หัวเรื่อง : หน้าโครงสร้างบทเรียน

1. File : coursemap_01.swf หัวเรื่อง : หน้าโครงสร้างบทเรียน โครงสร้างบทเรียน เคมีไฟฟ้า บทนำ การดุลปฏิกิริยารีด็อกซ์ การสึดกร่อน ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐาน เคมีไฟฟ้ากับชีวิตประจำวัน ปฏิกิริยาอิเล็กโทรลิซซีส สมการของเนินส์ เลขออกซิเดชั่น เซลล์ไฟฟ้าเคมี ไม่มีเสียง • คลิก link ไป .swf

2. File : 15_1_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา บทนำ ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี เป็นการศึกษาถึงปฏิกิริยาที่เมื่อเกิดปฏิกิริยาแล้วมีการถ่ายเทอิเล็กตรอนเกิดขึ้นซึ่งสามารถแบ่งชนิดของปฏิกิริยาตามการเกิดปฏิกิริยาออกได้เป็น 2 ชนิดคือ ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าที่เกิดได้เอง ซึ่งปฏิกิริยาประเภทนี้เมื่อเกิดปฏิกิริยาจะมีการให้พลังงานไฟฟ้าออกมา ทำให้มีการนำเอาปฏิกิริยาเคมีชนิดนี้ไปใช้งานในด้านต่างๆเช่น แบตเตอรี่ ใช้ในการหาค่า พีเอชปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าอีกชนิดหนึ่งคือ ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าที่ต้องอาศัยพลังงานไฟฟ้าจากภายนอกในปริมาณที่มากพอจึงจะเกิดปฏิกิริยาอิเล็กโตรไลซีส ตัวอย่างการนำเอาปฏิกิริยานี้ไปใช้งานได้แก่ การชุบโลหะ ซึ่งไม่ว่าจะเป็นปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าชนิดใดก็ตาม การเกิดปฏิกิริยาจะต้องประกอบด้วยปฏิกิริยาการให้อิเล็กตรอน และ ปฏิกิริยาการรับอิเล็กตรอน เสมอ • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด • ใส่ transition เพื่อ highlight ในส่วนที่พูดถึงหรือทำเป็นลากเส้นโยงไปยังส่วนต่างๆ เพื่อให้เห็นการแยกส่วนอย่างชัดเจน ระหว่าง Volaticและ Electrolytic

3. File : 15_1_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา บทนำ • ปฏิกิริยา Redox • การพิจารณาว่าปฏิกิริยาใดเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์หรือไม่ อาจพิจารณาได้ง่าย ๆ ดังนี้ • ปฏิกิริยาที่มีธาตุอิสระเป็นสารตั้งต้นหรือเป็นสารผลิตภัณฑ์จะเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ (ปฏิกิริยาสันดาป และปฏิกิริยาสังเคราะห์แสงเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์) • ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในเซลล์ไฟฟ้าเคมีทุกชนิดเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ • ปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมในร่างกายเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ • ปฏิกิริยาที่มีธาตุแทรนซิชันร่วมอยู่ด้วยมักจะเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ ปฏิกิริยารีดอกซ์ เป็นปฏิกิริยาที่ประกอบด้วย 2 ปฏิกิริยาย่อย คือ ปฏิกิริยารีดักชันกับปฏิกิริยาออกซิเดชันปฏิกิริยาออกซิเดชัน หมายถึงปฏิกิริยาที่สารเสียอิเล็กตรอน หรือหมายถึงปฏิกิริยาที่สารมีการเพิ่มเลยออกซิเดชันปฏิกิริยารีดักชัน หมายถึงปฏิกิริยาที่สารรับอิเล็กตรอน หรือหมายถึงปฏิกิริยาที่สารมีการลดเลขออกซิเดชัน การพิจารณาว่าปฏิกิริยาใดเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์หรือไม่ อาจพิจารณาได้ง่าย ๆ ดังนี้1. ปฏิกิริยาที่มีธาตุอิสระเป็นสารตั้งต้นหรือเป็นสารผลิตภัณฑ์จะเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ (ปฏิกิริยาสันดาป และปฏิกิริยาสังเคราะห์แสงเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์)2. ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในเซลล์ไฟฟ้าเคมีทุกชนิดเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์3. ปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมในร่างกายเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ 4. ปฏิกิริยาที่มีธาตุแทรนซิชันร่วมอยู่ด้วยมักจะเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ ตัวรีดิวซ์ คือ สารที่ทำหน้าที่ให้อิเล็กตรอนแก่สารอื่น ดังนั้นตัวรีดิวซ์จึงมีเลขออกซิเดชันเพิ่มขึ้นตัวออกซิไดซ์ คือ สารที่ทำหน้าที่รับอิเล็กตรอนจากสารอื่น ดังนั้นตัวออกซิไดซ์จึงมีเลขออกซิเดชันลดลง • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด • แสดงแอนิเมชั่นให้ลูกศรปรากฏทิศทางตามภาพ วิ่งไปหา Reduced Compound

4. เลขออกซิเดชั่น คือค่าประจุไฟฟ้า หรือประจุไฟฟ้าสมบัติของธาตุที่มาสร้างพันธะกันโดยกำหนดวิธีการแบ่งปันอิเล็กตรอน โดยอาศัยค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีหรือค่า EN โดยธาตุที่มีค่า EN สูง มีแนวโน้มจะรับอิเล็กตรอน แล้วมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ ส่วนธาตุที่มีค่า EN ต่ำ มีแนวโน้มจะจ่ายอิเล็กตรอน แล้วมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก การเขียนค่าเลขออกซิเดชันจะเขียนเครื่องหมายบวกหรือลบข้างหน้าตัวเลขธาตุ 1 ชนิด สามารถมีเลขออกซิเดชันได้มากกว่าหนึ่งค่า อย่างเช่น Na เป็นธาตุหมู่ IA จำนวนอิเล็กตรอนสูงสุดที่เสียให้ได้ เท่ากับ 1 ตัว จึงมีเลขออกซิเดชันเท่ากับ 1 ใช้สัญลักษณ์คือ Na + หรือในทางกลับกัน จำนวนอิเล็กตรอนสูงสุดที่อะตอมสามารถรับเข้ามาได้ ก็คือเลขออกซิเดชัน ที่มีค่าเป็นลบ นั่นเอง ตัวอย่างเช่น Cl เป็นธาตุหมู่ VIIA ขาดอีก 1 อิเล็กตรอนก็จะครบออกเดต เลขออกซิเดชันจึงเท่ากับ -1 เขียนเป็นสัญลักษณ์คือ  Cl – วิธีการอ่านคำว่า VIIA และ IA เลขออกซิเดชั่น (Oxidation Number) • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด

5. File : 15_1_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา เลขออกซิเดชั่น • ข้อตกลงเกี่ยวกับเลข Oxidation 1 2 1. อะตอมของธาตุต่างๆในสภาวะอิสระไม่ว่าจะอยู่ในรูปอะตอมเดี่ยว หรือหลายอะตอมกำหนดให้เลขออกซิเดชันเท่ากับ ศูนย์ 3 4 5 6 คลิกเพื่อแสดงรายละเอียดเพิ่มเติม ข้อตกลงเกี่ยวกับเลขออกซิเดชั่น มีดังต่อไปนี้ นักศึกษาสามารถคลิกเพื่อศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมได้เลยนะครับ • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด • ทำให้กล่องตัวเลขเป็นปุ่ม เมื่อคลิกแล้วปรากฎข้อความในกรอบ คลิกตัวเลข แสดงข้อความ ดังนี้ เลข 1 :อะตอมของธาตุต่างๆในสภาวะอิสระไม่ว่าจะอยู่ในรูปอะตอมเดี่ยวหรือหลายอะตอมกำหนดให้เลขออกซิเดชันเท่ากับ ศูนย์ เลข 2 : ไอออนที่มีอะตอมเดี่ยว เลขออกซิเดชันจะเท่ากับ ประจุ ของไอออนนั้น เลข 3 : เลขออกซิเดชันของโลหะอัลคาไลท์และอัลคาไลเอิร์ท ในสารประกอบต่างๆ จะมีค่าเท่ากับ +1 และ +2 ตามลำดับ เลข 4 : เลขออกซิเดชันของออกซิเจนในสารประกอบส่วนมากเท่ากับ -2 ยกเว้นในกรณีของสารประกอบเปอร์ออกไซด์ซึ่งจะมีเลขออกซิเดชันเท่ากับ -1, -1/2 หรือในสารประกอบพวกซุปเปอร์ออกไซด์จะเท่ากับ +2 OF2 เลข 5: เลขออกซิเดชันของไฮโดรเจนในสารประกอบส่วนมากมีค่าเท่ากับ +1 ยกเว้นสารพวกไฮไดรด์ไอออนิกจะมีค่าเท่ากับ -1 เช่น LiAlH4, NaBH4 เลข 6: ผลรวมทางพีชคณิตของเลขออกซิเดชันของอะตอมทั้งหมดในสูตรเคมีใดๆจะมีค่าเท่ากับประจุสำหรับกลุ่มของอะตอมที่เขียนแสดงในสูตรนั้นๆ

6. File : 15_1_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา เลขออกซิเดชั่น • วิธีตรวจดูเลขออกซิเดชัน หรือวิธีครึ่งปฏิกิริยา 2 3 4 1 5 วิธีตรวจดูเลขออกซิเดชัน หรือวิธีครึ่งปฏิกิริยา ขั้นแรกตรวจดูว่าสารตัวใดถูกออกซิไดซ์ และถูกรีดิวซ์ และผลผลิตที่ได้คืออะไร ขั้นต่อไปทำการแยกปฏิกิริยาออกซิเดชั่นและ รีดักชั่น ขั้นที่ 3 ดุลปฏิกิริยา โดยพิจารณาทั้งจำนวนอะตอม อิเล็กตรอน และประจุ โดยถ้าปฏิกิริยาเกิดขึ้นในสารละลายที่เป็นกรด ให้เติม H+ ในการดุลประจุ และถ้าปฏิกิริยาเกิดขึ้นในเบส ให้เติม OH-ในการดุลประจุ แล้วทำการดุลอะตอมของ H+หรือ OH-ด้วย H2O ขั้นที่ 4 ทำการดุลอิเล็กตรอนที่ใช้ในปฏิกิริยาออกซิเดชั่น และรีดักชั่นให้ใช้จำนวน อิเล็กตรอนเท่าๆกัน ขั้นตอนสุดท้ายทำการรวมปฏิกิริยาออกซิเดชั่นและรีดักชั่นที่ผ่านการดุลอิเล็กตรอนและ ประจุ เรียบร้อยแล้วเข้าด้วยกัน โดยเมื่อได้ปฏิกิริยารวมที่สมบูรณ์จะต้องไม่มีจำนวน อิเล็กตรอนเหลืออยู่ในสมการ วิธีการอ่านตัวย่อ • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด • เมื่อคลิกตัวเลขให้เกิดข้อความตามตัวเลขนั้น

7. ชนิดของปฏิกิริยารีดอกซ์ชนิดของปฏิกิริยารีดอกซ์ สามารถแบ่งชนิดของปฏิกิริยารีดอกซ์ได้ดังนี้ ตามการเกิดปฏิกิริยา ตามความสามารถในการผันกลับของปฏิกิริยา นักศึกษาสามารถคลิกเพื่อศึกษารายละเอียดเพิ่มเติม สามารถแบ่งชนิดของปฏิกิริยารีดอกซ์ได้ดังนี้–แบ่งชนิดของปฏิกิริยารีดอกซ์ตามการเกิดปฏิกิริยา -แบ่งชนิดของปฏิกิริยารีดอกซ์ตามความสามารถในการผันกลับของปฏิกิริยานักศึกษาสามารถคลิกเพื่อศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมได้เลยคะ • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด • คลิก (ตามการเกิดปฏิกิริยา) Link ไปที่ ... • คลิก (ตามความสามารถในการผันกลับของปฏิกิริยา) Link ไปที่ ...

8. ชนิดของปฏิกิริยารีดอกซ์ชนิดของปฏิกิริยารีดอกซ์ • แบ่งชนิดของปฏิกิริยารีดอกซ์ตามการเกิดปฏิกิริยา • ปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เกิดขึ้นได้เอง เรียกเซลล์ไฟฟ้าชนิดนี้ว่า galvanic cell • 2) ปฏิกิริยารีดอกซ์ที่ต้องใช้พลังงานไฟฟ้าเพื่อให้เกิดปฏิกิริยา เรียกเซลล์ไฟฟ้าชนิดนี้ว่า electrolytic cell galvanic cell electrolytic cell สามารถแบ่งชนิดของปฏิกิริยารีดอกซ์ตามการเกิดปฏิกิริยา ได้ดังนี้ 1) ปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เกิดขึ้นได้เอง เรียกเซลล์ไฟฟ้าชนิดนี้ว่าการ์แวนิกเซลล์ 2) ปฏิกิริยารีดอกซ์ที่ต้องใช้พลังงานไฟฟ้าเพื่อให้เกิดปฏิกิริยา เรียกเซลล์ไฟฟ้าชนิดนี้ว่า อิเล็กโตรไลส์เซลล์ • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด

9. ชนิดของปฏิกิริยารีดอกซ์ชนิดของปฏิกิริยารีดอกซ์ • แบ่งชนิดของปฏิกิริยารีดอกซ์ตามความสามารถในการผันกลับของปฏิกิริยา • 1) ปฏิกิริยารีดอกซ์ที่ผันกลับได้ ซึ่งจะต้องมีคุณสมบัติดังนี้ • - ถ้ามีแรงเคลื่อนไฟฟ้ากระทำต่อเซลล์นี้จากภายนอกด้วยขนาดที่เท่ากับแรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์ ปฏิกิริยาเคมีที่กำลังดำเนินอยู่ในเซลล์ดังกล่าวจะต้องยุติทันที • - ถ้าแรงเคลื่อนไฟฟ้าจากภายนอกมีค่าสูงกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์แม้เพียงเล็กน้อย จะมีกระแสไฟเริ่มไหลในทิศทางตรงกันข้ามกับเมื่อก่อนที่จะมีการใช้แรงเคลื่อนไฟฟ้าจากภายนอกมากระทำและปฏิกิริยาในเซลล์ก็จะมีทิศทางกลับกันกับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเดิม • 2) ปฏิกิริยารีดอกซ์ที่ผันกลับไม่ได้ จะเป็นปฏิกิริยที่มีคุณสมบัติตรงกันข้ามกับปฏิกิริยารีดอกซ์ที่ผันกลับได้ สามารถแบ่งชนิดของปฏิกิริยารีดอกซ์ตามความสามารถในการผันกลับของปฏิกิริยา 1) ปฏิกิริยารีดอกซ์ที่ผันกลับได้ ซึ่งจะต้องมีคุณสมบัติดังนี้ - ถ้ามีแรงเคลื่อนไฟฟ้ากระทำต่อเซลล์นี้จากภายนอกด้วยขนาดที่เท่ากับแรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์ ปฏิกิริยาเคมีที่กำลังดำเนินอยู่ในเซลล์ดังกล่าวจะต้องยุติทันที - ถ้าแรงเคลื่อนไฟฟ้าจากภายนอกมีค่าสูงกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์แม้เพียงเล็กน้อย จะมีกระแสไฟเริ่มไหลในทิศทางตรงกันข้ามกับเมื่อก่อนที่จะมีการใช้แรงเคลื่อนไฟฟ้าจากภายนอกมากระทำและปฏิกิริยาในเซลล์ก็จะมีทิศทางกลับกันกับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเดิม 2) ปฏิกิริยารีดอกซ์ที่ผันกลับไม่ได้ จะเป็นปฏิกิริยที่มีคุณสมบัติตรงกันข้ามกับปฏิกิริยารีดอกซ์ที่ผันกลับได้ • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด

10. เซลล์ไฟฟ้าเคมีโดยทั่วไปจะต้องประกอบด้วยส่วนสำคัญต่างๆดังต่อไปนี้เซลล์ไฟฟ้าเคมีโดยทั่วไปจะต้องประกอบด้วยส่วนสำคัญต่างๆดังต่อไปนี้ ขั้วไฟฟ้าประกอบด้วย 2 ขั้วคือ แคโทด และ แอโนด สะพานเกลือประกอบด้วยเกลือที่ละลายน้ำได้ดี และมีไอออนบวกและไอออนลบที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้เคียงกัน สะพานเกลือนั้นประกอบด้วยเกลือที่ละลายน้ำได้ดี และมีไอออนบวกและลบที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้เคียงกัน เช่น KCl, NH4NO3ทำหน้าที่ให้ไอออนจากสารละลายหนึ่งข้ามผ่านไปอีกข้างหนึ่งได้ครับ การเรียกชื่อและอธิบายสูตร เซลล์ไฟฟ้าเคมี เซลล์ไฟฟ้าเคมีโดยทั่วไปจะต้องประกอบด้วยส่วนสำคัญต่างๆดังต่อไปนี้ - ขั้วไฟฟ้าประกอบด้วย 2 ขั้วคือ cathode และ anode - สะพานเกลือประกอบด้วยเกลือที่ละลายน้ำได้ดี และมีไอออนบวกและไอออนลบที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้เคียงกัน Salt Bridge (สะพานเกลือ) ประกอบด้วยเกลือที่ละลายน้ำได้ดี และมีไอออนบวกและไอออนลบที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้เคียงกันเช่น KCl, NH4NO3ทำหน้าที่ให้ไอออนจากสารละลายหนึ่งข้ามผ่านไปอีกข้างหนึ่งได้ Zn (s ) + 2OH -(aq) ZnO(s) + H 2O(l) + 2e- • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด • ภาพให้เน้นที่ขั้วแคโทด และแอโนด • และภายในน้ำให้ K+และ OH-เคลื่อนที่ไปในทิศทางใดก็ได้ โดยให้ความเร็วเท่ากัน

11. File : 15_1_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา ขั้วไฟฟ้า เซลล์ไฟฟ้าเคมี การพิจารณาชั้วไฟฟ้าในเซลล์ไฟฟ้าเคมี : ขั้ว Cathode และ ขั้ว Anode พิจารณาโดยอาศัย กระแสไอออน ( ion current )โดยพิจารณาว่า เมื่อเกิดปฏิกิริยา เกิดไอออนชนิดใดที่ขั้วไฟฟ้า โดย ขั้ว Cathode คือ ขั้วที่เกิดปฏิกิริยา Reduction และ ขั้ว Anode คือ ขั้วที่เกิดปฏิกิริยา Oxidation พิจารณาเซลล์ไฟฟ้า Zn(s) + Cu2+(aq)  Zn2+(aq) + Cu(s) ขั้วไฟฟ้าคือ Zn(s) และ Cu(s) ปฏิกิริยาออกซิเดชันที่แอโนด ( Zn )    Zn (s ) Zn 2+(aq) + 2e - ปฏิกิริยารีดักชันที่แคโทด (Cu )          Cu 2+(aq) + 2e - Cu(s) 5 ดังนั้น ขั้ว Zn คือ ขั้ว anode และขั้ว Cu คือ Cathode การพิจารณาชั้วไฟฟ้าในเซลล์ไฟฟ้าเคมี พิจารณาโดยอาศัย จากรูปเซลล์กัลวานิกประกอบด้วยสองครึ่งเซลล์ โดยแต่ละครึ่งเซลล์จะประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าที่จุ่มลงไปในสารละลาย แท่งสังกะสีและแท่งทองแดงในเซลล์เป็นขั้วไฟฟ้าซึ่งเรียกว่า อิเล็กโทรด ขั้วที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน เรียกว่า ขั้วแอโนด และขั้วที่เกิดปฏิกิริยารีดักชัน เรียกว่า ขั้วแคโทดระหว่างที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันขึ้นที่ขั้วแอโนด Zn จะค่อย ๆ กร่อนแล้วเกิดเป็น Zn2-ละลายลงมาในสารละลายที่มี Zn2-และ SO42-ส่วนที่ขั้วแคโทด Cu2+จากสารละลายเกิดปฏิกิริยารีดักชันกลายเป็นอะตอมของทองแดงเกาะอยู่ที่ผิวของขั้วไฟฟ้า เมื่อปฏิกิริยาดำเนินไปจะพบว่าในครึ่งเซลล์ออกซิเดชันสารละลายจะมีประจุบวก มากกว่าประจุลบ และในครึ่งเซลล์รีดักชันสารละลายจะมีประจุลบ มากกว่าประจุบวกจึงเกิดความไม่สมดุลทางไฟฟ้าขึ้น ปัญหานี้สามารถที่จะแก้ไขได้โดยการใช้ สะพานเกลือ เชื่อมต่อระหว่างสองครึ่งเซลล์ ซึ่งสะพานเกลือทำจากหลอดแก้วรูปตัวยู ภายในบรรจุอิเล็กโตรไลต์ที่ไม่ทำปฏิกิริยากับสารในเซลล์และมีไอออนบวก ไอออนลบเคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้เคียงกัน หรือทำจากกระดาษกรองชุบอิเล็กโตรไลต์ โดยสะพานเกลือทำหน้าที่เป็นตัวกลางที่เชื่อมต่อระหว่างครึ่งเซลล์ทั้งสอง และเป็นสิ่งที่ป้องกันการเกิดการสะสมของประจุโดยไอออนบวกจากสะพานเกลือจะเคลื่อนที่ไปยังครึ่งเซลล์ที่มีประจุลบมาก ในทางตรงกันข้ามไอออนลบก็จะเคลื่อนที่ไปยังครึ่งเซลล์ที่มีประจุมาก จึงทำให้ปฏิกิริยาดำเนินต่อไปได้ในเวลาที่มากขึ้น • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด • lแสดงแอนิเมชั่น

