Can cứ vào độ điện ly ứ người ta chia chat điện ly thành chat đện ly
mạnh và chất điện ly yếu. Đa số các muối , một số axit như HNO,.H,SO,,HMnO, ,HBr , HCl, HI và một số bazơ như KOH, NaOH,
LiOH ...trong dung dịch nước phõn ly gần như hoàn toàn (ứz =1) là những chất điện ly mạnh. Số lớn các axit , bazơ còn lại là những chất điện ly yếu.
Sự phân loại như trên có tính chất tương đối vì các chất điện ly thường thay doi khả năng phân ly của chúng tùy thuộc vào dung môi . Một chất điện ly mạnh trong dung môi này cũng có thê trở thành một chất điện ly yếu trong
dung môi khác. Sự khác nhau giữa chất điện ly mạnh và chất điện ly yếu
không những ở độ phân ly mà còn ở những tính chất khác.
Trong các dung dịch loãng, các chất điện ly yếu tuân theo gần đúng
định luật của các dung dịch lý tưởng. Sự phân ly của chất điện ly yếu có
tính thuận nghịch:
MA = M* + 4
là |: ]
k,=a MA
k„ la một hằng sỐ không phụ thuộc vào nồng độ tại một nhiệt độ
nhất định . Đối với chất điện ly mạnh k,, không có tính chat này. Độ điện ly œ của chất điện ly yếu trong các dung dịch loãng đo bằng các phương pháp khác nhau sẽ cho những giá trị như nhau. Đối với chất điện ly mạnh , ngay trong dung dịch rất loãng , tính chất khác xa so với dung dịch lý
tưởng . Độ điện ly ứ của nú đo bằng cỏc phương phỏp khỏc nhau sẽ cho những giá trị khác nhau . Do đó , độ điện ly đo bằng các phương pháp khác
nhau không phản ánh độ điện ly thực của nó , mà chỉ là một đại lượng
“biểu kiến”.
Giả thuyết về sự phân ly hoàn toàn của chất điện ly mạnh đã được khoa học chứng minh. Khi dùng quang phô hấp thụ để phát hiện những phân tử không phân ly trong dung dịch chất điện ly mạnh , người ta đã
không phát hiện ra những giải hay những vạch đặc trưng cho phân tử tự do.
Như đã biết , giá trị hiệu ứng nhiệt AH của phản ứng trung hòa axit mạnh bằng bazơ mạnh với nồng độ của chúng nhỏ không phụ thuộc vào bản chất của axit hay bazơ, ví dụ ở 20°C:
SVTH: Adu Nguyen Anh 2e Trang 45
GVHD: 2 Van Dien “thuận vin as nghiéf
HCl + NaOH => NaCl + H,O AH=-57,34// (1)
KOH + HNO, -> KNO, + H,O AH =-573 a (2)
Các giá trị hiệu ứng nhiệt ở (1) va (2) bằng nhau và chính là giá trị hiệu
ứng nhiệt của phản ứng hình thành phân tử nước từ các ion H* và OH”
H + OH == HO
Đây là một dan chứng về sy phân ly hoàn toàn của các chất này
trong dung dịch.
S. ĐỘ DẪN ĐIỆN CUA DUNG DICH CHAT ĐIỆN LY
Vật lý học cho biết , dòng điện truyền đi được là do có sự di chuyển
của những hạt mang điện tích .Dòng điện trong các kim loại là dòng các
điện tử, dẫn điện bằng electron có điện trở trong khoảng từ 10% > 10° Qem.
Dòng điện trong dung dịch chất điện ly là dòng các ion.
Đại lượng đặc trưng cho khả năng dẫn điện của dung dịch chất điện ly là độ dẫn điện . Độ dẫn điện của chất điện ly do độ linh động của các ion
quyết định. Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố: bản chất của dung dịch chất
điện ly, dung môi , nồng độ , nhiệt độ ...Thường người ta sử dụng hai đại
lượng : độ dẫn điện riêng và độ dẫn điện đương lượng.
a x A
I. ĐỘ DẪN DIEN RIÊNG:
Độ dẫn điện của bất kì vật dẫn nào cũng được xác định bằng công
thức : @ = h trong đó R= =?
p: là điện trở riêng.
| : độ dài của dây dẫn tính bằng cm
S: tiết diện của dây dẫn tính bằng cm?
=42 Với x= 2(9'em°): độ dẫn điện riêng
Độ dẫn điện riêng của một dung dịch ( hay chất lỏng nói chung ) là độ dẫn điện của 1em° dung dịch được đặt giữa hai điện cực phẳng song
song , có diện tích như nhau (biêu thị băng em?) đặt cách nhau | cm.
Bảng 1: Độ dẫn điện riêng z của các chất khác nhau ở 18°C.
SVTH: /2ẩu Nguyen Anh Thee Trang 46
GVHD: % Yan Dien Yuin vin tél nghiéf
Day da
Day dan loại | loai 2
Ag KCL IN 9,789.10 Al KCLag 0,1N 1,1167.107
Pt C;H;OH 3,0.10 Hg HạO 4,3.10°
Day dan loai 2 Độ thâm điện môi
NaCl (lỏng) 750°C Luu huynh 2.10"
Ag] (rắn) 150°C Thach anh 5.10"
AgNO; (lỏng) 209°C Parafin 1018
H;SO¿ 0,9 30%
Từ bảng trên ta thấy rằng chất điện ly có khả năng dẫn điện , song độ dẫn điện của nó nhỏ hơn hàng trăm hàng nghìn lần so với độ dẫn điện của kim loại .Tuy vậy , ngay độ dẫn điện của chất dẫn loại hai kém nhất ( như nước và rượu) cũng vẫn lớn hơn nhiều so với độ dẫn điện của chất không
phân cực ( thạch anh , parafin).
