• user warning: Table 'cache_filter' is marked as crashed and should be repaired query: SELECT data, created, headers, expire, serialized FROM cache_filter WHERE cid = '3:e579a53d49de2f2c88115960ef2d1c59' in /home/tgv/htdocs/includes/cache.inc on line 27.
  • user warning: Table 'cache_filter' is marked as crashed and should be repaired query: UPDATE cache_filter SET data = '<!--paging_filter--><p align=\"center\">\n<strong><span style=\"color: #0000ff\">เซลล์กัลวานิกหรือเซลล์วอลเตอิก ( Galvanic Cells or Voltaic Cell)</span></strong>\n</p>\n<p>\n     <span style=\"color: #0000ff\">คือ เซลล์ไฟฟ้าเคมีหรือระบบที่ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟ้า โดยภายในเซลล์เกิดปฏิกิริยาการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากสารหนึ่งไปอีกสารหนึ่ง(ปฏิกิริยารีดอกซ์) โดยที่สารตั้งต้นไม่ได้สัมผัสกันโดยตรง ทำให้การไหลของอิเล็กตรอนผ่านตัวนำอย่างต่อเนื่อง จึงเกิดกระแสไฟฟ้าไหลในวงจร</span></p>\n<p>     เซลล์กัลวานิก ประกอบด้วยสองครึ่งเซลล์ แต่ละครึ่งเซลล์มักประกอบด้วยโลหะ ซึ่งเป็นขั้วไฟฟ้าจุ่มอยู่ในสารละลายของไอออนของโลหะนั้น ทำหน้าที่เป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์ แต่ในบางครึ่งเซลล์ประกอบด้วยอโลหะกับอโลหะไอออน หรือไอออนสองชนิด กรณีนี้มักใช้ขั้วเฉื่อย เป็นขั้วไฟฟ้า เพราะอโลหะหรือไอออนไม่สามารถเป็นขั้วไฟฟ้าได้ \n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">เช่น มีก๊าซ H<sup><sub>2</sub></sup> อยู่ร่วมกับ H<sup>+</sup>  หรือ ก๊าซ Cl<sub>2</sub> อยู่ร่วมกับ Sn<sup>4+</sup> โดยมี Pt เป็นขั้วไฟฟ้า เป็นต้น (ขั้วไฟฟ้าเฉื่อย ไม่มีส่วนในการเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ เพียงแต่ทำหน้าที่ให้กระแสอิเล็กตรอนหรือกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเท่านั้น)</span></p>\n<p>     เซลล์กัลวานิก เป็นเซลล์ไฟฟ้าที่สามารถผลิตไฟฟ้าให้เกิดขึ้นได้เองด้วยปฏิกิริยารีดอกซ์ ในการศึกษาปฏิกิริยารีดอกซ์ เราใช้แผ่นโลหะจุ่มในสารละลายโดยตรง แต่ในเซลล็ไฟฟ้าเคมี แผ่นโลหะที่จะเกิดปฏิกิริยากับสารละลาย จะอยู่ในภาชนะต่างกัน แล้วนำมาต่อเชื่อมกัน เชลล์ไฟฟ้าจึงประกอบด้วยภาชนะ 2 ใบ เรียกภาชนะแต่ละใบว่า ครึ่งเซลล์( Half Cell)</p>\n<p>     ครึ่งเซลล์ คือ แผ่นโลหะที่จุ่มในสารละลายของไอออนของโลหะนั้นหรือก๊าซที่พ่นลงในสารละลายของก๊าซนั้น แผ่นโลหะหรือก๊าซที่จุ่มอยู่ในสารละลายเรียกว่า ขั้วไฟฟ้า ขั้วไฟฟ้าจะมี 3 ชนิด </p>\n<p>     1. ขั้วไฟฟ้าโลหะ คือ แผ่นโลหะที่จุ่มในสารละลายของไอออนของโลหะนั้น ขั้วโลหะจะทำหน้าที่ เกิดปฏิกิริยาและนำอิเล็กตรอน <br />\n     2. ขั้วไฟฟ้าก๊าซ คือ ก๊าซที่พ่นลงไปในสารละลาย ก๊าซจะทำหน้าที่ในการเกิดปฏิกิริยา แต่นำอิเล็กตรอนไม่ได้ จึงต้องใช้ร่วมกับขั้วไฟฟ้าเฉื่อย <br />\n     3. ขั้วไฟฟ้าเฉื่อย เป็นขั้วไฟฟ้าที่ช่วยนำอิเล็กตรอน แต่ไม่มีส่วนร่วมในการเกิดปฏิกิริยาต้องใช้ร่วมกับขั้วไฟฟ้าก๊าซ ขั้วไฟฟ้าเฉื่อย \n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">     เมื่อนำครึ่งเซลล์ที่ต่างกัน 2 ครึ่งเซลล์ มาต่อเชื่อมเข้าด้วยกัน โดยเชื่อมวงจรภายในด้วยสะพานไอออนและเชื่อมวงจรภายนอกด้วยตัวต้านทาน จะเกิดการไหลของอิเล็กตรอนขึ้น อิเล็กตรอนไหลไปทางใด เข็มโวลต์มิเตอร์จะเบนไปในทิศทางนั้น </span>\n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">     เซลล์กัลวานิกประกอบด้วยสองครึ่งเซลล์ โดยแต่ละครึ่งเซลล์จะประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าที่จุ่มลงไปในสารละลาย แท่งสังกะสีและแท่งทองแดงในเซลล์เป็นขั้วไฟฟ้าซึ่งเรียกว่า อิเล็กโทรด (electrode) ขั้วที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน เรียกว่า ขั้วแอโนด (anode) และขั้วที่เกิดปฏิกิริยารีดักชัน เรียกว่า ขั้วแคโทด (cathode) </span></p>\n<p>     - ปฏิกิริยาออกซิเดชันที่แอโนด (Zn)      Zn<sub>(s)</sub>   → Zn <sup>2+</sup> (aq) + 2e<sup> -</sup> <br />\n     - ปฏิกิริยารีดักชันที่แคโทด (Cu)           Cu <sup>2+</sup> <sub>(aq)</sub> + 2e<sup>-    </sup>→  Cu<sub>(s)</sub> \n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">     <strong>หมายเหตุ :</strong> ประจุที่สะสมจะทำให้ออกซิเดชันที่แคโทดและรีดักชันที่แอโนดเกิดยากขึ้น ระหว่างที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันขึ้นที่ขั้วแอโนด Zn จะค่อย ๆ กร่อนแล้วเกิดเป็น Zn <sup>2+</sup> ละลายลงมาในสารละลายที่มี Zn <sup>2+</sup> และ SO <sub>4</sub> <sup>2-</sup> ส่วนที่ขั้วแคโทด Cu <sup>2+</sup> จากสารละลายเกิดปฏิกิริยารีดักชันกลายเป็นอะตอมของทองแดงเกาะอยู่ที่ผิวของขั้วไฟฟ้า เมื่อปฏิกิริยาดำเนินไปจะพบว่าในครึ่งเซลล์ออกซิเดชันสารละลายจะมีประจุบวก (Zn <sup>2+</sup> ) มากกว่าประจุลบ (SO <sup><sub>4</sub></sup> <sup>2-</sup> ) และในครึ่งเซลล์รีดักชันสารละลายจะมีประจุลบ (SO <sub>4</sub> <sup>2-</sup> ) มากกว่าประจุบวก (Cu <sup>2+</sup> ) จึงเกิดความไม่สมดุลทางไฟฟ้าขึ้น ปัญหานี้สามารถที่จะแก้ไขได้โดยการใช้ สะพานเกลือ (salt bridge) เชื่อมต่อระหว่างสองครึ่งเซลล์ ซึ่งสะพานเกลือทำจากหลอดแก้วรูปตัวยู ภายในบรรจุอิเล็กโตรไลต์ที่ไม่ทำปฏิกิริยากับสารในเซลล์และมีไอออนบวก ไอออนลบเคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้เคียงกัน หรือทำจากกระดาษกรองชุบอิเล็กโตรไลต์ โดยสะพานเกลือทำหน้าที่เป็นตัวกลางที่เชื่อมต่อระหว่างครึ่งเซลล์ทั้งสอง และเป็นสิ่งที่ป้องกันการเกิดการสะสมของประจุโดยไอออนบวกจากสะพานเกลือจะเคลื่อนที่ไปยังครึ่งเซลล์ที่มีประจุลบมาก ในทางตรงกันข้ามไอออนลบก็จะเคลื่อนที่ไปยังครึ่งเซลล์ที่มีประจุมาก