NGUYỄN V Ả N TUẾ HĨA LÍ T Ậ P IV ĐIỆN HĨA HỌC (Dùng cho sinh viên Hóa trường đại học Tống hợp Sư phạm} v - / 3y NHÀ XUẤT BẢN GIÁO D ực - 1999 sn3 541 , 67/131 - 9 GD - 9 Mả số ; 7K396M9 MỤC LỤC TYang Chương I Các thu yét chát điện li §1 Những chứng vé tổn ion dung dịch §2 Sự sonvat hda ion 10 §3 Thuyết Debye - Hủckel 14 Mầu dung dịch Arrhenius 14 Mẫu dung dịch điện li Debye - Hủckel Tính hệ 3Ố vàthuyết tương tác ỉon 15 hoạt độ cùa dung dịch điện li dựa vào thuyết Debye-Hủckel 19 Phương trình Debye-Hủckel dung dịch đậm đặc 21 Phương trinh Debye-Huckel “ Bronsted 22 23 ứ ng dụng thuyết Debye-Hủckel cho chất điệnli yếu ứng dụng thuyết Debye-Huckel để tính độ hịa tan 24 §4 Các thuyết đại vể dung dịch chất điện li 24 §5 Các chất đa điện ỉỉ chát điện lỉ rấn 25 Các chát đa điện li 25 Cẫu tạo chát đa điện li rán chất điện li nóng chảy 28 Chương II Các tượng bât thuẠn nghịch dung dịch chtftdiện li §6 Độ dẫn điện dung dịch chất điện li 31 ^1 Tốc độ chuyến động tuyệt đối linh độ ion 38 ỉặ8 41 Phương pháp đo độ dản điện ứng dụng củand1 Phương pháp đo 41 ứ ng dụng 43 a) Xác định độ phân lỉ a chất điện li yếu 43 b) Xác định độ hòa tan s hợp chất khổ tan 43 c> Xác định thành phẩn phức chát , 43 d) Chuấn độ dẫn điện kế 45 §9 Thuyết Debye-Hủckel - Onsager vé độ dản điện chất điện li 46 §10 Sự kết hợp ion 51 511 Số vận tài phương pháp xác định 54 §12 Một vài quy luột phản ứng ion dung dịch chất điện li 61 Chương III Cáo q trình diện cực c&n b&ng §13 Bàn chất th ế điện hổa 67 Vấn đé Volta vấn đé bước nhảy tuyệt đối 67 Các bước nhảy 67 Ba nguyên nhân xuất bứớc nhảy ranh giới pỉỉân chia haị pha 69 Thế điện hda 69 §14 Hiệu tiếp xúc nguyốn nhân xuăt sức điện động pin ganvani 72 Hiệu tiếp xúc hai kim loại 72 Nguyên nhân xuất sức điện 74 động củanguyên tố ganvani Thế điện cực 75 §15 Cân bàng trơn ranh giối điện cực - dung dịch hệ điện hda 75 Cân trôn ranh giới điện cực- dung dịch 75 Cân bàng mạch điện hóa 76 Tính số c&n phản Ấnh hưỏng nhiệt độ đến cân Tính SĐĐ theo kiện nhiệt ứngtừ E^ 80 bàng hệ điện hđa 80 hdahọc 83 Phương pháp đo sức điện động 84 §16 Các quy tác viết điện cực, sức điện động phản ứng điện cực xảy pin ganvani 84 §17 Nhiệt động học điện cực cân 86 ỉ Các điện cực thuận nghịch 86 PhAn biệt điện cực 88 a) Thế điện cực loại I 88 b) Thế tiêu chuẩn điện cực loại II 89 c) Thế ti6u chuấn điện cực loại lỉỉ 92 d) Thế điện cực oxi hóa - 92 khử e) Thế điện cực khí 95 g) Điện cực hỗn hổng 96 §18 Các điện cực chọn lọc ion 97 ỉ Điện cực thủy tinh 97 Các màng sinh vật 101 §19 Các hộ điện hda 103 Phân loại hệ điện htía 103 Các mạch vật lí 104 a) Mạch trọng trường 104 b) Mạch thù hỉnh 104 Mạch hốa học (pin htía học) 105 Mạch nổng độ (pin nổng độ) ì §20 Thế khuếch tán 109 112 §21 ứ n g dụng phương pháp đo SĐĐ Tính hệ số hoạt độ trung bình, 120 Xác định