โรงเรียนกลันทาพิทยาคม เผยแพร่งานการสอน ครูจุฑารัตน์ อุสาทรัพย์

การดุลสมการรีดอกซ์โดยใช้ครึ่งปฏิกิริยา          การดุลสมการรีดอกซ์โดยใช้วิธีการครึ่งปฏิกิริยา (Half  reaction Method)  หรือ วิธีการไอออน - อิเล็กตรอน (Ion-electron Method)  เป็นวิธีที่ดุลสมการด้วยการทำจำนวนอิเล็กตรอนที่ให้และรับให้เท่ากัน สมการที่จะดุลด้วยวิธีนี้ต้องเป็นสมการไอออนิก  ถ้าไม่เป็นสมการไอออนิกต้องเปลี่ยนเป็นสมการไอออนิกก่อน แล้วจึงดุลได้ หลักการดุลสมการโดยใช้วิธีการครึ่งปฎิกิริยา          1.  ใช้การเปลี่ยนเลขออกซิเดชันของธาตุ  แบ่งส่วนที่ถูกออกซิไดส์  และถูกรีดิวซ์  เขียนโครงครึ่งปฏิกิริยาไอออนิกสุทธิ  2  โครง  โดยโครงหนึ่งเป็นส่วนที่ถูกออกซิไดส์  และอีกส่วนหนึ่งถูกรีดิวซ์          2.  ดุลแต่ละครึ่งปฏิกิริยาที่แยกได้                    2.1. ดุลอะตอมของธาตุที่ถูกออกซิไดซ์ และที่ถูกรีดิวซ์ ทั้งสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ ยกเว้น  O  และ  H  ยังไม่ดุล                    2.2 ดุลธาตุออกซิเจนด้วยการเติมน้ำ (H 2 O)  เติม  H 2 O  ลงข้าวที่มีออกซิเจนน้อยกว่า                    2.3 ในปฏิกิริยาที่เป็นกรดเติม  H +   ลงในข้างที่มีไฮโดรเจนน้อยกว่าของสมการ เพื่อดุลอะตอมของ 

การดุลสมการรีดอกซ์          ปฏิกิริยารีดอกซ์  เป็นปฏิกิริยาที่มีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชัน โดยมีทั้งเลขออกซิเดชันลดลงและเพิ่มขึ้นหรือเป็นปฏิกิริยาที่มีการให้และรั[อิเล็กตรอน ( มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอน ) ดังนั้นการดุลสมการของปฏิกิริยารีดอกซ์ จึงใช้  2  วิธี  คือ การใช้เลขออกซิเดชันที่เปลี่ยนแปลงไปและใช้การให้และรับอิเล็กตรอน ( หรือ การใช้ครึ่งปฏิกิริยา )          การดุลสมการทั่วไป เป็นการทำจำนวนอะตอมของธาตุต่าง ๆ  ของสารตั้งต้น เท่ากับจำนวนอะตอมของธาตุต่าง ๆ ของสารผลิตภัณฑ์  หรือทำจำนวนอะตอมของธาตุต่าง ๆ ทางซ้าย และขวาของสมการให้เท่ากัน  สำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์ นอกจากจะต้องทำจำนวนอะตอมของธาตุต่าง ๆ ทางซ้ายและขวาให้เท่ากัน ยังต้องทำเลขออกซิเดชันที่เปลี่ยนแปลงไปให้เท่ากัน  หรือต้องทำจำนวนอิเล็กตรอนที่ให้และรับให้เท่ากันและถ้าเป็นการดุลสมการไอออนิกต้องทำจำนวนประจุทางซ้ายและขวาให้เท่ากันอีกด้วย

