รายงานบทปฏิบัติการทดลอง เรื่อง การถ่ายโอนอิเล็กตรอน

การทดลองท่ี 2 (Experiment II) : การถ่ายโอนอเิ ลก็ ตรอนในเซลล์กลั วานิก วนั ท่ที าการทดลอง วนั องั คารท่ี 3 กรกฎาคม 2558 รายช่ือสมาชิก 1. นายครรชิต ติ๊บแสน เลขท่ี 3 2. นายธนพล บุญปัน เลขที่ 4 3. นายรัชพล ไชยนนั ตะ๊ เลขที่ 5 4. นางสาวขนิษฐา เจ้ือจิ๋ว เลขท่ี 7 5. นางสาวมยรุ ีรัตน์ โพทะ เลขท่ี 9 1. จุดประสงค์การทดลอง (Objective) 1) เพือ่ ศึกษาวธิ ีสร้างเซลลก์ ลั วานิกและปฏิกิริยาท่ีเกิดข้ึนภายในเซลล์ 2. อุปกรณ์การทดลอง (Materials) 1) บีกเกอร์ขนาดเล็ก (Beaker) 2) แทง่ แกว้ คนสาร (Sterring Rod ) 3) แผน่ พลาสติกติดเคร่ืองแกว้ (Lebel) 4) กระดาษกรอง 5) โวลตม์ ิเตอร์ (Volte meter) 3. สารเคมี (Chemicals) 1) สารละลายซิงค(์ II)ซลั เฟต (ZnSO4) ความเขม้ ขน้ 0.1 mol/L 2) สารละลายคอปเปอร์(II)ซลั เฟต (CuSO2) ความเขม้ ขน้ 0.1 mol/L 3) กรดไฮโดรคลอริก (HCl) ความเขม้ ขน้ 2.0 mol/L 4) สารละลายแมกนีเซียม(II)ซลั เฟต (Mg(S)) ความเขม้ ขน้ 0.1 mol/L 5) แผน่ โลหะทองแดงบริสุทธ์ิ (Cu(S)) 6) แผน่ โลหะสงั กะสีบริสุทธ์ิ (Zn(S)) 7) แผน่ โลหะแมกนีเซียมบริสุทธ์ิ (Mg(S))

4. วธิ ีการทดลอง (Procedure) ตอนท่ี 1 : ศึกษาการถ่ายโอนอเิ ลก็ ตรอนในเซลล์กลั วานิก ระหว่าง Zn(S)/Zn2+(aq) กบั Cu(S)/Cu2+(aq) 1) ใหโ้ ลหะสังกะสี (Zn(S)) เป็ นข้วั แอโนด และโลหะทองแดง (Cu(S)) เป็ นข้วั แคโทด Cathode Salt bridge Anode Cu(S) Volte meter CuSO4 0.1 M Zn(S) ZnSO4 0.1 M 2) สลบั ใหโ้ ลหะสังกะสี (Zn(S)) เป็ นข้วั แคโทด และโลหะทองแดง (Cu(S)) เป็ นข้วั แอโนด Anode Salt bridge Cathode Cu(S) Volte meter CuSO4 0.1 M Zn(S) ZnSO4 0.1 M

ตอนท่ี 2 : ศึกษาการถ่ายโอนอเิ ลก็ ตรอนในเซลล์กลั วานิก ระหว่าง Cu(S)/Cu2+(aq) กบั Mg) (S)/ Mg2+(aq) 1) ใหโ้ ลหะทองแดง (Cu(S)) เป็ นข้วั แอโนด และโลหะแมกนีเซียม (Mg (S)) เป็ นข้วั แคโทด Anode Salt bridge Cathode Volte meter Cu(S) Mg(S) CuSO4 0.1 M MgSO4 0.1 M 2) สลบั ใหโ้ ลหะทองแดง (Cu(S)) เป็ นข้วั แคโทด และโลหะแมกนีเซียม (Mg)(S)) เป็ นข้วั แอโนด Anode Salt bridge Cathode Volte meter Mg(S) Cu(S) MgSO4 0.1 M CuSO4 0.1 M

ตอนท่ี 3 : ศึกษาการถ่ายโอนอเิ ลก็ ตรอนในเซลล์กลั วานิก ระหว่าง Zn(S)/Zn2+(aq) กบั Mg) (S)/ Mg2+(aq) 1) ใหโ้ ลหะสังกะสี (Zn(S)) เป็ นข้วั แอโนด และโลหะแมกนีเซียม (Mg (S)) เป็ นข้วั แคโทด Cathode Salt bridge Anode Mg(S) Volte meter MgSO4 0.1 M Zn(S) ZnSO4 0.1 M 2) สลบั ใหโ้ ลหะสงั กะสี (Zn(S)) เป็ นข้วั แคโทด และโลหะแมกนีเซียม Mg)(S) เป็ นข้วั แอโนด Anode Salt bridge Cathode MgSO4 0.1 M Volte meter Mg(S) ZnSO4 0.1 M Zn(S)

