เคมีสำหรับครู 2

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 77


ตัวอย่างที่ 3.1 | การทำนายสารผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาสะเทิน
ขั้นที่ 3 สลับประจุบวกของกรดไปจับกับประจุลบของเบส และประจุลบของกรดไปจับกับประจุ
บวกของเบส

H2SO4 + NaOH →

+
+
2-
-
H + SO4 + Na + OH →

Na + SO4
+
2-

-
H + OH
+

ขั้นที่ 4 ใช้ความรู้เรื่องการเขียนสูตรสารประกอบไอออนิก เขียนสูตรของผลิตภัณฑ์ให้ถูกต้อง







จะได้สมการเคมีดังแสดง

H2SO4 + NaOH → Na2SO4 + H2O



เมื่อได้ศึกษาเกี่ยวกับวิธีการทำนายสารผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาสะเทินแล้ว ปฏิกิริยาที่แสดง
ด้านล่างเป็นตัวอย่างปฏิกิริยาสะเทินของกรดและเบส ดังแสดง

















3.2.2 ปฏิกิริยาสะเทินที่ให้แก๊สออกมาเป็นผลิตภัณฑ์

2-
-
หากเกลือที่ประกอบด้วยไอออนของ carbonate (CO3 ), bicarbonate (HCO3 ),
2-
2-
sulfite (SO3 ) และ sulfide (S ) ทำปฏิกิริยากับกรด มักจะให้สารผลิตภัณฑ์ที่มีแก๊สเกิดขึ้นใน
ปฏิกิริยา ยกตัวอย่างเช่น เมื่อให้ Na2CO3 ทำปฏิกิริยากับกรด HCl จะให้สารผลิตภัณฑ์เป็น NaCl,
CO2 (g) และ H2O (l) เกิดขึ้น ดังแสดง

78 สมดุลกรด-เบส


Na2CO3 (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + CO2(g) + H2O (l)

จริงๆ แล้ว หากใช้หลักการในข้อ 3.1.1 ทำนายสารผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยานี้ จะได้สารผลิตภัณฑ์เป็น
กรด carbonic (H2CO3) ดังแสดง


Na2CO3 (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H2CO3 (aq)


กรด carbonic ที่เกิดขึ้นมักจะไม่เสถียรจะเกิดการสลายตัวต่อไปเป็น CO2 (g) และ H2O (l) ดังแสดง

H2CO3 (aq) → CO2(g) + H2O (l)


จึงทำให้ปฏิกิริยาระหว่าง Na2CO3 กับกรด HCl ให้ผลิตภัณฑ์เป็น NaCl, CO2 (g) และ H2O (l) เป็น
สารผลิตภัณฑ์ดังที่กล่าวข้างต้น


ตัวอย่างปฏิกิริยาสะเทินของกรดและเบสที่ให้แก๊สออกมาเป็นสารผลิตภัณฑ์ แสดงดังตัวอย่างด้านล่าง


















3.3 ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของเกลือ

(Hydrolysis of Salts)
ในหัวข้อ 3.1 อธิบายปฏิกิริยาที่ให้สารผลิตภัณฑ์เป็นเกลือออกมา เกลือส่วนใหญ่เป็นอิเล็ก-

โทรไลต์แก่ แสดงว่ามักจะแตกตัวได้ 100% ในน้ำ ซึ่งคำว่า ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของเกลือ นั้น เป็น
ปฏิกิริยาของ ไอออนบวก หรือ ไอออนลบ ของเกลือนั้น ๆ ทำปฏิกิริยากับน้ำ ซึ่งจะส่งผลต่อ pH
ของสารละลาย ดังนั้นในบางกรณีเมื่อนำเกลือมาละลายน้ำอาจทำให้ pH ของสารละลายเปลี่ยนไป
ประเภทของเกลือจึงสามารถแบ่งได้เป็น 3 ประเภทตามความสามารถในการทำให้ pH ของสารละลาย

เปลี่ยนแปลงไป คือ เกลือที่เป็นกลาง เกลือกรด และเกลือเบส

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 79


3.3.1 เกลือที่เป็นกลาง (Neutral salts)
เกลือที่เป็นกลาง คือ เกลือที่ละลายน้ำแล้วไม่ส่งผลต่อ pH ของสารละลาย เกิดจาก
การทำปฏิกิริยาสะเทินระหว่าง กรดแก่ กับ เบสแก่ ยกตัวอย่างเช่น เกลือ NaNO3 เป็นเกลือที่เป็น

กลาง เกิดจากการทำปฏิกิริยากันระหว่าง HNO3 (กรดแก่) กับ NaOH (เบสแก่) โดยเมื่อ NaNO3
-
+
ละลายน้ำจะแตกตัวอย่างสมบูรณ์ให้ Na (aq) และ NO3 (aq) ดังแสดง

H O
-
+
2
HNO3 (aq) ⎯⎯→ Na (aq) + NO3 (aq)

โดยทั่วไปไอออนที่มาจากฝั่งกรดหรือเบสแก่จะไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ จะมีเพียงส่วนที่มาจากฝั่งอ่อนที่
+
มักถูกไฮโดรไลซิสโดยน้ำ ประจุบวก Na ของเกลือ NaNO3 เป็นส่วนที่มาจากฝั่งเบสแก่จะไม่ทำ
+
-
ปฏิกิริยาให้หรือรับ H กับน้ำ และประจุลบ NO3 ที่มาจากฝั่งกรดแก่ก็เช่นกันจะไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ
ในสารละลาย ดังนั้นสารละลายเกลือ NaNO3 จะมี pH ประมาณ 7.00


กรดแก ่ + เบสแก ่ → เกลือที่เป็นกลาง

HNO3 + NaOH → NaNO3


3.3.2 เกลือเบส (Basic salts)

เกลือเบสเกิดจากการทำปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่ ยกตัวอย่างเช่น
CH3COONa ที่เกิดจากการทำปฏิกิริยาระหว่าง CH3COOH (กรดอ่อน) กับ เบสแก่ (NaOH) เมื่อเกลือ
-
+
CH3COONa ละลายน้ำ จะแตกตัวอย่างสมบูรณ์ให้ CH3COO และ Na ดังแสดง

H O
CH3COONa (s) ⎯⎯→ Na (aq) + CH3COO (aq)
-
+
2

จะเห็นว่า Na จะเป็นส่วนที่มาจากเบสแก่ NaOH ซึ่งจะไม่ทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสกับน้ำ ส่วน
+
CH3COO ที่มาจากฝั่งกรดอ่อน จะสามารถทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสกับน้ำได้ CH3COOH และ OH -
-
เกิดขึ้น ดังแสดง

-
-
CH3COO (aq) + H2O (l) CH3COOH (aq) + OH (aq)

-
-
จะเห็นว่าเมื่อ CH3COO ทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสกับน้ำจะให้ OH เกิดขึ้นในสารละลายจึงส่งผลให้
สารละลายของ CH3COONa มีฤทธิ์เป็นเบส

่
กรดออน + เบสแก ่ → เกลือเบส

CH3COOH + NaOH → CH3COONa

80 สมดุลกรด-เบส


3.3.3 เกลือกรด (Acidic salts)
เกลือกรดหรือเกลือที่มีฤทธิ์เป็นกรด เกิดจากการทำปฏิกิริยาระหว่างกรดแก่กับเบส
อ่อน ยกตัวอย่างเช่น NH4Cl ที่เกิดจากการทำปฏิกิริยาระหว่าง HCl (กรดแก่) กับ เบสอ่อน (NH4OH)
+
-
เมื่อเกลือ NH4Cl ละลายน้ำ จะแตกตัวอย่างสมบูรณ์ให้ NH4 และ Cl ดังแสดง

H O
-
+
2
NH4Cl (s) ⎯⎯→ NH4 (aq) + Cl (aq)

+
-
จะเห็นว่า Cl จะเป็นส่วนที่มาจากกรดแก่ ซึ่งจะไม่ทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสกับน้ำ ส่วน NH4 ที่มาจาก
ฝั่งเบสอ่อน จะสามารถทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสกับน้ำได้ NH3 และ H เกิดขึ้น ดังแสดง
+

+
NH4 (aq) + H2O (l) NH3 (aq) + H3O (aq)
+

+
+
จะเห็นว่าเมื่อ NH4 ทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสกับน้ำจะให้ H3O เกิดขึ้นในสารละลาย จึงส่งผลให้
สารละลายของ NH4Cl มีฤทธิ์เป็นกรด

กรดแก ่ + เบสอ่อน → เกลือกรด

HCl + NH4OH → NH4Cl


3.3.4 เกลือที่ทั้งประจุบวกและลบสามารถทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสกับน้ำได้

เกลือที่เกิดจากกรดอ่อนทำปฏิกิริยากับเบสอ่อนนั้น จะพิจารณาว่าเกลือที่เกิดขึ้นเป็น
เกลือที่มีฤทธิ์เป็น กรด เบส หรือ เป็นกลาง ได้นั้นจะพิจารณาจากค่า Ka หรือ Kb ของไอออนนั้น ๆ
เมื่อทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสกับน้ำโดยที่

ถ้า Ka > Kb เกลือที่เกิดขึ้นนั้นจะเป็น เกลือกรด
ถ้า Ka < Kb เกลือที่เกิดขึ้นนั้นจะเป็น เกลือเบส
ถ้า Ka = Kb เกลือที่เกิดขึ้นนั้นจะเป็น เกลือที่เป็นกลาง
ตัวอย่างการพิจารณาเกลือที่ไอออนบวกและไอออนลบสามารถทำปฏิกิริยาไฮโรไลซิสกับน้ำได้ แสดง

ดังตัวอย่างที่ 3.2

ตัวอย่างที่ 3.2 | การทำนายชนิดของเกลือ

โจทย ์ จงทำนายประเภทของเกลือ NH4CN

วิธีคิด จะเห็นว่าเกลือ NH4F จะเกิดจากการทำปฏิกิริยากันระหว่าง เบสอ่อน NH4OH และ
กรดอ่อน HCN ดังแสดง
NH4OH + HCN → NH4CN + H2O

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 81


ตัวอย่างที่ 3.2 | การทำนายชนิดของเกลือ

+
-
เมื่อ NH4CN ละลายน้ำจะแตกตัวอย่างสมบูรณ์ให้ NH4 และ CN ดังแสดง
H O
2
-
+
NH4CN (s) ⎯⎯ → NH4 (aq) + CN (aq)

+
เมื่อพิจารณา NH4 ที่มาจากฝั่งเบสอ่อน ทำปฏิกิริยากับน้ำจะให้ H3O ที่แสดงถึงความ
+
+
เป็นกรดออกมา ดังนั้นต้องใช้ ค่า Ka ของ NH4 ในการพิจารณา

+
NH 4 (aq) + H 2O (l) NH 3 (aq) + H 3O (aq) [Ka ของ NH 4 ]
+
+

่

-
เมื่อพิจารณา CN ที่มาจากฝั่งกรดออน ทำปฏิกิริยากับน้ำจะให้ OH-ที่แสดงถึงความ
เป็นเบสออกมา ดังนั้นต้องใช้ ค่า Kb ของ CN ในการพิจารณา
-

-
-
-
CN (aq) + H2O (l) HCN (aq) + OH (aq) [Kb ของ CN ]

โดยปกติค่า Ka และ Kb จะแสดงในรูปของโมเลกุลซึ่งถ้าจะหาค่า Ka และ Kb ของ
ไอออนนั้นต้องอาศัยความสัมพันธ์ของสมการ Ka · Kb = Kw

K 1.0 × 10 -14
-10
+
ดังนั้น Ka ของ NH4 = w = = 5.7 10
K of NH 3 1.76 × 10 -5
b
K 1.0 × 10 -14
-5
Kb ของ CN = w = = 1.6 10
-
K of HCN 6.20 × 10 -10
a

Kb ของ CN มีค่ามากกว่า Ka ของ NH4 ดังนั้นสารละลาย NH4CN มีฤทธิ์เป็น เบส
-
+
ี

หรือกล่าวอกอย่างว่า NH4CN เป็นเกลือเบส



ตารางที่ 3.1 จะเป็นตารางสรุปคุณสมบัติของเกลือทั้ง เกลือกรด เกลือเบส เกลือกลาง และ

เกลือที่มีคุณสมบัติเป็นได้ทั้งกรดและเบส

82 สมดุลกรด-เบส


ตารางที่ 3.1 สรุปคุณสมบัติกรดเบสของเกลือ

ไอออนที่เกิดไฮโดรไลซิสกับ pH ของ
ชนิดของเกลือ ตัวอย่าง
น้ำ สารละลาย

เกลือกลาง
ประจุบวกมาจากเบสแก่
ี
ประจุลบมาจากกรดแก่ NaCl, KI, KNO3 -ไม่ม- ≈ 7

เกลือเบส

ประจุบวกมาจากเบสแก่ CH3COONa,
ประจุลบมาจากกรดอ่อน ประจุลบ > 7
KNO2
เกลือกรด
ประจุบวกมาจากเบสอ่อน
ประจุลบมาจากกรดแก่ NH4Cl, NH4NO3 ประจุบวก < 7


เกลือที่อาจเป็นได้
ทั้งกรดและเบส
ประจุบวกมาจากเบสอ่อน < 7 (ถ้า Kb < Ka)
ประจุลบมาจากกรดอ่อน NH4CN, ประจุบวก/ ประจุลบ ≈ 7 (ถ้า Kb = Ka)
CH3COONa
> 7 (ถ้า Kb > Ka)



3.4 สารละลายบัฟเฟอร์
(Buffer Solution)

บัฟเฟอร์ คือ สารละลายที่ประกอบด้วยกรดอ่อนและเกลือของกรดออนนั้น หรือสารละลายที่
่
่
ประกอบด้วยเบสออนกับเกลือของเบสอ่อนนั้น
สารละลายบัฟเฟอร์มีคุณสมบัติในการรักษา pH ของ
สารละลายไว้ไม่ให้เปลี่ยนแปลง เมื่อมีการเติมกรดหรือเบสลงไป

เล็กน้อย ตัวอย่างหนึ่งของการใช้สารละลายบัฟเฟอร์ คือ ถุง
น้ำเกลือ (Fluids for intravenous injection) เวลาที่เรานอน

โรงพยาบาลอาจมีการให้น้ำเกลือ โดยที่สารละลายในถุงน้ำเกลือ
นั้นจะใช้ระบบบัฟเฟอร์เพื่อคง pH ของสารละลายไม่ให้
เปลี่ยนแปลง เพราะเลือดของเราในร่างกายจะมี pH ประมาณ
7.4 การให้น้ำเกลือผ่านทางเส้นเลือดจึงต้องมีการคง pH ของ

สารละลายที่ฉีดเข้าร่างกายไว้

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 83


อย่างที่กล่าวไปข้างต้น สารละลายบัฟเฟอร์ประกอบด้วยกรดอ่อนและเกลือของกรดอ่อนนั้น
สารละลายบัฟเฟอร์จึงสามารถเตรียมได้จากสารละลาย acetic acid (CH3COOH, กรดอ่อน) ผสมกับ
)
sodium acetate (CH3COONa, เกลือของ acetic acid สามารถเขียนในรูปแบบย่อได้เป็น
สารละลายบัฟเฟอร์ CH3COONa/CH3COOH หรือ สามารถเขียนในรูปแบบคู่กรดคู่เบสได้เป็น
-
-
CH3COO /CH3COOH จากตัวอย่างที่กล่าวนี้อาจกล่าวได้ว่า CH3COO เป็นคู่เบสของ CH3COOH

3.4.1 กลไกการต้านการเปลี่ยน pH ของสารละลายบัฟเฟอร์

จากตัวอย่างสารละลายบัฟเฟอร์ CH3COONa/CH3COOH นี้ประกอบด้วยสารสอง
สปีชีส์คือ CH3COONa และ CH3COOH เมื่อซึ่งสารละลายนี้สามารถต้านทานการเปลี่ยนแปลง pH ได้
เมื่อเติมกรดหรือเบสลงไปเล็กน้อย เพราะ (1) เมื่อ CH3COONa ละลายในน้ำจะแตกตัว 100% ดัง
แสดง

+
-
CH3COONa(aq) → CH3COO (aq) + Na (aq)

+
+
-
เมื่อมีการเติมกรด (H ) ลงไปเล็กน้อย H ของกรดที่ถูกเติมลงไปจะถูกทำปฏิกิริยากับ CH3COO ที่
+
เกิดขึ้นในสารละลายทันที เสมือนกับว่าเมื่อมี H ที่เปรียบเสมือนข้าศึกเข้ามาในบริเวณ ตัว CH3COO -
+
จะทำหน้าที่เป็นทหารเอาชีวิตเข้าแลกเพื่อยับยั้ง H นั้น ดังแสดงในสมการ

-
+

CH3COO (aq) + H (aq) → CH3COOH(aq)

-
-
เมื่อมีการเติมเบส (OH ) ลงไปเล็กน้อย OH ของเบสที่ถูกเติมลงไปจะถูกทำปฏิกิริยากับ CH3COOH
-
ที่เกิดขึ้นในสารละลายทันที เสมือนกับว่าเมื่อมี OH ที่เปรียบเสมือนข้าศึกเข้ามาในบริเวณ ตัว
-
CH3COOHจะทำหน้าที่เป็นทหารเอาชีวิตเข้าแลกเพื่อยับยั้ง OH นั้น ดังแสดงในสมการ


CH3COOH(aq) + OH (aq) → CH3COO (aq) + H2O(l)
-

-

ด้วยกลไกเหล่านี้เมื่อเติมกรดหรือเบสลงไปเล็กน้อยในสารละลายบัฟเฟอร์จึงสามารถช่วยรักษา pH
ของสารละลายไว้ได้ อย่างไรก็ตาม หากเติมกรดหรือเบสมากจนเกินไปก็อาจทำให้เสียสภาพความเป็น
บัฟเฟอร์ไปได้

ตัวอย่างที่ 3.3 เป็นตัวอย่างแบบฝึกหัดที่ช่วยพิจารณาว่าสารที่เห็นต่อไปนี้ เป็น
สารละลายบัฟเฟอร์หรือไม่

ตัวอย่างที่ 3.3 | การระบุสารละลายบัฟเฟอร์

โจทย ์ พิจารณาสารละลายที่แสดงด้านล่างแล้วระบุว่าสารละลายต่อไปนี้เป็นบัฟเฟอร์หรือไม่
+
(a) KF/HF, (b) KBr/HBr (c) Na2CO3/NaHCO3 (d) C5H5N/ C5H5NH

84 สมดุลกรด-เบส


ตัวอย่างที่ 3.3 | การระบุสารละลายบัฟเฟอร์

่
่
วิธีคิด ให้ระลึกเสมอว่า สารละลายบัฟเฟอร์ประกอบด้วย กรดออนและเกลือของกรดออนนั้น
หรือสารละลายที่ประกอบด้วยเบสอ่อนกับเกลือของเบสอ่อนนั้น

(a) สารละลาย KF/HF จะเห็นว่า HF เป็นกรดอ่อนที่มี KF เป็นเกลือของกรด HF
ดังนั้น สารละลาย KF/HF เป็น สารละลายบัฟเฟอร์


(b) สารละลาย KBr/HBr มี KBr เป็นเกลือของกรด HBr แต่จะเห็นว่า HBr เป็นกรดแก ่
ซึ่งขัดกับนิยามของสารละลายบัฟเฟอร์
ั
ดังนั้น สารละลาย KBr/HBr ไม่เป็นสารละลายบฟเฟอร์

(c) สารละลาย Na2CO3/NaHCO3 ข้อนี้หากใช้เรื่องเบสกับเกลือของเบสอาจพิจารณา
2- -
ได้ยาก แต่หากเขียนในรูปคู่กรดเบส เพื่อการพิจารณาให้ง่ายขึ้นจะได้ CO3 / HCO3
2-
-
โดย CO3 เป็นคู่เบสของ HCO3
ดังนั้น สารละลาย Na2CO3/NaHCO3 เป็นสารละลายบฟเฟอร์
ั

+
(d) สารละลาย C5H5N/ C5H5NH ข้อนี้หากเขียนในรูปสูตรโมเลกุลอาจดูยาก ซึ่งสาร
ทั้งสองนี้มีโครงสร้างสารดังแสดง











+
จะเห็นว่า C5H5N เป็นคู่เบสของ C5H5NH
+
ดังนั้น สารละลาย C5H5N/ C5H5NH เป็นสารละลายบัฟเฟอร์




3.4.2 การคำนวณ pH ของสารละลายบัฟเฟอร์
ตัวสารละลายบัฟเฟอร์เองก็มี pH เช่นกัน การคำนวณ pH ของสารละลายบัฟเฟอร์
ี
่
อาจมีความซับซ้อนมากกว่าสารละลายกรดแก่เบสแก่หรือกรดอ่อนเบสออน โดยจะกล่าวอย่างละเอยด
เกี่ยวกับการคำนวณ pH ของสารละลายบัฟเฟอร์ไว้ในตัวอย่างที่ 3.4

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 85


ี่
ตัวอย่างท 3.4 | การคำนวณ pH ของสารละลายบัฟเฟอร์
โจทย ์ จงคำนวณ pH ของสารละลายที่ประกอบด้วย CH3COOH เข้มข้น 0.2 M และ
CH3COONa เข้มข้น 0.3 M กำหนดค่าคงที่การแตกตัวของกรด (Ka) CH3COOH มีค่า
1.80 x 10
-5

วิธีคิด การคำนวณ pH ของสารละลายบัฟเฟอร์นั้น จะคล้ายคลึงกับการคำนวณ pH ของกรด
อ่อน/เบสอ่อน (พิจารณาตัวอย่างที่ 2.9) โดยการใช้ตาราง ICF ซึ่งมีรายละเอียดการ

คำนวณดังต่อไปนี้

ขั้นที่ 1 ก่อนที่จะตั้ง ICF Table เราจะทราบว่าในระบบมี CH3COONa เข้มข้น 0.3 M
ซึ่ง CH3COONa นี้เป็นเกลือที่มีคุณสมบัติเป็นอิเล็กโทรไลต์แก่ นั่นคือ แตกตัวอย่าง

+
-
สมบูรณ์ ดังนั้นเมื่อ CH3COONa ละลายน้ำจะแตกตัวให้ Na และ CH3COO อย่างละ
0.3 M เพราะอัตราส่วนในสมการที่ดุลแล้วเป็น 1:1:1 ดังแสดง


+
-
CH3COONa (aq) → Na (aq) + CH3COO (aq)
0.3 M 0.3 M

่
ขั้นที่ 2 สร้างตาราง ICE แสดงการแตกตัวของกรดออน CH3COOH เหมือนดังตัวอย่าง
ที่ 2.9 ดังแสดง

CH3COOH (aq) + -
H (aq) + CH3COO (aq)
Initial (M) :
Change (M) :
Equilibrium (M) :

ขั้นที่ 3 เติมความเข้มข้นเริ่มต้นของ CH3COOH เท่ากับ 0.2 M แต่จากขั้นที่ 1 ที่ระบุ

+
-
ว่าในระบบมี CH3COONa ซึ่งแตกตัวให้ Na และ CH3COO อย่างละ 0.3 M ดังนั้นใน
ตาราง ICE ช่อง CH3COO (aq) แถว initial จึงต้องใส่ 0.3 M แทนเลข 0
-

CH3COOH (aq) + -
H (aq) + CH3COO (aq)
Initial (M) : 0.2 0 0.3
Change (M) :
Equilibrium (M) :

86 สมดุลกรด-เบส


ตัวอย่างท 3.4 | การคำนวณ pH ของสารละลายบัฟเฟอร์
ี่
ขั้นที่ 4 เติมตาราง ICE ให้สมบูรณ์ โดยใช้หลักการเดียวกันกับตอนคำนวณ ICF ของ
กรดอ่อน


CH3COOH (aq) + -
H (aq) + CH3COO (aq)
Initial (M) : 0.2 0 0.3
Change (M) : -x +x +x
Equilibrium (M) : 0.2-x x 0.3+x


ขั้นที่ 5 จากตารางในขั้นที่ 4 เราได้ความเข้มที่สมดุลของสารแต่ละตัวแล้ว จากนั้นนำ
ความเข้มข้นที่สมดุลนี้ไปแทนค่า ในสมการค่า K ดังแสดง

[H ][CH COO ]
+
-
K = 3
a
[CH COO]
3
(x)(0.3+x)
1.8 × 10 =
-5
(0.2-x)

ขั้นที่ 6 ประมาณค่า 0.2-x ≈ 0.2 และ 0.3+x ≈ 0.3 แล้วแก้สมการหาค่า x ซึ่งค่า x นี้
+
ก็คือ ความเข้มข้นของ [H ] จะได้


(x)(0.3)
1.8 × 10 =
-5
(0.2)
x = [H ] = 1.2×10 M
+
-5

+
ขั้นที่ 7 หาค่า pH ได้จากสูตร pH = -log[H ] จะได้
+
pH = -log[H ]
-5
pH = -log (1.2 x 10 )
= 4.92


ดังนั้น pH ของสารละลายบัฟเฟอร์ที่ประกอบด้วย CH3COOH เข้มข้น 0.2 M และ
CH3COONa เข้มข้น 0.3 M มีค่า 4.92

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 87


จากตัวอย่างที่ 3.4 ในขั้นที่ 5 และ ขั้นที่ 6 จะต้องมีการประมาณ ตัด -x หรือ +x ทิ้ง นั่นจะ
ได้ว่า

+
ความเข้มข้นของ H


(x)(0.3) ความเข้มข้นของเกลือ [salt]
-5
ค่า K 1.8 × 10 =
(0.2)
ความเข้มข้นของกรด [acid]


-5
เมื่อ 1.80 x 10 คือค่า Ka, x คือ [H ] และเลข 0.3 และ 0.2 คือ ความเขมข้นของ เกลือ และ กรด
+
้
ตามลำดับ จะได้สมการ
+
[H ][salt]
K =
a
[acid]

จัดสมการใหม่จะได้


[acid]
+
[H ] = K …(สมการที่ 3.1)
[salt]
a
+
+
เมื่อ [H ] คือ ความเข้มข้นของ H , [acid] คือ ความเข้มข้นของกรด, [salt] คือ ความเข้มข้นของ
เกลือ และ Ka คือ ค่าคงที่การแตกตัวของกรด สมการที่ 3.1 จะเป็นสูตรสำเร็จที่ช่วยในการคำนวณหา
+
ค่า [H ] ของสารละลายบัฟเฟอร์ได้รวดเร็วขึ้น ในกรณีที่สารละลายบัฟเฟอร์นั้นเป็นสารละลายเบส
สูตรก็จะเปลี่ยนเป็น


[base]
−
[OH ] = K
b
[salt]

สรุปสูตรที่ใช้คำนวณ pH ของสารละลายบัฟเฟอร์

[acid] [base]
−
[H ] = K , [OH ] = K
+
a b
[salt] [salt]

88 สมดุลกรด-เบส


ตัวอย่างที่ 3.5 | การคำนวณ pH ของสารละลายบัฟเฟอร์โดยใช้สูตร
โจทย ์ จงคำนวณ pH ของสารละลายที่ประกอบด้วย HCOOH เข้มข้น 0.3 M และ HCOOK
เข้มข้น 0.52 M กำหนดค่าคงที่การแตกตัวของกรด (Ka) HCOOH มีค่า 1.70 x 10
-4


วิธีคิด จากโจทย์ จะเห็นว่าโจทย์กำหนด ความเข้มข้นของ HCOOH เข้มข้น 0.3 M ซึ่งเป็น
ความเข้มข้นของกรด และโจทย์กำหนด ความเข้มข้นของ HCOOK เข้มข้น 0.52 M


[acid]
จากสูตร [H ] = K
+
a
[salt]

(0.3)

−
4
+
แทนค่าลงในสูตรจะได้ [H ] = (1.7 10 )
(0.52)

−
[H ] = 9.8 10 M
+
5

+
+
นำ [H ] ที่คำนวณได้หาค่า pH จาก pH = -log[H ]
-5
จะได้ pH = -log(9.8 x 10 )
pH = 4.0

ดังนั้น pH ของสารละลายบัฟเฟอร์ที่ประกอบด้วย HCOOH เข้มข้น 0.3 M และ
HCOOK เข้มข้น 0.52 M มีคา 4.00
่



3.5 การไทเทรตกรดเบส

(Acid-base Titation)
การไทเทรตกรดเบส เป็น กระบวนการหาปริมาณสาร โดยวิธีใช้สารละลายมาตรฐานที่ทราบค่า

ความเข้มข้นที่แน่นอน ให้ทำปฏิกิริยากับสารตัวอย่าง (ไม่ทราบความเข้มข้น) โดยอาศัยหลักการ
เกิดปฏิกิริยาระหว่างสารละลายกรดและเบสที่เข้าทำปฏิกิริยากันพอดี ทำให้คำนวณหาความเข้มข้น
หรือปริมาณของสารตัวอย่างดังกล่าวได้ โดยเราสามารถแบ่งการไทเทรตตามชนิดของกรดและเบส

ที่มาทำปฏิกิริยากันได้ดังนี้ 1) การไทเทรตระหว่างกรดแก่กับเบสแก่ 2) การไทเทรตระหว่างกรดอ่อน
่
ั
กับเบสแก่ และ 3) การไทเทรตระหว่างกรดแก่กบเบสออน เพื่อให้สอดคล้องกับคำอธิบายรายวิชาและ
ระดับการเรียนรู้ของนักศึกษา จะกล่าวเพียงกรณีแรก คือ การไทเทรตระหว่างกรดแก่กับเบสแก ่

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 89


3.5.1 วิธีการไทเทรตระหว่างกรดแก่กับเบสแก่
เป็นการไทเทรตโดยใช้กรดแก่มาทำปฏิกิริยากับเบสแก่ เพื่อความเข้าใจที่มากขึ้นจะ
ยกตัวอย่างการไทเทรตระหว่างกรดแก่ HCl เข้มข้น 0.1X M ปริมาตร 25 mL (กำหนดให้ HCl เราไม่
ทราบความเข้มข้นแน่นอน) กับ เบสแก่ NaOH เข้มข้น 0.1 M ปริมาตร 25 mL (กำหนดให้ NaOH

เป็นสารละลายมาตรฐานที่ทราบความเข้มข้นแน่นอน) โดยวิธีการไทเทรตจะมีข้อสังเกตและวิธีการ
ดังต่อไปนี้
1) เราจะใส่สารละลายมาตรฐานที่ทราบความเข้มข้นแน่นอนในเครื่องแก้วที่
เรียกว่า บิวเรตต์ (ในกรณีนี้จะใส่ NaOH ในบิวเรตต์) ซึ่งจะมีก๊อกไขปิด-เปิดเพอ
ื่
หยดสารละลายมาตรฐานที่ทราบความเข้มข้นแน่นอนลงในขวดรูปชมพที่บรรจุ
ู่
สารละลายตัวอย่างที่ต้องการวิเคราะห์ (ไม่ทราบความเข้มข้นแน่นอน ในกรณีนี้
คือสารละลาย HCl) จะจัดตั้งเครื่องแก้วและเครื่องมือดังแสดงในภาพที่ 3.1




























ภาพที่ 3.1 การจัดเครื่องแก้วเพื่อการไทเทรต


ื่
2) สารละลายที่บรรจุในขวดรูปชมพู่จะต้องใส่อินดิเคเตอร์ (indicator) เพอใช้บอก
จุดยุติในการไทเทรต ในกรณีนี้มักใช้ ฟีนอล์ฟทาลีน (phenolphthalein) เป็น
อินดิเคเตอร์

3) จุดยุติ (End point) คือ จุดที่อินดิเคเตอร์เปลี่ยนสี ขณะไทเทรตกรด-เบสอยู่
โดยจุดยุติจะใกล้เคียงกับจุดสมมูลได้นั้น จะต้องเลือกอินดิเคเตอร์เหมาะสม

