ឧទាហរណ៍សំណួរ និងការពិភាក្សាអំពីកោសិកាអេឡិចត្រូលីត
កោសិកាអេឡិចត្រូលីត គឺជាឧបករណ៍មួយដែលប្រើសម្រាប់បំលែងថាមពលអគ្គិសនីទៅជាប្រតិកម្មគីមីដែលមិនកើតឡើងដោយឯកឯង មិនដូចកោសិកាវ៉ុលតាអ៊ីក ឬកោសិកាហ្គាវ៉ាឡង់ទេ ដែលបំលែងថាមពលគីមីទៅជាថាមពលអគ្គិសនី។ នៅក្នុងកោសិកាអេឡិចត្រូលីត ចរន្តអគ្គិសនីត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្ខំឱ្យមានប្រតិកម្មគីមី ដែលបើមិនដូច្នោះទេនឹងមិនកើតឡើងដោយគ្មានថាមពលអគ្គិសនីបន្ថែម។ គោលគំនិតនេះមានសារៈសំខាន់ណាស់នៅក្នុងកម្មវិធីឧស្សាហកម្មផ្សេងៗ ដូចជាការផលិតលោហធាតុសុទ្ធ អេឡិចត្រូលីសនៃទឹកដើម្បីផលិតអ៊ីដ្រូសែន និងអុកស៊ីសែន និងច្រើនទៀត។
អត្ថបទនេះនឹងពិភាក្សាអំពីឧទាហរណ៍ជាច្រើននៃបញ្ហាអេឡិចត្រូលីស រួមជាមួយនឹងការពិភាក្សារបស់ពួកគេ ដែលអាចជួយសិស្សឱ្យយល់អំពីគោលគំនិតនៃកោសិកាអេឡិចត្រូលីតកាន់តែស៊ីជម្រៅ។
ឧទាហរណ៍សំណួរទី 1: អេឡិចត្រូលីសនៃដំណោះស្រាយ NaCl
ផេតណាន់ណា
សូលុយស្យុងសូដ្យូមក្លរួ (NaCl) ត្រូវបានអេឡិចត្រូលីសដោយប្រើអេឡិចត្រូតអសកម្ម។ សូមសរសេរប្រតិកម្មដែលកើតឡើងនៅកាតូត និងអាណូត ព្រមទាំងផលិតផលដែលបង្កើតឡើងនៅអេឡិចត្រូតនីមួយៗ។
ការពិភាក្សា
នៅក្នុងក្រឡាអេឡិចត្រូលីត មានអេឡិចត្រូតពីរគឺ កាតូត (អេឡិចត្រូតអវិជ្ជមាន) និងអាណូត (អេឡិចត្រូតវិជ្ជមាន)។ អេឡិចត្រូលីសនៃដំណោះស្រាយ NaCl កើតឡើងជាពីរដំណាក់កាល៖ ប្រតិកម្មនៅកាតូត និងប្រតិកម្មនៅអាណូត។
១. ប្រតិកម្មនៅកាតូត៖
នៅកាតូត អ៊ីយ៉ុងដែលពាក់ព័ន្ធគឺអ៊ីយ៉ុង Na^+ និងអ៊ីយ៉ុង H_2O។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ អ៊ីយ៉ុង H_2O ងាយនឹងកាត់បន្ថយជាងអ៊ីយ៉ុង Na^+ ដោយសារតែសក្តានុពលកាត់បន្ថយខ្ពស់ជាងរបស់វា។
ប្រតិកម្មដែលកើតឡើងនៅ cathode គឺ៖
“ `
2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq) (សក្តានុពលកាត់បន្ថយ = -0.83 V)
“ `
ផលិតផលដែលផលិតនៅកាតូតគឺឧស្ម័នអ៊ីដ្រូសែន (H₂)។
២. ប្រតិកម្មនៅអាណូត៖
