Skip to content · ⁨ข้ามไปยังเนื้อหา⁩

Electrochemistry · ⁨อิเล็กโทรเคมี⁩

A-Level Chemistry · ⁨Chemistry A-Level⁩ · Topic 6 · ⁨หัวข้อ 6⁩

Video lesson for this topic · ⁨บทเรียนวิดีโอสำหรับหัวข้อนี้⁩ Open the video page · ⁨เปิดหน้าวิดีโอ⁩
6:34

อิเล็กโทรเคมีและรีดักชัน-ออกซิเดชัน

เหล็กสองชิ้น หนึ่งตัวกำลังเป็นสนิมบนรั้ว อีกตัวอยู่ในแบตเตอรี่ ผลักดันอิเล็กตรอนผ่านโทรศัพท์ของคุณ ดูเหมือนจะเป็น…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨การบรรยายภาษาอังกฤษ · คำบรรยายภาษาอังกฤษ + 中文 ลอยตัวบนภาพ⁩

6.1

Oxidation number · ⁨เลขออกซิเดชัน⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
  1. calculate oxidation numbers of elements in compounds and ions
  2. use changes in oxidation numbers to help balance chemical equations
  3. explain and use the terms redox, oxidation, reduction and disproportionation in terms of electron transfer and changes in oxidation number
  4. explain and use the terms oxidising agent and reducing agent
  5. use a Roman numeral to indicate the magnitude of the oxidation number of an element
ไทย
  1. คำนวณ เลขออกซิเดชัน ของธาตุในสารประกอบและไอออน
  2. ใช้การเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชันเพื่อช่วยจัดรูปสมการเคมี
  3. อธิบายและใช้ศัพท์ redox, oxidation, reduction และ disproportionation ในแง่ของการถ่ายโอนอิเล็กตรอนและการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชัน
  4. อธิบายและใช้ศัพท์ ตัวออกซิไดซ์ และ ตัวรีดิวซ์
  5. ใช้เลขโรมันเพื่อบ่งบอกขนาดของเลขออกซิเดชันของธาตุหนึ่ง

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English

The oxidation number 氧化数 (also called the oxidation state) shows how many electrons 电子 an atom has lost or gained compared with the free element. You work it out using simple rules:

  • an uncombined element has an oxidation number of $0$.
  • a simple ion has an oxidation number equal to its charge (so $\text{Mg}^{2+}$ is $+2$).
  • Group 1 is always $+1$, Group 2 is always $+2$.
  • hydrogen is $+1$ (but $-1$ in metal hydrides).
  • oxygen is $-2$ (but $-1$ in peroxides).
  • fluorine is always $-1$.
  • the oxidation numbers in a neutral compound add up to $0$; in an ion they add up to the charge.

A Roman numeral shows the size of the oxidation number of an element, for example iron(II) means $+2$ and manganese(VII) in $\text{KMnO}_4$ means $+7$.

Worked example. Find the oxidation number of sulfur in the sulfate ion, $\text{SO}_4^{2-}$.

Each oxygen is $-2$, so the four oxygens give $4 \times (-2) = -8$. In an ion the numbers add up to the charge, here $-2$. If sulfur is $x$:

$$x + (-8) = -2 \quad\Rightarrow\quad x = +6.$$

Worked example. Find the oxidation number of nitrogen in the nitrate ion, $\text{NO}_3^-$.

$$x + 3 \times (-2) = -1 \quad\Rightarrow\quad x - 6 = -1 \quad\Rightarrow\quad x = +5.$$
ไทย

เลขออกซิเดชัน (หรือสถานะออกซิเดชัน) แสดงว่าอะตอมหนึ่งสูญเสียหรือได้รับ อิเล็กตรอน จำนวนกี่ตัวเมื่อเทียบกับธาตุอิสระ คุณสามารถคำนวณได้โดยใช้กฎพื้นฐานดังนี้:

