Page 11 - ไฟฟ้าเคมี

เอกสารค าสอน 30310259 ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.สมศักดิ์ ศิริไชย

โดยทั่วไป ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ขึ้นกับความเข้มข้นของสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์ในเซลล์และอุณหภูมิ

ภายใต้สภาวะมาตรฐาน (ความเข้มข้นของสารตั้งต้นในสารละลาย คือ 1 M และความดันของสารตั้งต้นที่เป็น
แก๊ส คือ 1 atm) ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ เรียกว่า ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์มาตรฐาน (standard cell potential,
O
E ) หรือแรงเคลื่อนไฟฟ้ามาตรฐาน (standard emf) เช่น ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์มาตรฐานในเซลล์ zinc และ
cell
copper ในภาพที่ 4-2 มีค่าเท่ากับ 1.10 V

O
2+
2+
Zn(s) + Cu (aq)  Zn (aq) + Cu(s) E cell = +1.10 V

แผนภาพเซลล์ไฟฟ้าเคมี

เซลล์ไฟฟ้าเคมีสามารถเขียนแทนด้วยแผนภาพที่กระชับ ซึ่งเรียกว่า แผนภาพเซลล์ (cell diagram) เช่น

2+
แผนภาพเซลล์ของเซลล์โวลตาอิกที่ประกอบด้วยครึ่งเซลล์ Zn|Zn ซึ่งเป็นครึ่งเซลล์ที่เกิดออกซิเดชัน และครึ่ง
เซลล์ Cu|Cu ซึ่งเป็นครึ่งเซลล์ที่เกิดรีดักชัน คือ
2+

Zn(s) | Zn (aq) || Cu (aq) | Cu(s)
2+
2+
หลักการเขียนแผนภาพเซลล์

1. เส้นตั้งคู่ ( || ) แทนสะพานเกลือ

2. เขียนครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชันอยู่ทางซ้ายและครึ่งปฏิกิริยารีดักชันอยู่ทางขวาของสะพานเกลือ

3. เขียนเส้นตั้งเดี่ยว ( | ) ระหว่างสารที่มีเฟสต่างกันในแต่ละครึ่งเซลล์

-
พิจารณาปฏิกิริยารีดอกซ์ ซึ่ง Fe(s) ถูกออกซิไดส์และ MnO (aq) ถูกรีดิวซ์
4
-
+
2+
2+
5 Fe(s) + 2 MnO (aq) + 16 H (aq)  5 Fe (aq) + 2 Mn (aq) + 8 H O(aq)
4
2
ครึ่งปฏิกิริยาของปฏิกิริยารวม คือ
-
Oxidation: Fe(s)  Fe (aq) + 2 e
2+
2+
+
-
-
Reduction: MnO (aq) + 5 e + 8 H (aq)  Mn (aq) + 4 H O(ℓ)
2
4
สังเกตุว่า ในครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน สปีชีส์หลักทุกตัวอยู่ในเฟสสารละลายในน้ า ในกรณีนี้ การถ่ายเท
อิเล็กตรอนต้องใช้ขั้วไฟฟ้า ปกติใช้ขั้วไฟฟ้า platinum (Pt) และการถ่ายเทอิเล็กตรอนเกิดขึ้นที่ผิวของขั้วไฟฟ้านี้
แผนภาพเซลล์ในกรณีนี้สามารถเขียนได้ดังนี้
2+
2+
-
+
Fe(s) | Fe (aq) || MnO (aq), H (aq), Mn (aq) | Pt(s)
4
Pt(s) เขียนอยู่ทางขวาสุดของแผนภาพเซลล์ เพื่อบอกให้รู้ว่า ขั้วไฟฟ้า platinum ท าหน้าที่เป็นแคโทดในปฏิกิริยา
ดังแสดงในภาพที่ 4-3

เรื่อง  ไฟฟ้าเคมี หน้า 137