Page 21 - ไฟฟ้าเคมี

เอกสารค าสอน 30310259 ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.สมศักดิ์ ศิริไชย

สมการของเนินสต์

จากทฤษฎีและผลการทดลอง ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์สัมพันธ์กับความเข้มข้นของสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์
และอุณหภูมิตามสมการ

E = E    RT   lnQ
 nF 

เรียกสมการข้างต้นว่า สมการเนินสต์ (Nernst equation) โดยที่ R คือค่าคงที่ของแก๊ศ (8.314472
J/mol K  ) T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์ (K) และ n คือจ านวนโมลของอิเล็กตรอนที่ถ่ายโอนระหว่างตัวออกซิไดส์

และตัวรีดิวซ์ (รู้จากสมการที่ดุลแล้วของปฏิกิริยา) F คือค่าคงที่ฟาราเดย์ (Faraday constant, 96485 C/mol)
โดย 1 ฟาราเดย์ คือปริมาณของประจุไฟฟ้าต่อหนึ่งโมลของอิเล็กตรอน Q คือผลหารของปฏิกิริยา (reaction

quotient) ถ้าเราแทนค่าคงที่ต่าง ๆ ลงในสมการเนินสต์ และใช้อุณหภูมิที่ 298 K จะได้รูปของสมการเนินสต์ คือ

= 
E E 0.0257 lnQ
n

หรือสมการเนินสต์ของลอการิทึมฐาน 10 คือ

= 
E E 0.0592 logQ
n
สมการเนินสต์แสดงให้เห็นว่า ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์เปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นและ

สารผลิตภัณฑ์แตกต่างจากสภาวะมาตรฐาน เมื่อใช้สมการเนินสต์ ในการค านวณค่าของ Q ความเข้มข้นของ
สารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์ในสารละลายต้องอยู่ในหน่วยของโมลาริตี้ และความดันย่อยของแก๊สต่าง ๆ ต้อง

อยู่ในหน่วยของบรรยากาศ (atm)

ตัวอย่างที่ 4-8

o
3+
ที่ 25 C เซลล์โวลตาอิกประกอบด้วยครึ่งเซลล์ Al (0.0010 M)Al และครึ่งเซลล์ Ni (0.50 M)Ni จงเขียน
2+
สมการของปฏิกิริยาสุทธิที่เกิดขึ้นเมื่อเซลล์ผลิตกระแสไฟฟ้า และจงค านวณหาศักย์ไฟฟ้าของเซลล์
วิธีท า

โลหะ aluminum เป็นตัวรีดิวซ์ที่แรงกว่าโลหะ Ni (หรือพูดอีกอย่างหนี่งคือ Ni เป็นตัวออกซิไดส์ที่ดีกว่า Al )
2+
3+
3+
ดังนั้น Al ถูกออกซิไดส์ และครึ่งเซลล์ Al (0.0010 M)Al เป็นแอโนด
2+
-
Cathode, reduction: 3 [Ni (aq) + 2e  Ni(s)]
3+
-
Anode, oxidation: 2 [Al(s)  Al (aq) + 3e ]
2+
3+
สมการของปฏิกิริยาสุทธิ: 2 Al(s) + 3 Ni (aq)  2 Al (aq) + 3 Ni(s)
E cell = E cathode  E anode
E cell = ( 0.25 V) ( 1.66 V) = 1.41 V   

เรื่อง  ไฟฟ้าเคมี หน้า 147