42
17.2 ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ป ปปป ปปปป ปปปปปป ปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปปปปปปปปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปปป 17.2.1 ปปปปปปปปปปปปปปปปปปป (Electroplating) ปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ปปป ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปป ปปปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ป ปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ปปป ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป 1. ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป (ปปปปปป) 2. ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป (ปปปปปปป) 3. ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป 4. ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปปปปปปปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปปปปปปปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปปปปปปปปปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปป Au + , Au 3+ ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป ปปปปปปปป ปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปปป

บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

17.2 ประโยชนของเซลลอเลกโทรไลต เซลลอเลกโทรไลตเปนเซลลทเปลยนพลงงานไฟฟาเปนพลงงานเคม ซงสามารถอาศยหลกการนมาประยกตใช

ในอตสาหกรรมตาง ๆ ได เชน การชบโลหะ การทำาโลหะใหบรสทธ การถลงแยกแร การแยกสารละลายเกลอดวยกระแสไฟฟา

17.2.1 การชบโลหะดวยไฟฟา(Electroplating) การชบโลหะดวยไฟฟา คอ กระบวนการอเลกโทรลซสอยางหนงทอาศยพลงงานไฟฟาทำาใหไอออน

ของโลหะชนดหนง กลายเปนโลหะเคลอบ หรอ เกาะบนโลหะอกชนดหนง ซงโดยหลกการนสามารถนำาไปใชประโยชนใน ดานตาง ๆ เชน การปองกนการผกรอนของโลหะบางชนด การทำาใหโลหะมความสวยงามและคงทน ฯลฯ

หลกทวไปในการชบโลหะดวยไฟฟา

1. จดชนงานทจะชบตอเขากบขวแคโทด (ขวลบ)2. ตองการชบดวยโลหะใด ใหใชโลหะนนเปนแอโนด (ขวบวก)3. สารละลายอเลกโทรไลตตองมไอออนของโลหะทใชเปนขวแอโนด4. ตองใชไฟฟากระแสตรง และการกำาหนดศกยไฟฟาทเหมาะสมกจะทำาใหไดผลตภณฑทสวยงาม

ตวอยางเชน ตองการชบสรอยเงนใหเปนสรอยทอง นำาสรอยเงนตอเขากบขวแคโทด และใชโลหะ

ทองคำา ตอเขากบขวแอโนด โดยใชสารละลายทมไอออนของทอง เชน Au+ , Au3+ เปนสารละลายอเลก โทรไลต แลวตอเขากบแหลงกำาเนดไฟฟากระแสตรง โดยปรบคาศกยไฟฟาใหเหมาะสม กจะไดสรอยทองคำาททำาจาก

โลหะเงน

ตวอยางการชบชนงานทองแดงโดยใชไฟฟากระแสตรง

รปท 17.9 แสดงการชบชนงานดวยทองแดงโดยใชไฟฟากระแสตรงจากภาพอธบายไดวา

1. ตอโลหะทองแดง (Cu ) เขากบขวแอโนด หรอขวบวก2. ตอชนงานทจะเคลอบเขากบขวแคโทด หรอขวลบของแบตเตอร

3. ใชสารละลาย Cu2+ เปนสารละลายอเลกโทรไลต เชน CuSO4(aq)

Page 2: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

4. ผานไฟฟากระแสตรงทมศกยไฟฟาทเหมาะสมลงไป เมอผานไฟฟากระแสตรงลงไปในเซลลดงรป จะพบวา อเลกตรอนจากแบตเตอรจะเคลอนลงไปสขวแคโทด

ทำาใหทขวนมปรมาณของอเลกตรอนมาก และ Cu2+ ซงเปนไอออนบวกกจะเคลอนทเขามารบอเลกตรอน เกด

ปฏกรยารดกชน กลายเปน โลหะทองแดง เกาะ / เคลอบอยบนชนงาน ขณะเดยวกนทขวแอโนดซงมโลหะทองแดงตอ

อยกจะเกดปฏกรยาออกซเดชนได Cu2+ ลงสสารละลายเพอชดเชยกบ Cu2+ ทลดลง ทำาใหความเขมขน

ของสารละลายอเลกโทรไลตคงท และอเลกตรอนทขวแอโนดไหลเขาไปทขวบวก(แคโทด) ของแบตเตอร ทำาใหกระแส ไฟฟาครบวงจร ปฏกรยาทเกดขนทขวแอโนด และแคโทด เปนดงน

ทขวแอโนด ; Cu (s) Cu2+ (aq) + 2e-

ทขวแคโทด ; Cu2+ (aq) + 2e- Cu (s)

การชบโลหะใหผวเรยบและสวยงามนนขนอยกบปจจยตอไปน1. สารละลายอเลกโทรไลตตองมความเขมขนทเหมาะสม2. กระแสไฟฟาทใชตองปรบคาความตางศกยใหมความเหมาะสมตามชนดและขนาดของชนโลหะทตอง

ชบ3. โลหะทใชเปนแอโนดตองบรสทธ และถาไมบรสทธตองใชสารบางชนดเตมลงไปเพอทำาปฏกรยากบ

สารทเปนมลทนไมใหมาเกาะบนผวโลหะทนำามาชบ เชน ในทางอตสาหกรรมจะใสสารประกอบไซยาไนด เพอใหทำาปฏกรยากบโลหะทเปนมลทน โดยจะ เกดสารประกอบเชงซอน จงไมมารบกวนหรอเกาะบนโลหะท

ตองการชบ

4. ไมควรชบนานเกนไป ควรชบเพยง 2 -3 นาทเทานน

ตารางท 17.4 การชบโลหะดวยไฟฟาโลหะทตองการชบ แอโนด สารละลายอเลกโทรไลต การนำาไปใช

Cu Cu 20% CuSO4 , 7% H2SO4

การชบโลหะเพอความสวยงาม

Ag Ag 4% AgCN , 4% KCN , 4% K2CO3

ภาชนะตาง ๆ ทใชกบโตะอาหาร เครองเพชร พลอย

Au Cu , C , Ni -Cr

3% AuCN , 19 % KCN , K2HPO4 สารละลายบฟเฟอร

เครองเพชรพลอย

Cr Pb 25 % CrO3 , 0.25% H2SO4 , 30% NiSO4 , 2% NiCl2 , 1% H3BO3

สวนตาง ๆ ในเครองยนต

Ni Ni 30 % NiSO4 , แผนพนฐานโลหะ

Page 3: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

2% NiCl2 , 1% H3BO3

Zn Zn 4% Zn(CN)2 , 5% NaCN , 8% NaOH , 5% Na2CO3

สงกะสมงหลงคา

Sn Sn 8% H2SO4 , 7% SnSO4

กระปองเคลอบดบก

จากตารางท 17.4 จะพบวาในกระบวนการชบโลหะดวยไฟฟา จะม CN- อยในสารละลายอเลกโทร ไลตทงนเพอใชทำาปฏกรยากบไอออนของโลหะเกดเปนสารประกอบเชงซอน ทำาใหความเขมขนของโลหะไอออนลดลง

เปนการปองกนไมใหไอออนบวกของโลหะเกดเปนโลหะเคลอบผวสารทตองการเรวเกนไป ซงจะทำาใหโลหะเคลอบได หยาบไมเรยบ หลดงาย

17.2.2 การทำาโลหะใหบรสทธดวยไฟฟา (Electrorefining) การทำาโลหะใหบรสทธ เปนขนตอนหนงในกระบวนการถลงแร โดยทวไป โลหะทถลงไดจากแรมกจะมมลทน

ปนอยเลกนอย เพอทำาใหโลหะนบรสทธมากขนจะใชกรบวนการอเลกโทรลซส ทเรยกวา Electrorefining ซงมหลกการดงน

1. นำาโลหะทจะทำาใหบรสทธตอเขากบขวแอโนด (ขวบวก)2. ใชโลหะบรสทธอกแทงหนงตอเขากบขวแคโทด (ขวลบ)3. ในสารละลายอเลกโตรไลตตองมไอออนบวกของโลหะทตองการทำาใหบรสทธประกอบอยดวย4. ตอเขากบแหลงกำาเนดไฟฟากระแสตรง และจดใหมศกยไฟฟาของเซลลทเหมาะสม

ตวอยางการทำาโลหะทองแดงทไดจากการถลงแรคาลโคไพไรด (CuFeS2) ใหบรสทธดวยไฟฟา

Page 4: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

รปท 17.10 การทำาโลหะทองแดงใหบรสทธดวยวธการอเลกโทรลซส

การถลงแรทองแดงชอวา คาลโคไพไรด (CuFeS2) จะไดโลหะทองแดงทบรสทธ 99 % เทานน ถาตองการทำาใหบรสทธขนอกตองนำาโลหะทองแดงทไดนไปผานกระบวนการอเลกโทรลซส แยกมลทนใน

ทองแดงออก

มลทนทพบในโลหะทองแดงม 2 ชนด คอ

1. โลหะทถกออกซไดสงาย ( พวกนมคา E0 ตำา ) เชน Zn , Fe2. โลหะทถกออกซไดซยาก ( พวกนมคา E0 สง ) เชน Pt , Au , Ag