ในทางปฏิบัติถือว่าจุดยุติ เป็นจุดเดียวกับจุดสมมูล
4) จุดสมมูล (Equivalence point) คือ จุดที่กรดและเบสทำปฏิกิริยาพอดีกัน นั่น
หมายความว่า ณ จุดนี้จะไม่มีกรดและเบสที่เป็นสารตั้งต้นเหลือ เนื่องจากทำ
ปฏิกิริยากันจนหมดพอดี

90 สมดุลกรด-เบส


5) ไขเปิดก๊อกเปิดให้สารละลาย NaOH ค่อยๆไหลลงมาทำปฏิกิริยากับกรด HCl
จนกระทั่งอินดิเคเตอร์เปลี่ยนสี
6) หยุดการไทเทรตแล้วบันทึกปริมาณ NaOH ที่ใช้ เพื่อนำมาคำนวณหาความ
เข้มข้นของ HCl ที่แน่นอน


3.5.2 กราฟไทเทรตระหว่างกรดแก่กับเบสแก่
ในการไทเทรตระหว่างกรดแก่ HCl เข้มข้น 0.1X M ปริมาตร 25 mL กับ เบสแก่
NaOH เข้มข้น 0.1 M โดยค่อยๆ ใส่ NaOH(aq) ลงไปทีละ 5 mL แล้วทำการวัดค่า pH ของ

สารละลาย HCl อาจใช้ universal pH paper หรือ pH มิเตอร์ ในการวัดค่า แล้วทำการบันทึกผล
เมื่อได้ค่า pH ค่าต่างๆ เมื่อเติม NaOH ลงไปทีละ 5 mL จะได้กราฟดังที่แสดงในภาพที่ 3.2





























ภาพที่ 3.2 กราฟการไทเทรตระหว่างกรดแก่ HCl เข้มข้น 0.1 M ปริมาตร 25 mL กับเบสแก่ NaOH
เข้มข้น 0.1 M


ภาพที่ 3.2 นี้ แสดงกราฟการไทเทรต (titration curve) โดยจะเห็นว่า เมื่อใส่สารละลาย
NaOH ลงไป 5 mL ช่วงแรก pH ของสารละลาย HCl มีค่า 1.18 เมื่อใส่เพิ่มอีก 5 mL เป็น 10 mL
pH ของสารละลาย HCl เท่ากับ 1.37 ทำเช่นนี้ไปเรื่อยๆ ผลแสดงดังตารางในภาพที่ 3.2 จะพบว่า
ช่วงแรกที่ใส่สารละลาย NaOH ลงไป pH ของสารละลายจะเปลี่ยนน้อยมาก จนกระทั่งใกล้จุดสมมูล

pH ของสารละลายจะเปลี่ยนอย่างรวดเร็ว (pH = 7) ซึ่งจุดนี้จะเป็นจุดที่จำนวนโมลของกรดทำ
ปฏิกิริยาพอดีกับจำนวนโมลของเบส ณ จุดนี้กรดและเบสทำปฏิกิริยากันหมดพอดี จะมีเพียง NaCl ที่
เป็นผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นเท่านั้น ซึ่ง NaCl จะไม่ส่งผลต่อ pH ของสารละลายในขวดรูป

ชมพู่ สารละลายจึงเป็นกลาง และเมื่อเติมสารละลายเบส NaOH ลงไปอีกจนเป็น 30, 34 และ 40 mL
จะทำให้สารละลายในขวดรูปชมพู่เป็นเบส เพราะกรด HCl ที่เดิมอยู่ในขวดรูปชมพู่นั้นหมดไปแล้ว

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 91


3.5.3 โจทย์คำนวณการไทเทรตระหว่างกรดแก่กับเบสแก่
โจทย์การคำนวณการไทเทรตระหว่างกรดแก่กับเบสแก่นี้ จะแบ่งเป็น 2 กรณี กรณีที่
1 คือ กรณีที่คำนวณหาความเข้มข้นที่จุดสมมูล กรณีที่ 2 คือ คำนวณหาค่า pH ก่อนและหลังจากจุด
สมมูล โดยจะให้พิจารณาการแก้ปัญหาโจทย์ทั้งสองกรณีนี้จากตัวอย่าง โดยจะเริ่มจาก กรณีที่ 1 ก่อน


กรณีที่ 1 การคำนวณหาความเข้มข้นของสารที่ไม่ทราบความเข้มข้นที่จุดสมมูล


ตัวอย่างที่ 3.6 | การคำนวณความเข้มข้นของสารที่ไม่ทราบความเข้มข้นแน่นอนจากการไทเทรต
ณ จุดสมมูล
้
โจทย ์ เมื่อนำสารละลาย HCl ที่ไม่ทราบความเขมขนแน่นอน ปริมาตร 25 mL มาไทเทรตกับ
้
สารละลาย NaOH เข้มข้น 0.10 M โดยใช้ใช้ฟีนอล์ฟทาลีนเป็นอนดิเคเตอร์ พบว่าต้อง
ิ
ใช้ สารละลาย NaOH ปริมาตร 25 mL จึงจะทำปฏิกิริยาพอดีกัน


วิธีคิด จากปฏิกิริยากรดเบสของปฏิกิริยาระหว่าง NaOH และ HCl เป็นดังนี้

HCl (aq) + NaOH (aq) → NaCl(aq) + H2O(l)


จากโจทย์ จะเห็นว่า สารละลาย HCl ทำปฏิกิริยาพอดีกัน กับ สารละลาย NaOH
แสดงว่า ณ จุดสมมูล จำนวนโมลของ NaOH เท่ากับ จำนวนโมลของ HCl เมื่อคำนวณ
จำนวนโมลของ NaOH ได้ก็จะสามารถคำนวณจำนวนโมลและความเข้มข้นของ

สารละลาย HCl ได้

โจทยกำหนด ความเข้มข้นของ NaOH เท่ากับ 0.10 M ปริมาตร 25 mL
MV
ดังนั้น จำนวนโมลของ NaOH =
1000
(0.1 M)(25 mL)
จำนวนโมลของ NaOH =
1000
-3
จำนวนโมลของ NaOH = 2.5 x 10 โมล


จากสมการเคมี จะพบว่า
NaOH จำนวน 1 โมล ทำปฏิกิริยาพอดีกับ HCl 1 โมล
-3
-3
ถ้า NaOH จำนวน 2.5 x 10 โมล ทำปฏิกิริยาพอดีกับ HCl 2.5 x 10 โมล

92 สมดุลกรด-เบส


ตัวอย่างที่ 3.6 | การคำนวณความเข้มข้นของสารที่ไม่ทราบความเข้มข้นแน่นอนจากการไทเทรต
ณ จุดสมมูล
นำจำนวนโมลของ HCl มาหาความเข้มข้น จากสูตร
MV
จำนวนโมลของ HCl =
1000

M (25 mL)
2.5 x 10 = HCl
-3
1000
MHCl = 0.1 M


ดังนั้น ความเข้มข้นของสารละลาย HCl นี้เท่ากับ 0.1 M




ตัวอย่างที่ 3.7 | การคำนวณความเข้มข้นของสารที่ไม่ทราบความเข้มข้นแน่นอนจากการไทเทรต
ณ จุดสมมูล
3
3
โจทย ์ เมื่อนำสารละลาย H2SO4 เข้มข้น 0.5 mol/dm ปริมาตร 20 cm มาไทเทรตด้วย
3
สารละลาย NaOH เข้มข้น X mol/dm โดยใช้ฟีนอล์ฟทาลีนเป็นอินดิเคเตอร์ พบว่า
3
เมื่อใช้สารละลาย NaOH ไปเป็นจำนวน 10 cm อินดิเคเตอร์เปลี่ยนเป็นสีชมพูอ่อน
จงหาค่าของ X


วิธีคิด จากปฏิกิริยากรดเบสของปฏิกิริยาระหว่าง NaOH และ H2SO4 เป็นดังนี้

H2SO4 (aq) + 2NaOH (aq) → Na2SO4(aq) + 2 H2O(l)


ั
จากโจทย์ จะเห็นว่า สารละลาย H2SO4 ไทเทรตกบสารละลาย NaOH จนอินดิเคเตอร์
เปลี่ยนสี ซึ่งในทางปฏิบัติจุดยุติกับจุดสมมูลถือเป็นจุดเดียวกันในกรณีนี้ แสดงว่า ณ จุด
สมมูล จำนวนโมลของ NaOH เท่ากับ จำนวนโมลของ H2SO4 เมื่อคำนวณจำนวนโมล

ของ H2SO4 ได้ก็จะสามารถคำนวณจำนวนโมลและความเข้มข้นของสารละลาย NaOH
ได้

โจทย์กำหนด ความเข้มข้นของ H2SO4 เท่ากับ 0.50 M ปริมาตร 20 mL

MV
ดังนั้น จำนวนโมลของ H2SO4 =
1000

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 93


ตัวอย่างที่ 3.7 | การคำนวณความเข้มข้นของสารที่ไม่ทราบความเข้มข้นแน่นอนจากการไทเทรต
ณ จุดสมมูล
(0.5 M)(20 mL)
จำนวนโมลของ H2SO4 =
1000

จำนวนโมลของ H2SO4 = 0.01 โมล

จากสมการเคมี จะพบว่า
H2SO4 จำนวน 1 โมล ทำปฏิกิริยาพอดีกับ NaOH 2 โมล


ถ้า H2SO4 จำนวน 0.01 โมล ทำปฏิกิริยาพอดีกับ NaOH 0.02 โมล

นำจำนวนโมลของ NaOH มาหาความเข้มข้น จากสูตร
M V
จำนวนโมลของ NaOH = NaOH
1000

M (20 mL)
0.02 = NaOH

1000
MNaOH = 1.0 M


ดังนั้น ความเข้มข้นของสารละลาย NaOH มีค่าเท่ากับค่า X และ เท่ากับ 1.0 M

94 สมดุลกรด-เบส


กรณีที่ 2 การคำนวณหาค่า pH ก่อนและหลังจากจุดสมมูล

โดยปกติโจทย์มักจะไม่ถาม pH ณ จุดสมมลของการไทเทรตระหว่างกรดแก่กบเบสแก เพราะ
ั
่
ู
มักจะได้ pH ที่ประมาณ 7 เสมอ แต่โจทย์มักจะถามหาค่า pH ตรงจุดที่ยังไม่ถึง จุดสมมูล และ pH
ของจุดที่เลยจุดสมมูลไปแล้ว หากพิจารณาภาพที่ 3.3 ในวงกลมจะแสดงจุดที่โจทย์มักจะถามหาค่า
pH

























ภาพที่ 3.3 ค่า pH ก่อนและหลังจุดสมมูล

ตัวอย่างที่ 3.8 | การคำนวณหาค่า pH ก่อนและหลังจากจุดสมมูล
3
3
โจทย ์ เมื่อนำสารละลาย HCl เข้มข้น 0.1 mol/dm ปริมาตร 25 cm ผสมกับสารละลาย
3
3
NaOH เข้มข้น 0.1 mol/dm ปริมาตร 10 cm สารละลายที่ได้ม pH เท่าใด
ี

วิธีคิด ขั้นที่ 1 จะต้องหาจำนวนโมลของทั้ง HCl และ NaOH ที่ใช้ในปฏิกิริยานี้เสียก่อน
MV
จำนวนโมลของ HCl =
1000
(0.1 M)(25 mL)
จำนวนโมลของ HCl =
1000
จำนวนโมลของ HCl = 2.5 x 10 -3 โมล

MV
จำนวนโมลของ NaOH =
1000
(0.1 M)(10 mL)
จำนวนโมลของ NaOH =
1000

-3
จำนวนโมลของ NaOH = 1.0 x 10 โมล

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 95


ตัวอย่างที่ 3.8 | การคำนวณหาค่า pH ก่อนและหลังจากจุดสมมูล


ขั้นที่ 2 ทำการสร้างตาราง ICF (ความรู้จากปริมาณสารสัมพันธ์) นำจำนวนโมลที่

คำนวณในขั้นที่ 1 มาใส่ในตาราง ICF จะได้


HCl (aq) + NaOH(aq)
NaCL(aq) + H2O (l)
Initial (M) : 0.0025 0.001 0 0
Change (M) :
Final (M) :

จำนวนโมลของ NaOH มีจำนวนโมลที่น้อยกว่าจึงทำปฏิกิริยากับ HCl หมดไปก่อน

ดังนั้นที่ บรรทัด Final จึงเป็น 0


HCl (aq) + NaOH(aq)
NaCL(aq) + H2O (l)
Initial (M) : 0.0025 0.001 0 0
Change (M) : -0.001
Final (M) : 0


จากสมการเคมี HCl และ NaOH ทำปฏิกิริยากัน 1:1 ดังนั้น HCl จึงลดลง 0.001 โมล
ส่วน NaCl และ H2O จึงเพิ่มขึ้นอย่างละ 0.001 โมล ทำการรวม บรรทัด Initial และ
Change จะได้


HCl (aq) + NaOH(aq)
NaCL(aq) + H2O (l)
Initial (M) : 0.0025 0.001 0 0
Change (M) : -0.001 -0.001 +0.001 +0.001
Final (M) : 0.0015 0 0.001 0.001


จากตารางจะเห็นว่า เหลือ HCl อยู่ 0.0015 โมล ซึ่ง HCl นี้เป็นสารเพียงตัวเดียวที่จะ
ส่งผลต่อ pH ของสารละลาย H2O กับ HCl จะไม่ส่งผล


ขั้นที่ 3 คำนวณความเข้มข้นของ HCl โดยปริมาตร ในกรณีนี้จะกลายเป็น 35 mL
เพราะเดิมทีมี สารละลาย HCl อยู่ 25 mL เติม NaOH ลงมาอีก 10 mL ปริมาตรรวม
ของสารละลายจะเป็น 35 mL ดังนั้น

M V
จาก จำนวนโมลของ HCl = HCl
1000

96 สมดุลกรด-เบส


ตัวอย่างที่ 3.8 | การคำนวณหาค่า pH ก่อนและหลังจากจุดสมมูล


M (35 mL)
0.0015 =
1000

M = 0.043 M

ดังนั้น ความเข้มข้นของสารละลาย HCl นี้ หลังเติม NaOH ลงไป 10 mL มีค่าเท่ากับ
0.043 M


ขั้นที่ 4 คำนวณหา pH ของสารละลาย
+
เนื่องจาก HCl เป็นกรดแก่แตกตัวอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นในสารละลายจึงมี H เข้มข้น
0.043 M ด้วย ดังนั้น

+
จาก pH = -log[H ]
pH = -log (0.043)
pH = 1.37


ดังนั้น สารละลาย HCl นี้ หลังเติม NaOH ลงไป 10 mL มีค่า pH เท่ากับ 1.37


ตัวอย่างที่ 3.9 | การคำนวณหาค่า pH ก่อนและหลังจากจุดสมมูล
3
โจทย ์ เมื่อนำสารละลาย HCl เข้มข้น 0.2 mol/dm ปริมาตร 10 cm ผสมกับสารละลาย
3
3
NaOH เข้มข้น 0.1 mol/dm ปริมาตร 30 cm สารละลายที่ได้ม pH เท่าใด
3
ี

วิธีคิด ขั้นที่ 1 จะต้องหาจำนวนโมลของทั้ง HCl และ NaOH ที่ใช้ในปฏิกิริยานี้เสียก่อน
MV
จำนวนโมลของ HCl =
1000

(0.2 M)(10 mL)
จำนวนโมลของ HCl =
1000
จำนวนโมลของ HCl = 2.0 x 10 -3 โมล

MV
จำนวนโมลของ NaOH =
1000
(0.1 M)(30 mL)
จำนวนโมลของ NaOH =
1000

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 97


ตัวอย่างที่ 3.9 | การคำนวณหาค่า pH ก่อนและหลังจากจุดสมมูล
-3
จำนวนโมลของ NaOH = 3.0 x 10 โมล

