลล์กัลวานิก

เซลล์กัลวานิก ประกอบด้วยสองครึ่งเซลล์ แต่ละ 1.เซลล์ปฐมภูมิ (primary cell)เมื่อปฏิกิริยาเคมี
ครึ่งเซลล์มักประกอบด้วยโลหะ ซึ่งเป็นขั้วไฟฟ้าจุ่ม ภายในเซลล์เกิดขึ้นและดำเนินไปแล้ว ปฏิกิริยาจะ
อยู่ในสารละลายของไอออนของโลหะนั้น ทำหน้าที่ เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ และเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับไม่
เป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์ แต่ไอออน สองชนิด ได้หรือนำมาอัดไฟใหม่ไม่ได้คือ เซลล์กัลวานิกชนิด
กรณีนี้มักใช้ขั้วเฉี่อย เป็นขั้วไฟฟ้า เพราะอโลหะหรือ ที่เมื่อปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล์เกิดขึ้น และดำเนิน
ไอออนไม่สามารถเป็นขั้วไฟฟ้าได้ เช่น มีก๊าซ H2อยู่ ไปแล้ว ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์และทำให้
ร่วมกับ H+หรือ ก๊าซ Cl2อยู่ร่วมกับ Sn4+โดยมี Pt เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ อีกไม่ได้ หรือนำมาอัดไฟ
เป็นขั้วไฟฟ้า เป็นต้น (ขั้วไฟฟ้าเฉื่อย ไม่มีส่วนใน ใหม่ไม่ได้
การเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ เพียงแต่ทำหน้าที่ให้กระแส
อิเล็กตรอนหรือ กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเท่านั้น) 2.เซลล์ทุติยภูมิ (secondary cell)คือ เซลล์กัล
วานิกชนิดที่เมื่อปฏิกิริยาเคมี ภายในเซลล์เกิดขึ้น
การสร้างเซลล์กัลวานิก และดำเนินไปแล้ว ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์
และทำให้เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับได้ หรือนำมาอัดไฟ
นำโลหะต่างชนิดกันจุ่มในภาชนะที่บรรจุ ใหม่ได้
สารละลายที่มีอิออนของโลหะนั้นเช่น โลหะ A จุ่ม
ใน A2+และโลหะ B จุ่มใน B2+เป็นต้น และภาชนะ ตัวอย่างการสร้างเซลล์กัลวานิก
2 ใบนี้มีสะพานอิออนเชื่อมถึงกัน แล้วต่อลวดตัวนำ
จากขั้วทั้งสองเข้ากับโวลต์มิเตอร์ (volt meter) ซึ่ง
มีเข็มแสดงทิศทางการไหลของอิเล็กตรอน พบว่าเข็ม
กระดิกแสดงว่าอิเล็กตรอนไหล

หลักการเขียนแผนภาพของเซลล์กัลวานิก

1. เขียนครึ่งเซลล์ที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันไว้ทางซ้ายมือ โดยเขียนขั้วไฟฟ้าไว้ทางซ้ายสุด ตามด้วยไอออน
ในสารละลาย และใช้เส้นเดี่ยว / ขีดคั่นระหว่างขั้วไฟฟ้ากับไอออนในสารละลาย

2. เขียนครึ่งเซลล์เซลล์ที่เกิดปฏิกิริยารีดักชันไว้ทางขวามือ โดยเขียนไอออนในสารละลายก่อน ตามด้วยขั้ว
ไฟฟ้าไว้ทางขวาสุด และใช้เส้นเดี่ยว / ขีดคั่นระหว่างขั้วไฟฟ้ากับไอออนในสารละลาย

3. สำหรับครึ่งเซลล์ที่ประกอบด้วยโลหะกับแก๊ส ใช้เส้นเดี่ยว / ขีดคั่นระหว่างขั้วไฟฟ้ากับแก๊สและระหว่าง
ไอออนในสารละลาย

4. เขียนเส้นคู่ขนาน // แทนสะพานไอออนกั้นระหว่างครึ่งเซลล์ทั้งสอง
5. สำหรับครึ่งเซลล์ที่มีสารสถานะเดียวกันมากกว่าหนึ่งชนิด ให้ใช้เครื่องหมายจุลภาคคั่นระหว่างไอออน

