ไฟฟ้าเคมี

เคมไี ฟฟา้ 1

เคมไี ฟฟา้ ปฏิกิริยารีดอกซ์ เซลลก์ ัลวานกิ ศกั ยไ์ ฟฟา้ รีดักชัน่ มาตรฐาน การเกิดข้ึนเองได้ของปฏิกิรยิ ารีดอกซ์ ผลของความเข้มขน้ ต่อคา่ emf ของเซลล์ แบตเตอรี่ การกัดกรอ่ น การแยกสลายดว้ ยไฟฟ้า 2

เคมไี ฟฟา้ (electrochemistry) • เคมีไฟฟ้า คือ สาขาของเคมีที่เกี่ยวขอ้ งกับการเปลย่ี นแปลง ระหวา่ งพลังงานไฟฟ้าและพลังงานเคมี 3

ปฏกิ ริ ยิ ารีดอกซ์ • กระบวนการไฟฟา้ เคมี คือ ปฏิกริ ยิ ารดี อกซ์ (ออกซเิ ดช่นั -รดี ักชั่น) ปฏกิ ริ ิยาเคมี ปฏิกิริยาไฟฟ้า  ปฏกิ ิริยารดี อกซ์ จะมีการถ่ายโอน e จากสารหน่ึงไปสู่อกี สารหนึ่ง เช่น เลขออกซิเดชนั่ 0 +1 +2 0 Mg(s) + 2HCl(aq)  MgCl2(aq)+H2(g) 4

เซลลก์ ลั วานิก (Galvanic cell) การทดลองจมุ่ โลหะสังกะสี (Zn) ลงใน สารละลาย CuSO4 ผล โลหะสงั กะสี (Zn) กร่อนและมีโลหะสี นํ้าตาลแดง(Cu)มาเกาะทส่ี ังกะสี สารละลาย สีฟ้าจางลง Zn(s) + Cu2+(aq)  Zn2+(aq) + Cu(s) Zn เปน็ ตวั รีดิวส์ เกิด Cu2+ตัวออกซิไดส์ ปฎิกริ ิยาออกซิเดช่ัน เกิดปฎิกิริยารดี ักช่ัน 5

เซลล์กัลวานิก (Galvanic cell) • ทําโดยแยกตัวออกซไิ ดส์และตวั รดี ิวสอ์ อกจากกนั แลว้ ใช้ตัวกลางทีน่ ํา ไฟฟา้ ชว่ ยในการถ่ายโอน e • เม่ือปฏกิ ริ ิยาเกิดสมาํ่ เสมอก็จะมีการไหลของ e- เกดิ กระแสไฟฟา้ ข้ึน 6

7

นยิ ามในเรื่องของเซลล์กลั วานิก 8 • แอโนดคอื ขั้วทเ่ี กดิ ปฏิกริ ยิ าออกซเิ ดชัน่ • แคโทด คอื ขัว้ ทเ่ี กดิ ปฎิกิรยิ ารดี ักช่ัน • กระแสไฟฟ้า(e)ไหลจากขวั้ แอโนด(Zn)ไปแคโทด(Cu) • ข้ัวสงั กะสี คือ แอโนด (anode = oxidation) Zn(s)  Zn2+(aq) + 2e- • ขัว้ ทองแดง คอื แคโทด (cathod = reduction) Cu2+(aq) + 2e-  Cu(s) • ปฎิกริ ิยารีดอกซ:์ Cu2+(aq) +Zn(s)Cu(s)+Zn2+(aq)

• สะพานเกลอื (salt bridge) : เป็นตัวกลางทน่ี าํ ไฟฟ้า ทําให้ วงจรไฟฟา้ สมบูรณ์ ให้ไอออนสามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางดา้ น หนึง่ ไปยังอกี ด้านหน่ึงได้ • เป็นทอ่ รปู ตวั ย(ู U)กลับหัว ภายในบรรจุสารละลายอเิ ล็กโทรไลตท์ ่ี ไมท่ ําปฏิกิรยิ ากบั ไอออนอน่ื ในสารละลาย เช่น KCl , KNO3หรอื NH4NO3 9

