Pin hay còn gọilà các nguyên tố Ganvanic là thiếtbị chodòng điện một chiềuphản ứnghóahọcxảyratrongnó.
2.1.PinDanienIacobi
Pin Danien Iacobi(Hình1) gồmhaiđiện cực: điệncựcâmlà thanhkẽm nhúngtrong dungdịchZnSO4vàđiệncựcdươnglàthanhđồngnhúngtrongdungdịchCuSO4.Haidung dịchđượcnốivớinhaubằngmộtcầumuốiKCltrongthạchdẫnđiệnởmạchtrong.Khihai điệncựcđược nốivới nhau bằngmột dâydẫn kimloại sẽthấy xuấthiện mộtdòng điệntừ cựcđồngsangcựckẽm,nghĩalàcómộtdòngelectrontừcựckẽmchuyểnsangcựcđồng.
Hình1
Pinnàyđượckíhiệunhưsau:
- Zn/Zn2+//Cu2+/Cu +
Khipinhoạtđộng,trêncácđiệncựcxảyracácphảnứng: ởcựcâm: Zn -2e →Zn2+
ởcựcdương: Cu2++2e →Cu
Zn+Cu2+→Zn2++Cu
Phảnứngnàycũngxảyrakhinhúngmộtthanh ZnvàodungdịchCuSO4,tuynhiênở đâykhôngthuđượcdòngđiện.
Vìvậymuốnthuđượcdòng điệnphảithựchiện sựoxi -hóavàsự khửởhainơitách biệtnhưđãxảyratrongpin.
Trongpin,electrron chuyển từcựcâmsangcựcdương, giữahaicựcphảicó mộthiệu điệnthế.Vậyđiệnthếtrênđiệncựcđượctạoranhưthếnào?
2.2.Sựxuấthiệnthếđiệncực
Khithanhkimloạiđược nhúngvàodungdịchchứaioncủanóthìrấtnhanhchóngcó cânbằng: Me-ne=Men+
Tùythuộcvàobảnchấtcủakimloạivànồngđộioncóthểxảyrahaitrườnghợp:
66
Bài7:Điệnhóahọc
Hình2
-Nguyêntửkimloại(thườnglàkimloạihoạtđộng,vídụZn)táchkhỏimạnglướik im
loạiđivàodungdịch dướidạngionvàđể lạitrênkimloạicácelectron. Cácion dươngc hủ
yếutậptrungởlớpdungdịchnằmsátbềmặtkimloại.
-Cácionkimloại(thườnglàkimloạikémhoạtđộng,vídụCu)từdungdịchbáml ên
thanhkimloại,vàdođólớpdungdịchsátbềmặtkimloạidưthừaionâm.
Trong cảhaitrườnghợp lớpdungdịchsát bềmặtvàbềmặt kimloạitạonênmộtl ớp
điện kép, giống như hai bản của một tụ điện. Giữa hai bản đó có một hiệu số điện thế và
đượcgọilàthếđiệncực,kíhiệulàε.
Cóthểbiểudiễnphảnứngtổngquáttrênmộtđiệncựcbấtkìnhưsau: Ox+ne=Kh
Necđãrútracôngthứcthếđiệncực(kíhiệulàε):
ε =ε0
+
RT (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
nFln[Ox][Kh] (1)
ε:thếđiệncực
ε0:thếđiệncựctiêuchuẩnhaythếoxi-hóatiêuchuẩncủacặpOx/Kh R:hằngsốkhí=8,3jun/mol.K
T:nhiệtđộtuyệtđối F:sốFaraday96500C
n:sốelectronthuhaynhườngtrênphảnứngđiệncực
[Ox],[Kh]tươngứnglànồngđộdạngoxi-hóavàdạngkhử
NếuthaycácgiátrịcủaF,R,lấynhiệtđộT=25+273=298oKvàchuyểnlnthành lg thìphảnứngNeccódạng: ε =ε0 + 0,059 n lg[Ox][Kh] (2) Ví
d ụ:Đốivớiđiệncựcđồng: Cu2++2e→Cu tacó:
67
Bài7:Điệnhóahọc
εCu2+/Cu=0 ε Cu2+/Cu+ 0,059 2
lg[Cu2+
] [Cu]
[Cu]coinhư=1
khiđó: ε Cu2+ =ε0 Cu 2+ + 0, 059 2 lg[Cu2+ ]
Tươngtựnhưvậyđốivớiđiệncựckẽm: Zn-2e→Zn2+
tacó:
εZn2+/Zn=ε0Zn2+/Zn+ 050, 9
2
lg[Zn2+]
2.4.Sứcđiệnđộngcủapin
Sức điệnđộngcủapinlà hiệuthếđiệncựcdươngvà điệncựcâm. Điệncựcdương là điệncựccóthếlớnhơn.
Vídụ:ĐốivớipinDanien-Iacobi,tacó: E= ε Cu2+/Cu-εZn2+ /Zn=ε0Cu2+ /Cu-ε0Zn2+ /Z n +0,059 2 lg[Cu2+ ] [Zn2+] hay: 0 0,059 2 lg[Cu2+ ] [Zn2+] E0=ε 0 Cu2+/Cu-ε0
Zn2+ /Zngọilàsứcđiệnđộngtiêuchuẩncủapin. Đólàsứcđiệnđộngkhinồngđộcủaionởđiệncựcbằng1.