số vận tải ion 121 Xác định tích số tan muổi khổ tan 121 Xác định số cân phản ứng ion 122 õ Xác định hàng số không bền phức 122 Chuần độ điện 124 Chương rv, Lớp điện kép hấp phụ ranh giới hai pha §22 Các tượng điện mao quàn Mối liên hệ tượng điện tượng hấp phụ ranh giới phân chia hai pha 128 Hiện tượng điện mao dẫn 129 Phương trình Lippmann mơ tả tượng điện mao dản 130 Một vài phương pháp đo điện mao dẫn 133 a) Phương pháp giọt ổn định 133 b) Phương pháp Lippmann c) Xác định sức cáng bề mặt điện cực rán 134 §23 Sự hấp phụ điện cực rắn Phương pháp háp phụnghiên cứu lớp điện kép 135 Sự hấp phụ hiđro oxi điện cực nhóm piatin 136 Cơ sở nhiệt động trạng thái bẽ íĩiặt hấp phụ hiđro oxi 138 §24 Thế điện tích khơng tồn phán điện tích khơng tự 139 §25 Điện dung lớp điện kép 141 §26 Các phương pháp nghiên cứu lớp điện kép ranh giới dung dịch - không khí 147 §27 Cấu tạo lớp điện kép 150 Ckương V Các sở dộng học điện hóa học §28 Các đặc điểm trỉnh điện hda 153 §29 Đậc điểm phân cực cùa q rình chuyển chất 154 §30 Sự khuếch tán đối lưu 158 §31 Sự khuếch tán không ổn định Phương pháp cực phổ 160 Sự khuếch tán ổn định ỈÔO Cực phổ 16^ Dịng tích điện 164 Cực đại cực phổ 164 §32 Thuyết phdng điện chậm §33 Ấnh hưởng số yếu tổ đến tốc 167 độgiai đoạn phóng điện §34 Động học phản ứng điện hda phức tạp 177 Phản ứng htía học dị thể chậm 177 Phản ứng hổa học thể chậm 179 §35 Điện kết tinh kim loại 181 Điổu kiện xuất pha 181 Sự tạo mẩm tinh thể 184 §36 Sự tự hịa tan kim ỉoại 186 §37 Thụ động hđa kim loại 189 §38 Ấnh hưdng hẵp phụ chất hữu đến động học trỉnh điộn cực 191 §39 Một vài ván đề điện hóa học đại 192 Điện hổa học electron sonvat hóa 193 Điện hóa học chẩt bán dản 194 Htía electron 194 Pin nhiên liệu 195 Năng iượng điện hóa 196 Điện hda sinh vật 197 Tbi liệu tham khảo 171 199 Chương / CÁC THUYếl VỀ CHẤT OlệN LI §1 Những chúng tồn ion dung dịch 'Prong phán nhiệt động học ta đă biết ràng dung dịch rẫt loàng cd coi dĩXĩìị; dich lĩ tưởng tuán theo định luật Raoult Những tính chát tìó đéu dựa sở coi dung dịch lồng cd tính chất giỗng khỉ lí tưởng Do đó, lí thuyết vê dung dịch loảng gọi thuyết dung dịch Vant*Hoff đé xuất Nhưng đổi vỗi dung dịch chát điện li ta thấy cd số tượng bất thường sau : Mặc dù dung dịch lỗng nd khơng tn theo định luật Raoult Vỉ thế, định nghỉa cách khái quát : Dung dịch diện li dung dịch khống tuân theo dịnh luật Raouỉt Trong dung dịch loăng, áp suất thẩm thấu 71 iiên hệ với nổng độ c hệ thức : 7T = RTC (1.1) Trong R số khí, T nhiệt độ tuyệt đổi Đối với đuttg dịch khổng điện li dung dịch nước đường, phương trình phù hợp với kết quà thực nghiệm, dung dịch chát điện li dung dịch muối ản, áp suất thẩm tháu lớn giá trị H thuyết tính theo phương trinh ( ), Iighla -^thựcnghiệm == ^líihuyếi ^ Hệ số bổ i trường hợp đặc ti*jfng cho độ trương dung dịch điện ii Vant Hoff gọi hệ số dáng trương, i > nghỉa sỗ hạt dung dịch điện li lớn số hạt dung dịch không điện li hai dung dịch cổ cừng ĩiỗng độ Độ tầng điểm sôi độ hạ băng điếm dung dịch điện li khác so với dung dịch không điện li Điểm đặc trưng dung dịch điện li độ dăn điện củanô răt cao so với độ dản điện dung dịch khơng điện li.Các dung dịch điện licịn gọi chát d&n diên loại hai tức chất dẫn điện ion để phân biệt với chẫt dẫn điện loại chất dẫn điện electron Để giải thích tượng trôn, nàm 1805 Grothus đâ đưa mô hinh phân hủy đỉện hđa học nước thành hiđro oxi sau : Các phân tử lưỡng cực nước sáp xếp thành dăy hình l.L H ình L ì Ccl ch ế dẫn điộn ihecí G rolhus Khi điện phân, đấu dương lưỡng cực tiếp xúc với catôt bị ngát tạo thành hiđro đâu ãm ỉưỡng cực tiếp xúc với anổt bị ngát tạo thành oxi Sau đó, đẩu ãm đáu dương cịn lại hai phân tử lưỡng cực nưóc vừa bị ph&n đổi liên kết với cực ngược dấu phân tử bên cạnh để tạo thành lưỡng cực mối (vịng trịn chám chấm, hình 1.1.) Dưới tác dụng điện trường, lưỡng cực quay đẩu lại trình lặp lại Nâm 1833, Faraday đâ cho rầng chát điện li có khả nâng phân li thành tiểu phân mang điện (ion), theo Paraday, tượng điện li chi xảy tác dụng điện trường Chính ion chất chuyển dòng điện dung dịch Cuối cùng, năm 1887, Arrhenius đưa thuyết điện li với nội dung chủ yếu sau ; , Ij Các chất điện li có khả hịa tan dung mơi ph&n cực Khi hòa tan chất phân li thành hạt cị điện tích ngược dấu với gọi ion Sự phân li chất điện li thành ion trỉnh hòa tan gọi điện li Thi dụ : HCl ^ + cr ; NaCl ^ Na^ + c r , lon hạt tích điện dương âm nguyên tử riêng biệt (thí dụ Cl ; Na*) nhóm ngun tử (thí dụ OH", CH^COO” ) tạo thành Các ion dung dịch coi cấu không tương tác với với dung môi 2) Các chát điện li thường không phân li hồn tồn q trình hịa tan, nghĩa tá t phân tử chất điện li đẽu phân li mà chi phấn a đd chúng phâD li mà thỗi a dược gọi độ phân li Độ ph&n li a ià ti số số ^ph&n tử tì phân li thành ion tổng số phân tử hòa tan N ; n « = N Do phân li, số hạt ctí mặt dung dịch tàng làm cho nống độ hạt dung dịch tảng lên Điểu đd tất nhiên dẫn đến thay đổi độ giảm áp suăt hơi, nhiệt độ sôi, nhiệt độ đống đặc áp suất thẩm thẵu Tầ thử tìm mối lién hệ độ phân li a hệ sổ đảng trương í Nếu dung dịch cd N moi chẩt điện li với độ phân li a thỉ số niol chất đâ phân li thành ion a N vậ sổ mol chất chưa phân li (l-a)N Nếu phân tử phân li thành cation anion tỉil số mol cation dung dịch y^«N số mol anion y_aN Tổng sổ mol hạt ctí dung dịch aNy^ + aNy_ + (l-a )N = N[a + y_) + - «1Như vậy, sfi mol hạt dung dịch đă tàng lên la + ỵ_) + - «] lán, tức hộ số đảng trương i i = « (y+ + y_) + - « kỉ hiệu b sổ ion phân tử chẩt điện li phân b = + y thi i = ab + a = Ì - b - - a 1 đd ; Nếu = y_ = tức b = thỉ i = + a Nếu a = thi i = ta cố