5. ตารางบันทกึ ผลการทดลอง (Experiment resulf) การทดลอง ผลการเปลีย่ นแปลง (รูป) ผลการเปลี่ยนแปลง ข้วั แอโนด ข้วั แคโทด มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอน เกิดข้ึน โดยมี Zn(S)เป็ นตวั Zn(S) Cu(S) รีดิวซ์และมี Cu(S) เป็ นตวั ออกซิไดส์ จึงทาใหเ้ กิด Zn(S) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(S) กระแสไฟฟ้ าในวงจร จานวน 150 โวลต์ Cu(S) Zn(S) ไมเ่ กิดปฏิกิริยา เน่ืองจาก Cu(S) + Zn2+(aq) Cu2+(aq) + Zn(S) ไมม่ ีการถ่ายโอน อิเล็กตรอนเกิดข้ึน เขม็ โวลตม์ ิเตอร์จึงไมท่ างาน Cu(S) Mg(S) ไมเ่ กิดปฏิกิริยา เน่ืองจาก Cu(S) + Mg2+(aq) Cu2+(aq) + Mg(S) ไม่มีการถ่ายโอน อิเล็กตรอนเกิดข้ึน เขม็ โวลตม์ ิเตอร์จึงไมท่ างาน Mg(S) Cu(S) มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอน Mg(S)+ Cu2+(aq) Mg2+(aq) + Cu(S) เกิดข้ึน โดยมี Mg(S) เป็ นตวั รีดิวซ์และมี Cu(S) เป็ นตวั ออกซิไดส์ จึงทาใหเ้ กิด กระแสไฟฟ้ าในวงจร จานวน 200 โวลต์

การทดลอง ผลการเปลี่ยนแปลง (รูป) ผลการเปล่ียนแปลง ข้วั แอโนด ข้วั แคโทด ไมเ่ กิดปฏิกิริยา เน่ืองจาก Zn(S) Mg(S) ไม่มีการถ่ายโอน อิเล็กตรอนเกิดข้ึน เขม็ Zn(S) + Mg2+(aq) Zn2+(aq) + Mg(S) โวลตม์ ิเตอร์จึงไม่ทางาน Mg(S) Zn(S) มีการถ่ายโอนอิเลก็ ตรอน Mg(S)+ Zn2+(aq) Mg2+(aq)+ Zn(S) เกิดข้ึน โดยมี Mg(S) เป็ นตวั รีดิวซ์และมี Zn(S) เป็ นตวั ออกซิไดส์ จึงทาใหเ้ กิด กระแสไฟฟ้ าในวงจร จานวน 100 โวลต์