แหล่งที่มา: หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เคมี เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5

เเซซลลลล์์เเคคมมีีไไฟฟฟฟ้้าา 10

ส่วนประกอบของเซลล์อิเล็กโทรไลต์ หลักการนำเซลล์อิเล็กโทรไลต์
ไปใช้ประโยชน์
1. ขั้วไฟฟ้า(Electrode)เป็นโลหะหรือ
แกรไฟต์ที่นำไฟฟ้าได้ดี โดยทั่วไปมักจะใช้ขั้ว 1.การแยกน้ำด้วยไฟฟ้า
เฉื่อย เช่น ขั้ว Pt สามารถจำแนกขั้วไฟฟ้าได้ดังนี้ 2.การทำโลหะให้บริสุทธิ์
จำแนกตามการเกิดปฏิกิริยา
การทำโลหะให้บริสุทธิ์ เป็นขั้นตอนหนึ่งใน
1.1 ขั้วแอโนด (Anode) เป็นขั้วเกิดปฏิกิริยา กระบวนการถลุงแร่ โดยทั่วไปโลหะที่ถลุงได้จากแร่
ออกซิเดชัน มักจะมีมลทินปนอยู่เล็กน้อย เพื่อทำให้โลหะนี้
บริสุทธิ์มากขึ้นจะใช้กรบวนการอิเล็กโทรลิซิส ที่
1.2 ขั้วแคโทด (Cathode) เป็นขั้วที่เกิด เรียกว่า Electrorefining ซึ่งมีหลักการดังนี้
ปฏิกิริยารีดักชัน
จำแนกขั้วตามการต่อเข้ากับแหล่งกำเนิดไฟฟ้า 1) นำโลหะที่จะทำให้บริสุทธิ์ต่อเข้ากับขั้ว
แอโนด (ขั้วบวก)
1.1ขั้วบวกเป็นขั้วที่สามารถต่อเข้ากับขั้วบวก
ของแบตเตอรี่หรือแหล่งกำเนิดไฟฟ้า 2) ใช้โลหะบริสุทธิ์อีกแท่งหนึ่งต่อเข้ากับขั้ว
แคโทด (ขั้วลบ)
1.2 ขั้วลบเป็นขั้วที่ต่อเข้ากับขั้วลบของแบต
เตอรี่หรือแหล่งกำเนิดไฟฟ้า 3) ในสารละลายอิเล็กโตรไลต์ต้องมีไอออน
บวกของโลหะที่ต้องการทำให้บริสุทธิ์ประกอบอยู่
2. สารอิเล็กโทรไลต์คือ สารที่มีสถานะ
ของเหลวประกอบด้วยไอออนที่เคลื่อนที่ และนำ 4) ต่อเข้ากับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง
ไฟฟ้าได้ และจัดให้มีศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ที่เหมาะสม

2.1 สารประกอบไอออนิกหลอมเหลว เช่น 3.การชุบโลหะ
สารละลายโซเดียมคลอไรด์ที่หลอมเหลว การชุบโลหะ เป็นการทำให้โลหะมีความ

2.2 สารละลายอิเล็กโทรไลต์เช่นสารละลาย คงทนและสวยงาม โดยอาศัยหลักการของเซลล์อิ
กรด เบส เกลือ เล็กโทรไลต์ โดยกระบวนการชุบโลหะจะใช้กระแส
ไฟฟ้าผ่านเข้าที่แคโทด ทำให้ไอออนของโลหะใน
คุณรู้หรือเปล่า สารละลายจะรับอิเล็กตรอน เกิดเป็นอะตอมของ
โลหะเกาะอยู่ที่แคโทดนั้น ขณะเดียวกันอะตอมของ
เซลล์อิเล็กโทรไลต์ คือ เซลล์ไฟฟ้าเคมีที่ใช้ โลหะที่เป็นแอโนดจะเสียอิเล็กตรอนเกิดเป็นไอออน
พลังงานไฟฟ้าให้เปลี่ยนเป็นพลังงานเคมี หรือเกิด ละลายในสารละลาย เพื่อชดเชยไอออนที่เสียไป ใน
ปฏิกิริยาเคมีขึ้น นั่นเองปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นก็จะเป็น การชุบโลหะไฟฟ้าจึงพบว่า โลหะที่เป็นแอโนดจะ
ปฏิกิริยารีดอกซ์ ซึ่งเซลล์ประเภทนี้จะมีค่า E0cell กร่อนไป และที่แคโทดจะมีโลหะมาเกาะเพิ่มขึ้น ดัง
ติดลบ นั้น จึงสรุปได้ว่า ในการชุบโลหะด้วยไฟฟ้านั้น ถ้า
ต้องการชุบด้วยโลหะใด ให้จัดโลหะนั้นเป็นแอโนด
สารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้ต้องมีไอออนของโลหะ
ชนิดเดียวกับโลหะที่เป็นแอโนด