dung dịch không điện li Nếu a > thỉ i > ta cd dung dịch điện li Nếu a s; thỉ i = ta cd dung dịch điện li hoàn toàn lira,tức Dựa vào độ phân li a người ta phân biệt chát điện li mạnh yốu ; - Nếu a = i = dung dịch khỏng điện li - Nếu a < 0,5 ta cổ dung dịch chát diện ỉi yếu Đa số axit bazơ chất điện li yếu Nếu a -* (i -* 2) ta ctí dung dịch chất điện li mạnh Đa sốmuổi chất điện li mạnh, trừ muối ZnCl2 , Znl2 , CdCl2 , CủĨ2 , HgCl2 , Hg(CN )2 Fe(CNS)3 Một s axit HNO 3, HBr, HI H 2SO4 loãng, HMn0 , HCIO4 số bazơ (kiêm kiém thổ) chát điện li mạnh 3) Sự diện li phản ứng hóa học tuân theo định luật tác dụng khối lượng phản ứng khác Giữa phân tử ion có cân bàng nhiệt động : y ^ ~ ^ A - Theo thuyết Arrhenius, hàng số điện li K bàng : K = ^ Cho N tnol chất tan vào thể tích V Nếu độ phân li a thỉ số mol bị phân H n = aN (mol), số mol cation aNy^, sổ mol anion ưNy_ Từ suy nỗng độ catíon ; * V nổng độ anion : aNy_ = V Số mol chất chưa phân li : N - aN = (1 - a)N Nống độ chẵt chưa phân li : (1 - «)N ^ V Thay C|y|+ , Cyy- vào biểu thức K ta : Ní’+ ^ > - " ' ỵ>l- a » ^ > K = — - — : (1 (1.3) - Công thức (1.3) công thức tổng quát Ostvvald Nếu y* = y_ = 1, ta ; a “N vi NA^ = c nổng độ chát tan nên ta cổ thể viết : K = - a (1.5) Theo thuyết Arrhenius, K số đặc trưng cho khả phân li chát điện li nhiệt độ khơng đổi Cơng thức (1.5) cơng thức pha lỗng Ostwald Nếu K —* 00 a -► nghỉa chất điện li bị phân li hoàn toàn §36 Sự tự hịa tan kim loại Thơng thường,trên bémặt điện cực thường xảy nhiểu trinh điện cực đôc lập Điện cựctrong trường hợp gọi đa điện cực, phàn ứng song song gọi phàn ứng kèm Các phàn ứng điện hda quan sát hòa tan kim loại (thường gọi án mòn kim loại) Ản mòn kim loại phá hủy kim loại tương tác hda học (hoặc điện hda học) với môi trường xung quanh Môi trường xung quanh thường dung dịch chất điện li Do đố, trỉnh àn mòn q trình điện hda điển hình Dạng ần mịn kim loại phổ biến dạng ăn mịn khí Đó dạng ăn mịn màng mỏng chất điện li chất cb ( Ht I2='s / Zn hấp phụ, ngưng tụ rơi trực tiếp lên bé mật kim loại khí hịa tan màng mỏng ngưng tụ (O2 , SO2, NO 2, NaCl ,) Ãn mòn kỉm loạị phản ứng điện hóa đậc iỉin h 36 ì Các đưịng cong phân cực phơng biệt lưu tâm vỉ việc chống ăn mòn kim loại đ iện vã lon hóa kẽm ( ) hiđro ( ) nhiệm vụ cấp bách đật trước mát nhà điện hda học nhà luyện kim Hàng nám, giới hàng trầm triệu kim loại, tiỊ giá hàng trám triệu tỉ đô la kim loại bị án mòn Ta nghiên cứu sở lí thuyết điện hóa ăn mịn tượng hịa tan kẽm axít Kẽm hịa tan HCl theo phản ứng : i ỵ^cb ^ Zn + 2HC1 ZnCl2 + H Quá trình xảy theo chế điện hda, bao gổm phản ứng điện hóa sau : '1 H 3O" + e + 2e + H 2O (I) Zn (II) Các đường cong phân cực tương ứng với phản ứng (I) (II) biểu diễn hlnh 36.1 Thế cân bầng điện cực kẽm dung dịch muối kẽm âm diện cực hiđro cân bàng