sự điện li , lop dien tich kep

Lý Thuyết Sự Điện Li Định nghĩa: Dung dịch điện li là khi đưa chất điện li vào dung môi thích hợp sẽ phân li ra các ion Phân loại: + Dựa vào hóa trị của các cation và anion NaCl: Chất đi

SỰ ĐIỆN LI

I Lý Thuyết Sự Điện Li

Định nghĩa: Dung dịch điện li là khi đưa chất điện li vào dung

môi thích hợp sẽ phân li ra các ion

Phân loại:

+ Dựa vào hóa trị của các cation và anion

NaCl: Chất điện li 1-1

CaCl2: Chất điện li 2-1

+ Dựa vào tổng số ion do chất điện li phân li ra

NaCl: Chất điện li bậc 2

CaCl2: Chất điện li bậc 3

1. Thuyết điện li Areniuyt

 Luận điểm 1: Các chất điện li khi đưa vào dung môi thích hợp sẽ phân li ra các ion

Mv+ + Xv- ↔ vM+ + vX

ứng thuận nghịch) được đặc trưng bằng hằng số K phân

li và độ điện li α

MX ↔ M+ + X

-Bđ C Pli Cα Cα Cα

Cb C(1-α) Cα Cα

Đặt C = v-1 (v: độ pha loãng Otvan)

Độ điện li α phụ thuộc vào - C

-Dung môi -Nhiệt độ -Bản chất của chất tan

dung môi Coi những ion trong dung dịch điện li là chất điểm và bỏ qua tương tác ion với ion và ion với dung môi

*Ưu điểm

-Giải thích được sự dẫn điện của dung dịch điện li

-Giải thích một số thuộc tính của nhiệt động lực học sai khác -So sánh được dung dịch chất điện li và dung dịch không điện li

*Nhược điểm

-Bỏ qua sự tương tác giữa ion và dung môi (gây ra sự điện li) -Bỏ qua sự tương tác giữa ion với ion (gây ra sự sai lệch giữa dung dịch thực và dung dịch lý tưởng, sự sai lệch khác các thuộc tính nhiệt động lực học, giữa dung dịch điện li và dung dịch không điện li → hoạt độ và hệ số hoạt độ)

2 Hệ quả của thuyết điện li Areniuyt

2.1 Hợp chất axit và bazơ – Hằng số phân li

Theo thuyết areniuyt axit HA là hợp chất phân li thành các cation H+ và gốc axit A-, hợp chất bazơ là hợp chất phân li thành

OH- và cation kim loại M+ (Ví dụ bazơ MOH)

Tương tự ta cũng có:

2.2 Hằng số phân li của nước

2.3 Hằng số phân li của hợp chất muối

Hợp chất muối được tạo ra từ axit yếu và bazơ mạnh: MA

MA ↔ M+ + A

-A- + HOH ↔ HA + OH

-Một cách tương tự cũng xác định được hằng số thủy phân của muối từ axit mạnh và bazơ yếu

MA ↔ M+ + A

2.4 Khả năng đệm của dunh dịch

Khả năng của dung dịch giữ cho giá trị pH ít thay đổi khi pha loãng dung dịch hoặc thêm axit hoặc bazơ vào dung dịch được gọi là tính đệm của dung dịch Đại lượng đặc trưng cho tính đệm của dung dịch gọi lafdung dịch đệm β

II Sự Sonvat Hóa

2.1 Định nghĩa: Sự sonvat hóa là sự tương tác giữa ion và

dung môi trong dung dịch chất điện li xảy ra khi tồn tại trong dung môi phân cực

2.2 Năng lượng sonvat hóa

2.2.1 ▲G s

Định nghĩa: Năng lượng Gibbs của quá trình sonvat hóa là năng lượng ứng với quá trình chuyển một mol từ môi trường chân

không vào dung dịch khảo sát.

▲Gs = ▲G1 +▲G2+▲G3= A1 + A2 + A3 = A1 + A3

dG = -SdT + Vdp + δA’

▲Gs = NA.( A1 + A3 )

(*)

=>▲Gs < 0

=> Quá trình chuyển hóa electron từ chân không vào dung môi khảo sát là quá trình sonvat hóa là quá trình tự diễn biến

2.2.2 ▲S s

dG = -SdT + Vdp

 ▲S s =

Đạo hàm (*) ta được:

▲S s

Thực nghiệm chứng minh được: ▲Ss < 0 ( làm tăng tính trật tự

của các ion trong dung dịch chuyển động có định hướng.)

