Bài giảng điện hóa học

vào toàn bộ ion có mặt trong dung dịch, nghĩa là độ dẫn điện phụ thuộc vào nồng độ dung dịch và độ điện li α.  Quy luật này diễn ra phức tạp và không giống[r]

Trang 1

ĐiỆN HÓA HỌC

Trang 2

Hai nhà hóa học Anh John Daniell(Trái)

và Michael Faraday (Phải), là cha đẻ của

ngành điện hóa ngày nay

Trang 3

ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐiỆN HÓA HỌC

Năm 1771, Luigi Galvani đã có

nhiều thí nghiệm trên đùi ếch,

các cơ chúng co lại khi chạm

vào kim loại khác nhau

Trang 4

pháp cực phổ và nhận được giải Nobel hóa học cho công trình này vào năm 1959

dùng trong chương trình Apollo, chúng không chỉ là nguồn điện mà còn cung cấp cả nước cho phi hành đoàn

Trang 5

 Các hiện tượng dung dịch của một số muối, acid, base

có khả năng dẫn điện đã được phát hiện từ lâu

 Khả năng các dung dịch trên có thể dẫn điện là do có

khả năng phân li (hoàn toàn hay một phần) trong dung môi thành những hạt mang điện trái dấu nhau được gọi

là các ion (cation và anion)

 Các chất này được gọi là chất điện ly, các dung dịch này gọi là dung dịch điện ly

Trang 6

Những nghiên cứu của Điện hóa học

 Điện phân Trong sản xuất các kim loại như kali, nhôm,.các halogen clor, fluor,…

 Sản xuất các nguồn điện di động

như pin, ắc quy, tế bào nhiên liệu,…

 Trong hóa học phân tích phương pháp cực phổ,đo pH, độ dẫn điện, ion hòa tan…

 Tổng hợp điện hóa vô cơ, hữu cơ

 Điện sinh học đo điện cơ, điện châm cứu,

Trang 7

ĐỘ DẪN ĐiỆN CỦA DUNG DỊCH CHẤT ĐiỆN LY

Trang 8

MỤC TIÊU

 Trình bày phân loại các vật dẫn điện

 Trình bày các đại lượng dẫn điện của dung dịch chất điện ly

 Nêu các yếu tố ảnh hưởng đến độ dẫn điện riêng, độ dẫn điện đương lượng

 Nêu và giải thích ứng dụng của phép đo độ dẫn điện

Trang 9

CÁC LOẠI VẬT DẪN ĐiỆN

 Có 3 loại vật dẫn điện

 Vật dẫn điện loại 1:

 Dẫn điện do electron (vật dẫn electron )

 Kim loại, carbua và sulfua kim loại, graphit,

Trang 10

Mô hình sợi dây dẫn kim loại và các Electron tự do

Trang 11

Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có

hướng của các electron tự do ngươc chiều điện

trường

Trang 12

 Có 3 loại vật dẫn điện

 Vật dẫn điện loại 2 (dung dịch chất điện ly)

 Dẫn điện do các ion ( vật dẫn điện ion )

 Gồm các chất điện ly ở trạng thái nóng chảy hoặc hòa tan

 Chất điện ly chia thành 2 loại

 Chất điện ly mạnh

 Chất điện ly yếu

Trang 13

Vật dẫn điện loại 2 (dung dịch

chất điện ly)

+ –

–

– – –

– –

–

– –

+

+ +

+

+ +

+

Trang 15

Trang 16

ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆN

LY

 KHÁI NiỆM VỀ ĐỘ DẪN ĐiỆN

 Độ dẫn điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng vận chuyển hạt mang điện dưới tác dụng của điện trường ngoài

 Độ dẫn điện:

 K =1/R ( R là điện trở = ρ.l/S ); ( với ρ là điện trở suất )

 Đơn vị đo: omh -1 (Ω -1 ) ; Siemen ( S )

1

) ( Om

1





Trang 17

CÁC YẾU ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ DẪN ĐiỆN

 Bản chất chất điện ly chất điện ly mạnh dẫn điện tốt hơn chất điện ly yếu ??

 Dung môi hòa tan dm phân cực dẫn điện tốt hơn dung môi kém phân cực.??