ràng, điện cực kẽm ngâm vào dung dịch muối ZnCl2 , Khi thêm HCl vào dung dịch ZnCl2 , bể m ật kẽm bát đắu giải phống hiđro làm điện cực chuyển vẽ phía anốt Vi vậy, tốc độ giải phóng hiđrơ giảm, cịn tốc độ hòa tan kẽm tảng Đến dòng catốt giải phdng hiđro dòng ; tig anốt hòa tan kẽm : ij = -Ìị Thế có ij = -Ì gọi ổn định (36.1) h = = h tốc độ hòa tan kim loại, vi ij = ij - ij, cịn -Ì = >2 “ *2 nên i, + Ì2 = li + Ì2 Một cách tổng quát (36.2) k 186 k Từ biểu thức (36.2) ta thấy : điéu kiện ổĩi định tổng tốc độcác trỉnh catổt bàng tổng tốc độ trình anốt Giữa ổn định cân bàng cd khác sau ; 1) T h ế Gân b ần g tương ứ ng với đẳng thức tốc độ phàn ứng dạng khử dạng oxi hda chất, ổn định tương ứng với đẳng thức tốc độ chung phàn ứng catổt anốt vài hệ khác 2) cân bàng, thành phấn pha không đổi Ổn định, thành phần hda học hệ thay đổi dấn Chẳng hạn hòa tan kẽm, nổng độ ịon kẽm dung dịch táng, nồng độ ion hiđro giảm 3) Thế cân không phụ thuộc vào trạng thái bể mặt điện cực, Ổn định lại phụ thuộc vào trạng thái bé mặt điện cưc Igi H ìn h 36.2 Sự phụ th u ộ£^ ^ a tốc đ ộ ứng phóng đ iện ion hỏa hiđro (Ì2 Ìị) kim loại (ij Ìị) tố c độ chung giải phóng hiđro Ì2 hịa tan kim loại iy Để xác định ổn định dòng tự hồa tan ta cẩn biểu diễn đường phân cực tọa độ bán logarit (hình 36.2) Giao điểm đường phân cực tương ứng với tổc độ hịa tan kim loại (-ij) giải phóng hiđro Ỉ2 log ự>^ Do cấu trúc bé mặt kim loại không nhất, khu khác bé mặt cd giá trị điện cực khác Vỉ thế, cẩn phải coi bể m ật bị ãn mòn hệ gổm nhiều điện cực Phàn ứng ăn mòn xảy khu cd âm ; khu cd dương phản ứng án mịn khơng xẶy khu này, xảy phản ứng phòng điện Các khu cd th ế điện cực âm gọi khu anốt, khu cd điện cực dương hon khu c^tốt Khi nghiên cứu tượng tự hòa tan kim loại cẩn ý đến phản ứng khử chất oxi hda khác có tro n g du n g dịch (như O , H N O V.V.) Q uan trọ n g n h ấ t phổ biến n h ấ t tự hòa tan cd mặt oxi hòa tan mà ta thường gọi án mòn cổ tượng khử phân cực oxi Trong dung dịch axit băo hòa oxi xảy phản ứng chung : *3 O2 + 4e + 4H^ ^ »3 H2 O Nếu bỏ qua ij , Ì2 Ì3, biểu thức (36.2) cd dạng ; *1 b = ‘2 Bởi vậy, tính ổn định dịng tự hịa tan theo tọa độ giao điểm đường : (p - log(ij + ij) - logi Trên hình 36.3 biểu diễn hòa tan kim loại cd oxi hòa tan mơi trường axit Vì ơxi hịa tan ít- dung dịch nên ta thấy xuất khu dòng khuếch tán giới hạn đường cong phân cực khử oxi (Ì3 ) Đại ỉượng dịng ăn mịn XOI chất kim loại (nghỉa vị tri đường ip “ log Ì2 > định Chảng hạn, kim loại I có phản ứng giải phđng hiđrơ hịa tan kim loậi ; kim loại II phản ứng giải phdng oxi giải phóng hiđro xảy thời làm cho kim loại bị ồn mòn ; kim loại III, trình ân mịn kim loại chủ yếu oxi hịa tan dung dịch Khi có m ật oxi, kim loại dương hiđro cân vản cd thể bị ăn mịn, thí dụ H ìn h 36.3 Đ ịn g co n g phân cực hòa