12. File : 15_1_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา เซลล์ไฟฟ้าเคมี ความต่างศักย์ของเซลล์ไฟฟ้าเคมี แรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์คือผลรวมทางพีชคณิตของศักย์ไฟฟ้าของแต่ละขั้วอิเล็กโตรดแต่ในทางปฏิบัติ ไม่มีวิธีวัดศักย์ไฟฟ้าของแต่ละขั้วเดี่ยวได้โดยตรงจึงต้องวัดออกมาเป็นความต่างศักย์ของขั้วไฟฟ้า โดยถ้าค่าความต่างศักย์ของเซลล์ไฟฟ้า มีค่าเป็น บวก แสดงว่าปฏิกิริยาเคมีนั้นสามารถเกิดขึ้นได้เอง จัดเป็นปฏิกิริยาประเภท Galvanic และถ้าค่าความต่างศักย์ของเซลล์มีค่าเป็น ลบ แสดงว่าปฏิกิริยาเคมีนั้นต้องอาศัยพลังงานไฟฟ้าภายนอกมาช่วยทำให้เกิดปฏิกิริยา จัดเป็นปฏิกิริยาประเภท Electrolytic การหาค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเซลล์ไฟฟ้า มีข้อตกลงคือ แรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์ = ศักย์ไฟฟ้าที่ขั้ว Cathode – ศักย์ไฟฟ้าที่ขั้ว Anode 1 แรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์คือผลรวมทางพีชคณิตของศักย์ไฟฟ้าของแต่ละขั้วอิเล็กโตรดแต่ในทางปฏิบัติ ไม่มีวิธีวัดศักย์ไฟฟ้าของแต่ละขั้วเดี่ยวได้โดยตรงจึงต้องวัดออกมาเป็นความต่างศักย์ของขั้วไฟฟ้า โดยถ้าค่าความต่างศักย์ของเซลล์ไฟฟ้า มีค่าเป็น บวก แสดงว่าปฏิกิริยาเคมีนั้นสามารถเกิดขึ้นได้เอง จัดเป็นปฏิกิริยาประเภท กาแวนนิก และถ้าค่าความต่างศักย์ของเซลล์มีค่าเป็น ลบ แสดงว่าปฏิกิริยาเคมีนั้นต้องอาศัยพลังงานไฟฟ้าภายนอกมาช่วยทำให้เกิดปฏิกิริยา จัดเป็นปฏิกิริยาประเภทอิเล็กโตรไลติก การหาค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเซลล์ไฟฟ้า มีข้อตกลงคือ แรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์ เท่ากับ ศักย์ไฟฟ้าที่ขั้วแคโทด ลบด้วย ศักย์ไฟฟ้าที่ขั้วแอโนด • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด

13. ครึ่งเซลล์มาตรฐานที่ใช้เปรียบเทียบความสามารถในการให้รับ e- ของครึ่งเซลล์ต่างๆ จะใช้ครึ่งเซลล์ไฮโดรเจนเขียนแทนด้วย Pt(s) | H2(1atm) | H+(1M) และกำหนดให้ค่าศักย์ไฟฟ้าของไฮโดรเจนที่สภาวะมาตรฐาน(25°C,1atm) มีค่าเท่ากับศูนย์โวลต ครึ่งเซลล์มาตรฐานที่ใช้เปรียบเทียบความสามารถในการให้รับ e- ของครึ่งเซลล์ต่างๆ จะใช้ครึ่งเซลล์ไฮโดรเจนเขียนแทนด้วย Pt(s) | H2(1atm) | H+(1M) และกำหนดให้ค่าศักย์ไฟฟ้าของไฮโดรเจนที่สภาวะมาตรฐาน(25°C,1atm) มีค่าเท่ากับศูนย์โวลต ครึ่งเซลล์มาตรฐานที่ใช้เปรียบเทียบความสามารถในการให้รับ e- ของครึ่งเซลล์ต่างๆ จะใช้ครึ่งเซลล์ไฮโดรเจนเขียนแทนด้วย Pt(s) | H2(1atm) | H+(1M) และกำหนดให้ค่าศักย์ไฟฟ้าของไฮโดรเจนที่สภาวะมาตรฐาน(25°C,1atm) มีค่าเท่ากับศูนย์โวลต File : 15_1_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐาน (E°) ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์วัดที่ 250C, ความเข้มข้น 1.0 M หรือความดันแก๊สที่ 1 atm เปรียบเทียบระหว่าง - ครึ่งเซลล์ที่มีขั้วไฟฟ้าโลหะจุ่มในสารละลายที่มีไอออนของโลหะนั้นความเข้มข้น 1 M ที่ 25 0C - ครึ่งเซลล์มาตรฐานของH2(SHE) ซึ่งใช้ขั้วไฟฟ้าเป็นแก๊สH2ที่ความดัน1 atmจุ่มในสารละลายที่มี[H+] 1 M, 25 0C - ข้อตกลงให้ศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์มาตรฐานของH2 (SHE) มีค่าเป็น 0 ความสัมพันธ์ของ E0cellและ G0 G0 = - nFE0cell 1 ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐาน (E0cell)= ? วัดโดยเปรียบเทียบความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างศักย์ไฟฟ้าที่ต้องการกับศักย์ไฟฟ้าอ้างอิง • ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์วัดที่ 250องศาเซลเซียส ความเข้มข้น 1.0 M หรือความดันแก๊สที่ 1บรรยากาศ ความสัมพันธ์ของ E0cellและ G0 • G0 = - nFE0cellศักย์ไฟฟ้ามาตรฐาน เท่ากับเท่าไหร่ วัดโดยเปรียบเทียบความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างศักย์ไฟฟ้าที่ต้องการกับศักย์ไฟฟ้าอ้างอิง • เปรียบเทียบระหว่างครึ่งเซลล์ที่มีขั้วไฟฟ้าโลหะจุ่ม ในสารละลายที่มี ไอออนของโลหะนั้น ความเข้มข้น 1 M ที่ 25 องศาเซลเซียส • - ครึ่งเซลล์มาตรฐานของ H2(SHE) ซึ่งใช้ขั้วไฟฟ้า เป็นแก๊ส H2 ที่ความดัน1 atm จุ่มในสารละลายที่มี [H+] 1 M, 25 0Cข้อตกลงให้ศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์มาตรฐานของ H2 (SHE) มีค่าเป็น 0 • การอ่านตัวย่อภาษาอังกฤษ • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด

14. 2.303RT [Product] nF log [Reactant] Ecell = E0cell – File : 15_1_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา สมการของเนินส์ • สมการเนินสต์(Nernst Equation) นำเซลล์ไฟฟ้าเคมีมาใช้งานที่อุณหภูมิและ ความเข้มข้นอื่นที่ไม่ใช่สภาวะมาตรฐาน Ecell E0cell 1 (E0cell= E0Cathode – E0Anode) Walther Nernst เนื่องจากความเข้มข้นของสารและอุณหภูมิมีผลต่อค่าศักย์ไฟฟ้า ดังนั้น ขั้วไฟฟ้าที่ประกอบด้วยสารชนิดเดียวกัน แต่ใช้ความเข้มข้นที่แตกต่างกันหรืออยู่ภายใต้อุณหภูมิที่แตกต่างกัน ก็จะมีค่าศักย์ไฟฟ้าที่แตกต่างกัน ในการคำนวณหาค่าศักย์ไฟฟ้าของขั้วไฟฟ้าดังกล่าวสามารถทำได้โดยอาศัย Nerenst’s equation และเมื่อได้ค่าศักย์ไฟฟ้าของขั้วไฟฟ้า ก็สามารถนำมาใช้ในการคำนวณหาค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์ได้ โดยอาศัยความสัมพันธ์ Ecell = Ecathode – Eanode การอ่านตัวย่อภาษาอังกฤษ • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด

15. ln K Eº = Q = E = Eº - log Q File : 15_1_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา สมการของเนินส์ หากระบบอยู่ในสภาวะสมดุลค่าความต่างศักย์จะเท่ากับ ศูนย์ จะได้สมการใหม่เป็น ln Q ; E = Eº - R = 8.314 VCK-1mol-1 F = 96,487 C T = 298.15 K 1 เมื่อ K คือค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยา เมื่อแทนค่าต่างๆลงใน Nernst Equation จะได้ จะใช้ในกรณีที่ทำการทดลองที่ 298 K เท่านั้น คลิกเพื่อแสดงตัวอย่าง ถ้าหากว่าระบบอยู่ในสภาวะสมดุลค่าความต่างศักย์จะเท่ากับศูนย์ จะได้สมการใหม่เป็น • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด • เมื่อคลิกไอคอนตัวอย่างปรากฎ pop up มีข้อความดังนี้ คลิกปุ่มแสดงภาพ ดังนี้ ตัวอย่าง: คำนวณหาค่าคงที่สมดุลที่ 25 C ของปฏิกิริยา Zn(s) + Cu2+(aq)  Zn2+(aq) + Cu(s)(2 x 1037) ถ้าวัดแรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์ได้ 1.05 V อัตราส่วน [Zn2+]/[Cu2+] มีค่าเท่าใด (48.75) Submit

16. File : 15_1_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา ปฏิกิริยาอิเล็กโทรลิซีส • ปรากฏการณ์และกฎที่สำคัญในกระบวนการ electrolysis กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟและศักย์ไฟฟ้า หากลากเส้นตรงตามแนวที่เพิ่มขึ้นมาตัดแกนศักย์ไฟฟ้า (I = 0) จะได้ค่าศักย์ไฟฟ้าที่เป็น ศักย์ไฟฟ้าแตกตัว (decomposition potential) ซึ่งจะเป็นค่าศักย์ไฟฟ้าที่น้อยที่สุด ที่ทำให้เกิด electrolysis แต่หากศักย์ไฟฟ้าแตกตัวมีค่ามากกว่า Er ค่าศักย์ไฟฟ้าที่เกิน Erนี้จะเรียกว่า ศักย์ไฟฟ้าเกินตัว (overpotential, overvoltage) จากการคำนวณค่าศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ทำให้สามารถบอกได้ว่าปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีนั้นสามารถเกิดขึ้นเองได้หรือไม่โดยถ้าค่าศักย์ไฟฟ้าของปฏิกิริยามีค่าเป็นลบ นั่นหมายถึงปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้านั้นไม่สามารถเกิดขึ้นได้เอง แต่เมื่อปฏิกิริยาดังกล่าวได้รับพลังงานไฟฟ้าจากภายนอกจะสามารถเกิดปฏิกิริยาเคมีขึ้นได้ กระบวนการเกิดปฏิกิริยาหรือการเปลี่ยนแปลงทางเคมีโดยอาศัยพลังงานไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานภายนอกนี้เรียกว่า อิเล็กโทรลิซีส โดยถ้าลากเส้นตรงตามแนวที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วมาตัดแกนศักย์ไฟฟ้า (I = 0) จะได้ค่าศักย์ไฟฟ้าที่เป็น ศักย์ไฟฟ้าแตกตัว ซึ่งจะเป็นค่าศักย์ไฟฟ้าที่น้อยที่สุดที่ทำให้เกิด electrolysis ค่าศักย์ไฟฟ้าแตกตัวนี้เป็นค่าที่ไม่แน่นอน ขึ้นอยู่กับชนิดของอิเล็กโตรดและสภาวะอื่นๆ แต่ค่าศักย์ไฟฟ้าแตกตัวนี้ควรจะมีค่าเดียวกับ reversible potential Er ซึ่งเป็นศักย์ไฟฟ้าขณะที่ไอออนและอิเล็กโตรดในสารละลายอยู่ในสภาวะสมดุล แต่ถ้าหากว่าศักย์ไฟฟ้าแตกตัวมีค่ามากกว่า Er ค่าศักย์ไฟฟ้าที่เกิน Er นี้จะเรียกว่า ศักย์ไฟฟ้าเกินตัว การอ่านตัวย่อภาษาอังกฤษ • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด • แสดงแอนิเมชั่น เมื่อพูดถึงคำว่า “โดยถ้า...” ให้ปรากฏเส้นทึบขึ้นตามเส้นปะ • ทำคำว่า “ศักย์ไฟฟ้าแตกตัว” ให้เป็นปุ่ม เมื่อ roll overปรากฎข้อความดังนี้ • ค่าศักย์ไฟฟ้าแตกตัวเป็นค่าที่ไม่แน่นอน ขึ้นอยู่กับชนิดของอิเล็กโตรดและสภาวะอื่นๆ • ค่าศักย์ไฟฟ้าแตกตัวควรจะมีค่าเดียวกับ reversible potential Er ซึ่งเป็นศักย์ไฟฟ้าขณะที่ไอออนและอิเล็กโตรดในสารละลายอยู่ในสภาวะสมดุล

17. ปฏิกิริยาอิเล็กโทรลิซีสปฏิกิริยาอิเล็กโทรลิซีส • อิเล็กโทรลิซิสของสารละลาย อิเล็กโทรลิซิส คือกระบวนการผ่านกระแสไฟฟ้า จากภายนอกเข้าไปในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ แล้วทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมี ตัวอย่างเช่น อิเล็กโตรลิซึม และการชุบ ขบวนการที่ผ่านกระแสไฟฟ้า ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมี เครื่องมือที่ใช้แยกสารละลายด้วยไฟฟ้าเรียกว่า เซลล์อิเล็กโทรไลต์ หรืออิเล็กโทรลิติกเซลล์ ประกอบด้วย ขั้วไฟฟ้า ภาชนะบรรจุสารละลายอิเล็กโทรไลต์ และเครื่องกำเนิดกระแสตรง เช่น เซลล์ไฟฟ้า หรือ แบตเตอรี่ ในการพิจารณาการเกิดอิเล็กโทรลิซิส สิ่งที่ต้องสนใจคือ ค่าศักย์ไฟฟ้าภายนอก และ ชนิดของไอออน/สาร ที่อยู่ในสารละลาย โดยปฏิกิริยาอิเล็กโทรลิซิสจะเกิดขึ้นได้หรือไม่นั้น ค่าศักย์ไฟฟ้าภายนอกจะต้องสูงมากพอ โดยต้องมีค่าอย่างน้อยเท่ากับ ศักย์ไฟฟ้าแตกตัว ในบางกรณีศักย์ไฟฟ้าเกินตัว ของคู่ไออนที่เกิดปฏิกิริยาที่ขั้ว แคโทดและแอโนด • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด • แสดงเอนิเมชั่น

18. ปฏิกิริยาอิเล็กโทรลิซีสปฏิกิริยาอิเล็กโทรลิซีส • อิเล็กโทรลิซิสของน้ำบริสุทธิ์ http://www.chem1.com/CQ/ionbunk.html ชนิดของไอออน/สารที่มีอยู่ในน้ำบริสุทธิ์ คือ H+และ OH-ซึ่ง H+สามารถรับอิเล็กตรอนเกิดเป็น H2(g) ที่ขั้ว cathode และ OH-สามารถให้อิเล็กตรอนเกิดเป็น O2(g) ที่ขั้ว anode ดังนั้น ในการเกิดอิเล็กโทรลิซิสของน้ำ จะต้องมีการให้ศักย์ไฟฟ้าภายนอกอย่างน้อยเท่ากับศักย์ไฟฟ้าแตกตัว ซึ่งสามารถคำนวณได้จากความสัมพันธ์ Ecell = Ecathode – Eanode การอ่านตัวย่อภาษาอังกฤษ • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด • แสดงเอนิเมชั่น

