- 2ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐiỆN HÓA HỌCNăm 1771, Luigi Galvani đã cónhiều thí nghiệm trên đùi ếch,các cơ chúng co lại khi chạmvào kim loại khác nhau 3ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐiỆN HÓA HỌCLịch 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 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 4ĐẠI 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. - 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 CỦADUNG DỊCH CHẤT ĐiỆN LY 7MỤC 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. - 8CÁC LOẠI VẬT DẪN ĐiỆN Có 3 loại vật dẫn điện Vật dẫn điện loại 1. - Dẫn điện do electron (vật dẫn electron. - 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 9CÁC LOẠI VẬT DẪN ĐiỆN Mô hình sợi dây dẫn kim loại và các Electron tự do 10Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển cóhướng của các electron tự do ngươc chiều điệntrường. - Có dòng điện Không có dòng điện 11CÁC LOẠI VẬT DẪN ĐiỆN 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 12Vật dẫn điện loại 2 (dung dịchchất điện ly. - 13CÁC LOẠI VẬT DẪN ĐiỆN Có 3 loại vật dẫn điện 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) 14CÁC LOẠI VẬT DẪN ĐiỆN 15ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆNLY 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. - 16ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCHĐIỆN LYCÁC 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 ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆN LYCÁC YẾU ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ DẪN ĐiỆNBản chất chất điện ly chất điện ly DD NaCl mạnh dẫn điện tốt hơn chất điện ly yếu. - 18ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCHĐIỆN LYCÁC 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 19ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCHĐIỆN LYCÁC 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. - 20CÁC YẾU ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ DẪN ĐiỆNNhiệt 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 21ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCHĐIỆN LYCÁC YẾU ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ DẪN ĐiỆN 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 22ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCHĐIỆN LYCÁC 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. - LỰC HÚT TƯƠNG HỖ GIỮA CÁC ION Chất điện ly mạnh c. - Chất điện ly yếu, nồng độ loãng C C. - O-H … O O…H OH H H HĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCHĐIỆN 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 30ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCHĐIỆN 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 31ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCHĐIỆN LY Độ dẫn điện riêng K bằng nghịch đảo của điện trở riêng. - S l Vậy Độ dẫn điện riêng của dung dịch được tính theo công thức: 1 1 l K. - 32ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCHĐIỆN 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 ) 33ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCHĐIỆN 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). - 34ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCHĐIỆN LYĐộ dẫn điện đương lượng Nếu 1 cm3 dd có độ dẫn điện riêng là K (S.cm-1. - 1000/C (cm3) có độ dẫn điện là Suy ra. - 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. - 35ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCHĐIỆN LYĐộ dẫn điện đương lượng Kí hiệu của độ dẫn điện đương lượng là. - Acid mạnh > kiềm mạnh > muối > chất điện ly yếu Nồng độ tăng λ giảm, ở độ pha loãng. - max 36ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCHĐIỆN LYK0,80,70,6 H2SO40,5 HCl0,4 KOH0,3 NaOH KCl AgNO30,20,1 LiCl0 5 10 15 C 37ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCHĐIỆN LYĐỘ 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. - C : nồng độ dung dịch điện ly, đlg/l. - độ điện ly39ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆN LYĐộ dẫn điện độc lập ion Trong 1cm3 Số cation = số anion = C. - qua dung dịch (1 giây) I=( ).S.C. - F.E/(1000.l) 40ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆN LYĐộ dẫn điện độc lập ion Mặt khác I = E/R = E.L = E. - .S.C/l.1000 – ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆN LY Độ dẫn điện độc lập ion Chất điện ly mạnh. - Điện ly mạnh: Điện ly yếu:42 Điện ly mạnh - yếu: ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆN LY Độ dẫn điện độc lập ion Đối với chất điện ly mạnh (α = 1. - Với chất điện ly yếu khi dung dịch vô cùng loãng: λ. - λ Đối với chất điện ly yếu. - độ dẫn điện đương lượng tới hạn các ion với43 dung dịch vô cùng loãng (cm2/.đlg)ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆNLY 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 44Độ dẫn điện một số dung dịch 45ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆNLY 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 47ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆNLY 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. - 48ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆNLY Sơ đồ cầu Kohlrausch được trình bày như hình sau 49ĐỘ DẪN ĐIỆN CỦA DUNG DỊCH ĐIỆNLY 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. - 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). - Xác định độ tan của chất điện ly khó tan. - λ ở nồng độ dung dịch khảo sát, tra bảng λ+, λ- tínhđược αK phân ly HA = [H+] [H
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt