electric chem
Post on 27-Jun-2015
56 Views
Preview:
TRANSCRIPT
1.1) 1.1) ปฏิ�กิ�ริ�ยาริ�ดอกิซ์�ปฏิ�กิ�ริ�ยาริ�ดอกิซ์�
• ปฏิ�กิ�ริ�ยาที่��มี�กิาริถ่�ายเที่อ�เล็�กิตริอนจากิสาริหน��ง ไปย�งอ�กิสาริหน��ง
- Oxidation/ให�อ�เล็�กิตริอน
Fe2+ Fe3+ + e
- Reduction/ริ�บอ�เล็�กิตริอน
MnO42- + 8H+ + 2e Mn2+ + 4H2O
• ปริะกิอบด�วย 2 ปฏิ�กิ�ริ�ยา
MnO42- + 2 Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 2Fe3+ + 4H2O
• ปฏิ�กิ�ริ�ยาริวมี
• สาริที่��ให�อ�เล็�กิตริอน
• สาริที่��ริ�บอ�เล็�กิตริอน
- ต�วออกิซ์�ไดซ์� (Oxidizing agent)
MnO42-/ ริ�บอ�เล็�กิตริอน
- ต�วริ�ด�วซ์�/ให�อ�เล็�กิตริอน
Fe2+
ปฏิ�กิ�ริ�ยาน�%ปริะกิอบด�วย 2 ปฏิ�กิ�ริ�ยาย�อย
ออกิซ์�เดชั�นออกิซ์�เดชั�น
ริ�ด�กิชั�นริ�ด�กิชั�น
ต�วริ�ด�วซ์�ต�วริ�ด�วซ์�
ออกิซ์�ไดซ์�ออกิซ์�ไดซ์�
3SO32- + 2MnO4
- + H2O 3SO42- +2MnO2 +2OH-
3SO32- + 6OH- 3SO4
2- + 3H2O + 6e-
2MnO4- + 4H2O + 6e- 2MnO2 + 8OH-
SO32-
MnO4-
เล็ขออกิซ์�เดชั�นเล็ขออกิซ์�เดชั�น
เล็ขที่��แสดงให�ที่ริาบว�าธาต*ใดๆที่��มีาปริะกิอบกิ�น เป,นสาริปริะกิอบ ไอออน หริ-อกิล็*�มีอะตอมีมี�สภาพ
ที่างไฟฟ1าเป,นบวกิหริ-อล็บอย2�เที่�าใดเชั�น
- S2-, MnO4-, Cl-, Zn,
Cr2O42-
ข�อกิ3าหนดข�อกิ3าหนด
1) อะตอมีของธาต*ต�างๆในสภาวะอ�สริะมี�เล็ข ออกิซ์�เดชั�นเป,น 0
• Zn, Ag, Hg, Cl2, H2, P4, S82 ) ไอออนที่��มี�อะตอมีเด��ยวมี�เล็ขออกิซ์�เดชั�นเที่�ากิ�บ
ปริะจ*ของไอออนน�%น
• Al3+ Oxidation no. = +3
• Cl- Oxidation no. = -1
• S2- Oxidation no. = -2
3) เล็ขออกิซ์�เดชั�นของโล็หะอ�ล็คาไล็น� แล็ะโล็หะ อ�ล็คาไล็น�เอ�ริ�ที่ในสาริปริะกิอบต�างๆมี�ค�าเที่�ากิ�บ 1+ แล็ะ 2 ตามีล็3าด�บ
4 ) เล็ขออกิซ์�เดชั�นของออกิซ์�เจนในสาริปริะกิอบส�วน มีากิมี�ค�าเที่�ากิ�บ – 2 ยกิเว�น
• สาริปริะกิอบเปอริ�ออกิไซ์ด�เชั�น H2O2, Na2O2 Oxidation no. = -1
• สาริปริะกิอบซ์*ปเปอริ�ออกิไซ์ด�เชั�น KO2
Oxidation no. = -1/2
• สาริปริะกิอบ OF2
Oxidation no. = +2
5 ) เล็ขออกิซ์�เดชั�นของไฮโดริเจนในสาริปริะกิอบส�วน มีากิมี�ค�าเที่�ากิ�บ 1 ยกิเว�น
• สาริปริะกิอบไฮไดริด�ไอออน�กิ- เล็ขออกิซ์�เดชั�นเที่�ากิ�บ –1
LiAlH4 , NaBH4
6) ผล็ริวมีที่างพ�ชัคณิ�ตของเล็ขออกิซ์�เดชั�นของ อะตอมีที่�%งหมีดในส2ตริเคมี�ใดๆ จะมี�ค�าเที่�ากิ�บปริะจ* ของกิล็*�มีอะตอมีที่��แสดงในส2ตริน�%นๆ
สาริปริะกิอบ ธาต* เล็ขออกิซ์�เดชั�น ผล็ริวมีของเล็ขออกิซ์�เดชั�น
NaClNaCl
+1-1
0
NH3
N3 H
-33 x (+1)
0
NO3-
N3 O
+53 x (-2)
-1
MnO4-
Mn4 O
+74 x (-2)
-1
KMnO4
KMn4 O
+1+7
4 x (-2)0
[Cu(NH3)4]2
+
Cu4 NH3
+24 x 0
+2
1.2) กิาริด*ล็สมีกิาริริ�ดอกิซ์�
1 .เข�ยนคริ��งปฏิ�กิ�ริ�ยาออกิซ์�เดชั�น แล็ะริ�ด�กิชั�น แยกิออกิจากิกิ�น โดยด2ว�าสาริใดเป,นต�วออกิ ซ์�ไดซ์� แล็ะสาริใดเป,นต�วริ�ด�วซ์�
2. ด2ว�าในแต�ล็ะปฏิ�กิ�ริ�ยามี�กิาริให�หริ-อริ�บอ�เล็ค ตริอนเที่�าใดโดยด2จากิเล็ขออกิซ์�เดชั�นที่�� เปล็��ยนไป
