ไฟฟ้าเคมี

9.3.2.1 การแยกสารละลายดว้ ยกระแสไฟฟ้า 51 ตวั อยา่ ง การแยกสารประกอบ MX สารประกอบแตกตวั MX(s) M+(aq) + X-(aq) ประจุบวกวงิ่ เข้าหาขั้วแคโทด (ข้วั ลบ) ประจุลบวงิ่ เข้าหาขว้ั แอโนด (ข้ัวบวก)

52 การแยกดังกล่าวจะมนี าํ้ เข้ามาเกย่ี วขอ้ งกับขัว้ ไฟฟ้าเสมอ แคโทด แอโนด ทแี่ คโทด ถ้า E01> E02 แสดงวา่ M+ รบั e- ไดด้ ีกว่า H2O จะเกิดเป็นโลหะ M(s) ท่ีแอโนด ถา้ E03> E04 แสดงว่า X- ให้ e- ได้ดีกว่า H2O จะไดผ้ ลติ ภัณฑ์เปน็ แก๊ส X2(g)

53 ตวั อยา่ งการแยกสารละลาย CuSO4 ดว้ ยกระแสไฟฟา้ สารแตกตัว ท่แี อโนด (ขั้วบวก) ท่แี คโทด (ขวั้ ลบ) แอโนด เกดิ O2 เพราะ E0 H2O มากกวา่ E0 SO42- แคโนด เกดิ Cu เพราะ E0 Cu2+ มากกวา่ E0 H2O ปฏิกิรยิ ารวม

9.3.2.2 การแยกสารที่หลอมเหลวดว้ ยกระแสไฟฟา้ 54 ใชข้ ้วั ไฟฟ้า 2 ขว้ั โดยใหข้ ้ัวลบเปน็ แคโทด Na+ จะเคลอ่ื น เขา้ หาขัว้ ลบ เกิดเป็น Na(s) ให้ขว้ั บวกเปน็ แอโนด Cl- จะเคลอ่ื น เขา้ หาขว้ั บวก เกดิ เป็น Cl2(s) ปฏิกิรยิ าทเี่ กดิ ขนึ้ ที่ข้วั แอโนด 2Cl- Cl2 + 2e-(aq) E0 = -1.36 V ที่ข้ัวแคโทด Na+(aq) + e- Na(s) E0 = -2.71 V ปฏิกริ ยิ ารวม 2Na+(aq) + 2Cl-(aq) 2Na(s) + Cl2(g) E0cell = -4.07 V

9.3.2.3 การชุบโลหะดว้ ยกระแสไฟฟา้ 55 เชน่ การชุบชอ้ นดว้ ยเงนิ มีวิธที ําโดยจดั เซลล์ดังน้ี ข้ัวแอโนด ข้วั บวก : โลหะท่ใี ชช้ บุ (แทง่ เงนิ ) ข้ัวแคโทด ขวั้ ลบ : โลหะที่ตอ้ งการชบุ (ช้อน) สารละลายอเิ ลก็ โทรไลต:์ โลหะไอออนของโลหะทีเ่ ปน็ แอโนด ไฟฟ้า : กระแสตรง ปฏกิ ริ ยิ าท่ีเกดิ ขน้ึ ทข่ี วั้ แอโนด Ag(s) Ag+(aq) + e- ทข่ี ั้วแคโทด Ag+(aq) + e- Ag(s) วิดีโอการชบุ โลหะ

9.3.2.4 การทําโลหะให้บริสทุ ธิ์โดยใช้เซลล์อิเล็กโทรไลต์ 56 ตัวอย่างเช่นการทําทองแดงใหบ้ รสิ ุทธม์ิ ากขนึ้ โดยทาํ ดงั น้ี โลหะทองแดงทีไ่ มบ่ ริสุทธใิ์ ห้เป็นขวั้ แอโนด (ขัว้ บวก) โลหะทองแดงทบ่ี ริสุทธ์ใิ หเ้ ป็นขั้วแคโทด (ข้ัวลบ) ข้ัวท้ังสองจุม่ ในสารละลายทองแดง ทขี่ วั้ แอโนด Cu(s) Cu2+(aq) + 2e- Fe(s) Fe2+(aq) + 2e- Zn(s) Zn2+(aq) + 2e- ท่ีข้วั แคโทด Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) โลหะ Ag, Au, Pt จะตกตะกอนเพราะมี E0 มากกว่า Cu

