Professional Documents
Culture Documents
1
Hai nhà hóa học Anh John Daniell(Trái)
và Michael Faraday (Phải), là cha đẻ của
ngành điện hóa ngày nay.
2
ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐiỆN HÓA HỌC
3
ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐiỆN HÓA HỌC
Lịch sử phát triển
1799: Alexandro Volta lần đầu tiên chế tạo ra pin hoạt
động được,
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 hydro 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
4
ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐiỆN HÓA HỌC
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.
5
ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐiỆN HÓA HỌC
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,...
6
ĐỘ DẪN ĐiỆN CỦA
DUNG DỊCH CHẤT ĐiỆN LY
7
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.
8
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,
oxyd…..
Khi ngắt mạch điện, không còn dòng điện trong dây, các
nguyên tử kim loại giữ nguyên tính chất ban đầu không
bị biến đổi bản chất hóa học
9
CÁC LOẠI VẬT DẪN ĐiỆN
10
Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có
hướng của các electron tự do ngươc chiều điện
trường.
- - - - -
- - - - - - -
Có dòng điện
+ –
+ +
– – –
– –
–
+ + + +
+ + –
– – –
+ – + + +
13
CÁC LOẠI VẬT DẪN ĐiỆN
Có 3 loại vật dẫn điện
Vật dẫn điện loại bán dẫn
14
CÁC LOẠI VẬT DẪN ĐiỆN
15
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
S 1
Om()
16
ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH
ĐIỆN LY
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
17
ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH
ĐIỆN LY
CÁC YẾU ẢNH
HƯỞNG ĐẾN
ĐỘ DẪN ĐiỆN
Bản chất chất điện
ly chất điện ly
DD NaCl
mạnh dẫn điện
tốt hơn chất điện
ly yếu.
18
ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH
ĐIỆN LY
CÁC YẾU ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ DẪN ĐiỆN
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
19
ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH
ĐIỆN LY
CÁC YẾU ẢNH HƯỞNG
ĐẾN ĐỘ DẪN ĐiỆN
Nhiệt độ môi trường khi
nhiệt độ tăng độ nhớt
môi trường giảm, các
ion chuyển động dễ
dàng hơn.(tăng 1 oC độ
dẫn điện dd tăng 2 – 2,5
%).
20
CÁC YẾU ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ DẪN ĐiỆN
Nhiệt độ môi trường
22
ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH
ĐIỆN LY
CÁC YẾU ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ DẪN ĐiỆN
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.
23
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.
LỰC HÚT TƯƠNG HỖ GIỮA CÁC ION
-
- - -
-
+ - -
+ -
- -
-
-
-
(a) (b)
30
ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH
ĐIỆN LY
Độ dẫn điện riêng của
dung dịch :
Là độ dẫn điện của tất cả
các ion chứa trong 1 cm3
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 Sơ đồ bình đo độ dẫn
S.cm -1
31
ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH
ĐIỆN LY
Độ dẫn điện riêng K bằng nghịch đảo của điện trở riêng :
k = 1/
l R.S
Theo định luật Om. Ta có R .
S l
Vậy Độ dẫn điện riêng của dung dịch được tính theo công
thức: 1 1 l
K .
R S
Trong đó, tỷ số l là hằng số bình (đặc trưng cho thiết
bị đo) S
Thứ nguyên của K có thể dùng là: S.cm-1, với S = Ω-1 (S
đọc là siemen). 32
ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH
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 )
33
ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH
ĐIỆN LY
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.
34
ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH
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
1000 1 3
Suy ra k. k.v(S.cm .cm )
C
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: ∞
35
ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH
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
36
ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH
ĐIỆN LY
K
0,8
0,7
0,6 H2SO4
0,5 HCl
0,4 KOH
0,3 NaOH
KCl AgNO3
0,2
0,1 LiCl
0 5 10 15 C
37
ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH
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
38
ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆN LY
Độ dẫn điện độc lập ion
Khảo sát hiện tượng dẫn điện qua ống hình trụ, trong đó:
S Tiết diện ống hình trụ: S (cm2)
Khoảng cách hai điện cực:1(cm)
+ –
Hiệu điện thế hai điện cực:E (v)
- +
Quan hệ
I = E. .S.C/l.1000
–
ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆN LY
Độ dẫn điện độc lập ion
–
–
Điện ly mạnh:
Điện ly yếu:
Với chất điện ly yếu khi dung dịch vô cùng loãng:
λ λ λ
44
Độ dẫn điện một số dung dịch
45
ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆN
LY
Nguyên tắc đo độ dẫn
của dung dịch điện ly (
R3 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
RX
Sơ đồ điện trở vật dẫn loại 2 theo nguyên tắc cầu Wheastone
46
Hay UR1 = UR2
và URX = UR3
I1 R1 = I2 R2
và I1 RX = I2 R3
Suy ra = hay
RX =
Với phương pháp
đo này RX sẽ được
so sánh với các
điện trở mẫu
47
ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆN
LY
48
ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆN
LY
49
ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆN
LY
RC,Rd : điện trở biến đổi được
Ra: điện trở so sánh, E: dao động kí
khi cầu cân bằng E = 0. Theo định luật Kiêcsop ta có:
50
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.
51
Ứng dụng của phương pháp
đo độ dẫn
k
DD chuẩn/
Điện buret
cực
DD chuẩn
độ
V
52
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
nồng độ rất loãng
k.1000
C
k.1000 k.1000
S
S
53
Ứng dụng của phương pháp
đo độ dẫn
3. Xác định độ phân ly, hằng số phân ly của chất điện ly
yếu
Nguyên tắc : = λ / λ∞ = λ / (λ+ + λ- )
Đo λ ở nồng độ dung dịch khảo sát, tra bảng λ+, λ- tính
được α
K phân ly HA = [H+] [H-] / [HA] = α2C/1 – α
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
loại ion 54
55