 Nhiệt độ môi trường

 Điện tích và bán kính ion

 Nồng độ chất điện ly

ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH

ĐIỆN LY

Trang 18

Trang 19

 Dung môi hòa tan dm phân cực dẫn điện tốt hơn dung môi kém phân cực

 Dm phân cực dẫn điện tốt hơn dm kém phân cực

và không phân cực

 Trong Dmhc hầu hết chất điện ly ít hòa tan và

phân li yếu hơn trong nước

ĐIỆN LY

Trang 20

Trang 21

Nhiệt độ môi trường

Dạng Chất % Gia tăng độ dẫn trên

Trang 22

Trang 23

ĐIỆN LY

 Ảnh hưởng của nồng độ chất điện ly

 Độ dẫn điện của dung dịch chất điện li phụ thuộc vào toàn bộ ion có mặt trong dung dịch, nghĩa là

độ dẫn điện phụ thuộc vào nồng độ dung dịch và

độ điện li α

 Quy luật này diễn ra phức tạp và không giống

nhau ở các chất điện ly khác nhau

 Mối liên quan định lượng này là cơ sở của pp

phân tích hóa học

Trang 24

LỰC HÚT TƯƠNG HỖ GIỮA CÁC ION

 DD loãng, các ion ở cách xa nhau, lực hút lẫn nhau rất yếu, coi không đáng kể

 Nồng độ càng tăng, khoảng cách giữa các ion giảm đi, lực hút giữa các ion tăng lên, làm tốc độ chuyển dịch

giữa các ion dưới tác dụng của các điện trường giảm đi

Trang 25

Trang 26

Trang 27

 Công thức thực nghiệm L.Onsager

c 82 , 4 8 , 2 . 10

2 3

Trang 28

Trang 29

TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC ION

TRONG DD NƯỚC

 Linh độ ion tỷ lệ nghịch với bán kính ion hydrat hóa

 Nhưng thực tế linh độ ion H+ lớn nhất



Trang 30

Trang 31

 Độ dẫn điện riêng của

dung dịch :

 Là độ dẫn điện của tất cả

các ion chứa trong 1 cm 3

dung dịch có nồng độ đã cho

 Hoặc là độ dẫn điện của

khối dung dịch hình lập phương mỗi chiều 1cm

 Biểu thức độ dẫn điện

riêng K : K=1/ρ = l/RS

 Đơn vị đo (Ω -1 ) cm -1 hay

ĐIỆN LY

Trang 32

ĐIỆN LY

 Độ dẫn điện riêng K bằng nghịch đảo của điện trở riêng :

k = 1/

 Theo định luật Om Ta có

 Vậy Độ dẫn điện riêng của dung dịch được tính theo công

l

S

l R

Trang 33

ĐIỆN LY

 Cách đo: dùng cầu Wheastone với dòng điện xoay chiều, điện cực platin đen và dd chất điện ly chuẩn đã biết K ( để xác định l/S )

Các yếu tố ảnh hưởng:

 Bản chất tan, dung môi K giảm theo chiều:

acid mạnh > kiềm mạnh > muối > chất điện ly yếu

 Nồng độ tăng : K tăng sau đó giảm

 Nhiệt độ tăng K tăng do V nhiệt tăng, η giảm, mức độ

hydrat hóa giảm (ngược lại với vật dẫn loại 1 )

Trang 34

 Độ dẫn điện đương lượng:

 Độ dẫn điện đương lượng là độ dẫn gây ra bởi tất cả các ion có

trong một thể tích dung dịch chứa đúng một đương lượng chất điện

ly hòa tan

 Là độ dẫn điện của một khối dd chứa 1 đương lượng gam chất

nằm giữa 2 điện cực song song cách nhau 1cm

 Nếu dd chất điện ly có nồng độ đương lượng C (đlg/L) suy ra thể tích chứa một đương lượng chất điện ly là v = 1/C (lít)

ĐIỆN LY

Trang 35

ĐIỆN LY

Độ dẫn điện đương lượng

 Nếu 1 cm3 dd có độ dẫn điện riêng là K (S.cm-1)

 V= 1/C (lít) = 1000/C (cm3) có độ dẫn điện là 

 Suy ra

 Từ công thức trên ta thấy, khi C→ 0 thì  tiến tới

một giá trị giới hạn, gọi là độ dẫn điện đượng

lượng giới hạn: 

