ปฏิกิริยาเคมีกับการถ่ายโอนอิเล็กตรอน

1. ปฏิกิรยิ าเคมีกับการถ่ายโอนอิเล็กตรอน 1.1 ปฏิกริ ยิ ารดี อกซ์ (Redox reaction) Redox มาจากคาวา Reduction + Oxidation ปฏกิ ิริยา Reduction (รดี กั ชัน) หมายถึง ปฏิกิริยาทมี่ กี ารรับอิเลก็ ตรอน ปฏกิ ิริยา Oxidation (ออกซเิ ดชนั ) หมายถงึ ปฏิกริ ยิ าที่มีการให้อิเล็กตรอน ดังน้ัน ปฏิกิริยารีดอกซ์ (รีดักชัน + ออกซิเดชัน) จึงหมายถึง ปฏิกิริยาท่ีมีการให้ และ รับอิเลก็ ตรอน หรือ ปฏิกิรยิ าท่ีมกี ารถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากสารหนึ่งไปยังอีกสารหนงึ่ การทดลองที่ 1 ปฏิกริ ิยาระหว่างโลหะกับสารละลายของโลหะไอออน จุดประสงคข์ องการทดลอง 1. ทาการทดลองปฏิกิรยิ าระหว่างโลหะกบั สารละลายของโลหะไอออนได้ 2. ระบไุ ด้วา่ สารใดเสียอิเล็กตรอน และสารใดรบั อิเล็กตรอน 3. เขยี นสมการแสดงปฏิกิรยิ าที่เกิดขน้ึ ได้ วาดภาพข้นั ตอนการทาการทดลอง 1. รนิ สารละลาย CuSO4 เข้มขน้ 1.0 mol/dm3 ลงในหลอดทดลองขนาดกลาง 2 หลอด หลอดละ 5 cm3 2. จุ่มช้ินสงั กะสีขนาด 0.5 cm x 7.0 cm ลงในหลอดที่ 1 และช้ินทองแดงขนาดเดียวกันลง ในหลอดท่ี 2 3. รนิ สารละลาย ZnSO4 เขม้ ข้น 1.0 mol/dm3 ลงในหลอดทดลองขนาดกลาง 2 หลอด หลอดละ 5 cm3

2 4. จมุ่ ชน้ิ สงั กะสีขนาด 0.5 cm x 7.0 cm ลงในหลอดที่ 1 และช้ินทองแดงขนาดเดยี วกันลง ในหลอดที่ 2 5. สงั เกตการเปลย่ี นแปลงทีเ่ กิดขน้ึ กบั โลหะทงั้ สองและสารละลาย ถา้ มีสารมาเกาะ บนชิน้ โลหะใหเ้ คาะออก ตารางท่ี 1-1 บนั ทกึ ผลการทดลองปฏกิ ริ ยิ าระหว่างโลหะกับสารละลายของโลหะไอออน ระบบทีป่ ระกอบด้วย การเปลีย่ นแปลงทส่ี ังเกตได้ การเปล่ียนแปลงของช้นิ โลหะ การเปลี่ยนแปลงของสารละลาย โลหะ Zn ใน CuSO4 ………………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………………… ……………………………………………… โลหะ Cu ใน CuSO4 ………………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………………… ……………………………………………… โลหะ Zn ใน ZnSO4 ………………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………………… ……………………………………………… โลหะ Cu ใน ZnSO4 ………………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………………… ……………………………………………… สรุปผลการทดลอง…………………………………………………………………………………………………....... ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… อภิปรายผลการทดลอง…………………………………………………………………………………………....... ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3 1.2 การแบ่งปฏิกริ ยิ าเคมีโดยใชก้ ารถ่ายโอนอิเล็กตรอนเป็ นเกณฑ์ 1.2.1 ปฏกิ ิริยารีดอกซ์ (Redox reaction) ปฏิกิริยารีดอกซ์ หรือ ปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน คือ ปฏิกิริยาท่ีมีการถ่ายโอน อเิ ลก็ ตรอน หรอื เป็นปฏกิ ิริยาทมี่ กี ารให้ และรับอเิ ล็กตรอน เชน่ Cu2+(aq) + Zn0(s)  Zn2+(aq) + Cu0(s ) รบั e- ให้ e- เขียนแยกสมการได้ดงั น้ี เลขออกชิเดชนั : 0  +2 + 2e- เลขออกชเิ ดชนั : Zn (s) Zn2+ (aq) +2 0 Cu2+(aq) + 2e-  Cu (s ) จะเห็นว่า ปฏิกิริยาที่มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจะมีเลขออกซิเดชันเปล่ียนแปลง คือส่วน ของสารที่ให้อิเล็กตรอนจะมีเลขออกซิเดชันเพ่ิมขึ้น (Zn0  Zn2+) และส่วนของสารที่รับ อเิ ลก็ ตรอนจะมเี ลขออกซิเดชนั ลดลง (Cu2+  Cu0) ตัวอย่างปฏกิ ิริยารีดอกซ์ 2Mg(s) + O2(g)  2MgO(s) 2H2(g) + O2(g)  2H2O(l) 2FeCl2(s) + Cl2(g)  2FeCl3(s) 1.2.2 ปฏิกิริยานอนรีดอกซ์ (Non-redox reaction) ปฏิกิริยานอนรีดอกซ์ คอื ปฏกิ ริ ิยาท่ไี ม่มกี ารถา่ ยโอนอิเล็กตรอนหรือเปน็ ปฏกิ ริ ยิ า ทีไ่ ม่มกี ารให้และรบั อเิ ล็กตรอนในปฏกิ ิรยิ านั้น เช่น เลขออกชิเดชัน : +1 -2 +1 +1 -1 +1 -2 NaOH(aq) + HCl(aq  NaCl(aq) + H2O(l) จากสมการของปฏิกิรยิ าข้างต้น ไมม่ ีธาตใุ ดเปลีย่ นแปลงเลขออกซิเดชนั เลยแสดงวา่ ไมม่ ธี าตุใด ทใ่ี ห้หรอื รับอิเล็กตรอน

4 ตวั ออกซิไดซ์ และตัวรีดวิ ซ์ ปฏกิ ิริยารีดอกซ์ หรือปฏิกิริยาออกซเิ ดชัน-รดี ักชัน เปน็ ปฏกิ ิริยาทม่ี ีการถา่ ยโอนอิเลก็ ตรอน หรือเปน็ ปฏกิ ิรยิ าท่ีมเี ลขออกซิเดชนั ของธาตเุ ปลยี่ นแปลงซ่ึงเขียนแยกเป็นสองส่วนได้ และแต่ละสว่ น ของปฏิกิริยามีชอ่ื เรียกแตกตา่ งกนั ประกอบดว้ ย 2 ปฏกิ ิริยาดังน้ี ปฏิกิรยิ าออกซเิ ดชนั (Oxidation Reaction) คอื ปฏิกริ ิยาทมี่ ีการใหอ้ ิเล็กตรอนเกดิ ขึ้น โดยเรยี กสารที่ให้อเิ ล็กตรอนว่า ตัวรดี ิวซ์ (Reducer หรือ Reducing agent) ปฏิกริ ิยารดี ักชนั (Reduction reaction) คือ ปฏิกิริยาท่ีมกี ารรบั อิเล็กตรอนเกิดข้ึน โดยเรยี กสารที่รับอิเล็กตรอนวา่ ตวั ออกซไิ ดส์ (Oxidizing agent) การพิจารณาปฏิกริ ยิ าระหว่างโลหะ Zn0 กบั Cu2+ ซงึ่ เขียนแทนด้วยสมการ Cu2+(aq) + Zn0(s)  Zn2+(aq) + Cu0(s ) รับ e- ให้ e- ปฏกิ ริ ิยาที่มีการให้และรบั อิเล็กตรอนเรียกว่า ปฏกิ ิรยิ ารีดอกซ์ เขียนแยกปฏกิ ริ ยิ าย่อย ดังน้ี ปฏิกิรยิ าออกซิเดชัน : Zn(s)  Zn2+(aq) + 2e- ……….. (1) ปฏิกริ ิยารดี ักชนั : Cu2+(aq) + 2e-  Cu(s) ………... (2) ปฏกิ ริ ยิ าท่ี 1 เปน็ ปฏกิ ริ ยิ าออกซิเดชันเพราะมีการให้อิเล็กตรอน โดยมี Zn ให้อิเล็กตรอนเรยี ก Zn วา่ ตวั รดี ิวซ์ ปฏิกริ ยิ าที่ 2 เป็นปฏกิ ิริยารดี ักชนั เพราะการรับอิเล็กตรอน โดยมี Cu2+ รบั อเิ ล็กตรอน เรยี ก Cu2+ ว่า ตวั ออกซไิ ดซ์ สรปุ ปฏิกิริยาระหวา่ ง Zn0 กบั Cu2+ ดว้ ยสมการดังนี้ ตัวรีดิวซ์ตัว ออกซิไดซ์ Zn0(s) + Cu2+(aq)  Zn2+(aq) + Cu0(s) ปฏิกริ ยิ ารดี กั ชัน ปฏกิ ิริยาออกซเิ ดชนั