จึงทำให้ปฏิกิริยาดำเนินต่อไปได้ในเวลาที่มากขึ้น  และเนื่องจากครึ่งเซลล์ทั้งสองเชื่อมต่อกับวงจรภายนอก ครึ่งเซลล์ที่มีศักย์รีดักชันสูงกว่าจะเกิดรีดักชัน และครึ่งเซลล์ที่มีศักย์รีดักชันต่ำกว่าจะ(ถูกบังคับให้)เกิดออกซิเดชัน ความต่างศักย์ระหว่างอิเล็กโทรดนี้ เรียกว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้า (electromotive force: emf) และมีหน่วยเป็น โวลต์ (volt) </span>\n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\"><strong>สะพานไอออนหรือเกลือ (Salt Bridge )</strong></span></p>\n<p>     ส่วนประกอบของสะพานไอออน คือ เป็นหลอดแก้วรูปตัวยู ภายในบรรจุสารละลายของเกลือที่อิ่มตัว ปลายของข้างปิดด้วยสำลีหรือใยแก้ว \n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\"><strong>สมบัติของเกลือที่จะใช้ทำสะพานไอออน คือ</strong></span></p>\n<p>     1. ละลายน้ำได้ดี และแตกตัวได้ 100%<br />\n     2. ต้องไม่ทำปฏิกิริยากับสารใดๆ ที่อยู่ภายในครึ่งเซลล์ทั้งสอง <br />\n     3. ไอออนบวก และแลบ ที่ได้จากการแตกตัว จะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าๆกัน</p>\n<p><span style=\"color: #0000ff\"><strong>วิธีทำสะพานไอออน</strong></span></p>\n<p>     นำเหลือทีเหมาะสม ละลายน้ำจนอิ่มตัว แล้วผสมกับวุ้นในสัดส่วนที่พอเหมาะ อุ่นให้วุ้นละลายแล้วเทในหลอดแก้วรูปตัวยู ปิดปลายหลอดแก้ว \n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\"><strong>หลักการเขียนแผนภาพเซลล์กัลวานิก</strong>    <br />\n       <br />\n     1. เขียนครึ่งเซลล์ออกซิเดชันไว้ทางด้านซ้ายของสะพานไอออน และเขียนครึ่งเซลล์รีดักชันไว้ทางด้านขวาของสะพานไอออน <br />\n     2. ใช้เครื่องหมาย // แทนสะพานไอออน <br />\n     3. ในครึ่งเซลล์ออกซิเดชัน เขียนโลหะที่เป็นแอโนดไว้ซ้ายสุด ตามด้วยโลหะไอออนคั่นกลางด้วย / <br />\n     4. ในครึ่งเซลล์รีดักชัน เขียนโลหะไอออนก่อน แล้วเขียนโลหะที่เป็นแอโนดไว้ขวาสุด คั่นกลางด้วย / <br />\n     5. ในครึ่งเซลล์ใดๆที่มีสารสถานะเดียวกันมากกว่า 1 ชนิดให้ใช้เครื่องหมาย ( , ) คั่นระหว่างสารที่สถานะเดียวกัน <br />\n     6. ถ้าต้องการระบุความเข้มข้น หรือความดันให้เขียนไว้ในวงเล็บหลังสารชนิดนั้นๆ <br />\n     7. ถ้าเป็นขั้วไฟฟ้า ก๊าซจะต้องใส่ขั้วไฟฟ้าเฉื่อยคือ Pt หรือ C เป็นขั้วไฟฟ้า </span>\n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\"><strong>ตัวอย่าง<br />\n</strong><br />\n     Zn     ----&gt;   Zn<sup>+  </sup>+ <sup> </sup>2 e <sup>-</sup>………… (1)    Oxidation Reaction <br />\n     Cu <sup>2+</sup> + 2 e<sup>-</sup> -----&gt; Cu ………… .(2)    Reduction Reaction <br />\n     Zn + Cu<sup> 2+ </sup>-----&gt; Cu + Zn <sup>2+</sup> ………… .  (3) Redox Reaction </span>\n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\"><strong>จากตัวอย่างสามารถเขียนแผนภาพของเซลล์ได้ดังนี้ </strong></span></p>\n<p>     Zn <sub>( s )</sub> / Zn <sup>2+</sup> <sub>( aq, 1 M )  </sub>//  Cu <sup>2+</sup> <sub>( aq, 1 M</sub> <sub>)</sub> / Cu <sub>( s )</sub> \n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">การหาค่าศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์มาตรฐาน (E๐หาโดยตรงไม่ได้ต้องมีอิเล็กโทรดมาเปรียบเทียบ (Reference Electrode) ได้แก่ </span></p>\n<p>      1. โลหะตะกั่ว <br />\n      2. ก๊าซ H<sub>2 </sub>แล้วกำหนดให้ศักย์ของครึ่งเซลล์เปรียบเทียบเท่ากับศูนย์ แต่โดยทั่วไปไม่นิยมใช้โลหะเป็นอิเล็กโทรดเปรียบเทียบ เนื่องจากควบคุมความบริสุทธิ์ยากจึงหันมาให้ใช้ก๊าซ H<sub>2</sub> แทน <br />\n  <br />\n     การใช้ก๊าซ H<sub>2 </sub>เป็นอิเล็กโทรดเปรียบเทียบ ตามปกติก๊าซ H<sub>2</sub> ไม่นำไฟฟ้าและเกิดปฏิกิริยายาก จึงต้องใช้โลหะ Pt เป็นขั้วไฟฟ้าปละมี Pt Black เคลือบอยู่เพื่อช่วยให้เกิดปฏิกิริยาง่ายขึ้น จุ่มในสารละลายของกรด HCl และมีท่อก๊าซ H<sub>2</sub> ผ่านลงไป \n</p>\n<div style=\"text-align: center\">\n<span style=\"color: #0000ff\"><img border=\"0\" width=\"261\" src=\"/files/u3783/01.jpg\" height=\"169\" /> </span>\n</div>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">     จากรูป ขั้วลบ(Anode) คือ H<sub>2 </sub>ขั้วบวก(Cathode) คือ Cu  แผนภาพเซลล์ไฟฟ้าเคมี Pt<sub>(s)</sub> | H<sub>2(g)</sub> | H<sup>+</sup>(aq) || Cu<sup>2</sup><sub><sup>+</sup>(aq)</sub> | Cu(s) ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ = ศักย์ไฟฟ้าที่แคโทด(ขั้วบวก)     -    ศักย์ที่แอโนด(ขั้วลบ) <br />\n     E(เซลล์) = ศักย์ Cu   -    ศักย์ H<sub>2 </sub> <br />\n     E(เซลล์) = ศักย์ Cu    -  0 </span>\n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">     ดังนั้น ศักย์ครึ่งเซลล์ของ Cu = + (มีค่าเป็นบวกแสดงว่า Cu<sup>2+ </sup>ชิง e ดีกว่า H<sup>+</sup>) แต่ค่าศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์ (E) ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบหลายอย่างคือ </span></p>\n<p>     1. ความเข้มข้นของสารละลาย <br />\n     2. อุณหภูมิ <br />\n     3. ความดัน (ถ้าเป็นก๊าซ) <br />\n     4. ชนิดของขั้ว \n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">     จากองค์ประกอบทั้ง 5 ข้อ จึงต้องกำหนดมาตรฐานโดยใช้ความดัน 1 โมล/ลิตร ,   T = 0.25 <sup>0</sup>C, ความดัน = 1 บรรยากาศ (E -&gt; E<sup>0</sup>) </span>\n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">     ดังนั้น เราจึงเรียกศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์ ณ ภาวะมาตรฐานว่า ศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์มาตรฐาน (E<sup>0</sup>) และค่า E<sup>0</sup> ไม่ขึ้นกับปริมาณ </span>\n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\"><strong>สรุป <br />\n</strong><br />\n     1. ถ้า E<sup>0 </sup>เป็นบวกแสดงว่าครึ่งเซลล์นั้นชิง e<sup>- </sup>ได้ดีกว่าครึ่งเซลล์ H<sub>2</sub> ถ้า E<sup>0</sup> เป็นลบแสดงว่าครึ่งเซลล์นั้นชิง e<sup>-</sup> สู้ครึ่งเซลล์ H<sub>2</sub> ไม่ได้ <br />\n     2. ถ้า E<sup>0</sup> บวกมากชิง e<sup>- </sup>ดีกว่าบวกน้อย &gt; 0 &gt; ลบน้อย &gt; ลบมาก </span>\n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\"><strong>ประโยชน์ของค่าศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์มาตรฐาน</strong> </span>\n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">     1. ใช้เรียงลำดับการชิง e<sup>-</sup> หรือตัวออกซิไดซ์ <br />\n     2. ใช้เรียงลำดับการให้ e<sup>-</sup> หรือตัวรีดิวซ์ <br />\n     3. ใช้บอกให้ทราบถึงขั้วบวก ขั้วลบ แอโนด แคโทด ความต่างศักย์ แผนภาพ ปฏิกิริยา และอื่นๆ เมื่อนำครึ่งเซลล์มาต่อเข้าด้วยกัน    </span>\n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">     4. ใช้บอกให้ทราบว่าโลหะใดใช้ป้องกันการผุของ Fe ได้ (โดยเสีย e<sup>- </sup>ง่ายกว่า Fe) <br />\n     5. ใช้บอกให้ทราบว่าโลหะใดทำให้ Fe ผุเร็วขึ้น (โดยเสีย e<sup>- </sup>ยากกว่า Fe) <br />\n     6. ใช้ทำนายการเกิดปฏิกิริยาได้หรือไม่ได้ โดยการหาค่า E<sup>0</sup> ของเซลล์ตามโจทย์กำหนด ถ้า </span>\n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">     E<sup>0</sup> ของเซลล์เป็นวกเกิดได้ ถ้า E<sup>0</sup> ของเซลล์เป็นลบเกิดไม่ได้ (หมายถึง เกิดตรงกันข้าม) แต่ไม่บอกว่าเกิดเร็วหรือช้า (อัตราเร็ว) หรือเกิดมากหรือน้อย </span>\n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\"><strong>ตัวอย่าง จากค่า E<sup>0 </sup>ต่อไปนี้</strong> </span>\n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">     Zn<sup>2+</sup> + 2e<sup>-  </sup>  ------&gt; Zn <br />\n     E<sup>0 </sup>= - 0.76 </span></p>\n<p>     Fe<sup>2+ </sup>+ 2e<sup>- </sup>  -------&gt; Fe <br />\n     E<sup>0 </sup>= - 0.44 </p>\n<p>    Cl<sub>2 </sub>+ 2e<sup>- </sup>  -------&gt; 2Cl<sup>-</sup> <br />\n    E<sup>0 </sup>= + 1.36 </p>\n<p>    H<sub>2</sub> + 2e<sup>- </sup>   ------&gt; 2H<span style=\"color: #0000ff\"><sup>+ <br />\n</sup>    E<sup>0 </sup>= 0.00 </span></p>\n<p>    Cu<sup>2+</sup> + 2e<sup>- </sup>  ------&gt; Cu <br />\n    E<sup>0</sup> = + 0.34 \n</p>\n<p>\n<br />\n<span style=\"color: #0000ff\">    1. การเรียงลำดับการชิง e<sup>-</sup> หรือตัวออกซิไดซ์จากมากไปน้อย (ซ้ายมือ) + มาก ชิง e <sup>-</sup> ดีกว่า + น้อย Cl<sup><sub>2</sub></sup> , Cu<sup>2+</sup> , H<sup>+</sup> , Fe<sup>2+</sup> , Zn<sup>2+</sup> <br />\n    2. การเรียงลำดับการให้ e<sup>-</sup> จากง่ายไปยากหรือตัวรีดิวซ์จากมากไปน้อย (ขวามือ) Zn , Fe , H<sub>2</sub> , Cu , Cl<sup>- </sup><br />\n    3. เมื่อนำครึ่งเซลล์ Zn ต่อกับครึ่งเซลล์ Cu การหาขั้วบวก ขั้วลบ แอโนด แคโทด ศักย์ของเซลล์(ความต่างศักย์) หาได้ดังนี้ </span>\n</p>\n<div style=\"text-align: center\">\n<span style=\"color: #0000ff\"><img border=\"0\" width=\"347\" src=\"/files/u3783/02.jpg\" height=\"113\" /> </span>\n</div>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">ความต่างศักย์      ศักย์ที่ขั้วบวก (แคโทด) - ศักย์ที่ขั้วลบ (แอโนด) <br />\n                      = ศักย์ของเซลล์ (E<sup>0 </sup>เซลล์) <br />\n                      = Cu  -  Zn <br />\n                      = + 0.34   -  (-0.76) <br />\n                      = + 1.10 Volts </span>\n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">แผนภาพเซลล์กัลวานิก Zn / Zn<sup>2+</sup> || Cu<sup>2+</sup> / Cu </span>\n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">ปฏิกิริยา            ครึ่งเซลล์แอโนด Zn --------&gt; Zn<sup>2+</sup> + 2e<sup>-</sup> <br />\n                      ครึ่งเซลล์แคโทด Cu<sup>2+ </sup>+ 2e<sup>-</sup>    ----------&gt; Cu <br />\n                      ทั้งเซลล์ (Redox) ทำให้ หมดไป (1) + (2) <br />\n                      Zn + Cu<sup>2+</sup>   ---------&gt; Cu + Zn<sup>2+</sup> </span>\n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">     4. โลหะที่ป้องกันการผุกร่อนของ Fe ได้ (โลหะที่เสีย e ง่ายกว่า Fe) ก็คือ โลหะ Zn <br />\n     5. โลหะที่ทำให้ Fe ผุเร็วขึ้น (โลหะที่เสีย e ยากกว่า Fe) ก็คือ โลหะ Cu </span>\n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\"><strong>หลักการใช้ค่า E0ทำนายการเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์</strong> </span>\n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">     1. เขียนสมการตามโจทย์กำหนด <br />\n     2. หาขั้วแคโทด (ขั้วที่เกิดปฏิกิริยา Reduction) และขั้วแอโนด (ขั้วที่เกิดปฏิกิริยา Oxidation) ตามโจทย์กำหนดในสารตั้งต้น <br />\n     3. หาค่า E<sup>0</sup> ของเซลล์จากสมการ E<sup>0</sup> เซลล์ = E<sup>0</sup> แคโทด - E<sup>0</sup> แอโนด ถ้า E<sup>0</sup> ของเซลล์ออกมาเป็นบวกแสดงว่าปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นได้ เช่น Zn + 2H<sup>+ </sup>----&gt; Zn<sup>2+ </sup>+ H<sub>2</sub> E<sup>0</sup> เซลล์ = +0.76 volts Cu + 2H+ ----&gt; Cu<sup>2+</sup> + H<sub>2</sub> E<sup>0</sup> เซลล์ = -0.34 volts ถ้า E<sup>0</sup> ของเซลล์ออกมาเป็นลบแสดงว่าปฏิกิริยาไม่เกิดแต่เกิดตรงกันข้าม เช่น Cu<sup>2<sub>+</sub></sup> + H<sub>2</sub> ----&gt; Cu + 2H+ E<sup>0</sup> เซลล์ = +0.34 volts </span>\n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\"><strong>เซลล์กัลวานิกจำแนกได้ 2 ประเภท คือ</strong> </span>\n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">     1. เซลล์ปฐมภูมิ หมายถึง เซลล์กัลวานิกที่ปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล์เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ และทำให้เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับไม่ได้ หรือเป็นเซลล์ที่เมื่อใช้จนหมดแล้วไม่สามารถนำมาอัดไฟใหม่ได้<br />\n     2. เซลล์ทุติยภูมิ หมายถึง เซลล์กัลวานิกที่ปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล์เมื่อเกิดขึ้นแล้วสามารถทำให้เกิดย้อนกลับได้อีก โดยการอัดไฟเข้าไปใหม่ หรือหมายถึงเซลล์ที่เมื่อใช้ไฟหมดแล้วสามารถนำมาอัดไฟใหม่ได้อีก </span>\n</p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\"><strong>เซลล์ปฐมภูมิ</strong> </span>\n</p>\n<div style=\"text-align: center\">\n<span style=\"color: #0000ff\"><img border=\"0\" width=\"264\" src=\"/files/u3783/03.jpg\" height=\"149\" /> </span>\n</div>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">      1. ถ่านไฟฉายหรือเซลล์แห้งหรือเซลล์เลอคลังเช ประกอบด้วย กล่องสังกะสีเป็นขั้วแอโนด และมีแท่งคาร์บอนอยู่ตรงกลางเป็นแคโทด รอบ ๆ แท่งคาร์บอนมีแมงกานีส (IV) ออกไซด์ ผสมผงคาร์บอนโดยอัดติดกับแท่งคาร์บอน และรอบ ๆ แท่งคาร์บอนซึ่งหุ้มด้วยแมงกานีส (IV) ออกไซด์ผสมผงคาร์บอนมีสารละลายของแอมโมเนียคลอไรด์ซึ่งทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรไลต์บรรจุอยู่ เนื่องจากสารละลายของแอมโมเนียคลอไรด์เป็นของรั่วได้ง่ายจึงผสมกาวลงไปด้วย ด้านนอกของกล่องอาจหุ้มด้วยกระดาษแข็งหรือโลหะ โดยทั่วไปเซลล์ปฐมภูมิชนิดนี้มีศักย์ไฟฟ้า<br />\n     2. เซลล์แอลคาไลน์ มีส่วนประกอบและหลักการเดียวกับถ่านไฟฉาย แต่ใช้สารละลาย KOH เป็นอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งมีสมบัติเป็นเบส เซลล์ชนิดนี้มีศักย์ไฟฟ้าเท่ากับเซลล์แห้งแต่ให้กระแสไฟฟ้าได้นานกว่า เนื่องจากน้ำและไฮดรอกไซด์ไอออนที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาหมุนเวียนกลับไปเป็นสารตั้งต้นของปฏิกิริยาได้อีก </span>\n</p>\n<div style=\"text-align: center\">\n<span style=\"color: #0000ff\"><img border=\"0\" width=\"349\" src=\"/files/u3783/04.jpg\" height=\"267\" /> </span>\n</div>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">     3. เซลล์ปรอท อาศัยหลักการเดียวกับเซลล์แอลคาไลน์ แต่ใช้เมอคิวรี (II) ออกไซด์แทนแมงกานีส (IV) ออกไซด์ เซลล์ปรอทให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.3 โวลต์ ให้กระแสไฟฟ้าต่ำ แต่มีข้อดีที่สามารถให้ศักย์ไฟฟ้าเกือบคงที่ตลอดอายุการใช้งาน นิยมใช้กันมากในเครื่องฟังเสียงสำหรับคนหูพิการ      </span></p>\n<div style=\"text-align: center\">\n<span style=\"color: #0000ff\"><img border=\"0\" width=\"166\" src=\"/files/u3783/05.jpg\" height=\"157\" /> </span>\n</div>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">     4. เซลล์เงิน มีส่วนประกอบเช่นเดียวกับเซลล์ปรอท แต่ใช้ซิลเวอร์ออกไซด์แทนเมอร์คิวรี (II) ออกไซด์ เซลล์เงินให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.5 โวลต์ มีขนาดเล็กและมีอายุการใช้งานได้นานมากแต่มีราคาแพง จึงใช้กับอุปกรณ์หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าบางชนิด เช่น นาฬิกา เครื่องคิดเลข </span></p>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\"><strong>เซลล์ทุติยภูมิ</strong> </span>\n</p>\n<div style=\"text-align: center\">\n<span style=\"color: #0000ff\"><img border=\"0\" width=\"133\" src=\"/files/u3783/06.jpg\" height=\"134\" /> </span>\n</div>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">     1. เซลล์นิกเกิล – แคดเมียม หรือเซลล์นิแคด มีโลหะเมียมเป็นแอโนด นิกเกิล (IV) ออกไซด์เป็นแคโทด และมีสารละลายเบสเป็นอิเล็กโทรไลต์ เซลล์นิแคดให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.4 โวลต์ เมื่อใช้งานจนศักย์ไฟฟ้าลดต่ำลงแล้วสามารถนำมาประจุไฟได้ใหม่ ปฏิกิริยาในระหว่างการประจุไฟจะเกิดย้อนกลับกับปฏิกิริยาการจ่ายไฟ เซลล์นิแคดจึงมีข้อดีที่สามารถใช้ได้เป็นระยะเวลานาน   </span></p>\n<div style=\"text-align: center\">\n<span style=\"color: #0000ff\"><img border=\"0\" width=\"208\" src=\"/files/u3783/07.jpg\" height=\"163\" /> </span>\n</div>\n<p>\n<span style=\"color: #0000ff\">     2. เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว ใช้เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าในรถยนต์หรือจักรยานยนต์เรียกกันทั่วไปว่า แบตเตอรี่ ถึงแม้ว่าเซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่วจะอัดไฟใหม่ได้ แต่ก็มีการเสื่อมสภาพ เพราะ PbSO<sub>4</sub> ที่เกิดขึ้นที่ขั้วทั้งสองบางส่วนหลุดร่วงอยู่ที่ก้นภาชนะ ทำให้ขั้วทั้งสองสึกกร่อน และทำให้เสื่อมสภาพในที่สุด</span> </p>\n<p align=\"center\">\nที่มา <a href=\"http://school.obec.go.th/mrvilai/kindofgalvaniccell.htm\">http://school.obec.go.th/mrvilai/kindofgalvaniccell.htm</a>\n</p>\n', created = 1713056946, expire = 1713143346, headers = '', serialized = 0 WHERE cid = '3:e579a53d49de2f2c88115960ef2d1c59' in /home/tgv/htdocs/includes/cache.inc on line 112.