ขั้นที่ 2 ทำการสร้างตาราง ICF (ความรู้จากปริมาณสารสัมพันธ์) นำจำนวนโมลที่

คำนวณในขั้นที่ 1 มาใส่ในตาราง ICF จะได้


HCl (aq) + NaOH(aq)
NaCL(aq) + H2O (l)
Initial (M) : 0.002 0.003 0 0
Change (M) :
Final (M) :

จำนวนโมลของ HCl มีจำนวนโมลที่น้อยกว่าจึงทำปฏิกิริยากับ NaOH หมดไปก่อน

ดังนั้นที่ บรรทัด Final จึงเป็น 0


HCl (aq) + NaOH(aq)
NaCL(aq) + H2O (l)
Initial (M) : 0.002 0.003 0 0
Change (M) : -0.002
Final (M) : 0


จากสมการเคมี HCl และ NaOH ทำปฏิกิริยากัน 1:1 ดังนั้น เมื่อ HCl ลดลง 0.002
โมล จำนวนโมลของ NaOH จึงลดลง 0.002 โมล ส่วน NaCl และ H2O จึงเพิ่มขึ้น
อย่างละ 0.002 โมล ทำการรวม บรรทัด Initial และ Change จะได้


HCl (aq) + NaOH(aq)
NaCL(aq) + H2O (l)
Initial (M) : 0.002 0.003 0 0
Change (M) : -0.002 -0.002 +0.002 +0.002
Final (M) : 0 0.001 0.002 0.002


จากตารางจะเห็นว่า เหลือ NaOH อยู่ 0.001 โมล ซึ่ง NaOH นี้เป็นสารเพียงตัวเดียวที่
จะส่งผลต่อ pH ของสารละลาย H2O กับ HCl จะไม่ส่งผล


ขั้นที่ 3 คำนวณความเข้มข้นของ NaOH โดยปริมาตรในกรณีนี้จะกลายเป็น 40 mL
เพราะเดิมทีมี สารละลาย HCl อยู่ 10 mL เติม NaOH ลงมาอก 30 mL ปริมาตรรวม
ี
ของสารละลายจะเป็น 40 mL ดังนั้น

M V
จาก จำนวนโมลของ NaOH = NaOH
1000

98 สมดุลกรด-เบส


ตัวอย่างที่ 3.9 | การคำนวณหาค่า pH ก่อนและหลังจากจุดสมมูล


M (40 mL)
0.001 =
1000

M = 0.025 M

ดังนั้น ความเข้มข้นของสารละลาย NaOH นี้ มีค่าเท่ากับ 0.025 M

ขั้นที่ 4 คำนวณหา pH ของสารละลาย

-
่
เนื่องจาก NaOH เป็นเบสแกแตกตัวอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นในสารละลายจึงมี OH เข้มข้น
0.025 M ด้วย ดังนั้น
จาก pOH = -log[OH]
-
pOH = -log (0.025)
pOH = 1.60

จาก pH + pOH = 14

pH + 1.60 = 14
pH = 12.4

ดังนั้น สารละลายนี้ มีค่า pH เท่ากับ 12.4

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 99


ปฏิบัติการประจำบทที่ 3
การไทเทรตระหว่างกรดแก่กับเบสแก่




วัตถุประสงค์
1. เพื่อศึกษาการไทเทรตระหว่างกรดแกกับเบสแก่
่
2. สามารถเตรียมสารละลายมาตรฐานได้

3. สามารถหาความเข้มข้นของสารละลายตัวอย่างโดยการไทเทรตได้


หลักการ
การไทเทรตกรด-เบส (acid-base titration)

การไทเทรตกรด-เบสเป็นการวิเคราะห์โดยการวัดปริมาตรของสารที่ทำปฏิกิริยาพอดีกัน ซึ่งมี
อินดิเคเตอร์เป็นตัวบ่งชี้จุดยุติ ณ จุดนี้สารละลายมาตรฐานและสารละลายตัวอย่างอาจจะทำปฏิกิริยา
พอดีกันหรือไม่พอดีกันก็ได้ย่อมขึ้นอยู่กับอินดิเคเตอร์ที่ใช้ ถ้าเลือกใช้อินดิเคเตอร์
ได้เหมาะสมสารละลายทั้งสองก็จะทำปฏิกิริยาพอดีกัน ณ จุดนี้เรียกว่า จุดสมมูล การไทเทรตจะให้ผล

ที่ถูกต้องก็ต่อเมื่อจุดยุติและจุดสมมูลเป็นจุดเดียวกันหรือใกล้เคียงกันมากๆ การเลือกใช้
อินดิเคเตอร์สำหรับการไทเทรตจึงเป็นเรื่องที่สำคัญมาก
สารละลายมาตรฐาน (standard solution) คือ สารละลายที่ทราบความเข้มข้นที่แน่นอน
เช่น 0.1 M H2SO4

สารละลายมาตรฐานสำหรับการไทเทรตกรดเบส
กรดหรือเบสที่ใช้เป็นสารละลายมาตรฐานสำหรับการไทเทรตจะเป็นกรดแก่หรือเบสแก่เสมอ
เพราะสามารถแตกตัวได้สมบูรณ์ทำให้เห็นการเปลี่ยนแปลงที่จุดสมมูลของปฏิกิริยาได้ชัดเจน กรด
มาตรฐานที่นิยมใช้ได้แก่ hydrochloric acid (HCl) หรือ sulfuric acid (H2SO4) เป็นต้น การ

เตรียมสารละลายกรดมาตรฐานไม่นิยมเตรียมให้เป็นสารละลายมาตรฐานปฐมภูมิ (primary
standard solution) แต่มักใช้วิธีเจือจางกรดเข้มข้นโดยประมาณที่ต้องการ แล้วนำไปไทเทรตกับเบส
มาตรฐานปฐมภูมิ จากนั้นจึงคำนวณหาความเข้มข้นของสารละลายกรดมาตรฐาน เบสมาตรฐาน
ปฐมภูมิที่ใช้ส่วนใหญ่จะเป็นเบสอ่อนหรือเกลือของกรดอ่อน เช่น sodium carbonate (Na2CO3)

potassium iodate (KIO3) sodium oxalate (Na2C2O4) เป็นต้น
เบสมาตรฐานที่นิยมใช้ ได้แก่ sodium hydroxide (NaOH) หรือ potassium hydroxide
(KOH) ในทางปฏิบัตินิยมใช้สารละลาย sodium hydroxide มากกว่า อย่างไรก็ตาม sodium
-
hydroxide เหล่านี้ก็ไม่อาจที่จะใช้เป็นสารมาตรฐานปฐมภูมิได้เพราะมักจะมี chloride ion (Cl )
และ sulfate ion (SO4 ) ปะปนอยู่ นอกจากนี้ยังดูดความชื้นจากอากาศได้ด้วย ในทางปฏิบัติจึงมัก
2-
เตรียมสารละลายเบสให้มีความเข้มข้นโดยประมาณตามต้องการแล้วจึงนำไปไทเทรตกับสารละลาย
กรดมาตรฐานปฐมภูมิซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นกรดอินทรีย์อย่างอ่อน เช่น potassium hydrogen

phthalate (KHC8H4O4) หรือ benzoic acid (C6H5COOH) เป็นต้น จากนั้นจึงคำนวณหาความ
เข้มข้นของสารละลายเบสมาตรฐาน

100 สมดุลกรด-เบส



pH เป็นค่าที่ใช้บอกความเป็นกรด หรือ เบสของสารละลาย โดยกำหนดว่า

+
pH = -log[H ]

หรือ [H ] = 10 -pH
+



-
ในทำนองเดียวกัน pOH = -log[OH ]

หรือ [OH] = 10 –pOH
-

เนื่องจาก pH + pOH = 14

ดังนั้น pOH = 14 – pH


พิจารณามาตราส่วนแสดงค่า pH ดังนี้


0 7 14
กรด กลาง เบส

ดังนั้น สารละลายที่เป็นกลางจะมี pH = 7
สารละลายที่เป็นกรดจะมี pH < 7

สารละลายที่เป็นเบสจะมี pH > 7

จากนิยามกรด-เบส ตามความหมายของอารีเนียส (Arrhenius)
+
กรดคอสารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ H
ื
เบสคือสารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ OH
-
ดังนั้น
+
+
กรดแก่ (strong acid) คือกรดที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ H3O หรือ H ได้มาก เช่น
HCl H2SO4 HNO3
+
+
กรดอ่อน (weak acid) คือกรดที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ H3O หรือ H ได้น้อย เช่น
H2CO3 CH3COOH
เบสแก่ (strong base) คือเบสที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ OH ได้มาก เช่น NaOH KOH
-
Sr(OH)2
เบสอ่อน (weak base) คือเบสที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวให้ OH ได้น้อย เช่น NH4OH
-



หลักการเลือกใช้อินดิเคเตอร์
การเลือกใช้อินดิเคเตอร์ ต้องเลือกอินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH ใกล้เคียงกับ pH ของสารละลายที่
จุดสมมูล
ตัวอย่าง การไทเทรตระหว่าง HCl กับสารละลายมาตรฐาน NaOH มีจุดสะเทินที่ pH
ของสารละลายเท่ากับ 7 ควรเลือกใช้ bromothymol blue เป็นอินดิเคเตอร์ เพราะมีช่วง pH ที่

ใกล้เคียงกับจุดสมมูลมากที่สุด

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 101


เมื่อ



พิจารณาสมดุลของปฏิกิริยาเมื่อเติม HIn คือ bromothymol blue



สีเหลือง สีน้ำเงิน


ถ้าเติม NaOH ลงไปอีกเล็กน้อยจะทำให้สารละลายมีฤทธิ์เป็นเบสซึ่งจะทำให้สีของ
อินดิเคเตอร์เปลี่ยนไปเป็นสีที่อยู่ในรูปของเบส ในทำนองเดียวกันถ้าเติม HCl ลงไปอีกเล็กน้อย
สารละลายก็จะมีฤทธิ์เป็นกรดซึ่งก็จะทำให้อินดิเคเตอร์เปลี่ยนไปเป็นสีที่อยู่ในกรด สีของสารละลายจึง
เปลี่ยนไปตามสีของอินดิเคเตอร์นั้นเมื่ออยู่ในสภาวะที่เป็นกรดหรือเบสแล้วแต่กรณี


ตารางที่ 3.2 คุณสมบัติของอินดิเคเตอร์บางชนิดสำหรับการไทเทรตระหว่างกรดกับเบส

อินดิเคเตอร์ ช่วง pH pKindicator กรด เบส
methyl yellow 2.9-4.0 3.3 red yellow

methyl orange 3.1-4.4 4.2 red yellow
bromocresol green 3.8-5.4 4.7 yellow blue
methyl red 4.2-6.2 5.0 red yellow

chlorophenol red 4.8-6.4 6.0 yellow red
bromothymol blue 6.0-7.6 7.1 yellow blue

phenol red 6.4-7.6 7.4 yellow red

cresol purple 7.4-9.0 8.5 yellow purple
thymol blue 8.0-9.6 8.9 yellow blue
phenolphthalein 8.0-9.8 9.7 colorless red

thymolphthalein 9.3-10.5 9.9 colorless blue


การทดลอง
อุปกรณ์

3
1. ขวดรูปชมพู่ขนาด 100 cm กลุ่มละ 2 อัน
3
3
2. บีกเกอร์ขนาด 50 cm และขนาด 100 cm
3
3. บิวเรตขนาด 50 cm
3
4. ปิเปตขนาด 10 cm
5. ขาตั้งและที่ยึดบิวเรต
6. แท่งแก้วคน

102 สมดุลกรด-เบส

สารเคม ี

1. สารละลายตัวอย่าง ได้แก่ hydrochloric acid (HCl)
2. สารละลาย NaOH ความเข้มข้นประมาณ 0.1 M
3. อินดิเคเตอร์ ได้แก่ phenolphthalein

4. potassium hydrogen phthalate (KHC8H4O4)
5. ให้นักศกษาเตรียมผลไม้ที่มีรสเปรี้ยว เช่น มะนาว ส้ม สับปะรด หรืออื่นๆมากลุ่มละชนิด
ึ


วิธีการทดลอง


ตอนที่ 1 การไทเทรตระหว่างสารละลายมาตรฐาน KHC8H4O4 และ NaOH
1. บรรจุสารละลาย NaOH ลงในบิวเรต และใช้ปิเปตดูด 0.10 M KHC8H4O4 ใส่

ลงในขวดรูปชมพ ปริมาตร 10 cm แล้วหยดฟีนอล์ฟทาลีน 2 หยด
ู่
3
ู
2. ไทเทรต 0.10 M KHC8H4O4 ด้วยสารละลาย NaOH จนกระทั่งเห็นสีชมพอ่อนๆ
แล้วบันทึกปริมาตรของสารละลาย NaOH ที่ใช้ไป ควรทำการไทเทรตซ้ำอีก 1 ครั้ง
แล้วนำค่าปริมาตรที่เฉลี่ยแล้วไปคำนวณหาความเข้มข้นที่แน่นอนของสารละลาย

NaOH สารละลายที่ได้จัดเป็นสารละลายมาตรฐานทุติยภูมิ

ตอนที่ 2 การไทเทรตระหว่างกรดแก่ (HCl) กับเบสแก่ (NaOH)
3
1. ปิเปตสารละลายตัวอย่าง HCl ปริมาตร 10 cm (เป็นสารละลายที่ไม่ทราบความ
3
เข้มข้นแน่นอน) ใส่ในขวดรูปชมพขนาด 100 cm เติม phenolphtalein จำนวน 2
ู่
หยด แล้วไทเทรตกับสารละลายมาตรฐาน NaOH (ความเข้มข้นคำนวณจากตอนที่
1) จนสารละลายเปลี่ยนเป็นสีชมพูอ่อน ๆ จึงหยุดการไทเทรต (นับเป็นการไทเทรต
ครั้งที่ 1) จดปริมาตรของ NaOH ที่ใช้
2. ทำการทดลองซ้ำ อีก 1 ครั้ง และคำนวณหาความเข้มข้นของสารละลาย HCl โดยใช้
ปริมาตรเฉลี่ยของสารละลาย NaOH ที่ใช้ในการไทเทรต

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
คำถามท้ายการทดลอง


1. เมื่อทำการไทเทรต 1 M HNO3 ปริมาตร 20 cm กับ 0.5 M KOH อยากทราบว่าเมื่อถึง
3

จุดสมมูลแล้วจะต้องใช้ 0.5 M KOH ปริมาตรเท่าใด
3
2. เมื่อใช้ H2SO4 ปริมาตร 20 cm ไทเทรตกับ 2 M NaOH พบว่าที่จุดสมมูลใช้ NaOH ไป
30 cm อยากทราบว่า H2SO4 จะมีความเข้มข้นเท่าไร
3
3. เราจะนำความรู้เกี่ยวกับการไทเทรตไปใช้ในการตรวจหาปริมาณของ Mg(OH) 2
ในยาลดกรดได้อย่างไร จงอธิบาย

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 103


แบบฝึกหัดท้ายบทที่ 3
สมดุลกรด-เบส


1) จงทำนายสารผลิตภัณฑ์ พร้อมทั้งดุลสมการของปฏิกิริยาต่อไปนี้


1.1) HBr(aq) + NH3(aq) →
1.2) Ba(OH)2 (aq) + H3PO4(aq) →

1.3) HClO4(aq) + Ca(OH)2(aq) →
1.4) CH3COOH(aq) + KOH (aq) →

1.5) H2CO3(aq) + NaOH(aq) →
1.6) HNO3(aq) + Ba(OH)2 →


2) จงทำนายว่าสารที่แสดงต่อไปนี้ มีฤทธิ์เป็นกรด เป็นเบส หรือเป็นกลาง
(a) NaBr, (b) K2CO3, (c) NH4NO2,
(d) CH3COONa, (e) KCN, (f) KF,
(g) CaCl2, (h) NaNO3


3) สารละลายใดต่อไปนี้สามารถแสดงคุณสมบัติของสารละลายบัฟเฟอร์ได้
(a) KCl/HCl (b) KHSO4/H2SO4, (c) NaHPO4/NaH2PO4

