ผลต่างระหว่างรุ่นของ "ไฟฟ้าเคมี"

'''ไฟฟ้าเคมี''' ({{lang-en|Electrochemistry}}) เป็น[[ศาสตร์]]ของปฏิกิริยาที่ผิวหน้าสัมผัสของ [[วัสดุตัวนำอิเล็กโทรนิก]] (conductor material) ซึ่งเป็น[[อิเล็กโทรด]] (electrode) ที่อาจเป็น[[โลหะ]] หรือ[[สารกึ่งตัวนำ]]อย่าง[[กราไฟต์]] (graphite) และไอออนิกคอนดักเตอร์[[อิเล็กโตรไลต์]] (electrolyte) ถ้า[[ปฏิกิริยาเคมี]] (chemical reaction) เกิดจาก [[แรงดันไฟฟ้า]] (voltage) ภายนอกหรือถ้าแรงดันไฟฟ้าเกิดจากปฏิกิริยาเคมี ดังเช่นไฟฟ้าใน[[แบตเตอรี่]] (Battery) อย่างนีเราเรียกว่าปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าโดยทั่วไปวิชาเคมีไฟฟ้า จะเกี่ยวข้องกับสถานการณ์ปฏิกิริยา [[ออซิเดชั่น]] (oxidation) และ [[รีดักชั่น]] (reduction) และทิศทางของ[[ประจุไฟฟ้า]] (charge transfer) จากโมเลกุลหนึ่งไปยังที่อื่นจะไม่ถือว่าเป็นเนื้อหาในเคมีไฟฟ้า

ธาตุเคมีที่เกี่ยวข้องกับ[[ปฏิกิริยาเคมี]] (chemical reaction) ไฟฟ้าจะขึ้นกับจำนวน[[อิเล็กตรอน]] (electron) ที่มันจะรับหรือจะให้ซึ่งเรียกว่า''ออกซิเดชั่นสเตต'' (oxidation state) ในสถานะที่เป็นกลาง (neutral state) ออกซิเดชั่นสเตตจะเท่ากับ 0 ถ้าอะตอมใดอะตอมหนึ่งเป็นผู้ให้อิเล็กตรอนในปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นออกซิเดชั่นสเตตของมันจะเพิ่มขึ้นและถ้าธาตุใดรับอิเล็กตรอนออกซิเดชั่นสเตตของมันจะลดลง ดังตัวอย่างเมื่อโซเดียมทำปฏิกิริยากับคลอรีนโซเดียมจะให้อิเล็กตรอน 1 ตัวแล้วมันจะมีออกซิเดชั่นสเตตเป็น +1 ส่วนคลอรีนรับอิเล็กตรอนไป 1 ตัวจะมีค่าออกซิเดชั่นสเตตลดลงเป็น -1 ออกซิเดชั่นสเตตจะเป็น 0 ในปฏิกิริยาเคมีที่ประจุ + และ - หักล้างกันพอดี และแรงดึงดูดไอออนต่างชนิดกันระหว่างของโซเดียมและคลอรีนเรียกว่า[[ไอออนิกบอนด์]] (ionic bond) การสูญเสียอิเล็กตรอนของธาตุเคมีเราเรียกว่า[[ออกซิเดชั่น]] (oxidation) และการได้รับอิเล็กตรอนเราเรียกว่า[[รีดักชั่น]] (reduction) เพื่อให้จำง่ายเรามี[[เทคนิคช่วยจำ]] (mnemonic) ที่นิยมกันมากดังนี้ดังนี้

* "OIL RIG" ย่อจากภาษาอังกฤษว่า"ออกซิเดชั่นคือการสูญเสีย รีดักชั่นคือการเพิ่มพูน" <br> (Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain)

* "LEO says GER" ย่อจากภาษาอังกฤษว่า "สูญเสียอิเล็กตรอน:ออกซิเดชั่น, เพิ่มพูนอิเล็กตรอน:รีดักชั่น"<br> (Lose Electrons:Oxidization, Gain Electrons: Reduction)