3. ที่3าจ3านวนอ�เล็คตริอนในที่�%งสองปฏิ�กิ�ริ�ยาให� เที่�ากิ�น
4. ที่3าจ3านวนอะตอมีให�เที่�ากิ�นโดยเต�มี H+ ใน ปฏิ�กิ�ริ�ยาที่��เกิ�ดข�%นในกิริด หริ-อ เต�มี OH- ใน ปฏิ�กิ�ริ�ยาที่��เกิ�ดข�%นในเบส ตามีด�วย H2O
5. ริวมีปฏิ�กิ�ริ�ยาที่�%งสองเข�าด�วยกิ�น
ต�วอย�างต�วอย�าง จงที่3าสมีกิาริต�อไปน�%ให�ด*ล็ย�
Fe2+ + Cr2O72- + H+ Fe3++ Cr3+ + H2O
1) Fe2+ Fe3+ + e-
Cr2O72- + 6e- 2Cr3+
2) 6Fe2+ 6Fe3+ + 6e-
Cr2O72- + 14H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H2O
3) 6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ 6Fe3++ 2Cr3+ + 7H2O
1.3 เซ์ล็ล็�ไฟฟ1า
เซ์ล็ล็�ไฟฟ1า ซ์��งแบ�งเป,นสองชัน�ด
• เซ์ล็ล็�กิ�ล็วาน�กิ
• เซ์ล็ล็�อ�เล็คโตริไล็ต�กิ
• เป,นเซ์ล็ล็�ไฟฟ1าที่�� ปฏิ�กิ�ริ�ยาริ�ดอกิซ์� สามีาริถ่เกิ�ด เองได� แล็ะให�พล็�งงานไฟฟ1าออกิมีา
เซ์ล็ล็�กิ�ล็วาน�กิเซ์ล็ล็�กิ�ล็วาน�กิ
ปริะกิอบด�วย
1. ข�%วไฟฟ1า ( Electrode )
- ข�%วแอโนด ที่3าหน�าที่��เป,นข�%วบวกิ
- ข�%วแคโที่ด ที่3าหน�าที่��เป,นข�%วล็บ
2. สาริล็ะล็ายอ�เล็คโตริไล็ต�ที่��เหมีาะสมี โดยที่��วไปเป,นเกิล็-อของโล็หะที่��ใชั�เป,นข�%วไฟฟ1า
3. ต�วเชั-�อมีต�อริะหว�าง 2 คริ��งเซ์ล็ล็�• สะพานเกิล็-อ• แผ�นที่��มี�ริ2พริ*น
เซ์ล็ล็�ที่��มี� junction potential
Salt bridge
Zn Cu
Zn2+
Cu2+
V
SO42-
SO42-
แผ�นพริ*น
เซ์ล็ล็�ที่��ไมี�มี� junction potential
Salt bridge
Zn Cu
Zn2+
Cu2+
V
SO42-
SO42-
Junction potential, Ej
+
+
+
+
-
-
-
+
+
+
+
-
-
-
-
-
+
+
+
+
-
-
-
+
+
+
+
-
-
-
-
-
ไมี�มี� Ej
+
+
+
+
-
-
-
+
+
+
+
-
-
-
-
-
+
-
-
-
+
+
-
+
มี� Ej
+
+
+
+
-
-
-
+
+
+
+
-
-
-
-
-
+
+
+
+
-
-
-
+
+
+
+
-
-
-
-
-
มี� Ej
สะพานเกิล็-อ/แผ�นพริ*น• เป,นสะพานให�ไอออนจากิสาริล็ะล็ายหน��ง ข�ามีไปย�งอ�กิข�างหน��ง
สะพานเกิล็-อ
• ที่3าจากิเกิล็-อที่��ล็ะล็ายน3%าได�ด�
• มี�ไอออนบวกิแล็ะล็บเคล็-�อนที่��ด�วยความีเริ�วใกิล็� เค�ยงกิ�น
- KCl, NH4NO3
• ผสมีอย2�ในว* �น (gelatin)
กิาริเปล็��ยนแปล็งที่��เกิ�ดข�%นในเซ์ล็ล็�กิ�ล็วาน�กิ Zn/Cu
1. Zn Zn2+ + 2e
• ส�งกิะส�ล็ะล็ายล็งในสาริล็ะล็าย ZnSO4
• อ�เล็�กิตริอนเคล็-�อนที่��ไปตามีล็วดต�วน3า จากิข�%วส�งกิะส�ไปย�งที่องแดง
2 Cu2+ ในสาริล็ะล็าย CuSO4 ริ�บอ�เล็�กิตริอน กิล็ายเป,นโล็หะที่องแดงเกิาะที่��ข�%ว
Cu2+ + 2e Cu
4. แริงเคล็-�อนไฟฟ1าของเซ์ล็ล็�จะค�อยๆล็ดล็งจนเป,น 0
• ปฏิ�กิ�ริ�ยาหย*ด
3. ไอออนล็บ (SO42-) เคล็-�อนที่��ไปย�งคริ��งเซ์ล็ล็�ของ
Zn ไอออนบวกิ (Zn2+) เคล็-�อนที่��ไปย�งคริ��งเซ์ล็ล็� ของ Cu เพ-�อด*ล็ปริะจ*
2. คริ��งเซ์ล็ล็�ที่��เกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาออกิซ์�เดชั�นที่3าหน�าที่��เป,น แอโนด
3. คริ��งเซ์ล็ล็�ที่��เกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาริ�ด�กิชั�นที่3าหน�าที่��เป,น แคโที่ด