เซลล์กัลวานิก

เซลล์กัลวานิกหรือเซลล์วอลเตอิก ( Galvanic Cells or Voltaic Cell)

     คือ เซลล์ไฟฟ้าเคมีหรือระบบที่ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟ้า โดยภายในเซลล์เกิดปฏิกิริยาการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากสารหนึ่งไปอีกสารหนึ่ง(ปฏิกิริยารีดอกซ์) โดยที่สารตั้งต้นไม่ได้สัมผัสกันโดยตรง ทำให้การไหลของอิเล็กตรอนผ่านตัวนำอย่างต่อเนื่อง จึงเกิดกระแสไฟฟ้าไหลในวงจร

     เซลล์กัลวานิก ประกอบด้วยสองครึ่งเซลล์ แต่ละครึ่งเซลล์มักประกอบด้วยโลหะ ซึ่งเป็นขั้วไฟฟ้าจุ่มอยู่ในสารละลายของไอออนของโลหะนั้น ทำหน้าที่เป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์ แต่ในบางครึ่งเซลล์ประกอบด้วยอโลหะกับอโลหะไอออน หรือไอออนสองชนิด กรณีนี้มักใช้ขั้วเฉื่อย เป็นขั้วไฟฟ้า เพราะอโลหะหรือไอออนไม่สามารถเป็นขั้วไฟฟ้าได้

เช่น มีก๊าซ H2 อยู่ร่วมกับ H+  หรือ ก๊าซ Cl2 อยู่ร่วมกับ Sn4+ โดยมี Pt เป็นขั้วไฟฟ้า เป็นต้น (ขั้วไฟฟ้าเฉื่อย ไม่มีส่วนในการเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ เพียงแต่ทำหน้าที่ให้กระแสอิเล็กตรอนหรือกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเท่านั้น)

     เซลล์กัลวานิก เป็นเซลล์ไฟฟ้าที่สามารถผลิตไฟฟ้าให้เกิดขึ้นได้เองด้วยปฏิกิริยารีดอกซ์ ในการศึกษาปฏิกิริยารีดอกซ์ เราใช้แผ่นโลหะจุ่มในสารละลายโดยตรง แต่ในเซลล็ไฟฟ้าเคมี แผ่นโลหะที่จะเกิดปฏิกิริยากับสารละลาย จะอยู่ในภาชนะต่างกัน แล้วนำมาต่อเชื่อมกัน เชลล์ไฟฟ้าจึงประกอบด้วยภาชนะ 2 ใบ เรียกภาชนะแต่ละใบว่า ครึ่งเซลล์( Half Cell)

     ครึ่งเซลล์ คือ แผ่นโลหะที่จุ่มในสารละลายของไอออนของโลหะนั้นหรือก๊าซที่พ่นลงในสารละลายของก๊าซนั้น แผ่นโลหะหรือก๊าซที่จุ่มอยู่ในสารละลายเรียกว่า ขั้วไฟฟ้า ขั้วไฟฟ้าจะมี 3 ชนิด

     1. ขั้วไฟฟ้าโลหะ คือ แผ่นโลหะที่จุ่มในสารละลายของไอออนของโลหะนั้น ขั้วโลหะจะทำหน้าที่ เกิดปฏิกิริยาและนำอิเล็กตรอน
     2. ขั้วไฟฟ้าก๊าซ คือ ก๊าซที่พ่นลงไปในสารละลาย ก๊าซจะทำหน้าที่ในการเกิดปฏิกิริยา แต่นำอิเล็กตรอนไม่ได้ จึงต้องใช้ร่วมกับขั้วไฟฟ้าเฉื่อย
     3. ขั้วไฟฟ้าเฉื่อย เป็นขั้วไฟฟ้าที่ช่วยนำอิเล็กตรอน แต่ไม่มีส่วนร่วมในการเกิดปฏิกิริยาต้องใช้ร่วมกับขั้วไฟฟ้าก๊าซ ขั้วไฟฟ้าเฉื่อย

     เมื่อนำครึ่งเซลล์ที่ต่างกัน 2 ครึ่งเซลล์ มาต่อเชื่อมเข้าด้วยกัน โดยเชื่อมวงจรภายในด้วยสะพานไอออนและเชื่อมวงจรภายนอกด้วยตัวต้านทาน จะเกิดการไหลของอิเล็กตรอนขึ้น อิเล็กตรอนไหลไปทางใด เข็มโวลต์มิเตอร์จะเบนไปในทิศทางนั้น