ความตา่ งศักย์ของเซลล์  ความตา่ งศกั ยข์ องเซลล์ คือ ความแตกต่างของศักยไ์ ฟฟ้า ระหว่างแอโนด กบั แคโทด  วดั ดว้ ยโวลท์มิเตอร์  อาจแทนด้วยคําวา่ แรงเคลอ่ื นไฟฟา้ หรือ emf(E) และศกั ย์ ของเซลล์  ความตา่ งศกั ยข์ องเซลล์ ข้นึ กับ ธรรมชาตขิ องอิเลก็ โทรด และ ไอออน , ความเขม้ ขน้ ของไอออน และอุณหภูมิทเ่ี ซลล์ทาํ งาน 10

การเขยี นแผนภาพเซลล์หรือเซลล์ไดอะแกรม ของเซลลก์ ัลวานิก เส้นเดยี วแทนขอบเขตวฎั ภาค Zn(s) Zn2+(1M) Cu2+(1M) Cu(s) เขยี นแอโนด เส้นตงั้ ฉากคู่ เขยี นแคโทด ทางซา้ ยของเส้นคู่ แทนสะพานเกลอื ทางขวาของเส้นคู่ 11

ศกั ยไ์ ฟฟ้ารีดักชน่ั มาตรฐาน(Eo) • ภายใต้สภาวะมาตรฐาน(ความเขม้ ข้น สารละลาย 1 M, P=1 atm, T= 25oC) • ศักยไ์ ฟฟา้ สําหรับปฏิกริ ยิ ารดี ักชั่นของ H+ มคี า่ = 0 ดงั น้ี 2H+(1M)+2e-H2(1atm) Eo=0 V • Eo= ศกั ยไ์ ฟฟา้ รดี กั ชั่นมาตรฐาน ข้ัวไฮโดรเจนมาตรฐาน (standard hydrogen electrode : SHE 12

SHE ใช้วัดศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดอน่ื ๆได้ เชน่ Zn(s) / Zn2+(1M) // H+(1M) /H2(1atm) / Pt(s) anode: Zn(s) Zn2+(aq)+2e- cathode: 2H+(1M)+ 2e-  H2(1atm) Redox: Zn(s)+ 2H+(1M) Zn2+(aq)+ H2(1atm) E0cell =E0cathode – E0anode E0cell = E0H+/H2 – E0Zn2+/Zn 0.76 V = 0 - E0Zn2+/Zn ,  E0Zn2+/Zn = -0.76 V Note: Pt(s) ทาํ หนา้ ท่ีเป็นพน้ื ผวิ ให้เกิดปฏิกริ ยิ ารดี ักช่นั 13

SHE ใช้วัดศกั ย์ไฟฟา้ ของอิเลก็ โทรดอน่ื ๆได้ Pt(s) / H2(1atm) / H+(1M)// Cu2+(1M) / Cu(s) anode: H2(1atm)  2H+(1M)+ 2e- cathode: Cu2+(aq)+2e-  Cu(s) Redox: H2(1atm) +Cu2+(1M)  2H+(1M) +Cu(s) E0cell = E0cathode – E0anode E0cell = E0Cu2+/Cu – E0H+/H2 0.34 V = E0Cu2+/Cu - 0 ,  E0Cu2+/Cu = 0.34 V 14

ค่า E0 ของ Zn และ Cu เอามาหา emf ของเซลล์ได้ Zn(s) /Zn2+(1M) // Cu2+(1M) /Cu(s) anode: Zn(s)  Zn2+(1M)+2e- cathode: Cu2+(1M)+2e-  Cu(s) Redox: Zn(s) +Cu2+(1M)  Zn2+(1M) +Cu(s) คา่ emf ของเซลลเ์ ทา่ กับ E0cell = E0cathode – E0anode E0cell = E0Cu2+/Cu– E0Zn2+/Zn = 0.34 – (-0.76) = 1.10 V 15