การจดเครองมอดงรป 17.10 ตอ Cu ทไมบรสทธเขากบขวแอโนด และ Cu บรสทธเขากบ ขวแคโทด จมขวทงสองในสารละลายอเลกโทรไลต CuSO4 ผสมกบ H2SO4 แลวตอใหครบวงจรกบ แบตเตอร ผานไฟฟากระแสตรงทมศกยพอเหมาะลงไป จะพบวาเกดปฏกรยาขนทขวแอโนด และแคโทดดงน

ขวแคโทด ; Cu2+ (aq) + 2e- Cu (s)ขวแอโนด ; เปนขวทตอกบ Cu ไมบรสทธ จะเกดปฏกรยาออกซเดชนขน โดยโลหะ Cu และ

พวกทเปนมลทน เชน Zn , Fe ( มคา E0 ตำา ) จะใหอเลกตรอนและเกดเปนไอออนบวก คอ Cu2+ , Zn2+ , และ Fe2+ สวนพวกมลทนทม E0 สง เชน Ag , Pt , Au

จะใหอเลกตรอนยาก จะตกเปนตะกอนลงทแอโนด เรยกตะกอนของโลหะพวกนวา Anode mud Cu (s) Cu2+ (aq) + 2e-

Zn (s) Zn2+ (aq) + 2e-

Fe (s) Fe2+ (aq) + 2e-

ไอออนบวกของโลหะทเกดจากแอโนดในสารละลาย คอ Zn2+ (E0 = -0.76 V) , Fe2+ (E0 = -0.41 V) ซงมคา E0 ตำากวา Cu2+ (E0 = +0.34 V) ดง

นนจงพบวา Cu2+ จะเขาไปรบอเลกตรอนและเกดปฏกรยารดกชนเปนโลหะ Cu ทแคโทดไดดกวา Zn2+

, และ Fe2+ ซงรบอเลกตรอนยากกวาและมโอกาสเกดเปนโลหะทแคโทดไดนอย จงทำาใหโลหะทองแดงทแยก

ไดทขวแคโทด มความบรสทธ 99.95 % H2SO4 ทเตมลงไปจะมหนาทไปกดกรอนให Cu , Zn และ Fe เสยอเลกตรอนเกดเปน

ไอออนเรวและงายขน

Page 5: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

รปท 17.11 แสดงเซลลอเลกโทรไลตทใชสำาหรบการทำาโลหะทองแดงใหบรสทธในอตสาหกรรมก. กอนการเกดอเลกโทนลซสข. หลงการเกดอเลกโทรลซสค. เซลลอเลกโทรไลตในอตสาหกรรมสำาหรบการทำาโลหะทองแดงใหบรสทธดวยไฟฟา

17.2.3 การทำาอเลกโทรลซสในการผลตโลหะก. การผลตโลหะอลมเนยม ในป ค.ศ. 1886 Charles Martin เปนนกศกษาทวทยาลย

Oberlin ใน Ohio ประเทศสหรฐฯ ไดประดษฐ เครองมอเพอใชในการทำาอเลกโทรลซสสำาหรบผลต

อะลมเนยม และในขณะเดยวกน Paul Heroult ทประเทศฝรงเศสกคนพบวธการททนสมยในการผลตอะลมเนยมดวยการอเลกโทรลซสในหองปฏบตการทปารส

ขนตอนการผลตโลหะอลมเนยมสามารถสรปไดดงน

1. กระบวนการทำาแรบอกไซดใหบรสทธ เรยก กระบวนการเบเยอร โดยใชแรบอกไซด (Al2O3) ทมมลทนปน คอ Fe2O3 และ TiO2 จงตองแยกมลทนออกกอน และเนองจาก Al2O3 เปนสารแอมเฟอเทอรก (เปนกรดและเบส) จงนำาแรบอกไซดทมมลทนอยดวยไปละลายในสารละลาย NaOH จะพบวา Al2O3 ละลายใน NaOH แตมลทนเปนออกไซดทมสมบตเปนเบส ไมละลายใน NaOH แลวกรองตะกอนทเปนมลทนออก ดงน

Al2O3 (s) + 2OH- (aq) + 3H2O(l) 2[Al(OH)4]- (aq)

สารละลายทไดเจอจางดวยนำาแลวเตมกรดใหเกด Al(OH)3 ตกตะกอนดงน

Page 6: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

[Al(OH)4]- (aq) + H3O+ (aq) Al(OH)3 (s) + 3H2O(l)

กรองตะกอน Al(OH)3 เผาจะได Al2O3 บรสทธ คอ

2 Al(OH)3 (s) Al2O3 (s) + 3H2O (g)

2. กระบวนการผลต Al จากแรบอกไซด(Al2O3 ) เรยกวาการถลง Al จากแร บอกไซด หรอ Hall - Heroult Process Al2O3 มจดหลอมเหลวสงมาก (2020

0C) และ Al2O3 หลอมเหลวจะนำาไฟฟานอย การอเลกโทรลซส Al2O3 หลอมเหลวจงไมเกดขน ดงนน

จงละลาย Al2O3 15% โดยมวลในสนแรไครโอไลต (Na3AlF6) เหลวทอณหภมประมาณ 1000 0C จะไดสารละลายทนำาไฟฟาไดด จากนนกนำาสารละลาย Al2O3 ในแรไครโอไลตเหลวไปแยก

ดวยไฟฟาในเซลลอเลกโทรไลต ทอณหภม 950 0C ( ซงตำากวาจดหลอมเหลวของ Al2O3 ) ไดโลหะ Al ทมความบรสทธ 99.0 - 99.8 % ปฏกรยาทเกดขนทขวไฟฟาแอโนด และแคโทดเปนดงน

ทแคโทด ; Al3+ + 3e- Al (s) ทแอโนด ; 2O2- O2 (g) + 4e-

ปฏกรยาสทธ ; 4Al3+ + 6O2- 4Al (l) + 3O2 (g)

รปท 17.12 เซลลอเลกโทรไลตใชสำาหรบผลตอะลมเนยม โดยใชขวแกรไฟต ( C ) ดวยสารละลาย Al2O3 ในแรไคโอไลต

เนองจากการผลต Al โดยการอเลกโทรลซส ตองใชพลงงานสงมากประมาณ 15,000 KWh ตอ Al 1 ตน จงมคาใชจายสง ดงนนจงนยมนำาโลหะอะลมเนยมทใชแลวกลบมาใชใหมมากกวาทจะใชวธการอ

เลกโทรลซสจากแรบอกไซด

ข. การผลตโลหะแมกนเซยม โลหะแมกนเซยม เปนโลหะทมนำาหนกเบา มความหนาแนนตำา (1.74 g/cm3 ) แขงแรง

ทนทาน ใชประโยชนในการทำาโลหะผสม เชน ผสมกบโลหะอะลมเนยมสำาหรบทำาปกเครองบน ใชทำาไสหลอดไฟแฟลชเพอใชในการถายรป

แหลงทพบโลหะแมกนเซยม เกดจากแรคารบอเนต และเกลอในนำาทะเล โดยในนำาทะเลพบวาม Mg อย 0.13%

Page 7: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

ขนตอนการผลตโลหะแมกนเซยม

รปท 17.13 แผนภาพแสดงขนตอนตาง ๆ ในอตสาหกรรมการผลตแมกนเซยมจาก Mg2+ ไอออนจากนำาทะเล

เมอนำานำาทะเลมาเตมเบส (Ca(OH)2 ) จะพบวา Mg2+ ในนำาทะเลจะตกตะกอนอยในรป Mg(OH)2 ดงน

Ca(OH)2 (s) + Mg2+ (aq) Ca2+ (aq) + Mg(OH)2 (s)

แลวลางตะกอน Mg(OH)2 (s) ออกนำาไปทำาปฏกรยาสะเทนกบกรด HCl จากนนระเหยนำา ออกจะไดของแหง MgCl2 ทำาให MgCl2 หลอมเหลวแลวผานไฟฟากระแสตรงลงไปในเซลล ภายใต

บรรยากาศของกาซเฉอยจะได Mg เหลวออกมา พรอมกบกาซ Cl2 ปฏกรยาทเกดขนเปนดงน

Mg(OH)2 (s) + 2[ H+ (aq) + Cl- (aq) ] Mg2+

(aq) + 2Cl- (aq) + 2H2OMg2+ (aq) + 2Cl- (aq) + 2H2O กระเหยนำาออ MgCl2

(s)MgCl2 (s) หลอมเหลว MgCl2 (l)MgCl2 (l) ซสอเลกโทรล Mg (s) + Cl2 (g)

Page 8: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

รปท 17.14 เซลลอเลกโทรไลตสำาหรบการแยก MgCl2 ทหลอมเหลวดวยไฟฟา โลหะ Mg จะเกดท แคโทดลอยอยบน MgCl2 ทเหลว และถกแยกออกเปนระยะ ๆ สวนกาซ Cl2 เกดรอบ ๆ แกรไฟต ซงเปน