) cm

cm

S ( v

k C

1000





Trang 36

ĐIỆN LY

Độ dẫn điện đương lượng

 Kí hiệu của độ dẫn điện đương lượng là:  (lamđa)

có thứ nguyên S.cm2

 Cách đo : nguyên tắc đo K, biết C tính λ

Các yếu tố ảnh hưởng:

 Bản chất chất tan, dung môi: λ giảm theo chiều :

 Nồng độ tăng λ giảm, ở độ pha loãng ∞ ( c → 0)

λ∞ = max

Trang 37

ĐIỆN LY

LiCl

AgNO3KCl NaOH

Trang 38

ĐIỆN LY

ĐỘ DẪN ĐiỆN ĐỘC LẬP ION

 Độ dẫn điện độc lập của ion trong dd điện ly

là độ dẫn điện đương lượng ở độ pha loãng

vô cùng

 Độ dẫn điện độc lập do số lượng ion và vận tốc chuyển dịch ion quyết định

Trang 39

 Tiết diện ống hình trụ: S (cm 2 )

 Khoảng cách hai điện cực:1(cm)

 Hiệu điện thế hai điện cực:E (v)

Độ dẫn điện độc lập ion

Khảo sát hiện tượng dẫn điện qua ống hình trụ, trong đó:

Gọi:  +, - là tốc độ chuyển động các ion, cm/giây

 C : nồng độ dung dịch điện ly, đlg/l

ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆN LY

S

+



Trang 40

-Số cation = số anion = C /1000 đlg/cm3Trong 1cm3

Số đlg cation = +.S.C /1000 đlg Khảo sát

S cm2 – 1 giây

Số đlg anion = +.S.C /1000 đlg

q = q+ + q-; q = I.t = I;

Điện lượng qua dung dịch (1 giây)

Trang 41

I = E/R = E.L = E .S/l Mặt khác

I = E .S.C/l.1000

Quan hệ –

Độ dẫn điện độc lập ion

ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆN LY

Trang 43

Đối với chất điện ly mạnh (α = 1)

Với chất điện ly yếu khi dung dịch vô cùng loãng:

Đối với chất điện ly yếu:

 ,  ,  : độ dẫn điện đương lượng tới hạn các ion với Trong đó:

Trang 44

LY

với dòng điện 1 chiều hoặc xoay chiều

điện xoay chiều cao tần và cực Pt đen

Trang 45

Độ dẫn điện một số dung dịch

Trang 46

LY

 Nguyên tắc đo độ dẫn của dung dịch điện ly ( vật dẫn điện loại 2) là dựa vào điện trở cầu Wheaston

 Trong đó, Rx chính là điện trở của khối dung dịch giữa 2 cực

R3

RX

Trang 48

LY

 Độ dẫn điện được đo bằng cầu dòng xoay

chiều (mục đích là không làm xuất hiện

gradien thế hoá học khi các ion chuyển

động)

 Nguyên tắc của phương pháp là dùng cầu

Kohlrausch để đo điện trở của dung dịch, sau

đó tính ra độ dẫn điện

Trang 49

LY

 Sơ đồ cầu Kohlrausch được trình bày như

hình sau

Trang 50

Trang 51

 Ngày nay, để đo độ dẫn điện người

ta dùng các thiết bị đo độ dẫn điện (Conductometer) hiện đại có kết nối với

vi tính để xử lí kết quả

Trang 52

Ứng dụng của phương pháp

đo độ dẫn

1 Chuẩn độ bằng đo độ dẫn:

 Nguyên tắc : Chất tạo ra trong phản ứng có độ dẫn điện kém, do

đó điểm tương đương là điểm gãy trên đường biểu diễn độ dẫn

 Ưu điểm : Cho phép chuẩn độ chính xác: dung dịch có màu,

đục, rất loãng

 Đồ thị biểu diễn quan hệ K ~ V (ml)

Điện cực

DD chuẩn/ buret

DD chuẩn

độ

k

V

Trang 53

Ứng dụng của phương pháp

đo độ dẫn

2 Xác định độ tan của chất điện ly khó tan :

 Vì chất khó tan có độ tan S = C bão hòa, là

k

C

1000

k





Trang 54

Xác định hằng số không bền của phúc chất ( ≈Kphân ly )

4 Xác định độ tinh khiết của nước :

K nước nhiễm ion>K nước sinh hoạt>K nước cất>K nước

Định dạng
Số trang	55
Dung lượng	2,72 MB