ตาราง ศกั ย์ไฟฟา้ รีดักช่นั มาตรฐานท่ี 25oC 16

ตาราง ศกั ย์ไฟฟา้ รีดักช่นั มาตรฐานท่ี 25oC 17

ตาราง ศกั ย์ไฟฟา้ รีดักช่นั มาตรฐานท่ี 25oC 18

สรปุ ข้อมูลจากตารางศักย์ไฟฟ้ารีดักช่ันมาตรฐาน  ค่า E0 เปน็ ค่าของปฏิกริ ิยาไปข้างหนา้ (รดี กั ช่ัน)  ค่า E0 เป็น + มาก แสดงว่า สามารถรับ e-งา่ ย  (คเปา่ ็นEต0ัวเปอน็อก-ซมิไดากส์แแรสงด)งเวช่า่นสาFม2 ารถรับ e-ยาก(ให้ e-งา่ ย) (เป็นตวั รีดวิ สแ์ รง) เช่น Li+  ถา้ เขียนสมการกลับข้าง คา่ E0 เปลีย่ นเคร่ืองหมายเป็นตรงกนั ข้าม เช่น Li+ + e-  Li(s) E0 = -3.05  เขียนกลับสมการ Li(s)  Li+ + e- E0 = +3.05  การคูณสมการไม่มผี ลต่อคา่ E0 Li+ + e-  Li(s) E0 = -3.05 2Li+ + 2e-  2Li(s) E0 = -3.05 19

สรุปข้อมูลจากตารางศักย์ไฟฟา้ รีดักชนั่ มาตรฐาน • ครึง่ ปฏกิ ริ ิยานี้ ผนั กลับได้ (เป็นไดท้ ง้ั แอโนดและแคโทด) ขนึ้ กบั ว่าไป จบั คกู่ ับอะไร ถ้าอย่บู รรทัดบน(มากกวา่ ) จะเปน็ แคโทด(รบั e-) อยู่ บรรทดั ลา่ ง(นอ้ ยกว่า)เปน็ แอโนด(ให้ e-) เรยี กว่า กฎทแยงมุม Cu2+ (1M) + 2e-  Cu(s) Zn2+ (1M) + 2e-  Zn(s) E0 = 0.34 E0 = -0.76 ปฏกิ ริ ิยาท่เี กดิ คอื Zn(s) Zn2+ + 2e- E0 = -0.76 Cu2++ 2e-  Cu(s) E0 = 0.34 Cu2+ + Zn(s)  Cu(s) + Zn2+ E0cell=0.34-(-0.76)=1.1V 20

Ex. จงทํานายการเกิดปฏิกิริยา เมอ่ื เตมิ Br2 ลงใน สารละลายทมี่ ี NaCl และ NaI • ใน สลล. มี Br2 , Na+, Cl- , I- • ดูตาราง 21.1 เรียงคา่ E0 • Cl2(g)+2e-  2Cl- E0 = +1.36 E0cell=+1.07-(+0.53) • Br2(l)+2e-  2Br- E0 = +1.07 =+0.54 • I2(s) + 2e-  2I- E0 = +0.53 • Na+ + e-  Na(s) E0 = -2.71 • สรุป anode 2I-  I2(s) + 2e- cathode: Br2(l)+2e-  2Br- Redox: 2I-(1M) +Br2(l)  I2(s) + 2Br- (1M) 21

แบบฝกึ หดั Sn สามารถรีดวิ ส์ Zn2+ ภายใตส้ ภาวะ มาตรฐานไดห้ รือไม่  ดตู าราง 21.1 เรยี งคา่ E0  Sn2+(aq) + 2e-  Sn(s) E0= -0.14  Zn2+(aq) + 2e-  Zn(s) E0= -0.76  ตามกฎทแยงมุม Sn ไม่สามารถรีดิวส์ Zn2+ ได้  หรือดวู ่า Zn2+ มีคา่ E0= -0.76 นอ้ ยกว่า Sn2+ ทําให้ไมส่ ามรถ ชงิ e- จาก Sn ได้ จงึ ไมเ่ กิดปฏิกิริยา 22

