32. เซลล์ไฟฟ้าเคมี (Electrochemical Cell) 8. ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของเซลล์ (E 0 cell ) ความต่างศักย์ของเซลล์ ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐาน ( E 0 cell ) ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ที่ไม่ใช่ ภาวะมาตรฐาน ( E cell ) ผลต่างระหว่าง E 0 + และ E 0 - จากสมการเนินสต์ *( ไม่กล่าว ถึงในระ ดับนี้ ) E 0 cell = E 0 + - E 0 - E cell = E 0 cell = (0.059/n)logK ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของเซลล์ ( E 0 cell ) = E 0 แคโทด - E 0 แอโนด = E 0 มาก - E 0 น้อย
33. เซลล์ไฟฟ้าเคมี (Electrochemical Cell) 9. บทสรุปเกี่ยวกับ E 0 1. ค่า E 0 เป็นค่าที่แสดงถึงความสามารถของไอออนของโลหะหรือธาตุ ในการแย่งชิงอิเล็กตรอนเมื่อเปรียบเทียบกับความสามารถในการแย่ง ชิงอิเล็กตรอนของ H + 2. ถ้า E 0 ของครึ่งเซลล์ใดมีค่าเป็น บวก แสดงว่าไอออนของโลหะหรือ อโลหะนั้นแย่ง ชิง อิเล็กตรอนได้ดีกว่า H + ถ้า E 0 ของครึ่งเซลล์ใดมีค่าเป็น ลบ แสดงว่าไอออนของโลหะหรือ อโลหะนั้นแย่ง ชิง อิเล็กตรอนได้ น้อย กว่า H + 3. E 0 ใช้เป็นค่าเปรียบเทียบความสามารถในการแย่งชิง ( รับ ) อิเล็กตรอนของไอออนต่าง ๆ
34. เซลล์ไฟฟ้าเคมี (Electrochemical Cell) 4. ค่า E 0 ของปฏิกิริยาใด ๆ สามารถบอกได้ว่าปฏิกิริยานั้น ๆ เกิดขึ้นได้ หรือไม่ ในทิ ศ ทางใดถ้า ... E 0 cell หรือ E 0 react เป็นบวก = ปฏิกิริยาเกิดได้ เป็นลบ = ปฏิกิริยาเกิดไม่ได้ต้องกลับทิศ ของสมการจึงเกิดได้ เป็นศูนย์ = ปฏิกิริยาอยู่ในสมดุล 5. ถ้าจุ่มโลหะ A ลงในสารละลาย B 2+ แล้วเกิดปฏิกิริยาได้ แสดงว่าค่า E 0 ของ B 2+ > A 2+ - ถ้าค่า E 0 มากกว่า แสดงว่า … จะมีความสามารถแย่งชิง e - ได้ดี กว่า เกิดปฏิกิริยารีดักชันได้ดีกว่า เป็นตัวออกซิไดส์ได้ดีกว่า
35. เซลล์ไฟฟ้าเคมี (Electrochemical Cell) - ถ้าทราบค่า E 0 ของ X 2+ > Y 2+ ดังนั้นถ้าเราจุ่มโลหะ X ลงใน สารละลาย Y 2+ จะไม่เกิดปฏิกิริยาแต่อย่างใด 5. สารที่มีค่า E 0 มาก ทำปฏิกิริยากับสารที่มีค่า E 0 น้อยกว่าได้แสดง ว่าสารที่มี E 0 มากเป็นตัว ออกซิไดส์ E 0 น้อยกว่าจะเป็นตัว รีดิวซ์ ตัวออกซิไดส์ดี ฎ E 0 มาก ฎ อยากจะรับ (e - ) ฎ เกิด ( รีดักชัน ) 6. แผนภาพเซลล์ A/A 2+ // B 2+ /B แสดงว่า E 0 ของ B 2+ > E 0 ของ A 2+ 7. ในตารางธาตุ ความสัมพันธ์ของค่า E 0 เป็นไปตามแนวโน้มเช่นเดียว กับ IE, EN
36. เซลล์ไฟฟ้าเคมี (Electrochemical Cell) ตารางธาตุ น้อย มาก แนวโน้มของค่า IE, EN และ E 0 ของธาตุในตารางธาตุ ข้อควรจำ Li + มีค่า E 0 ต่ำสุด ; เป็นตัวรีดิวซ์ที่ดี F 2 มีค่า E 0 สูงสุด ; เป็นตัวออกซิไดส์ที่ดี 8. ธาตุที่ควรจำลำดับค่า E 0 ได้คือ Ag + > Cu 2+ > H + > Zn 2+ > Mg 2+
39. เซลล์อิเล็กโทรไลต์ การแยกสารด้วยกระแสไฟฟ้า สารอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้แบ่งออกเป็น 2 พวก คือ สารที่หลอมเหลว และสารละลาย ( มีน้ำด้วย ) 1. การแยกสารที่หลอมเหลวด้วยกระแสไฟฟ้า ผลที่ได้จากการแยกสารเคมีหลอมเหลวด้วยกระแสไฟฟ้า จะไม่มี H 2 O เข้าไปเกี่ยวข้องเหมือนกับสารละลาย ดังนั้นแต่ละขั้วจะเกิด ปฏิกิริยาดังนี้ 1. ที่ขั้วลบ จะได้โลหะที่เป็นไอออนบวก เช่น Na + ได้โลหะ Na ที่ขั้วลบ ( แคโทด ) เพราะไอออนบวกจะวิ่งไปรับอิเล็กตรอนที่ขั้วลบ ( รีดักชัน ) ดังสมการ Na + + e - ฎ Na : รีดักชัน
