Các đặc trưng cơ bản của chất điện ly Xét chất điện ly: AB = A+ + B (1) •Hằng số phân ly: coi qt phân ly là 1 pưhh thì hằng số phân ly bằng hằng số cân bằng hh Kd =
Chương CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ ĐIỆN HÓA Tạ Ngọc Ly Mục tiêu học • Nắm định nghĩa điện ly, độ dẫn điện, độ phân ly • Trình bày tính chất dung dịch điện ly • Cân phản ứng oxi hóa khử • Trình bày cấu tạo hoạt động pin điện • Áp dụng tính tốn điện hóa, sức điện động pin Luigi Galvani’s Alessandro Volta, Đèn hồ quang xenon Đèn hồ quang than Đèn hồ sợi đốt 5.1 Một số khái niệm điện hóa • Chất điện ly gì? • Tính dẫn điện dung dịch điện ly Độ dẫn điện 1𝑆 = 𝑅 𝜌𝑙 R: điện trở; S: tiết diện; l: khoảng cách điện cực; 𝜌: điện trở suất = 𝛼: 𝑔ọ𝑖 𝑙à độ 𝑑ẫ𝑛 đ𝑖ệ𝑛 𝑟𝑖ê𝑛𝑔 𝜌 Khi S=1 cm2 l = cm a =𝑅: độ dẫn điện dung dịch điện li điện cực có tiết diện cm2 cách cm Độ dẫn điện đương lượng (l): độ dẫn điện thể tích dung dịch điện ly chứa đương lượng gam chất nằm điện cực cách cm 1000 α 𝐶 =λ C: nồng độ đương lượng chất điện ly (đlg/l) α: Ω-1Cm-1 Các đặc trưng chất điện ly Xét chất điện ly: AB = A+ + B- (1) • Hằng số phân ly: coi qt phân ly pưhh số phân ly +số cân hh − 𝐴 [𝐵 ] [𝐴𝐵] Kd = dung dịch có nồng độ nhỏ Kc biểu diễn qua nồng độ, dung dịch thực hoạt độ • Độ phân ly (a) đặc trưng cho mức độ phân ly thành ion + − Kd = 𝐴 [𝐵 ] [𝐴𝐵] = 𝑎𝐶0𝑎𝐶0 𝐶0(1−𝑎) = 𝑎2𝐶0 1−𝑎 Đối với chất điện ly có a nhỏ 1-a ≈ Kd=a2C0 có nghĩa pha lỗng độ phân ly tăng • Hệ số Van’t Hoff (i) : tỉ số số phân tử sau phân ly (ion + phân tử không phân ly) so với số phân tử trước phân ly (số phân tử hòa tan), đặc trưng cho gia tăng số tiểu phân dd điện ly Van’t Hoff: giải nobel hóa học (1901) Xét phản ứng đơn giản a = i = Xét phản ứng tổng quát: Hằng số điện ly Kd Đặt n= n+ + n- I = +(n-1) a Suy 𝑎= 𝐼−1 𝜈−1 Hay n: nồng độ mol ion no: nồng độ mol chất điện ly ban đầu Chất điện ly yếu chất điện ly mạnh Cht in ly yu: a ô1 ã Acid hu c, bazo hữu cơ, muối vơ HgCL2, Hg(CN)2 • Hawfg số phân ly không phụ thuộc nồng độ, phụ thuộc nhiệt • Độ phân ly phụ thuộc nồng độ Chất điên ly mạnh: a = • Acid, bazo vơ • Muối vơ cơ: NaCl, KCl, KNO3 Ảnh hưởng nồng độ đến độ dẫn điện dung dịch điện ly Tính chất dung dịch điện ly • Đồng tính chất hóa lý điểm • Thành phần thay đổi liên tục giới han • Tăng điểm sơi • Giảm điểm kết tinh • Tăng áp suất thẩm thấu 5.7.Điện hóa học • • • • Mạ điện Điện phân nước Sản xuất nhôm kim loại Pin điện Chuyển điện tử trực tiếp • Trong phản ứng (oxy hóa khử), electron chuyển lượng giải phóng • Loại chuyển giao khơng cho phép electron thực công việc hữu ích Chúng ta sử dụng lượng từ việc chuyển electron để thực công làm cho electron chạy qua thiết bị bên ngồi Điện • Hiệu điện cực dương cực âm tế bào gọi điện tế bào, ký hiệu Ecell • Nó thước đo động lực phản ứng oxy hóa khử diễn tế bào • Điện tế bào đo vơn (V) 1V=1 J C Điện phân • Tế bào điện phân tế bào điện hóa thực phản ứng oxi hóa khử khơng tự phát thơng qua dịng điện nguồn bên ngồi cung cấp • Chúng thường sử dụng để điện phân hợp chất hóa học Sự điện li nước phân hủy nước thành khí oxi khí hiđro dịng điện chạy qua Phản ứng có điện tiêu chuẩn −1,23 V, có nghĩa lý tưởng yêu cầu chênh lệch điện 1,23 vôn để tách nước Mạ điện Trong mạ điện, cực dương tạo thành từ kim loại mà bạn muốn sử dụng để phủ lên bề mặt kim loại khác Người ta dùng dung dịch muối có chứa kim loại tạo nên anot Trong trình điện phân, kim loại anot bị oxi hóa vào dung dịch dạng ion dương.Các ion dương sau bị khử bề mặt catốt (kim loại bạn phủ) Mối quan hệ ∆G◦, K , E ◦ cell 5.8 Một số loại Pin Cấu tạo loại pin không sạc Pin Nickel – Cadmium (NiCad) Pin NiCad chứa cực dương cadimi cực âm niken bị oxy hóa cao -Thiết kế tối đa hóa diện tích bề mặt điện cực giảm thiểu khoảng cách chúng, giúp pin có dịng xả cao cơng suất lớn - Có thể sạc lại Pin axit-chì Các cực dương pin sạc lưới chì chứa kim loại chì xốp, cực âm lưới tương tự có chứa chì điơxít dạng bột (PbO2) Chất điện phân dung dịch nước axit sunfuric Giá trị E ° tế bào khoảng V Kết nối ba ô nối tiếp tạo pin V, pin ô tô 12 V điển hình chứa sáu nối tiếp Khi xử lý cách, loại pin dung lượng cao xả sạc lại nhiều lần Pin nhiên liệu hydro tạo lượng điện trực tiếp từ phản ứng hóa học Hiđro bị oxy hóa thành proton cực dương, điện tử chuyển qua mạch bên đến cực âm, oxi bị khử kết hợp với H + để tạo thành nước Chất điện phân rắn cho phép proton khuếch tán từ cực dương sang cực âm Mặc dù pin nhiên liệu phương tiện thu lượng điện không gây ô nhiễm, đó, chi phí phức tạp cơng nghệ hạn chế ứng dụng chúng ... Đèn hồ sợi đốt 5.1 Một số khái niệm điện hóa • Chất điện ly gì? • Tính dẫn điện dung dịch điện ly Độ dẫn điện 1