ĐỘNG HỌC - CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA pps

Chng 15
ẹONG HOẽC CAC
QUA TRèNH ẹIEN HOA
 Quá trình điệncực cân bằng: nghiên cứu ở
đk không có dòng điện đi qua mạch, ở trạng
thái cân bằng.
 Quá trình có dòng điện đi qua mạch là quá
trình không cân bằng: các hiệntượng diễnra
có liên quan tớisự có mặtcủa dòng điệnsẽ
phụ thuộcthời gian
> Động hóa các quá trình điệncực xem xét
các quá trình phụ thuộcvàocường độ dòng
điện (quá trình không cân bằng diễnratrên
điệncựctheothời gian)
I. HIỆN TƯỢNG ĐIỆN PHÂN
I. HIỆN TƯỢNG ĐIỆN PHÂN
Nhờ dòng điện > tạo ra phản ứng hóa học
Sn
2+
(dd) + 2 Cl
-
(dd) > Sn(r) + Cl
2
(k)
1. Điện phân: Điệnnăng > Hóa năng
 Điệnphânlàqtrìnhxảyraphản ứng
(khơng tự xảy ra) nhờ tác dụng của
dòng điệnáptừ bên ngồi
 Q trình điệnphângiúptatiếnhành
phản ứng mà ở điềukiệnbìnhthường
khơng xảyrađược( ΔG > 0)

 Tốc độ phản ứng:
ªCó thể thay đổiW nhờ thay đổiI
Mật độ dòng điện:
o
m = k
oo
dm
WVôùiq
dt
dq
Wk kI
dt
=
⇒= =
I
i
S
=
diệntíchbề
mặt điệncực
2. ĐIỆN THẾ PHÂN HỦY
Khi tăng điệnthế bên ngồi E:
 Ban đầu, I tăng chậm
(đường OA) & không có khí
O
2
và H
2
thoát ra trên các
điện cực.

 Khi E > E
f
(E
f
=1,7V) thì:
I tăng vọt (đường AB) & có
khí O
2
và H
2
thoát ra trên
các điện cực.
I(mA)
E (V)
B
ĐL Ohm
A
E
f
O
Giá trò E
f
=1,7 V gọi là : Điện thế phân hủy
E
f
là điệnthế mà phản ứng bắt đầuxảyra
3. SỰ PHÂN CỰC
 Là hiệntượng phát sinh giữa2 điệncực1
hiệu điệnthế ngượcchiềuvới điệnthế tác
dụng từ bên ngoài trong quá trình điện phân

Phân cựchóahọc: do sự hình thành
pin hóa học
Phân cựcnồng độ: do sự hình thành
pin nồng độ
II. Q ĐIỆN THẾ (q thế)
Trong 1 số trường hợp, điện thế phân hủy lớn
hơn suất điện động phân cực của pin:
E
f
(thực tế sẽ cần) > E
pcực
(lý thuyết)
Sự chênh lệch này gọi là QUÁ THẾ
η = E
f
-E
pcực
Quá thế là điện thế phải tăng thêm (so với E
pcực
)
để sự điện phân xảy ra
Quá thế thể hiện xu hướng chậm trễ phóng điện
Nguyên nhân gây ra quá thế:
sự khống chế của giai đoạn chậm nhất
trong
quá trình điện phân (gồm hàng loạt các giai
đoạn nối tiếp nhau)
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá thế:
 Bản chất của chất thoát ra ở điện cực
 Bản chất và trạng thái của bề mặt điện cực

 Mật độ dòng điện
 Nhiệt độ
 Thành phần của dung dòch
Các giai đoạn xảy ra trong quá trình phóng điện
của ion H
3
O
+
, giải phóng khí H
2
:
-
Giai đoạn khuếch tán:
H
3
O
+
khuếch tán dung dòch → bề mặt điện cực
-
Giai đoạn khử nước:
- Phóng điện & hấp phụ H:
-
Kết hợp:
-Thoát khí:
Quá thế Hydro
32
H
OHHO
++
→+

