ประโยชน์ของค่าศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์มาตรฐาน

ประโยชน์ของค่าศักย์ไฟฟ้าครึ่งเซลล์มาตราฐาน

1. ใช้เรียงลำดับการชิง e หรือตัวออกซิไดซ์

2. ใช้เรียงลำดับการให้ e หรือตัวรีดิวซ์

3. ใช้บอกให้ทราบถึงขั้วบวก ขั้วลบ แอโนด แคโทด ความต่างศักย์ แผนภาพ ปฏิกิริยา และอื่นๆ เมื่อนำครึ่งเซลล์มาต่อเข้าด้วยกัน

4. ใช้บอกให้ทราบว่าโลหะใดใช้ป้องกันการผุของ Fe ได้ (โดยเสีย e^- ง่ายกว่า Fe)

5. ใช้บอกให้ทราบว่าโลหะใดทำให้ Fe ผุเร็วขึ้น (โดยเสีย e^- ยากกว่า Fe)

6. ใช้ทำนายการเกิดปฏิกิริยาได้หรือไม่ได้ โดยการหาค่า E⁰ ของเซลล์ตามโจทย์กำหนด ถ้า E⁰ ของเซลล์เป็นวกเกิดได้ ถ้า E⁰ ของเซลล์เป็นลบเกิดไม่ได้ (หมายถึง เกิดตรงกันข้าม) แต่ไม่บอกว่าเกิดเร็วหรือช้า (อัตราเร็ว) หรือเกิดมากหรือน้อย

ตัวอย่าง จากค่า E⁰ ต่อไปนี้

Zn²⁺ + 2e	---> Zn	E⁰ = -0.76
Fe²⁺ + 2e	---> Fe	E⁰ = -0.44
Cl₂ + 2e	---> 2Cl^-	E⁰ = +1.36
H₂ + 2e	---> 2H⁺	E⁰ = 0.00
Cu²⁺ + 2e	---> Cu	E⁰ = +0.34

1. การเรียงลำดับการชิง e หรือตัวออกซิไดซ์จากมากไปน้อย (ซ้ายมือ) + มาก ชิง e - ดีกว่า + น้อย

Cl₂ , Cu²⁺ , H⁺ , Fe²⁺ , Zn²⁺

2. การเรียงลำดับการให้ e จากง่ายไปยากหรือตัวรีดิวซ์จากมากไปน้อย (ขวามือ)

Zn , Fe , H₂ , Cu , Cl^-

3. เมื่อนำครึ่งเซลล์ Zn ต่อกับครึ่งเซลล์ Cu การหาขั้วบวก ขั้วลบ แอโนด แคโทด ศักย์ของเซลล์(ความต่างศักย์) หาได้ดังนี้

ความต่างศักย์

= ศักย์ที่ขั้วบวก (แคโทด) - ศักย์ที่ขั้วลบ (แอโนด)
= ศักย์ของเซลล์ (E⁰ เซลล์)
= Cu - Zn
= +0.34 - (-0.76)
= +1.10 Volts

แผนภาพเซลล์กัลวานิก Zn / Zn²⁺ || Cu²⁺ / Cu

ปฏิกิริยา

ครึ่งเซลล์แอโนด Zn ---> Zn²⁺ + 2e
ครึ่งเซลล์แคโทด Cu²⁺ + 2e ---> Cu
ทั้งเซลล์ (Redox) ทำให้ หมดไป (1) + (2)
Zn + Cu²⁺ ---> Cu + Zn²⁺

4. โลหะที่ป้องกันการผุกร่อนของ Fe ได้ (โลหะที่เสีย e ง่ายกว่า Fe) ก็คือ โลหะ Zn

5. โลหะที่ทำให้ Fe ผุเร็วขึ้น (โลหะที่เสีย e ยากกว่า Fe) ก็คือ โลหะ Cu

หลักการใช้ค่า E⁰ทำนายการเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์

1. เขียนสมการตามโจทย์กำหนด

2. หาขั้วแคโทด (ขั้วที่เกิดปฏิกิริยา Reduction) และขั้วแอโนด (ขั้วที่เกิดปฏิกิริยา Oxidation) ตามโจทย์กำหนดในสารตั้งต้น

3. หาค่า E⁰ ของเซลล์จากสมการ E⁰ เซลล์ = E⁰ แคโทด - E⁰ แอโนด

ถ้า E⁰ ของเซลล์ออกมาเป็นบวกแสดงว่าปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นได้ เช่น

Zn + 2H⁺ ----> Zn²⁺ + H₂ E⁰ เซลล์ = +0.76 volts

Cu + 2H⁺ ----> Cu²⁺ + H₂ E⁰ เซลล์ = -0.34 volts

ถ้า E⁰ ของเซลล์ออกมาเป็นลบแสดงว่าปฏิกิริยาไม่เกิดแต่เกิดตรงกันข้าม เช่น

Cu²⁺ + H₂ ----> Cu + 2H⁺ E⁰ เซลล์ = +0.34 volts