ELECTROCHEMISTRY ไฟฟ้ าเคมี เซลล์ กลั วานิก GALVANIC CELL ครู นารี รัตน์ พิริยะพันธุ์สกุล โรงเรี ยนจุฬาภรณราชวิทยาลัย เชียงราย.

Report
Slide 1

ELECTROCHEMISTRY

ไฟฟ้ าเคมี

เซลล์ กลั วานิก
GALVANIC CELL

ครู นารี รัตน์ พิริยะพันธุ์สกุล
โรงเรี ยนจุฬาภรณราชวิทยาลัย เชียงราย


Slide 2

เซลล์กลั วานิก
ส่วนประกอบของเซลล์กลั วานิก
ปฏิกริ ยิ าทีเ่ กิดขึน้ ในเซลล์กลั วานิก
ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์และศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของครึง่ เซลล์
สมการของเนินสท์ (Nernst Equation)
ประโยชน์ของเซลล์กลั วานิก

1.
2.
3.
4.
5.

จุดประสงค์
บอกส่วนประกอบของเซลล์กลั วานิกและอธิบายหลักการทางานของเซลล์กลั วานิกได้
ต่อเซลล์กลั วานิกจากครึ่งเซลล์ที่กาหนดให้และอธิบายผลที่เกิดขึน้ ภายในเซลล์นี้ได้
เขียนสมการแสดงปฏิกิริยาที่เกิดขึน้ ภายในเซลล์กลั ลวานิกและเขียนแผนภาพเซลล์กลั วานิกได้
อธิบายการหาค่าศักย์ไฟฟ้ ามาตรฐานของครึ่งเซลล์ (E) และใช้ค่า E ทานายการเกิด
ปฏิกิริยารีดอกซ์และคานวณหาค่าศักย์ไฟฟ้ าของเซลล์ได้
บอกประโยชน์ ของเซลล์กลั วานิกได้


Slide 3

Electron Transfer Reactions
• Electron transfer reactions are oxidationreduction or redox reactions.
• Results in the generation of an electric
current (electricity) or be caused by
imposing an electric current.
• Therefore, this field of chemistry is often
called ELECTROCHEMISTRY.


Slide 4

Why Study Electrochemistry?
• Batteries
• Corrosion
• Industrial production
of chemicals such as
Cl2, NaOH, F2 and Al
• Biological redox
reactions


Slide 5

Electrochemical Cells

chemical change

electric current

GALVANIC CELL

VOLTAIC CELL

electric current

chemical change

ELECTROLYTIC CELL


Slide 6

กิจกรรม
จุดประสงค์

การถ่ายโอนอิเล็กตรอนในเซลล์กลั วานิ ก
1. ทาการทดลองเพื่อศึกษาการถ่ายโอนอิเล็กตรอนในเซลล์กลั วานิ กได้
2. บอกส่ วนประกอบของเซลล์กลั วานิกได้
3. อธิ บายหลักการทางานของเซลล์กลั วานิกได้
4. เขียนสมการแสดงปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในเซลล์กลั วานิ กได้
5. เขียนแผนภาพของเซลล์กลั วานิ กได้
V
Salt bridge
Zn

Cu

SO42Zn2+

Cu2+
SO42-


Slide 7

V
Salt bridge
Zn

ครึ่งเซลล์
วิธีทดลอง

Cu

SO42Zn2+

Cu2+
SO42-

Zn(s)/Zn2+(aq)

Cu(s)/Cu2+(aq)

1. นาครึ่ งเซลล์ Zn(s)/Zn2+(aq) กับ Cu(s)/Cu2+(aq) มาวางชิดกัน
ใช้สะพานเกลือ(กระดาษกรองชุบด้วย KNO3อิ่มตัววางพาด
ระหว่างบิกเกอร์ ท้ งั สองโดยให้ส่วนปลายจุ่มอยูใ่ นสารละลาย
2. ต่อปลายแผ่นทองแดงและสังกะสี เข้ากับโวลต์มิเตอร์
สังเกตทิศทางการเบนของเข็มโวลต์มิเตอร์ อ่านค่าความตางศักย์
3. สลับขั้วของโวลต์มิเตอร์ สังเกตทิศทางการเบนของเข็มโวลต์มิเตอร์
อ่านค่าความตางศักย์
4. ใช้หลอดไฟ 1.0 V แทนโวลต์มิเตอร์ สังกตการเปลี่ยนแปลง