1HeH
+
+→
|
hf
HMe MeH
+
→
(
)
2
2
hf
H
Hdd→
(
)
(
)
22
H
dd H khí→
Tốc độ của quá trình bò khống chế
bởi giai đoạn chậm nhất.
 ThuyếtTAFEL:
giai đoạnkếthợp
chậmnhất
 Thuyết phóng
điệnchậm: giai
đoạn phóng điện

chậmnhất
Ý nghĩacủaquáthế
 Điệnphânnước:
¾ Không có quá thế: E = 1,23 V
¾ Có quá thế: E = 1,7 V
ªĐiệnnăng tiêu hao tăng lên khoảng 40%
ªQuá thế không có lợi
Mạđiện:
Mạ kẽm: Zn
2+
+ 2e > Zn
Điện phân dd có Zn
2+
và H
+
với:
2
2
2
00
//
1, 1
0,763 , 0
Zn H
Zn Zn H H
aa
VV
ϕϕ
++
++

=
=
=− =
2
2
1,0 khi i = 0,1 A/cm
H
V
η
=
2
22
0
//
1, 0
H
HH HH
V
ϕϕη
++
=+=−
Không có quá thế: tạicatodH
+
phóng điệntrước
Ökhông mạđượckẽm
Có quá thế:
thì tại catod, H
+
chỉ phóng điệnkhi
ÖZn

2+
sẽ phóng điệntrước
ªQuá thế có lợi
III. ệNG DUẽNG CUA ẹIEN PHAN
iuch cỏc húa chtc bn: NaOH,
Tinh
Tinh
ch
ch
kim
kim
loi
loi
Sn
Sn
xut
xut
Nhụm
Nhụm
IV. ĂN MÒN KIM LOẠI
BẢO VỆ KIM LOẠI KHỎI ĂN MÒN
Ănmònkimloạilàhiệntượng kim loạibị
môi trường oxy hóa
2 cơ chếăn mòn
 Ănmònhóahọc: do các chấtkhíkhô(O
2
,
SO
2
, H

2
S …) ở T cao (hay P cao), hay chất
lỏng không điệnly(xăng, nhựa…) > ăn
mòn theo cơ chế củaphản ứng dị thể, không
có dòng điện
 Ănmònđiệnhóa:do có mặtchất điệnly
trong không khí ẩm, dưới đất… > tạothành
pin tế vi, tạo thành dòng điện
2 cơ chếănmòncóthể xảyrađồng thời,
phầnlớnkimloạibị hư hại do ănmònđiệnhóa
E > 0 (E = 0,8 ÷ 1.2 V) Ö quá trình tự xảyra
tạo thành 1 pin
Hình thành Gỉ sét:
2+ + 3+
22
3+ +
2232
4Fe (dd) + O (k) + 4H (dd) = 4Fe (dd) + 2H O(l)
Fe (dd) + 4H O(l) = Fe O .H O(r) + 6H (dd)
-2+
+-
22
+2+
22
Fe(r) -2e Fe (dd)
O (k) + 4H (dd) + 4e 2H O(l)
2Fe(r) + O (g) + 4H (dd) 2Fe (dd) + 2H O(l)
=
=
=

Anod
Anod
:
:
Catod
Catod
:
:
Trong môi trường ẩm có oxy hòa tan:
BẢO VỆ KIM LOẠI KHỎI ĂN MÒN
 Dùng lớpphủ bảovệ kim loạibằng:
Sơn
Màng oxit kim loạibềnvững như Al
2
O
3
Oxy hóa chống gỉ: thụđộng hóa các
nguyên tử bề mặtnhờ quá trình oxy hóa:
2Fe(r) + 2Na
2
CrO
4
(l) + 2H
2
O(l) >
Fe
2
O
3
(r) + Cr

2
O
3
(r) + 4NaOH(l)
Kim loại khác: Thiếc, Kẽm (bịănmòn
thay cho Fe)
 Xử lý môi trường ănmòn:
Giảmchấtkhử cực(O
2
hòa tan trong
nước) trong môi trường : đun nước nóng,
thổikhítrơ, thêm chấtkhử (Na
2
SO
3
), cho
nướcchảy qua phoi thép
Thêm chất ứcchế làm giảmtốc độ ăn
mòn bằng cách làm giảmtốc độ quá trình
anod hoặc catod
 Bảovệ Catod
 Nốikimloạicầnbảovệ vớikimloạikhác
dễ bị oxy hóa hơn: Mg
Mg thành anod
Fe thành catod
Dùng dòng điện ngoài: nốicực(–) với
kim loạicầnbảovệ, cực(+) nốivớivật
khác
Ö cung cấp electron cho chấtkhử cực