แอโนด ผานทอเลก ๆ แยกออกไป

ปฏกรยาทเกดขนสามารถแสดงไดดงน

ทขวแอโนด (แกรไฟต) ; 2Cl- (l) Cl2 (g) + 2e-

ทขวแคโทด ; Mg2+ (l) + 2e- Mg (s)ปฏกรยาสทธ ; Mg2+ (l) + 2Cl- (l) Mg (s) + Cl2

(g) ในอตสาหกรรมการผลตโลหะแมกนเซยม แมกนเซยม 1 กโลกรม ตองใชพลงงาน 300 MJ ดง

นนจงตองมคาใชจายสง จงนยมนำาโลหะแมกนเซยมทใชแลวกลบมาใชใหมมากกวา เพราะประหยดพลงงานและ คาใช

จายไดมากกวา ( แมกนเซยมทนำากลบมาใชใหม 1 กโลกรมใชพลงงานเพยง 7 MJ )

ค. การผลตโลหะโซเดยมโลหะโซเดยมมจดหลอมเหลว( 97.8 0 C) และความหนาแนนตำา (0.97

g/cm3) มความวองไวทางเคมสง ปจจบนใชโซเดยมสำาหรบเปนสารหลอเยนในเครองปฏกรณปรมาณ และใช

เปนตวรดวซในการเตรยมโลหะไททาเนยม (Ti) และโซเดยมเปอรออกไซด นอกจากนนยงใชไอของโซเดยมบรรจในหลอดไฟเพอใหเปนไฟสเหลอง

ในป ค.ศ. 1807 Sir Humphrey Davy เปนคนแรกทแยก Na จากการอเลกโทรลซส NaOH ตอมาในป ค.ศ. 1833 Faraday และคณะไดแยก Na จากการอเลกโทรลซส NaCl หลอมเหลว แตอยางไรกตามวธการนไมใชในการผลตโลหะโซเดยมใน

อตสาหกรรม จนกระทงป ค.ศ. 1921 จงมการผลตโลหะโซเดยมในอตสาหกรรมโดยใช Down cell โดย Du Pont Chemical Company

อตสาหกรรมการผลตโซเดยม

Page 9: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

เมอผานกระแสไฟฟาลงไปใน NaCl ทหลอมเหลว จะเกดปฏกรยาขนดงน

ทขวแอโนด ; 2Cl- (l) Cl2 (g) + 2e-

ทขวแคโทด ; 2Na + (l) + 2e- 2Na (l) ปฏกรยาสทธ ; 2Na+ (l) + 2Cl- (l) 2Na (l) + Cl2 (l)

รปท 17.15 แสดงแรงดงดดระหวางประจตรงกนขามทเกดจาก Na+ ไอออนเคลอนเขาหาขวลบ (แคโทด)

และ Cl- ไอออนเคลอนเขาหาขวบวก (แอโนด)ก. Na+ เคลอนเขาไปรบอเลกตรอนกลายเปนอะตอม Na ทเปนกลางทขวแคโทดข. Cl- เคลอนทเขาไปใหอเลกตรอนแลวกลายเปนอะตอม Cl ทเปนกลาง แลวรวมตวกน

เปนโมเลกล Cl2 ของกาซทแอโนด (ขวบวก)

รปท 17.16 Downs cell สำาหรบผลต Na และ Cl2 จาก NaCl หลอมเหลวดวยกระบวนการอเลกโทรลซส

แบบทดสอบท 17.2

Page 10: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

ขอ 1 NaCl มจดหลอมเหลว 801 องศาเซลเซยส สงกวาของ NaOH ทม จดหลอมเหลว 322 องศาเซลเซยส ในการเตรยม Na จากการอเลกโทรลซส NaCl ทหลอมเหลวใช

พลงงานมากกวา NaOH หลอมเหลว แตทำาไมในอตสหกรรมเตรยม Na จงนยมทำาการอเลกโทรลซส NaCl หลอมเหลวมากกวาการใช NaOH หลอมเหลว จงอธบายและใชเหตผลประกอบ

ขอ 2 การอเลกโทรลซสสารละลาย MgCl2 เขมขน 0.22 โมลตอลตร จำานวน 2.5 dm3 เกดกาซ H2 จำานวน 104 cm3 ท 23 0 C ความดน 727 mmHg จะ

เกดตะกอน Mg(OH)2 ขนหนกกกรมในกระบวนการทเกดขนน

ขอ 3 การอเลกโทรลซส NaCl หลอมเหลวใน Downs cell ในเวลา 10 ชวโมง เกดกาซคลอรน 3.55 x 108 dm3 ท STP อยากทราบวาตองใช NaCl หนกเทาไร และจะ

เกดโลหะ Na ทงสนเทาไร สมมตวา NaCl ทใชบรสทธ มวลอะตอมของ Na = 23 , Cl = 35.5

ขอ 4 . จงเขยนรปภาพแสดงอปกรณการชบตะปเหลกดวยโครเมยม พรอมทงระบสวนตาง ๆ ท จำาเปนทตองใชในการชบนดวย และเขยนสมการแสดงปฏกรยาทแอโนดและแคโทด

ขอ 5. การเตรยมธาตบางชนด โดยการอเลกโทรลซสสารประกอบหรอแรดวยไฟฟา จงเตมขอความลงในชองวางในตารางนใหสมบรณ

ธาต สารประกอบแร ปฏกรยาทเกดขนทขว

AlMgNa

ขอ 6. กำาหนดรปแสดงการอเลกโทรลซสตาง ๆ ดงน

A คอ คารบอน (แกรไฟต)X , Y , Z คอ โลหะใด ๆ

6.1 …………………………การทำาโลหะใหบรสทธ คอ รป ..6.2 …………………………การเตรยมโลหะจากสารประกอบ คอ รป

Page 11: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

6.3 …………………………การชบโลหะ คอ รป ..6.4 ……………………………การแยกนำาดวยไฟฟา คอ รป ..

เฉลยแบบทดสอบท 17.2 ขอ 1 แนวคด

NaCl มจดหลอมเหลว 801 0C และ NaOH มจดหลอมเหลว 327 0

C จะเหนไดวาจดหลอมเหลวของ NaCl สงกวา NaOH แตในการเตรยมโลหะ Na จากการอเลก โทรลซสกลบใช NaCl ไมใช NaOH ทง ๆ ทใช NaCl เตรยมตองใชพลงงานมากกวา ทเปนเชนนก

เพราะการอเลกโทรลซส NaOH หลอมเหลวดวยไฟฟาจะเกดปฏกรยาดงน NaOH (l) Na+ (l) + OH- (l)

แอโนด ; 4OH- (l) O2 (g) + 2H2O (l) + 4e-

แคโทด ; 4Na+ + 4e- 4Na (s) จากสมการของปฏกรยาทแอโนด จะพบวาเกด H2O ซงจะทำาปฏกรยารนแรงกบ Na ท

แคโทด อาจจะระเบดเปนอนตรายได

สวนการอเลกโทรลซส NaCl หลอมเหลวดวยไฟฟา เกดปฏกรยาดงน

แอโนด ; 2Cl- (l) Cl2 (g) + 2e-

แคโทด ; 2Na+ (l) + 2e- 2 Na (s) จากสมการจะเหนวาไมเกดนำา ทแอโนด ดงนนจงไมเกดปฏกรยารนแรงกบ Na แทแคโทด

จงสรปไดวาการเตรยมโซเดยมในอตสาหกรรมจงนยมใชการแยก NaCl ทหลอมเหลวดวยไฟฟา

ขอ 2. เกดตะกอนของ Mg(OH)2 = 0.2343 g ขอ 3. เกดโลหะโซเดยม = 7.29 x 108

g ขอ 4.

ขอ 5.

Page 12: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

ธาต สารประกอบแร ปฏกรยาทเกดขนทขว

Al

Mg

Na

แรบอกไซด (Al2O3)

แมกนเซยมคลอไรด (MgCl2) จากนำาทะเล

โซเดยมคลอไรดจากนำาทะเล

แอโนด2O2-(l) O2(g) + 4e-

แคโทด Al3+ (l) + 3e- Al (l)

แอโนด 2Cl- (l) Cl2 (g) + 2e-

แคโทด Mg2+ (l) + 2e- Mg (s)

แอโนด 2Cl- (l) Cl2 (g) + 2e-

แคโทด 2Na+ (l) + 2e- 2Na (l)

ขอ 6. 6.1 การทำาโลหะใหบรสทธ คอ รป 36.2 การเตรยมโลหะจากสารประกอบ คอ รป 16.3 การชบโลหะ คอ รป 56.4 การแยกนำาดวยไฟฟา คอ รป 4

17.3. การผกรอนของโลหะและการปองกนการผกรอนของโลหะ คอ กระบวนการของปฏกรยารดอกซทเกดจากโลหะถกออกซไดสเปนสารประกอบใน

ภาวะแวดลอมตาง ๆ กน เชน การเกดสนม (Iron rust Fe2O3 .nH2O) โลหะเงนเกดความ หมอง (Tranished silver , Ag2S) การเกดสารสเขยว (Green patina

CuCO3 ) เคลอบบนโลหะทองแดง ทองเหลอง ทองบรอนซลกษณะสำาคญของการผกรอนของโลหะ

1. การผกรอนของโลหะเกดจากปฏกรยารดอกซโดยโลหะใหอเลกตรอนเกดปฏกรยาออกซเดชน สวนสารอน ทรบอเลกตรอนจะเกดปฏกรยารดกชน หรอเปนตวออกซไดซ