     เซลล์กัลวานิกประกอบด้วยสองครึ่งเซลล์ โดยแต่ละครึ่งเซลล์จะประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าที่จุ่มลงไปในสารละลาย แท่งสังกะสีและแท่งทองแดงในเซลล์เป็นขั้วไฟฟ้าซึ่งเรียกว่า อิเล็กโทรด (electrode) ขั้วที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน เรียกว่า ขั้วแอโนด (anode) และขั้วที่เกิดปฏิกิริยารีดักชัน เรียกว่า ขั้วแคโทด (cathode)

     - ปฏิกิริยาออกซิเดชันที่แอโนด (Zn)      Zn(s)   → Zn 2+ (aq) + 2e -
     - ปฏิกิริยารีดักชันที่แคโทด (Cu)           Cu 2+ (aq) + 2e-    →  Cu(s)

     หมายเหตุ : ประจุที่สะสมจะทำให้ออกซิเดชันที่แคโทดและรีดักชันที่แอโนดเกิดยากขึ้น ระหว่างที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันขึ้นที่ขั้วแอโนด Zn จะค่อย ๆ กร่อนแล้วเกิดเป็น Zn 2+ ละลายลงมาในสารละลายที่มี Zn 2+ และ SO 4 2- ส่วนที่ขั้วแคโทด Cu 2+ จากสารละลายเกิดปฏิกิริยารีดักชันกลายเป็นอะตอมของทองแดงเกาะอยู่ที่ผิวของขั้วไฟฟ้า เมื่อปฏิกิริยาดำเนินไปจะพบว่าในครึ่งเซลล์ออกซิเดชันสารละลายจะมีประจุบวก (Zn 2+ ) มากกว่าประจุลบ (SO 4 2- ) และในครึ่งเซลล์รีดักชันสารละลายจะมีประจุลบ (SO 4 2- ) มากกว่าประจุบวก (Cu 2+ ) จึงเกิดความไม่สมดุลทางไฟฟ้าขึ้น ปัญหานี้สามารถที่จะแก้ไขได้โดยการใช้ สะพานเกลือ (salt bridge) เชื่อมต่อระหว่างสองครึ่งเซลล์ ซึ่งสะพานเกลือทำจากหลอดแก้วรูปตัวยู ภายในบรรจุอิเล็กโตรไลต์ที่ไม่ทำปฏิกิริยากับสารในเซลล์และมีไอออนบวก ไอออนลบเคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้เคียงกัน หรือทำจากกระดาษกรองชุบอิเล็กโตรไลต์ โดยสะพานเกลือทำหน้าที่เป็นตัวกลางที่เชื่อมต่อระหว่างครึ่งเซลล์ทั้งสอง และเป็นสิ่งที่ป้องกันการเกิดการสะสมของประจุโดยไอออนบวกจากสะพานเกลือจะเคลื่อนที่ไปยังครึ่งเซลล์ที่มีประจุลบมาก ในทางตรงกันข้ามไอออนลบก็จะเคลื่อนที่ไปยังครึ่งเซลล์ที่มีประจุมาก จึงทำให้ปฏิกิริยาดำเนินต่อไปได้ในเวลาที่มากขึ้น  และเนื่องจากครึ่งเซลล์ทั้งสองเชื่อมต่อกับวงจรภายนอก ครึ่งเซลล์ที่มีศักย์รีดักชันสูงกว่าจะเกิดรีดักชัน และครึ่งเซลล์ที่มีศักย์รีดักชันต่ำกว่าจะ(ถูกบังคับให้)เกิดออกซิเดชัน ความต่างศักย์ระหว่างอิเล็กโทรดนี้ เรียกว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้า (electromotive force: emf) และมีหน่วยเป็น โวลต์ (volt)

สะพานไอออนหรือเกลือ (Salt Bridge )

     ส่วนประกอบของสะพานไอออน คือ เป็นหลอดแก้วรูปตัวยู ภายในบรรจุสารละลายของเกลือที่อิ่มตัว ปลายของข้างปิดด้วยสำลีหรือใยแก้ว

สมบัติของเกลือที่จะใช้ทำสะพานไอออน คือ

     1. ละลายน้ำได้ดี และแตกตัวได้ 100%
     2. ต้องไม่ทำปฏิกิริยากับสารใดๆ ที่อยู่ภายในครึ่งเซลล์ทั้งสอง
     3. ไอออนบวก และแลบ ที่ได้จากการแตกตัว จะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าๆกัน

วิธีทำสะพานไอออน

     นำเหลือทีเหมาะสม ละลายน้ำจนอิ่มตัว แล้วผสมกับวุ้นในสัดส่วนที่พอเหมาะ อุ่นให้วุ้นละลายแล้วเทในหลอดแก้วรูปตัวยู ปิดปลายหลอดแก้ว

หลักการเขียนแผนภาพเซลล์กัลวานิก    
      
     1. เขียนครึ่งเซลล์ออกซิเดชันไว้ทางด้านซ้ายของสะพานไอออน และเขียนครึ่งเซลล์รีดักชันไว้ทางด้านขวาของสะพานไอออน
     2. ใช้เครื่องหมาย // แทนสะพานไอออน
     3. ในครึ่งเซลล์ออกซิเดชัน เขียนโลหะที่เป็นแอโนดไว้ซ้ายสุด ตามด้วยโลหะไอออนคั่นกลางด้วย /
     4. ในครึ่งเซลล์รีดักชัน เขียนโลหะไอออนก่อน แล้วเขียนโลหะที่เป็นแอโนดไว้ขวาสุด คั่นกลางด้วย /
     5. ในครึ่งเซลล์ใดๆที่มีสารสถานะเดียวกันมากกว่า 1 ชนิดให้ใช้เครื่องหมาย ( , ) คั่นระหว่างสารที่สถานะเดียวกัน
     6. ถ้าต้องการระบุความเข้มข้น หรือความดันให้เขียนไว้ในวงเล็บหลังสารชนิดนั้นๆ
     7. ถ้าเป็นขั้วไฟฟ้า ก๊าซจะต้องใส่ขั้วไฟฟ้าเฉื่อยคือ Pt หรือ C เป็นขั้วไฟฟ้า

ตัวอย่าง

     Zn     ---->   Zn 2 e -………… (1)    Oxidation Reaction
     Cu 2+ + 2 e- -----> Cu ………… .(2)    Reduction Reaction
     Zn + Cu 2+ -----> Cu + Zn 2+ ………… .  (3) Redox Reaction

จากตัวอย่างสามารถเขียนแผนภาพของเซลล์ได้ดังนี้

     Zn ( s ) / Zn 2+ ( aq, 1 M )  //  Cu 2+ ( aq, 1 M ) / Cu ( s )

การหาค่าศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์มาตรฐาน (E๐หาโดยตรงไม่ได้ต้องมีอิเล็กโทรดมาเปรียบเทียบ (Reference Electrode) ได้แก่