(d) KNO2/HNO2 (e) KCN/HCN, (f) Na2SO4/NaHSO4,
(g) NH3/NH4NO3 (h) NaI/HI

4) จงคำนวณ pH ของสารละลายบัฟเฟอร์ ที่ประกอบด้วย CH3COOH เข้มข้น 2.0 M และ

CH3COONa เข้มข้น 2.0 M (The Ka ของ CH3COOH มีค่า 1.8  10 )
−5

5) เมื่อนำสารละลาย HBr เข้มข้น 0.883 M ปริมาตร 20.4 mL มาไทเทรตกับสารละลาย

Ba(OH)2 ปริมาตร 19.3 mL สารละลาย Ba(OH)2 นี้มีความเข้มข้นเท่าใด

6) นักศึกษาผู้หนึ่งนำกรดไดโปรติกชนิดหนึ่ง หนัก 5.0 กรัม มาละลายน้ำจนปริมาตรของ
สารละลายเป็น 250 mL นักศึกษาใช้สารลายกรดไดโปรติกนี้ ปริมาตร 25 mL มาไทเทรตกบ
ั
สารละลาย KOH เข้มข้น 1.0 M ปริมาตร 11.1 mL จงคำนวณหามวลโมเลกุลของกรดไดโป-
รติกนี้

104 สมดุลกรด-เบส


7) จงคำนวณความเข้มข้นในหน่วน Molar ของสารละลาย NaOH ถ้าใช้สารละลาย NaOH นี้
25 mL ไทเทรตกับ สารละลาย HCl เข้มข้น 0.312 M ปริมาตร 17.4 mL

3
3
8) เมื่อนำสารละลาย H2SO4 เข้มข้น 0.5 mol/dm ปริมาตร 20 cm มาไทเทรตด้วย
3
สารละลาย NaOH เข้มข้น X mol/dm โดยใช้ฟีนอล์ฟทาลีนเป็นอินดิเคเตอร์ พบว่า เมื่อใช้
3
สารละลาย NaOH ไป 10 cm อินดิเคเตอร์เปลี่ยนเป็นสีชมพูอ่อน จงหาค่าของ X

3
3
9) เมื่อนำสารละลาย HCl เข้มข้น 0.2 mol/dm ปริมาตร 10 cm ผสมกับสารละลาย NaOH
3
เข้มข้น 0.1 mol/dm ปริมาตร 30 cm สารละลายที่ได้ม pH เท่าใด
ี
3


10) กรดแอซีทิลซาลิซิลิก (C9H8O4) เป็นกรดมอนอโปรติกที่อยู่ในยาแก้ปวดชนิดหนึ่ง ถ้านำยาแก้

ปวดนี้มา 4 เม็ด ละลายในน้ำ 100 cm แล้วไทเทรตกับสารละลาย NaOH เข้มข้น 0.01
3
3
mol/dm พบว่าต้องใช้ NaOH 20 cm ยาแก้ปวดแต่ละเม็ดมีกรดแอซีทิลซาลิซิลิกกี่
3
มิลลิกรัม

11) กำหนดให้ กรดแต่ละชนิดมีค่าคงที่การแตกตัวของกรดในวงเล็บ
–4
–10
HF (Ka = 6.8 × 10 ) HCN (Ka = 4.9 × 10 )
–5
–4
C6H5COOH (Ka = 6.6 × 10 ) HCNO (Ka = 3.5 × 10 )
สารละลาย ก) ข) ค) และ ง) เป็นสารละลายที่เกิดจากการผสมของสารละลาย A และ
สารละลาย B

สารละลาย A สารละลาย B
3
3
3
3
ก) สารละลาย HF 0.10 mol/dm 100 cm สารละลาย NaF 1.0 mol/dm 100 cm
3
ข) สารละลาย HCN 0.20 mol/dm 10 cm สารละลาย KOH 0.10 mol/dm 100 cm
3
3
3
3
3
3
3
ค) สารละลาย C 6H 5COOH 0.10 mol/dm 10 cm สารละลาย HCl 0.10 mol/dm 50 cm
3
3
3
ง) สารละลาย HCNO 0.20 mol/dm 100 cm สารละลาย NaOH 0.10 mol/dm 100 cm
3

การเปรียบเทียบ pH ของสารละลายบัฟเฟอร์ข้อใดถูก
1. ก < ข 2. ข < ค 3. ค < ง
4. ง < ก 5. ข < ง

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 105


เอกสารอ้างอิง



Books, Y. S. (2018). Chemistry: Concepts and Problems: A Self-Teaching Guide. Kim.


Brown, T. L., LeMay, H. E., & Bursten, B. E. (2015). Chemistry: The Central Science.

Prentice Hall.

Chang, R. (2010). Chemistry: McGraw-Hill.

Ebbing, D.; Gammon, S. D. (2007). General Chemistry: Cengage Learning.

Haynes, W. M., Lide, D. R., & Bruno, T. J. (2017). CRC handbook of Chemistry and Physics:
a ready-reference book of chemical and physical data. Boca Raton, Florida:

CRC Press.

Silberberg, M., & Amateis, P. (2014). Chemistry The Molecular Nature of Matter and
Change 7th edition: McGraw-Hill Science.

Zumdahl, S. S. (2001). World of Chemistry: McDougal Littell.

106 สมดุลกรด-เบส

แผนบริหารการสอนประจำบทที่ 4


หัวข้อเนื้อหาประจำบท



บทที่ 4 ไฟฟ้าเคม ี
1. บทนำ
2. เลขออกซิเดชัน
3. ปฏิกิริยารีดอกซ์
4. การดุลปฏิกิริยารีดอกซ์โดยวิธีครึ่งปฏิกิริยา

5. เซลล์ไฟฟ้าเคมี : เซลล์กัลป์วานิก
6. เซลล์ไฟฟ้าเคมี : เซลล์อิเล็กโทรไลติก
7. ปฏิบัติการประจำบทที่ 4 ไฟฟ้าเคมี


วัตถุประสงค์เชิงพฤติกรรม
เมื่อศึกษาบทที่ 4 แล้วนักศึกษาสามารถ:

1. คำนวณหาเลขออกซิเดชันของธาตุในสารประกอบได้
2. อธิบายสาระสำคัญและสามารถเขียนปฏิกิริยารีดอกซ์ ปฏิกิริยาออกซิเดชัน
ปฏิกิริยารีดักชันได้
3. อธิบายความหมายของคำว่า ตัวออกซิไดส์ ตัวรีดิวซ์ได้ พร้อมทั้งการระบุตัว

ออกซิไดส์ ตัวรีดิวซ์จากปฏิกิริยารีดอกซ ์
4. ดุลสมการรีดอกซ์ที่อยู่ในสภาวะกรดหรือสภาวะเบสได้
5. อธิบายความหมายของเซลล์ไฟฟาเคมี เซลล์กัลป์วานิก ในเทอมของปฏิกิริยา
้
ออกซิเดชัน ปฏิกิริยารีดักชัน แคโทด แอโนด ครึ่งปฏิกิริยา สะพานเกลือ และ

ค่าศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ พร้อมทั้งเขียนแผนภาพของเซลล์กัลวานิกได้
ี
6. เขียนสัญลักษณ์ของเซลล์ไฟฟ้าเคมได้
้
้
7. อธิบายความหมายของศักย์ไฟฟาของเซลล์มาตรฐาน ค่าศักย์ไฟฟาของครึ่ง
เซลล์มาตรฐาน
8. คำนวณ ค่าศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ จากค่าศักย์ไฟฟ้าของครึ่งเซลล์มาตรฐานได้
9. อธิบายความลำดับความแรงของตัวออกซิไดส์และตัวรีดิวซ์ โดยใช้ค่าศักย์ไฟฟา
้
ของครึ่งเซลล์มาตรฐานได้

10. ใช้ค่า E◦ ของครึ่งปฏิกิริยาในการทำนายปฏิกิริยารีดอกซ์ว่าสามารถเกิดขึ้นได้
เองหรือไม่
11. อธิบายความหมายของเซลล์อเล็กโทรไลติก ในเทอมของปฏิกิริยาออกซิเดชัน
ิ
้
ปฏิกิริยารีดักชัน แคโทด แอโนด ครึ่งปฏิกิริยา สะพานเกลือ และค่าศักย์ไฟฟา
ของเซลล์ พร้อมทั้งเขียนแผนภาพของเซลล์อิเล็กโทรไลติกได้

108


ิ
ิ
12. ใช้ความรู้เรื่องอเล็กโทรลิซิส ทำนายสารผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นจากการอเล็กโทรลิ-
ซิส เกลือที่หลอมเหลว น้ำบริสุทธิ์ และสารละลายเกลือ


วิธีสอนและกิจกรรมการเรียนการสอนประจำบท
1. จัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ 5 ขั้น พร้อมเสริมการเรียนรู้ด้วยปฏิบัติการที่
เกี่ยวข้องกับเนื้อหารายวิชา มีการบันทึกวิดีโอในระหว่างการสอนเพื่อให้นักศึกษาชม
ย้อนหลังได้

2. การศึกษาเอกสารประกอบคำสอนด้วยตนเอง
้
้
3. แสดงกรณีศึกษาที่เกี่ยวข้องกับไฟฟาเคมี และอภิปรายปัญหาที่เกี่ยวข้องกับไฟฟา
ี
เคมร่วมกันในห้องเรียน
4. การศึกษาค้นคว้าและทบทวนด้วยตนเอง
5. การฝึกทำแบบฝึกหัดระหว่างเรียนและแบบฝึกหัดท้ายบท

สื่อการเรียนการสอน

1. เอกสารประกอบคำสอน
2. เอกสารประกอบการบรรยาย หรือตัวอย่างงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง
ื่
3. คลิปวิดีโอเพอการเรียนรู้ย้อนหลัง
4. แบบฝึกหัดท้ายบทและเฉลยพร้อมคำอธิบาย
5. คู่มือปฏิบัติการเคมีสำหรับครู 2


การวัดผลและการประเมินผล
1. สังเกตจากการซักถามในระหว่างการจัดการเรียนรู้
2. สังเกตจากความตั้งใจ และความตรงต่อเวลา
3. ประเมินจากการทําแบบฝึกหัด และรายงานปฏิบัติการที่เกี่ยวข้อง

4. วัดผลจากการสอบปลายภาค

บทที่ 4
ไฟฟ้าเคมี




4.1 บทนำ

ไฟฟ้าเคมี เป็นปฏิกิริยาที่มีพลังงานไฟฟ้าเข้ามาเกี่ยวข้องโดยแบ่งออกเป็น 2 ลักษณะ คือ
ปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เกิดขึ้นเอง โดยอาศัยการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่ไหลผ่านขั้วไฟฟาจากขั้วลบไปยัง
้
ขั้วบวก เรียกว่า เซลล์กัลวานิก ในเรื่องของเซลล์กัลวานิกจะกล่าวถึง ส่วนประกอบของเซลล์กัลวานิก

การเขียนแผนภาพเซลล์ และครึ่งเซลล์มาตรฐาน และปฏิกิริยารีดอกซ์ที่ไม่สามารถเกิดขึ้นเองได้ จึง
ต้องอาศัยแรงกระตุ้นภายนอกที่จะช่วยทำให้เกิดปฏิกิริยาในที่นี้ คือ พลังงานไฟฟ้า จะทำให้
อิเล็กตรอนจากขั้วบวกเคลื่อนที่ไปยังขั้วลบเรียกว่า เซลล์อิเล็กโทรไลต์ ในเรื่องของเซลล์อิเล็กโทรไลต์
จะกล่าวถึง การอิเล็กโทรลิซิส และการชุบโลหะ เป็นต้น

ก่อนที่จะเข้าสู่บทเรียนเรื่องไฟฟ้าเคมี จำเป็นที่จะต้องเรียนเรื่องเลขออกซิเดชันเสียก่อน ซึ่ง
การหาเลขออกซิเดชันของธาตุเป็น จะช่วยให้การพิจารณาปฏิกิริยารีดอกซ์ หรือตัวออกซิไดซ์ ตัวรีดิวซ์
ได้ง่ายขึ้น


4.2 เลขออกซิเดชัน
(Oxidation Number)

เลขออกซิเดชัน คือ ค่าประจุของอะตอมของธาตุในสารประกอบต่าง ๆ เลขออกซิเดชันมีไว้เพื่อ
บอกจำนวนอิเล็กตรอนที่ธาตุนั้นจะสามารถรับได้จากธาตุตัวอื่น หรือสามารถให้ไปยังธาตุตัวอื่นได้

รวมถึงการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันในการเกิดพันธะระหว่างตัวมันเองกับสารประกอบอื่น ๆ ด้วย
-
โดยทั่วไปเลขออกซิเดชันจะมีค่าเป็นจำนวนเต็ม (เต็มบวก เต็มลบ หรือเป็นศูนย์) เช่น Cl มีเลข
2+
ิ
ออกซิเดชัน -1 , Mg มีเลขออกซเดชันเป็น +2 และ Ne มีเลขออกซิเดชันเป็น 0 เป็นต้น ธาตุบางตัว
อาจจะมีเลขออกซิเดชันได้หลายค่า เช่น เหล็ก (Fe) สามารถมีเลขออกซิเดชันได้มากกว่า 1 ค่า อาจ
2+
3+
เป็น Fe , Fe เป็นต้น นอกจากนี้เลขออกซิเดชันมักจะถูกใช้ในการสังเกตปฏิกิริยารีดอกซ์ โดยการ
สังเกตการเปลี่ยนแปลงของเลขออกซิเดชันของอะตอมในสารประกอบแต่ละชนิดในระหว่างการ
เกิดปฏิกิริยา ซึ่งหมายความว่าในปฏิกิริยาใด ๆ ก็ตามที่มีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชัน แสดงว่ามี
ปฏิกิริยารีดอกซ์เกิดขึ้น

ในการหาเลขออกซิเดชันของอะตอมของธาตุใดๆ เราจะยึดกฎการระบุเลขออกซิเดชัน ดังแสดงใน
ตารางที่ 4.1

110 ไฟฟ้าเคมี


ตารางที่ 4.1 กฎทั่วไป และกฎเฉพาะสำหรับอะตอม ในการระบุเลขออกซิเดชัน
(I) กฎทั่วไปในการระบุเลขออกซิเดชัน
1) เลขออกซิเดชันของธาตุอิสระทุกชนิด จะเท่ากับ 0 เสมอ เช่น H2, N2, P4, Na, O2, Cl2

ธาตุเหล่านี้แต่ละอะตอมจะมีเลขออกซิเดชันเป็น 0

2+
2) ไอออนใด ๆ ที่มีอะตอมเดียว จะมีเลขออกซิเดชันเท่ากับ ประจุบนไอออนนั้น เช่น Mg
2-
มีเลขออกซิเดชันเท่ากับ +2 หรือ O มีเลขออกซิเดชันเท่ากับ -2 เป็นต้น

3) ผลรวมของเลขออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในสารประกอบจะเท่ากับ 0 แต่ในกรณี
ของ polyatomic ion ผลรวมของเลขออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดจะเท่ากับ ประจุของ
polyatomic ion นั้น

(II) กฎเฉพาะสำหรับอะตอมในการระบุเลขออกซิเดชัน
1) สำหรับอะตอมของธาตุในหมู่ 1A : เลขออกซิเดชัน เท่ากับ +1

2) สำหรับอะตอมของธาตุในหมู่ 2A : เลขออกซิเดชัน เท่ากับ +2

3) สำหรับ H อะตอม : เลขออกซิเดชัน เท่ากับ +1 เมื่อสร้างพันธะกับอะโลหะ
: เลขออกซิเดชัน เท่ากับ -1 เมื่อสร้างพันธะกับโลหะ

4) สำหรับ F อะตอม : เลขออกซิเดชัน เท่ากับ -1 (ทุกสารประกอบ)