สสารที่สูญเสียอิเล็กตรอนจะเรียกว่า'''รีดิวซิ่งเอเจนต์'''หรือ'''รีดักแตนท์'''และถ้าสสารที่รับอิเล็กตรอนจะเรียกว่า'''ออกซิไดซิ่งเอเจนต์'''หรือ'''ออกซิแดนท์''' ในปฏิกิริยาเคมีออกซิไดซิ่งเอเจนต์จะถูกลดประจุไฟฟ้าหรือถูกรีดิวซ์เสมอและรีดิวซิ่งเอเจนต์จะถูกออกซิไดซ์เสมอ การเพิ่มออกซิเจน สูญเสียไฮโดรเจน และเพิ่มตัวเลขออกซิเดชั่น ปฏิกิริยาเคมีนี้จะเรียกออกซิเดชั่น และในทางตรงกันข้ามเรียกว่ารีดักชั่น และปฏิกิริยาเคมีที่มีทั้งออกซิเดชั่นและรีดักชั่นจะเรียกปฏิกิริยานี้ว่า[[รีดอกซ์]] (redox) เป็นเรื่องธรรมดาที่เมื่อสสารหนึ่งเสียอิเล็กตรอนสสารอีกตัวก็จะเป็นผู้รับมัน ในปฏิกิริยาเคมีที่ต้องการออกซิแดนท์ ออกซิเจนคือออกซิแดนท์ แต่ออกซิแดนท์ไม่จำเป็นต้องเป็นออกซิเจน ฟลูออรีนก็เป็นตัวออกซิแดนท์ที่ดีและแรงกว่าออกซิเจนด้วยเนื่องจากมันมี[[อิเล็กโตรเนกาติวิตี]] (electronegativity) สูงกว่าออกซิเจน

== ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเอง ==

ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า[[ที่เกิดขึ้นเอง]] (spontaneous) สามารถใช้เป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าได้เช่นใน[[เซลล์เคมีไฟฟ้า]] (electrochemical cell) หรือ [[แบตเตอรี่]] (battery) และ [[เซลล์เชื้อเพลิง]] (fuel cell) ตัวอย่างในเซลล์เชื้อเพลิง ก๊าซออกซิเจน (O₂) และไฮโดรเจน (H₂) จะรวมตัวกันเกิดเป็นน้ำ (H₂O) ความร้อนและ[[พลังงานไฟฟ้า]] (electrical energy) ในทางกลับกัน[[อิเล็กโตรไลสิส]] (electrolysis) ของน้ำเกิดเป็นก๊าซออกซิเจนและไฮโดรเจนเกิดขึ้นเองไม่ได้

(non-spontaneous electrochemical reactions) ต้องใช้[[แรงดันไฟฟ้า]] (voltage) ช่วย

หลักการของ[[เซลล์เคมีไฟฟ้า]] คือ การเปลี่ยนจากพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยนำขั้วไฟฟ้า คือ ทองแดง และแผ่นสังกะสีจุ่มในสารซัลฟิวริกเจือจาง ขั้วไฟฟ้าทั้งสองจะทำปฏิกิริยากับสารละลายแล้วเกิดการแตกตัว โดยสังกะสีจะแตกตัวให้อิเล็กตรอนมากกว่าทองแดง ทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากขั้วสังกะสีไปสู่ขั้วทองแดง ขั้วสังกะสีจะเป็นขั้วไฟฟ้าลบและมีศักย์ไฟต่ำ ส่วนขั้วทองแดงจะเป็นขั้วไฟฟ้าบวกและมีศักย์ไฟฟ้าสูง ดังนั้นจะทำให้มีกระแสอิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากขั้วสังกะสีไปสู่ขั้วทองแดง จึงเกิดกระแสไฟฟ้า