នៅអាណូត អ៊ីយ៉ុងដែលពាក់ព័ន្ធគឺអ៊ីយ៉ុង Cl⁻ និងអ៊ីយ៉ុង H_2O។ អ៊ីយ៉ុង Cl⁻ ងាយនឹងអុកស៊ីតកម្មជាងអ៊ីយ៉ុង H_2O ដោយសារតែសក្តានុពលអុកស៊ីតកម្មទាបជាងរបស់វា។
ប្រតិកម្មដែលកើតឡើងនៅអាណូតគឺ៖
“ `
2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻ (សក្តានុពលអុកស៊ីតកម្ម = -1.36 V)
“ `
ផលិតផលដែលផលិតនៅអាណូតគឺឧស្ម័នក្លរីន (Cl₂)។
ដូច្នេះ នៅក្នុងអេឡិចត្រូលីសនៃដំណោះស្រាយ NaCl ផលិតផលដែលផលិតនៅកាតូតគឺឧស្ម័នអ៊ីដ្រូសែន (H₂) ហើយនៅអាណូតគឺឧស្ម័នក្លរីន (Cl₂)។
ឧទាហរណ៍សំណួរទី 2: អេឡិចត្រូលីសនៃដំណោះស្រាយ CuSO₄ ជាមួយអេឡិចត្រូតទង់ដែង
ផេតណាន់ណា
អេឡិចត្រូលីសនៃដំណោះស្រាយស្ពាន់ (II) ស៊ុលហ្វាត (CuSO₄) ត្រូវបានអនុវត្តដោយប្រើអេឡិចត្រូតស្ពាន់។ សូមសរសេរប្រតិកម្មដែលកើតឡើងនៅកាតូត និងអាណូត ព្រមទាំងផលិតផលដែលបង្កើតឡើងនៅអេឡិចត្រូតនីមួយៗ។
ការពិភាក្សា
ក្នុងករណីនេះ អេឡិចត្រូតមិនមែនជាអេឡិចត្រូតអសកម្មទេ ប៉ុន្តែជាអេឡិចត្រូតទង់ដែង ដូច្នេះអេឡិចត្រូតនឹងមានប្រតិកម្ម។
១. ប្រតិកម្មនៅកាតូត៖
នៅកាតូត អ៊ីយ៉ុង Cu²⁺ នៅអាណូតនឹងត្រូវបានកាត់បន្ថយ។
“ `
Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s) (សក្តានុពលកាត់បន្ថយ = +0.34 V)
“ `
ផលិតផលដែលផលិតនៅកាតូតគឺទង់ដែងរឹង (Cu) ដែលត្រូវបានដាក់លើអេឡិចត្រូត។
២. ប្រតិកម្មនៅអាណូត៖
នៅអាណូត អេឡិចត្រូតទង់ដែងខ្លួនវានឹងត្រូវបានកត់សុី។
“ `
Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻ (សក្តានុពលអុកស៊ីតកម្ម = -0.34 V)
“ `
ផលិតផលដែលផលិតនៅអាណូតគឺអ៊ីយ៉ុង Cu²⁺។
ដោយសារតែអេឡិចត្រូតជាទង់ដែង អ៊ីយ៉ុង Cu²⁺ ដែលត្រូវបានអេឡិចត្រូលីសនៅក្នុងដំណោះស្រាយត្រូវបានផ្តល់សំណងដោយការរលាយនៃទង់ដែងនៅអេឡិចត្រូតអាណូត។
ឧទាហរណ៍ទី 3: ម៉ាស់លោហៈដែលបានដាក់
ផេតណាន់ណា
នៅក្នុងកោសិកាអេឡិចត្រូលីត អេឡិចត្រុង ០.២ ម៉ូលហូរកាត់ដំណោះស្រាយ CuSO₄។ តើមានទង់ដែងប៉ុន្មានក្រាមត្រូវបានដាក់នៅកាតូត?