  • ธาตุที่ไม่มีการผสมผสานมีเลขออกซิเดชันเท่ากับ $0$
  • ไอออน đơnมีเลขออกซิเดชันเท่ากับประจุของมัน (ดังนั้น $\text{Mg}^{2+}$ จึงเป็น $+2$)
  • กลุ่มที่ 1 มีเลขออกซิเดชันเป็น $+1$ เสมอ, กลุ่มที่ 2 เป็น $+2$ เสมอ
  • ไฮโดรเจนมีเลขออกซิเดชันเป็น $+1$ (แต่เป็น $-1$ ในไฮดไรด์โลหะ)
  • ออกซิเจนมีเลขออกซิเดชันเป็น $-2$ (แต่เป็น $-1$ ในเพอร์ออกไซด์)
  • ฟลูออรีนมีเลขออกซิเดชันเป็น $-1$ เสมอ
  • ผลรวมของเลขออกซิเดชันในสารประกอบที่เป็นกลางเท่ากับ $0$; ในไอออนผลรวมจะเท่ากับประจุ

เลขโรมันแสดงขนาดของเลขออกซิเดชันของธาตุ เช่น เหล็ก(II) หมายถึง $+2$ และแมงกานีส(VII) ใน $\text{KMnO}_4$ มีค่า $+7$

วิธีหาเลขออกซิเดชันของแมงกานีสใน KMnO4: โพแทสเซียมมีค่า +1, ออกซิเจนสี่ตัวรวมกัน -8, และเมื่อผลรวมเป็นศูนย์ แมงกานีสต้องมีค่า +7
การกำหนดเลขออกซิเดชัน: ตั้งค่าอะตอมที่ทราบไว้ (K = +1, O = −2 ต่อหนึ่งอะตอม), แล้วใช้ "ผลรวมเป็นศูนย์" เพื่อหาค่าที่ไม่รู้จัก (Mn = +7)

ตัวอย่างฝึกปฏิบัติ จงหาเลขออกซิเดชันของซัลเฟอร์ในไอออนซัลเฟต $\text{SO}_4^{2-}$

ออกซิเจนแต่ละตัวมีค่า $-2$ ดังนั้นออกซิเจนสี่ตัวจึงรวมได้ $4 \times (-2) = -8$ ในกรณีของไอออน เลขทั้งหมดจะรวมกันได้เท่ากับประจุ ใน اینجاคือ $-2$ หากซัลเฟอร์มีค่า $x$:

$$x + (-8) = -2 \quad\Rightarrow\quad x = +6.$$

ตัวอย่างฝึกปฏิบัติ จงหาเลขออกซิเดชันของไนโตรเจนในไอออนไนเตรต $\text{NO}_3^-$

$$x + 3 \times (-2) = -1 \quad\Rightarrow\quad x - 6 = -1 \quad\Rightarrow\quad x = +5.$$
Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
oxidation number/ˌɒksɪˈdeɪʃn ˈnʌmbə/ เลขออกซิเดชัน
electron/ɪˈlektrɒn/ อิเล็กตรอน
oxidation/ˌɒksɪˈdeɪʃn/ การออกซิเดชัน
6.1

Redox in terms of electrons · ⁨ปฏิกิริยารีดอกซ์ในเชิงอิเล็กตรอน⁩

English

A redox 氧化还原 reaction is one where electrons move from one species to another.

  • oxidation 氧化 is the loss of electrons. The oxidation number goes up.
  • reduction 还原 is the gain of electrons. The oxidation number goes down.

A useful memory aid is OIL RIG: Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain.

Oxidation and reduction always happen together, because the electrons lost by one species are gained by another. This electron transfer 电子转移 is why we call it a redox reaction.