5 ปฏกิ ิริยารีดอกซ์อธิบายโดยใช้เลขออกซเิ ดชนั ปฏิกิริยารีดอกซ์ คือปฏิกิริยาท่ีมีการเปล่ียนแปลงเลขออกซิเดชัน โดยเลขออกซิเดชัน เพ่ิมข้นึ (เม่อื ใหอ้ เิ ล็กตรอน) และเลขออกซเิ ดชนั ลดลง (เมอ่ื รับอิเลก็ ตรอน) ปฏกิ ิรยิ ารีดอกซ์แบ่งออกเปน็ 2 สว่ นคอื ปฏกิ ิรยิ าออกซิเดชัน คอื ปฏิกริ ยิ าทมี่ เี ลขออกซิเดชนั เพ่ิมข้ึน และเรียกสารที่มเี ลขออกซิเดชนั เพิ่มข้นึ ว่า เป็นตวั รดี ิวส์ ปฏกิ ิริยารีดกั ชนั คือ ปฏกิ ริ ยิ าที่มีเลขออกซเิ ดชนั ลดลง และเรยี กสารทมี่ ีเลขออกซิเดชันลดลง ว่าเปน็ ตัวออกซิไดส์ ออกซิไ2ดAซg์ ++1(ตaวัqร)ดี +วิ ซC์ตuัว00(s)  2Ag0(0s) + Cu2++(2aq) เลขออกชิเดชันเพมิ่ ขึ้น/ปฏิกริ ยิ าออกชิเดชนั เลขออกชิเดชันลดลง/ปฏิกริ ยิ ารีดกั ชัน ตารางท่ี 2 เทอมของปฏกิ ริ ิยารีดอกซ์ เทอม การเปล่ยี นแปลงอิเลก็ ตรอน การเปล่ียนแปลงเลขออกซิเดชนั เพิ่มขึ้น ปฏิกริ ิยาออกซเิ ดชัน ใหอ้ เิ ลก็ ตรอน ลดลง ลดลง ปฏกิ ริ ยิ ารดี ักชนั อิเลก็ ตรอนรบั เพิ่มขึ้น เพิ่มข้นึ ตวั ออกซิไดซ์ รับอิเลก็ ตรอน ลดลง ตวั รีดวิ ซ์ ใหอ้ เิ ลก็ ตรอน สารท่ถี ูกออกซิไดส์ ใหอ้ เิ ลก็ ตรอน สารทีถ่ ูกรดี ิวซ์ รับอเิ ล็กตรอน ตัวอยา่ งท่ี 1 จงพจิ ารณาปฏิกิรยิ าตอ่ ไปนี้ Fe2+(aq) + Cr2O72-(aq) + H+(aq)  Fe3+(aq) + Cr3+(aq) + H2O(l) สารใดถกู ออกซิไดซ์ …………………………………………………………………………………… สารใดถูกรดี ิวซ์ …………………………………………………………………………………… สารใดเป็นตัวออกซิไดซ์ …………………………………………………………………………………… สารใดเปน็ ตวั รีดวิ ซ์ …………………………………………………………………………………… 

6 แบบฝึ กหัดที่ 1 ปฏิกิรยิ ารดี อกซ์ 1. จงเขียนเครือ่ งหมาย √ หรือ × หน้าข้อต่อไปนี้ ……………1. การใช้ถา่ นไฟฉายในไฟฉาย เปน็ ปฏิกริ ิยาการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเป็นไฟฟา้ ……………2. การชาร์จแบตเตอรี่เป็นการเปลีย่ นแปลงทางไฟฟ้าเป็นเคมี ……………3. เซลล์อิเลก็ โทรไลต์เป็นเซลล์ไฟฟ้าทีส่ ามารถเกิดขึ้นได้เอง ……………4. เซลล์กลั วานิกจะต้องมีการผ่านไฟฟา้ เพ่ือให้เกิดปฏกิ ิรยิ าเคมี ……………5. สารทเ่ี กดิ ปฏิกริ ิยาออกซเิ ดชัน เรยี กว่า ตวั รดี ิวซ์ (Reducing agent) ……………6. สารทเ่ี กิดปฏกิ ิริยาออกซเิ ดชัน เรียกว่า ตวั ออกซิไดซ์ (Oxidizing) ……………7. ปฏิกิรยิ าออกซเิ ดชนั คือ ปฏกิ ิริยาทมี่ ีการให้อิเลก็ ตรอน ……………8. สารท่ีเกดิ ปฏกิ ริ ยิ ารดี ักชันจะมเี ลขออกซเิ ดชันลดลง ……………9. สารท่มี ีเลขออกซิเดชนั เพิ่มมากขน้ึ เรยี กว่า ตวั รีดวิ ซ์ (Reducing agent) ……………10.ปฏิกริ ิยารีดอกซ์ คอื ปฏิกิรยิ าที่มกี ารใหอ้ ิเล็กตรอนเพียงอย่างเดียว 2. จากปฏิกริ ยิ าตอ่ ไปนี้ เปน็ ปฏิกิริยาออกซเิ ดชัน ปฏิกิริยารีดกั ชันหรอื ปฏิกิริยารดี อกซ์ 1. Zn2+(aq) + 2e-  Zn(s) ปฏกิ ริ ยิ า…………………………………………………………………… 2. Sn(s)  Sn2+(aq) + 2e- ปฏิกิรยิ า…………………………………………………………………… 3. Fe2+(aq) + Zn(s)  Zn2+(aq) + Fe(s) ปฏกิ ิริยา…………………………………………. 4. PbSO4 (s) + 2e-  Pb(s) + SO (a24q- ) ปฏิกริ ยิ า…………………………………………. 5. 2H2O(I) + Pb(s)  PbO2(s) + 4e- + 4H+(aq) ปฏกิ ิริยา…………………………….. 6. Zn(s)  Zn2+(aq) + 2e- ปฏกิ ริ ยิ า……………………………………………………… 7. Ag+(aq) + e-  Ag(s) ปฏิกริ ิยา……………………………………………………… 8. Zn(s) + MnO-4 (aq) + 2H2O (I)  Zn2+(aq) + MnO2(s) + 4OH-(aq) ปฏกิ ิริยา……………………………………………………………………………………………….……………… 9. I2(g) + + 2e-  2I- (aq) ปฏิกิริยา…………………………………………………………………… 10. CO(g) + NO2(g)  CO2(g) + NO(g) ปฏิกริ ยิ า…………………………………….……