ការពិភាក្សា
ចំនួនម៉ូលនៃអេឡិចត្រុង (F) ដែលហូរអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីកំណត់ចំនួនម៉ូលនៃលោហៈដែលដាក់។ សមីការហ្វារ៉ាដេយសម្រាប់ការដាក់លោហៈគឺ៖
\[ n = \frac{Q}{Fz} \]
កន្លែងណា៖
– Q = បរិមាណបន្ទុក (គិតជា Coulombs)
– F = ថេរហ្វារ៉ាដេយ (96500 C/mol)
– z = ចំនួនអេឡិចត្រុងក្នុងមួយម៉ូលនៃប្រតិកម្ម។
ក្នុងករណីនេះ Cu²⁺ ស្រូបយកអេឡិចត្រុងពីរដើម្បីក្លាយជា Cu ដូច្នេះ z = 2។
ចំនួនម៉ូលនៃទង់ដែងដែលដាក់គឺ៖
\[ n = \frac{0.2 ម៉ូលនៃអេឡិចត្រុង}}{2} = 0.1 ម៉ូលនៃ Cu} \]
ទម្ងន់ទង់ដែងដែលបានដាក់បញ្ចូល៖
\[ \text{ម៉ាស់ Cu} = n \x \text{លោក} \]
ដែល Mr ជាម៉ាស់ម៉ូលនៃ Cu (63.5 ក្រាម/ម៉ូល)
ដូច្នេះ៖
ម៉ាស់ Cu = 0.1 គុណ 63.5 = 6.35 ក្រាម
ដូច្នេះ ទង់ដែង 6.35 ក្រាមនឹងត្រូវបានដាក់នៅលើកាតូត។
ឧទាហរណ៍សំណួរទី 4: អេឡិចត្រូលីសនៃដំណោះស្រាយ KI
ផេតណាន់ណា
អេឡិចត្រូលីសនៃដំណោះស្រាយ KI ត្រូវបានអនុវត្តដោយប្រើអេឡិចត្រូតអសកម្ម។ សូមសរសេរប្រតិកម្មដែលកើតឡើងនៅកាតូត និងអាណូត ព្រមទាំងផលិតផលដែលបង្កើតឡើងនៅអេឡិចត្រូតនីមួយៗ។
ការពិភាក្សា
១. ប្រតិកម្មនៅកាតូត៖
នៅកាតូត អ៊ីយ៉ុងដែលពាក់ព័ន្ធគឺអ៊ីយ៉ុង K⁺ និង H_2O។ H_2O ងាយនឹងត្រូវបានកាត់បន្ថយជាងអ៊ីយ៉ុង K⁺។
“ `
2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq)
“ `
ផលិតផលដែលផលិតនៅកាតូតគឺឧស្ម័នអ៊ីដ្រូសែន (H₂)។
២. ប្រតិកម្មនៅអាណូត៖
នៅអាណូត អ៊ីយ៉ុងដែលពាក់ព័ន្ធគឺអ៊ីយ៉ុង I⁻ និង H_2O។ អ៊ីយ៉ុង I⁻ ងាយនឹងអុកស៊ីតកម្មជាងអ៊ីយ៉ុង H_2O។
“ `
2I⁻(aq) → I₂(s) + 2e⁻
“ `
ផលិតផលដែលផលិតនៅអាណូតគឺអ៊ីយ៉ូត (I₂)។
ដូច្នេះ នៅក្នុងអេឡិចត្រូលីសនៃដំណោះស្រាយ KI ផលិតផលដែលផលិតនៅកាតូតគឺជាឧស្ម័នអ៊ីដ្រូសែន (H₂) ហើយនៅអាណូតគឺអ៊ីយ៉ូត (I₂)។
Penutup
ការយល់ដឹងយ៉ាងស៊ីជម្រៅអំពីគោលការណ៍ និងការអនុវត្តនៃកោសិកាអេឡិចត្រូលីត គឺមានសារៈសំខាន់សម្រាប់និស្សិត និងអ្នកជំនាញគីមីវិទ្យាក្នុងវិស័យដូចជា លោហធាតុ ផលិតកម្មគីមី និងឧស្សាហកម្មថាមពល។ អត្ថបទនេះបង្ហាញពីបញ្ហាឧទាហរណ៍អេឡិចត្រូលីសជាច្រើន និងដំណោះស្រាយរបស់វា ដើម្បីជួយពង្រឹងការយល់ដឹងនេះ។ គេសង្ឃឹមថា ការស្ទាត់ជំនាញគោលគំនិតជាមូលដ្ឋានទាំងនេះនឹងជួយដោះស្រាយបញ្ហាជាក់ស្តែង និងទ្រឹស្តីផ្សេងៗដែលជួបប្រទះនៅក្នុងពិភពពិត។