ไทย
แบตเตอรี่ AA หลายก้อน
แบตเตอรี่ใช้ปฏิกิริยารีดอกซ์เพื่อขับเคลื่อนอิเล็กตรอนไปรอบวงจร

ปฏิกิริยา รีดอกซ์ คือปฏิกิริยาที่มีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากสปีชีส์หนึ่งไปยังอีกสปีชีส์หนึ่ง

  • ออกซิเดชัน คือการ สูญเสีย อิเล็กตรอน เลขออกซิเดชันจะ เพิ่มขึ้น
  • รีดักชัน คือการ ได้รับ อิเล็กตรอน เลขออกซิเดชันจะ ลดลง

เทคนิคจำที่ใช้งานได้คือ OIL RIG: Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain (ออกซิเดชันคือการสูญเสีย, รีดักชันคือการได้รับ)

ออกซิเดชันและรีดักชันเกิดขึ้นพร้อมกันเสมอ เนื่องจากอิเล็กตรอนที่สปีชีส์หนึ่งสูญเสีย จะถูกสปีชีส์อื่นรับเข้า การ แลกเปลี่ยนอิเล็กตรอน นี้เองที่เป็นเหตุผลที่เราเรียกว่าปฏิกิริยารีดอกซ์

สังกะสีสูญเสียอิเล็กตรอนสองตัวกลายเป็น Zn2+ ในขณะที่ไอออนทองแดงรับอิเล็กตรอนเหล่านั้นกลายเป็นทองแดง พร้อมลูกศรแสดงการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอน
รีดอกซ์คือการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอน: ตัวลดเสียอิเล็กตรอน (เกิดออกซิเดชัน, เลขขึ้น); ตัวออกซิไดเซอร์ได้รับอิเล็กตรอน (เกิดรีดักชัน, เลขลง)
Explore · ⁨สำรวจ⁩

Redox is electron transfer · ⁨รีดอกซ์คือการถ่ายโอนอิเล็กตรอน⁩

Step through it: the metal loses (is oxidised) and the non-metal gains (is reduced) — oxidation number rises for one, falls for the other. · ⁨พิจารณาทีละขั้นตอน: โลหะสูญเสีย (เกิดออกซิเดชัน) และสารไม่มีโลหะรับ (เกิดรีดักชัน) — เลขออกซิเดชันเพิ่มขึ้นสำหรับตัวหนึ่ง และลดลงสำหรับอีกตัวหนึ่ง⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
redox/rɪˈdɒks/ รีด็อกซ์
reduction/rɪˈdʌkʃn/ การลดรูป (reduction)
electron transfer/ɪˈlektrɒn ˈtrænsfɜː/ การถ่ายโอนอิเล็กตรอน
6.1

Using oxidation numbers to balance equations · ⁨การใช้เลขออกซิเดชันในการตั้งสมการให้สมดุล⁩

English

Changes in oxidation number help you balance a redox equation:

  1. find the element whose oxidation number rises (it is oxidised) and the one whose number falls (it is reduced).
  2. the total rise must equal the total fall, because every electron lost is gained somewhere.
  3. choose the ratio of the two species so the rise and fall match, then balance the rest of the equation.

Worked example. Balance the reaction of manganate(VII) with iron(II) in acid: $\text{MnO}_4^- + \text{Fe}^{2+} + \text{H}^+ \rightarrow \text{Mn}^{2+} + \text{Fe}^{3+} + \text{H}_2\text{O}$.

Manganese falls from $+7$ to $+2$ (a fall of $5$); iron rises from $+2$ to $+3$ (a rise of $1$). To make the total fall equal the total rise, take $5$ iron ions for every $1$ manganate ion. Then balance oxygen with water ($4\,\text{H}_2\text{O}$) and hydrogen with $\text{H}^+$ ($8\,\text{H}^+$):

$$\text{MnO}_4^- + 5\text{Fe}^{2+} + 8\text{H}^+ \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 5\text{Fe}^{3+} + 4\text{H}_2\text{O}.$$
ไทย

การเปลี่ยนแปลงของเลขออกซิเดชันช่วยในการตั้งสมการรีดอกซ์ให้สมดุล:

  1. หาธาตุwhoseเลขออกซิเดชัน เพิ่มขึ้น (เกิดออกซิเดชัน) และธาตุwhoseเลขออกซิเดชัน ลดลง (เกิดรีดักชัน)
  2. ผลรวมของการเพิ่มขึ้นต้องเท่ากับผลรวมของการลดลง เนื่องจากอิเล็กตรอนที่สูญเสียทุกตัวจะถูกรับที่ไหนสักแห่ง
  3. เลือกอัตราส่วนของสปีชีส์ทั้งสองเพื่อให้ผลรวมของการเพิ่มและลดลงเท่ากัน จากนั้นตั้งสมการส่วนที่เหลือให้สมดุล
เหล็กเพิ่มขึ้นจาก +2 เป็น +3 จำนวน 1 และแมงกานีสลดลงจาก +7 เป็น +2 จำนวน 5 ดังนั้นเหล็ก 5 ตัวจะสมดุลกับเพอร์แมงกาเนต 1 ตัว
การตั้งสมการรีดอกซ์ให้สมดุล: ผลรวมของการเพิ่มขึ้นของเลขออกซิเดชันต้องเท่ากับผลรวมของการลดลง ซึ่งกำหนดอัตราส่วนไว้แล้ว

ตัวอย่างฝึกปฏิบัติ จงตั้งสมการปฏิกิริยาของเพอร์แมงกาเนต(VII) กับเหล็ก(II) ในสารละลายกรด: $\text{MnO}_4^- + \text{Fe}^{2+} + \text{H}^+ \rightarrow \text{Mn}^{2+} + \text{Fe}^{3+} + \text{H}_2\text{O}$

แมงกานีสลดลงจาก $+7$ เป็น $+2$ (ลดลง $5$); เหล็กเพิ่มขึ้นจาก $+2$ เป็น $+3$ (เพิ่มขึ้น $1$) เพื่อให้ผลรวมของการลดลงเท่ากับผลรวมของการเพิ่มขึ้น ให้ใช้ $5$ ไอออนเหล็กสำหรับ $1$ ไอออนเพอร์แมงกาเนต จากนั้นตั้งสมดุลออกซิเจนด้วยน้ำ ($4\,\text{H}_2\text{O}$) และไฮโดรเจนด้วย $\text{H}^+$ ($8\,\text{H}^+$):

$$\text{MnO}_4^- + 5\text{Fe}^{2+} + 8\text{H}^+ \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 5\text{Fe}^{3+} + 4\text{H}_2\text{O}.$$
6.1

Disproportionation · ⁨การเกิดปฏิกิริยาสองทาง⁩

English

Disproportionation 歧化 is a special redox reaction in which the same element is both oxidised and reduced at the same time. For example, when chlorine reacts with cold water, some chlorine atoms are reduced (to $\text{Cl}^-$) and others are oxidised (to $\text{ClO}^-$).

ไทย

การเกิดปฏิกิริยาสองทาง เป็นปฏิกิริยารีดอกซ์พิเศษที่ ธาตุเดียวกัน เกิดทั้งออกซิเดชันและรีดักชันในเวลาเดียวกัน ตัวอย่างเช่น เมื่อคลอรีนทำปฏิกิริยากับน้ำเย็น คลอรีนบางอะตอมเกิดการรีดักชัน (ไปเป็น $\text{Cl}^-$) และอีกบางอะตอมเกิดการออกซิเดชัน (ไปเป็น $\text{ClO}^-$)