การดุลสมการรีดอกซ์โดยใช้เลขออกซิเดชัน          การดุลสมการรีดอกซ์โดยใช้วิธีเลขออกซิเดชันที่เปลี่ยนแปลง (The Oxidation Number Change Method)  เป็นการดุลสมการของปฏิกิริยารีดอกซ์ โดยทำเลขออกซิเดชันที่ลดลงเท่ากับเลขออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้น  แล้วทำจำนวนอะตอมของธาตุต่าง ๆ ทางซ้ายและทางขวาให้เท่ากัน  แต่ถ้าเป็นสมการไอออนิกต้องทำค่าประจุรวมทางซ้าย  และทางขวาให้เท่ากันด้วย          หลักทั่วไปของการดุลสมการรีดอกซ์โดยวิธีเลขออกซิเดชันที่เปลี่ยนแปลง ดังนี้          1. เขียนสมการของปฏิกิริยาที่ยังไม่ดุล  แสดงเลขออกซิเดชันของธาตุที่เปลี่ยนแปลงไป  และ แสดงเลขออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้น  และลดลงไว้ข้างล่าง โดยคิดต่อสารตั้งต้นที่เป็นตัวออกซิไดส์หรือตัวรีดิวซ์นั้น  1  โมเลกุล          2. ทำเลขออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้นและลดลงให้เท่ากัน   ด้วยกาคูณไขว้สลับค่าเลขออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้นและลดลงนั้น          3. ทำจำนวนอะตอมของธาตุมี่เปลี่ยนเลขออกซิเดชัน ทั้งซ้ายและทางขวาให้เท่ากัน          4. ดุลจำนวนอะตอมของธาตุอื่น ๆ  ที่ไม่เปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชันให้เท่ากัน  ถ้ามี  H 2 O  ( H  และ O  ไม่เปลี่ยนแปลงเลขออก

ปฏิกิริยารีดอกซ์ เทอม การเปลี่ยนแปลงอิเล็กตรอน การเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชัน ปฏิกิริยาออกซิเดชัน ปฏิกิริยารีดักชัน ตัวออกซิไดซ์ ตัวรีดิวซ์ สารที่ถูกออกซิไดส์ สารที่ถูกรีดิวซ์ ให้อิเล็กตรอน อิเล็กตรอนรับ รับอิเล็กตรอน ให้อิเล็กตรอน ให้อิเล็กตรอน รับอิเล็กตรอน เพิ่มขึ้น ลดลง ลดลง เพิ่มขึ้น เพิ่มขึ้น ลดลง

ตาราง ตัวออกซิไดส์บางชนิดที่ควรทราบ ตัวออกซิไดส์ ผลของการเปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชัน KMnO 4   ในสารละลายกรด KMnO 4   ในสารละลายเบส หรือสารละลายที่เป็นกลาง KMnO 4   ในสารละลายเบสแก่ MnO 4 - (aq) ---  Mn 2+ (aq)  สีม่วง                    ไม่มีสี MnO 4 - (aq)  ---  MnO 2 (s) สีม่วง            ของแข็งสีดำ MnO 4 - (aq) ---  MnO 4 2- (aq) +7  เป็น  +2 +7  เป็น  +4 +7  เป็น  +6 K 2 Cr 2 O 7   ในสารละลายกรด K 2 Cr 2 O 7   ในสารละลายกรด Cr 2 O 7 2- (aq)---  2Cr 3+ (aq) สีส้ม                          สีเขียว CrO 4 2- (aq)---2Cr(OH) 4 - (aq) สีเหลือง                สีเขียว +6  เป็น  +3 +6  เป็น  +3 MnO 2 MnO 2 (s) --- NO 2 (g) +5  เป็น  +4 KClO 3 KClO ClO 3 - (aq)---  Cl -   (aq) ClO -   (aq) ---  Cl -   (aq) +5  เป็น  -1 +1  เป็น  -1 KIO 3 IO 3 -   (aq) -- I

