เคมีไฟฟ้า
จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
เคมีไฟฟ้า (อังกฤษ: Electrochemistry) เป็นศาสตร์ของปฏิกิริยาที่ผิวหน้าสัมผัสของ วัสดุตัวนำอิเล็กโทรนิก(conductor material)ซึ่งเป็นอิเล็กโทรด(electrode)ที่อาจเป็นโลหะ หรือสารกึ่งตัวนำอย่างกราไฟต์(graphite)และไอออนิกคอนดักเตอร์อิเล็กโตรไลต์(electrolyte) ถ้าปฏิกิริยาเคมี(chemical reaction)เกิดจาก แรงดันไฟฟ้า (voltage)ภายนอกหรือถ้าแรงดันไฟฟ้าเกิดจากปฏิกิริยาเคมี ดังเช่นไฟฟ้าในแบตเตอรี่ (Battery) อย่างนีเราเรียกว่าปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าโดยทั่วไปวิชาเคมีไฟฟ้า จะเกี่ยวข้องกับสถานการณ์ปฏิกิริยา ออซิเดชั่น(oxidation)และ รีดักชั่น (reduction) และทิศทางของประจุไฟฟ้า (charge transfer) จากโมเลกุลหนึ่งไปยังที่อื่นจะไม่ถือว่าเป็นเนื้อหาในเคมีไฟฟ้า
[แก้] ออซิเดชั่น และ รีดักชั่น
ธาตุเคมีที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมี(chemical reaction)ไฟฟ้าจะขึ้นกับจำนวนอิเล็กตรอน (electron) ที่มันจะรับหรือจะให้ซึ่งเรียกว่าออซิเดชั่นสเตต(oxidation state)ในสถานะที่เป็นกลาง(neutral state)ออซิเดชั่นสเตตจะเท่ากับ 0 ถ้าอะตอมใดอะตอมหนึ่งเป็นผู้ให้อิเล็กตรอนในปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นออซิเดชั่นสเตตของมันจะเพิ่มขึ้นและถ้าธาตุใดรับอิเล็กตรอนออซิเดชั่นสเตตของมันจะลดลง ดังตัวอย่างเมื่อโซเดียมทำปฏิกิริยากับคลอรีนโซเดียมจะให้อิเล็กตรอน 1 ตัวแล้วมันจะมีออซิเดชั่นสเตตเป็น +1 ส่วนคลอรีนรับอิเล็กตรอนไป 1 ตัวจะมีค่าออซิเดชั่นสเตตลดลงเป็น -1 ออซิเดชั่นสเตตจะเป็น 0 ในปฏิกิริยาเคมีที่ประจุ + และ - หักล้างกันพอดี และแรงดึงดูดไอออนต่างชนิดกันระหว่างของโซเดียมและคลอรีนเรียกว่าไอออนิกบอนด์(ionic bond)การสูญเสียอิเล็กตรอนของธาตุเคมีเราเรียกว่าออซิเดชั่น(oxidation)และการได้รับอิเล็กตรอนเราเรียกว่ารีดักชั่น(reduction)เพื่อให้จำง่ายเรามีเทคนิคช่วยจำ(mnemonic)ที่นิยมกันมากดังนี้ดังนี้
- "OIL RIG"ย่อจากภาษาอังกฤษว่า"ออซิเดชั่นคือการสูญเสีย รีดักชั่นคือการเพิ่มพูน"
(Oxidation Is Loss,Reduction Is Gain) - "LEO says GER"ย่อจากภาษาอังกฤษว่า"สูญเสียอิเล็กตรอน:ออซิเดชั่น,เพิ่มพูนอิเล็กตรอน:รีดักชั่น"
(Lose Electrons:Oxidization, Gain Electrons: Reduction)