2. เหลกทำาปฏกรยากบกาซออกซเจน และนำา เกดออกไซด Fe2O3 เรยกวา การเกดสนมเหลก (Rust)

3. สนมของโลหะตางชนดกนจะเกดสตางกน เชน สนมเหลก Fe2O3 มสนำาตาล สนมทองแดง CuO มสดำา หรอสนำาตาลดำา สวนสนมอลมเนยมคอ Al2O3 มสขาว

4. สนมของโลหะมกเกดในรปของออกซได เชน Fe2O3 , Al2O3 , CuO5. โลหะทผกรอนงาย ไดแก โลหะทมคา E0 ตำา เชน โลหะอลคาไลน ( หม1A) และโลหะอลคา ไลนเอรท ( หม 2A)

Page 13: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

6. ปจจยทจะทำาใหโลหะทวไปผกรอนสรปไดดงน6.1 โลหะจมในกรด ( ยกเวนโลหะมตระกล Au , Ag , Pt) จะผกรอนเกดการ

ไฮโดรเจน เชน

Mg (s) + 2H+ (aq) Mg2+ (aq) + H2 (g)6.2 โลหะจมอยอยในไอออนบวกของโลหะทมคา E0 สงกวา จะเกดการผกรอนได เชน

โลหะเห, กจะเกดการผกรอนไดเมอจมอยในสารละลาย Cu2+ (aq) ซงเกดปฏกรยาขนดงนFe (s) + Cu2+(aq) Fe2+ (aq) + Cu (s)

6.3 โลหะทำาปฏกรยากบ O2 และนำาพรอมกนจะเกดออกไซด เรยกกระบวนการนวา การเกดสนม

การศกษาการผกรอนของโลหะเหลก

1. เหลกจะเปนสนมอยางชา ๆ เมอสมผสกบอากาศแหง เพราะอะตอมของเหลกทผวหนาจะทำาปฏกรยา อยางชา ๆ กบกาซออกซเจนในบรรยากาศ เกดออกไซดของเหลกหลายชนดปนกน ดงน

2Fe (s) + O2 (g) 2FeO (s)4Fe (s) + 3O2 (g) 2Fe2O3 (s)3Fe (s) + 2O2 (g) Fe3O4 (s)

โลหะทเกดสนมขนจะเกดรจำานวนมากทผวของโลหะ ทำาใหอะตอมของออกซเจนและนำาสามารถเขาไปทำา ปฏกรยากบโลหะ ทำาใหเกดกระบวนการผกรอนตอ ๆ ไป

2.เหลกจมในสารละลายกรดเกดปฏกรยาการผกรอน ไดไอออนของเหลกและกาซไฮโดรเจน ดงน

Fe (s) + 2H+ (aq) Fe2+ (aq) + H2 (g) 2Fe (s) + 6H+ (aq) 2Fe3+ (aq) + 3 H2

(g) ถาม O2 อยดวย Fe2+ จะถกออกซไดซเปน Fe3+ ไอออนดงน

4Fe2+ (aq) + O2 (g) + 4H+ (aq) 4Fe3+

(aq) + 2 H2O (l )ทกปฏกรยาขางตนนสามารถเกดขนไดเองตามธรรมชาต

3. เหลกจะไมเปนสนมเมอสมผสกบนำาทไมมออกซเจนละลายอย

4. เหลกจะเปนสนม เมอสมผสกบนำาทมออกซเจนละลายนำา ไดดกวาการสมผสกบอากาศแหง ๆ ท ปราศจากนำา

เมอโลหะเหลกอยในนำาทมกาซออกซเจนละลายอยจะเกดปฏกรยารดอกซเกดขนดงน ปฏกรยาออกซเดชน

Fe (s) Fe2+ (aq) + 2e-ปฏกรยารดกชน

O2 (g) + 2H2O (l) + 2e- 4OH- (aq) ปฏกรยาสทธ ;

2Fe (s) + O2 (g) + 2H2O(l) 2Fe2+(aq)+4OH-(aq)

Fe2+ และ OH- ทเกดขนจะรวมตวกนเกดเปนตะกอน Fe(OH)2 แลวถกออกซ ไดสดวย H2O และ O2 เปนสนมในทสด

Page 14: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

4Fe(OH)2 (s) + O2 (g) + 2H2O (l) 4Fe (OH)3 (s)

2Fe (OH)3 (s) Fe2O3 . H2O (s) + 2H2O (l) สนมเหลก

รปท 17.17 เมอโลหะ Fe ถกจมอยในนำาทม O2 ละลายอย ออกซเดชนของ Fe และรดกชนของ O2 สามารถเกดขนทจดตางกนบนผวโลหะ ผลสทธจะเกด Fe2+ และ

OH- แลวแพรเขามารวมกน เกดสารเชงซอนทถกออกซไดสเปนสนม Fe2O3 . H2O (s)

5. เหลกจะเกดสนมเรวขนเมอสมผสกบโลหะทองแดง อธบายไดในรปเซลลกลวานกทจด 2 จดโลหะ เหลกสมผสกบโลหะทองแดง โดยโลหะเหลกทำา

หนาทแอโนดใหอเลกตรอนเกด Fe2+ ไอออน แอโนด ; Fe (s) Fe2+ (aq) + 2e- E0 = 0.409

V แคโทด ; O2 (g) + 2H2O (l) + 2e- 4OH- (aq) E0 =

0.401 VFe2+ ไอออนทเกดขนทแอโนดแพรมารวมตวกบ OH- ไอออนทแคโทดเกดตะกอนแลวถกออกซไดซ

ไปเปนสนมเหลกในทสด เรยกกระบวนการนวา galvanic corrosions เพราะปฏกรยาสทธคลายปฏกรยาทเกดขนในเซลลกลวานก

Page 15: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

รปท 17.18 เมอโลหะเหลกสมผสกบโลหะทองแดงโดยมหยดนำาทม O2 ละลายอย อธบายในรปเซลลกลวา

นก Fe ถกออกซไดซเปน Fe2+ ไอออน เกดอเลกตรอนถายเทไปยงโลหะทองแดงซง O2 ในนำาถกรดวซไป เปน OH- ไอออน

โลหะทองแดงจะไมผกรอนเมอสมผสกบเหลก เพราะวาทองแดงเปนตวรดวซออนกวาเหลก ถาเซลลกลวานก ประกอบดวยโลหะทองแดงเปนแอโนด เกดปฏกรยาออกซเดชนจะพบวาอเลกตรอนไหลไปยงโลหะเหลกทเปนแคโทด

โดยม O2 ละลายอยในนำา และกาซ O2 ถกรดวซ แอโนด ; Cu (s) Cu2+ (aq) + 2e- E0 = -

0.34 V แคโทด ; O2 (g) + 2H2O (l) + 2e- 4OH- (aq) E0 =

0.401 V ศกยไฟฟาสทธของปฏกรยานมคานอยกวา ศกยไฟฟาสทธของปฏกรยาทเกดเหลกเปนแอโนด

Cu (s) + O2 (g) + 2H2O (l) Cu2+ (aq) + 4OH-

(aq) 0cellE = 0.061 V

Fe (s) + O2 (g) + 2H2O (l) Fe2+ (aq) + 4OH- (aq) 0cellE = 0.810 V

ดงนน เหลกจงผกรอนงายกวาทองแดง

6. เหลกจะไมเปนสนมเมอสมผสกบโลหะสงกะส หรอแมกนเซยม

โลหะทเปนตวรดวซทดกวาเหลก( คอ โลหะทม E0 ตำากวา เชน Zn , Mg ) สมผส กบเหลกจะสามารถปองกนการผกรอนไดดงรป 17.19 กระบวนการนเรยกวา Cathodic

protection ซงสามารถอธบายในรปเซลลกลวานก คอ โลหะเหลกเปนแคโทด สวนโลหะสงกะสหรอ แมกนเซยมจะเปนแอโนด เกดปฏกรยาดงน

แอโนด ; Zn (s) Zn2+ (aq) + 2e- E0 = 0.763 V

Page 16: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

แคโทด ; O2 (g) + 2H2O (l) + 2e- 4OH- (aq) E0 = 0.401 V

ปฏกรยารวม ; Zn (s) + O2 (g) + 2H2O (l) Zn2+ (aq) + 4OH- (aq) , 0

cellE = 1.164 V ศกยไฟฟาสทธสำาหรบปฏกรยานมคามากกวาศกยไฟฟาสทธ สำาหรบปฏกรยาทมเหลกเปนแอโนด ดงนนโลหะสงกะสจะผกรอนแทนเหลก โดยหลกการนไดนำามาใชทำาสงกะสมงหลงคา กลาวคอใชโลหะสงกะสเคลอบแผน