แหล่งที่มา: หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เคมี เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5

เเซซลลลล์์เเคคมมีีไไฟฟฟฟ้้าา 11

ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ ค่าศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ขึ้นอยู่กับอะไร

เนื่องจากกระแสไฟฟ้าเคลื่อนที่จากขั้วบวกซึ่งมี ค่าศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ขึ้นอยู่กับชนิดของสารที่เกิด
ศักย์ไไฟฟ้าสูงกว่าไปยังขั้วลบซึ่งมีศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่า ปฏิกิริยาและภาวะที่ทำการวัด ซึ่งได้มีการกำหนด
ส่วนอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ในทิศทางตรงกันข้ามกับ ภาวะมาตรฐานสำหรับการวัด คือ ความเข้มข้นของ
กระแสไฟฟ้าเสมอ ดังนั้นในเซลล์กัลวานิกของ สารละลายอิเล็กโทรไลต์เป็น 1.0 โมลต่อลิตรความ
ดัน 1 บรรยากาศ ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส
ซึ่งมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากขั้วโลหะสังกะสี
(Zn) ไปยังขั้วโลหะทองแดง (Cu) แสดงว่าขั้วโลหะ ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์เป็นค่าความต่างศักย์ของ 2
สังกะสี (Zn) มีศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่าขั้วโลหะทองแดง ครึ่งเซลล์ซึ่งสามารถวัด ได้โดยใช้โวลต์มิเตอร์แต่ค่า
(Cu) ผลต่างระหว่างศักย์ไฟฟ้าของขั้วไฟฟ้าหรือ ศักย์ไฟฟ้า ของแต่ละครึ่งเซลล์ไม่สามารถวัดได้
ความต่างศักย์ระหว่างขั้วไฟฟ้าทั้งสองเรียกว่า ศักย์ โดยตรง ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงกำหนดครึ่งเซลล์
ไฟฟ้าของเซลล์ มีหน่วยเป็นโวลต์สามารถวัดได้โดย อ้างอิงที่มีศักย์ไฟฟ้าเป็น 0 โวลต์ โดยใช้ครึ่งเซลล์ที่
ใช้โวลต์มิเตอร์ เกิดเป็นปฏิกิริยารีดักชันของไฮโดรเจนไอออน ได้
แก๊สไฮโดรเจนบนขั้วแพลทินัม เรียกว่า ครึ่งเซลล์
ไฮโดรเจนมาตราฐาน นิยมเรียกกันทั่วไปว่า ขั้วไฟฟ้า
ไฮโดรเจนมาตรฐาน เมื่อนำครึ่งเซลล์ที่ต้องการทราบ
ศักย์ไฟฟ้าต่อเข้ากับ SHE ที่ภาวะมาตรฐาน โดยต่อ
ขั้วโลหะในครึ่งเซลล์ที่สนใจเข้ากับขั้วบวกของโวลต์
มิเตอร์ ค่าศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ที่วัดได้จะเรียกว่า ศักย์
ไฟฟ้ามาตรฐานของครึ่งเซลล์รีดักชัน