2.2.3 ▲H s

▲H s = ▲G s + T▲S s

Một cách tương tự ta cũng chứng minh được ▲Hs <0 (tỏa

nhiệt)

III Điện Cực

3.1 Điện cực và nguyên nhân gây ra thế điện cực

Một hệ gồm chất dẫn điện loại 1 tiếp xúc chất dẫn điện loại 2 được gọi là điện cực

Trên bề mặt giới hạn hai pha của điện cực kim loại và dung dịch chất điện li hình thành lớp điện tích kép, sự có mặt của lớp điện tích này là nguyên nhân sinh ra thế nhảy vọt và gắn liền với sự cân bằng điện tích trên bề mặt giới hạn pha

3.2 Phân loại điện cực

Theo trạng thái vật lý người ta chia làm 3 loại

- Điện cực khí ( phi kim )

- Điện cực rắn ( kim loại )

- Điện cực hỗn hống ( kim loại + thủy ngân )

Cách phân loại chính dựa vào bản chất hóa học

- Điện cực loại 1

- Điện cực loại 2

- Điện cực loại 3

3.2.1 Điện cực loại 1

Định nghĩa: Kim loại hoặc phi kim nhúng vào dung dịch chứa ion kim loại hoặc phi kim đó

Vd: Mn+ +ne ↔ M

E = Eo +

Vd1: ½ Cl2 + 1e ↔ Cl

-E = -E0 + 0,059lg

Thế điện cưc hidro: H+/H2 , Pt

H+ + 1e ↔ ½ H2

EH+/H2 = 0,059.lg aH+

= -0,059pH

Ý nghĩa của phương trình Nerst là xác định pH, hoạt độ ion, hệ

số hoạt độ chất điện li

3.2.2 Điện cực loại 2

Định nghĩa: Điện cực loại 2 gồm một thanh kim loại được bao phủ bởi hợp chất khó tan của chính kim loại ấy, và được nhúng vào dung dịch chứa anion của hợp chất khó tan

Sơ đồ:

M / MX / X

-Phương trình phản ứng

MX + ne ↔ M + X

n-Ý nghĩa: Dùng làm điện cực chỉ thị, khi hoạt độ Xn- bằng 1 thì là điện cực so sánh

Ưu điểm: Điện cực loại 2 ổn định, thế lặp lại nhanh, ổn định ngay cả khi có dòng điện lưu thông ở mạch ngoài nên làm điện cực so sánh thay điện cực hidro trong phòng thí nghiệm

3.2.3 Điện cực loại 3 ( điện cực oxi hóa – khử )

Định nghĩa: bao gồm một thanh Pt nhúng vào dung dịch chứa đồng thời dạng oxi hóa và dạng khử

Sơ đồ: Oxh, kh / Pt

Phương trình phản ứng

Oxh + ne ↔ Kh

EOx/kh = Eox/kh0 +

Vd: Fe3+, Fe2+/ Pt

MnO4-, Mn2+, H+/Pt

IV ĐIỆN TRỞ VÀ ĐIỆN TRỞ SUẤT

4.1 Điện trở và điện trở suất

- R là điện trở

R trong đó l là chiều dài dây dẫn, lớp dung dịch (cm)

S là tiết diện (cm2)

4.2 Lớp điện tích kép

4.2.1 Sự hình thành lớp điện tích kép

Trên bề mặt giới hạn giữa hai pha tiếp xúc chủ yếu là chất dẫn điện loại 1 và 2 luôn tồn tại lớp điện tích kép và có thể hình thành trong các trường hợp sau :

- Khi kim loại nhúng vào dung dịch có chứa ion kim loại

- Sự hấp phụ đặc biệt của các phần tử tích điện trên bề mặt kim loại

mặt kim loại tiếp xúc với kim loại

4.2.2 Mô hình cấu trúc lớp điện tích kép

- Mô hình lớp kép Hemhon là mô hình lớp điện tích kép đầu tiên

do Hemhon đề xuất năm 1879 Nếu trên bề mặt giới hạn pha của chất dẫn điện loại 1 và loại 2 không có hiện tượng hấp phụ đặc biệt thì tồn tại lớp điện tích kép

- Mô hình lớp điện tích kép Gui – Chapman là mô hình lớp kép khuếch tán cho phép tính được điện tích lớp điện kép Điện tích

lớp điện kép trên bề mặt kim loại chính bằng số điện tích của các ion có điện tích ngược dấu được phân bố khuếch tán trong dung dịch theo chiều giảm nồng độ ion trên bề mặt kim loại đến long sâu dung dịch

4.3 Lí thuyết của stern

Lí thuyết của stern về lớp điện tích kép được công thức sau: Những ion nằm trong dung dịch để bù trừ điện tích trên bề mặt kim loại được phân chia làm hai phần Một phần ion nằm sát bề mặt kim loại tạo ra một lớp đặc hay còn gọi là lớp Hemhon Từ tâm những ion này nằm cách bề mặt kim loại một khoảng là d, điện tích lớp này là q1 Còn phần thứ hai của các ion này có tham chuyển động nhiệt tạo ra lớp khuếch tán

4.4 Phương pháp đo điện dung lớp kép

- Mạch điện tương đương hệ điện hóa

- Đo điện dung lớp điện kép

- Đường cong điện dung lớp kép phụ thuộc vào thế điện cực