      1. โลหะตะกั่ว
      2. ก๊าซ H2 แล้วกำหนดให้ศักย์ของครึ่งเซลล์เปรียบเทียบเท่ากับศูนย์ แต่โดยทั่วไปไม่นิยมใช้โลหะเป็นอิเล็กโทรดเปรียบเทียบ เนื่องจากควบคุมความบริสุทธิ์ยากจึงหันมาให้ใช้ก๊าซ H2 แทน
  
     การใช้ก๊าซ H2 เป็นอิเล็กโทรดเปรียบเทียบ ตามปกติก๊าซ H2 ไม่นำไฟฟ้าและเกิดปฏิกิริยายาก จึงต้องใช้โลหะ Pt เป็นขั้วไฟฟ้าปละมี Pt Black เคลือบอยู่เพื่อช่วยให้เกิดปฏิกิริยาง่ายขึ้น จุ่มในสารละลายของกรด HCl และมีท่อก๊าซ H2 ผ่านลงไป

     จากรูป ขั้วลบ(Anode) คือ H2 ขั้วบวก(Cathode) คือ Cu  แผนภาพเซลล์ไฟฟ้าเคมี Pt(s) | H2(g) | H+(aq) || Cu2+(aq) | Cu(s) ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ = ศักย์ไฟฟ้าที่แคโทด(ขั้วบวก)     -    ศักย์ที่แอโนด(ขั้วลบ)
     E(เซลล์) = ศักย์ Cu   -    ศักย์ H
     E(เซลล์) = ศักย์ Cu    -  0

     ดังนั้น ศักย์ครึ่งเซลล์ของ Cu = + (มีค่าเป็นบวกแสดงว่า Cu2+ ชิง e ดีกว่า H+) แต่ค่าศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์ (E) ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบหลายอย่างคือ

     1. ความเข้มข้นของสารละลาย
     2. อุณหภูมิ
     3. ความดัน (ถ้าเป็นก๊าซ)
     4. ชนิดของขั้ว

     จากองค์ประกอบทั้ง 5 ข้อ จึงต้องกำหนดมาตรฐานโดยใช้ความดัน 1 โมล/ลิตร ,   T = 0.25 0C, ความดัน = 1 บรรยากาศ (E -> E0)

     ดังนั้น เราจึงเรียกศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์ ณ ภาวะมาตรฐานว่า ศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์มาตรฐาน (E0) และค่า E0 ไม่ขึ้นกับปริมาณ

สรุป 

     1. ถ้า E0 เป็นบวกแสดงว่าครึ่งเซลล์นั้นชิง e- ได้ดีกว่าครึ่งเซลล์ H2 ถ้า E0 เป็นลบแสดงว่าครึ่งเซลล์นั้นชิง e- สู้ครึ่งเซลล์ H2 ไม่ได้
     2. ถ้า E0 บวกมากชิง e- ดีกว่าบวกน้อย > 0 > ลบน้อย > ลบมาก

ประโยชน์ของค่าศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์มาตรฐาน

     1. ใช้เรียงลำดับการชิง e- หรือตัวออกซิไดซ์
     2. ใช้เรียงลำดับการให้ e- หรือตัวรีดิวซ์
     3. ใช้บอกให้ทราบถึงขั้วบวก ขั้วลบ แอโนด แคโทด ความต่างศักย์ แผนภาพ ปฏิกิริยา และอื่นๆ เมื่อนำครึ่งเซลล์มาต่อเข้าด้วยกัน   

     4. ใช้บอกให้ทราบว่าโลหะใดใช้ป้องกันการผุของ Fe ได้ (โดยเสีย e- ง่ายกว่า Fe)
     5. ใช้บอกให้ทราบว่าโลหะใดทำให้ Fe ผุเร็วขึ้น (โดยเสีย e- ยากกว่า Fe)
     6. ใช้ทำนายการเกิดปฏิกิริยาได้หรือไม่ได้ โดยการหาค่า E0 ของเซลล์ตามโจทย์กำหนด ถ้า

     E0 ของเซลล์เป็นวกเกิดได้ ถ้า E0 ของเซลล์เป็นลบเกิดไม่ได้ (หมายถึง เกิดตรงกันข้าม) แต่ไม่บอกว่าเกิดเร็วหรือช้า (อัตราเร็ว) หรือเกิดมากหรือน้อย

ตัวอย่าง จากค่า E0 ต่อไปนี้

     Zn2+ + 2e-    ------> Zn
     E0 = - 0.76

     Fe2+ + 2e  -------> Fe
     E0 = - 0.44

    Cl2 + 2e  -------> 2Cl-
    E0 = + 1.36

    H2 + 2e   ------> 2H+
    E0 = 0.00

    Cu2+ + 2e  ------> Cu
    E0 = + 0.34


    1. การเรียงลำดับการชิง e- หรือตัวออกซิไดซ์จากมากไปน้อย (ซ้ายมือ) + มาก ชิง e - ดีกว่า + น้อย Cl2 , Cu2+ , H+ , Fe2+ , Zn2+
    2. การเรียงลำดับการให้ e- จากง่ายไปยากหรือตัวรีดิวซ์จากมากไปน้อย (ขวามือ) Zn , Fe , H2 , Cu , Cl-
    3. เมื่อนำครึ่งเซลล์ Zn ต่อกับครึ่งเซลล์ Cu การหาขั้วบวก ขั้วลบ แอโนด แคโทด ศักย์ของเซลล์(ความต่างศักย์) หาได้ดังนี้

ความต่างศักย์      ศักย์ที่ขั้วบวก (แคโทด) - ศักย์ที่ขั้วลบ (แอโนด)
                      = ศักย์ของเซลล์ (E0 เซลล์) 
                      = Cu  -  Zn
                      = + 0.34   -  (-0.76) 
                      = + 1.10 Volts

แผนภาพเซลล์กัลวานิก Zn / Zn2+ || Cu2+ / Cu

ปฏิกิริยา            ครึ่งเซลล์แอโนด Zn --------> Zn2+ + 2e-
                      ครึ่งเซลล์แคโทด Cu2+ + 2e-    ----------> Cu
                      ทั้งเซลล์ (Redox) ทำให้ หมดไป (1) + (2)
                      Zn + Cu2+   ---------> Cu + Zn2+

     4. โลหะที่ป้องกันการผุกร่อนของ Fe ได้ (โลหะที่เสีย e ง่ายกว่า Fe) ก็คือ โลหะ Zn
     5. โลหะที่ทำให้ Fe ผุเร็วขึ้น (โลหะที่เสีย e ยากกว่า Fe) ก็คือ โลหะ Cu