la n anrtt kim loại (Ì2 giải phóng hiđro (ij) khủ oxĩ (Ì ) o, 'P cb > M ^cb > ìỢ cb - Trong dung dịch axít nitric ta quan sát lượng tương tự Oxi khơng khí nhiéu chất có khả án mịn khác có khí (đậc biệt SO , oxít nitơ ) đđng vai trị quan trọng q trình án mịn khí Ngồi chất kim loại, thành phấn dung dịch ảnh hưởng đến phân bố cẠc đường cong phân cực Sự cố mật ion hấp phụ làm ảnh hưởng đến đố, làm thay đổi tốc độ trỉnh catốt anổt ; điểu đtí làm ĩỉìn h 36.4 C ác đ u ò n g co n g phân cực c a iổ l (i ) an òi (ị ) thay đổi ổn định dòng án đ iộn cực mòn kim loại Trong nhiéu trường hợp, ion dung dịch hấp phụ bén vững bé mật kim loại bị m ất phẩn (hoặc hồn tồn) điện tích Khi chuyển điện tích ion, chất bể m ật thay đổi ảnh hưởng đến lượng hấp phụ chất tham gia (hoặc tạo thành) trình điện cực Nếu ta dùng dịng điện ngồi truyền vào điện cực cd phản ứng kèm thi điều kiện (36.2) bị phá hủy Khi cho dòng catốt thi : (36.3) cho dòng anổt (36.4) Giả dụ ràng, hệ xảy hai phản ứng điện hđa kèm : phàn ứng hòa tan kim loại phản ứng giải phtíng hiđro Đường cong phân cực chúng i| Ỉ2 (hình 36.4) Theo biểu thức (36,3) (36,4) ta cổ : 188 — (Ìị = 'h " h ~ ^2 " h “ (^2 Ìị) “ ^2) “ O2 ' 2) (*1“ h) - h ^2 "" *2 (3 ) h (36.6) Vì ij i-, cd thể bỏ qua Càng cách xa (f>^ vé phía catốt : = ip vé phía anốt : - "Ĩ7 ỏ ổn định = Từ hỉnh 36.4 ta thấy rầng, để xác định dòng tự hòa tan kim loại cấn phải ngoại Suy khu Tafel đường catổt anốt đến gập đường nằm ngang AH > 0, AS < Othi Tị > ì nghỉa rị pin nhiên liệu xấp xi 100% 100% Xin nêu mộtvài só liệu sau làm dẫn chứng 195 Bdng 39,L Đặc diểm vài phản ứng 90 đỏ K 300 d ộ K Phân ứng SỔ electron von c + = CO, 2C f , = 2C'0 2CO + i, = 2C O L , 1.02 4 0.70 1.33 H ệ sị íá c dụng hữu ích ỉ , 00 1.25 0,91 E Von I ỉổ s ỏ xỉịc vhri;; hữu ich 1.02 1,02 0.98 1,06 ỉ 75 0.72 Đặc điểm đấu tiên pin nhiên liệu biến đổi trực tiếp hda nảng tằành điện cd hệ số tác dụng hữchlớn Ngồi ra, pin nhiên liệu khơng có tiếng ổn, không làm nhiễm bẩn môitrường Các phàn ứng xảy pin nhiên liệu sau : anỗt : nhiên liệu —►sàn phẩm oxi hóa nhiên liệu + ze catốt : chất oxi hda + ze ^ sàn phẩm khử chất oxi hóa Chảt đièn H Đ ién cuc xuc tac Người ta ý sàn xuất loại pin nhiên liệu rán, lỏng v khí Troĩig pin nhiên liệu khí (hình 39.2) chất oxi hóa oxi, clo, axỉt nitric Chất khử hiđro, co, C2H , C3 Hg, CH OH Chất điện li thường la H 2S ^ NaOH Các pin nhiên liệu !