19. File : 15_1_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา ปฏิกิริยาอิเล็กโทรลิซีส • อิเล็กโทรลิซิสของสารละลายกรด HCl Anode 2Cl-(aq)  Cl2(g) + 2e- Eº = -1.36 V Cathode2H+(aq) + 2e- H2(g) Eº= 0.00 V ปฏิกิริยารวม 2H+(aq) + 2Cl-(aq)  H2(g) + Cl2(g) Eºcell = -1.36 V คำถาม : ถ้าพิจารณาว่าในสารละลาย HClมีน้ำอยู่ด้วย การเกิด electrolysis จะเป็นอย่างไร พิจารณาเซลล์อิเล็กโตรลิติกของสารละลาย HCl ที่มีความเข้มข้น 1 M และใช้ Pt เป็นอิเล็กโตรด เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปในเซลล์จำนวนหนึ่งจะได้แก๊สไฮโดรเจนและแก๊สคลอรีนออกมาตามปฏิกิริยา ศักย์ไฟฟ้ามีค่าเป็น ลบ แสดงว่าปฏิกิริยานี้ไม่สามารถเกิดขึ้นเองได้ ดังนั้นต้องอาศัยพลังงานไฟฟ้าจากภายนอก เมื่อเพิ่มศักย์ไฟฟ้าเข้าไปในสารละลายจากศูนย์ไปเรื่อยๆ จนกระทั่งศักย์ไฟฟ้าที่ให้ไปมีค่าเท่ากับ 1.36 โวลต์อาจมากถึง 1.60 โวลต์เนื่องจากเกิดโอเวอร์โพเทนเทียว จะเริ่มเห็นฟองแก๊สเกิดขึ้นที่ขั้วอิเล็กโตรด การอ่านตัวย่อภาษาอังกฤษ รอคำตอบจากกรอบสีส้มด้วย • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด • แสดงเอนิเมชั่น

20. ปฏิกิริยาอิเล็กโทรลิซีสปฏิกิริยาอิเล็กโทรลิซีส • การใช้ปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลซิสในการวิเคราะห์เชิงปริมาณ • กฎของ Faraday เกี่ยวกับ Electrolysis Michael Faraday เป็นผู้ที่ค้นพบความสำพันธ์แบบปริมาณวิเคราะห์ระหว่างปริมาณไฟฟ้า และการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เกิดขึ้นที่ electrode ในกระบวนการ electrolysis โดยพบว่า ความมากน้อยของการเปลี่ยนแปลงทางเคมีมีความสัมพันธ์กับจำนวน electron ที่มีการถ่ายเทในปฏิกิริยา Michael Faraday ไมเคิล ฟาราเดย์ เป็นผู้ที่ค้นพบความสำพันธ์แบบปริมาณวิเคราะห์ระหว่างปริมาณไฟฟ้า และการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เกิดขึ้นที่ อิเล็กโตรดในกระบวนการอิเล็กโทรไลซีส โดยพบว่า ความมากน้อยของการเปลี่ยนแปลงทางเคมีมีความสัมพันธ์กับจำนวนอิเล็กตรอนที่มีการถ่ายเทในปฏิกิริยา • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด

21. File : 15_1_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา ปฏิกิริยาอิเล็กโทรลิซีส • การใช้ปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลซิสในการวิเคราะห์เชิงปริมาณ การไหลของกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นเนื่องจากมีการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนผ่านตัวนำ ในการผลักดันให้ประจุขนาด 1 คูลอมบ์เคลื่อนที่จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง 1 volt = 1 joule/coulomb งานทางไฟฟ้าสุทธิ Welec. = (coulomb)(volt) การไหลของกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นเนื่องจากมีการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนผ่านตัวนำ ในการผลักดันให้ประจุขนาด 1 คูลอมบ์เคลื่อนที่จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง 1 volt = 1 joule/coulomb และ งานทางไฟฟ้าสุทธิ Welec. = (coulomb)(volt) การอ่านตัวย่อภาษาอังกฤษ • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด

22. File : 15_1_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา ปฏิกิริยาอิเล็กโทรลิซีส • การใช้ปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลซิสในการวิเคราะห์เชิงปริมาณ งานที่ได้จากเซลล์ไฟฟ้าเกิดขึ้นได้เพราะมีการถ่ายเทอิเล็กตรอน ดังนั้นจำนวนประจุในหน่วยคูลอมบ์จึงขึ้นกับจำนวนอิเล็กตรอนในปฏิกิริยา ซึ่ง 1 mol electron จะมีปริมาณประจุ 96,487 coulombจะได้ว่าWelec. = nFE n คือ จำนวนโมลของอิเล็กตรอน F คือ Faraday’s constant งานที่ได้จากเซลล์ไฟฟ้าเกิดขึ้นได้เพราะมีการถ่ายเทอิเล็กตรอน ดังนั้นจำนวนประจุในหน่วยคูลอมบ์จึงขึ้นกับจำนวนอิเล็กตรอนในปฏิกิริยา ซึ่ง 1 mol electron จะมีปริมาณประจุ 96,487 coulomb ซึ่งจะได้ว่า Welec. = nFE n คือ จำนวนโมลของอิเล็กตรอน และ F คือ Faraday’s constant การอ่านตัวย่อภาษาอังกฤษ • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด

23. File : 15_1_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา ปฏิกิริยาอิเล็กโทรลิซีส • การใช้ปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลซิสในการวิเคราะห์เชิงปริมาณ ปริมาณไฟฟ้าในหน่วย coulomb สามารถหาได้จากความสัมพันธ์ต่อไปนี้ Q = It Q คือ ปริมาณไฟฟ้าในหน่วย coulomb (C) I คือ กระแสไฟฟ้าในหน่วยแอมแปร์ (A) t คือ เวลาในหน่วยวินาที (s) 1 C = 1 As อีกนัยหนึ่งคือ ถามอาจารย์ • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด

24. File : 15_1_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา ปฏิกิริยาอิเล็กโทรลิซีส • การใช้ปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลซิสในการวิเคราะห์เชิงปริมาณ น้ำหนักของสารที่เกิดขึ้นที่ electrode เมื่อทำการผ่านปริมาณไฟฟ้าจำนวน 96,487 C เข้าไปใน electrolytic cell จะเป็นน้ำหนักสมมูลของสารนั้น ซึ่งเป็นน้ำหนักที่เกิดขึ้นจากการที่ไอออนของโลหะรับ electron 1 mol จึงสามารถสรุปได้ว่า • ปริมาณไฟฟ้า 1 Faraday จะทำให้ผลิดผลที่ได้จาก Oxidation หรือ Reduction ในกระบวนการ เกิด Electrolysis หนักเท่ากับ 1 กรัมสมมูลเสมอ น้ำหนักของสารที่เกิดขึ้นที่ อิเล็กโตรด เมื่อทำการผ่านปริมาณไฟฟ้าจำนวน 96,487 C เข้าไปใน อิเล็กโทรไลซีส เซลล์ จะเป็นน้ำหนักสมมูลของสารนั้น ซึ่งเป็นน้ำหนักที่เกิดขึ้นจากการที่ไอออนของโลหะรับ อิเล็กตรอน 1 โมลจึงสามารถสรุปได้ว่าปริมาณไฟฟ้า 1 ฟาราเดย์ จะทำให้ผลิดผลที่ได้จาก ออกซิเดชั่น หรือ รีดักชั่น ในกระบวนการเกิดอิเล็กโทรไลซีส หนักเท่ากับ 1 กรัมสมมูลเสมอ การอ่านตัวย่อภาษาอังกฤษ • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด

25. File : 15_1_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา ปฏิกิริยาอิเล็กโทรลิซีส • การใช้ปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลซิสในการวิเคราะห์เชิงปริมาณ พิจาณาปฏิกิริยา: Ag+ + e- Ag(s) Cu2+ + 2e-  Cu(s) ในการที่จะได้โลหะทองแดง 1 mol ต้องใช้ปริมาณไฟฟ้าเป็น 2 เท่าของปริมาณไฟฟ้าที่ทำให้เกิดโลหะ Ag 1 mol ปริมาณไฟฟ้าที่ต้องผ่านเข้าไปใน electrolytic cell เพื่อให้ electron 1 mol ทำปฏิกิริยาเพื่อเกิดปฏิกิริยา Oxidation-reduction เรียกว่า 1 faraday ดังนั้นในกรณีของ Ag+ และ Cu2+ จะเห็นว่าต้องใช้ปริมาณไฟฟ้า 1 faraday เพื่อทำให้ Ag+ กลายเป็น Ag(s) หนัก 107.87g และต้องใช้ปริมาณไฟฟ้า 2 faraday เพื่อให้ได้ Cu(s) 63.54g เมื่อพิจาณาปฏิกิริยา จะพบว่าในการที่จะได้โลหะทองแดง 1 โมล ต้องใช้ปริมาณไฟฟ้าเป็น 2 เท่าของปริมาณไฟฟ้าที่ทำให้เกิดโลหะ Ag 1 โมล ปริมาณไฟฟ้าที่ต้องผ่านเข้าไปใน อิเล็กโทรไลซีส เซลล์ เพื่อให้อิเล็กตรอน 1 โมล ทำปฏิกิริยาเพื่อเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่น รีดักชั่น เรียกว่า 1 ฟาราเดย์ ดังนั้นในกรณีของ Ag+ และ Cu2+ จะเห็นว่าต้องใช้ปริมาณไฟฟ้า 1 faraday เพื่อทำให้ Ag+ กลายเป็น Ag(s) หนัก 107.87 กรัม และต้องใช้ปริมาณไฟฟ้า 2 ฟาราเดย์ เพื่อให้ได้ Cu(s) 63.54 กรัม ครับ การอ่านตัวย่อภาษาอังกฤษ • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด

26. File : 15_1_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา ปฏิกิริยาอิเล็กโทรลิซีส • การใช้ปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลซิสในการวิเคราะห์เชิงปริมาณ 1. มวลของสารที่เกิดขึ้นที่ Anode หรือ Cathode ขณะที่เกิด Electrolysis เป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณไฟฟ้าที่ผ่านเข้าไปในเซลล์ 2. มวลของสารต่างๆกันที่เกิดขึ้นในระหว่างการ electrolysis ที่ใช้ปริมาณ ไฟฟ้าเท่ากันจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับน้ำหนักสมมูลของสารนั้นๆ คลิกเพื่อแสดงตัวอย่าง • กฏอิเล็กโตรลิซิสของฟาราเดย์ ได้กำหนดไว้ว่ามวลของสารที่เกิดขึ้นที่แอโนดหรือ • แคโทด ขณะที่เกิดอิเล็กโทรไลซีส เป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณไฟฟ้าที่ผ่านเข้าไปใน • เซลล์ และมวลของสารต่างๆกันที่เกิดขึ้นในระหว่างการอิเล็กโทรไลซีสที่ใช้ปริมาณไฟฟ้าเท่ากันจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับน้ำหนักสมมูลของสารนั้นๆ ครับ • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด • เมื่อคลิกไอคอนตัวอย่างปรากฎ pop up คลิกไอคอนตัวอย่าง แสดงข้อความ ดังนี้ ตัวอย่าง: ถ้าผ่านกระแสไฟฟ้า 3.0 A เข้าไปในสารละลาย H2SO4เป็นเวลา 2 ชมคำนวณหา 1. น้ำหนัก O2ที่เกิดขึ้น 2. ปริมาตร H2ที่เกิดขึ้นที่ S.T.P. Anode: 1/2H2O  1/4O2(g) + H+(aq) + e- Cathode: H+(aq) + e-  1/2H2(g) ปริมาณไฟฟ้าที่ใช้ Q = It = 3.0A x (2h x 3600 s/h) = 21,600 As (Coulomb) ปริมาณไฟฟ้า 21,600 C คิดเป็น 21,600/96487 = 0.224 equivalence นั้นคือจำนวนสมมูลของ O2 และH2เท่ากับ 0.224 equiv 1. น้ำหนัก O2ที่เกิดขึ้น = 0.224 x 8 = 1.792 g 2. ปริมาตร 1 สมมูลของ H2ที่ S.T.P. = 11.2 L ดังนั้นปริมาตร H2 0.224 equiv จะเท่ากับ 0.224 x 11.2 = 2.52 L ที่ S.T.P.

27. File : 15_1_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา เคมีไฟฟ้ากับชีวิตประจำวัน • แบตเตอรีชนิดต่างๆ 1 เซลล์ไฟฟ้าเคมีชนิด galvanicเป็นเซลล์ไฟฟ้าที่สามารถนำมาใช้เป็นแหล่งให้พลังงานได้ เนื่องจากปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นสามารถทำให้เกิดพลังงานไฟฟ้า ซึ่งจากที่ได้กล่าวในเบื้องต้น ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีที่เกิดขึ้นสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทคือ ปฏิกิริยาที่ผันกลับได้ และปฏิกิริยาที่ผันกลับไม่ได้ ซึ่งการใช้งาน Galvanic cell เพื่อเป็นแหล่งให้พลังงานไฟฟ้านั้น ถ้าปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นไม่สามารถผันกลับได้ จะเรียกว่า ไพรมารี่เซลล์ และ ถ้าเป็นปฏิกิริยาที่ผันกลับได้จะเรียกว่า เซเคิลการี่เซลล์ การอ่านตัวย่อภาษาอังกฤษ • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด

28. File : 15_1_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา เคมีไฟฟ้ากับชีวิตประจำวัน • เซลล์แบตเตอรี่สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว • ขณะที่สามารถจ่ายไฟได้ (Galvanic cell) Pb(s) + SO42-(aq)  PbSO4(s) + 2e-Anode ขั้วลบ PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42- + 2e- PbSO4(s) + 2H2O Cathode ขั้วบวก • ขณะที่ชาร์ตไฟ (Electrolytic cell) PbSO4(s) + 2e- SO42- + Pb(s)Cathode ขั้วลบ PbSO4(s) + 2H2O  PbO2(s) + 4H+ + SO42- + 2e- Anode ขั้วบวก เมื่อมีการจ่ายไฟฟ้า ความเข้มข้นของกรดจะลดลงไปเรื่อยๆ ทำให้สามารถอาศัยค่าความถ่วงจำเพาะมาเป็นตัววัดปริมาณกรด ซึ่งจะทำให้สามารถบอกถึงสภาพการพร้อมใช้งานของแบตเตอรี่ได้ โดยตอนที่เซลล์มีศักย์ไฟฟ้าเต็มที่จะวัดค่าความถ่วงจำเพาะได้ 1.25 ถึง 1.30 และเมื่อค่าความถ่วงจำเพาะลดลงต่ำกว่า 1.20 ก็ควรที่จะทำการชาร์ตไฟและเติมกรดเพิ่ม • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด

29. เคมีไฟฟ้ากับชีวิตประจำวันเคมีไฟฟ้ากับชีวิตประจำวัน • เซลล์เชื้อเพลิง 2H2(g) + 4OH-(aq)  4H2O + 4e-O2(g) + 2H2O + 4e-  4OH-(aq) โดยในการเกิดปฏิกิริยาข้างต้นจะต้องอาศัยตัวเร่งปฏิกิริยาได้แก่ Pt, Pd เมื่อพิจารณาปฏิกิริยารวม คือ 2H2(g) + O2(g)  2H2O เนื่องจากปัญหามลภาวะสิ่งแวดล้อมที่ทวีความรุนแรงมากขึ้น เซลล์ไฟฟ้าชนิดนี้จึงกลับมาเป็นที่สนใจอีกครั้งหนึ่งเนื่องจากเป็นแหล่งให้พลังงานที่สะอาด เซลล์ไฟฟ้าชนิดนี้จัดเป็นเซลล์ไฟฟ้าชนิดเซลล์ปฐมภูมิ การผลิตพลังงานไฟฟ้าอาศัยปฏิกิริยาระหว่างแก๊สที่เป็นเชื้อเพลิง เช่น ไฮโดรเจน และแก๊สที่เป็นตัวออกซิไดซ์ เช่น ออกซิเจน ซึ่งปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นดังปรากฏบนหน้าจอ โดยในการเกิดปฏิกิริยาข้างต้นจะ ต้องอาศัยตัวเร่งปฏิกิริยาได้แก่ Pt, Pd เมื่อพิจารณาปฏิกิริยารวม จะเห็นได้ว่าผลิตภัณฑ์ที่ได้คือน้ำซึ่งไม่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม และเมื่อพิจารณาถึงระบบรวมจะพบว่า สารตั้งต้นคือ H2และ O2สามารถผลิตได้จากการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า ดังนั้นในปัจจุบันจึงได้มีการพัฒนาเพื่อที่จะนำเอาเซลล์เชื้อเพลิงแบบไฮโดรเจน-ออกซิเจนมาใช้ในชีวิตประจำวันเพื่อเป็นการลดปัญหามลภาวะสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้น การอ่านตัวย่อภาษาอังกฤษ • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด

30. File : 15_1_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา การสึกกร่อน • การเกิดสนิมเหล็กเกิดขึ้นจากการที่เหล็กสัมผัสกับน้ำหรือไอน้ำที่มีออกซิเจนละลายอยู่ ซึ่งปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นคือ Fe(s)  Fe2+(aq) + 2e- O2(g) + 2H2O + 4e-  2OH-(aq) ซึ่งเมื่อรวมปฏิกิริยาการให้และรับอิเล็กตรอนเข้าด้วยกันจะได้ 2Fe(s) + O2(g) + 2H2O  Fe(OH)2(s) โดยผลิตภัณฑ์ที่ได้คือ Fe(OH)2 ไม่ละลายน้ำ และสามารถเกิดปฏิกิริยากับออกซิเจนต่อไปดังนี้ 4Fe(OH)2(s) + O2(g) + 2H2O 4Fe(OH)3(s) โดย Fe(OH)3ที่เกิดขึ้นนี้มีลักษณะขรุขระเป็นรูพรุนและมีสีน้ำตาลแดง ซึ่งรู้จักทั่วไปคือ สนิมเหล็ก ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่เกิดขึ้นจากการสึกกร่อน การเกิดสนิมและการสึกกร่อนที่เกิดขึ้นในโลหะ มักจะเป็นผลจากการเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ระหว่างโลหะและสิ่งแวดล้อม โดยผลการสึกกร่อนจะทำให้โลหะแปรสภาพเป็นสารประกอบของโลหะ เช่น การสึกกร่อนของเหล็กด้วยน้ำและออกซิเจนทำให้เกิดสนิมเหล็ก คือสารประกอบออกไซด์และไฮดรอกไซด์ของเหล็ก นอกเหนือจากน้ำและออกซิเจนแล้ว แก๊สต่างๆเช่น SO2และ CO2เมื่อละลายน้ำจะได้สารละลายที่มีฤทธิ์เป็นกรด ซึ่งสารละลายที่เป็นกรดหรือเกลือจะเป็นตัวการที่ดีในการเร่งการสึกกร่อนของโลหะ • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด

31. File : 15_1_01.swf หัวเรื่อง : หน้าเนื้อหา การสึกกร่อน • วิธีการป้องกันการสึกกร่อนของโลหะ สามารถทำได้หลายวิธี แต่วิธีที่นิยมได้แก่ การปิดพื้นผิวโดยการเคลือบ สามารถใช้การทาสีหรือการเคลือบด้วยโลหะ ซึ่งจุดประสงค์หลักของวิธีนี้คือป้องกัน ไม่ให้พื้นผิวของโลหะสัมผัสกับความชื้นและ ออกซิเจน การเคลือบด้วยโลหะเช่น การเคลือบ กระป๋องด้วยดีบุก หรือโลหะอื่น สามารถทำได้ ทั้งโดยวิธีทางไฟฟ้า (การชุบโลหะ) หรือโดยการ จุ่มลงในโลหะที่หลอมเหลว การป้องกันการสึก กร่อนโดยวิธีปิดพื้นผิวนี้ถ้าไม่ครอบคลุมผิวทั้งหมด หรือมีรอยแตก จะทำให้เกิดการสึกกร่อนได้เร็วยิ่งขึ้นกว่าโลหะที่ไม่ถูกเคลือบ การปิดพื้นผิวโดยการเคลือบ ใช้สารยับยั้งการสึกกร่อน ใช้โลหะที่ว่องไวกว่า นักศึกษาสามารถคลิกเพื่อศึกษารายละเอียดเพิ่มเติม วิธีป้องกันการสึกกร่อนของโลหะ สามารถทำได้หลายวิธี แต่วิธีที่นิยมได้แก่ การการปิดพื้นผิวโดยการเคลือบ ใช้สารยับยั้งการสึกกร่อน ใช้โลหะที่ว่องไวกว่า นักศึกษาสามารถคลิกเลือกรายละเอียดที่ต้องการศึกษาได้คะ • แสดงข้อความ ตรงกับเสียงพูด • เมื่อผู้เรียนคลิกเลือกหัวข้อนั้นๆ ให้ปรากฏกรอบทางด้านขวาพร้อมเสียงบรรยาย เมื่อคลิกเลือกปรากฏ ดังนี้ ใช้สารยับยั้งการสึกกร่อน เช่น การใช้เกลือโครเมตทาบนพื้นผิวเหล็กเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาเป็น FeCrO4 ซึ่งเป็นสารที่มีความเฉื่อยต่อการเกิดปฏิกิริยา เพื่อป้องกันไม่ให้เหล็กเกิดการสึกกร่อน ใช้โลหะที่ว่องไวกว่า เช่น การใช้สังกะสี หรือแมกนีเซียม ซึ่งสามารถให้อิเล็กตรอนได้ดีกว่าเหล็ก (มีค่า Eเป็นบวกน้อยกว่าเหล็ก) ซึ่งการป้องกันการสึกกร่อนวิธีนี้ทำโดยการต่อเส้นลวดไปยังโลหะที่ว่องไวกว่า ทำให้เหล็กไม่มีการสูญเสียอิเล็กตรอนแต่เป็นเพียงตัวกลางในการรับส่งอิเล็กตรอนเท่านั้น ทำให้ไม่เกิดการสึกกร่อนเกิดขึ้น