Slide 8

Galvanic cell

2

krooree @ pcccr.ac.th

V
Salt bridge
Zn

ครึ่งเซลล์
วิธีทดลอง

ครึ่งเซลล์

Cu

SO42Zn2+

Cu2+
SO42-

Zn(s)/Zn2+(aq)

Cu(s)/Cu2+(aq)

5. ทาการทดลองเช่นเดียวกับ 1-4 แต่เปลี่ยนมาใช้ครึ่ งเซลล์คู่ต่อไปนี้
และเปลี่ยนสะพานเกลือใหม่ทุกครั้ง
Cu(s)/Cu2+(aq)

Mg(s)/Mg2+(aq)

Zn(s)/Zn2+(aq)

Mg(s)/Mg2+(aq)

Cu(s)/Cu2+(aq)

Fe(s)/Fe2+(aq)

Zn(s)/Zn2+(aq)

Fe(s)/Fe2+(aq)

Fe(s)/Fe2+(aq)

Mg(s)/Mg2+(aq)


Slide 9

e

e

-

-

Anode

Cathode

Zn(s)  Zn2+(aq) + 2 e-

Cu2+ (aq)+ 2e-  Cu(s)

Zn(s) + Cu2+(aq)  Zn2+(aq) + Cu(s)


Slide 10

การเขียนแผนภาพเซลล์กลั วานิก
1. เขียนครึ่งเซลล์ออกซิเดชัน คัน่ ด้ วยสะพานเกลือ(|| ) ตามด้ วยครึ่งเซลล์รีดกั ชัน


Slide 11

การเขียนแผนภาพเซลล์กลั วานิก
2. ในแต่ ละครึ่งเซลล์
-เขียนขั้วไฟฟ้าของครึ่งเซลล์ ออกซิเดชันไว้ ทางซ้ ายสุ ด
-เขียนขั้วไฟฟ้าของครึ่งเซลล์ รีดักชันไว้ ทางขวาสุ ด
-ระบุสถานะของสารไว้ ในวงเล็บ เช่ น (s) (aq) (l)
-ถ้ าสารมีสถานะต่ างกัน ให้ คนั่ ด้ วย เส้ นเดีย่ ว(/)
-ถ้ าสารมีสถานะเดียวกัน ให้ คนั่ ด้ วย จุลภาค(,)
Pt(s) / Fe3+(aq) , Fe2+(aq)
3. ในครึ่งเซลล์ทเี่ ป็ นแก๊ส
-ให้ ระบุความดันของแก๊ สไว้ ในวงเล็บและใช้ จุลภาคคั่นระหว่ างสถานะกับความดัน

Pt(s)/H2(g, 1 atm)/H+(aq)
4. การระบุความเข้ มข้ นของสารละลายให้ เขียนไว้ ในวงเล็บ เช่ น
Mg(s)/Mg2+(aq, 1 mol/dm3 )//Fe3+(aq, 1 mol/dm3),Fe2+(aq,1mol/dm3)/Pt(s)


Slide 12

e-

e-

cathode

Salt bridge
anode

Zn

Cu

SO42Zn2+
half cell
half reaction

redox reaction

cell notation

Cu2+
SO42-

Zn(s)/Zn2+(aq)

Cu(s)/Cu2+(aq)

Zn(s)  Zn2+(aq)+ 2e-

Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)

Zn(s) + Cu2+(aq)  Zn2+(aq) + Cu(s)

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


Slide 13

e-

e-

cathode

Salt bridge
anode

Mg

Cu

SO42Mg2+
half cell
half reaction

redox reaction

cell notation

Cu2+
SO42-

Mg(s)/Mg2+(aq)

Cu(s)/Cu2+(aq)

Mg(s)  Mg2+(aq)+ 2e-

Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)

Mg(s) + Cu2+(aq)  Mg2+(aq) + Cu(s)

Mg(s) / Mg2+(aq) // Cu2+(aq) / Cu(s)


Slide 14

e-

e-

cathode

Salt bridge
anode

Mg

Zn

SO42Mg2+
half cell
half reaction

redox reaction

cell notation

Zn2+
SO42-

Mg(s)/Mg2+(aq)

