Page 162 - เคมีสำหรับครู 2

138 ไฟฟ้าเคมี

จากภาพที่ 4.9 จะเห็นว่าเมื่อต่อครบวงจรแล้ว อิเล็กตรอนจะไหลออกจากขั้วลบของ
ี่
+
แบตเตอรี่ไปที่ขั้วไฟฟ้าฝั่งขวามือ เมื่ออิเล็กตรอนมาทที่ขั้วนี้ (ขั้วฝั่งขวา) Na ที่ติดประจุบวกจะเคลื่อน
ิ
มารับอิเล็กตรอนเกิดปฏิกิริยารีดักชันขึ้นจึงเรียกขั้วฝั่งนี้ว่าแคโทด ปฏิกิริยาที่เกดขึ้นดังแสดง

+
-
[แคโทด] Na (l) + e → Na(s) E◦ = -2.71 V

ดังนั้นที่ฝั่งแคโทดจะเกิดโลหะ Na(s) เป็นสารผลิตภัณฑ์ เคลือบอยู่ที่ขั้วไฟฟ้า ที่ขั้วฝั่งซ้ายมือ (ภาพที่
-
4.8) ต่อกับขั้วบวกของแบตเตอรี่ สปีชีส์ที่มีภาพเป็นลบที่อยู่ในอิเล็กโทรไลต์ในที่นี้คือ Cl (l) จะเคลื่อน
เข้าหาที่ขั้วฝั่งซ้ายมือนี้ จากนั้น Cl (l) จะจ่ายอิเล็กตรอนเข้าไปที่ขั้ว อิเล็กตรอนวิ่งเข้าขั้วบวกของ
-
-
แบตเตอรี่ครบวงจร เมื่อ Cl (l) จะจ่ายอิเล็กตรอนแล้วจะเกิดเป็นแก๊ส Cl2 เกิดขึ้นเป็นสารผลิตภัณฑ์
ดังนั้นที่ขั้วนี้จึงเป็นแอโนดเพราะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นดังแสดง

-
-
[แอโนด] 2Cl (l) → Cl2(g) + 2e E◦ = 1.36 V
เมื่อนำปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นที่แคโทดและแอโนดมารวมกันและหาค่า E◦ ของเซลล์ไฟฟ้าเคมีนี้ จะได้

[แคโทด] Na (l) + e → Na(s)
+
-
[แอโนด] Cl (l) → Cl2(g) + e
-
-
+
-
ปฏิกิริยารวม Na (l) + Cl (l) → Na(s) + Cl2(g)

E = E o - E o
o
cell cathode anode
E = (-2.17) - (1.36)
o
cell
E = -4.07 V
o
cell

จะเห็นว่าค่า E◦ ของเซลล์อิเล็กโทรไลติกของการแยก NaCl หลอมเหลวนี้ จะได้ค่า E◦ ของเซลล์เป็น

ค่าลบ นั่นหมายความว่าปกติแล้วปฏิกิริยา Na (l) + Cl (l) → Na(s) + Cl2(g) ไม่สามารถเกิดขึ้น
+
-
เองได้ ต้องให้ศักย์ไฟฟ้าเข้าไปมากกว่าหรือเท่ากับ 4.07 V ปฏิกิริยาจึงเกิดได้

4.5.7.2 อิเล็กโทรลิซิสของน้ำ
อิเล็กโทรลิซิสของน้ำ หรือ การแยกน้ำด้วยไฟฟ้านั้น ในการทดลองจริงจะ
เกิดได้ยากมาก เพราะน้ำบริสุทธิ์จะมีปริมาณไอออนน้อยมากที่จะสามารถนำไฟฟ้าได้ แต่เมื่อเติมเกลือ
Na2SO4 ลงไปเล็กน้อยในน้ำแล้วผ่านไฟฟ้ากระแสตรงลงในน้ำกลั่นที่ผสมเกลือนั้น กระบวนการอิเล็ก
โทรลิซิสจะเกิดได้อย่างรวดเร็ว ให้สารผลิตภัณฑ์เป็นแก๊สออกซิเจนและแก๊สไฮโดรเจน การต่ออปกรณ์
ุ
การแยกน้ำด้วยไฟฟ้าแบบแผนภาพแสดงในภาพที่ 4.10 ด้านซ้าย ส่วนภาพ 4.10 ด้านขวาแสดงการ
ต่ออุปกรณ์จริงเพื่อที่จะเก็บสารผลิตภัณฑ์ที่เป็นแก๊สเกิดขึ้น