C (dig/l)
Đường biểu dién sự phụ thuộc độ dẫn điện riêng của dung dịch vào
nông độ thường có điểm cực đại. Sự tồn tại điểm cực đại của các đường cong có thé hiểu được nếu xem rằng : trong các dung dịch loãng của chất điện ly mạnh , tốc độ chuyển động của các ion hầu như không phụ thuộc vào nồng độ và độ dẫn điện tăng tỷ lệ thuận với số ion , nó tăng khi nồng độ tăng. Trong các dung dịch đặc của chất điện ly mạnh , đám mây ion làm
giảm tốc độ chuyên động của các ion và độ dẫn điện bị giảm mạnh.
SVTH: Adin Nguyen nh Thue Trang 47
GVHD: % tan Vien Yuin van lel "42,
Trong các chất điện ly yếu, mật độ của mây ion nhỏ và tốc độ
chuyền động của các ion ít phụ thuộc vào nồng độ. Nhưng khi nồng độ của
dung dịch tăng lên sẽ làm giảm đáng kê độ phân ly , dẫn đến làm giảm độ
dẫn điện . Ngược lại với độ dẫn điện riêng của chất dẫn điện loại một , đối với chất dẫn điện loại hai , khi nhiệt độ tăng , độ dẫn điện riêng của nó tăng
và được thê hiện băng phương trình:
#. = #Zu(I+ kÍt—18))
x,: độ dẫn điện riêng ở ¿° bat kì
z„: độ dẫn điện riêng ở 18°C
Hệ số k thay đổi tùy thuộc vào bản chất dung dịch chất điện ly:
_ Với dung dịch axit mạnh: k = 0,0164 _ Với dung dịch bazơ mạnh: k = 0,019
_ Với muối :k=0,022
Đề tiện việc so sánh độ dẫn điện của các dung dịch chất điện ly có
các lon với sô hóa trị khác nhau, người ta sử dụng đại lượng độ dẫn điện
đương lượng.
Il. DO DẪN DIEN ĐƯƠNG LƯỢNG
Độ dẫn điện đương lượng 2 là độ dẫn điện của dung dịch chứa đúng
một đương lượng gam chât tan điện ly đặt giữa hai điện cực trơ platin song song với nhau và cách nhau | cm.
Nêu đem chia khối dung dịch đặt giữa hai điện cực trơ platin trên thành n
đơn vị thé tích cm’ thì giữa độ dẫn điện đương lượng 4 và độ dẫn điện
riêng z có quan hệ:
2=n.#
Vậy số đương lượng gam có trong một em" là: C= us
n
Nếu gọi C (C =1000.C-) là nồng độ đương lượng dig/I ( số đương
lượng gam trong một lít) thì phương trình trên có dạng:
A=—.C x
Don vị đo của 2 là Q' dig! em”.
Nếu đặt a = V gọi là độ pha loãng thì ta có :
A =1000.Vy
Ngoài khái niệm độ dẫn điện đương lượng 2, người ta còn có thêm khái niệm độ dẫn điện phân tử2 . Quan hệ giữa hai đại lượng trên tuân theo
phương trình sau :
A=ZA
SVTH: Addn. Nguyen Anh Thic Trang 48
GVHD: % Yan Dién hận căm lil nghisp
Z : số đương lượng của phan tử chat điện ly
A
400
300
HC) KOH
100 Ea
naa La
ans at dg)
Hình 2: Sự phụ thuộc của độ dẫn điện đương lượng của một số chất điện ly
vào nòng độ đương lượng
d
400 HCl
300
KOH 200
100:
CH;COOH
0.05 0.1 JE (an
Hình 3: Sự phụ thuộc của độ dẫn điện đương lượng của một số chất điện ly vào VC
SVTH: /2ẩu Agayén nh Thee Trang 49
GVHD: 2 Van Sién Yugn win lel nghiép
Hình 2 có thé thay rõ khi nồng độ tăng lên đại lượng 2 giảm xuống ,
lúc đầu giảm nhanh sau đó giảm chậm.
Hình 3 : Đối với chất điện ly mạnh , 2 giảm theo quy luật đường thăng và rất chậm khi JC tăng. Điêu này là phù hợp với phương trình thực
nghiệm của Kohlrausch (1900):
Â=„ - ANC
2„: độ dẫn điện đương lượng giới hạn khi dung dịch vô cùng loãng :
C->0
A : là đại lượng thực nghiệm , nó phụ thuộc vào bản chất của chất điện ly, dung môi và cả nhiệt độ , áp suất .
Đây là định luật thứ nhất của Kohlrausch, đó là phương trình khá chính xác trong việc xác định giá trị 4, của chât điện ly mạnh . Điều này
không áp dụng được đối với chất điện ly yếu.
II. QUAN HỆ GIỮA TỐC ĐÔ VAN CHUYỂN ION VÀ ĐỘ DẪN