4. แริงเคล็-�อนไฟฟ1าของเซ์ล็ล็�จะเป,นผล็ริวมีที่างพ�ชั คณิ�ตของศั�กิย�ไฟฟ1าของข�%วเด��ยว
ข�อกิ3าหนดต�างๆที่��เกิ��ยวกิ�บเซ์ล็ล็�ไฟฟ1าข�อกิ3าหนดต�างๆที่��เกิ��ยวกิ�บเซ์ล็ล็�ไฟฟ1า
1. ปฏิ�กิ�ริ�ยาริวมีที่��เกิ�ดข�%นในเซ์ล็ล็�ไฟฟ1าใดๆจะเป,น ผล็บวกิของปฏิ�กิ�ริ�ยาที่��จริ�งเกิ�ดข�%นจริ�งที่��แล็ะข�%ว ของเซ์ล็ล็�น�%น
1.4 ส�ญญล็�กิษณิ�ของเซ์ล็ล็�ไฟฟ1า
• กิาริเข�ยนแผนภาพเซ์ล็ล็�ไฟฟ1า
1 .เข�ยนข�%วแอโนดไว�ที่างซ์�ายมี-อ ส�วนข�%วแคโที่ด เข�ยนไว�ที่างขวามี-อ ค��นด�วยเคริ-�องหมีาย //
2. เข�ยนส�ญล็�กิษณิ�ข�%วไฟฟ1าไว�ริ�มีส*ดที่�%งสองด�าน ตามีด�วย ไอออนของสาริล็ะล็ายค��นด�วย เคริ-�องหมีาย / เชั�น Zn/Zn2+
3. ถ่�าในสาริล็ะล็ายมี�ไอออนหล็ายชัน�ด ให�เข�ยน ที่*กิต�ว โดยค��นด�วยเคริ-�องหมีาย , เชั�น Pt/Fe3+,Fe2+ ถ่�าเป,นคนล็ะสถ่านะค��นด�วย เคริ-�องหมีาย / เชั�น Ag/AgCl/Cl-
4. ถ่�าเป,นข�%วไฟฟ1าแกิ�ส หริ-อไมี�มี�ข�%วโล็หะที่��เหมีาะสมี จะใชั�โล็หะเฉื่-�อยแที่นเชั�น Pt ,Au ,C โดยค��นด�วย เคริ-�องหมีาย / เชั�น Pt/H2/H
+
5. ถ่�าไมี�ใชั�สภาวะมีาตริฐานให�บอกิความีเข�มีข�นด�วย
ต�วอย�างต�วอย�าง จงเข�ยนแผนภาพของเซ์ล็ล็�ไฟฟ1าต�อไปน�%
1) 6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ 6Fe3++ 2Cr3+ +
7H2O Pt/Fe3+,Fe2+//Cr3+,Cr2O72-,H+/Pt
Pt/Ti3+,TiO2+//Cr3+,Cr2O72-,H+/Pt
2) 6Ti3+ + Cr2O72- + 2H+ 6TiO2+ + 2Cr3+ + H2O
1.5 ศั�กิย�ไฟฟ1าของข�%ว (Electrode potential , E)
• เป,นพล็�งงานศั�กิย�ริ2ปหน��งที่��พริ�อมีจะปล็ด ปล็�อยพล็�งงานไฟฟ1าออกิมีา • ไมี�สามีาริถ่ว�ดโดยตริงได�
• กิ3าหนดให�มี�ศั�กิย�ไฟฟ1าอ�เล็�กิโตริดมีาตริฐาน
- ไฮโดริเจนอ�เล็�กิโตริด มีาตริฐาน มี�ศั�กิย�ไฟฟ1า มีาตริฐาน มี�ศั�กิย�ไฟฟ1า เที่�ากิ�บ เที่�ากิ�บ 0 0 ที่*กิอ*ณิหภ2มี�ที่*กิอ*ณิหภ2มี�
ไฮโดริเจนอ�เล็�กิโตริดมีาตริฐานไฮโดริเจนอ�เล็�กิโตริดมีาตริฐาน
H2 (1 atm)
ล็วดน3าไฟฟ1า
แผ�น Pt
สาริล็ะล็ายที่��มี� H+ (1 M)
กิาริว�ดศั�กิย�ไฟฟ1าของข�%วกิาริว�ดศั�กิย�ไฟฟ1าของข�%ว
• น3าคริ��งเซ์ล็ล็�ที่��ต�องกิาริ ว�ดศั�กิย�ไฟฟ1ามีาต�อกิ�บ ไฮโดริเจนอ�เล็�กิโตริด มีาตริฐาน
- เที่�ากิ�บศั�กิย�ไฟฟ1าของเซ์ล็ล็� ที่��ต�องกิาริว�ด
• ว�ดแริงเคล็-�อนไฟฟ1า ของเซ์ล็ล็�
V
K+ + e- K E0 = -2.92 VNa+ + e Na E0 = -2.71 V2H2O + 2e- H2 + 2OH- E0 = -0.83 VCr3+ + 3e- Cr E0 = -0.74 V 2H+ (10-7 M) + 2e- H2 E0 = -0.41 VNi2+ + 2e- Ni E0 = -0.25 V2H+ + 2e- H2 E0 = 0.00 VCu2+ + 2e- Cu E0 = +0.337 VI2 + 2e- I- E0 = +0.536 V1/2O2 + 2H+ (10-7 M) + 2e- H2O E0 = +0.82 V Hg2+ + 2e- Hg E0 = +0.854 V1/2O2 + 2H+ + 2e- H2O E0 = +1.23 VCr2O7
2- + 14H+ + 2e- 2Cr3+ + H2O E0 = +1.33 VCl2 + 2e- 2Cl- E0 = +1.36 VAu3+ + 3e- Au E0 = +1.50 V
ต�วอย�างศั�กิย�ไฟฟ1ามีาตริฐานที่�� 25๐ c
เริ�ยกิว�า “ ศั�กิย�ริ�ด�กิชั�นมีาตริฐาน, E0 ”
ข�อกิ3าหนดของศั�กิย�ริ�ด�กิชั�นมีาตริฐาน (E0)
1) ค�า E0 ของข�%วไฟฟ1าใด ๆ เป,นของปฏิ�กิ�ริ�ยา ริ�ด�กิชั�นเสมีอ
2) ว�ดที่��สภาวะมีาตริฐานเที่�ยบกิ�บข�%วไฟฟ1า SHE (Standard Hydrogen Electrode)
- สาริล็ะล็ายเข�มีข�น 1M
- ความีด�น 1 atm
- อ*ณิหภ2มี� 25๐ c
3) ถ่�าเข�ยนปฏิ�กิ�ริ�ยาเป,นออกิซ์�เดชั�นค�า E0 ของข�%วไฟฟ1าจะเปล็�ยนเคริ-�องหมีายเป,นตริงข�ามี
Zn2+ +2e- Zn E0 = -0.76 V
Zn Zn2+ +2e- E0 = 0.76 V
4) ถ่�าค2ณิสมีกิาริด�วยต�วเล็ขจะไมี�เกิ��ยวข�องกิ�บค�า E0
ความีส3าค�ญของศั�กิย�ริ�ด�กิชั�นมีาตริฐานความีส3าค�ญของศั�กิย�ริ�ด�กิชั�นมีาตริฐาน, E, E00
• บอกิให�ที่ริาบแนวโน�มีของข�%วอ�เล็�กิโตริดที่�� จะริ�บหริ-อให�อ�เล็�กิตริอน
- E0 เป,นล็บมีากิ ริ�บอ�เล็�กิตริอนได�ยากิ ให�อ�เล็�กิตริอนได�ง�ายกิว�า
เป,นต�วออกิซ์�ไดซ์�ที่��ไมี�ด� แต�เป,นต�ว ริ�ด�วซ์�ที่��แริง
- E0 เป,นบวกิมีากิ ริ�บอ�เล็�กิตริอนได�ด� เป,นต�วออกิซ์�ไดซ์�ที่��แริงมีากิ แต�เป,น
ต�วริ�ด�วซ์�ที่��ไมี�ด�
แริงเคล็-�อนไฟฟ1าของเซ์ล็ล็�แริงเคล็-�อนไฟฟ1าของเซ์ล็ล็�, E, Ecellcell
Ecell = Ecathode - Eanode
E0cell = E0
cathode - E0anode
ที่��สภาวะมีาตริฐาน
ต�วอย�าง จงหา E0 ของเซ์ล็ล็� Zn/Zn2+ (1 M) // Cu2+ (1 M) /Cu
Anode Zn Zn2+ + 2e E0 = +0.76 V
Cathode Cu2+ + 2e Cu E0 = +0.34 V
ปฏิ�กิ�ริ�ยาของเซ์ล็ล็�
Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu E0cell
= +1.10 V
หริ-อค�ดจากิ
E0cell = E0
cathode - E0anode
E0cell = E0
Cu - E0Zn
= 0.34 - (-0.76) = +1.10 V
เคริ-�องหมีายของ Ecell
เป,นบวกิ ปฏิ�กิ�ริ�ยาเกิ�ดเองได� เป,นเซ์ล็ล็�แบบกิ�ล็วาน�กิ
เป,นล็บ ปฏิ�กิ�ริ�ยาเกิ�ดเองไมี�ได� เป,นเซ์ล็ล็�แบบอ�เล็�กิโตริไล็ต�กิ
1.6) สมีกิาริของเน�นส�ที่ (Nernst Equation)
aA + bB cC + dD
ส3าหริ�บปฏิ�กิ�ริ�ยาใดๆ
E = E0 – RT ln [C]c [D]d
[A]a [B]bnF
E = E0 – RT ln Q
nF
E = E0 – 0.0592 log Qn
แที่นค�า R = 8.314 VCK-1 mole-1 F = 96,487 CT = 298.15 K เปล็��ยน ln ให�เป,น log
ที่��สภาวะสมีด*ล็
0 = E0 – RT ln [C]c [D]d
[A]a [B]bnF
E0 = RT ln [C]c [D]d
[A]a [B]bnF
E0 = RT ln k
nF
ต�วอย�างต�วอย�าง จงหาศั�กิย�คริ��งเซ์ล็ล็�ของ Cd/Cd2+(0.015 M) กิ3าหนดให� E0
Cd = -0.403 V
Cd2+ + 2e- Cd
E = E0 - 0.0592 log [Cd]n [Cd2+]
E = -0.403 - 0.0592 log 1 0.0152
E = -0.457 V
ต�วอย�างต�วอย�าง จงค3านวณิค�าคงที่��สมีด*ล็ที่�� 25๐ c ของปฏิ�กิ�ริ�ยา
Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu E0cell
= +1.10 V
E0 = 0.0592 log k
n
จากิ
1.10 = 0.0592 log k2
k = 2 x 1037
ต�วอย�าง จงหาศั�กิย�ไฟฟ1าของเซ์ล็ล็�
Zn/Zn2+(1.00 x 10-4 M)//H+(1.0 x 10-2 M),V3+(1.0 x 10-1),VO2+(1.0 x 10-3 M)/Pt
กิ3าหนดให� E0Zn = -0.763 V E0
V3+ = 0.337 V
ที่��แคโที่ด
2VO2+ + 4H+ + 2e- 2V3+ + 2H2O
Ecat = 0.337 - 0.0592 log [V3+]2
[VO2+]2[H+]42
= 0.337 - 0.0592 log (1.0 x 10-1)2
(1.0 x 10-3)2(1.0 x 10-2)42
ที่��แอโนด
= -0.018 V
Zn2+ + 2e- Zn
Ean = -0.763 – 0.0592 log 12 1.0 x 10-4
= -0.881 V
Ecell = -0.018 – (-0.881)
= 0.863 V
1.7) เซ์ล็ล็�ความีเข�มีข�น (Concentration cell)
Salt bridge
Cu Cu
Cu2+
V
SO42-
Cu2+
SO42-
1 M CuSO40.1 M CuSO4
Cu/CuSO4 (0.1M) // CuSO4 (1.0 M)/Cu
Anode Cu Cu2+ (0.1 M) + 2e
Cathode Cu2+ (1.0 M) + 2e Cu
ริวมี Cu2+ (1.0 M) Cu2+ (0.1 M)
E = E0 – RT ln c1
c2nF
E = – RT ln c1
c2nF
E = – RT ln c1
c2nF
หริ-อ E = -2.303 RT log c1
c2nF
1.8) ปริะโยชัน�ของเซ์ล็ล็�กิ�ล็วาน�กิ
• เซ์ล็ล็�กิ�ล็วาน�กิแบบปฐมีภ2มี� (primary galvanic cell)
- ปฏิ�กิ�ริ�ยาไมี�ผ�นกิล็�บ
• เซ์ล็ล็�กิ�ล็วาน�กิแบบที่*ต�ยภ2มี� (secondary galvanic cell)
- ปฏิ�กิ�ริ�ยาผ�นกิล็�บได�
เซ์ล็ล็�ปฐมีภ2มี� เซ์ล็ล็�ปฐมีภ2มี�
1. เซ์ล็ล็�แห�ง• ถ่�านไฟฉื่าย
ข�%วล็บ
แที่�งคาริ�บอน
ZnCl2 + NH4Cl+ MnO
2 + ผงถ่�าน
ข�%วบวกิ
กิล็�องส�งกิะส�
แอโนด (ข�%วล็บ)
Zn Zn2+ + 2e
แคโที่ด (ข�%วบวกิ)
2MnO2 + 8NH4+ + 2e 2Mn3+ + 4H2O + 8NH3
ริวมี
2MnO2 + Zn + 8NH4+ 2Mn3+ + Zn2+ + 4H2O + 8NH3
• มี�ปฏิ�กิ�ริ�ยาที่��ริ�กิษาความีเข�มีข�นของ Zn2+
ไมี�ให�ส2งข�%นค-อ
Zn2+ + 4NH3 [Zn(NH3)4]
Zn2+ + 2H2O + 2NH3 [Zn(NH3)2(H2O)2]
2. เซ์ล็ล็�เมีอริ�ค�วริ�
ข�%วบวกิว�สด*ผน�กิ
ปล็อกิเหล็�กิ
HgO + KOH
ส�งกิะส�
แผ�นกิริะดาษพริ*น
+ -
แอโนด (ข�%วล็บ)
แคโที่ด (ข�%วบวกิ)
HgO + 2H2O + 2e Hg + 2OH-
ริวมี
Zn + OH- Zn(OH)2 + 2e
Zn + HgO + 2H2O Zn(OH)2 + Hg
เซ์ล็ล็�ที่*ต�ยภ2มี�
1. เซ์ล็ล็�สะสมีไฟฟ1าแบบตะกิ��ว
• แผ�นตะกิ��ว (Pb ) เป,นข�%วแอโนด
Pb + SO42- Pb2+ + 2e
• แผ�นเล็ดออกิไซ์ด� (PbO2) เป,นข�%วแคโที่ด
PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e PbSO4 + 2H2O
ริวมีปฏิ�กิ�ริ�ยา
PbO2 + PbO2 + 4H+ + 2SO42- 2PbSO4 + 2H2O
กิาริชัาริ�จไฟเมี-�อแบตเตอริ�หมีด
• ข�%วบวกิต�อกิ�บข�%วบวกิของเคริ-�องชัาริ�จไฟฟ1า• ข�%วล็บต�อกิ�บข�%วล็บของเคริ-�องชัาริ�จไฟฟ1า• ปฏิ�กิ�ริ�ยาเกิ�ดย�อนกิล็�บ
2. เซ์ล็ล็�สะสมีไฟฟ1าแบบน�เกิ�ล็-แคดเมี�ยมี
แอโนด (ข�%วล็บ)
แคโที่ด (ข�%วบวกิ)
NiO2 + 2H2O + 2e Ni(OH)2 + 2OH-
Cd + 2OH- Cd(OH)2 + 2e
ริวมีปฏิ�กิ�ริ�ยา
Cd + NiO2 + 2H2O Cd(OH)2 + Ni(OH)2
• ศั�กิย�ไฟฟ1า = 1.3 V
เซ์ล็ล็�เชั-%อเพล็�ง• เป,นเซ์ล็ล็�ปฐมีภ2มี�
• อ�เล็คโตริดเป,นแกิ?สเชั-%อเพล็�ง แล็ะต�วออกิซ์�ไดซ์�
- H2, CH4
- O2
Pt หริ-อ Pd ฝัAงแที่ริกิในคาริ�บอน
ที่างแกิ?สออกิ ที่างแกิ?สออกิ
Ag2O หริ-อ CoO ฝัAงแที่ริกิในคาริ�บอน
วงจริภายนอกิ
H2 O2
K+
OH-
แอโนด (ข�%วล็บ)
แคโที่ด (ข�%วบวกิ)
2H2 + 4OH- 4HO2 + 4e คะตะล็�สต�
O2 + 2H2O + 4e 4OH-
คะตะล็�สต�
2H2 + O2 2H2Oคะตะล็�สต�
1.9 1.9 อ�เล็�กิโตริไล็ซ์�สอ�เล็�กิโตริไล็ซ์�ส
• ขบวนกิาริเกิ�ดปฏิ�กิ�ริ�ยาโดยอาศั�ยพล็�งงาน ไฟฟ1าจากิแหล็�งข�างนอกิ
• ส�วนปริะกิอบของขบวนกิาริอ�เล็�กิโตริไล็ซ์�ส
- แหล็�งให�พล็�งงานไฟฟ1า
- อ�เล็�กิโตริด 2 ข�%ว
- สาริล็ะล็ายอ�เล็�กิโตริไล็ต�
“ เซ์ล็ล็�อ�เล็�กิโตริไล็ต�กิ ”
เซ์ล็ล็�อ�เล็�กิโตริไล็ต�กิเซ์ล็ล็�อ�เล็�กิโตริไล็ต�กิ• ปฏิ�กิ�ริ�ยาริ�ดอกิซ์� ไมี�สามีาริถ่เกิ�ดเองได�
• ต�องให�พล็�งงานไฟฟ1าจากิภายนอกิเข�าไป จ�งจะเกิ�ดปฎิ�กิ�ริ�ยา• ส�วนปริะกิอบคล็�ายเซ์ล็ล็�กิ�ล็วาน�กิ
• Ecell มี�ค�าเป,นล็บ
• G เป,นบวกิ
เซ์ล็ล็�อ�เล็คโที่ริไล็ต�กิ
Salt bridge
Zn Cu
Zn2+ Cu2+
- +
SO42- SO4
2-
e- e-
H+
-+
SO42-
แกิริไฟต�แอโนด
แกิริไฟต�แคโที่ด
+ -
อ�เล็�กิโตริไล็ซ์�สของกิริดซ์�ล็ฟ2ริ�กิ
หริ-อกิาริแยกิน3%าด�วยไฟฟ1า
แอโนด (ข�%วบวกิ)
แคโที่ด (ข�%วล็บ)
H2O ½ O2 + 2H+ + 2e
2H+ + 2e H2
H2O 2H2 + ½ O2
ปฏิ�กิ�ริ�ยาริวมี
120 ปริากิฏิกิาริณิ�ในขบวนกิาริอ�เล็�กิโตริไล็ซ์�ส
ศั�กิย�ไฟฟ1าสล็ายต�ว (Decomposition potential)
• ศั�กิย�ไฟฟ1าที่��น�อยที่��ส*ดที่��ที่3าให� อ�เล็�กิโตริไล็ซ์�สเกิ�ดข�%นได�
• ควริมี�ค�าเที่�ากิ�บ reversible potential ของ เซ์ล็ล็�กิ�ล็วาน�กิ
กิริะแ
ส (A
)
ศั�กิย�ไฟฟ1าที่��ให� (V)
Edecomp
กิฏิของฟาริาเดย�
• ปริ�มีาณิไฟฟ1า 1 ฟาริาเดย� หริ-อ 96,487 ค2ล็อมีบ�ที่3าให�สาริเกิ�ดอ�เล็�กิโตริไล็ซ์�สได� 1 กิริ�มีสมีมี2ล็ หริ-อ
• ปริ�มีาณิไฟฟ1าที่��ต�องใชั�ในกิาริที่3าให� อ�เล็�กิตริอน 1 โมีล็ ที่3าปฏิ�กิ�ริ�ยามี�ค�าเที่�ากิ�บ 1 ฟาริาเดย�
Ag+ + e Ag
½ Cu2+ + e Cu
ปริ�มีาณิไฟฟ1า, Q หาได�จากิ
Q = It
Q = ปริ�มีาณิไฟฟ1า หน�วยค2ล็อมีบ�
I = กิริะแสไฟฟ1าหน�วย แอมีแปริ�(A)
t = เวล็า (s)
96,487 ค2ล็อมีบ�มีาจากิ
F = eNA
F = 1.60210 x 10-19 C x 6.02252 x 1023 mol-1
= 96,487 C mol-1
ต�วอย�าง ถ่�าผ�านกิริะแสไฟฟ1า 30. แอมีแปริ�เข�าไปในสาริล็ะล็าย H2 SO4 ในเซ์ล็ล็�อ�เล็�กิโตริไล็ต�กิเป,นเวล็า
2 ชั��วโมีงจงค3านวณิหาน3%าหน�กิของออกิซ์�เจนที่��เกิ�ดข�%น
แอโนด (ข�%วบวกิ)
แคโที่ด (ข�%วล็บ)
H+ + e ½ H2
½ H2O ¼O2 + H+ + e
ปริ�มีาณิไฟฟ1าที่��ใชั� Q = It = 3.0 x 2 x 3600
= 21,600 C
จ3านวนสมีมี2ล็ = Q/F
= 21,600/96,487
= 0.224 equiv
น3%าหน�กิของออกิซ์�เจน = 0.224 x 32/4
= 1.792 g
โจที่ย� จงหาเวล็าที่��ใชั�ในกิาริผ�านกิริะแสไฟฟ1า 4 แอมีแปริ�เข�าไปในสาริล็ะล็ายแล็ะที่3าให�เกิ�ด
ที่องแดงหน�กิ 127 กิริ�มี ที่��แคโที่ด (M.W. = 63.54)
โจที่ย� ในกิาริที่3าอ�เล็�กิโตริไล็ซ์�สของเกิล็-อแมีกิน�เซ์�ยมีหล็อมีเหล็วโดยผ�านปริ�มีาณิไฟฟ1า 965. ค2ล็อมีบ� เข�าไปในเซ์ล็ล็� ปริากิฏิว�าได�แมีกิน�เซ์�ยมี 0012. กิริ�มีที่��แคโที่ด จงค3านวณิน3%าหน�กิสมีมี2ล็ของแมีกิน�เซ์�ยมี(M.W. = 24.305)
1.21) อ�เล็�กิโตริไล็ซ์�สของสาริปริะกิอบไอออน�กิที่��หล็อมีเหล็ว
Na+
-+
Cl-
แอโนดแกิริไฟต�
แคโที่ดเหล็�กิ
+ -2Na+ + 2e 2Na2Cl- Cl2 +2e
1.2 2) อ�เล็�กิโตริไล็ซ์�สของสาริล็ะล็ายที่��ใชั�น3%าเป,นต�วที่3าล็ะล็าย
• มี�กิาริแข�งข�นในกิาริให�หริ-อริ�บอ�เล็�กิตริอน โดยน3%า
แคโที่ด
1. ไอออนบวกิอาจถ่2กิริ�ด�วซ์�ให�เป,นโล็หะ
Mn+ + ne- M
เชั�น Cu2+ + 2e- Cu
2. โมีเล็กิ*ล็ของน3%าอาจถ่2กิริ�ด�วซ์�ที่3าให�เกิ�ดเป,น โมีเล็กิ*ล็ของไฮโดริเจน
2H2O + 2e- H2 + 2OH-
• ปฏิ�กิ�ริ�ยาที่��เกิ�ดข�%นได�กิ�อนได�แกิ�ปฏิ�กิ�ริ�ยาที่��ใชั�แริง เคล็-�อนไฟฟ1า (Ecell) น�อยกิว�า
- มี�ค�าศั�กิย�ไฟฟ1าของอ�เล็คโตริด ( E0) เป,นบวกิมีากิกิว�า
2H2O + 2e- H2 + 2OH- E0 = -0.83 V
เชั�น Cu2+ + 2e- Cu E0 = +0.34 V
- ปฏิ�กิ�ริ�ยาแริกิเกิ�ดกิ�อน
แอโนด
1. ไอออนล็บอาจถ่2กิออกิซ์�ไดซ์�ให�เป,นอโล็หะ
2X- X2 + 2e-
เชั�น 2I- I2 + 2e-
2. โมีเล็กิ*ล็ของน3%าอาจถ่2กิออกิซ์�ไดซ์�ได�เป,นโมีเล็กิ*ล็ของออกิซ์�เจน
H2O ½O2 + 2H+ + 2e
3. ข�%วไฟฟ1าอาจถ่2กิออกิซ์�ไดซ์�ได�เป,นโล็หะไอออน
เชั�น Cu Cu2+ + 2e-
• ปฏิ�กิ�ริ�ยาที่��เกิ�ดข�%นได�กิ�อนได�แกิ�ปฏิ�กิ�ริ�ยาที่��ใชั� แริงเคล็-�อนไฟฟ1า (Ecell) น�อยกิว�า
M Mn+ + ne-
- มี�ค�าศั�กิย�ไฟฟ1าของอ�เล็คโตริด ( E0 ริ�ด�กิชั�น) เป,นบวกิน�อยกิว�า
เชั�น 2I- I2 + 2e- E0 = +0.5 4 V
H2O ½O2 + 2H+ + 2e E0 = +0.815 V
Cu2+ + 2e- Cu E0 = +0.34 V
- ปฏิ�กิ�ริ�ยาที่��สามีเกิ�ดกิ�อน
อ�เล็�กิโตริไล็ซ์�สของสาริล็ะล็ายอ�เล็�กิโตริไล็ซ์�สของสาริล็ะล็าย 1 M 1 M โซ์เด�ยมีคล็อไริด�โซ์เด�ยมีคล็อไริด�
ใชั�ที่องแดงเป,นข�%วไฟฟ1า
Na+
-+
Cl-
แอโนดCu
แคโที่ดCu
+ -
• ต�วที่��แข�งข�นให�อ�เล็�กิตริอน- Cl- , H2O, Cu
• ต�วที่��แข�งข�นริ�บอ�เล็�กิตริอน- H+ , H2O, Na+
ศั�กิย�ไฟฟ1าที่��ต�องน3ามีาพ�จาริณิา1. Na+ + e- Na E0 = -2.71 V2. 2H2O + 2e- H2 + 2OH- E0 = -0.83 V3. 2H2O + 2e- H2 + 2OH- E0 = -0.41 V (pH = 7)4. 2H+ + 2e- H2 E0 = 0.005. Cu2+ + 2e- Cu E0 = +0.34 V6. ½O2 + 2H+ (10-7 M) + 2e- H2O E0 = +0.82 V7. ½O2 + 2H+ + 2e- H2O E0 = +1.23 V
8. Cl2 + 2e- 2Cl- E0 = +1.36 V
เน-�องจากิสาริล็ะล็ายเป,นกิล็าง• ริ�ด�กิชั�น (แคโที่ด)
(1) กิ�บ (3)• ออกิซ์�เดชั�น (แอโนด)
(5), (6) แล็ะ 8
ปฏิ�กิ�ริ�ยาที่��น�าจะเกิ�ดค-อ 3( ) กิ�บ 5( ) เพริาะให�ศั�กิย�น�อยที่��ส*ด
(-0.41-0.34) = -0.75 V
แอโนด (ข�%วบวกิ)
แคโที่ด (ข�%วล็บ)
Cu Cu2+ + 2e- E0 = +0.34 V
2H2O + 2e- H2 + 2OH- E0 = -0. 41 V
2H2O + Cu H2 + Cu2+ + 2OH- Ecell = -0.75 V
ถ่�าเปล็��ยนข�%วเป,นแกิริไฟต�
Na+
-+
Cl-
แอโนดแกิริไฟต�
แคโที่ดแกิริไฟต�
+ -
ปฏิ�กิ�ริ�ยาที่��น�าจะเกิ�ดค-อ 3( ) กิ�บ 6( ) เพริาะให�ศั�กิย�น�อยที่��ส*ด
(-0.41-0.82) = -1.23 V
• เน-�องจากิออกิซ์�เจนมี�ศั�กิย�ไฟฟ1าเกิ�นต�วส2งถ่�ง 15. V
(-0.41-1.5) = -1.91 V
ปฏิ�กิ�ริ�ยาที่��น�าจะเกิ�ดค-อ 3( ) กิ�บ (8 ) เพริาะให�ศั�กิย�น�อยกิว�า
(-0.41-1.36) = -1.77 V
แอโนด (ข�%วบวกิ)
แคโที่ด (ข�%วล็บ)
2Cl- Cl2 + 2e- E0 = -1.36 V
2H2O + 2e- H2 + 2OH- E0 = -0. 41 V
2H2O + 2Cl- H2 +Cl2 + 2OH- Ecell = -1.77 V
โจที่ย� จงที่3านายกิาริเกิ�ดอ�เล็�กิโตริไล็ซ์�สของ1 ) 1M H2SO4
2) 1 M Na2SO4
3) 1 M NaOHโดยใชั�ข�%วไฟฟ1าเป,นแกิริไฟต�
123. ) ปริะโยชัน�ของอ�เล็�กิโตริไล็ซ์�ส
กิ) กิาริเตริ�ยมีธาต*แล็ะกิาริที่3าให�บริ�ส*ที่ธ�C• โซ์เด�ยมี• อะล็2มี�เน�ยมี• แมีกิน�เซ์�ยมี• ที่องแดง
โซ์เด�ยมี
• เตริ�ยมีจากิ NaCl ที่��หล็อมีเหล็วใน Down cell
• แคโที่ดที่3าด�วยเหล็�กิที่ริงกิริะบอกิ
• แอโนดที่3าด�วยแกิริไฟต�
Na+ + e Na
2Cl- Cl2 + 2e-
• จ*ดหล็อมีเหล็วของ NaCl 804๐ c ที่3าให�ล็ดล็ง โดยกิาริเต�มี CaCl2 เหล็-อ 600๐ c
• แยกิ Na กิ�บ Cl2 โดยใชั�ฉื่ากิกิ�%น
อะล็2มี�เน�ยมี
• เตริ�ยมีจากิ Al2O3 โดยล็ดจ*ดหล็อมีเหล็วจากิ 2000 เป,น 1000๐ c ด�วยกิาริเต�มีไคริโอไล็ต� Na3AlF6
• แคโที่ดที่3าด�วยแผ�นคาริ�บอน
• แอโนดที่3าด�วยแที่�งคาริ�บอน
2Al3+ + 6e Al
3O2- 3/2O2 + 6e-
แมีกิน�เซ์�ยมี
• ตกิตะกิอนแมีกิน�เซ์�ยมีในน3%าที่ะเล็ด�วย ไฮดริอกิไซ์ด�• น3าไปที่3าปฏิ�กิ�ริ�ยากิ�บ HCl
• น3า MgCl2 ที่��ได�ไปหล็อมี
• ใชั�ขบวนกิาริอ�เล็�กิโตริไล็ซ์�สเชั�นเด�ยวกิ�บ NaCl
ที่องแดง
• เป,นกิาริที่3าให�ที่องแดงที่��ถ่ล็*งได�บริ�ส*ที่ธ�
-+
+ -
A
แอโนด แคโที่ด
ที่องแดงที่��ไมี�บริ�ส*ที่ธ� ที่องแดงที่��
บริ�ส*ที่ธ�Cu2+
Cu2+
Cu2+
Fe2+
Zn2+
Cu2+
สาริล็ะล็าย CuSO4
ข) กิาริชั*บฉื่าบโล็หะ
+ -
A
แอโนด แคโที่ด
โล็หะที่��ใชั�ชั*บ โล็หะที่��
ต�องกิาริชั*บCu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
สาริล็ะล็าย CuSO4
-+
1.24 ) กิาริส�กิกิริ�อนของโล็หะ
• เกิ�ดจากิกิาริออกิซ์�เดชั�นของโล็หะโดย แกิ?สบางชัน�ดในอากิาศั
- O2
- SO2
- CO2
- H2O
กิาริส�กิกิริ�อนของเหล็�กิ
• เกิ�ดจากิความีชั-%นในอากิาศั
Fe Fe2+ + 2e ………… (1)
½O2 + H2O + 2e OH- …… (2)
ปฏิ�กิ�ริ�ยาริวมี
Fe + ½O2 + H2O Fe(OH)2
ข�%นที่��สอง
2Fe(OH)2 + ½O2 + H2O 2Fe(OH)3
สน�มี
• ปฏิ�กิ�ริ�ยาตามีสมีกิาริ 1( ) แล็ะ 2( ) ไมี�ได�เกิ�ดที่�� บริ�เวณิเด�ยวกิ�น
เน-%อไมี�
บริ�เวณิที่��เกิ�ดสน�มี(2)
บริ�เวณิที่��เกิ�ดกิาริผ*กิริ�อน
(1)
สาเหต*
Anodic area
cathodic area
Fe Fe2+ + 2e
½O2 + H2O + 2e OH-
• Fe2+ เคล็-�อนที่��ผ�านต�วกิล็างจากิแอโนดไปย�ง แคโที่ด
- อาศั�ยความีชั-%นบริ�เวณิผ�วหน�าของเหล็�กิ
- เกิ�ดเป,น Fe(OH)2 ตามีด�วย Fe(OH)3
สาเหต*ของกิาริแยกิของพ-%นที่��ที่��เป,นแคโที่ดแล็ะแอโนดสาเหต*ของกิาริแยกิของพ-%นที่��ที่��เป,นแคโที่ดแล็ะแอโนด
1. มี�โล็หะอ-�นเจ-อปนตามีผ�ว- E0 เป,นบวกิมีากิกิว�าเหล็�กิ
- โล็หะเจ-อปนจะที่3าหน�าที่��เป,นแคโที่ด
½O2 + H2O + 2e OH-
ที่องแดง ที่องแดงเหล็�กิ
สน�มี แอ�ง
2. ความีเข�มีข�นของออกิซ์�เจนแตกิต�างกิ�น ตามีพ-%นผ�ว
กิาริป1องกิ�นกิาริส�กิกิริ�อน
1. ปDดพ-%นผ�วด�วยกิาริที่าส�หริ-อเคล็-อบ
- น�เกิ�ล็- ที่องแดง- เง�น- ด�บ*กิ
2. ที่าพ-%นผ�วด�วยต�วย�บย�%งกิาริส�กิกิริ�อน
• เกิล็-อโคริเมีต- เกิ�ด FeCrO4 เคล็-อบผ�วหน�าไว�
• เกิล็-อของ tributylamine
- (C4H9)3NH+
3. เคล็-อบหริ-อที่าด�วยโล็หะที่��ว�องไวกิว�า• ส�งกิะส�• แมีกิน�เซ์�ยมี
• Cathodic protection
top related