ความรู้เพิ่มเติม คุณรู้หรือเปล่า

อีเอ็มเอฟ หรือ แรงเคลื่อนไฟฟ้า หรือ แรงดันไฟฟ้า ค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของเซลล์สามารถใช้บอก
คือ พลังงานที่แหล่งกำเนิดไฟฟ้าจ่ายให้กับหนึ่งหน่วย ความสามารถในการเกิดปฏิกิริยาเคมีได้ กล่าวคือ
ประจุไฟฟ้ามีหน่วยเป็นจูลต่อคูลอมบ์หรือโวลต์ ดังนั้น ปฏิกิริยาเคมีที่มีศักย์ไฟฟ้ามาตรฐาน ของเซลล์มาก
ถ่านไฟฉายที่มีอีเอ็มเอฟ หรือแรงดันไฟฟ้า 1.5 โวลต์ จะดำเนินไปข้างหน้าได้มากกว่าปฏิกิรยาเคมีที่มีศักย์
คือ ถ่านไฟฉายที่สามารถจ่ายพลังงานให้กับประจุไฟฟ้า ไฟฟ้ามาตรฐานของเซลล์น้อย
1 คูลอมบ์ ได้ประมาณ 1.5 จูล

ข้อสังเกต การคูณสัมประสิทธิ์ในสมการไม่ทำให้ค่า E0 เปลี่ยนแปลง

แหล่งที่มา: หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เคมี เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5

12

ประโยชน์ของเซลล์เคมีไฟฟ้า

แบตเตอรี่ แบตเตอรี่แอลคาไลน์

แบตเตอรี่ คือ อุปกรณ์ที่ประกอบด้วยเซลล์ เนื่องจากอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้ในแบตเตอรี่ซิงค์ -
เคมีไฟฟ้าตั้งแต่ 1 เซลล์ขึ้นไปเพื่อให้พลังงาน คาร์บอนมีสภาวะเป็นกรดสามารถกัดกร่อนกล่อง
ไฟฟ้าแก่อุปกรณ์ชนิดอื่น โดยแบ่งเป็น 2 สังกะสีได้ ทำให้มีอายุการเก็บและการใช้งานค่อน
ประเภท คือ เซลล์ปฐมภูมิ ซึ่งเป็นแบตเตอรี่ที่ใช้ ข้างสั้น จึงมีการใช้เบสของโลหะแอลคาไลน์ เช่น
หมดแล้วไม่สามารถนำกลับมาใช้ได้อีก และ NaOH หรือ KOH เป็นอิเล็กโทรไลต์ แทน
เซลล์ทุติยภูมิ ซึ่งเป็นแบตเตอรี่ที่ใช้แล้วสามารถ NH4Cl และ ZnCl2 และเรียกแบตเตอรี่นี้ว่า
นำมาประจุใหม่ได้ แบตเตอรี่มีส่วนประกอบของ แบตเตอรี่แอลคาไลน์
เซลล์ ปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล์ และลักษณะ
การใช้งานที่หลากหลาย แบตเตอรี่แอลคาไลน์มีแคโทดและแอโนดเป็น
สารชนิดเดียวกันกับแบตเตอรี่ซิงค์ - คาร์บอน
แบตเตอรี่ซิงค์ - คาร์บอน และให้อีเอ็มเอฟใกล้เคียงกัน คือ ประมาณ 1.5
โวลต์ ดังนั้นแบตเตอรี่ประเภทนี้จึงนำมาใช้งาน
ถ่านไฟฉายเป็นเซลล์ปฐมภูมิ มีลักษณะเป็น คล้ายกับแบตเตอรี่ซิงค์ - คาร์บอน โดยมีิอายุการ
เซลล์แห้งที่ประกอบด้วยแมงกานีสออกไซด์เคลือบ เก็บและการใช้งานที่นานกว่า แต่มีราคาสูงกว่า
บนแท่งแกรไฟต์ ทำหน้าที่เป็นแคโทด ของผสม
แอมโมเนียมคลอไรด์และซิงค์คลอไรด์ ในแป้ง แบตเตอรี่ซิลเวอร์ออกไซด์
เปียกทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรไลต์ บรรจุในกล่องสะ
งกะสี ซึ่งทำหน้าที่เป็นแอโนด ถ่านไฟฉายให้อีเอ็ม เป็นแบตเตอรี่ที่มีส่วนประกอบและหลักการ
เอฟ 1.5 โวลต์ เมื่อใช้งานไปนานๆ ปฏิกิริยาที่เกิด เกิดปฏิกิริยาคล้ายกับเเบตเตอรี่แอลคาไลน์ คือ
ขึ้นทำให้โลหะสังกะสีกัดกร่อนมีน้ำและแอมโมเนีย แอโนดเป็นสังกะสี แต่มีแคโทดเป็น AgO แทน
เป็นผลิตภัณฑ์รวมอยู่ด้วย ซึ่งอาจทำให้เกิดแรงดัน MnO2
หรือรั่วไหลออกมา ทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าเกิดความ
เสียหายได้ ดังนั้นจึงควรตรวจลักษณะของถ่าน แบตเตอรี่ซิลเวอร์ออกไซด์เป็นเซลล์ปฐมภูมิ
ไฟฉายอยู่เสมอและไม่ควรทิ้งไว้ในอุปกรณ์ไฟฟ้า ขนาดเล็ก ให้อีเอ็มเอฟคงที่ประมาณ 1.5 โวลต์
เป็นเวลานาน ตลอดอายุการใช้งาน แบตเตอรีชนิดนี้มีราคาสูง
แต่ใช้งานได้นาน นิยมใช้ในอุปกรณ์ไฟฟ้าขนาด
เล็ก เช่น นาฬิกาข้อมือ เครื่องคิดเลข