Zn(s)/Zn2+(aq)

Mg(s)  Mg2+(aq)+ 2e-

Zn2+(aq) + 2e- Zn(s)

Mg(s) + Zn2+(aq)  Mg2+(aq) + Zn(s)

Mg(s) / Mg2+(aq) // Zn2+(aq) / Zn(s)


Slide 15

e-

e-

anode

Salt bridge
cathode

Cu

Fe

SO42Cu2+
half cell
half reaction

redox reaction

cell notation

Fe2+
SO42-

Cu(s)/Cu2+(aq)

Fe(s)/Fe2+(aq)

Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)

Fe(s)  Fe2+(aq)+ 2e-

Fe(s) + Cu2+(aq)  Fe 2+(aq) + Cu(s)

Fe(s) / Fe2+(aq) // Cu2+(aq) / Cu(s)


Slide 16

e-

e-

cathode

Salt bridge
anode

Zn

Fe

SO42Zn2+
half cell
half reaction

redox reaction

cell notation

Fe2+
SO42-

Zn(s)/Zn2+(aq)

Fe(s)/Fe2+(aq)

Zn(s)  Zn2+(aq)+ 2e-

Fe2+(aq) + 2e- Fe(s)

Zn(s) + Fe2+(aq)  Zn2+(aq) + Fe(s)

Zn(s) / Zn2+(aq) // Fe2+(aq) / Fe(s)


Slide 17

e-

e-

anode

Salt bridge
cathode

Fe

Mg

SO42Fe2+
half cell
half reaction

redox reaction

cell notation

Mg2+
SO42-

Fe(s)/Fe2+(aq)

Mg(s)/Mg2+(aq)

Fe2+(aq) + 2e- Fe(s)

Mg(s)  Mg2+(aq)+ 2e-

Mg(s) + Fe2+(aq)  Mg2+(aq) + Fe(s)

Mg(s) / Mg2+(aq) // Fe2+(aq) / Fe(s)


Slide 18

เขียนรายงานการทดลอง
และทาแบบฝึ กหัด 9.3 ด้ วยนะคะ


Slide 19

แบบฝึ กหัดที่ 9.3 ข้ อ 1 (ก)
จากแผนภาพเซลล์กลั วานิกที่กาหนดให้ จงเขียนสมการแสดงปฏิกิริยาที่ข้ วั แอโนด
ขั้วแคโทด และเขียนปฏิกิริยาของเซลล์
Sn(s)|Sn2+ (aq)|| Cu2+(aq)|Cu(s)

ทีข่ ้วั แอโนด

Sn(s) 

ทีข่ ้ัวแคโทด

Cu2+(aq) + 2e-  Cu(s)

ปฏิกริ ิยาของเซลล์

Sn2+ (aq) + 2e-

Sn(s) + Cu2+(aq)  Sn2+(aq) + Cu(s)


Slide 20

แบบฝึ กหัดที่ 9.3 ข้ อ 1 (ข)
จากแผนภาพเซลล์กลั วานิกที่กาหนดให้ จงเขียนสมการแสดงปฏิกิริยาที่ข้ วั แอโนด
ขั้วแคโทด และเขียนปฏิกิริยาของเซลล์
Mg(s)|Mg2+ (aq)|| Fe3+(aq),Fe2+ (aq) |Pt (s)

ทีข่ ้วั แอโนด

Mg(s) 

ทีข่ ้ัวแคโทด

Fe3+(aq) + e-  Fe2+ (aq)

ปฏิกริ ิยาของเซลล์

Mg2+ (aq) + 2e-

Mg(s) + 2Fe3+(aq)  Mg2+(aq) + 2Fe2+ (aq)


Slide 21

แบบฝึ กหัดที่ 9.3 ข้ อ 1 (ค)
จากแผนภาพเซลล์กลั วานิกที่กาหนดให้ จงเขียนสมการแสดงปฏิกิริยาที่ข้ วั แอโนด
ขั้วแคโทด และเขียนปฏิกิริยาของเซลล์
Zn(s)|Zn2+ (aq,1mol/dm3) || H+(aq,1 mol/dm3),H2 (g,1atm)|Pt (s)

ทีข่ ้วั แอโนด

Zn(s) 

ทีข่ ้ัวแคโทด

2H+(aq) + 2e-  H2 (g)

