Page 147 - เคมีสำหรับครู 2

เคมีสำหรับครู 2 (Chem. for teachers 2) 123

4.5 เซลล์ไฟฟ้าเคมี
(Electrochemical Cells)

เซลล์ไฟฟ้าเคมี แบ่งออกเป็น 2 ประเภท โดยแบ่งตามปฏิกิริยารีดอกซ์ในเซลล์นั้นว่าสามารถ
เกิดขึ้นได้เอง (เคมี → ไฟฟ้า) หรือ ไม่สามารถเกิดขึ้นได้เอง (ใช้พลังงานไฟฟ้า เพื่อให้เกิดปฏิกิริยา
เคมี)

4.5.1 เซลล์กัลวานิก (Galvanic cell) หรือ เซลล์โวลตาอิก (voltaic cell)
้
ี
เซลล์กัลป์วานิกนี้จะเปลี่ยนปฏิกิริยาเคมที่สามารถเกิดขึ้นได้เองให้เป็นพลังงานไฟฟาได้
2+
จากตัวอย่างปฏิกิริยาในภาพที่ 4.1 เมื่อเราจุ่มโลหะ Zn ลงในสารละลาย Cu เมื่อเวลาผ่านไปสีฟา
้
2+
ของสารละลาย Cu จะจางลง และมีโลหะ Cu เคลื่อบที่ผิวของโลหะ Zn นั้น ปฏิกิริยานี้สามารถ
เกิดขึ้นได้เอง โดยปฏิกิริยารีดอกซ์นี้เกี่ยวข้องกับสองครึ่งปฏิกิริยาดังแสดง

2+
-
[Reduction] Cu (aq) + 2e → Cu(s)
2+
[Oxidation] Zn(s) → Zn (aq) + 2e
-

2+
[Redox reaction] Zn(s) + Cu (aq) → Zn (aq) + Cu(s)

2+

2+
อิเล็กตรอนจะถ่ายโอนจาก Zn ไป Cu แต่จากการในภาพที่ 4.1 แม้ปฏิกิริยานี้จะเกิดขึ้นได้เองแต่ไม่
2+
ิ
สามารถผลิตพลังงานไฟฟาได้ เนื่องจากตัวออกซไดส์ (Cu )และตัวรีดิวซ์ (Zn) อยู่ในบีกเกอร์เดียวกัน
้
ี
เราจึงจำเป็นที่จะต้องแยกครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชันไว้บีกเกอร์หนึ่ง อีกครึ่งปฏิกิริยารีดักชันไว้ในอกบีก-

เกอร์หนึ่ง แล้วเชื่อมต่อกันด้วยวงจรไฟฟ้า

4.5.1A การสร้างและองค์ประกอบของเซลล์กัลวานิก
แต่ละครึ่งปฏิกิริยาจะประกอบด้วยจะประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าจุ่มใน
สารละลายอิเล็กโทรไลต์ ยกตัวอย่างครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของปฏิกิริยาข้างต้น จะเตรียมโดยการนำ
แท่งโลหะ Zn (ขั้วไฟฟ้า) จุ่มในสารละลาย Zn (สารละลายอิเล็กโทรไลต์) ซึ่งจะเรียกว่า ครึ่ง
2+
เซลล์ไฟฟ้าเคมี แสดงครึ่งเซลล์ออกซิเดชันในภาพที่ 4.3 (ด้านซ้าย) ครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน จะเตรียมโดย

นำโลหะ Cu (ขั้วไฟฟ้า) จุ่มในสารละลาย Cu (สารละลายอิเล็กโทรไลต์) แสดงครึ่งเซลล์รีดักชันใน
2+
ภาพที่ 4.3 (ด้านขวา) เมื่อนำทั้งสองครึ่งเซลล์ไฟฟ้าเคมีต่อวงจรผ่านโวลท์มิเตอร์ เพื่อใช้วัดความต่าง
ศักย์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นของเซลล์ไฟฟ้าเคมีนี้ และทำการต่อวงจรให้สมบูรณ์ด้วยการเชื่อมทั้งสองบีกเกอร์
เข้าด้วยกัน โดยใช้สะพานเกลือ (salt bridge) รูปแบบการต่อเซลล์ไฟฟ้าเคมีแสดงดังภาพที่ 4.3