สสารที่สูญเสียอิเล็กตรอนจะเรียกว่ารีดิวซิ่งเอเจนต์หรือรีดักแตนท์และถ้าสสารที่รับอิเล็กตรอนจะเรียกว่าออกซิไดซิ่งเอเจนต์หรือออกซิแดนท์ ในปฏิกิริยาเคมีออกซิไดซิ่งเอเจนต์จะถูกลดประจุไฟฟ้าหรือถูกรีดิวซ์เสมอและรีดิวซิ่งเอเจนต์จะถูกออกซิไดซ์เสมอ การเพิ่มออกซิเจน สูญเสียไฮโดรเจน และเพิ่มตัวเลขออกซิเดชั่น ปฏิกิริยาเคมีนี้จะเรียกออกซืเดชั่น และในทางตรงกันข้ามเรียกว่ารีดักชั่น และปฏิกิริยาเคมีที่มีทั้งออกซิเดชั่นและรีดักชั่นจะเรียกปฏิกิริยานี้ว่ารีดอก(redox) เป็นเรื่องธรรมดาที่เมื่อสสารหนึ่งเสียอิเล็กตรอนสสารอีกตัวก็จะเป็นผู้รับมัน ในปฏิกิริยาเคมีที่ต้องการออกซิแดนท์ ออกซิเจนคือออกซิแดนท์แต่ออกซิแดนท์ไม่จำเป็นต้องเป็นออกซิเจน ฟลูออรีนก็เป็นตัวออกซิแดนท์ที่ดีและแรงกว่าออกซิเจนด้วยเนื่องจากมันมีอิเล็กโตรเนกาติวิตี่(electronegativity)สูงกว่าออกซิเจน
[แก้] ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเอง
ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเอง(spontaneous)สามารถใช้เป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าได้เช่นในเซลล์เคมีไฟฟ้า(electrochemical cell) หรือ แบตเตอรี่(battery)และ เซลล์เชื้อเพลิง(fuel cell)ตัวอย่างในเซลล์เชื้อเพลิง ก๊าซออกซิเจน(O2)และไฮโดรเจน(H2)จะรวมตัวกันเกิดเป็นน้ำ(H2O) ความร้อนและพลังงานไฟฟ้า(electrical energy)ในทางกลับกันอิเล็กโตรไลสิส(electrolysis)ของน้ำเกิดเป็นก๊าซออกซิเจนและไฮโดรเจนเกิดขึ้นเองไม่ได้ (non-spontaneous electrochemical reactions)ต้องใช้แรงดันไฟฟ้า(voltage)ช่วย
[แก้] หลักการของเซลล์เคมีไฟฟ้า
หลักการของเซลล์เคมีไฟฟ้า คือ การเปลี่ยนจากพลังงานเคมีเป้นพลังงานไฟฟ้า โดยนำขั้วไฟฟ้า คือ ทองแดง และแผ่นสังกะสีจุ่มในสารซัลฟิวริกเจือจาง ขั้วไฟฟ้าทั้งสองจะทำปฏิกิริยากับสารละลายแล้วเกิดการแตกตัว โดยสังกะสีจะแตกตัวให้อิเล็กตรอนมากกว่าทองแดง ทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากขั้วสังกะสีไปสู่ขั้วทองแดง ขั้วสังกระสีจะเป็นขั้วไฟฟ้าลบและมีศักย์ไฟต่ำ ส่วนขั่วทองแดงจะเป็นขั้วไฟฟ้าบวกและมีศักย์ไฟฟ้าสูง ดังนั้นจะทำให้มีกระแสงอิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากขั้วสังกะสีไปสุ่ขั้วทองแดง จึงเกิดกระแสไฟฟ้า
| สาขาวิชาเคมี แก้ |
|---|
| เคมีวิเคราะห์ | อินทรีย์เคมี | อนินทรีย์เคมี | เคมีฟิสิกส์ | เคมีพอลิเมอร์ | ชีวเคมี | วัสดุศาสตร์ | เคมีสิ่งแวดล้อม | เคมีเวชภัณฑ์ | เภสัชกรรม | เคมีความร้อน | เคมีไฟฟ้า | เคมีนิวเคลียร์ | เคมีการคำนวณ | เคมีแสง | เภสัชวิทยา |