ปฏิกริ ิยาของเซลล์

Zn2+ (aq) + 2e-

Zn(s) + 2H+(aq)  Zn2+(aq) + H2 (g)


Slide 22

แบบฝึ กหัดที่ 9.3 ข้ อ 1 (ง)
จากแผนภาพเซลล์กลั วานิกที่กาหนดให้ จงเขียนสมการแสดงปฏิกิริยาที่ข้ วั แอโนด
ขั้วแคโทด และเขียนปฏิกิริยาของเซลล์
Fe(s)|Fe2+ (aq)|| Cl- (aq),Cl2(g) |Pt (s)

ทีข่ ้วั แอโนด

Fe(s)  Fe2+ (aq) + 2e-

ทีข่ ้ัวแคโทด

Cl2 (aq) + 2e-  2Cl- (g)

ปฏิกริ ิยาของเซลล์

Fe(s) + Cl2 (g)  Fe2+(aq) + 2Cl- (aq)


Slide 23

แบบฝึ กหัดที่ 9.3 ข้ อ 1 (จ)
จากแผนภาพเซลล์กลั วานิกที่กาหนดให้ จงเขียนสมการแสดงปฏิกิริยาที่ข้ วั แอโนด
ขั้วแคโทด และเขียนปฏิกิริยาของเซลล์

Pt(s)|Sn2+ (aq),Sn4+(aq) || Cr+ (aq),Cr2+ (aq) |Pt (s)
ทีข่ ้วั แอโนด

Sn2+ (aq)  Sn4+ (aq) + 2e-

ทีข่ ้ัวแคโทด

Cr2+ (aq) + e-  Cr+ (g)

ปฏิกริ ิยาของเซลล์

Sn2+ (aq) + 2Cr2+ (aq)  Sn4+(aq) + 2Cr+ (aq)


Slide 24

แบบฝึ กหัดที่ 9.3 ข้ อ 2 (ก)
จงเขียนแผนภาพเซลล์กลั วานิ กจากปฏิกิริยาที่กาหนดให้ต่อไปนี้

Zn(s) + Pb2+(aq)  Zn2+(aq) + Pb(s)
Zn(s)|Zn2+ (aq) || Pb2+(aq)|Pb(s)

แบบฝึ กหัดที่ 9.3 ข้ อ 2 (ข)
จงเขียนแผนภาพเซลล์กลั วานิ กจากปฏิกิริยาที่กาหนดให้ต่อไปนี้

Fe(s) + Sn4+(aq)  Fe2+(aq) + Sn2+ (aq)

Fe(s)|Fe2+ (aq) || Sn2+(aq),Sn4+(aq) |Pb(s)


Slide 25

แบบฝึ กหัดที่ 9.3 ข้ อ 2 (ค)
จงเขียนแผนภาพเซลล์กลั วานิ กจากปฏิกิริยาที่กาหนดให้ต่อไปนี้

H2 (g) + 2Ag+(aq)  2H+(aq) + 2Ag(s)
Pt(s)|H2(g) |H+ (aq) || Ag+(g)|Ag(s)

แบบฝึ กหัดที่ 9.3 ข้ อ 2 (ง)
จงเขียนแผนภาพเซลล์กลั วานิ กจากปฏิกิริยาที่กาหนดให้ต่อไปนี้

2Cr(s) + 3Fe2+(aq)  2Cr3+(aq) + 3Fe (s)
Cr(s)|Cr3+ (aq) || Fe2+(aq) |Fe(s)


Slide 26

แบบฝึ กหัดที่ 9.3 ข้ อ 3
เมื่อจุ่มโลหะทองแดงลงในสารละลาย AgNO3 0.1 mol/dm3 ปรากกว่าเกิดผลึกสี เงิน
เกาะที่แผ่นทองแดงและสารละลายเปลี่ยนจากไม่มีสีเป็ นสี ฟ้าอ่อน
ก. จงเขียนสมการแสดงปฏิกิริยารี ดอกซ์ที่เกิดขึ้น
ข. จงเขียนแผนภาพเซลล์กลั วานิ ก ปฏิกิริยาที่ข้ วั แอโนดและแคโทด

Cu(s)  Cu2+ (aq) + 2e2 Ag+(aq)

+ 2e-  2Ag (s)