40. เซลล์อิเล็กโทรไลต์ 2. ที่ขั้วบวก จะได้สาร ( ก๊าซ ) ที่เป็นไอออนลบ เช่น Cl - , Br - , I - จะได้ Cl 2 , Br 2 , I 2 ตามลำดับ ( แอโนด ) เพราะไอออนลบให้อิเล็กตรอนที่ ขั้วบวก ดังสมการ 2 Cl - ฎ Cl 2 + 2e - : ออกซิเดชัน ตัวอย่างการแยกสาร NaCl ที่หลอมเหลวด้วยกระแสไฟฟ้า + + + - - - D.C. Anode (+) Cathode (-) 2 Cl - ฎ Cl 2 + 2e - Na + + e - ฎ Na Cl 0 Na 0 Cl - Na + ปฏิกิริยาที่แคโทด : 2Na + + e - ฎ 2 Na ปฏิกิริยาที่แอโนด : 2 Cl - ฎ Cl 2 + 2e - ปฏิกิริยารวม : 2Na + + 2Cl - ฎ 2 Na + Cl 2
41. เซลล์อิเล็กโทรไลต์ 2. การแยกสารละลายด้วยกระแสไฟฟ้า การพิจารณาปฏิกิริยาที่เกิดแต่ละขั้ว จะต้องมี H 2 O เข้ามาเกี่ยวข้อง อีกด้วย โดยที่น้ำสามารถ รับ อิเล็กตรอนที่ ขั้วลบ และ ให้ อิเล็กตรอนได้ที่ ขั้วบวก ดังนั้นปฏิกิริยาของน้ำที่ขั้วทั้งสองจึงควรจำได้ดังนี้ H 2 O รับ e - เกิด Reduction ( แคโทด ) เกิด H 2 สารละลายเป็น เบส (OH - ) 2H 2 O + 2e - ฎ + 2OH - ; E 0 = -0.83 V H 2 ที่ขั้วลบ
42. เซลล์อิเล็กโทรไลต์ H 2 O ให้ e - เกิด Oxidation ( แอโนด ) เกิด O 2 สารละลายเป็น กรด (H + ) H 2 O ฎ + 2H + + 2e - ; E 0 ox = -1.23 V 1/2O 2 ที่ขั้วบวก กลับจากตาราง E 0 จากนั้นให้พิจารณาแต่ละขั้ว โดยใช้ค่า E 0 ระหว่างไอออน ของสารนั้น ๆ กับ H 2 O ก็จะทำนายได้ว่าจะเกิด สารใดที่ขั้วใด หลักการ 1. ที่ขั้วแคโทด (-) เกิดจากสารที่มี ค่า E 0 มากกว่า 2. ขั้วแอโนด (+) เกิดจากสารที่มีค่า E 0 น้อยกว่าน้ำ ( หรือ E 0 ox > E 0 ox ของ H 2 O ต้องกลับจากตาราง ) ถ้า E 0 ox น้ำมากกว่าจะเกิดก๊าซ O 2
43. เซลล์อิเล็กโทรไลต์ 3. การพิจารณาว่าจะเกิดสารใดที่ขั้วใด มีวิธีจดจำสารที่เกิดขึ้นที่ขั้วต่าง ๆ ซึ่งมีหลักสรุปได้ดังนี้ 1. ถ้าในสารละลายมี Li + , Na + , K + , Ca 2+ เมื่ออิเล็กโทรลิซิสจะไม่ได้ โลหะ นั้น แต่จะได้ก๊าซ H 2 และสารละลายเป็น เบส (OH - ) ที่ขั้วลบ ( แคโทด ) 2. ถ้าไอออนนั้นแย่งชิงอิเล็กตรอนได้ดี เช่น Cu 2+ , Ag + หรือโลหะแทรน - ซิชันอื่น ๆ ( มีค่า E 0 ค่อนข้างมาก ) จะแย่งชิงอิเล็กตรอนได้ดีกว่าน้ำ เมื่ออิเล็กโทรลิซิสจะได้โลหะ Cu โลหะ Ag ที่ขั้วลบ ( แคโทด ) 3. ในทำนองเดียวกันที่ขั้วแอโนด ( ขั้วบวก ) ในสารละลายที่มี SO 2- 4 , NO - 3 ( หมู่อนุมูลกรด ) ฯลฯ ซึ่งเมื่ออิเล็กโทรลิซิสจะไม่ได้ผลิตภัณฑ์
44. เซลล์อิเล็กโทรไลต์ ที่เกิดจาก SO 2- 4 , NO - 3 ฯลฯ แต่จะได้ผลิตภัณฑ์ซึ่งเกิดจากน้ำแทน คือ ได้ก๊าซ O 2 สารละลายมีสมบัติเป็นกรด (H + ) ที่ขั้วบวก 4. ถ้าเป็นพวก Cl - , Br - , I - ซึ่งมีความสามารถในการให้ e - ได้ดีกว่าน้ำ จะได้ก๊าซ Cl 2 , Br 2 และ I 2 เป็นฟองปุดขึ้นที่ขั้วแอโนด ( ขั้วบวก ) Cl - ฎ 1/2Cl 2 + e - 5. จำง่าย ๆ ว่า ไอออน บวก ถ้าเกิดได้ต้องเกิดที่ ขั้วลบ และไอออน ลบ จะไปเกิดที่ ขั้วบวก Cl - , Br - , I - ฎ ขั้วบวก Cl 2 , Br 2 , I 2 Cu 2+ , Ag + ฎ ขั้วลบ เกิด Cu(s), Ag(s) SO 2- 4 , NO - 3 ฎ ฎ ขั้วบวก เกิด O 2 (g) Li + , Na + ฎ ฎ ขั้วลบ เกิด H 2 ( ไม่เกิด ) ( ไม่เกิด ) H 2 O H 2 O