เหลกเพอปองกนการผกรอนของแผนเหลก

รปท 17.19 การผกรอนของเหลกสามารถปองกนโดยวธCathodic protection

การทดลองศกษาภาวะททำาใหเหลกเกดการผกรอน

การทดลองดงรป 17.20 แสดงภาวะททำาใหเหลกเปนสนม

Page 17: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

รปท 17.20 ภาวะทจะทำาใหเหลกเปนสนม จากรป17.20 การทดลองภาวะททำาใหเหลกเปนสนม สรปไดวา

1. เหลกเปนสนมตองใช O2 และ H2O2. เหลกจะเปนสนมเรวขนเมออยในนำาทมเกลอละลายแตกตวเปนไอออนอย3. เหลกจะเปนสนมเรวขนเมออยในสารละลายกรดเลกนอย4. เหลกจะไมเปนสนมเมอสมผสกบโลหะสงกะส

การทดสอบการผกรอนของเหลก

การเกดสนม เปนการผกรอนของเหลกอยางหนง ขนตอนระหวางการผกรอนจะเกด OH- และ Fe2+

ขนกอน แลวจงถกออกซไดสไปเปนสนมเหลก Fe2O3.nH2O ดงนน การทดสอบการผกรอนของเหลกจง

ควรตรวจหา OH- และFe2+ ซงมวธตรวจสอบดงน1. การตรวจหา OH- นำาสารทจะทดสอบมาหยดฟนอลฟทาลน ถาไดสชมพแสดงวา สารนนม

OH- 2. การตรวจหา Fe2+ นำาสารทจะทดสอบมาเตมโพแทสเซยมเฮกซะไซยาโนเฟอเรต (III)

K3[Fe(CN)6] แลวเกดตะกอนสนำาเงนของโพแทสเซยมไอรออน (II) เฮกซะไซยาโนเฟอเรต (III) KFe[Fe(CN)6] ดงสมการ

Fe2+ (aq) + K+ (aq) + [Fe(CN)6]3- (aq) KFe[Fe(CN)6] ตะกอนสนำาเงน

การทดลองการผกรอนของเหลก

การทดลองดงรป 17.21 แสดงการผกรอนของเหลก

Page 18: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

รปท 17.21 แสดงการทดสอบการผกรอนของเหลก การทดลองในรปท 17.21 ใชสารละลายวน สารละลายนทำาใหรอนแลวเมอเยนลงจะแขงตว สารละลายน

มสาร 2 ชนดผสมอย ดงน

1. โพแทสเซยมเฮกซะไซยาโนเฟอเรต (III) K3[Fe(CN)6] จะเกดตะกอนสนำาเงนขนเมอม Fe2+ อย สารนใชทดสอบ Fe2+

2. ฟนอลฟทาลนเปนอนดเคเตอร จะเกดสารสชมพขนเมอรวมตวกบ OH- ขงใชสารนทดสอบ OH-

วธทดลอง

เทสารละลายวนทมฟนอลฟทาลนและ K3[Fe(CN)6] อยดวย ลงในชามกระเบองทมตะปชนดตาง ๆ ดงรป17.21 เมอเยนลงวนจะแขงตวทงไว 1 -2 วน บนทกผลการทดลอง

Page 19: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

รปท 17.22 ผลการทดลองการผกรอนของเหลก

จากผลการทดลองในรป 17.22 สรปไดวา 1. ตะปเหลกทกตวเกดไอรออน (II) ไอออน , Fe2+ และ ไฮดรอกไซดไอออน (OH-)

ยกเวนตะปเหลกทพนดวยแมกนเซยมและสงกะส

2. เมอตะปเหลกพนกบแมกนเซยมและพนสงกะสจะเกด OH- ไอออนไมเกด Fe2+ ไอออน แตจะเกด Mg2+ และ Zn2+ แสดงวา Mg และ Zn ผกรอน

3. ไอรออน (II) ไอออนเกดไดงายขน เมอ หรอเหลกผกรอนไดงายขนเมอ3.1 บรเวณทผวของเหลกแตกหรอหกออก

3.2 เมอเหลกสมผสกบโลหะทมคา E0 สงกวา เชน Cu

การทดลองแสดงธรรมชาตการเกดสนมของเหลกในรปไฟฟาเคม

Page 20: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

รปท 17.23 แสดงธรรมชาตของการเกดสนมเหลกการปองกนการผกรอนของโลหะ

1. ทาส ทานำามน หรอทาสารกนสนม

2. ฉาบหรอเคลอบโลหะทสามารถเกดสารเคลอบผวสลายตวยาก เสถยร เชน Al , Sn , และ Cr โดย Al เมอเกดออกไซดจะเคลอบผวโลหะไว ซงเสถยรและสลายตวยาก วธการลกษณะ

นเรยกวา วธอะโนไดซ3. ทำาเปนโลหะผสม เชน การทำาเหลกกลาไรสนม โดยการนำาเหลกไปผสมกบโลหะโครเมยม นกเกล

และ คารบอนในสดสวนทเหมาะสม

4. วธแคโทดก โดยการตอโลหะใหสมผสกบโลหะทมคา E0 ตำากวา (หรอโลหะทเปนตวรดวซทด)

รปท 17.24 Cathodic protection โลหะเหลกสมผสกบโลหะทมความ วองไวทางเคมมาก (E0 ตำา) เชน Zn โลหะนจะเกดปฏกรยาออกซเดชนจงผกรอนแทน

Fe สวน Fe เกดปฏกรยารดกชนโดยมนำา และออกซเจนรบอเลกตรอน ดงนน Fe จงไมผกรอน

Page 21: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

รปท 17.25 ทอเหลกผกตดกบโลหะแมกนเซยม (E0 ตำากวา) เปนแอโนด เกดปฏกรยา ออกซเดชน โดยใหอเลกตรอนแทนทอเหลก ดงนน ทอเหลกจงไมผกรอนแตแมกนเซยมผกรอน

17.3.1 การปองกนการผกรอนดวยวธอะโนไดซและรมดำา โลหะบางชนดมสมบตพเศษ คอ ทำาปฏกรยากบออกซเจนเกดออกไซดของโลหะ (สนมของโลหะ) ออกไซดน

จะแผเปนฟลมบาง ๆ เคลอบบนผวโลหะ มความเสถยรและไมละลายนำา จงปองกนไมใหเกดการผกรอนอกตอไป เพราะ ออกซเจนและนำา หรอสารตาง ๆ ไมสามารถซมผานเขาไปได โลหะทมสมบตดงกลาว ไดแก Al , Sn ,

Cr , Zn เนองจากในธรรมชาตการเกดออกไซดของโลหะเกดชาไมสมำาเสมอ จงตองใชวธการอะโนไดซ เพอทำาใหเกดออกไซดของโลหะเคลอบเรวและสมำาเสมอ

การทำาอะโนไดซโลหะอลมเนยม

ใชกระบวนการอเลกโทรลซสสารละลายกรดโดยใช Al เปนขว ม 3 ขนตอนดงนขนท 1 การเตรยมชนงาน Al ทจะอะโนไดซ

1. การเตรยมสารละลายสำาหรบลางไขมน เปนสารละลายผสมทเตรยมจากการใชโซเดยม

ฟอสเฟต 5 g และโซเดยมซลเกต 1.5 g ละลายนำาใหเปนสารละลาย 1 dm3

2. แชชนงาน Al ลงในสารละลายสำาหรบลางไขมนท90 - 95 0C เปนเวลา 3 นาท แลวนำาชนงานลางนำาใหสะอาด

3. ขดชนงาน Al ใหสะอาดดวยกระดาษทราย แลวนำาไปแชในสารละลาย NaOH เขมขน 2.5 mol/dm3 เปนเวลา 2 นาท ถาชนงาน Al ดำาใหใชสำาลเชดออก

แลวลางนำาใหสะอาด

4. นำาชนงานไปลางไขมนออกในสารละลายในสารละลายสำาหรบลางไขมนท 90 - 95 0C แกวงชนงาน Al ในสารละลายไปมา แตอยานานเพราะจะทำาใหชนงานดำาอก แลวลาง

นำา เชดใหสะอาดและแหง หรอผงใหแหงกได

ขนท 2 การทำาอะโนไดซแผน Al

Page 22: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

รปท 17.26 อปกรณการทำาอะโนไดซแผนอลมเนยม1. การเตรยมสารละลายสำาหรบทำาอะโนไดซ เปนสารละลายผสมของกรดซลฟวรก

(H2SO4) เขมขน 18 mol/dm3 ปรมาตร 100 cm3 กบกรด ออกซาลก (H2C2O4) 50 g. ละลายนำาทำาใหเปนสารละลายปรมาตร 1 ลตร

2. จดอปกรณดงรป 17.26 ผานกระแสไฟฟากระแสตรงทมแรงเคลอนไฟฟา 12 V ประมาณ 15 นาท แลวกลบดานของแผนชนงาน Al ทแอโนด แลวผานกระแส

ไฟฟาตออก 15 นาท เพอใหชนงานถกอะโนไดซทวแผน จะพบวาชนงาน Al จะม Al2O3 ไปเคลอบเปนแผนฟลมบาง ๆ ทวทงแผน