แหล่งที่มา: หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เคมี เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5

13

ประโยชน์ของเซลล์เคมีไฟฟ้า

แบตเตอรี่ตะกั่ว แบตเตอรี่ลิเทียมไอออน

แบตเตอรี่ตะกั่วพบได้ทั่วไป เช่น ใช้สำรอง เป็นแบตเตอรี่ที่สามารถประจุได้ มีลิเทียม
ไฟคอมพิวเตอร์ ใช้เก็บพลังงานแสงอาทิตย์ ไอออนเป็นองค์ประกอบของขั้วไฟฟ้า และอิเล็กโทร
แบตเตอรี่ตะกั่วที่ใช้ในรถยนต์ ส่วนบุคคลมักประ ไลต์ เมื่อเกิดปฏิกิริยา ลิเทียมไอออนจะเคลื่อนที่ไป
กอบด้วยเซลล์กัลวานิก 6 เซลล์ต่อกันแบบ มาระหว่างแอโนดและแคโทด
อนุกรม โดยแต่ละเซลล์มีแผ่นตะกั่วเป็นแอโนด
มีแผ่นตะกั่วที่เคลือบด้วย PbO2 เป็นแคโทด และ แบตเตอรี่ลิเทียมไอออนให้อีเอ็มเอฟประมาณ
H2SO4 เป็นอิเล็กโทรไลต์ 3.2 - 3.8 โวลต์ นิยมนำมาใช้กับคอมพิวเตอร์แบบ
พกพา โทรศัพท์มือถือ เนื่องจากสามารถเก็บประจุ
ได้มาก ประจุไฟฟ้าได้เร็ว และน้ำหนักเบา

ตัวอย่างแบตเตอรี่ลิเทียมไอออน

การจ่ายไฟของแบตเตอรี่ตะกั่ว

แต่ละเซลล์ในแบตเตอรี่ตะกั่วให้อีเอ็มเอฟประมาณ 2
โวลต์ เมื่อนำทั้ง 6 เซลล์มาต่อกันแบบอนุกรม จะให้อีเอ็ม
เอฟรวมประมาณ 12 โวลต์ ปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เกิดขึ้นจ่าย
ไฟให้ผลิตภัณฑ์เป็น PbSO4 ซึ่งเป็นของแข็งเกาะอยู่บนขั้ว
ไฟฟ้าทั้งสอง ทั้งนี้สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับได้
ง่าย โดยการให้กระแสไฟฟ้าจากภายนอกหรือที่เรียก
ว่าการประจุ

เซลล์เชื้อเพลิง

เซลล์เชื้อเพลิง เป็นเซลล์กัลวานิกที่ปฏิกิริยารีดอกซ์ คือ ปฏิกิริยาการเผาไหม้เชื้อเพลิง โดยให้เชื้อเพลิงเกิด
ปฏิกิริยาออกซิเดชันที่แอโนดและ ออกซิเจนเกิดปฏิกิริยารีดักชันที่แคโทด เซลล์เชื้อเพลิงชนิดแรกเป็นเซลล์เชื้อเพลิง
แบบแอลคาไลน์ ใช้แก๊สไฮโดรเจนกับออกซิเจนเป็นสารตั้งต้น โดยมีอิเล็กโทรไลต์เป็นสารละลายเบสและได้
ผลิตภัณฑ์เป็นน้ำ จึงถือว่าเป็นเซลล์เชื้อเพลิงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เนื่องจากไม่มีการปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออน
ไซด์ ส่วนประกอบและปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์เชื้อเพลิงแอลคาไลน์เป็นดังนี้