5) สำหรับ O อะตอม : เลขออกซิเดชัน เท่ากับ -2 ในทุกสารประกอบ ยกเว้น เมื่อ O อะตอม

จับกับ F อะตอม
: เลขออกซิเดชัน เท่ากับ -1 ในกรณ peroxide
ี
6) สำหรับอะตอมของธาตุในหมู่ VIIA : เลขออกซิเดชัน เท่ากับ -1



การใช้ตารางที่ 4.1 เพื่อการหาเลขออกซิเดชันของธาตุในสารประกอบ สามารถพิจารณาได้
จากตัวอย่างที่ 4.1


ตัวอย่างที่ 4.1 | การระบุเลขออกซิเดชันของธาตุในสารประกอบ
โจทย ์ จงระบุเลขออกซิเดชันของแต่ละธาตุในสารประกอบต่อไปนี้

(a) Zinc(II) chloride (b) Sulfur trioxide (c) HCO3 -

วิธีคิด (a) Zinc(II) chloride มีสูตรเป็น ZnCl2 เมื่อพิจารณากฎเฉพาะทั้ง 6 ข้อ จะพบว่า
Cl เป็นธาตุในหมู่ VIIA ซึ่งสอดคล้องกับข้อ 6 (ตาราง 4.1) ดังนั้น Cl จะมีเลข

ออกซิเดชันเท่ากับ -1 จะได้
(-1)
Zn Cl
(x)
2

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 111


ตัวอย่างที่ 4.1 | การระบุเลขออกซิเดชันของธาตุในสารประกอบ
จากกฎทั่วไป ข้อ 3 ผลรวมของเลขออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในสารประกอบจะ
เท่ากับ 0 และมีจำนวน Cl อะตอม 2 อะตอม จะได้ว่า X + 2(-1) = 0


ดังนั้น ค่า x = +2
แสดงว่า Zn มีเลขออกซิเดชัน +2 , แต่ละ Cl อะตอม มีเลขออกซิเดชัน -1


(b) Sulfur trioxide มีสูตรเป็น SO3 เมื่อพิจารณากฎเฉพาะทั้ง 6 ข้อ จะพบว่ามี O
อะตอม ซึ่งสอดคล้องกับกฎข้อ 5 (ตาราง 4.1) ดังนั้น O อะตอม แต่ละอะตอม จะมีเลข
ออกซิเดชันเท่ากับ -2 จะได้
(x)
(-2)
S O
3
จากกฎทั่วไป ข้อ 3 ผลรวมของเลขออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในสารประกอบจะ
เท่ากับ 0 และมีจำนวน O อะตอม 3 อะตอม จะได้ว่า X + 3(-2) = 0


ดังนั้น ค่า x = +6
แสดงว่า S มีเลขออกซิเดชัน +6 , แต่ละ O อะตอม มีเลขออกซิเดชัน -2


(c) HCO3 เมื่อพิจารณากฎเฉพาะทั้ง 6 ข้อ จะพบกฎข้อ 3 ก่อน (ตาราง 4.1) แสดงว่า
-
เลขออกซิเดชันของ H ในกรณีนี้คือ +1 และจะพบว่ามี O อะตอม ซึ่งสอดคล้องกับกฎ
ข้อ 5 (ตาราง 4.1) ดังนั้น O อะตอม แต่ละอะตอม จะมีเลขออกซิเดชันเท่ากับ -2 จะ

ได้
(-2) −
+1
(x)
[H C O ]
3
จากกฎทั่วไป ข้อ 3 ผลรวมของเลขออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดใน polyatomic ion
จะเท่ากับ ประจุของ polyatomic ion นั้น จะได้ว่า
(+1) + X + 3(-2) = -1
แก้สมการหาค่า X จะได้ X = +4


แสดงว่า C มีเลขออกซิเดชัน +4 , H มีเลขออกซิเดชัน +1 และแต่ละ O อะตอม มีเลข
ออกซิเดชัน -2

112 ไฟฟ้าเคมี


4.3 ปฏิกิริยารีดอกซ์
(Redox reaction)

ปฏิกิริยารีดอกซ์ (Redox reaction) หรือ ปฏิกิริยาออกซิเดชันรีดักชัน (Oxidation-Reduction
reaction) คือ ปฏิกิริยาที่มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากสารหนึ่งไปยังอีกสารหนึ่ง ซึ่งจะประกอบด้วย
สองปฏิกิริยาย่อย คือ 1) ปฏิกิริยาออกซิเดชัน 2) ปฏิกิริยารีดักชัน ตัวอย่างปฏิกิริยารีดอกซ์ส่วนใหญ่
2+
เป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นได้เอง เช่น การจุ่มโลหะ Zn ลงใน สารละลาย CuSO4 (Cu ) ดังแสดงในภาพที่
4.1






























ภาพที่ 4.1 ปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เกิดขึ้นเมื่อนำแท่ง Zn จุ่มลงในสารละลาย CuSO4

2+
2+
ปฏิกิริยารีดอกซ์จะเป็นไปตามสมการ Zn(s) + Cu (aq) → Cu(s) + Zn (aq)

2+
จากภาพที่ 4.1 จะเกิดการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจาก Zn(s) ให้กับ Cu ที่อยู่ในสารละลาย ตัว
2+
2+
Zn เมื่อให้อิเล็กตรอนไปแล้วจะกลายเป็น Zn และเมื่อ Cu รับอิเล็กตรอนจาก Zn แล้วจะ
กลายเป็น โลหะ Cu เคลื่อบอยู่บนผิวของโลหะ Zn ทำให้สังเกตเห็นโลหะ Zn จะคล่อยๆ กร่อนลงไป
2+
และสารละลาย Cu จากสีฟ้าเข้มจะกลายป็นสีฟ้าจางๆ

4.3.1 ปฏิกิริยาออกซิเดชัน
ปฏิกิริยาออกซิเดชัน คือ ปฏิกิริยาที่มีการให้อิเล็กตรอน จากตัวอย่างปฏิกิริยาข้างต้น
2+
2+
Zn จ่ายอิเล็กตรอนให้ Cu ดังนั้น Zn เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน กลายเป็น Zn เขียนเป็นสมการได้

2+
Zn(s) → Zn (aq) + 2e -

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 113


2+
หากพิจารณาเลขออกซิเดชันของ Zn ที่เกิดออกซิเดชันกลายเป็น Zn จะเห็นว่าเลขออกซิเดชัน
เปลี่ยนจาก 0 กลายเป็น +2 เลขออกซิเดชันเพิ่มขึ้น เมื่อเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน

4.3.2 ปฏิกิริยารีดักชัน
2+
ปฏิกิริยารีดักชัน คือ ปฏิกิริยาที่มีการรับอิเล็กตรอน จากตัวอย่างปฏิกิริยาข้างต้น Cu
2+
รับอิเล็กตรอนจาก Zn กลายเป็น Cu นั่นแสดงว่า Cu เกิดปฏิกิริยารีดักชัน เขียนเป็นสมการได้

-
2+
Cu (aq) + 2e → Cu(s)

หากพิจารณาเลขออกซเดชันของ Cu ที่เกิดปฏิกิริยารีดักชันกลายเป็น Cu จะเห็นว่าเลขออกซิเดชัน
ิ
2+
เปลี่ยนจาก +2 กลายเป็น 0 เลขออกซิเดชันลดลง เมื่อเกิดปฏิกิริยารีดักชัน
การที่เลขออกซิเดชันของอะตอมเกิดการเปลี่ยนแปลง เป็นผลมาจากการที่อะตอมของ

ธาตุได้รับอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้น หรืออะตอมของธาตุสูญเสียอิเล็กตรอน ดังนั้นเราจึงสามารถใช้เลข
ออกซิเดชันในการพิจารณาการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน และปฏิกิริยารีดักชันได้


4.3.3 คำศัพท์สำคัญในปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน
ในบทนี้อาจมีคำศัทพ์ที่ออกเสียงคล้ายคลึงกัน แต่ความหมายและการใช้แตกต่างกัน
อย่างมาก ในหัวข้อนี้จึงรวบรวมคำศัพท์ที่มักพอเจอในบทเรียนนี้ไว้เพื่อป้องกันการสับสน


✓ ปฏิกิริยาออกซิเดชัน หมายถึง การเสียอิเล็กตรอนออกไป/นำอิเล็กตรอนออกไป
✓ ตัวถูกออกซิไดส์ (be oxidized) หมายถึง สารตัวนั้นถูกนำอิเล็กตรอนออกไป /คำนี้มาจาก
ในภาษาอังกฤษที่เป็น passive voice แต่เนื่องจากหนังสือบางเล่มแปลเป็นภาษาไทยทำให้

เกิดคำศัพท์นี้ขึ้นมา
์
✓ ตัวรีดิวซ (reducing agent) หมายถึง สารตัวนั้นเกิดการเสียอิเล็กตรอนออกไป
✓ ปฏิกิริยารีดักชัน หมายถึง การรับอิเล็กตรอนเข้ามา
✓ ตัวถูกรีดิวซ์ (be reduced) หมายถึง สารตัวนั้นถูกรับอิเล็กตรอนเข้ามา

✓ ตัวออกซิไดส์ (oxidizing agent) หมายถึง สารตัวนั้นเกิดการรับอิเล็กตรอนเข้ามา

2+
ยกตัวอย่างเช่น เมื่อ Zn เสียอิเล็กตรอนให้ Cu อาจกล่าวได้ว่า Zn เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน หรือ Zn
ถูกออกซิไดส์ หรือ Zn เป็นตัวรีดิวซ์ ในทางกลับกัน Cu รับอิเล็กตรอนมา อาจกล่าวได้ว่า Cu 2+
2+
เกิดปฏิกิริยารีดักชัน หรือ Cu ถูกรีดิวซ์ หรือ Cu เป็นตัวออกซิไดส์ เพื่อความเข้าใจที่มากขึ้น ได้
2+
2+
สรุปเป็นแผนภาพแสดงในภาพที่ 4.2

114 ไฟฟ้าเคมี





















ภาพที่ 4.2 สรุปคำศัพท์ที่ควรรู้ในเรื่องไฟฟ้าเคมี


4.3.4 การระบุปฏิกิริยารีดอกซ์ ตัวออกซิไดส์และตัวรีดิวซ์ด้วยเลขออกซิเดชัน
เราสามารถใช้การระบุเลขออกซิเดชันที่กล่าวไปแล้วในหัวข้อ 4.2 มาประยุกต์ในการ
ระบุว่าปฏิกิริยาใดเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์หรือไม่ โดยสามารถศึกษารายละเอียดได้จากตัวอย่างที่ 4.2


ตัวอย่างที่ 4.2 | การสังเกตปฏิกิริยารีดอกซ์
โจทย ์ จงใช้เลขออกซิเดชันในการระบุว่าปฏิกิริยาต่อไปนี้เป็นปฏิกิริยารีดอกซ์หรือไม่

(a) Mg(s) + N2(g) → Mg3N2 (aq)
(b) CaO(s) + CO2(g) → CaCO3 (s)
(c) 2Al(s) + 3H2SO4(aq) → Al2(SO4)3(aq) + 3H2(g)


วิธีคิด ในทุกข้อให้หาเลขออกซิเดชันของอะตอมแต่ละตัวก่อน แล้วพิจารณาว่าอะตอมตัวนั้น
จากที่อยู่ในสารตั้งต้นไปอยู่ในสารผลิตภัณฑ์มีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชันหรือไม่

เพราะเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชัน นั่นหมายถึง เกิดการถ่ายโอนอิเล็กตรอน
หรือเรียกได้ว่า เกิดปฏิกิริยารีดอกซ์นั่นเอง

(a) เมื่อหาเลขออกซิเดชันของแต่ละอะตอมแล้วพบว่า










จะเห็นว่าเลขออกซิเดชันของ Mg เปลี่ยจาก 0 ไปเป็น +2 และของ N อะตอม เปลี่ยน
จาก 0 ไปเป็น -3 แสดงว่าปฏิกิริยานี้ เป็นปฏิกิริยารีดอกซ์

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 115


ตัวอย่างที่ 4.2 | การสังเกตปฏิกิริยารีดอกซ์



(b) เมื่อหาเลขออกซิเดชันของแต่ละอะตอมแล้วพบว่า








จะเห็นว่าเลขออกซิเดชันของทุกอะตอมในปฏิกิริยานี้ไม่มการเปลี่ยนเลขออกซิเดชัน
ี
แสดงว่าปฏิกิริยานี้ ไมเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์
่

(c) เมื่อหาเลขออกซิเดชันของแต่ละอะตอมแล้วพบว่า










จะเห็นว่าเลขออกซิเดชันของ Al เปลี่ยจาก 0 ไปเป็น +3 และเลขออกซิเดชันของ H
อะตอม เปลี่ยนจาก +1 ไปเป็น 0 แสดงว่าปฏิกิริยานี้ เป็นปฏิกิริยารีดอกซ์



เมื่อทราบวิธิพิจารณาปฏิกิริยารีดอกซ์ไปแล้ว ในตัวอย่างถัดมาจะแสดงรายละเอียดการระบุ
ตัวออกซิไดส์ ตัวรีดิวซ์ โดยใช้เลขออกซิเดชัน ดังแสดงในตัวอย่างที่ 4.3


ตัวอย่างที่ 4.3 | การระบุตัวออกซิไดส์และตัวรีดิวซ์
ิ
โจทย ์ จงใช้เลขออกซิเดชันในการระบุหาออกซไดส์และตัวรีดิวซ์จากปฏิกิริยารีดอกซ์ต่อไปนี้
(a) 2Al(s) + 3H2SO4(aq) → Al2(SO4)3(aq) + 3H2(g)
(b) PbO(s) + CO(g) → Pb(s) + CO2(g)
(c) 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g)


วิธีคิด ในทุกข้อให้หาเลขออกซิเดชันของอะตอมแต่ละตัวก่อน หากอะตอมใดเลขออกซิเดชัน
เพิ่มขึ้น สารนั้นจะเป็นตัวรีดิวซ์ (reducing agent) หากเลขออกซิเดชันลดลง สารนั้น

จะเป็นตัวออกซิไดส์ (oxidizing agent)

116 ไฟฟ้าเคมี


ตัวอย่างที่ 4.3 | การระบุตัวออกซิไดส์และตัวรีดิวซ์

(a) เมื่อหาเลขออกซิเดชันของแต่ละอะตอมแล้วพบว่า











จะเห็นว่า
เลขออกซิเดชันของ Al เพิ่มขึ้น แสดงว่า Al(s) เป็น ตัวรีดิวซ ์
เลขออกซิเดชันของ H ลดลง แสดงว่า H2SO4 เป็น ตัวออกซิไดส์


(b) เมื่อหาเลขออกซิเดชันของแต่ละอะตอมแล้วพบว่า








จะเห็นว่า
เลขออกซิเดชันของ C เพิ่มขึ้น แสดงว่า CO เป็น ตัวรีดิวซ ์

เลขออกซิเดชันของ Pb ลดลง แสดงว่า PbO เป็น ตัวออกซิไดส์

(c) เมื่อหาเลขออกซิเดชันของแต่ละอะตอมแล้วพบว่า








จะเห็นว่า

เลขออกซิเดชันของ H เพิ่มขึ้น แสดงว่า H2 เป็น ตัวรีดิวซ ์
เลขออกซิเดชันของ O ลดลง แสดงว่า O2 เป็น ตัวออกซิไดส์

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 117


4.4 การดุลปฏิกิริยารีดอกซ์โดยวิธีครึ่งปฏิกิริยา
(Half-reaction method for balancing redox reactions)

ปฏิกิริยารีดอกซ์ไม่สามารถดุลแบบสมการธรรมดาได้ เพราะตัวเลขจะเคลื่อนจนหาทางดุล
ปฏิกิริยาได้ยาก จึงต้องใช้วิธีครึ่งปฏิกิริยาในการดุลสมการรีดอกซ์ โดยทั่วไปแล้วในการดุลสมการ
รีดอกซ์จะมีการดุลใน 2 สภาวะ คือ การดุลปฏิกิริยารีดอกซ์ในสภาวะกรด และการดุลปฏิกิริยารีดอกซ์
ในสภาวะเบส ขั้นตอนการดุลปฏิกิริยารีดอกซ์ทั้งสองกรณ๊มีขั้นตอนที่คล้ายคลึงกัน เพียงแต่ในการดุล