ปฏิกริ ิยารีดอกซ์ ทเี่ กิดขึน้ คือ
Cu (s) + 2Ag+(aq)  Cu2+(aq) + Ag (s)


Slide 27

แบบฝึ กหัดที่ 9.3 ข้ อ 3
เมื่อจุ่มโลหะทองแดงลงในสารละลาย AgNO3 0.1 mol/dm3 ปรากกว่าเกิดผลึกสี เงิน
เกาะที่แผ่นทองแดงและสารละลายเปลี่ยนจากไม่มีสีเป็ นสี ฟ้าอ่อน
ก. จงเขียนสมการแสดงปฏิกิริยารี ดอกซ์ที่เกิดขึ้น
ข. จงเขียนแผนภาพเซลล์กลั วานิ ก ปฏิกิริยาที่ข้ วั แอโนดและแคโทด
ทีข่ ้ัวแอโนด

Cu(s)  Cu2+ (aq) + 2e-

ทีข่ ้ัวแคโทด

Ag+(aq)

+ e-



Ag (s)

แผนภาพเซลล์
Cu(s)|Cu2+ (aq) || Ag+(aq)|Ag(s)


Slide 28

I

I
e

e-

-

ขั้ว ลบ

ขั้ว บวก

Salt bridge
Zn

ขั้ว anode

Cu

ขั้วcathode

SO42Zn2+

Cu2+
SO42-

Zn(s)  Zn2+(aq)+ 2e-

Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)

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

กระแสไฟฟ้า ไหลจากทีท่ มี่ ศี ักย์ ไฟฟ้าสู งกว่ า ไปยังทีท่ ศี่ ักย์ไฟฟ้าต่ากว่ า
ศักย์ไฟฟ้าของขั้วไฟฟ้า (Electrode potential , E )

Ecathode >
E

Ecell = Ecathode – Eanode


Slide 29

ความต่ างศักย์ ระหว่ างแอโนดและ
แคโทดเรียกว่ า
• cell voltage
• electromotive force (emf)
• cell potential

Zn (s) | Zn2+ (1 M) || Cu2+ (1 M) | Cu (s)
Ecathode – Eanode = Ecell
E

2+
Cu/Cu

– E

Zn/Zn

2+

ครึ่งปฏิกริ ิยารีดกั ชัน

= 1.10 V
E(V)

Cu2+(s)

+ 2e-  Cu(s)

ไม่ ทราบ

Zn2+(s)

+ 2e-  Zn(s)

ไม่ ทราบ


Slide 30

ศักย์ ไฟฟ้ามาตรฐาน (Standard reduction potential : E0 )
เป็ นศักย์ ไฟฟ้ าทีเ่ กิดขึน้ จากปฏิกริ ิยารีดักชันทีข่ ้วั อิเล็กโทรด ที่ ความเข้ มข้ น
ของสารเป็ น 1 M และความดันแก๊สเป็ น 1 atm

Standard Hydrogen Electrode (SHE)

2H+ (1M) + 2e-  H2(g,1 atm) E0 = 0.00 V


Slide 31

0 = 0.76 V
Ecell

0 -E0
E 0cell = Ecathode
anode
0 = E0+ - E0
Ecell
H /H
Zn 2+/Zn
2

0.76 V = 0 - E0zn2+ /Zn
EZn0 2+/Zn = -0.76 V
Zn (s) | Zn2+ (1 M) || H+ (1 M) | H2 (1 atm) | Pt (s)

Zn2+ (1M) + 2e-  Zn(s) E0 = -0.76 V


Slide 32

0 -E0
E 0cell = Ecathode
anode
0 = 0.34 V
Ecell
0 = E 0 2+
0
Ecell
Cu /Cu – EH +/H 2

0 2+
0.34 = ECu
/Cu - 0
0 2+
ECu
/Cu = +0.34 V

Pt (s) | H2 (1 atm) | H+ (1 M) || Cu2+ (1 M) | Cu (s)

