Điện hóa là tên gọi một lĩnh vực trong hóa học nghiên cứu về mối liên hệ giữa các quá trình hóa học và dòng điện.. Một phản ứng hóa học xảy ra khi có dòng điện chạy qua, hay qua phản ứng
Trang 1Pin điện hóa
Khái niệm Cơ chế phát sinh dòng điện trong
pin điện hóa
Pin điện hóa Suất điện động
Trang 2Điện hóa là tên gọi một lĩnh vực trong hóa học nghiên cứu về mối liên hệ giữa các quá trình hóa học và dòng điện Một phản ứng hóa học xảy ra khi có dòng điện chạy qua, hay qua phản ứng hóa
học có một hiệu điện thế, đây là những quá trình điện hóa Trong các quá trình này luôn tồn tại đồng thời hai hiện tượng: ôxi hóa và ôxi hóa khử (
phản ứng ôxi hóa khử
1799: Alexandro Volta lần đầu tiên chế tạo ra pin hoạt động được, trước đấy Luigi Galvani đã có nhiều thí nghiệm trên đùi ếch, các cơ chúng co
lại khi chạm vào kim loại khác nhau 1832: Michael Faraday phát hiện ra định luật cơ
bản về điện hóa 1929: Jaroslav Heyrovský nghiên cứu về phương pháp cực phổ và nhận được giải Nobel
hóa học cho công trình này vào năm 1959 1969: tế bào nhiên liệu hiđrô đã được nghiên cứu và dùng trong chương trình Apollo, chúng không chỉ là nguồn điện mà còn cung cấp cả
nước cho phi hành đoàn
Trang 3Hai nhà hóa học Anh John Daniell (Trái)
and Michael Faraday (Phải),
là cha đẻ của ngành điện hóa ngày nay.
Trang 4Hai cốc thủy tinh, một cốc chứa 50 ml dung dịch CuSO4 1M, cốc kia chứa 50 ml dung dịch ZnSO4 1M Nhúng một lá Cu vào dung dịch CuSO4, một lá Zn vào
dung dịch ZnSO4 Nối hai dung dịch
bằng một hình chữ U đựng dung dịch Na2SO4 (hoặc KNO3) Ống này được gọi
là cầu muối Thiết bị nói trên được gọi là pin điện hóa vì khi nối hai lá kim loại
bằng một dây dẫn sẽ đo được một dòng điện đi từ lá Cu (điện cực +) đến lá Zn
(điện cực –)
Trang 5- Sự xuất hiện dòng điện đi từ cực Cu
sang cực Zn chứng tỏ rằng có sự chênh
lệch điện thế giữa hai điện cực nói trên,
tức là trên mỗi điện cực đã xuất hiện một
thế điện cực nhất định
- Suất điện động của pin (E) là hiệu của
thế điện cực dương (E(+)) và điện cực âm
(E(-)) Điện cực dương là điện cực có thế
lớn hơn và suất điện động của pin luôn là
số dương
E = E(+) – E(-)
- Suất điện động chuẩn của pin (Eo) là suất điện động khi nồng độ ion kim loại ở điện cực đều
bằng 1M (ở 25oC)
Eo = Eo(+) – Eo(-) hoặc Eo = Eocatot – Eoanot
- Ví dụ Eo = EoCu2+/Cu – EoZn2+/Zn gọi là suất
điện động chuẩn của pin điện hóa Zn – Cu
Trang 6a)Thí nghiệm
Cho chạy cái này
đi
Pin dien hoa123.swf
Trang 7• - Trong quá trình hoạt động của pin điện hóa
Zn – Cu, nồng độ ion Zn2+ trong cốc đựng
dung dịch ZnSO4 tăng dần, nồng độ ion Cu2+ trong cốc kia giảm dần Đến một lúc nào đó,
dòng electron trong dây dẫn không còn, dòng điện tự ngắt
- Để duy trì được dòng điện trong quá trình
hoạt động của pin điện hóa, người ta dùng
cầu muối Vai trò của cầu muối là trung hòa
điện tích của 2 dung dịch: các ion dương Na+ hoặc K+ và Zn2+ di chuyển qua cầu muối đến cốc đựng dung dịch CuSO4 Ngược lại , các
ion âm SO42- hoặc NO3- di chuyển qua cầu
muối đến dung dịch ZnSO4
- Điện cực Zn bị oxi hóa: Zn → Zn2+ + 2e (sự mất electron xảy ra trên bề mặt lá Zn và lá Zn trở thành nguồn electron nên đóng vai trò cực âm, các
electron theo dây dẫn đến cực Cu) Do vậy cực Zn
bị ăn mòn
- Trong cốc đựng dung dịch CuSO4, các ion Cu2+
di chuyển đến lá Cu, tại đây chúng bị khử thành
Cu kim loại bám trên cực đồng: Cu2+ + 2e → Cu Nồng độ Cu2+ trong dung dịch giảm dần, khiến
cho màu xanh trong dung dịch nhạt dần
Trang 8- Ở mạch ngoài (dây dẫn), dòng electron đi từ cực Zn sang cực Cu còn dòng điện đi từ cực u sang cực Zn Vì thế điện cực Zn được gọi là
anot (nơi xảy ra sự oxi hóa), điện cực Cu được gọi là catot (nơi xảy ra sự khử) Vậy trong pin điện hóa, anot là cực âm còn catot là cực
dương
Kết luận:
• - Có sự biến đổi nồng độ của các ion Cu2+
và Zn2+ trong quá trình hoạt động của pin
- Năng lượng của phản ứng oxi hóa – khử
trong pin điện hóa đã sinh ra dòng điện một chiều
- Những yếu tố ảnh hưởng đến suất điện
động của pin điện hóa như: nhiệt độ, nồng
độ của ion kim loại, bản chất của kim loại
làm điện cực
Trang 9• Trong sản xuất các kim loại như kali,
nhôm, hay các halogen như clo,
flo, qua điện phân
• Sản xuất các nguồn điện di động như
pin, ắc quy, tế bào nhiên liệu,
• Phân tích các chất hóa học trong hóa
phân tích, ví dụ trong phương pháp cực phổ