การแยกสลายด้วยไฟฟ้า Electrolysis

Get Started. It's Free
or sign up with your email address
Rocket clouds
การแยกสลายด้วยไฟฟ้า Electrolysis by Mind Map: การแยกสลายด้วยไฟฟ้า Electrolysis

1. หลักการ

1.1. แรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์(Ecell)มีค่าเป็นบวก แสดงว่าเซลล์ไฟฟ้านี้สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าเองได้ แต่ถ้าแรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์มีค่าเป็นลบ แสดงว่าเซลลืไฟฟ้านี้ไม่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าเองได้ การทำให้เซลล์ไฟฟ้าเคมีที่มีค่าแรงเคลื่นไฟฟ้าเป็นลบเกิดปฏิกิริยาขึ้นได้นั้น จะต้องมีพลังงานจากแหล่งไฟฟ้าภายนอกใส่เข้าไป การเปลี่ยนแปลงทางเคมีโดยอาศัยพลังงานไฟฟ้าจากภายนอก เรียกว่า การแยกสลายด้วยไฟฟ้า(Electrolysis)

2. วัตถุประสงค์

2.1. เพื่อสึกษาหลักการของกระบวนการแยกสลายด้วยไฟฟ้า

2.2. เพื่อสึกษาวิธีการแยกสลายด้วยไฟฟ้าของน้ำ

2.3. เพื่อหาน้ำหนักอะตอมของทองแดงโดยวิธีทางการแยกสลายด้วยไฟฟ้า

3. การทดลอง

3.1. อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง

3.1.1. บีกเกอร์ขนาด 250 ซม3

3.1.2. กระบอกตวงขนาด 50 ซม3

3.1.3. บิวเรตขนาด 50 ซม3

3.1.4. ขั้วไฟฟ้าทำด้วยลวดนิโครมที่มีหลอดหุ้ม

3.1.5. ขั้วไฟฟ้าทำด้วยลวดทองแดง

3.1.6. นาฬิกาจับเวลา

3.1.7. แอมป์มิเตอร์ 100 x 2 mA พร้อมกับตัวต้านทานที่ปรับค่าได้ (variable resistor)

3.1.8. เครื่องจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง

3.1.9. ไม้บรรทัด

3.2. สารเคมีที่ใช้ในการทดลอง

3.2.1. กรดซัลฟิวริกเข้มข้น 0.5M (0.5M sulfuric acid)

3.3. วิธีการทดลอง

3.3.1. 1.นำลวดทองแดงและลวดนิโครมมาขัดให้สะอาดด้วยกระดาษทราย แล้วนำไปชั่งให้รู้น้ำหนักที่แน่นอน บันทึกน้ำหนักไว้

3.3.2. 2.จัดตั้งอุปกรณ์ โดยงอลวดทองแดง และลวดนิโครม จากนั้นนำมาสอดเข้าที่ปลายบิวเรตที่คว่ำอยุ่ในบีกเกอรืขนาด 250 ซม3 โดยให้ปลายลวดทองแดงเสมอกับลวดนิดตรม

3.3.3. 3.เติมสารละลาย 0.5 m H2SO4 จำนวน 150 ซม3 ลงในบีกเกอร์

3.3.4. 4.ดูดสารละลายกรดในบีกเกอร์ให้เข้ามาอยู่ในบิวเรต ดดยการไขก๊อกปิดเปิดของบิวเรต แล้วใช้ลูกยางดูดสารละลายจนกระทั่งระดับสารละลายกรดในบิวเรตขึ้นไปสูงประมารขีดปริมาตร 45-50 cm3 บันทึกระดับที่แน่นอนของสารละลายกรดในบิวเรต