Cu2+ (1M) + 2e-  Cu(s) E0 = +0.34 V


Slide 33

ศักย์ ไฟฟ้ามาตรฐาน

• E0 เป็ นค่ าเฉพาะปฏิกริ ิยาตามที่เขียน
• ค่ า E0 เป็ นเป็ นบวกมากแสดงว่ า
ปฏิกริ ิยารีดักชันนั้นเกิดได้ ง่าย
• ครึ่งปฏิกริ ิยาเหล่านีผ้ นั กลับได้
• สาหรับปฏิกริ ิยาย้ อนกลับ
ให้ กลับเครื่องหมายหน้ าค่ า E0
• เมื่อคูณสั มประสิ ทธิ์ในปฏิกริ ิยาด้ วย
ตัวเลขใดๆ ค่ า E0 ไม่ เปลีย่ น


Slide 34

การนาค่ าศักย์ ไฟฟ้ามาตรฐาน(E0)ไปใช้ ประโยชน์
1. ใช้ เปรียบเทียบความสามารถในการเป็ นตัวรีดิวซ์ หรือตัวออกซิไดซ์
ค่ า E0

ตัวออกซิไดซ์

Ag+(aq)
Cu2+(aq)
2H+(aq)
Zn2+(aq)

+ e- 
+ 2e- 
+ 2e- 
+ 2e- 

Ag(s)
Cu(s)
H2 (g)
Zn(s)
ตัวรีดวิ ซ์

E0 = +0.80 V
E0 = +0.34 V
E0 = 0.00 V
E0 = -0.76 V


Slide 35

การนาค่ าศักย์ ไฟฟ้ามาตรฐาน(E0)ไปใช้ ประโยชน์
2. ใช้ คานวณหาค่ าศักย์ ไฟฟ้ามาตรฐานของเซลล์ (E0cell)

ตัวอย่าง นาครึ่งเซลล์ Ag(s)/Ag+(aq,1M) ต่ อกับครึ่งเซลล์ Zn(s)/Zn2+(aq, 1 M)
ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของครึ่งเซลล์นีม้ ีค่าเท่ าไร

แนวคิด

ศักย์ไฟฟ้ ามาตรฐานของครึ่ งเซลล์ Ag(s)/Ag+(aq) สูงกว่า Zn(s)/Zn 2+(aq)
ครึ่ งเซลล์ Ag(s)/Ag+(aq) เป็ นครึ่ งเซลล์รีดกั ชัน Ag ทาหน้าที่เป็ น ขั้วแคโทด
E0cell = E0cathode – E0anode

ตอบ

E0cell =
=
=
E0cell =

E Ag/Ag+ - E Zn/Zn 2+
0.80 V - (-0.76 V)
1.56 V
1.56 V


Slide 36

การนาค่ าศักย์ ไฟฟ้ามาตรฐาน(E0)ไปใช้ ประโยชน์
3. ใช้ ทานายว่ าปฏิกริ ิยารีดอกซ์ ทเี่ ขียนแสดงไว้ เกิดได้ จริงหรือไม่
และทิศทางของปฏิกริ ิยาดาเนินไปทางใด
ตัวอย่างที่ 1 เมือ่ จุ่มโลหะZn ลงในสารละลายกรดHCl จะมีเกิดฟองแก๊ส H2
แนวคิด

ปฏิกิริยาออกซิ เดชัน : Zn (s)  Zn2+(aq) + 2e- Zn เป็ นขั้วแคโทด
ปฏิกิริยารี ดกั ชัน : 2H+ (aq) + 2e- H2 (g) H 2 เป็ นขั้วแอโนด
E0cell = E0cathode – E0anode

E0cell = E H2 /H+ - E Zn/Zn 2+
= 0.00 V - (-0.76 V)
= 0.76 V
ค่ า E0cell มีค่าเป็ นบวก แสดงว่ าปฏิกริ ิยาที่เขียนไว้ เกิดได้ จริง


Slide 37

การนาค่ าศักย์ ไฟฟ้ามาตรฐาน(E0)ไปใช้ ประโยชน์
3. ใช้ ทานายว่ าปฏิกริ ิยารีดอกซ์ ทเี่ ขียนแสดงไว้ เกิดได้ จริงหรือไม่
และทิศทางของปฏิกริ ิยาดาเนินไปทางใด
ตัวอย่างที่ 2 เมือ่ จุ่มโลหะ Cu ลงในสารละลายกรดHCl จะมีเกิดฟองแก๊ส H2 หรือไม่
2+(aq) + 2e- Cu เป็ นขัวแคโทด

ถ้

ปฏิ




าออกซิ

ดชั

:
Cu
(s)

