เซลล์อิเล็กโทรไลต์

posted on 20 Feb 2011 10:42 by leelawat
     เซลล์อิเล็กโทรไลต์ เป็นเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่เกิดขึ้นเองไม่ได้ ต้องผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปในเซลล์ จึงจะเกิดปฏิกิริยาเคมีได้
 
การแยกสารด้วยกระแสไฟฟ้า (Electrolysis)  แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ
1. หลอมเหลว: ไม่มีน้ำเข้าไปเกี่ยวข้องในการเกิดปฏิกิริยา
2. สารละลาย: มีน้ำเข้าไปเกี่ยวข้องในการเกิดปฏิกิริยา
 

การแยกสารที่หลอมเหลว

     สารประกอบไอออนิกเมื่อเกิดการหลอมเหลว (อุณหภูมิสูง) จะแตกตัวเป็นไอออนและนำไฟฟ้าได้ เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าลงไปจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันและรีดักชัน สามารถนำมาใช้ในการแยกสารด้วยกระแสไฟฟ้าได้

 

ตัวอย่าง การแยก CaCl2 หลอมเหลวด้วยกระแสไฟฟ้า

ในการทำอิเล็กโทรลิซิส CaCl2 ที่หลอมเหลวด้วยกระแสไฟฟ้า ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นดังนี้

 

แคโทด :            Ca2+ เกิดปฏิกิริยารีดักชัน  ดังสมการ

                                                  Ca2+  ( l )   +   2e    ---->   Ca ( s )

แอโนด :            Clเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน  ดังสมการ

                                                  2Cl( l )   ---->   Cl2 ( g )   +   2e


ปฏิกิริยารวม :       Ca2+( l )   +   2 Cl( l )    ---->     Ca ( s )   +   Cl2 ( g )

 

การแยกสารละลายด้วยกระแสไฟฟ้า

ตัวอย่าง การแยกสารละลาย CuSO4 ด้วยกระแสไฟฟ้า

ในสารละลาย CuSO4 มี Cu2+ , SO42- , H2O

ขั้วที่ต่อกับขั้วลบของ battery ต้องมีการรับ e- จึงพิจารณา Cu2+ และ H2O พบว่า Cu2+ มีค่า E0 มากกว่า ดังนั้น Cu2+ จึงเป็นตัวรับ e- เกิดปฏิกิริยารีดักชัน

แคโทด :      Cu2+ ( aq )   +   2e    ---->     Cu ( s )

ขั้วที่ต่อกับขั้วบวกของ battery ต้องมีการให้ e- จึงพิจารณา SO42- และ H2O ในสารละลาย พบว่า H2O มีค่า  น้อยกว่า ดังนั้น H2O จึงเป็นตัวจ่าย e- เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน

แอโนด :     H2O ( l )    ---->     O2 ( g )   +   2H+( aq )   +   2e

ปฏิกิริยารวม : Cu2+ ( aq ) + H2O ( l )  ---->  Cu2+( aq )  +  O2( g ) + 2H+( aq )

 

 

 

เซลล์อิเล็กโทรไลต์กับอุตสาหกรรมเคมี

     ประกอบด้วย 3 เรื่อง ได้แก่ การชุบโลหะ การทำโลหะให้บริสุทธิ์ และการทำอิเล็กโทรไดอะลิซิสน้ำทะเล

1. การชุบโลหะ


หลักการชุบโลหะ

  1. สิ่งที่นำมาชุบต้องไว้ด้านแคโทดเสมอ

  2. โลหะที่ใช้ชุบต้องไว้ด้านแอโนดเสมอ

  3. สารละลายที่ใช้ต้องเป็นชนิดเดียวกับโลหะที่ใช้ชุบ

  4. กระแสไฟฟ้าที่ใช้ต้องเป็นกระแสตรง

  5. ความเข้มข้นของสารละลายจะไม่เปลี่ยนแปลง

 

2. การทำโลหะให้บริสุทธิ์


หลักการทำโลหะให้บริสุทธิ์

  ใช้หลักการเช่นเดียวกับการชุบโลหะแตกต่างกันที่ด้านแคโทดต้องเป็นโลหะชนิดเดียวกันกับโลหะที่ต้องการทำให้บริสุทธิ์ และสารเจือปนในโลหะควรมีความสามารถในการรีดิวซ์ หรือออกซิไดส์ แตกต่างจากโลหะที่ต้องการทำให้บริสุทธิ์มากพอควร เมื่อปฏิกิริยาดำเนินไปสิ่งที่เกิดขึ้น คือ

  1. มีโลหะบริสุทธิ์มาเกาะด้าน Cathode

  2. โลหะเจือปนที่เป็นตัวรีดิวซ์ที่ดีจะกลายเป็นไอออนในสารละลาย

  3. โลหะเจือปนที่เป็นตัวออกซิไดส์ที่ดีจะตกตะกอน

 

3. การทำอิเล็กโทรไดอะลิซิสน้ำทะเล

     อิเล็กโทรไดอะลิซิส เป็นเซลล์อิเล็กโทรไลต์ที่ใช้แยกไอออนจากสารละลายโดยให้ไอออนเคลื่อนที่ผ่านเยื่อแลกเปลี่ยนไอออน ซึ่งเป็นเยื่อบางๆ ไปยังขั้วไฟฟ้าที่มีขั้วตรงกันข้าม สารละลายจึงมีความเข้มข้นลดลง ใช้หลักการนี้ในการผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเล

     เมื่อผ่านน้ำทะเลเข้าทางช่อง A  B  และ ไอออนบวกในน้ำทะเลที่ผ่านเข้าทางช่อง B เช่น Na+ หรือ Mg2+ จะเคลื่อนที่ผ่านเยื่อแลกเปลี่ยนไอออนบวกเข้าหาขั้วลบ ส่วนไอออนลบ เช่น Cl   SO42–   จะเคลื่อนที่ผ่านเยื่อแลกเปลี่ยนไอออนลบเข้าหาขั้วบวก ดังนั้นน้ำที่ไหลออกทางช่อง B จึงมีไอออนน้อยลง และเมื่อไม่มี Na+ น้ำที่ผ่านออกทางช่อง B จึงเป็นน้ำจืด

 

แหล่งอ้างอิง:

http://www.promma.ac.th/main/chemistry/web_electrochemistry/new_page_30.htm

http://www.promma.ac.th/main/chemistry/web_electrochemistry/new_page_19.htm

Comment

smilebig smileopen-mounthed smileconfused smilesad smileangry smiletonguequestionembarrassedsurprised smilewinkdouble winkcry ???????????????   ??????????????????
smilebig smileopen-mounthed smileconfused smilesad smileangry smiletonguequestionembarrassedsurprised smilewinkdouble winkcry ???????????????

Tweet

เลือกแต่ข้อ1angry smile

#1 By Pom (171.98.67.191) on 2013-10-21 20:09