แบบฝกึ หดั 21.3 จงคาํ นวณค่า emf ของเซลลก์ ัลวานิกที่ ประกอบด้วยแคดเมยี มอิเล็กโทรดใน สลล. Cd(NO3)2 1M และโครม เมียมอิเล็กโทรด ใน สลล. Cr(NO3)3 1M ท่ี 25oC • มี Cd กบั Cr ดูตาราง 21.2 เรียงคา่ E0 ด้วย • Cd2+ + 2e-  Cd(s) E0 = -0.40 • Cr3+ + 3e-  Cr(s) E0 = -0.74 • ใช้กฎทแยงมุม หรือ ดูวา่ Cd2+ ชงิ e- ได้ดกี ว่า Cr3+ ดงั นน้ั Cd เปน็ แคโทด(รดี กั ชน่ั ) Cr เปน็ แอโนด(ออกซิเดชนั่ ) • emf = E0cat – E0an = -0.40-(-0.74) =-0.40+0.74= 0.34 V 23

ผลของความเข้มขน้ ตอ่ ค่า emf ของเซลล์ การหาค่า EM0cเeรllาใจนะกใชรณ้สมีไมก่ใาชรส่เนภินาสวทะม(์ NาตeรrnฐsาtนEเqชu่นaคtiวoาnม) ใน เขม้ ข้นไมใ่ ช่ 1 การคาํ นวณ คา่ E เปน็ + จงึ เกิดปฏกิ ริ ยิ า ถ้าเปน็ – แสดงว่าไม่เกิด (หรือเกิดในทศิ ตรงข้าม) E = E0cell– 0.0257V ln Q ที่ 25oC n หรือ E = E0cell– 0.0592V log Q n ที่ 25oC n = จํานวน e- ท่ถี ่ายเทในปฏิกริ ยิ ารวมของเซลล์ Q = ผลหารปฏิกิรยิ า(จากเรอื่ งสมดลุ เคมี) E0cell = E0 Cathode - E0 Anode 24

ทบทวนเรอ่ื งคา่ ผลหารปฏิกิริยา(Q)ในเรือ่ งสมดลุ เคมี จากสมการ aA + bB cC + dD จะไดว้ า่ ความเขม้ ข้น สารละลายใช้ หนว่ ย โมล/ลิตร(M/l) Q = [C]c.[D]d [A]a.[B]b แก๊สใชค้ วามดนั ยอ่ ย(atm) 25

ตย. Zn(s)+Cu2+(aq)  Zn2+(aq)+Cu(s) Cu2++ 2e-  Cu(s) E0 = 0.34 Zn2++ 2e-  Zn(s) E0 = -0.76 E0cell = E0cat – E0an = 0.34-(-0.76) = 1.10 V เขียนสมการเนนิ สท์ ดังนี้ E = 1.10V– 0.0257V ln [Zn2+] 2 [Cu2+] เอาคา่ ความเข้มข้น(โมล/ลิตร หรือ atm มาใส่แล้วคาํ นวณ) 26

Ex จงทํานายปฏิกริ ิยานวี้ า่ เกดิ ได้เองหรือไมท่ ี่ 298 K Co(s)+Fe2+(aq)  Co2+(aq)+Fe(s) กําหนดให้ [Co2+]=0.15M , [Fe2+]=0.68M • Anode: Co(s) Co2+(aq)+2e- E0= -0.28 • Cathode: Fe2+(aq)+2e-  Fe(s) E0= -0.44 • E0cell = (-0.44)-(-0.28) = -0.16 V • แทนค่าสมการเนนิ สท์ E =-0.16V– 0.0n257V ln [[CFoe22++]] 27 E =-0.16V– 0.02257V ln [[00..1658]] = -0.14V

