Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân

Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân

DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN

I. Thuyết điện li

  Trong dung dịch, các hợp chất hoá học như axit, bazơ và muối bị phân li (một phần hoặc toàn bộ) thành ion : anion mang điện âm là gốc axit hoặc nhóm (OH), còn cation mang điện dương là các ion kim loại, ion H+ hoặc một số nhóm nguyên tử khác.

  Các ion dương và âm vốn đã tồn tại sẵn trong các phân tử axit, bazơ và muối. Chúng liên kết chặt với nhau bằng lực hút Cu-lông. Khi tan vào trong nước hoặc dung môi khác, lực hút Cu-lông yếu đi, liên kết trở nên lỏng lẻo. Một số phân tử bị chuyển động nhiệt tách thành các ion.

  Ion có thể chuyển động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện.

  Ta gọi chung những dung dịch và chất nóng chảy của axit, bazơ và muối là chất điện phân.

II. Bản chất dòng điện trong chất điện phân

  Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion trong điện trường.

  Chất điện phân không dẫn điện tốt bằng kim loại.

  Dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải cả vật chất đi theo. Tới điện cực chỉ có các electron có thể đi tiếp, còn lượng vật chất đọng lại ở điện cực, gây ra hiện tượng điện phân.

III. Các hiện tượng diễn ra ở điện cực. Hiện tượng dương cực tan

  Các ion chuyển động về các điện cực có thể tác dụng với chất làm điện cực hoặc với dung môi tạo nên các phản ứng hoá học gọi là phản ứng phụ trong hiện tượng điện phân.

  Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi các anion đi tới anôt kéo các ion kim loại của diện cực vào trong dung dịch.

IV. Các định luật Fa-ra-đây

* Định luật Fa-ra-đây thứ nhất

  Khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó.

m = kq

  k gọi là đương lượng hoá học của chất được giải phóng ở điện cực.

* Định luật Fa-ra-đây thứ hai

  Đương lượng điện hoá k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam \(\frac{A}{n}\)của nguyên tố đó. Hệ số tỉ lệ \(\frac{1}{F}\), trong đó F gọi là số Fa-ra-đây.

k = \(\frac{1}{F}.\frac{A}{n}\)

  Thường lấy F = 96500 C/mol.

* Kết hợp hai định luật Fa-ra-đây, ta được công thức Fa-ra-đây :

m = \(\frac{1}{F}.\frac{A}{n}\)It

  m là chất được giải phóng ở điện cực, tính bằng gam.

V. Ứng dụng của hiện tượng điện phân

  Hiện tượng điện phân có nhiều ứng dụng trong thực tế sản xuất và đời sống như luyên nhôm, tinh luyện đồng, điều chế clo, xút, mạ điện, đúc điện, …

1. Luyện nhôm

  Dựa vào hiện tượng điện phân quặng nhôm nóng chảy.

  Bể điện phân có cực dương là quặng nhôm nóng chảy, cực âm bằng than, chất điện phân là muối nhôm nóng chảy, dòng điện chạy qua khoảng 104A.

2. Mạ điện

  Bể điện phân có anôt là một tấm kim loại để mạ, catôt là vật cần mạ. Chất điện phân thường là dung dịch muối kim loại để mạ. Dòng điện qua bể mạ được chọn một cách thích hợp để đảm bảo chất lượng của lớp mạ.