ในเบสจะมีขั้นตอนที่มากกว่า
่
อย่างไรก็ตามจะขอกล่าวถึงการดุลปฏิกิริยารีดอกซ์ในสภาวะกรดกอน ซึ่งมีขั้นตอนดังนี้
1) แยกและเขียนครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน และรีดักชันออกมา
2) สำหรับแต่ละครึ่งปฏิกิริยา

a. ดุลจำนวนอะตอมของธาตุใด ๆ ที่ไม่ใช่ O และ H ก่อน
b. ดุล O อะตอม โดยการเติม H2O
+
c. ดุล H อะตอม โดยการเติม H
d. ดุลประจุของครึ่งปฏิกิริยาโดยการเติมอิเล็กตรอน
3) ดุลให้จำนวนอิเล็กตรอนของครึ่งปฏิกิริยาทั้งสองให้เท่ากัน โดยหาเลขจำนวนเต็มมาคูณ
4) รวมครึ่งปฏิกิริยาทั้งสองเข้าด้วยกัน และทำการตัดสปีชีส์ที่เหมือนกันแต่อยู่ฝั่งตรงกันข้าม
ออกไป
5) ตรวจสอบจำนวนประจุและจำนวนอะตอมของทั้งฝั่งสารตั้งต้นและฝั่งผลิตภัณฑ์ว่าเท่ากัน

หรือไม่

จากขั้นตอนการดุลปฏิกิริยารีดอกซ์ในสภาวะกรดที่มีเพียง 5 ข้อนี้สามารถศึกษารายละเอียดได้จาก

ตัวอย่าง 4.4

ตัวอย่างที่ 4.4 | การดุลปฏิกิริยารีดอกซ์ในสภาวะกรด

โจทย ์ จงใช้วิธีครึ่งปฏิกิริยาดุลปฏิกิริยารีดอกซ์ต่อไปนี้
2-
3+
Cr2O7 (aq) + I (aq) → Cr (aq) + I2 (s) [สภาวะกรด]
-

วิธีคิด ขั้นที่ 1 แยกและเขียนครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน และรีดักชันออกมา ทำได้โดยระบุเลข
ออกซิเดชันของอะตอมของธาตุทุกตัวในปฏิกิริยา และพิจารณาเลขออกซิเดชันว่า เลข
ออกซิเดชันของสปีชีส์ใดเพิ่ม สารนั้นจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน หากสารใดเลข
ออกซิเดชันลดลงจะเกิดปฏิกิริยารีดักชัน
+6 -2 -1 +3 0

↑ ↑ ↑ ↑ ↑
3+
-
Cr2O7 (aq) + I (aq) → Cr (aq) + I2 (s)
2-

118 ไฟฟ้าเคมี


ตัวอย่างที่ 4.4 | การดุลปฏิกิริยารีดอกซ์ในสภาวะกรด
จงเห็นว่า
เลขออกซิเดชันของ I เพิ่ม แสดงว่า เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน สามารถเขียนครึ่ง

-
ปฏิกิริยาออกซิเดชันได้เป็น I (aq) → I2 (s)

เลขออกซิเดชันของ Cr ลด แสดงว่า เกิดปฏิกิริยารีดักชัน สามารถเขียนครึ่งปฏิกิริยา

2-
3+
รีดักชันได้เป็น Cr2O7 (aq) → Cr (aq)

ขั้นที่ 2 ดุลแต่ละครึ่งปฏิกิริยา
-
สำหรับครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน [I/ I2]
a. ดุลจำนวนอะตอมของธาตุใด ๆ ที่ไม่ใช่ O และ H ก่อน (ดุลไอโอดีนอะตอมโดย
เติมเลข 2 หน้า I )
-
-
2 I (aq) → I2 (s)
b. ดุล O อะตอม โดยการเติม H2O
+
c. ดุล H อะตอม โดยการเติม H
่
(เนื่องจากครึ่งปฏิกิริยานี้ไมมี O และ H จึงข้ามข้อ b และ c นี้ไป)
d. ดุลประจุของครึ่งปฏิกิริยาโดยการเติมอิเล็กตรอน (ใส่ 2e ฝั่งสารผลิตภัณฑ์เพอทำ
ื่
ให้ประจุทั้งสองฝั่งเท่ากัน)

-
2 I (aq) → I2 (s) + 2e -

ประจุ -2 -2


3+
2-
สำหรับครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน [Cr2O7 / Cr ]
a. ดุลจำนวนอะตอมของธาตุใด ๆ ที่ไม่ใช่ O และ H ก่อน (ดุล Cr อะตอมโดยเติมเลข 2
3+
หน้า Cr )
3+
2-
Cr2O7 (aq) → 2 Cr (aq)

b. ดุล O อะตอม โดยการเติม 7 H 2O

3+
2-
Cr2O7 (aq) → 2 Cr (aq) + 7 H2O(l)

c. ดุล H อะตอม โดยการเติม 14H +
3+
2-
+
Cr2O7 (aq) + 14 H (aq) → 2 Cr (aq) + 7 H2O(l)

-
d. ดุลประจุของครึ่งปฏิกิริยาโดยการเติมอิเล็กตรอน (ใส่ 6e ฝั่งสารตั้งต้นเพื่อทำให้
ประจุทั้งสองฝั่งเท่ากัน)

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 119


ตัวอย่างที่ 4.4 | การดุลปฏิกิริยารีดอกซ์ในสภาวะกรด

2-
Cr2O7 (aq) + 14 H (aq) + 6e → 2 Cr (aq) + 7 H2O(l)
+
-
3+

ประจุ +6 +6


ขั้นที่ 3 ดุลให้จำนวนอิเล็กตรอนของครึ่งปฏิกิริยาทั้งสองให้เท่ากัน โดยหาเลขจำนวน
เต็มมาคูณ โดยจะเห็นว่าแต่ละครึ่งปฏิกิริยาแสดงดังนี้
-
+
2-
3+
Cr2O7 (aq) + 14 H (aq) + 6e → 2 Cr (aq) + 7 H2O(l)
-
-
2 I (aq) → I2 (s) + 2e
-
เพื่อทำให้จำนวนอิเล็กตรอนเท่ากัน ครึ่งปฏิกิริยา [I/ I2] ต้องคูณด้วยเลข 3 ทั้งสมการ
-
-
จะได้ 3 (2 I (aq) → I2 (s) + 2e )
-
6 I (aq) → 3I2 (s) + 6e -

ขั้นที่ 4 รวมครึ่งปฏิกิริยาทั้งสองเข้าด้วยกัน และทำการตัดสปีชีส์ที่เหมือนกันแต่อยู่ฝั่ง
ตรงกันข้ามออกไป


2-
3+
+
-
Cr2O7 (aq) + 14 H (aq) + 6e → 2 Cr (aq) + 7 H2O(l)
6 I (aq) → 3 I2 (s) + 6e
-
-
+
-
2-
3+
Cr2O7 (aq) + 6 I (aq) + 14 H (aq) → 2 Cr (aq) + 3 I2 (s) + 7 H2O(l)

ขั้นที่ 5 ตรวจสอบจำนวนประจุและจำนวนอะตอมของทั้งฝั่งสารตั้งต้นและฝั่ง
ผลิตภัณฑ์ว่าเท่ากันหรือไม่

ฝั่งสารตั้งต้น (6I, 14H, 2Cr, 7O; 6+) → ฝั่งสารผลิตภัณฑ์ (6I, 14H, 2Cr, 7O; 6+)


ส่วนการดุลปฏิกิริยารีดอกซ์ในสภาวะเบสสามารถศึกษาขั้นตอนอย่างละเอียดได้จากตัวอย่าง

ที่ 4.5 อย่างไรก็ตามการดุลปฏิกิริยารีดอกซ์ในสภาวะเบสมีขั้นตอนดังต่อไปนี้
1) แยกและเขียนครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน และรีดักชันออกมา
2) สำหรับแต่ละครึ่งปฏิกิริยา
a. ดุลจำนวนอะตอมของธาตุใด ๆ ที่ไม่ใช่ O และ H ก่อน

b. ดุล O อะตอม โดยการเติม H2O
+
c. ดุล H อะตอม โดยการเติม H
d. ดุลประจุของครึ่งปฏิกิริยาโดยการเติมอิเล็กตรอน

120 ไฟฟ้าเคมี


3) ดุลให้จำนวนอิเล็กตรอนของครึ่งปฏิกิริยาทั้งสองให้เท่ากัน โดยหาเลขจำนวนเต็มมาคูณ
4) รวมครึ่งปฏิกิริยาทั้งสองเข้าด้วยกัน และทำการตัดสปีชีส์ที่เหมือนกันแต่อยู่ฝั่งตรงกันข้าม
ออกไป
-
+
-
5) เติม OH ไปทั้งสองข้างของสมการ ตามจำนวน H ที่ปรากฏในปฏิกิริยา เมื่อ OH รวมตัว
+
กับ H จะเกิดเป็น H2O จากนั้นต้องทำการตัดโมเลกุลของน้ำที่เหมือนกันแต่อยู่คนละฝั่ง
ออก
6) ตรวจสอบจำนวนประจุและจำนวนอะตอมของทั้งฝั่งสารตั้งต้นและฝั่งผลิตภัณฑ์ว่าเท่ากัน
หรือไม่


ตัวอย่างที่ 4.5 | การดุลปฏิกิริยารีดอกซ์ในสภาวะเบส
โจทย ์ จงใช้วิธีครึ่งปฏิกิริยาดุลปฏิกิริยารีดอกซ์ต่อไปนี้

MnO4 (aq) + C2O4 (aq) → MnO2(s) + CO3 (aq) [สภาวะเบส]
2-
-
2-

วิธีคิด ขั้นที่ 1 แยกและเขียนครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน และรีดักชันออกมา ทำได้โดยระบุเลข
ออกซิเดชันของอะตอมของธาตุทุกตัวในปฏิกิริยา และพิจารณาเลขออกซิเดชันว่า เลข

ออกซิเดชันของสปีชีส์ใดเพิ่ม สารนั้นจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน หากสารใดเลข
ออกซิเดชันลดลงจะเกิดปฏิกิริยารีดักชัน
+7 -2 +3 -2 +4 +4
↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
MnO4 (aq) + C2O4 (aq) → MnO2(s) + CO3 (aq)
2-
-
2-

จงเห็นว่า
เลขออกซิเดชันของ C เพิ่มขึ้น แสดงว่า เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน สามารถเขียนครึ่ง

2-
2-
ปฏิกิริยาออกซิเดชันได้เป็น C2O4 (aq) → CO3 (aq)

เลขออกซิเดชันของ Mn ลด แสดงว่า เกิดปฏิกิริยารีดักชัน สามารถเขียนครึ่งปฏิกิริยา
-
รีดักชันได้เป็น MnO4 (aq) → MnO2(s)

ขั้นที่ 2 ดุลแต่ละครึ่งปฏิกิริยา
2-
2
สำหรับครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน [C2O4 / CO3 ]
a. ดุลจำนวนอะตอมของธาตุใด ๆ ที่ไม่ใช่ O และ H ก่อน (ดุล C อะตอมโดยเติม
2-
เลข 2 หน้า CO3 )
2-
2-
C2O4 (aq) → 2 CO3 (aq)

b. ดุล O อะตอม โดยการเติม 2 H2O ฝั่งสารตั้งต้น

2-
2-
C2O4 (aq) + 2 H2O (l) → 2 CO3 (aq)

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 121


ตัวอย่างที่ 4.5 | การดุลปฏิกิริยารีดอกซ์ในสภาวะเบส

+
c. ดุล H อะตอม โดยการเติม 4H ฝั่งสารผลิตภัณฑ ์
C2O4 (aq) + 2 H2O (l) → 2 CO3 (aq) + 4H (aq)
+
2-
2-

d. ดุลประจุของครึ่งปฏิกิริยาโดยการเติมอิเล็กตรอน (ใส่ 2e ฝั่งสารผลิตภัณฑ์เพื่อ
ทำให้ประจุทั้งสองฝั่งเท่ากัน)

2-
-
+
2-
C2O4 (aq) + 2 H2O (l) → 2 CO3 (aq) + 4H (aq) + 2e
-
ประจุ -2 -2

-
สำหรับครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน [MnO4 / MnO2]
a. ดุลจำนวนอะตอมของธาตุใด ๆ ที่ไม่ใช่ O และ H ก่อน (จะเห็นว่า Mn อะตอม

ของทั้งสองฝั่งเท่ากันแล้ว)
-
MnO4 (aq) → MnO2(s)

์
b. ดุล O อะตอม โดยการเติม 2 H2O ฝั่งสารผลิตภัณฑ
MnO4 (aq) → MnO2(s) + 2H2O(l)
-

c. ดุล H อะตอม โดยการเติม 4H ฝั่งสารตั้งต้น
+
-
+
MnO4 (aq) + 4H (aq) → MnO2(s) + 2H2O(l)

-
d. ดุลประจุของครึ่งปฏิกิริยาโดยการเติมอิเล็กตรอน (ใส่ 3e ฝั่งสารตั้งต้นเพื่อทำให้
ประจุทั้งสองฝั่งเท่ากัน)

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

ประจุ 0 0

ขั้นที่ 3 ดุลให้จำนวนอิเล็กตรอนของครึ่งปฏิกิริยาทั้งสองให้เท่ากัน โดยหาเลขจำนวน
เต็มมาคูณ โดยจะเห็นว่าแต่ละครึ่งปฏิกิริยาแสดงดังนี้

+
[Red] MnO4 (aq) + 4H (aq) + 3e → MnO2(s) + 2H2O(l)
-
-
-
+
2-
2-
[Ox] C2O4 (aq) + 2 H2O (l) → 2 CO3 (aq) + 4H (aq) + 2e

122 ไฟฟ้าเคมี


ตัวอย่างที่ 4.5 | การดุลปฏิกิริยารีดอกซ์ในสภาวะเบส
เพื่อทำให้จำนวนอิเล็กตรอนเท่ากัน ครึ่งปฏิกิริยา [C2O4 / CO3 ]
2-
2
ต้องคูณด้วยเลข 3 ทั้งสมการจะได้
+
2-
3 C2O4 (aq) + 6 H2O (l) → 6 CO3 (aq) + 12H (aq) + 6e
-
2-

-
และอีกครึ่งปฏิกิริยาของ [MnO4 / MnO2] ต้องคูรด้วย 2 ทั้งสมการเพื่อทำให้
อิเล็กตรอนทั้ง 2 ครึ่งปฏิกิริยาเท่ากัน จะได้
-
-
+
2 MnO4 (aq) + 8H (aq) + 6e → 2MnO2(s) + 4H2O(l

ขั้นที่ 4 รวมครึ่งปฏิกิริยาทั้งสองเข้าด้วยกัน และทำการตัดสปีชีส์ที่เหมือนกันแต่อยู่ฝั่ง
ตรงกันข้ามออกไป

-
-
+
2 MnO4 (aq) + 8H (aq) + 6e → 2MnO2(s) + 4H2O(l)
2-
+
-
2-
3 C2O4 (aq) + 2 6 H2O (l) → 6 CO3 (aq) + 4 12 H (aq) + 6e
MnO4 (aq) + 3C2O4 (aq) + 2H2O(aq) → 2MnO2(s) + 6CO3 (aq) + 4H (aq)
2-
-
2
+

-
+
ขั้นที่ 5 เติม OH ไปทั้งสองข้างของสมการ ตามจำนวน H ที่ปรากฏในปฏิกิริยา เมื่อ
+
-
OH รวมตัวกับ H จะเกิดเป็น H2O จากนั้นต้องทำการตัดโมเลกุลของน้ำที่เหมือนกัน
แต่อยู่คนละฝั่งออก