      ปฏิกิริยารีดอกซ์ คือ  ปฏิกิริยาที่มีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชัน  โดยมีส่วนหนึ่งเลขออกซิเดชันเพิ่มขึ้น ( ให้อิเล็กตรอน )  และอีกส่วนหนึ่งเลขออกซิเดชันลดลง ( รับอิเล็กตรอน )          ปฏิกิริยารีดอกซ์แบ่งออกเป็น  2  ส่วนคือ          ปฏิกิริยาออกซิเดชัน   คือ   ปฏิกิริยาที่มีเลขออกซิเดชันเพิ่มขึ้น  และเรียกสารที่มีเลขออกซิเดชันเพิ่มขึ้นว่า เป็นตัวรีดิวส์         ปฏิกิริยารีดักชัน   คือ   ปฏิกิริยาที่มีเลขออกซิเดชันลดลง  และเรียกสารที่มีเลขออกซิเดชันลดลงว่าเป็นตัวออกซิไดส์ ตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ของสารในปฏิกิริยารีดอกซ์         ปฏิกิริยารีดอกซ์  หรือปฏิกิริยาออกซิเดชัน - รีดักชัน  เป็นปฏิกิริยาที่มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอน หรือเป็นปฏิกิริยาที่มีเลขออกซิเดชันของธาตุเปลี่ยนแปลง  ซึ่งเขียนแยกเป็นสองส่วนได้  และแต่ละส่วนของปฏิกิริยามีชื่อเรียกแตกต่างกัน  ซึ่งประกอบด้วย 2 ปฏิกิริยาดังนี้          ปฏิกิริยาออกซิเดชัน  (Oxidation   Reaction)  คือ   ปฏิกิริยาที่มีการให้อิเล็กตรอนเกิดขึ้น  โดยเรียกสารที่ให้อิเล็กตรอนว่า  ตัวรีดิวซ์ (Reducer หรือ  Reducing  agent)          ปฏิกิริ

ปฏิกิริยารีดอกซ์  (Redox  reaction)                    คำว่า ปฏิกิริยารีดอกซ์  เป็นกระบวนการเผาไหม้  การเกิดสนิม  และการหายใจ  แต่เดิมนั้น หมายถึง ปฏิกิริยาที่มีการเกี่ยวข้องกับออกซิเจน  และไฮโดรเจน  ปัจจุบัน  ปฏิกิริยารีดอกซ์  หมายถึง  ปฏิกิริยาที่มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอน  เกิดเป็นพลังงานทางเคมี  แล้วถูกปล่อยออกมาในรูปพลังงานไฟฟ้า  ซึ่งสามารถพบในเซลล์ถ่านไฟฉาย  แบตเตอรี่รถยนต์                    Redox    มาจากคำวา  Red uction  +  Oxi dation                     ปฏิกิริยา  Reduction  ( รีดักชัน )   หมายถึง  ปฏิกิริยาที่มีการรับอิเล็กตรอน                    ปฏิกิริยา  Oxidation  ( ออกซิเดชัน )   หมายถึง  ปฏิกิริยาที่มีการให้อิเล็กตรอน          ดังนั้น  ปฏิกิริยารีดอกซ์  ( รีดักชัน + ออกซิเดชัน )  จึงหมายถึง  ปฏิกิริยาที่มีการให้ และ รับอิเล็กตรอน  หรือ  ปฏิกิริยาที่มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากสารหนึ่งไปยังอีกสารหนึ่ง  นั่นเอง Antceine  Lawoisir  ( ค . ศ . 1743 - 1794)  เป็นบิดาแห่งเคมีแผนใหม่  ลาวัวซิเยร์  เป็นลูกชายของเศรษฐี นักกฎหมาย  เขาเป็นบุคคลแรกที่อธิบายปฏิกิริยารีดอกซ์

การหาเลขออกซิเดชันของธาตุในไอออน   ผลรวมของเลขออกซิเดชันทุกอะตอมของธาตุในไอออน  =  ประจุของไอออน ตัวอย่าง    จงหาเลขออกซิเดชันของธาตุ  N  ใน  NH 4 +    ,  NO 2 -   ,  NO 3 - วิธีทำ ให้เลขออกซิเดชันของ  N  ในไอออนทุกชนิด  =  X ใช้กฎ ผลรวมของเลขออกซิเดชันทุกอะตอมของธาตุในไอออน  =  ประจุของไอออน                    NH 4 +          X + 4(+1)    =  +1                                                 X   =  -3                    NO 2 -           X + 2(-2)     =  -1                                                 X   =  +3                    NO 3 -           X + 3(-2)     =  -1                                                 X   =  +5 ตัวอย่าง  จงหาเลขออกซิเดชันของธาตุทรานซิชันในไอออนต่อไปนี้          TiO 2+   ,  MnO 4 2-   ,  CrO 4 2-   ,  ZnO 2 2- วิธีทำ ให้เลขออกซิเดชันของธาตุทรานซิชัน            =  X ใช้กฎ ผลรวมของเลขออกซิเดชันทุกอะตอมของธาตุในไอออน  =  ประจุของไอออน                   TiO 2+                   X  + (-2)    = 