3. นำาชนงานทอะโนไดซแลวมาลางนำาใหสะอาด เชดใหแหง นำาไปทดสอบการนำาไฟฟา ถาไมนำา

ไฟฟาแสดงวาเกดอะโนไดซทวทงแผนแลว เพราะสารประกอบ Al2O3 เปนสารประกอบไอออนกทไมนำาไฟฟา

อธบาย การอะโนไดซ Al ดวย Al2O3 โดยใชหลกการอเลกโทรลซส ดงน

เมอผานกระแสไฟฟากระแสตรงลงในสารละลายกรดผสมระหวาง H2SO4 + H2C2O4 เกดปฏกรยาให OH- ไอออนเกดขน โดยมแผน Al 2 แผนเปนขว โดยมชนงาน Al เปนขวแอโนด และ

แผน Al อกแผนเปนขวแคโทด

ปฏกรยาทขวแอโนด ; OH- ถกออกซไดซเกด O2 และ O2 จะไปออกซไดสชนงาน Al ตอ เกด Al2O3 แผเปนแผนฟลมบาง ๆ ปฏกรยาเปนดงน

4OH- (aq) O2 (g) + 2H2O (l) + 4e-

4Al (s) + 3O2 (g) 2Al2O3 (s)ปฏกรยาทขวแคโทด ; H+ จากกรดถกรดวซเปนกาซ H2 ทขว แผน Al ไม

เปลยนแปลง

2H+ (aq) + 2e- H2 (g)

ขนท 3 การยอมส นำาชนงาน Al ทอะโนไดสแลวไปแชในสารละลายของผงสเขมขน 0.1 - 10.0 %

โดยมวลท 50 - 60 0C เปนเวลา 10 -20 นาท นำาชนงาน Al นไปลางใหสะอาด เชดใหแหง จะได

ชนงาน Al ทอะโนไดซตามตองการ

Page 23: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

การรมดำาแผนโลหะ การรมดำาแผนโลหะ เปนการปองกนการผกรอนของโลหะอกวธหนง โดยการเคลอบสารสดำาทแผนโลหะ โดย

ใชความรอน การรมดำาโลหะแบงออกเปน 3 ขนตอนดงน ขนท 1 การเตรยมชนงาน

ขดชนงานดวยกระดาษทรายชนดละเอยด ลางชนงานดวยไตรคลอโรเอทลน 2 นาท ใชผาหรอ สำาลเชดชนงานใหสะอาด แลวลางไตรคลอโรเอทลนอกครงหนง

ขนท 2 การเตรยมสารละลายรมดำา ผสม NaOH 375 กรม กบ NaNO3 125 กรม ลงในนำาแลวทำาใหเปน

สารละลาย 1 ลตร ขนท 3 การรมดำาชนงาน

นำาแผนโลหะทเปนชนงานไปแชในสารละลายสำาหรบรมดำาท 136 -143 0C จะไดสารส ดำาเกาะเคลอบทผวชนงาน นำาชนงานทไดไปลางใหสะอาด เชดใหแหง ทานำามนใหทวเพอใหขนเปนมนเงาเกดความ

สวยงาม

แบบทดสอบท 17.3 ขอ 1. สมบตของเหลกและดบกถกทดสอบดวยการทดลอง 2 การทดลอง และบนทกการทดลองได

ดงนการทดลอง ผลการทดลอง

1. ผงดบกจากการตะไปโลหะดบกลงในสารละ ลายไอรออน (II) คลอไรด

ไมพบการเปลยนแปลงใด ๆ

2. ผงตะไปเหลกผสมกบสารละลายดบก (II) คลอไรด

เกดตะกอนของแรดบก

จากผลการทดลอง จงตอบคำาถามตอไปน

ก. เพราะเหตใดกระปองเหลกทเคลอบดวยดบกเพอใชเกบอาหารตาง ๆ จงไมผกรอนทง ๆ ท ดบก สามารถรบอเลกตรอนจากโลหะเหลกได

ข. เพราะเหตใดจงใชดบกเคลอบกระปองเหลกค. ถาพนทผวของดบกทเคลอบกระปองเหลกแตกออกถงเนอเหลกภายใน จะมผลทำาใหเกดการ

เปลยนของเหลกหรอไม อยางไร ถาม จงเกดปฏกรยาทเกดขนดวย

ขอ2 ก. กรดชนดใดบางทสามารถทำาใหทองแดงเกดการผกรอนได ข. เพราะเหตใดอะลมเนยมซงเปนโลหะทมความวองกนในการเกดปฏกรยาเคมมากกวาเหลก แต

เกดการผกรอนชากวาเหลก

ค. เพราะเหตใดเรอเดนทะเลจงเกดการผกรอนเรวกวาเรอทแลนในนำาจด

ง. นกเรยนคนหนงจดอปกรณเพอทำาการทดลองดงตอไปน

Page 24: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

การทดลองใดทโลหะเหลกจะเกดการผกรอนเรวทสด เพราะเหตใด

ขอ 3. โลหะเงนจะเกดการผกรอนไดเมอรวมตวกบซลไฟดในอากาศเกดสารสเทาดำาเรยกวา Tarnished silver หรอเรยกวาเงนหมอง ซงเปน ซวเวอรซลไฟต (Ag2S) Tarnished silver นสามารถถกลางออกจากภาชนะเงนไดโดยใสลงไปในอางอลมเนยมทมสารอเลกโทรไลตทไมมสวนในการ

เกดปฏกรยา เชน NaCl (aq) จงอธบายกระบวนการทเกดขนนโดยใชหลกการทางไฟฟาเคม กำาหนดคา E0 ของปฏกรยาครงเซลลดงน

Ag2S (s) + 2e- 2Ag (s) + S2- (aq) E0 = -0.71 V

Al3+ (aq) + 3e- Al (s) E0 = -1.706 V

ขอ4. เมอทำาการทดลองดงรป

กำาหนด Y2+ (aq) + 2e- Y(s) E0 = -0.25 V

X2+ (aq) + 2e- X (s) E0 = -0.44 V

ก. โลหะใดเกดการผกรอนข. จงบอกวธในการปองกนการผกรอนของโลหะ

ขอ5. กำาหนดศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลลรดกชน ดงน

ปฏกรยารดกชน E0 (V)O2 (g) + 2H2O (l) + 4e- 4OH- (aq)

+0.40Cu2+ (aq) + 2e- Cu (s) +0.34Fe2+ (aq) + 2e- Fe (s) -0.44Zn2+ (aq) + 2e- Zn (s) -0.76

Page 25: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

ในการทดลองภาวะตาง ๆ ของตะปเหลกการทดลองท วธทดลอง

1 ใสตะปเหลกในนำา โดยมนำาทวมครงหนงของตะปเหลก

2 ตอตะปเหลกกบสงกะส แลวแชในบกเกอรทมนำา โดยใหปลายดานทไมตอกบสงกะสอยพนผวนำา

3 ตอตะปเหลกกบทองแดง แลวแชในบกเกอรทมนำา โดยใหปลายดานทไมตอกบทองแดงอยพนผวนำา

4 แชตะปเหลก โดยใหครงหนงอยพนผวนำา และตอปลายทพนผวนำาเขากบขวลบของถานไฟฉาย

จงตอบคำาถามตอไปน

ก. ในการทดลองทหนง จะเกดการเปลยนแปลงหรอไม ถามใหเขยนสมการแสดงปฏกรยาทเกดขนดวย

ข. ในปฏกรยาการผกรอนของเหลกสารใดเปนตวออกซไดส และตวรดวซ

ค. การทดลองใดเปนการปองกนการผกรอนของเหลกดวยวธแคโทดกง. การทดลองใดทตะปเหลกมการผกรอน

ขอ 6. เมอผานกระแสไฟฟาลงในเซลลไฟฟาเคมดงรป จะเกดฟองผดรอบ ๆ เสนลวดอะลมเนยม และ แผนอะลมเนยมททำาความสะอาดแลว ปรากฏวาเกดสารสขาวไปเคลอบบนแผนอะลมเนยมนดวย

แอโนด ; 4OH- (aq) O2 (g) + 2H2O (l) + 4e-

แคโทด ; 2Al (s) + 3/2 O2 (g) Al2O3จงตอบคำาถามตอไปน

ก. ………………………กระบวนการทเกดขนนเรยกวา

ข. ครงปฏกรยาทเกดขนในแตละขว คอ ……………………………………………………แอโนด

……………………………………………………แคโทด .ค. …………………………………………ทขวแอโนดเกดสารใด ..