2MnO4 (aq) + 3C2O4 (aq) + 2H2O(aq) + 4OH → 2MnO2(s) + 6CO3 (aq) + [4H +4OH]
-
2
+
-
-
2-
2MnO4 (aq) + 3C2O4 (aq) + 2H2O(aq) + 4OH(aq) → 2MnO2(s) + 6CO3 (aq) + 4 H2O(l)
-
2-
-
2
2

2MnO4 (aq) + 3C2O4 (aq) + 4OH(aq) → 2MnO2(s) + 6CO3 (aq) + 2 H2O(l)
2
-
2-
-

ขั้นที่ 6 ตรวจสอบจำนวนประจุและจำนวนอะตอมของทั้งฝั่งสารตั้งต้นและฝั่ง
ผลิตภัณฑ์ว่าเท่ากันหรือไม่

ฝั่งสารตั้งต้น → ฝั่งสารผลิตภัณฑ์
(2Mn, 24O, 6C, 4H; 12-) (2Mn, 24O, 6C, 4H; 12-)

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 123


4.5 เซลล์ไฟฟ้าเคมี
(Electrochemical Cells)

เซลล์ไฟฟ้าเคมี แบ่งออกเป็น 2 ประเภท โดยแบ่งตามปฏิกิริยารีดอกซ์ในเซลล์นั้นว่าสามารถ
เกิดขึ้นได้เอง (เคมี → ไฟฟ้า) หรือ ไม่สามารถเกิดขึ้นได้เอง (ใช้พลังงานไฟฟ้า เพื่อให้เกิดปฏิกิริยา
เคมี)


4.5.1 เซลล์กัลวานิก (Galvanic cell) หรือ เซลล์โวลตาอิก (voltaic cell)
้
ี
เซลล์กัลป์วานิกนี้จะเปลี่ยนปฏิกิริยาเคมที่สามารถเกิดขึ้นได้เองให้เป็นพลังงานไฟฟาได้
2+
จากตัวอย่างปฏิกิริยาในภาพที่ 4.1 เมื่อเราจุ่มโลหะ Zn ลงในสารละลาย Cu เมื่อเวลาผ่านไปสีฟา
้
2+
ของสารละลาย Cu จะจางลง และมีโลหะ Cu เคลื่อบที่ผิวของโลหะ Zn นั้น ปฏิกิริยานี้สามารถ
เกิดขึ้นได้เอง โดยปฏิกิริยารีดอกซ์นี้เกี่ยวข้องกับสองครึ่งปฏิกิริยาดังแสดง

2+
-
[Reduction] Cu (aq) + 2e → Cu(s)
2+
[Oxidation] Zn(s) → Zn (aq) + 2e
-

2+
[Redox reaction] Zn(s) + Cu (aq) → Zn (aq) + Cu(s)

2+

2+
อิเล็กตรอนจะถ่ายโอนจาก Zn ไป Cu แต่จากการในภาพที่ 4.1 แม้ปฏิกิริยานี้จะเกิดขึ้นได้เองแต่ไม่
2+
ิ
สามารถผลิตพลังงานไฟฟาได้ เนื่องจากตัวออกซไดส์ (Cu )และตัวรีดิวซ์ (Zn) อยู่ในบีกเกอร์เดียวกัน
้
ี
เราจึงจำเป็นที่จะต้องแยกครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชันไว้บีกเกอร์หนึ่ง อีกครึ่งปฏิกิริยารีดักชันไว้ในอกบีก-

เกอร์หนึ่ง แล้วเชื่อมต่อกันด้วยวงจรไฟฟ้า

4.5.1A การสร้างและองค์ประกอบของเซลล์กัลวานิก
แต่ละครึ่งปฏิกิริยาจะประกอบด้วยจะประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าจุ่มใน
สารละลายอิเล็กโทรไลต์ ยกตัวอย่างครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของปฏิกิริยาข้างต้น จะเตรียมโดยการนำ
แท่งโลหะ Zn (ขั้วไฟฟ้า) จุ่มในสารละลาย Zn (สารละลายอิเล็กโทรไลต์) ซึ่งจะเรียกว่า ครึ่ง
2+
เซลล์ไฟฟ้าเคมี แสดงครึ่งเซลล์ออกซิเดชันในภาพที่ 4.3 (ด้านซ้าย) ครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน จะเตรียมโดย

นำโลหะ Cu (ขั้วไฟฟ้า) จุ่มในสารละลาย Cu (สารละลายอิเล็กโทรไลต์) แสดงครึ่งเซลล์รีดักชันใน
2+
ภาพที่ 4.3 (ด้านขวา) เมื่อนำทั้งสองครึ่งเซลล์ไฟฟ้าเคมีต่อวงจรผ่านโวลท์มิเตอร์ เพื่อใช้วัดความต่าง
ศักย์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นของเซลล์ไฟฟ้าเคมีนี้ และทำการต่อวงจรให้สมบูรณ์ด้วยการเชื่อมทั้งสองบีกเกอร์
เข้าด้วยกัน โดยใช้สะพานเกลือ (salt bridge) รูปแบบการต่อเซลล์ไฟฟ้าเคมีแสดงดังภาพที่ 4.3

124 ไฟฟ้าเคมี







































ภาพที่ 4.3 องค์ประกอบและการต่อเซลล์กัลป์วานิกของปฏิกิริยา Zinc-copper
ที่มา : Silberberg, M., & Amateis, P. (2014). Chemistry The Molecular Nature of Matter and Change 7th edition:
McGraw-Hill Science. p. 926


จากภาพที่ 4.3 ให้เริ่มพิจารณาที่ทิศทางของเข็มโวลท์มิเตอร์ โดยเข็มของโวลท์
มิเตอร์นี้จะชี้ทิศทางการไหลของอิเล็กตรอน จากภาพจะเห็นว่าอิเล็กตรอนไหลจากครึ่งเซลล์
ออกซิเดชันไปครึ่งเซลล์รีดักชัน และเราทราบว่าอิเล็กตรอนมีประจุเป็นลบดังนั้นอิเล็กตรอนต้องไหล
เข้าหาขั้วบวก หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งได้ว่าอิเล็กตรอนจะไหลจากขั้วที่มีศักย์ไฟฟล้าต่ำไปหาขั้วที่มี

ศักย์ไฟฟ้าสูงกว่า ดังนั้นครึ่งเซลล์รีดักชันแสดงสภาพเป็นลบบนขั้วไฟฟ้า และครึ่งเซลล์ออกซิเดชัน
แสดงสภาพบวกบนขั้วไฟฟ้า

ณ ครึ่งเซลล์ออกซิเดชันนั้น (แสดงทางฝั่งซ้ายในภาพที่ 4.3) โลหะ Zn (ขั้วไฟฟ้า Zn) จะเสีย

2+
อิเล็กตรอนกลายเป็น Zn ซึ่งละลายตัวอยู่ในสารละลาย จะเห็นว่าโลหะ Zn จะผุกร่อนหายไป โดย
ขั้วใดเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันจะเรียกว่า แอโนด (anode) มีปฏิกิริยาเกิดขึ้นดังแสดง
-
2+
Zn(s) → Zn (aq) + 2e

ณ ครึ่งเซลล์รีดักชัน (แสดงทางฝั่งขวาในภาพที่ 4.3) อิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นจากฝั่งแอโนดจะไหลผ่าน
สายไฟฟ้าไปยังขั้ว Cu จากนั้น Cu ที่อยู่ในสารละลายจะมารับอิเล็กตรอนที่ขั้ว Cu เกิดปฏิกิริยา
2+

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 125


รีดักชัน กลายเป็นโลหะ Cu เคลื่อบที่ผิวของขั้ว Cu ทำให้น้ำหนักของขั้ว Cu เพิ่มขึ้น โดยขั้วใด
เกิดปฏิกิริยารีดักชันจะเรียกว่า แคโทด (cathode) มีปฏิกิริยาเกิดขึ้นดังแสดง
-
Cu (aq) + 2e → Cu(s)
2+
ตรงจุดนี้จะเห็นว่าปริมาณ Cu ที่อยู่ในสารละลายฝั่งขวามือจะมีปริมาณลดลง เพราะเกิดปฏิกิริยา
2+
รีดักชันกลายเป็นโลหะ Cu เคลือบที่ผิวของขั้วไปหมดแล้ว ส่วนบีกเกอร์ฝั่งซ้ายมือกับมีปริมาณไอออน
2+
บวก (Zn ) เพิ่มมากขึ้น หากปล่อยให้เกิดสภาวะเช่นนี้โดยไม่มีสะพานเกลือกระแสไฟฟ้าจะหยุดไหล


บทบาทของสะพานเกลือ สะพานเกลือจะวางพาดระหว่างสองบีกเกอร์เพื่อเชื่อมต่อทั้งสองครึ่งเซลล์
ให้ครบวงจร ในสะพานเกลือจะมีไอออนบวกและไอออนลบอยู่ ชนิดของไออนบวกและไอออนลบที่อยู่
ในสะพานเกลือจะขึ้นกับตอนเตรียมสะพานเกลือ ในกรณีนี้มีไอออนบวกเป็น Na ไอออนลบเป็น
+
2-
2+
SO4 เมื่อบีกเกอร์ฝั่งซ้ายมีไอออนบวก (Zn ) มากเกินกว่าปริมาณไอออนลบที่อยู่ในสารละลาย
ไอออนลบในสะพานเกลือ (SO4 ) จะเคลื่อนลงมาที่บีกเกอร์ฝั่งซ้ายเพื่อดุลกับ Zn ที่เกิดขึ้น ส่วนใน
2-
2+
+
2+
บีกเกอร์ฝั่งขวาที่มีปริมาณไอออนบวก (Cu ) ในสารละลายลดลง ไอออนบวกในสะพานเกลือ (Na )
ื่
จะเคลื่อนลงมาที่บีกเกอร์ฝั่งขวาเพอดุลกับปริมาณไอออนลบที่อยู่ในสารละลาย ถ้าไม่มีสะพานเกลือนี้
จะไม่สามารถรักษาสมดุลของไอออนไว้ได้ อาจทำให้กระแสไฟฟ้าหยุดไหลในที่สุด ปฏิกิริยารีดอกซ์ที่
เกิดจากการนำครึ่งเซลล์ Zn(s) | Zn (aq) มาต่อกับครึ่งเซลล์ Cu(s) | Cu (aq) เขียนเป็นสมการเคมี
2+
2+
ได้ดังนี้
Zn(s) + Cu (aq) → Zn (aq) + Cu(s)

2+
2+

4.5.1B การเขียนสัญลักษณ์เซลล์ไฟฟ้าเคม ี
สัญลักษณ์เซลล์ไฟฟ้าเคมีมักนิยมใช้ เขียนอธิบายถึงองค์ประกอบของเซลล์
กัลวานิก ยกตัวอย่างเช่น เซลล์กัลวานิกของปฏิกิริยา zinc-copper ที่แสดงในภาพที่ 4.3 จะมีสัญญา
2+
2+
ลักษณ์เป็น Zn(s) | Zn (aq) || Cu (aq) | Cu(s) การเขียนสัญลักษณ์เซลล์ไฟฟ้าเคมีจะมีหลักการ
ดังนี้
1) เส้นตรงสองเส้น (II) แทนสะพานเกลือ ใช้แบ่งแต่ละครึ่งเซลล์
2) ส่วนประกอบทั้งหมดของแอโนด จะถูกเขียนไว้ทางซ้ายของสะพานเกลือ โดยให้ส่วนที่
เป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์อยู่ติดสะพานเกลือ เขียนขั้วไฟฟ้าไว้ซ้ายสุดแล้วใช้เส้นตรง

้
เส้นเดียวเป็นเส้นแบ่งสถานะระหว่างอิเล็กโทรไลต์กับขั้วไฟฟาและจะต้องระบุสถานะของ
สารไว้ด้วย ดังนั้นฝั่งแอโนดจึงเขียนได้เป็น

สะพานเกลือ

Zn(s) | Zn (aq) ||
2+

Zn เป็นของแข็งมีสถานะ
ต่างจากสารละลาย Zn
2+

126 ไฟฟ้าเคมี


3) ส่วนประกอบทั้งหมดของแคโทด จะถูกเขียนไว้ทางขวาของสะพานเกลือ โดยให้ส่วนที่
เป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์อยู่ติดสะพานเกลือ เขียนขั้วไฟฟ้าไว้ขวาสุด แล้วใช้เส้นตรง
เส้นเดียวเป็นเส้นแบ่งสถานะระหว่างอิเล็กโทรไลต์กับขั้วไฟฟาและจะต้องระบุสถานะของ
้
2+
สารไว้ด้วย ดังนั้นฝั่งแคโทดจึงเขียนได้เป็น || Cu (aq) | Cu(s)
4) สำหรับครึ่งเซลล์ที่มีแก๊สมาเกี่ยวข้องจะใช้ขั้วไฟฟ้าเฉื่อย ซึ่งเป็นขั้วไฟฟ้าที่สามารถนำ
ไฟฟ้าได้ แต่ไม่ทำปฏิกิริยากับสารละลายอิเล็กโทรไลต์และแก๊ส เช่น ขั้วแพลทินัม ขั้ว
แกรไฟต์ (graphite) เป็นต้น แก๊สที่เกี่ยวข้องในครึ่งเซลล์นั้นต้องระบุความดันแก๊สไว้ด้วย
เช่น

Pt(s) | H2 (g, 1 atm) | H (aq)
+
5) บางกรณีหากมีสารที่มีสถานะเดียวกันแต่เป็นสารคนละตัวกัน มักจะใช้เครื่องหมาย (,) ใน
การแบ่ง ยกตัวอย่างเช่น ที่แคโทด ในสารละลายมี MnO4 , H และ Mn เป็น
-
2+
+
องค์ประกอบ ใช้แกรไฟต์เป็นขั้วไฟฟ้า จะสามารถเขียนสัญลักษณ์ได้เป็น
+
-
|| MnO4 (aq), H (aq), Mn (aq) | graphite
2+
6) บางกรณีจะมีการระบุความเข้มข้นของสารละลายอิเล็กโทรไลต์ไว้ในวงเว็บหลังสถานะ
2+
3
2+
เช่น Zn(s) | Zn (aq, 1.0 mol/dm ) || Cu (aq, 1.0 mol/dm ) | Cu(s)
3

ตัวอย่างที่ 4.6 | การเขียนสัญลักษณ์เซลล์ไฟฟ้าเคม ี
โจทย ์ จงเขียนแผนภาพ ปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้อง และสัญลักษณ์ของกัลวานิกเซลล์ ที่ครึ่ง
เซลล์หนึ่งประกอบด้วย แท่ง Cr จุ่มในสารละลาย Cr(NO3)3 อีกครึ่งเซลล์หนึ่ง

ประกอบด้วย แท่ง Ag จุ่มในสารละลาย AgNO3 ใช้สะพานเกลือที่มี KNO3 จากการต่อ
ทั้งครึ่งเซลล์เข้าด้วยกัน ขั้ว Cr แสดงสภาพขั้วลบเทียบกับขั้ว Ag


วิธีคิด เมื่อขั้ว Cr แสดงสภาพลบแสดงว่าอิเล็กตรอนไหลออกจากขั้วนี้ไปเข้าขั้ว Ag ดังนั้น ขั้ว
Cr เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน และขั้ว Ag เกิดปฏิกิริยารีดักชัน

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นที่ขั้ว Cr เป็น

-
Cr(s) → Cr (aq) + 3e [oxidation, anode]
3+

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นที่ขั้ว Ag เป็น

+
-
Ag (aq) + e → Ag(s) [reduction, cathode]

เมื่อนำครึ่งปฏิกิริยารีดักชันมาคูณ 3 เพอดุลจำนวนอิเล็กตรอนให้เท่ากัน แล้วนำทั้งสอง
ื่
ครึ่งปฏิกิริยามารวมกันจะได้ปฏิกิริยารีดอกซ์ดังแสดง

+
3+
Cr(s) + 3Ag (aq) → Cr (aq) + 3Ag