Cu

แนวคิด
ปฏิกิริยารี ดกั ชัน : 2H+ (aq) + 2e- H2 (g) H 2 เป็ นขั้วแอโนด
E0cell = E0cathode – E0anode

E0cell = E H2 /H+ - E Cu/Cu 2+
= 0.00 V - (+0.34 V)
= -0.34 V
ค่ า E0cell มีค่าเป็ นลบ แสดงว่ าปฏิกริ ิยาที่เขียนไว้ ไม่ เกิดขึน้
นั่นคือเมือ่ จุ่มโลหะCu ลงในสารลายกรด HCl จะไม่ เกิดแก๊ ส H2
ปฏิกริ ิยาที่เกิดได้ จริง จะมีทิศทางตรงข้ ามกับทีไ่ ด้ เขียนแสดงไว้


Slide 38

0

ั ไฟฟ้ามาตรฐาน : E
ศกย์

• บอกให้ทราบแนวโน้มของขวอิ
ั้ เล็กโตรดที่
จะร ับหรือให้อเิ ล็กตรอน
0

 E เป็นบวกมาก ร ับอิเล็กตรอนได้ด ี
์ แ
เป็นต ัวออกซไิ ดซท
ี่ รงมาก แต่เป็น
์ ไี่ ม่ด ี
ต ัวรีดวิ ซท
0

 E เป็นลบมาก ร ับอิเล็กตรอนได้ยาก
ให้อเิ ล็กตรอนได้งา
่ ยกว่า
์ ไี่ ม่ด ี แต่เป็นต ัว
เป็นต ัวออกซไิ ดซท
์ แ
รีดวิ ซท
ี่ รง


Slide 39

แรงเคลือ
่ นไฟฟ้าของเซลล์, Ecell
Ecell = Ecathode - Eanode
ทีส
่ ภาวะมาตรฐาน
0
cell

E

0
cathode

=E

0
anode

-E

เครือ
่ งหมายของ Ecell

เป็นบวก ปฏิกริ ย
ิ าเกิดเองได้
เป็นลบ ปฏิกริ ย
ิ าเกิดเองไม่ได้


Slide 40

สมการของเนินส์ท (Nernst Equation)
ปฏิกิริยา

aA + bB

cC + dD

Ecell ศักย์ ขัว้ ไฟฟ้าของเซลล์
E0cell ศักย์ ขัว้ ไฟฟ้ามาตรฐานของเซลล์
R ค่ าคงที่ของแก๊ ส, 8.314 J K-1 mol-1
T อุณหภูมหิ น่ วยเคลวิน (K)
n จานวน e- ที่เข้ าร่ วมในปฏิกริ ิยา
F ค่ าคงที่ของ Faraday  96500 C
E = E0 – RT ln Q
nF


Slide 41

aA + bB

cC + dD

E0 = RT ln [C]c [D]d
a
b
[A]
[B]
nF
E0 = RT 2.203 log [C]c [D]d
[A]a [B]b
nF


Slide 42

Ecell ศักย์ ขัว้ ไฟฟ้าของเซลล์
E0cell ศักย์ ขัว้ ไฟฟ้ามาตรฐานของเซลล์
R ค่ าคงที่ของแก๊ ส, 8.314 J K-1 mol-1
T อุณหภูมิหน่ วยเคลวิน (K)
n จานวน e- ที่เข้ าร่ วมในปฏิกิริยา
F ค่ าคงที่ของ Faraday  96500 C
(2.303RT)/F = 0.059

Ecell =

0
E cell



0.059 log
n

c
d
[C] [D] ]

[A]a[B]b


Slide 43

ทีส
่ ภาวะสมดุล
0 = E0 – RT ln [C]c [D]d
nF

[A]a [B]b

E0 = RT ln [C]c [D]d
nF

[A]a [B]b

E0 = RT ln k
nF


Slide 44

ตัวอย่ าง จงหาศักย์ ครึ่งเซลล์ของ Cd/Cd2+(0.015 M)
กาหนดให้ E0Cd = -0.403 V
Cd2+ + 2e-