การหาเลขออกซิเดชันของธาตุในสารประกอบ ผลรวมของเลขออกซิเดชันทุกอะตอมของธาตุในสารประกอบ  =   0 ตัวอย่าง   จงหาเลขออกซิเดชันของธาตุ  S  ในสารประกอบ  H 2 S  ,  H 2 SO 4   ,  H 2 S 2 O 3 วิธีทำ  ให้เลขออกซิเดชันของ  S  ในทุกสารประกอบ  = X          กฎ   ผลรวมของเลขออกซิเดชันทุกอะตอมของธาตุในสารประกอบ  =  0          H 2 S         2(H)  +  (X)    =  0                         2(+1)  +  X     =  0                                     X      =  -2          H 2 SO 4     2(H) + X + 4(O)      =  0                         2(+1) + X + 4(-2)   =  0                                     X            =  +6          H 2 S 2 O 3      2(H)  +  2X  + 3(O)      =  0                         2(+1)  + 2X  +  3(-2)   = 0                                     X                    =  +2 ตัวอย่าง   จงหาเลขออกซิเดชันของธาตุทรานซิชันในสารประกอบต่อไปนี้          Fe(ClO 4 ) 3   , K 2 Cr 2 O 7   ,  Ni(H 2 O) 4 Cl 2 วิธีทำ ให้เลขออกซิเดชันของธาตุทรานซิชัน  =  X    

ปฏิกิริยาเคมีกับการถ่ายโอนอิเล็กตรอน ความหมายและการหาเลขออกซิเดชัน                         เลขออกซิเดชัน  (Oxidation number หรือ Oxidation state) ย่อว่า  ON.  คือ ค่าประจุไฟฟ้าที่สมมติขึ้นของไอออนหรืออะตอมของธาตุ  โดยคิดจากจำนวนอิเล็กตรอนที่ให้หรือรับหรือใช้ร่วมกับอะตอมของธาตุตามที่กำหนดขึ้น             สารประกอบไอออนิก   ค่าเลขออกซิเดชันของธาตุกำหนดจากจำนวนอิเล็กตรอนที่ให้หรือรับ  โดยกำหนดธาตุที่ให้อิเล็กตรอนจะมีเลขออกซิเดชันเป็นบวก  และมีค่าเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่ให้  และธาตุที่รับอิเล็กตรอนจะมีเลขออกซิเดชันเป็นลบ  และมีค่าเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่รับ              ส่วนสารโคเวเลนต์    ค่าเลขออกซิเดชันของธาตุที่กำหนดจากจำนวนอิเล็กตรอนที่ใช้ในการร่วมพันธะกับอะตอมของธาตุที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีต่างกัน  โดยกำหนดให้ธาตุที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีมากมีค่าเลขอออกซิเดชันเแป็น ลบ   และมีค่าเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่ใช้ในการร่วมพันธะ              กฎสำหรับใช้กำหนดเลขออกซิเดชัน   ดังนี้                    1.  ธาตุอิสระทุกชนิด มีเลขอออกซิเดชันเท่ากับ  ศูนย์  เช่น  Ca 0    O 2

ไฟฟ้าเคมี               ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี  (Electrochemistry)  เป็นเรื่องราวที่ว่าด้วยการใช้พลังงานทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมี และว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงทางเคมีแล้วทำให้เกิดพลังงานไฟฟ้า  กระบวนการที่เกิดขึ้นดังกล่าวเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นตรงข้ามกัน  แต่อาศัยพื้นฐานในหลักการอันเดียวกัน  ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้าเคมี เรียกว่า ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี           ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี (Electrochemical  reaction)  เป็นปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวกับการถ่ายโอนอิเล็กตรอน โดยเปลี่ยนแปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า  แล้วทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า  เช่น การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในเซลล์ถ่ายไฟฉาย แบตเตอรรี่รถยนต์ นอกจากนั้นยังสามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานเคมี  คือ ผ่านกระแสไฟฟ้าลงไปในสารต่าง ๆ แล้วทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมี  เช่น  การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า  การแยกน้ำด้วยไฟฟ้า ปฏิกิริยาเคมีที่มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอน เรียกว่า ปฏิกิริยารีดอกซ์ (Redox  reaction)