Page 10 - ไฟฟ้าเคมี

เอกสารค าสอน 30310259 ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.สมศักดิ์ ศิริไชย

แอโนด แคโทด และสะพานเกลือ

ในเซลล์ไฟฟ้าเคมีทุกเซลล์ เราเรียกขั้วไฟฟ้าที่เกิดออกซิเดชันว่า แอโนด (anode) และขั้วไฟฟ้าที่เกิด

รีดักชันว่า แคโทด (cathode) ในเซลล์โวลตาอิก แอโนดคือขั้วไฟฟ้าลบ (-) และแคโทดคือขั้วไฟฟ้าบวก (+)
อิเล็กตรอนไหลจากแอโนดไปแคโทด (จากลบไปบวก) ผ่านเส้นลวดที่เชื่อมต่อขั้วไฟฟ้า

2+
2+
พิจารณาเซลล์โวลตาอิกประกอบด้วยครึ่งเซลล์ Zn|Zn และครึ่งเซลล์ Cu|Cu ขณะที่อิเล็กตรอนไหล
2+
ออกจากแอโนด Zn เกิดขึ้นในครึ่งเซลล์ออกซิเดชัน ท าให้สารละลายมีประจุบวกเพิ่มขุ้น ส่วนอีกครึ่งเซลล์
2+
ขณะที่อิเล็กตรอนไหลเข้าแคโทด Cu ถูกรีดิวซ์ที่ครึ่งเซลล์รีดักชัน ท าให้เพิ่มประจุลบในสารละลาย

สะพานเกลือ (salt bridge) ปกติเป็นหลอดแก้วรูปตัวยู เวลาใช้งานจะคว่ าหลอดแก้วเพื่อเชื่อมต่อระหว่าง

สองครึ่งเซลล์ ภายในบรรจุด้วยอิเล็กโทรไลต์แก่ เช่น KNO ปกติแล้ว อิเล็กโทรไลต์จะผสมกับเจลและบรรจุใน
3
หลอดแก้ว ปลายทั้งสองของหลอดแก้วจะอุด้วยแผ่นกั้นรูพรุน เฉพาะไอออนเท่านั้นที่สามารถเคลื่อนที่ผ่าน

แผ่นกั้นรูพรุนนี้ได้ ไอออนจากสะพานเกลือจะเคลื่อนที่ไปยังแต่ละครึ่งเซลล์เพื่อดุลประจุที่เพิ่มขึ้นในสารละลาย
ไอออนลบภายในสะพานเกลือจะไหลไปที่แอโนดเพื่อดุลประจุบวกในครึ่งเซลล์ ส่วนไอออนบวกภายในสะพาน

เกลือจะไหลไปที่แคโทดเพื่อดุลประจุลบในครึ่งเซลล์ หรือกล่าวอีกอย่างหนึ่งได้ว่า สะพานเกลือท าให้วงจร
สมบูรณ์และเกิดการไหลของกระแสไฟฟ้านั่นเอง

กระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์
กระแสไฟฟ้าจะวัดในหน่วยของแอมแปร์ (ampere, A) หรือเรียกสั้น ๆ ว่า แอมป์ (amp) หนึ่งแอมแปร์คือ

ปริมาณคูลอมบ์ (ประจุไฟฟ้า) ต่อวินาที
1 A = 1 C/s

18
-19
เนื่องจากอิเล็กตรอนมีประจุ 1.602 × 10 C ดังนั้น 1 A ก็คือการไหลของ 6.242 × 10 อิเล็กตรอนต่อวินาที
แรงขับเคลื่อน (driving force) ของกระแสไฟฟ้า ก็เหมือนกับการไหลของน้ า ซึ่งการไหลของน้ าเกิดจาก
ความแตกต่างของพลังงานศักย์โน้มถ่วง (gravitational potential energy) ด้วยหลักการเดียวกัน การไหลของ

กระแสไฟฟ้าเกิดจากความแตกต่างของพลังงานศักย์ ซึ่งเกิดจากความแตกต่างของประจุที่ขั้วไฟฟ้าทั้งสองขั้ว
เรียกว่า ความต่างศักย์ (potential difference) ความต่างศักย์เป็นการวัดความแตกต่างของพลังงานศักย์

(ปกติในหน่วยของจูล) ต่อหนึ่งหน่วยประจุ (ในหน่วยของคูลอมบ์) หน่วยเอสไอของความต่างศักย์ คือ โวลท์

(volt, V) ซึ่งมีค่าเท่ากับหนึ่งจูลต่อคูลอมบ์

1 V = 1 J/C

ถ้าความแตกต่างของประจุระหว่างขั้วไฟ้ฟาทั้งสองมีมาก ความต่างศักย์ก็จะมาก เราเรียกความต่างศักย์นี้
ว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้า (electromotive force, emf) ในเซลล์โวลตาอิก ความต่างศักย์ระหว่างสองขั้วไฟฟ้า คือ

ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ (cell potential,E ) หรือ แรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์ (cell emf)
cell

เรื่อง  ไฟฟ้าเคมี หน้า 136