Page 26: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

เฉลยแบบทดสอบท 17.3 เฉลยขอ 1. จากขอมลการทดลองวเคราะหและสรปไดดงน

การทดลองท ผลการวเคราะหผลการทดลอง สรปผลการทดลอง

12

Sn + Fe2+ ไมเกดปฏกรยา

Fe + Sn2+ Fe2+ + Sn (ตะกอนสเทา

Fe2+ ชงอเลกตรอนจาก Sn ไมได

Sn2+ ชงอเลกตรอนของ Fe ได

อาศยขอมลขางตน จงสามารถสรปไดวา Sn2+ ชงอเลกตรอนไดดกวา Fe 2+ ก. จากการทดลองจะเหนวาดบกทเคลอบอยบนผวของกระปองเหลก สามารถทำาใหเหลกเกดการผกรอนได

แตในความเปนจรงกระปองเหลกไมเกดสนมขน ทงนเพราะ ดบกทเคลอบผวกระปองเหลกอยนนเกดเปนสารประกอบ

ออกไซด SnO ทเสถยรและไมละลายนำา ซงจะเคลอบเปนฟลมบาง ๆ เกาะทผวโลหะนนกนไมใหนำา และออกซเจนซมเขาไปทำาปฏกรยากบเหลกและเกดการผกรอนได

ข. 1. เพราะดบกเปนโลหะทหาไดงาย ราคาไมแพง2. ดบกสามารถเกดเปนสารประกอบออกไซดเคลอบผวโลหะไดแนน ปองกนนำาและออกซเจนสมผสกบ

เหลกได

ค. ถากระปองเหลกเกดรอยแยก หรอแตก จะทำาใหกระปองเหลกเกดการผกรอนเรวและมากขน เพราะ Sn2+ สามารถชงอเลกตรอนไดดกวา Fe2+ (Sn2+ มคาE0 > Fe2+ )

เฉลยขอ 2 ก. กรดทสามารถทำาใหโลหะทองแดงผกรอนได เชน กรด HNO3 เจอจาง , HClO4 ,

HClO , HClO2 HClO3 ข. Al แมวาจะมคาศกยไฟฟาครงเซลลมาตรฐานนอยกวา Fe แตผกรอนชากวา Fe เพราะวา

Al สามารถรวมตวกบกาซออกซเจนในอากาศเกดเปนสารประกอบออกไซด Al2O3 เคลอบผว ซงออกไซดน

เปนออกไซดทมความเสถยร ไมละลายนำา สารตาง ๆ ซมผานเขาไปในเนอของ Al ไมได Al จงไมผกรอน สวน Fe รวมตวกบกาซออกซเจน และนำา เกดเปนสนมเหลก ไมเกาะเคลอบผว Fe ทำาให Fe มรอยและรพรน

มากขน จงผกรอนไดเรวยงขน

ค. เรอเดนทะเลเกดการผกรอนเรวกวาเรอทแลนในนำาจด เพราะเรอเดนทะเลอยในนำาเคมม NaCl ซง เปนสารละลายอเลกโตรไลตทด และ Cl- เปนตวเรงปฏกรยาในการเกดสนมเหลกในเรอเดนทะเล ดงนน จงผกรอน

เรว สวนเรอในนำาจดไมมเกลอ จงเกดการผกรอนชากวา

ง. ทกบกเกอรโลหะ Fe จมอยในนำา และสมผสกบออกซเจนในอากาศ จงผกรอนทกบกเกอร และพบวา

บกเกอร A มSn สมผสกบ Fe ซง Sn นมคา E0 มากกวาเหลก ดงนน จงทำาใหเหลกเกดการผ กรอนมากเรวขนกวาในบกเกอรอน ๆ

เฉลยขอ 3. เนองจากคา E0 ของ Ag2S สงกวา E0

ของ Al ดงนน Ag2S จงชงอเลกตรอนของอลมเนยมไดใน

Page 27: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

สารละลาย NaCl ทเปนสารอเลกโทรไลตเฉอย เกด Ag (s) สวน Al จะผกรอนเปน Al3+ ซงอธบายในรปเซลลกลวานก

ปฏกรยาเคมทเกดขนแสดงไดดงสมการตอไปน

ปฏกรยารดกชน ; Ag2S (s) + 2e- 2Ag (s) + S2- (aq) E0

= -0.71 V ปฏกรยาออกซเดชน ; Al (s) Al3+ (aq) + 3e- E0 =

+1.706 V ปฏกรยาสทธ ; 3 Ag2S (s) + 2 Al (s) 6 Ag (s) + 3 S2-

(aq) + 2Al3+ (aq) , 0cellE = 0.996 V

เฉลยขอ 4. ก. จากรปโลหะ Y พนตะป X จะพบวาคา E0 ของ X ตำากวาของ Y ดงนนตะป X จะผ

กรอน โลหะ X จะทำาปฏกรยากบออกซเจนและนำา ในอากาศเกดออกไซดของ X จงเรยกกระบวนการนวา การเกดสนม

ข. วธปองกนการผกรอน เชน การทาส ทานำามน ทาสารกนสนม เคลอบพลาสตก หรอใหสมผสกบ

โลหะทมคา E0 ตำากวา เฉลยขอ 5. ก. การทดลองท 1 เกดสารสนำาตาลแดงเกาะทบรเวณของตะปเหลกทเปนรอยตอระหวางนำากบ

ออกซเจนในอากาศ ปฏกรยาทเกดขนเปนดงน

ปฏกรยาออกซเดชน Fe (s) Fe2+ (aq) + 2e-

ปฏกรยารดกชน O2 (g) + 2H2O (l) + 2e- 4OH- (aq) ปฏกรยาสทธ ; 2Fe (s) + O2 (g) + 2H2O(l) 2Fe2+

(aq)+4OH-(aq)4Fe(OH)2 (s) + O2 (g) + 2H2O (l)

4Fe (OH)3 (s)2Fe (OH)3 (s) Fe2O3 . H2O (s) +

2H2O (l) สนมเหลกข. Fe เปนตวรดวซ และ O2 เปนตวออกซไดซ

ค. การทดลองท 2 Zn ตอกบ Fe Zn ปองกนการผกรอนของ Fe ได เพราะ Zn มคา E0 ตำากวา Fe

ง. การทดลองท 1, 3

Page 28: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

การทดลองท 3 Fe ผกรอน เพราะ Cu ตอกบ Fe นอกจาก Cu ไมไดปองกนการผ กรอน และยงทำาใหเหลกเกดการผกรอนเรวขนอกดวย เพราะ Cu มคา E0 (+0.34) สงกวาเหลก

(-0.409)

เฉลยขอ 6. ก. การอะโนไดซข. แอโนด ; 4OH- (aq) O2 (g) + 2H2O (l) + 4e- และ

4Al (s) + 3O2 (g) 2Al2O3 (s) แคโทด ; 4H+ (aq) + 4e- 2H2 (g)ค. เกด Al2O3 เคลอบผว

17.4. ความกาวหนาทางเทคโนโลยทเกยวของกบเซลลไฟฟาเคม หลกการของเซลลไฟฟาเคมสามารถนำามาใชประโยชนตาง ๆ ไดมากมาย และปจจบนมการพฒนาเทคโนโลยให

กาวหนาเพมขนอยตลอดเวลา เชน การทำาอเลกโทรไดอะลซส และการทำาเซลลเชอเพลง

17.4.1 การทำาอเลกโทรไดอะลซสนำาทะเล เนองจากนำาทะเลมอยประมาณ 72 % ของพนทโลก ดงนน จงพบสวนทเปนนำาจดนอย นำา

ทะเลในมหาสมทรมเกลอละลายอย 3.5 % โดยมวล และความเขมขนจะเพมขนทกป ไอออนตาง ๆ ทพบในนำาทะเลแสดงไดดงน

ตารางท17.5 ไอออนทพบในนำาทะเลทความเขมขนมากกวา 0.001 g / kgไอออน ปรมาณทพบ (g / kg)Cl-

Na+

SO42-

Mg2+

Ca2+

19.3510.762.711.290.41

Page 29: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

K+

HCO3- , CO3

2-

Br-

H2BO3-

Sr2+

F-

0.400.1060.0670.0270.0080.001

การทำานำาทะเลใหเปนนำาจดม 3 วธ คอ

1. Electrodialysis เปนการแยกไอออนของเกลอออกจากนำาทะเลดวยไฟฟากระแสตรง

2. Solar Distillation เปนการกลนนำาทะเลดวยพลงงานแสงอาทตย3. Reverse Osmosis เปนกระบวนการใหโมเลกลของนำาผานเยอบาง ๆ

ไปมาดวยแรงดนออสโมซส

การทำาอเลกโทรไดอะลซสนำาทะเล อเลกโทรไดอะลซส เปนเซลลอเลกโทรไลตชนดหนงทมประโยชนใชแยกไอออนออกจากสารละลาย โดยให

ไอออนผานแผนเยอบาง ๆ (Semipermeable membrane) ไปยงขวไฟฟาทมประจตรง ขาม ทำาใหสารละลายทอยระหวางขวไฟฟาจะมความเขมขนของไอออนลดลง โดยหลกการนสามารถนำาไปใชแยก

โซเดยมไอออน และคลอไรดไอออนออกจากนำาทะเลได ซงเปนวธในการผลตนำาจดจากนำาทะเลวธหนง

รปท 17.27 เซลลอเลกโทรไดอะลซสทำานำาทะเลใหเปนนำาจด

17.4.2 เซลลเชอเพลง (Fuel cell) เซลลเชอเพลง เปนเซลลกลวานกชนดหนงทใชสารเชอเพลงทำาปฏกรยากบกาซออกซเจนแลวได

กระแสไฟฟา เขยนเปนแผนภาพดงน

Page 30: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

สารเชอเพลง + กาซออกซเจน สารผลตภณฑ

สารเชอเพลง เชน กาซไฮโดรเจน , ไฮโดรคารบอน เชน CH4 , C3H8 , เมทานอล (CH3OH)