แบบฝกึ หัด 21.6 จงทํานายปฏกิ ริ ิยานว้ี ่าเกิดไดเ้ องหรือไม่ท่ี 25oC Cd(s)+Fe2+(aq)  Cd2+(aq)+Fe(s) กาํ หนดให้ [Fe2+]=0.60M, [Cd2+]=0.010M • Anode: Cd(s) Cd2+(aq)+2e- E0= -0.40 • Cathode: Fe2+(aq)+2e-  Fe(s) E0= -0.44 • E0cell = -0.44-(-0.40) = -0.04 V • แทนคา่ สมการเนนิ สท์ E =-0.04V– 0.0257V ln [Cd2+] n [Fe2+] E =-0.04V– 0.0257V ln [[00..0610]] = +0.0126V 2 28

แบบฝึกหดั จงคํานวณค่า emf ของเซลกัลป์วานิก ทีป่ ระกอบ ดว้ ยครงึ่ เซลล์ Cd2+/Cd และPt/H+/H2 เมอื่ [Cd2+]=0.2M,[H+]=0.16M,PH2=0.8 atm • Anode: Cd(s)  Cd2+(aq)+2e- E0= -0.40 • RCeadthooxd: eC:d2(sH)++(2aHq)+(+a2qe)- CdH2+2((agq) )+HEE200(c=ge)ll0=0-(-0.4)=0.4V • แทนคา่ สมการเนินสท์ • E =0.4V– 0.0257V ln[Cd[H2++]][2H2] n E =0.4V– 0.02257V ln [0.2][0.8] = +0.376V [0.16]2 29

เซลลค์ วามเข้มขน้  จะใชส้ ารชนดิ เดียวกัน/ไอออนเดียวกันมาทาํ เซลลก์ ลั วานกิ เพอ่ื ให้กระแสไฟฟา้ กไ็ ด้  แต่ตอ้ งให้ความเข้มขน้ ไอออนต่างกัน จงึ จะมคี วามต่าง ศักยไ์ ฟฟา้ เกดิ ขึ้นได้  เซลล์ชนิดนเี้ รียกวา่ “เซลลค์ วามเข้มขน้ ”  เช่น Zn(s)/Zn2+(0.1M)//Zn2+(1M)/Zn(s) 30

Zn(s)/Zn2+(0.1M)//Zn2+(1M)/Zn(s)  Anode: Zn(s)  Zn2+(0.1M) + 2e-  Cathode: Zn2+(1M)+2e-  Zn(s)  Redox: Zn2+(1M)  Zn2+(0.1M)  ค่า emf ของ cell เทา่ กับ E =E0cell– 0.0257V ln [[ZZnn22++]]cdoilnc n E = 0 – 0.0257V ln [0.1] = +0.0296V 2 [1] 31

เซลลช์ วี ภาพ คอื เซลล์ความเข้มขน้ นัน่ เอง • ศกั ยไ์ ฟฟ้าของ mambrane คือ ศกั ยไ์ ฟฟา้ ท่เี กิดขน้ึ ท้งั 2 ด้าน ของเมมเบรนชนิดตา่ งๆของเซลล์ • ศักย์ของเซลล์ทาํ ให้เกดิ การแพร่ขยายของสัญญาณประสาทและ การเตน้ ของหัวใจ 32

เหตผุ ลท่ขี าดสมดลุ เกลือแร่แล้วเสียชวี ติ ได้ • เกลอื แร่ เป็นสิง่ จําเป็นตอ่ รา่ งกายมาก ทสี่ ําคัญก็มี โซเดียม โปตสั เซียม และแคลเซีย่ ม การทํางานของกล้ามเนื้อทุกสว่ น จะตอ้ งมี กระบวนการแลกเปลี่ยนสารเหลา่ น้ี เขา้ ๆออกๆเซลลต์ ่างๆของ ร่างกายรวมทงั้ เซลล์กล้ามเน้อื หวั ใจ • แคลเซยี่ มก็สําคญั มาก ขาดนดิ ขาดหน่อย หัวใจจะเต้นไมป่ กติ แตโ่ ชค ดีที่ร่างกายมีแคลเซ่ยี มสะสมอย่มู ากในกระดกู พอจะหมุนเวยี นมา สนบั สนุนได้ ข้อมลู จาก tosapol http://www.afaps.ac.th/forum/index.php?topic=7.60 33