เส้นเลขออกซิเดชันแสดงคลอรีนที่ 0 ขึ้นไปเป็น +1 ใน ClO- และลดลงเป็น -1 ใน Cl-
การเกิดปฏิกิริยาสองทาง: คลอรีน ($0$) เกิดทั้งออกซิเดชันเป็น ClO$^-$ ($+1$) และรีดักชันเป็น Cl$^-$ ($-1$) พร้อมกัน
Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
disproportionation/ˌdɪsprəˈpɔːʃəneɪʃn/ การเกิดปฏิกิริยาแบบดีสโปรoportชันเนชัน
oxidising agent/ˈɒksɪdaɪzɪŋ ˈeɪdʒənt/ สารออกซิไดซ์
reducing agent/rɪˈdjuːsɪŋ ˈeɪdʒənt/ สารลด
6.1

Oxidising and reducing agents · ⁨ตัวออกซิไดเซอร์และตัวลด⁩

English
  • an oxidising agent 氧化剂 takes electrons away from another species. In doing so, it is itself reduced.
  • a reducing agent 还原剂 gives electrons to another species. In doing so, it is itself oxidised.

So in any redox reaction, the oxidising agent causes the oxidation of the other species, while the reducing agent causes the reduction.

ไทย
สนิมบนพื้นผิวเหล็ก
การเกิดสนิมคือการออกซิเดชันของเหล็กโดยออกซิเจน
  • ตัวออกซิไดเซอร์ ดึงอิเล็กตรอนออกจากสปีชีส์อื่น ทำเช่นนี้ตัวมันเองจะเกิดการรีดักชัน
  • ตัวลด มอบอิเล็กตรอนให้กับสปีชีส์อื่น ทำเช่นนี้ตัวมันเองจะเกิดการออกซิเดชัน

ดังนั้น在任何ปฏิกิริยารีดอกซ์ ตัวออกซิไดเซอร์จะทำให้สปีชีส์อื่นเกิดออกซิเดชัน ในขณะที่ตัวลดจะทำให้เกิดรีดักชัน

6.1

Exam tips · ⁨ข้อแนะนำสำหรับการสอบ⁩

English
  • Apply the oxidation-number rules in order: O is $-2$ except in peroxides ($-1$); H is $+1$ except in metal hydrides ($-1$).
  • In a redox equation the total increase equals the total decrease in oxidation number — use this to fix the ratio, then balance O with $\text{H}_2\text{O}$ and H with $\text{H}^+$.
  • An oxidising agent is itself reduced; name both what is oxidised/reduced and the agent for full marks.
  • Disproportionation is the same element both oxidised and reduced — show both oxidation-number changes.
ไทย
  • ใช้กฎเลขออกซิเดชันตามลำดับ: O มีค่า $-2$ ยกเว้น ในپرออกไซด์ ($-1$); H มีค่า $+1$ ยกเว้น ในไฮไรด์โลหะ ($-1$)
  • ในสมการรีดอกซ์ ผลรวมของการ เพิ่มขึ้น ต้องเท่ากับผลรวมของการ ลดลง ของเลขออกซิเดชัน — ใช้สิ่งนี้ในการกำหนดอัตราส่วน จากนั้นตั้งสมดุล O ด้วย $\text{H}_2\text{O}$ และ H ด้วย $\text{H}^+$
  • ตัวออกซิไดเซอร์จะเกิดการรีดักชัน; ระบุสิ่งที่เกิดออกซิเดชัน/รีดักชัน และ ตัวทำปฏิกิริยาเพื่อรับคะแนนเต็ม
  • การเกิดปฏิกิริยาสองทาง คือธาตุเดียวกันที่เกิดทั้งออกซิเดชันและรีดักชัน — แสดงการเปลี่ยนแปลงของเลขออกซิเดชันทั้งสอง

Interactive lessons on this topic · ⁨บทเรียนเชิงโต้ตอบสำหรับหัวข้อนี้⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที⁩

Past Papers · ⁨ข้อสอบย้อนหลัง⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨Chemistry A-Level⁩ · ⁨หัวข้อเพิ่มเติมใน A-Level Chemistry · ⁨Chemistry A-Level⁩⁩

Log in or create account · ⁨เข้าสู่ระบบหรือสร้างบัญชี⁩

IGCSE, A-Level & AP