แหล่งที่มา: หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เคมี เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5

14

ประโยชน์ของเซลล์เคมีไฟฟ้า

การกัดกร่อนของโลหะและการป้องกัน การชุบโลหะ

เครื่องมือเครื่องใช้ที่ทำด้วยโลหะหรือมีโลหะเป็น เมื่อผ่านไฟฟ้ากระแสตรงเข้าไปในเซลล์ ไอออน
ส่วนประกอบเมื่อใช้งานไประยะหนึ่งมักพบปัญหา ของโลหะในสารละลาย ที่มีศักย์ไฟฟ้าสูงกว่าน้ำจะรับ
การผุกร่อนหรือเกิดสนิม ซึ่งกระบวนการเหล่านี้ อิเล็กตรอนจากวัตถุ (ชิ้นงาน) ที่ต่ออยู่กับขั้วลบของ
เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยารีดอกซ์ โดยโลหะเกิดปฏิกิริยา เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือแคโทด เกิดเป็นอะตอมของ
ออกซิเดชันและแก๊สออกซิเดชันเกิดปฏิกิริยารีดักชัน โลหะเคลือบติดอยู่ที่ผิวของวัตถุที่นำมาชุบ ขณะเดียวกัน
ได้เป็นออกไซด์ของโลหะที่หลุดล่อนจากผิวโลหะได้ โลหะที่ขั้วบวกหรือแอโนดจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันได้
ง่าย เช่น การเกิดสนิม ไอออนของโลหะที่ละลายอยู่ในสารละลาย เพื่อชดเชย
ไอออนของโลหะที่เปลี่ยนแปลงไปเป็นอะตอมของโลหะ
นอกจากนี้ในธรรมชาติยังพบว่าแก๊สคาร์บอนได ขณะชุบ ดังนั้น แอโนดจะสึกกร่อนไป ส่วนแคโทดจะมี
ออกไซด์ในอากาศยังเป็นปัจจัยเสริมที่ทำให้เกิดสนิม โลหะมาเกาะเพิ่มขึ้น
เหล็ก เนื่องจากแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ละลายน้ำ
เเล้วเกิดเป็นกรดคาร์บอนิกซึ่งแตกตัวให้ H+ ทำให้ หลักการการจัดเซลล์เพื่อชุบโลหะ
ออกซิเจนเกิดปฏิกริยาในสมการกรด
วิธีการป้องกันการกัดกร่อนของโลหะ 1. นำวัตถุที่จะชุบไปต่อเข้ากันกับขั้วลบ ของ
แบตเตอรี่หรือแคโทด ส่วนโลหะที่เป็นตัวชุบต่อเข้า
1.เคลือบผิวโลหะด้วยสารที่ป้องกันการสัมผัสกับ กับขั้วบวกของแบตเตอรี่หรือเป็นแอโนด
แก๊สออกซิเจนและน้ำ เช่น น้ำมัน สีพลาสติก
2. สารละลายอิเล็กโทรไลต์ต้องมีไอออนของ
2.ทำให้โลหะมีภาวะเป็นแคโทดหรือแอโนดโดย โลหะชนิดเดียวกับโลหะที่เป็นแอโนดหรือโลหะที่ใช้
พันโลหะที่ไม่ต้องการให้เกิดสนิม ด้วยโลหะที่มีศักย์ ชุบ
ไฟฟ้ามาตรฐานของครึ่งเซลล์รีดักชันต่ำกว่า หรือต่อ
เข้ากับขั้วลบ ของแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงให้ทำ 3. ใช้ไฟฟ้ากระแสตรง เพื่อให้ขั้วไฟฟ้าเป็นขั้ว
หน้าที่เป็นแอโนด ซึ่งให้อิเล็กตรอนแทรโลหะที่ไม่ บวกและลบคงเดิม
ต้องการให้เกิดสนิม