7 3. จากปฏิกิริยาตอ่ ไปนี้ จงระบุวา่ มีการเปลยี่ นเลขออกซิเดชันเท่าไร และเป็นปฏิกิรยิ าใด 1. H2(g)  2H+(aq) + 2e- H เลขออกซิเดชันเปลยี่ นจาก ………… เป็น ……….ปฏิกริ ยิ า………..……………………………… 2. Zn(s)  Zn2+(aq) + 2e- Zn เลขออกซิเดชันเปลยี่ นจาก ………… เป็น ……….ปฏิกริ ยิ า………..…………………………… 3. Cu2+(aq) + 2e-  Cu(s) Cu เลขออกซเิ ดชนั เปลย่ี นจาก ………… เป็น ……….ปฏกิ ิรยิ า………..…………………………… 4. Mn2O  Mn2O3 Mn เลขออกซเิ ดชนั เปลี่ยนจาก ………… เป็น ……….ปฏกิ ริ ิยา………..………………………….. 5. Zn(s) + 2H+(aq)  Zn2+(aq) + H2(g) Zn เลขออกซิเดชันเปลี่ยนจาก ………… เป็น ……….ปฏกิ ริ ิยา………..………………………….. H เลขออกซเิ ดชนั เปลีย่ นจาก ………… เป็น ……….ปฏกิ ริ ิยา………..………………………….. 6. PbO2(s) + SO42-(aq) + 4H+(aq) + 2e-  PbSO4(s) + 2H2O (I) Pb เลขออกซเิ ดชนั เปลย่ี นจาก ………… เป็น ……….ปฏกิ ริ ิยา………..………………………….. 7. CO(g) + NO2(g)  CO2(g) + NO(g) C เลขออกซิเดชนั เปล่ยี นจาก ………… เป็น ……….ปฏิกริ ิยา………..………………………….. N เลขออกซิเดชนั เปลี่ยนจาก ………… เป็น ……….ปฏิกิรยิ า………..………………………….. 8. MnO-4(aq) + 8H+(aq) + 5e-  Mn2+(aq) + 4H2O(I) Mn เลขออกซเิ ดชนั เปลี่ยนจาก ………… เป็น ……….ปฏิกริ ิยา………..………………………….. 9 . Zn(s) + MnO-4(aq) + 2H2O(I)  Zn2+(aq) + MnO2(s) + 4OH-(aq) Zn เลขออกซเิ ดชันเปล่ยี นจาก ………… เป็น ……….ปฏิกริ ยิ า………..………………………….. Mn เลขออกซิเดชนั เปลย่ี นจาก ………… เป็น ……….ปฏกิ ิริยา………..………………………….. 10. Fe(s) + 2H2O(I)  Fe2+(aq) + H2(g) +2OH-(aq) Fe มีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชันจาก ……………… เป็น ………………….………………….. H เลขออกซิเดชนั เปล่ียนจาก ………… เป็น ……….ปฏิกิรยิ า………..………………..…………..

8 แผนผงั มโนทศั น์ ปฏิกิรยิ าเคมีกบั การถ่ายโอนอิเล็กตรอน