เหตผุ ลท่ีขาดสมดุลเกลอื แรแ่ ล้วเสียชวี ติ ได้  โซเดยี ม ก็สาํ คญั แต่มีปริมาณในเลือดสงู กว่าโปตสั เซยี ม ขาดไปบา้ ง กย็ ังพอมีเวลาปรับตัวไหว เช่นมี ๑๔๐ ขาดไป ๑๐ ก็ยังเหลอื ๑๓๐ คดิ เป็นเปอรเ์ ซนตก์ ไ็ มม่ ากนัก  แตโ่ ปตัสเซยี ม มีแค่ระดับหลักหน่วย สมมตุ วิ ่ามี ๔ ถ้าขาดไป ๑ เหลือ ๓ เท่ากบั วา่ ขาดไปถึง ๒๕ เปอร์เซน็ ต์  การขาดโปตัสเซยี มทําให้หัวใจเตน้ ผดิ จังหวะและหยดุ เตน้ ได้  การออกกําลังกายหนัก มเี หง่ือออกมาก จะเสียโซเดยี มไดม้ าก  การอาเจยี นมากๆ อาจจะเสยี โปตสั เซยี มได้จนถึงระดับทอี่ าจเกดิ อนั ตรายได้ http://www.afaps.ac.th/forum/index.php?topic=7.60 34

แหลง่ อาหารโปแตสเซียม  กระจายอย่ใู นอาหารทว่ั ไปตามธรรมชาติทั้งในพืช สตั ว์ เชน่ ใน ถวั่ ธญั พืช ผกั ใบเขียว เนือ้ สตั วต์ า่ งๆ ผลไมต้ า่ งๆ เชน่ ส้ม กลว้ ย ลกู พรุน  โปแตสเซยี มทอี่ ย่ใู นอาหารจะอยใู่ นรูปเกลือหรอื สารประกอบที่ ละลายนาํ้ ได้ดี 35

หลกั การดม่ื น้ํา  ข้อมลู วิจัยพบว่า หลงั ออกกาํ ลงั กายแลว้ ใหด้ ่ืมน้ํา  พบว่า แตล่ ะคนดม่ื น้าํ ไป ประมาณ สามในสี่สว่ น ของปรมิ าณนํา้ (เหง่ือ)ทเ่ี สยี ไปเทา่ นน้ั ก็จะพงึ พอใจ รู้สกึ สดช่ืน หายกระหายนํ้า  ดังนั้น เมอ่ื เล่นกฬี า หรือ ออกกําลังกายใดๆแล้ว หากเราด่มื นํา้ ไป สามแก้ว แล้วรูส้ ึกว่าสดช่ืน พอเพยี ง หายกระหายแล้ว แสดงวา่ รา่ งกายเรายังขาดนํา้ อกี ประมาณหน่ึงแกว้  ใหด้ ื่มเพ่มิ ไปอีก 1 แก้ว ให้เพยี งพอกบั ความตอ้ งการ 36