57 การคาํ นวณปรมิ าณโลหะที่เกดิ ขน้ึ จากการแยกสลายดว้ ยไฟฟา้ ปริมาณโลหะที่หลุดหรือเคลือบอยู่บนโลหะ คํานวณได้โดยอาศัยกฎ ของฟาราเดย์ “ไฟฟ้า 1 ฟาราเดย์ (96,487 C) จะแยกสารได้ 1/n โมล” เช่น Cu2+ + 2e- Cu ถ้าใช้ไฟฟ้า 1 ฟาราเดย์จะแยก Cu ได้ ½ โมล หรือ 31.75 กรมั หรอื ถา้ ตอ้ งการให้ Al3+ เกาะเคลือบบนขว้ั ไฟฟา้ มีน้ําหนัก 27 กรัมจะ ใชก้ ระแสไฟฟา้ ก่ีคูลอมป์ Al3+ + 3e-  Al ต้องใชก้ ระแสไฟฟ้า 3 ฟาราเดย์ หรือ เท่ากบั 3 x 96,487 C = 289,461 C จงึ จะทาํ ให้ Al ที่เคลอื บหนัก 27 กรมั

9.3.3 การผกุ รอ่ นของโลหะและการปอ้ งกัน 58 การผุกรอ่ นของโลหะเป็นปฏิกิรยิ ารีดอกซ์ โลหะท่ีผุกรอ่ นเกดิ ปฏกิ ริ ิยาออกซิเดชนั ตวั อยา่ งการผุกร่อนของเหล็ก ปฏิกิริยาทเ่ี กิดข้นึ Anode : Fe(s)  Fe2+(aq) + 2e- Cathode : O2(g) + 2H2O(l) + 4e-  4OH-(aq) รวม : 2Fe(s) + O2(g) + 2H2O(l)  2Fe2+(aq) + 4OH-(aq) ปกฏาิกริรทยิ าํากใาหร้เเกหดิ ลส็กนมิผุก: 4รF่อeน2+ช(a้าqล)ง+ทOํา2โ(ดg)ย+ให(4้เ+ห2ลn็ก)Hส2ัมOผ(l)ัสกับโ2ลFeห2ะOท3.nี่มHีค2O่า(Es)0+ 8H+(aq) น้อยกว่า (เป็นลบมากกว่า) เช่น Mg เพราะ Mg จะแย่ง e- ได้แย่กว่าเหล็ก แต่ Mg สามารถให้ e- แก่ O2 ไดด้ ีกวา่ เหลก็ จงึ ผุกรอ่ นช้าลง

59 การปอ้ งกนั การผกุ ร่อนของโลหะ 1. ป้องกนั ไม่ใหส้ มั ผัสกบั O2 และ H2O โดย เคลือบด้วยพลาสตกิ หรอื ทาสี 2. ทําให้เปน็ โลหะป้องกันสนิม (stainless steel) 3. ฉาบด้วยโลหะท่ีออกไซด์ของโลหะนั้นสลายตัวได้ยาก เช่น Zn, Cr, Sn โดยการชุบด้วยไฟฟ้า Zn มีประจุลบ (เกิดสนิมง่าย) แต่เมื่อทําปฏิกิริยากับ H2O และ O จะเกดิ เปน็ ฟิลม์ ZnO ท่ีสลายตวั ยาก 4. นําโลหะทมี่ คี ่า E0 เปน็ ลบมากกวา่ ไปตดิ ไว้ เรยี กว่า Cathodic protection

LOGO