สวนประกอบของเซลลเชอเพลง

1. ขวไฟฟา ใชขวเฉอย 1.1 ขวแอโนด เปนขวเฉอยทผานสารทเปนเชอเพลงลงไปแลวเกดปฏกรยาออกซเดชน ทขวน

อเลกตรอนจะไหลออก จดเปนขวลบ1.2 ขวแคโทด เปนขวเฉอยทผานกาซออกซเจน ลงไป และเกดปฏกรยารดกชน มอเลกตรอน

ไหลเขา จดเปนเปนขวบวก

2. สารละลายอเลกโทรไลต สวนมากเปนสารละลายกรดแก และเบสแก

ประโยชนของเซลลเชอเพลง1. เปนแหลงพลงงานในยานอวกาศ2. ในทางการแพทยใชเซลลเชอเพลงเปนแหลงใหกระแสไฟฟาในเครองมอทชวยในการทำาให

หวใจเตนเปนปกตสำาหรบผทเปนโรคหวใจ และใชเปนแหลงกระแสไฟฟาในเครองชวยการฟงของผพการทางห

3. ใหพลงงานทมประสทธภาพสงกวาพลงงานทไดจากเครองยนตสนดาปภายใน เพราะไมมการสญเสยพลงงานไปกบแรงเสยดทานจากเครองยนต

เซลลเชอเพลงไฮโดรเจน - ออกซเจน เซลลเชอเพลงชนดนทำาใหเกดกระแสไฟฟาขนจากปฏกรยาระหวางกาซไฮโดรเจนทเปนเชอเพลง กบ

กาซออกซเจน ทำาใหเกดพลงงานไฟฟาและนำาขนสวนประกอบของเซลล

1. ขวไฟฟา 1.1 แอโนด เปนขวเฉอยทมรพรน ๆ ทผสมดวย Pt หรอ Pd เปนตวเรงปฏกรยา

แลวผานกาซไฮโดรเจนลงไป เกดปฏกรยาออกซเดชนกบ OH- ใหอเลกตรอนไหลออก จดเปนขวลบ

1.2 แคโทด เปนขวเฉอยมรพรน ๆ ทผสมดวย C , Pt หรอ Ag เปนตวเรง ปฏกรยาแลวผานกาซออกซเจน ลงไปเกดปฏกรยารดกชนกบนำา ทำาใหอเลกตรอนไหลเขา จด

เปนขวบวก

2. สารละลายอเลกโทรไลต เชน สารละลาย KOH หรอ NaOH 25% โดยมวล

Page 31: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

รปท 17.28 แผนภาพเซลลเชอเพลง H2/O2 เซลลเชอเพลงนอาศยหลกการให กาซไฮโดรเจนทำาปฏกรยากบกาซออกซเจน เกดเปน นำา ปฏกรยา

ทเกดขนแสดงใหเหนไดดงน

แอโนด ; H2 (g) จะแพรผานเขาทผวของขว โดยมตวเรงปฏกรยาทำาใหกาซไฮโดรเจนแตดตวเปน H อะตอม แลวทำาปฏกรยากบ OH- ของสารอเลกโทรไลตเกดนำาขน

H2 (g) กรยาตวเรงปฎ 2H (g)2H (g) + 2OH- (aq) 2H2O + 2e-

ปฏกรยารวมทขวแอโนด ; H2 (g) +2OH- (aq) 2H2O + 2e- E0

= 0.83 V

แคโทด ; อเลกตรอนทเกดขนผาจากขวแอโนดไปตลอดยงขวแคโทด กาซออกซเจน ถกดดเขาไปทผว

แคโทด และถกรดวซ เปน OH- ดงนO2 (g) + 2H2O (l) + 4e- 4OH- (aq) E0

= 0.40 Vปฏกรยาสทธของเซลลคอ

H2 (g) + O2 (g) 2H2O E0 = 1.23 V

Page 32: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

เซลลเชอเพลงชนดนไมกอใหเกดมลภาวะแกสงแวดลอม เพราะเกดไอนำา มประสทธภาพในการใชงานสงมาก ใชประโยชนในยานอาวกาศ เพราะใหพลงงานไดอยางตอเนอง และนำาทเกดขนสามารถใชดมได

เซลลเชอเพลงโพรเพน - ออกซเจน เซลลเชอเพลง โพรเพน/ ออกซเจน นเปนเซลลเชอเพลงททำาใหเกดกระแสไฟฟาขนจากปฏกรยา

ระหวางกาซโพรเพน (C3H8 ) กบกาซออกซเจน เกด CO2 และ นำา

รปท 17.29 แผนภาพแสดงเซลลเชอเพลงโพรเพน - ออกซเจนสวนประกอบของเซลล

1. ขวไฟฟาเฉอย 1.1 เปนขวเฉอยท C3H8 เกดปฏกรยาออกซเดชนชนกบ H2O ได CO2 และ

H+ ทำาใหเกดอเลกตรอนไหลออกจากขว จดเปนขวลบ

1.2 แคโทด เปนขวเฉอย ออกซเจนเกดปฏกรยารดกชนกบ H+ ได นำา (อเลกตรอนไหล เขา จดเปนขวบวก)

2. สารละลายอเลกโทรไลต ไดแก กรดแกเขมขน เชน H2SO4 หรอ H3PO4

ปฏกรยาทเกดขนเปนดงน

แอโนด ; C3H8 (g) + 6H2O 3CO2 (g) + 20H- + 20e-

แคโทด ; 5O2 (g) + 20H- (aq) + 20e- 10H2O (l) ปฏกรยาสทธ ; C3H8 (g) + 5O2 (g) 3CO2 (g) + 10H2O (l)

เซลลเชอเพลงนมประสทธภาพเปน 70 % และประสทธภาพในการทำางานสงประมาณ 2 เทาของ เครองยนตสนดาปภายใน แตเซลลชนดนกอใหเกดมลพษตออากาศ คอเกดกาซ CO2 (g)

แบบทดสอบท17.4

Page 33: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

1.เซลลกลวานกชนดหนงเกดปฏกรยาดงน แอโนด ; CH4 (g) + 2H2O CO2 (g) + 8H+ (aq)

+ 8e- E0 = -0.169 V แคโทด ; 2O2 (g) + 8H+ (aq) + 8e- 4H2O

E0 = +1.229 Vจงตอบคำาถามตอไปน

ก. บอกประเภทของเซลลกลวานกข. เขยนสมการสทธของปฏกรยานค. หาคาศกยไฟฟามาตรฐานของเซลลนง. บอกมลภาวะทอาจจะเกดขนจากเซลลกลวานกน

2. จากศกยไฟฟามาตรฐานของครงเซลลท 25 องศาเซลเซยส ขางลาง จงคำานวณหาศกยไฟฟา

มาตรฐานของเซลลเชอเพลงไฮโดรเจน - ออกซเจน ( หนวยเปน V)ปฏกรยา E0 (V)

O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e- H2O 1.23O2 (g) + 2H2O + 4e- 4OH- (aq) 0.402H+ (aq) + 2e- H2 (g) 0.002H2O + 2e- H2 (g) + 2OH- (aq) -0.83

3. สารละลายผสมประกอบดวย MgCl2 MgSO4 CaCl2 NaCl และนำาทง จากโรงงานอตสาหกรรมปรมาณมาก ถาตองการทำาแยกตวถกละลายตาง ๆ ออกจากนำาควรทำาการอเลกโทรลซสอยาง

ไร เขยนแผนภาพแสดงการแยกสงเหลานออกจากนำาดวย เรยกกระบวนการนวาอยางไร

4. เซลลเชอเพลงไฮโดรเจน - ออกซเจน มปฏกรยาครงเซลลดงน

แอโนด ; H2 (g) + 2OH- (aq) 2H2O (l) + 2e-

แคโทด ; O2 (g) + 2H2O (l) + 4e- 4OH- (aq)ก. เซลลเชอเพลงเปนเซลลไฟฟาเคมประเภทใด

ข. ประโยชนของเซลลไฮโดรเจน- ออกซเจนมอะไรบาง

เฉลยแบบทดสอบท17.4 เฉลยขอ 1. ก. เซลลเชอเพลงมเทน - ออกซเจนข. CH4

(g) + 2O2 (g) CO2 (g) + 2H2Oค. เทากบ 1.06 Vง. มลภาวะทเกดขนคอ CO2

เฉลยขอ 2. 0cellE = 1.23 โวลต

Page 34: บทที่ 17 - WordPress.com · Web viewFe2+ และ OH- ท เก ดข นจะรวมต วก นเก ดเป นตะกอน Fe(OH)2 แล วถ กออกซ

เฉยลขอ 3 . แผนภาพแสดงไดดงน

เรยกระบวนการนวา อเลกโทรไดอะลซส

เฉลยขอ 4. ก. เปนเซลลกลวานกชนดหนงข. ประโยชน เชน เปนแหลงพลงงานในยานอวกาศในทางการแพทยใชเซลลเชอเพลงเปนแหลงใหกระแสไฟฟาในเครองมอทชวยในการทำาใหหวใจเตน

เปนปกตสำาหรบผทเปนโรคหวใจ และใชเปนแหลงกระแสไฟฟาในเครองชวยการฟงของผพการทางห

**end**