3.ชุบโลหะหรือผสมด้วยโลหะชนิดอื่นที่เมื่อเกิด
ปฏิกิริยาออกซิเดชัน แล้วทำให้เกิดเป็นสารประกอบ
ออกไซด์ที่ยึดติดผิวโลหะได้แน่นไม่หลุดร่อน เช่น
การชุบด้วยโครเมียม ดีบุก หรือนิกเกิล

การป้องกันการเกิดสนิมอาจเกี่ยวข้องกับหลักการข้างต้นมากกว่าหนึ่งหลักการ รวมทั้งยังทำปฏิกิริยากับ
ออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์เกิดเป็นชั้นของสารประกอบเคลือบและยึดติดพื้นผิวของเหล็กอีกด้วย

แหล่งที่มา: หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เคมี เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5

15

ประโยชน์ของเซลล์เคมีไฟฟ้า

การแยกสลายด้วยไฟฟ้า การแยกสลายสารละลายด้วยไฟฟ้า

กระบวนการที่เกิดขึ้นในเซลล์อิเล็กโทรลิติกที่ สารละลายที่ตัวละลายสามารถแตกตัวเป็นไอออน
ทำให้ได้สารใหม่ เรียกว่า การแยกสลายด้วย ได้ เมื่อนำไปแยกด้วยกระแสไฟฟ้าจะเกิดปฏิกิริยาที่
ไฟฟ้า หรือ อิเล็กโทรลิซิส ซึ่งนำมาใช้ประโยชน์ใน ต่างจากการแยกสลายด้วยไฟฟ้า ของสารชนิดเดียวกัน
อุตสาหกรรมเพื่อผลิตสารเคมี ที่ต้องการซึ่งไม่ ของสารชนิดเดียวกันเมื่อหลอมเหลว เนื่องจาก
สามารถผลิตได้โดยง่ายด้วยวิธีอื่น สารละลายมีน้ำ ที่อาจเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์แข่งขัันกับ
ไอออนที่มาจากการแตกตัวของสารนนั้น ดังนั้นการ
การแยกสลายโซเดียมคลอไรด์ พิจารณาว่า จะเกิดปฏิกิริยาใดที่แอโนดและแคโทด
หลอมเหลวด้วยไฟฟ้า ทำได้โดยเปรียบเทียบค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของครึ่ง
เซลล์รีดักชันของสารทุกชนิดในสารละลาย

โลหะโซเดียมและแก๊สคลอรีนสามารถเตรียมขึ้น การทำโลหะให้บริสุทธิ์โดย
โดยผ่านกระแสไฟฟ้าให้แก่โซเดียมคลอไรด์หลอม ใช้เซลล์อิเล็กโทรลิติก
เหลว ซึ่งจะเกิดปฏิกิริยารีดักชันและออกซิเดชันที่
ขั้วไฟฟ้า การทำโลหะให้บริสุทธิ์ด้วยไฟฟ้า เป็นกระ
บวนการขั้นตอนหนึ่งของการถลุงแร่ โดยทั่วไป
โลหะโซเดียมและแก๊สคลอรีนเป็นสารที่ว่องไว โลหะที่ถลุงได้จากแร่ มักจะมีมลทินปนอยู่เล็กน้อย
ต่อปฏิกิริยาเคมีมาก จึงไม่สามารถเตรียมได้จาก เพื่อทำโลหะนี้ให้บริสุทธิ์ขึ้นต้องใช้กระบวนการอิเล็ก
กระบวนการถลุงแร่ที่ใช้ทั่วไปกับธาตุบางชนิด โทรลิซิส ที่เรียกว่า Electrorefining สำหรับหลัก
ทั่วไปในการชุบโลหะให้บริสุทธิ์ด้วยไฟฟ้า พอจะ
สรุปได้ดังนี้

1. จัดโลหะที่จะทำให้บริสุทธิ์เป็นแอโนด
2. ใช้โลหะบริสุทธิ์อีกแท่งหนึ่งต่อกับแคโทด
3. สารละลายอิโทรไลต์ ต้องมีไอออนบวกของ
โลหะที่ต้องการทำให้บริสุทธิ์เป็นองค์ประกอบอยู่
4. ต้องใช้กระแสไฟฟ้าตรง และให้มีศักย์ไฟฟ้า
ของเซลล์พอเหมาะ

แหล่งที่มา: หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เคมี เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5

