Bai Giang Điện Hóa Hoc

ĐiỆN HÓA HỌC
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
Năm 1771, Luigi Galvani đã có

nhiều thí nghiệm trên đùi ếch,
các cơ chúng co lại khi chạm
vào kim loại khác nhau
3
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
 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
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
Mô hình sợi dây dẫn kim loại và các Electron tự do
10
Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có
hướng của các electron tự do ngươc chiều điện
trường.
Không có điện trường Có điện trường
- - - - -
- - - - - - -
Có dòng điện
Không có dòng điện

11

 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
12
Vật dẫn điện loại 2 (dung dịch
chất điện ly)
+ –
+ +
– – –
– –
–
+ + + +
+ + –
– – –
+ – + + +
13
 Vật dẫn điện loại bán dẫn
 Là những vật rắn có chứa các nút mang

điện tích dương (ion dương) và những lỗ
trống (khuyết ion)
14
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
 Điện tích và bán kính ion
 Nồng độ chất điện ly
17
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
ĐIỆN LY
 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
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
Nhiệt độ môi trường
% Gia tăng độ dẫn trên

Dạng Chất
°C
Acids 1.0 to 1.6
Bases 1.8 to 2.2
Muối 2.2 to 3.0
Nước trung tính 2.0

21
ĐIỆN LY
 Điện tích và bán kính ion
 ở trạng thái nóng chảy những ion có cùng điện
tích ion nào có bán kính nhỏ có độ dẫn lớn.
 ở trạng thái dd ion bán kính lớn có lớp solvat nhỏ
nên dẫn điện mạnh
22
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.
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 kìm hãm này gồm 3 thành phần:

 lực ma sát.
 hiệu ứng phóng thích.
 hiệu ứng điện di.
-
- - -
-
+ - -
+ -
- -
-
-
-
(a) (b)
(a) : Khi không có điện trường ngoài

(b) : Khi ion trung tâm (+) chuyển động trong điện trường
 Công thức thực nghiệm L.Onsager

  82,4 8 , 2 .10 5  
 c         
  .C 
   DT 
1
2  DT 
3
2  
 
 Chất điện ly mạnh

c    (60,2  0,229. ) C 
 Chất điện ly yếu, nồng độ loãng

C
C   .  

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
 ( ) = ( 394,82 S.cm-1)
H+ H H H+
H
O-H ... O-H … O O…H O
H H H H
ĐIỆN LY
 CÁC CÁCH BiỂU THỊ ĐỘ DẪN ĐiỆN
 Có 3 đại lượng biểu thị độ dẫn điện
 Độ dẫn điện riêng.
 Độ dẫn điện đương lượng.
 Độ dẫn điện độc lập ion
30
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
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
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
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.
 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).
34
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
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 :
 Acid mạnh > kiềm mạnh > muối > chất điện ly yếu
 Nồng độ tăng λ giảm, ở độ pha loãng ∞ ( c → 0)
λ∞ = max
36
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
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)
- +
 +, - là tốc độ chuyển động các ion, cm/giây

Gọi:
 C : nồng độ dung dịch điện ly, đlg/l
  : độ điện ly
39
Trong 1cm3 Số cation = số anion = C. /1000 đlg/cm3
Số đlg cation = +.S.C. /1000 đlg

Khảo sát
S cm2 – 1 giây
Số đlg anion = -+.S.C. /1000 đlg
Điện lượng q = q+ + q-; q = I.t = I;

qua dung dịch
(1 giây)
I=( ).S.C. F/1000
Mà .E/l I=( ).S.C. F.E/(1000.l)

40
Mặt khác I = E/R = E.L = E. .S/l
Quan hệ
I = E. .S.C/l.1000
–
Chất điện ly mạnh,  = 1 nên:
–
–
Điện ly mạnh:
Điện ly yếu:
42 Điện ly mạnh - yếu:

Đối với chất điện ly mạnh (α = 1)
    
Với chất điện ly yếu khi dung dịch vô cùng loãng:
λ  λ  λ
Đối với chất điện ly yếu: 



Trong đó: , +, - : độ dẫn điện đương lượng tới hạn các ion với
43 dung dịch vô cùng loãng (cm2/.đlg)
LY
 Cách đo với vật dẫn loại 1: dùng cầu Wheastone
với dòng điện 1 chiều hoặc xoay chiều
 Vật dẫn loại 2 : dùng cầu Wheastone với dòng
điện xoay chiều cao tần và cực Pt đen
44
Độ dẫn điện một số dung dịch
45
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
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.
48
LY
 Sơ đồ cầu Kohlrausch được trình bày như

hình sau
49
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
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).
52
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
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

Bai Giang Điện Hóa Hoc

Uploaded by

Document Information

Copyright

Available Formats

Share this document

Share or Embed Document

Sharing Options

Did you find this document useful?

Is this content inappropriate?

Copyright:

Available Formats

Bai Giang Điện Hóa Hoc

Uploaded by

Copyright:

Available Formats

ĐiỆN HÓA HỌC

Năm 1771, Luigi Galvani đã có

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

Không có điện trường Có điện trường

Không có dòng điện

 Có 3 loại vật dẫn điện

 Là những vật rắn có chứa các nút mang

 Điện tích và bán kính ion

 Nồng độ chất điện ly

% Gia tăng độ dẫn trên

Acids 1.0 to 1.6

Bases 1.8 to 2.2

Muối 2.2 to 3.0

Nước trung tính 2.0

 Lực kìm hãm này gồm 3 thành phần:

(a) : Khi không có điện trường ngoài

 Công thức thực nghiệm L.Onsager

 Chất điện ly mạnh

 Chất điện ly yếu, nồng độ loãng

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

 Nếu dd chất điện ly có nồng độ đương lượng C (đlg/L) suy ra thể

Các yếu tố ảnh hưởng:

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

Số đlg cation = +.S.C. /1000 đlg

Điện lượng q = q+ + q-; q = I.t = I;

Mà .E/l I=( ).S.C. F.E/(1000.l)

Mặt khác I = E/R = E.L = E. .S/l

Chất điện ly mạnh,  = 1 nên:

42 Điện ly mạnh - yếu:

Đối với chất điện ly yếu: 

 Độ dẫn điện được đo bằng cầu dòng xoay

 Sơ đồ cầu Kohlrausch được trình bày như

1. Chuẩn độ bằng đo độ dẫn:

You might also like