ไฟฟ้าเคมี  (ElectroChemistry)

          ไฟฟ้าเคมี   เป็นการศึกษาเกี่ยวกับปฏิกิริยาเคมีที่ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า    

ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี  เป็นปฏิกิริยาที่มีการให้และรับอิเล็กตรอนระหว่างสาร หรือหมายถึงปฏิกิริยาออกซิเดชัน–รีดักชัน

ปฏิกิริยาที่มีการให้อิเล็กตรอน เรียกว่า ปฏิกิริยาออกซิเดชัน ส่วนปฏิกิริยาที่มีการรับอิเล็กตรอนเรียกว่า ปฏิกิริยา

รีดักชัน

          กระแสไฟฟ้าทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีหากใช้การถ่ายเทอิเล็กตรอนเป็นเกณฑ์แล้ว ปฏิกิริยาเคมีแบ่ง

เป็น 2 ประเภท

          1.  ปฏิกิริยาที่มีการถ่ายเท e^-  เรียกว่าปฏิกิริยารีดอกซ์  (Redox Reaction)

          2.  ปฏิกิริยาที่ไม่มีการถ่ายเท e^- เรียกว่าปฏิกิริยานอนรีดอกซ์  (Nonredox Reaction)

ปฏิกิริยารีดอกซ์ (Redox Reaction หรือ Oxidation-reduction Reaction)

ปฏิกิริยารีดอกซ์ หมายถึง ปฏิกิริยาที่เกี่ยวกับการถ่ายเท e^- เป็นปฏิกิริยาที่มีทั้งการให้หรือเสียอิเล็กตรอน และการรับ

อิเล็กตรอน การเสียอิเล็กตรอนเป็นส่วนหนึ่งของปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี  เรียกปฏิกิริยาในการเสียอิเล็กตรอนว่าปฏิกิริยา

ออกซิเดชัน (oxidation reaction) แต่เรียกอนุภาคที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันว่า ดัวรีดิวซ์ (reducer , reducing

agent) หรือจะเรียกว่าตัวถูกออกซิไดซ์ (oxidised) ก็ได้  ในเวลาเดียวกันอีกอนุภาคหนึ่งจะเป็นฝ่ายได้รับ

อิเล็กตรอน   การรับอิเล็กตรอนเป็นอีกส่วนหนึ่งของปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี  เรียกว่าปฏิกิริยารีดักชัน (reduction

reaction)  แต่เรียกอนุภาคที่เกิดปฏิกิริยารีดักชันว่า ตัวออกซิไดซ์ (oxidiser , oxidising agent)  หรือจะเรียกว่า

ตัวถูกรีดิวซ์ (reduced) ก็ได้  ปฏิกิริยาทั้ง  2  ส่วนที่ว่านี้จะเกิดขึ้นพร้อมกัน  จึงเรียกชื่อรวมกันว่า  รีดักชัน-

ออกซิเดชัน(Reduction-reduction reaction)เรียกย่อ ๆว่าปฏิกิริยารีดอกซ (Redox reaction)   เช่น 

        Zn  +  Cu²⁺  →  Zn²⁺  +  Cu แบ่งออกเป็น  2  ส่วน ดังนี้

        1.  ปฏิกิริยาออกซิเดชัน (Oxidation reaction) คือส่วนที่อนุภาคเกิดการเสียอิเล็กตรอน  ; 
                Zn  →  Zn²⁺  +  2e-

                 Zn  เป็นตัวรีดิวซ์  หรือเป็นตัวถูกออกซิไดซ์

        2.  ปฏิกิริยารีดักชัน (Reduction reaction)  คือส่วนที่อนุภาคได้รับอิเล็กตรอน  ; Cu²⁺  +  2e- →  Cu

             Cu²⁺ เป็นตัวออกซิไดซ์  หรือเป็นตัวถูกรีดิวซ์

หรือตัวอย่าง      

          เมื่อนำแผ่นโลหะทองแดง (Cu) จุ่มลงในสารละลายของ AgNO₃ พบว่าที่แผ่นโลหะ Cu    มีของแข็งสีขาว

ปนเทามาเกาะอยู่ และเมื่อนำมาเคาะจะพบว่าโลหะ Cu เกิดการสึกกร่อน ส่วนสีของสารละลาย AgNO₃ ก็จะเปลี่ยน

