sự vận chuyển điện tích

1
CHƯƠNG 5
SỰ VẬN CHUYỂN ĐiỆN TÍCH
2
Nội dung
Nội dung
5.1. Khái niệm cơ bản
5.2. Độ dẫn điện
5.3. Phương pháp đo độ dẫn điện và ứng dụng
5.4. Linh độ ion và linh độ ion H
+
- OH
-
5.5. Quan hệ độ dẫn điện – tốc độ chuyển vận
5.6. Số chuyển vận của các ion
5.7. Định luật giới hạn Debye – Huckel
3
Vật thể cùng loại
5.1. Khái niệm cơ bản
5.1.1. Vận chuyển điện tích
Ion – ion
Điện tử - điện tử
Thay đổi thành phần hóa học
Khi dẫn điện, tại bề mặt tiếp xúc
Phản ứng hóa học xảy ra
Vật thể khác loại
Ion – điện tử
Điện tử - ion
4

Những dung dịch điện ly, chất điện ly nóng chảy,

các khí ion hóa.

Dẫn điện do sự chuyển vận của các ion.
5.1.2. Phân loại dây dẫn
Dựa vào bản chất dẫn điện,
FARADAY chia thành 2 loại
Dây dẫn loại 1 Dây dẫn loại 2

Những dây làm bằng kim loại (đồng, bạc, nhôm…) hay
bán dẫn.

Dẫn điện do sự dịch chuyển của các điện tử (electron) và
lỗ trống
5.1. Khái niệm cơ bản
5

Cực âm (catod)
+ Electron chuyển từ điện cực (nối cực ÂM nguồn điện) đến
ion (trong dung dịch)
+ Phản ứng khử xảy ra
Cu
2+
+ 2e = Cu
Fe
3+
+ e = Fe
2+
2H
2
O + 2e = H

2
+ 2OH
-

Cực dương (anod)
+ Electron chuyển từ ion (trong dung dịch) đến điện cực
(nối cực DƯƠNG nguồn điện)
+ Phản ứng khử xảy ra
4OH
-
= O
2
+ 2H
2
O + 4e
Fe
2+
= Fe
3+
+ e
Zn = Zn
2+
+ 2e
5.1.3. Sự điện phân
5.1. Khái niệm cơ bản
Tổng
quá trình
Dây dẫn loại 1
(ANOD)
Dây dẫn loại 1

Dây dẫn loại 2
(CATOD)
q
q
6
Lượng chất thoát ra hay bám lên bề mặt điện cực khi điện phân, tỷ lệ
thuận với điện lượng đi qua dung dịch đó.
m = k
0
.I.t = k
0
.q
5.1.4. Định luật Faraday
5.1. Khái niệm cơ bản
Định luật Faraday 1
7
Trong đó:
+ q : điện lượng đi qua dung dịch chất điện ly (C)
+ I : cường độ dòng điện (A)
+ t : thời gian (s)
+ k
0
: hệ số tỉ lệ
5.1.4. Định luật Faraday
5.1. Khái niệm cơ bản
Định luật Faraday 1
8
5.1.4. Định luật Faraday
5.1. Khái niệm cơ bản
Nếu q = I.t = 1 thì m = k

0
x1 = k
o
Nên k
o
là lượng chất bị chuyển hóa khi cho một đơn vị điện lượng đi qua chất điện ly.
Định luật Faraday 1
k
o
gọi là đương lượng điện hóa
9
Khi cho cùng một điện lượng đi qua các dung dịch điện ly khác nhau thì
lượng chất thoát ra hay bám lên trên bề mặt điện cực đó tỷ lệ với đương
lượng điện hóa của nó.
Định luật Faraday 2
5.1.4. Định luật Faraday
5.1. Khái niệm cơ bản
10
Định luật Faraday 2
5.1.4. Định luật Faraday
5.1. Khái niệm cơ bản
Nếu cho điện lượng 1 culong (C) qua dung dịch AgNO
3
, CuSO
4
và H
2
SO
4
thì trên catod thu

được?
Dd điện ly AgNO
3
CuSO
4
H
2
SO
4
k
o
1,118.10
-3
g Ag 0,3293.10
-3
g Cu 0,010446.10
-3
g H
2
11
Định luật Faraday 2
5.1.4. Định luật Faraday
5.1. Khái niệm cơ bản
Nếu lấy đương lượng gam (Đ) chia cho k
o
ta được hằng số Faraday
Dd điện ly AgNO
3
CuSO
4

H
2
SO
4
k
o
1,118.10
-3
g Ag 0,3293.10
-3
g Cu 0,010446.10
-3
g H
2
Đ 107,870 31,77 1,00797
F 96.484,8 96.477,4 96.493,4
12
Định luật Faraday 2
5.1.4. Định luật Faraday
5.1. Khái niệm cơ bản
k
0
= Đ/F
Vậy để chuyển hóa một đlg của một chất bất kỳ bằng phương pháp điện hóa
đều cần cùng một điện lượng, đó là số FARADAY.
13
Một số công thức điện học
5.1.4. Định luật Faraday
5.1. Khái niệm cơ bản
I = E/RĐịnh luật Ohm:

P = E.ICông suất (W)
Q = P.t = E.I.t = I
2
.R.t
Điện năng (J):
14
1C (culong) = 1 ampe.giây
1F = 26,8 ampe.giờ = 96484,520 C ≈ 96500 C
1watt.giây = 1Von.1Ampe.1giây = 1 Jun
1kW.giờ = 3.600.000 J
5.1.4. Định luật Faraday
5.1. Khái niệm cơ bản
Một số chuyển đổi đơn vị
15
So sánh khối lượng của Ag, Cu, H
2
thu được ở catod khi cho cùng một điện lượng q cua 3 dung dịch điện ly:
AgNO
3
, CuSO
4
và H
2
SO
4
?
Bài tập 1
5.1.4. Định luật Faraday
5.1. Khái niệm cơ bản
16

1. Cho điện lượng 1 Faraday qua dung dịch CuSO
4
sẽ thu được bao nhiêu gam Cu và oxy?
2. Cho điện lượng 1 Faraday qua dung dịch H
2
SO
4
sẽ cho ra bao nhiêu gam hydro và oxy?
3. Cho điện lượng 1 Faraday qua dung dịch AgNO
3
sẽ thu được Ag và oxy?
Bài tập 2
5.1.4. Định luật Faraday
5.1. Khái niệm cơ bản
17
Cho dòng điện 12V không đổi qua bình điện phân điện cực Pt chứa dung dịch H
2
SO
4
loãng trong 1 giờ có 448
ml hỗn hợp khí thoát ra. Tính:
a. Điện lượng q qua dung dịch điện ly?
b. Cường độ dòng điện?
c. Công suất và điện năng tiêu thụ của bình điện phân?
Bài tập 3
5.1.4. Định luật Faraday
5.1. Khái niệm cơ bản
R
L
1

=
18
5.2. Độ dẫn điện
5.2.1. Độ dẫn điện L
Độ dẫn điện L (Ω
-1
)
ρ - điện trở riêng, là điện trở của dây dẫn dài
1cm, tiết diện 1cm
2
.
Với:
s
R

ρ=
19
5.2. Độ dẫn điện
5.2.2. Độ dẫn điện riêng χ
Độ dẫn điện riêng χ (Ω
-1
.cm
-1
)
20
5.2. Độ dẫn điện
5.2.2. Độ dẫn điện riêng χ
Độ dẫn điện riêng χ (Ω
-1
.cm

-1
)
Là độ dẫn điện của một dung dịch có thể tích
1cm
3
được đặt giữa hai điện cực phẳng song song có diện tích như nhau (cm
2
) và
cách 1 cm.
ρ
1
χ =
21
s
ρR ;
R
1
L

==
Một số công thức quan hệ
5.2. Độ dẫn điện
5.2.2. Độ dẫn điện riêng χ
Đặt:
s
k

=
: hằng số bình điện cực.
L.k=χ

22
Ghi chú
5.2. Độ dẫn điện
5.2.2. Độ dẫn điện riêng χ

Độ dẫn điện của chất điện ly nhỏ hơn rất nhiều (hàng trăm, hàng ngàn) lần so với kim
loại.

Độ dẫn điện của chất điện ly lớn hơn rất nhiều với chất không dẫn điện

Độ dẫn điện phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ
23
Độ dẫn điện phụ thuộc vào nồng độ
5.2. Độ dẫn điện
5.2.2. Độ dẫn điện riêng χ
Ý nghĩa: trong thực tế chọn chất điện
ly và nồng độ để có độ dẫn điện cao
nhất cho phép tiết kiệm năng lượng.
24
Độ dẫn điện phụ thuộc nhiệt độ
5.2. Độ dẫn điện
5.2.2. Độ dẫn điện riêng χ
( ) ( )
[ ]
2
25t
25tβ25tα1χχ −+−−=

Acid mạnh : α = 0,0164


Baz mạnh : α = 0,0190

Muối : α = 0,022
β = 0,0163(α - 0,0174)
25
Điện trở của dung dịch KCl 0,01N ở 25
o
C trong một bình đo độ dẫn điện đo được là 450Ω . Biết độ dẫn điện
riêng của dung dịch KCl là 0,002768Ω
-1
.cm
-1
. Dùng bình này đo độ dẫn điện của dung dịch CaCl
2
chứa
0,555g CaCl
2
trong 1 lít thông qua đo điện trở có giá trị là 1050Ω.
a. Xác định k?
b. Xác định độ dẫn điện riêng của dung dịch CaCl
2
?
Bài tập 4
5.2. Độ dẫn điện
5.2.2. Độ dẫn điện riêng χ