16

เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับเคมีไฟฟ้า

สารที่เกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ ขั้วไฟฟ้า

การเปลี่ยนชนิดของสารที่เกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ การปรับเปลี่ยนขั้วไฟฟ้าสามารถทำให้สมบัติ
ในเซลล์เคมีไฟฟ้า สามารถทำให้ศักย์ไฟฟ้าของ การนำไฟฟ้า หรือการเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์บนขั้ว
เซลล์เปลี่ยนแปลงไปได้ดังที่ได้ศึกษามาแล้ว ไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไป ซึ่งในปัจจุบันได้มีการศึกษา
และพัฒนาขั้วไฟฟ้าให้มีสมบัติที่พึงประสงค์สำหรับ
นอกจากนี้สารบางชนิดที่เกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ การประยุกต์ใช้เซลล์เคมีไฟฟ้าประเภทต่างๆมากยิ่ง
เมื่อมีการดูดกลืนพลังงานแสงอาจนำมาใช้เป็นส่วน ขึ้น เช่น
ประกอบในเซลล์แสงอาทิตย์ได้ เช่น ซิลิคอนที่เจือ
ด้วยธาตุหมู่ 3A หรือธาตุหมู่ 5B ซึ่งเป็นสารรับแสง - การเพิ่มรูพรุนฃองขั้วไฟฟ้า เพื่อเพิ่มสมบัติ
ในเซลล์แสงอาทิตย์ที่นิยมใช้ในปัจจุบัน การนำไฟฟ้าและพื้นที่ผิวในการเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์

นอกจากนี้ยังมีการใช้สารอินทรีย์ประเภทสีย้อม - การเปลี่ยนชนิดของสารประกอบของลิเทียม
ผ้าบางชนิดเป็นสารรับแสง เพื่อทำให้เกิดปฏิกิริยารี ในขั้วไฟฟ้าของลิเทียมไอออนแบตเตอรี่ ทำให้มีอายุ
ดอกซ์และเรียกเซลล์แสงอาทิตย์ประเภทนี้ว่า เซลล์ การใช้งานนานกว่าและปลอดภัยกว่า จึงนิยมใช้ใน
แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมผ้าไวแสง อุปกรณ์ไฟฟ้าทางการแพทย์ และบ้านเรือน

ในปัจจุบันมีการพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้สาร - การใช้แกรฟีน ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของผลึก
รับแสงประเภทต่างๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการ คาร์บอนเป็นขั้วไฟฟ้า เนื่องจากแกรฟีนเป็นวัสดุที่นำ
เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ไฟฟ้า นำความร้อน โปร่งแสง และมีความหนาแน่น
ยืดอายุการใช้งาน และมีราคาถูก เพียง 1 ชั้นอะตอม จึงได้รับความสนใจที่จะนำมา
พัฒนาให้เป็นขั้วไฟฟ้าสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ และ
แบตเตอรี่

- การเคลือบขั้วไฟฟ้าด้วยเอนไซม์หรือสารเคมี
บางชนิด เพื่อทำให้ขั้วไฟฟ้าเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์
จำเพาะกับสารเพียงบางชนิดมากยิ่งขึ้น

อิเล็กโทรไลต์

อิเล็กโทรไลต์ส่วนใหญ่ที่ได้ศึกษามักเป็นสารละลายที่มีสถานะเป็นของเหลวทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าบาง
ประเภทมีอายุการใช้งานสั้น เนื่องจากการรั่วไหลของตัวทำละลาย ดังนั้นจึงมีการพัฒนาอิเล็กโทรไลต์ที่
มีสถานะเป็นของแข็ง เช่นอิเล็กโทรไลตฺของแข็งในแบตเตอรี่ลิเทียมไอออน ซึ่งนอกจากทำให้แบตเตอรี่
มีอายุการใช้งานนานขึ้นแล้ว ยังทำให้แบตเตอรี่มีน้ำหนักเบาลง สามารถประจุไฟได้เร็วขึ้น และมีความ
ปลอดภัยมากขึ้นเนื่องจากไม่มีตัวทำละลายอินทรีย์ที่ไวไฟ

แหล่งที่มา: หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เคมี เล่ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5

นางสาวบัณฑิตา จันทรภักดี
เลขที่ 12 ม.6/6