Cd

E = E0 - 0.0592 log [Cd]
n
[Cd2+]
E = -0.403 - 0.0592 log 1
2
0.015
E = -0.457 V


Slide 45



ต ัวอย่าง จงคานวณค่าคงทีส
่ มดุลที่ 25 c ของปฏิกริ ย
ิ า
Zn +
จาก

Cu2+

Zn2+

+ Cu

0
E cell =

E0 = 0.0592 log k
n

1.10 = 0.0592 log k
2
k = 2 x 1037

+1.10 V


Slide 46

เซลล์ความเข้มข้น (Concentration cell)
Voltmeter

?
Cd

anode
Cd2+

Salt bridge

Cd

cathode

Cd2+

ขัว้ ไฟฟ้าที่จ่ มุ ในสารละลายเจือจาง 
anode
ขัว้ ไฟฟ้าที่จ่ มุ ในสารละลายเข้ มข้ น cathode


Slide 47

เซลล์ความเข้มข้น (Concentration cell)
V
Salt bridge
Cu

Cu

SO42Cu2+

0.1 M CuSO4

SO42Cu2+

1 M CuSO4


Slide 48

Cu/CuSO4 (0.1M) // CuSO4 (1.0 M)/Cu

Anode

Cu

Cathode

Cu2+ (1.0 M) + 2e

รวม

Cu2+ (0.1 M) + 2e

Cu2+ (1.0 M)

Cu2+ (0.1 M)

E = DE0 – RT ln c1
c2
nF

E = – RT ln c1
c2
nF

Cu


Slide 49

E = – RT ln c1
c2
nF

หรือ

E = -2.303 RT log c1
c2
nF


Slide 50

เซลล์ก ัลวานิก

• เซลล์กลั วานิกแบบปฐมภูมิ
(primary galvanic cell)
- ปฏิกริ ย
ิ าไม่ผ ันกล ับ

• เซลล์กลั วานิกแบบทุติยภูมิ
(secondary galvanic cell)
- ปฏิกริ ย
ิ าผ ันกล ับได้


Slide 51

ถ่านไฟฉาย
Dry cell
Leclanché cell

Zn2+ (aq) + 2eAnode: Zn (s)
Mn2O3 (s) + 2NH3 (aq) + H2O (l)
Cathode: 2NH+4 (aq) + 2MnO2 (s) + 2eZn (s) + 2NH4 (aq) + 2MnO2 (s)
Zn2+ (aq) + 2NH3 (aq) + H2O (l) + Mn2O3 (s)


Slide 52

• มีปฏิกริ ิยาที่รักษาความเข้ มข้ นของ Zn2+ ไม่ ให้ สูงขึน้ คือ
Zn2+ + 4NH3
Zn2+ + 2H2O + 2NH3

[Zn(NH3)4]
[Zn(NH3)2(H2O)2]


Slide 53

เซลล์ ปรอท
Mercury Battery

Anode:
Cathode:

Zn(Hg) + 2OH- (aq)

HgO (s) + H2O (l) + 2eZn(Hg) + HgO (s)

ZnO (s) + H2O (l) + 2e-

Hg (l) + 2OH- (aq)
ZnO (s) + Hg (l)


Slide 54

เซลล์ เชื้อเพลิงไฮโรเจน-ออกซิเจน
fuel cell เป็ นเซลล์ไฟฟ้าเคมี
ของปฏิกริ ิยาการเผาไหม้ ซึ่งมี
การเติมรีเอเจนต์ ตลอดเวลา
เพือ่ ให้ เซลล์ทางาน

Anode:
Cathode:

2H2 (g) + 4OH- (aq)
O2 (g) + 2H2O (l) + 4e2H2 (g) + O2 (g)

4H2O (l) + 4e4OH- (aq)
2H2O (l)


Slide 55

เซลล์ สะสมไฟฟ้ าแบบตะกัว่
Lead storage
battery

Anode:
Cathode:

Pb (s) + SO2-4 (aq)

PbSO4 (s) + 2e-

PbO2 (s) + 4H+ (aq) + SO24 (aq) + 2e

Pb (s) + PbO2 (s) + 4H+ (aq) + 2SO42- (aq)

PbSO4 (s) + 2H2O (l)

2PbSO4 (s) + 2H2O (l)


Slide 56

ศึกษาเซลล์กลั วานิกอืน่ ๆ และ
ทาแบบฝึ กหัด 9.4 และ9.5 ด้ วยนะคะ


similar documents