เราต้องทดแทนเกลอื แร่มากน้อยแคไ่ หน  โดยทั่วไป คนปกติ ท่ีแข็งแรงดี มักจะมีปริมาณเกลอื แรท่ จี่ ําเป็น สํารองอยู่ในระบบตา่ งๆของรา่ งกายอยา่ งพอเพยี ง โดยไม่ตอ้ งทดแทน เพิม่ เติมเปน็ พิเศษใดๆ หากออกกาํ ลงั กายหนักปานกลาง เปน็ เวลา ประมาณ ๔๕ นาที ถงึ ๑ ชม. หรือเตม็ ท่กี ็ หน่ึงช่วั โมงครง่ึ ซ่ึงเปน็ เกณฑ์ทคี่ นท่ัวๆไปเล่นกีฬา หรือออกกําลงั กายเพ่ือสขุ ภาพกนั โดยทว่ั ไป  แตใ่ นการเล่นกฬี าหนกั ๆเพอ่ื การแข่งขัน หรือการฝกึ ต่างๆ ในระบบ ของทหาร-ตาํ รวจ จะมคี วามหนัก ความนาน มากกวา่ ที่กลา่ วไวแ้ ล้ว มกั จะมีการเสยี เหงอ่ื (ซง่ึ กค็ ือเสยี น้ําและเกลอื แร)่ มากจนถึงจุดที่ จําเปน็ จะตอ้ งได้รบั ทดแทน  มคี ําแนะนําโดยรวมว่า ถา้ ออกกําลังกายหนักๆ ต่อเน่ือง มากกวา่ ๑ ชม.(เหงอ่ื ท่วมตัว) ควรตอ้ งดม่ื เครอ่ื งดื่มเกลือแรท่ ดแทน ในปรมิ าณ และความเข้มขน้ ท่เี หมาะสม 37

แบตเตอรี่  แบตเตอรี่ เปน็ เซลลก์ ลั ป์วานกิ หรอื อนุกรมของเซลลก์ ัลปว์ านิก ที่ตอ่ กันแล้วสามารถใชเ้ ป็นแหล่งไฟฟ้าได้ 38

แบตเตอรี่ชนดิ เซลลแ์ หง้ (dry cell battery) คือ เซลลเ์ ลดลงั เช่ ใชใ้ นกระบอกไฟฉาย,วิทยุ แอโนด คือ กระบอกสังกะสี ทส่ี ัมผสั อยูก่ บั MnO2 และ อเิ ลก็ โทรไลต์ (NH4Cl,ZnCl2ในน้ํา) มีศกั ยไ์ ฟฟ้าประมาณ 1.5 V 39

แบตเตอร่ีปรอท  ใชม้ ากในอุตสาหกรรมการแพทย์และ อิเลก็ ทรอนิกส์  ราคาสูงกว่าเซลล์แห้ง  บรรจใุ นกระบอกเหล็กกลา้ ไร้สนิม  Zn(Hg)+HgO(s)ZnO(s)+Hg(l)  ให้ศักยไ์ ฟฟา้ 1.35V คงที่กว่า  อายยุ าวกว่า ใช้ใน นาฬิกา เครื่องชว่ ยฟังฯลฯ 40

แบตเตอรีต่ ะกวั่ มี 6 เซลล์ ให้กระแสไฟฟา้ เซลล์ละ 2 V รวม 12V สามารถชาร์จใหม่ได้ เกิดปฏิกิรยิ ายอ้ นกลบั ได้ Anode: Pb(s)+SO42-(aq)  PbSO4(s)+2e- 41 Cat: PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-PbSO4(s)+2H2O(l) Redox: Pb(s)+PbO2(s)+4H+(aq)+2SO42-(aq) PbSO4(s)+2H2O(l)

ข้อควรทราบเกย่ี วกับแบตเตอร่ี  ปฏกิ ริ ิยาเคมไี ฟฟา้ ในแบตเตอรี่ ใช้กรดซัลฟุรกิ ดังนน้ั ระดบั การ ปลอ่ ยประจไุ ฟฟา้ ของแบตเตอร่ี สามารถตรวจสอบได้โดยการวัด คา่ ความหนาแนน่ ของอเิ ล็กโทรไลต์(กรดซัลฟุริก) ด้วย ไฮโดรมิเตอร์ ควรมีค่าเทากบั หรอื มากกว่า 1.2 g/mg  ในพ้นื ที่อากาศหนาวเยน็ จะสตารท์ รถติดยาก เนอ่ื งจาก ความ หนืดของอิเล็กโทรไลทเ์ พิ่มข้ึน ไอออนเคลอ่ื นท่ีไดช้ ้ามาก ทาํ ให้ กาํ ลังไฟฟา้ ของแบตเตอร่ีลดลง 42