ỏng thường dùng chất khừ C H O H , C^H^OH, fomanđehit, hiđrazin _Pin nhiên liệu nhiệt độ cao pin miên — liệu rán Chất điện li pin thường cacbonat (hoặc hiđroxit) kim loại ndng chảy chất điện li cd độ dần điện kn nhiệt độ cao Để làm tàng hiệu sử cụng nhiên !iệu khí p in n h iê n liệ u n g i t a s d ụ n g c c đ iệ n c ự c xốp Hiện giá thành loại pin cịn q đát điện cực pin niiên liệu thường kim loại quí cd hoạt tính xúc tác cao phản ứng oxi hda khử Vì vậy, phải tỉm loại điện cực cd khả hấp phụ có hoạt tính xúc tác cao kim loại nhóm platin lại rẻ tién niken Chỉ đến lúc ấy, pin nhiên liệu cd khả sừ dụng rộng rải đời sống hàng ngày Lúc đd, kết hợp với náng lượng mặt trời để sàn xuất hiđro oxi, pin nhiên liệu sẻ giải qiyết nạn khan nàng lượng nhân loại Hiện nay, pin nhiên liệu sử dụng tĩong nghiên cứu vũ trụ Hình 39.2 Ptn Nang lượng diện hóa Hiện nay, nguỗn lượng chủ yếu dựa vào dấu mỏ, than đá khí tkiên nhiên Để sử dụng nàng lượng tương ỉai chủ yếu hai loại lượng định : náng lượng hạt nhân náng lượng mật trời Việc chuyển tích lủy nãng ỉượng thực dạng hiđro : hiđro nguổn nảng lượng tương lai Nguốn h:đrô vô tận thu điện phân nước Hiđro dùng làm nhiên liệu có nhiểu ưu điểm : ) sản phẩm đốt cháy hiđro nước nên không làm ô nhiễm môi trường ) hiđro dễ bảo quản, vận chuyển phân phối Ta cd thể sản xuất hiđro bàng : nhiệt, 196 điện hóa quang hđa Tổ hợp hai phương phốp điện hda quang hda cho ta phương pháp quang điện hda tái sinh hiđro : ÌỊể chuyển cân vể phía tạo thành hiđro ta làm giảm ùâng lượng tự AG t \ia trỉnh bàng ba cách : 1) dùng dịng điện ngồi (điện phân) ; 2) tâng nhiệt độ đến 2000”c Điểu chi thực nhờ lò phàn ứng hạt nhân ; 3) (Ịuang phân Trong ba phương pháp này, điện phân nước cd triển vọng nhát Cd thể dùng nầng lượng mặt trời hoậc lượng nguyên tử để điện phân nước biển lấy hiđro Điện hóa sinh học Nhiều trỉnh sinh học trỉnh sử dụng lượng thức ăn, trỉnh tư duy, tri giác giỗng tượng điện hda Tk thử nghiên cứu chế truyển xung lượng não Xung não xuất bơn ngồi não bị kích thích xung nâo lại tạo tế bào não (nơron) Nơron chổi nhánh nhỏ mỏng có dạng ống chứa dung dịch (acson) Acson dài vài cm Cuối acson sợi nhỏ Các tế bào tách với môi trường xung quanh lipit protit Nổng độ tế bào lớn nống độ tế bào Ngược lại, nổng độ Na^ tế bào nhỏ nổng độ tế bào Do hiệu hai phẩn lê bào bàng vi điên cưc đác biêt ta thấy ; tế bào âm màng thầm thấu không th^m thấu Na^ qua màng trạng thái tỉnh Do chênh lệch nồng độ, phán chuyển ngồi làm phấn tế bào tích điện âm Khi kích thích tế bào, bên tế bào bát đấu chuyển vể phía dưong khả nâng thẩm thấu Na"^ táng lên Tầ cd thể dẫn thí dụ khác q trình trao đổi chẩt Để cung cấp nâng lượng, hệ sinh vật thường dùng loại nhiên liệu vạn nâng : axitadenodintriphothoric (ATP) Tổng họp ATP bầng cách photphoric hóa axít adenodindiphotphoric (ADP) ADP tái sinh chuyến ATP vào tế bào, Tổng hợp ATP xày mặt bên màng ti lạp thể ; cd hệ men dùng để thực phản ứng oxi hóa chát nuồi dường ti lạp thể "trạm máy** tế bào cung cấp nâng lượng cán cho tế bào hoạt động Phản ứng xảy cd kèm theo trình chuyển proton electron màng Từ điéu kể ta thẵy : tượng điện hóa đóng vai trị quan trọng hóa sinh Cđ thể ndi : đ â y m ộ t lĩn h v ự c h o n t o n m i