6. สรุปผลการทดลอง (Conclusion) จากการทดลองพบวา่ ตอนท่ี 1 เมื่อนาคร่ึงเซลล์ Zn(S)/Zn2+(aq) ทาปฏิกิริยากบั คร่ึงเซลล์ Cu(S)/Cu2+(aq) โดยให้โลหะสังกะสี (Zn(S)) เป็ นข้วั แอโนด และโลหะทองแดง (Cu(S)) เป็ นข้วั แคโทด พบวา่ เกิดปฏิกิริยา ซ่ึงสังเกตไดจ้ ากการที่ เขม็ ของโวลตม์ ิเตอร์จะเบนไปทางโลหะทองแดง (Cu(S)) ทาให้เกิดไฟฟ้ าในวงจร 150 โวลต์ และเมื่อสลบั ข้วั ไฟฟ้ าโดยให้โลหะสังกะสี (Zn(S)) เป็ นข้วั แคโทด และโลหะทองแดง (Cu(S)) เป็ นข้วั แอโนด พบวา่ ไม่ เกิดปฏิกิริยา ตอนท่ี 2 เม่ือนาคร่ึงเซลล์ Cu(S)/Cu2+(aq) ทาปฏิกิริยากบั คร่ึงเซลล์ Mg (S)/ Mg2+(aq) โดยให้ โลหะทองแดง (Cu(S)) เป็ นข้วั แอโนด และโลหะแมกนีเซียม (Mg (S)) เป็ นข้วั แคโทด พบว่าไม่เกิด เกิดปฏิกิริยา และเม่ือสลบั ข้วั ไฟฟ้ าโดยสลบั ให้โลหะสังกะสี (Zn(S)) เป็ นข้วั แคโทด และโลหะแมกนีเซียม (Mg (S)) เป็ นข้วั แอโนด พบว่าเกิดปฏิกิริยา ซ่ึงสังเกตได้จากการท่ีเข็มของโวลต์มิเตอร์จะเบนไปทาง โลหะทองแดง (Cu (S)) และมีไฟฟ้ าในวงจรเกิดข้ึนจานวน 200 โวลต์ ตอนที่ 3 เม่ือนาคร่ึงเซลล์ Zn(S)/Zn2+(aq) ทาปฏิกิริยากบั คร่ึงเซลล์ Mg) (S)/ Mg2+(aq) โดยใหโ้ ลหะ สังกะสี (Zn(S)) เป็ นข้วั แอโนด และโลหะแมกนีเซียม (Mg(S)) เป็ นข้วั แคโทด พบวา่ ไม่เกิดปฏิกิริยา และเม่ือ สลับให้โลหะสังกะสี (Zn(S)) เป็ นข้วั แคโทด และโลหะแมกนีเซียม (Mg (S)) เป็ นข้วั แอโนด พบว่า เกิดปฏิกิริยา ซ่ึงสังเกตไดจ้ ากการที่เข็มของโวลตม์ ิเตอร์จะเบนไปทางโลหะแมกนีเซียม (Zn(S)) และมีไฟฟ้ า ในวงจรเกิดข้ึนจานวน 100 โวลต์ ซ่ึงสามารถสรุปผลการทดลองไดว้ า่ เมื่อนาคร่ึงเซลล์ 2 คร่ึงมาเชื่อมต่อกนั ดว้ ยสะพานไอออน (Salt bridge) และต่อดว้ ยโวลตม์ ิเตอร์จะพบวา่ เข็มของโวลล์มิเตอร์จะเบนไป ซ่ึงเกิดจากการไหลของอิเล็กตรอน อย่างต่อเนื่องอนั เป็ นผลมาจากปฏิกิริยารีดอกซ์และเข็มของโวลต์มิเตอร์จะเบนตามทิศทางการไหลของ กระแสอิเล็กตรอนโดยข้วั ไฟฟ้ าแอโนดจะเป็ นคร่ึงเซลล์หน่ึงที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชนั และข้วั ไฟฟ้ าแคโทด จะเป็ นอีกคร่ึงเซลล์หน่ึงท่ีเกิดปฏิกิริยารีดกั ชนั และการไหลของอิเล็กตรอนจะไหลจากศกั ยไ์ ฟฟ้ าต่าไปสู่ ศกั ยไ์ ฟฟ้ าสูงทาให้เกิดกระแสไฟฟ้ าในวงจรข้ึน ซ่ึงสามารถทราบไดว้ า่ โลหะแมกนีเซียม (Mg (S)) เป็ นตวั รีดิวซ์ท่ีดีที่สุด รองลงมาคือ โลหะสังกะสี(Zn(S)) และโลหะทองแดง (Cu(S)) ส่วนตวั ออกซิไดส์ท่ีดีท่ีสุดคือ โลหะทองแดง (Cu(S)) รองลงมาคือ โลหะสังกะสี(Zn(S)) และโลหะแมกนีเซียม (Mg (S))

7. คาถามท้ายการทดลอง (Observe) 1) เมื่อต่อคร่ึงเซลล์ Zn(S)/Zn2+(aq) กับคร่ึงเซลล์ Cu(S)/Cu2+(aq) มีปฏิกิริยาการถ่ายโอนอิเล็กตรอน เกิดข้ึนหรือไม่ ทราบไดอ้ ยา่ งไร จงเขียนสมการแสดงปฏิกิริยาออกซิเดชนั รีดกั ชนั และปฏิกิริยารีดอกซ์ท่ี เกิดข้ึนภายในเซลล์ ? ตอบ มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนเกิดข้ึน สังเกตไดจ้ ากการเบนของเขม็ โวลตม์ ิเตอร์ Oxidation : Zn(S) Zn2+(aq) + 2e Reduction : Cu2+(aq) + 2e Cu(S) Redox : Zn(S) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(S) 2) จงเปรียบเทียบความสามารถในการเป็ นตวั ออกซิไดส์และตวั รีดิวซ์ของสาร ? ตอบ Oxidicer : Cu(S) > Zn(S) >Mg (S) Reducer : Mg (S) < Zn(S) < Cu(S) 3) การทดลองน้ีมีประโยชน์อยา่ งไร ? ตอบ ช่วยเปลี่ยนพลงั งานเคมีใหเ้ ป็นพลงั งานไฟฟ้ า 4) สะพานเกลือทาหนา้ ที่อยา่ งไร ? ตอบ รักษาสมดุลระหวา่ งไออนบวกกบั ไออนลบในสารละลาย 8. เอกสารอ้างองิ (References) ศรีลกั ษณ์ ผลวฒั นะ และ ประดบั นาคแกว้ . (2553). เคมี ม.6 เล่ม 1. กรุงเทพ๚ :หจก. จาปา ทองพริ้นติง้ . สถาบนั กวดวชิ าติวเตอร์พอยท.์ สรุปเคมี มธั ยมปลาย. พมิ พค์ ร้ังท่ี 5. กรุงเทพ๚ :หจก. สามลดา สถาบนั ส่งการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี. (2554). เคมี เพ่ิมเติม 4. กรุงเทพ๚ : สกสค. ลาดพร้าว.