แบตเตอร่ลี ิเทียมไอออน  ใช้ Li ซ่งึ ให้ e-งา่ ยท่สี ุด นน.เบาทส่ี ดุ  Recharge ใหม่ได้ หลายร้อยคร้งั  ใชก้ บั Notebook,มือถอื ,กล้องดจิ ทิ ลั  Anode: Li(s)Li+ + e-  Cathode:Li++CoO2 +e- LiCoO2(s)  Redox: Li(s)+CoO2 LiCoO2(s) 43

เซลลเ์ ช้ือเพลิง (fuel cell)  เป็นเซลลก์ ัลวานกิ ทีต่ ้องป้อน สารตั้งตน้ อยา่ งต่อเนอ่ื งให้ สามารถทาํ งานได้  เช่น เชือ้ เพลงิ H2-O2ใช้งานใน ยานอวกาศ ได้น้ํามาใหน้ กั บิน อวกาศบรโิ ภค Anode: 2H2(g) + 4OH-(aq)  4H2O(l) + 4e- 44 Cathode: O2(g) + 2H2O(l) +4e- 4OH-(aq) Redox: 2H2(g)+O2(g)  2H2O(l)

การกดั กรอ่ น(Corrosion)  เปน็ การเสอื่ มสภาพของโลหะโดยกระบวนการเคมีไฟฟ้า  การเกิดสนิม กอ่ ให้เกิดการสูญเสีย งป.ทร.ในการซ่อมบํารงุ เรือรบ เป็นวงเงินจํานวนมาก 45

H+มาจาก CO2 กบั น้ํา เกดิ เปน็ กรด H2CO3 Anode: Fe(s)  Fe2+(aq)+2e- E0= -0.44V Cathode: O2(g)+4H+(aq)+4e-2H2O(l) E0= 1.23V Redox: 2Fe(s)+O2(g)+4H+(aq) 2Fe2+(aq)+ 2H2O(l) E0cell=1.23-(-0.44) = 1.67V 46

Fe2+ ถกู ออกซไิ ดสต์ ่อด้วย O2 เป็น Fe2O3.xH2O  4Fe2+(aq)+O2(g)+(4+2x)H2O(l) 2Fe2O3.xH2O(s)+8H+(aq)  Fe2O3.xH2O คือ สนิมเหล็ก  มีความพรนุ ทาํ ใหน้ ํ้าและออกซิเจนเขา้ ทําปฏิกิรยิ าตอ่ ได้  ดังนัน้ เมอ่ื เกิดสนิมแล้ว จะผุกรอ่ นตอ่ อย่างรวดเร็ว 47

สนมิ ของอะลมู ิเนยี ม(ออกไซด์ของอะลูมเิ นียม)  Al เกดิ ออกไซด์ไดง้ า่ ยกวา่ เหล็ก(เสยี e- ง่ายกวา่ )  แตล่ ักษณะออกไซด์ (Al2O3) ไม่ละลายนาํ้ จึง ทาํ หนา้ ท่ี ป้องกันผิวอะลูมเิ นยี มทีอ่ ยู่ด้านล่าง 48

ทองแดงและเงนิ กเ็ กดิ การกัดกร่อนได้แตช่ า้ กว่าเหล็ก  Cu เกดิ เปน็ CuCO3 (สารสเี ขียว-แพทินา) ป้องกันผิวทองแดง  Ag เกดิ Ag2S ป้องกนั ผวิ เงนิ เช่นกัน 49

การป้องกันการผุกร่อนของโลหะ  ใชส้ เี คลอื บผวิ  การซ่อมทําสตี ัวเรือใตแ้ นวนาํ้  การซ่อมทาํ สีตัวเรือเหนอื แนวนาํ้ 50