หลักการใช้ค่า E0ทำนายการเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์

     1. เขียนสมการตามโจทย์กำหนด
     2. หาขั้วแคโทด (ขั้วที่เกิดปฏิกิริยา Reduction) และขั้วแอโนด (ขั้วที่เกิดปฏิกิริยา Oxidation) ตามโจทย์กำหนดในสารตั้งต้น
     3. หาค่า E0 ของเซลล์จากสมการ E0 เซลล์ = E0 แคโทด - E0 แอโนด ถ้า E0 ของเซลล์ออกมาเป็นบวกแสดงว่าปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นได้ เช่น Zn + 2H+ ----> Zn2+ + H2 E0 เซลล์ = +0.76 volts Cu + 2H+ ----> Cu2+ + H2 E0 เซลล์ = -0.34 volts ถ้า E0 ของเซลล์ออกมาเป็นลบแสดงว่าปฏิกิริยาไม่เกิดแต่เกิดตรงกันข้าม เช่น Cu2+ + H2 ----> Cu + 2H+ E0 เซลล์ = +0.34 volts

เซลล์กัลวานิกจำแนกได้ 2 ประเภท คือ

     1. เซลล์ปฐมภูมิ หมายถึง เซลล์กัลวานิกที่ปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล์เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ และทำให้เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับไม่ได้ หรือเป็นเซลล์ที่เมื่อใช้จนหมดแล้วไม่สามารถนำมาอัดไฟใหม่ได้
     2. เซลล์ทุติยภูมิ หมายถึง เซลล์กัลวานิกที่ปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล์เมื่อเกิดขึ้นแล้วสามารถทำให้เกิดย้อนกลับได้อีก โดยการอัดไฟเข้าไปใหม่ หรือหมายถึงเซลล์ที่เมื่อใช้ไฟหมดแล้วสามารถนำมาอัดไฟใหม่ได้อีก

เซลล์ปฐมภูมิ

      1. ถ่านไฟฉายหรือเซลล์แห้งหรือเซลล์เลอคลังเช ประกอบด้วย กล่องสังกะสีเป็นขั้วแอโนด และมีแท่งคาร์บอนอยู่ตรงกลางเป็นแคโทด รอบ ๆ แท่งคาร์บอนมีแมงกานีส (IV) ออกไซด์ ผสมผงคาร์บอนโดยอัดติดกับแท่งคาร์บอน และรอบ ๆ แท่งคาร์บอนซึ่งหุ้มด้วยแมงกานีส (IV) ออกไซด์ผสมผงคาร์บอนมีสารละลายของแอมโมเนียคลอไรด์ซึ่งทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรไลต์บรรจุอยู่ เนื่องจากสารละลายของแอมโมเนียคลอไรด์เป็นของรั่วได้ง่ายจึงผสมกาวลงไปด้วย ด้านนอกของกล่องอาจหุ้มด้วยกระดาษแข็งหรือโลหะ โดยทั่วไปเซลล์ปฐมภูมิชนิดนี้มีศักย์ไฟฟ้า
     2. เซลล์แอลคาไลน์ มีส่วนประกอบและหลักการเดียวกับถ่านไฟฉาย แต่ใช้สารละลาย KOH เป็นอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งมีสมบัติเป็นเบส เซลล์ชนิดนี้มีศักย์ไฟฟ้าเท่ากับเซลล์แห้งแต่ให้กระแสไฟฟ้าได้นานกว่า เนื่องจากน้ำและไฮดรอกไซด์ไอออนที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาหมุนเวียนกลับไปเป็นสารตั้งต้นของปฏิกิริยาได้อีก

     3. เซลล์ปรอท อาศัยหลักการเดียวกับเซลล์แอลคาไลน์ แต่ใช้เมอคิวรี (II) ออกไซด์แทนแมงกานีส (IV) ออกไซด์ เซลล์ปรอทให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.3 โวลต์ ให้กระแสไฟฟ้าต่ำ แต่มีข้อดีที่สามารถให้ศักย์ไฟฟ้าเกือบคงที่ตลอดอายุการใช้งาน นิยมใช้กันมากในเครื่องฟังเสียงสำหรับคนหูพิการ     

     4. เซลล์เงิน มีส่วนประกอบเช่นเดียวกับเซลล์ปรอท แต่ใช้ซิลเวอร์ออกไซด์แทนเมอร์คิวรี (II) ออกไซด์ เซลล์เงินให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.5 โวลต์ มีขนาดเล็กและมีอายุการใช้งานได้นานมากแต่มีราคาแพง จึงใช้กับอุปกรณ์หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าบางชนิด เช่น นาฬิกา เครื่องคิดเลข

เซลล์ทุติยภูมิ

     1. เซลล์นิกเกิล – แคดเมียม หรือเซลล์นิแคด มีโลหะเมียมเป็นแอโนด นิกเกิล (IV) ออกไซด์เป็นแคโทด และมีสารละลายเบสเป็นอิเล็กโทรไลต์ เซลล์นิแคดให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.4 โวลต์ เมื่อใช้งานจนศักย์ไฟฟ้าลดต่ำลงแล้วสามารถนำมาประจุไฟได้ใหม่ ปฏิกิริยาในระหว่างการประจุไฟจะเกิดย้อนกลับกับปฏิกิริยาการจ่ายไฟ เซลล์นิแคดจึงมีข้อดีที่สามารถใช้ได้เป็นระยะเวลานาน  

     2. เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่ว ใช้เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าในรถยนต์หรือจักรยานยนต์เรียกกันทั่วไปว่า แบตเตอรี่ ถึงแม้ว่าเซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกั่วจะอัดไฟใหม่ได้ แต่ก็มีการเสื่อมสภาพ เพราะ PbSO4 ที่เกิดขึ้นที่ขั้วทั้งสองบางส่วนหลุดร่วงอยู่ที่ก้นภาชนะ ทำให้ขั้วทั้งสองสึกกร่อน และทำให้เสื่อมสภาพในที่สุด

ที่มา http://school.obec.go.th/mrvilai/kindofgalvaniccell.htm

สร้างโดย: 
อ.พิมล โคตรมิตร

มหาวิทยาลัยศรีปทุม ผู้ใหญ่ใจดี
 

 ช่วยด้วยครับ
นักเรียนที่สร้างบล็อก กรุณาอย่า
คัดลอกข้อมูลจากเว็บอื่นทั้งหมด
ควรนำมาจากหลายๆ เว็บ แล้ววิเคราะห์ สังเคราะห์ และเขียนขึ้นใหม่
หากคัดลอกทั้งหมด จะถูกดำเนินคดี
ตามกฎหมายจากเจ้าของลิขสิทธิ์
มีโทษทั้งจำคุกและปรับในอัตราสูง

ช่วยกันนะครับ 
ไทยกู๊ดวิวจะได้อยู่นานๆ 
ไม่ถูกปิดเสียก่อน

ขอขอบคุณในความร่วมมือครับ

อ่านรายละเอียด

ด่วน...... ขณะนี้
พระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ (ฉบับที่ 2) พ.ศ. 2558 
มีผลบังคับใช้แล้ว 
ขอให้นักเรียนและคุณครูที่ใช้งาน
เว็บ thaigoodview ในการส่งการบ้าน
ระมัดระวังการละเมิดลิขสิทธิ์ด้วย
อ่านรายละเอียดที่นี่ครับ

 

สมาชิกที่ออนไลน์

ขณะนี้มี สมาชิก 0 คน และ ผู้เยี่ยมชม 491 คน กำลังออนไลน์