m ẻ v c d r ấ t n h iê u t r i ể n vọn g tố t đẹp BÀI TẬP Khi đo cực phổ dung dịch AgNƠ3 + KNO3 N Dòng khuếch tán girti hạn đo 10 A/cm^ Tính nổng độ AgNO^ Cho ~ cm^/s Chu kì rơi giọt giây Tính số electron tham gia phản ứng định phân sát (III) dung dịch Fe(CN)^“ 0,001 N + KCN IN Cho hệ số khuếch tán D Fe(CN)^“ bàng 0,89.10\ Chu kỉ rơi giọt giây 197 Sức điện động nguyẽn tố : -P t, H I HCIO4 IIHCIOJ O 2, Pt + bàng 1,23 V Phản ứng điện cực phản ứng chung pin xảy ? Để chuyển phản ứng chung theo chiểu nghịch cẩn 1,7V Hỏi bàng bao nhiỏu Dảp số : 0,47 V Điện phân dung dịch chứa CuSO^ + H SO4 Cấn đặt môt hiệu để tách mà không giải phổng hiđro ? Biết - 1>23 V ; thê điện cực (Cu^^/Cu) 0,34 V Qaá hiđro Pt bàng 0,50 Trả lời CuỊCuSO^I |H , S J , Pt SĐĐ phân cực : E = “ ^cu’V'u “ Thế phân hủy CuSO^ ; Ep(, = E + ~ ~ 0,89V = 0,89 + 0,46 = 1,35 V Khử hiđro : Cu, H I H,SƠ I o^, Pt = ’2cũ + n?ỉ = 0,50 + 0,46 = 0,96V Thế phân hủy hiđro : E ’pf, = Ep, + ^ ri = 1,23 + 0,96 = 2,19 V Vỉ vậy, cần đật thấp 2,19 V giải phóng hồn tồn mà khơng giải phóng hiđro 198 CÁC TÀI LIỆU THAM KHẨO Nguyễn Vãn Tuế, Nguyễn Trẩn Trung “ Điện hda học - NXB ĐHTH - 1976 Niĩuyỗn Vãn Tuế - Electrochimie théorique “ INESCI Mostaganem - 1989 Sranuel G lassto n e K irrin gto n - D aniels, A n in tro du ction R obert A to A lb erty E lectro ch em istry - P hysical N e w Y ork - Jo h n C h eniistry Wiley Sohns, N r\v y o r k '- L o n d o n R Rrciicka - Grundlagen der Physikalischen Chemie " Veb Deutscher Verlag der W!ssonschaften p'ảuị Dolahay - Doubie layer and Electrode kinetics d ivìsio n p of Jo h n D eỉahay ' W iley Sohns, A dvances in Inc , “ N ew yo rk E lectro ch em istrv - L ondon and Interscience publishers a " “ S id ney E lectro ch em ical E n g in eerin g - ntorscionce New York B,B Damaskin, O A Petry - Elektrokhimiía - Moskva - 1987 (tiếng Nga) 199 Chịu trách nhiệm xuát bàn : Giám đổc PHẠM VẢN AN Tổng biên tập NGƯYẾN NHƯ Ý Biên tập : NGUYỄN VĂN THOẠI Sửa ỉn : PHÙNG PHƯƠNG LIÊN Trinh bay bia : MINH HIÊN Sảp chữ : PHỊNG CHẾ BAN (NXB GIÁO DUC) HĨA LÝ - TẬP IV In 4.000 (7TK), khỏ 19 X 27c-ni t.ỊÌ Xi nghiệp in Ba Đinh Thanh Hóa, Số in 165 Số XB: G7/131 - 99 In xong nộp lưu chiểu tháng ni\ra 1999 ...NGUYỄN V Ả N TUẾ HĨA LÍ T Ậ P IV ĐIỆN HĨA HỌC (Dùng cho sinh viên Hóa trường đại học Tống hợp Sư phạm} v - / 3y NHÀ XUẤT BẢN GIÁO D ực - 1999 sn3 541 , 67/131 - 9 GD - 9 Mả số ; 7K396M9... đến động học trỉnh điộn cực 191 §39 Một vài ván đề điện hóa học đại 192 Điện hổa học electron sonvat hóa 193 Điện hóa học chẩt bán dản 1 94 Htía electron 1 94 Pin nhiên liệu 195 Năng iượng điện hóa... bàng hệ điện hđa 80 hdahọc 83 Phương pháp đo sức điện động 84 §16 Các quy tác viết điện cực, sức điện động phản ứng điện cực xảy pin ganvani 84 §17 Nhiệt động học điện cực cân 86 ỉ Các điện cực