3.3.5. 6.จ่ายไฟให้กับระบบ พร้อมกับเริ่มจับเวลาทันที

3.3.6. 7.ปรับปุ่มของตัวต้านทานที่ปรับค่าได้จนเข้มของแอมมิเตอร์อ่านค่าได้ 200 mA ในขั้นนี้จะสังเกตเห็นก๊าซไฮโดรเจนเกิดขึ้นที่ลวดนิโครม (และปเมื่อเวลาผ่านไปมากขึ้นอาจจะพบว่ามีตะกอนทองแดงเกิดขึ้นด้วย

3.3.7. 8.ปล่อยให้ปฏิกิริยาดำเนินต่อไปพร้อมทั้งคอยควบคุมกระแสไฟฟ้าให้คงที่ โดยการปรับตัวต้านทานที่ปรับค่าได้ หลังจากที่เก็บก๊าซไอโดรเจนเกิดขึ้นในบิวเรตได้ปริมาตรประมาณ 30-35 cm3แล้ว ให้หยุดทำการทดลอง (ในช่วงนี้สารละลายจะมีสีฟ้าอ่อน)โดยการปิดแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง พร้อมทั้งหยุดจับเวลา

3.3.8. 9.อ่านระดับของสารละลายที่เหลืออยู่ในบิวเรต วัดความสูงของสารละลายที่เหลือในบิวเรตโดยใช้ไม้บรรทัด และเวลาที่ใช้ในการทดลอง บันทึกผลการทดลองที่ได้

3.3.9. 10.ปลดปากคลิปที่คีบขั้วทั้งสองออก นำลวดทองแดงไปล้างน้ำให้สะอาด แล้วเช้ดให้แห้ง นำลวดทองแดงเส้นนี้ไปชั่งให้รู้น้ำหนักที่แน่นอน บันทึกผลการทดลองที่ได้

3.3.10. 11.วัดอุณหภูมิ และความดันของห้องปฏิบัติการในขณะทำการทดลอง จดบันทึกไว้

3.3.11. 12.ทำการทดลองซ้ำในข้อ1-9 อีกครั้ง โดยใช้ลวดทองแดงเส้นเดิมแต่เปลี่ยนสารละลาย 0.5M H2SO4 ใหม่

3.3.12. 13.คำนวณหาน้ำหนักอะตอมของทองแดงจากปริมาณไฟฟ้าที่ใช้

3.3.13. 14.คำนวณหาน้ำหนักอะตอมของทองแดงจากปริมาตรก๊าซไฮโดรเจนที่ใช้

3.3.14. 15.หาความผิดพลาดร้อยละของน้ำหนักอะตอมทองแดงที่ได้ในการคำนวณจากปริมารไฟฟ้าที่ใช้ และปริมาตรก๊าซไฮโดรเจนที่เกิดขึ้น โดยเทียบกับน้ำหนักอะตอมของทองแดง

4. ส่วนประกอบของกระบวนการแยกสลายด้วยไฟฟ้า

4.1. แหล่งให้พลังงานไฟฟ้า

4.2. ขั้วไฟฟ้า(electrode)

4.3. สายละลายอิเล้กดทรไลตื(electrolyte)

4.3.1. สารละลายที่มีสมบัตินำไฟฟ้าได้

4.3.2. เป็นตัวกลางเพื่อให้กระแสไฟฟ้าสามารถไหลผ่านขั้วแคโทดไปยังแอโนด(หรืออิเล็กตรอนไหล)

5. เซลล์อิเล็กโทรไลติก(electrolytic cell)

5.1. มีขั้วไฟฟ้าอยู่ 2 ชนิด

5.1.1. ขั้วแอโนด

5.1.1.1. เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน(Oxidation)

5.1.2. ขั้วแคโทด(cathode)

5.1.2.1. เกิดปฏิกิริยารีดักชัน(Reduction)

6. การคำนวณ

6.1. การหาน้ำหนักอะตอมของทองแดงจากปริมาณไฟฟ้าที่ใช้

6.2. การหาน้ำหนักอะตอมของทองแดงจากปริมาตรก๊าซไฮโดรเจนที่เกิดขึ้น