จากใสไม่มีสีเป็นสีฟ้า

          การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นนี้อธิบายได้ว่าการที่โลหะทองแดงเกิด การสึกกร่อนเป็นเพราะโลหะ

ทองแดง(Cu)เกิดการเสียอิเล็กตรอนกลายเป็น Cu²⁺ ซึ่งมีสีฟ้าและเมื่อ Ag⁺ รับอิเล็กตรอนเข้ามาจะกลายเป็น Ag

(โลหะเงิน)  มาเกาะอยู่ที่แผ่นโลหะทองแดง

          การเกิดปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี สารตั้งต้นไม่จำเป็นต้องสัมผัสกันโดยตรง แต่เกิดขึ้นได้โดยการให้หรือรับ

อิเล็กตรอนผ่านตัวนำไฟฟ้า (conductor) หรืออาจเป็นสารละลายที่ยอมให้ไอออนเคลื่อนที่ผ่าน เรียกว่า สารละลาย

อิเล็กโทรไลต์ เช่น สารละลายคอปเปอร์ (II) ซัลเฟต ในน้ำ

             เซลล์ไฟฟ้าเคมี

             เนื่องจากการที่สารที่ให้ e^- และสารที่รับ e^- สัมผัสกันโดยตรง จะไม่สามารถแสดงกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นได้

ดังนั้นหากต้องการให้มีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นต้องมีการนำลวดตัวนำไฟฟ้าต่อเชื่อมเข้าไประหว่างขั้วไฟฟ้าของครึ่ง

เซลล์ที่ให้ e^-และครึ่งเซลล์ที่รับ e^- และพร้อมกับโวลต์มิเตอร์ และสะพานเกลือเชื่อมระหว่างครึ่งเซลล์ทั้งสอง

            ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐาน (E°)

          ครึ่งเซลล์มาตรฐานที่ใช้เปรียบเทียบความสามารถในการให้รับ e^-  ของครึ่งเซลล์ต่างๆ จะใช้ครึ่งเซลล์

ไฮโดรเจนเขียนแทนด้วย Pt(s) | H₂(1atm) | H⁺(1M) และกำหนดให้ค่าศักย์ไฟฟ้าของไฮโดรเจนที่สภาวะ

มาตรฐาน(25°C,1atm) มีค่าเท่ากับศูนย์โวลต์

          E^oของ  H₂  =    0.00     V.

การวัดค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐาน ของเซลล์ไฟฟ้าใดๆ ทำได้โดยการนำครึ่งเซลล์มาตรฐานไฮโดรเจนต่อกับครึ่งเซลล์

ที่สนใจ และขั้วไฟฟ้าจะต้องจุ่มอยู่ในสารละลายเข้มข้น 1 Molarโดย

          E°_Cell    =    E°_{แคโทด} - E°_{แอโนด}   

ข้อควรทราบเกี่ยวกับค่า E°

1.    ถ้ามีการกลับสมการ   ค่า E° จะเท่าเดิม แต่เครื่องหมายตรงกันข้าม

2.   ถ้ามีการคูณสมการด้วยตัวเลขใดๆ  ค่า E° จะเท่าเดิม ไม่เปลี่ยนแปลง

3.   ค่า E° reduction ยิ่งมาก   แสดงว่าสารนั้นยิ่งรับ e^- ได้ดี (แนวโน้มความเป็น

     ตัวออกซิไดซ์มากขึ้น)

      ค่า E° reduction ยิ่งต่ำ แสดงว่าสารนั้นยิ่งให้ e^- ได้ดี (แนวโน้มความเป็นตัวรีดิวซ์มากขึ้น)

 โดยทั่วไปเมื่อกล่าวถึง E° หากไม่มีการระบุว่าเป็น E°reduction หรือ E°oxidation ให้ถือว่าเป็น E°reduction

ติชม กำลังแสดงหน้า 1/0 << 1 >>

ต้องการให้คะแนนบทความนี้่ ? 0 คะแนนโหวด สร้างโดย : Dr-wittaya สถานะ : ผู้ใช้ลงทะเบียน วิทยาศาสตร์