Khi nhắc đến dòng điện trong chất điện phân thì nó là dòng ion dương và ion âm. Nó được chuyển động theo hướng chiều ngược nhau. Vậy bản chất của dòng điện trong chất điện phân là gì? Để hiểu rõ được bản chất, chúng ta cùng nhau đi tìm hiểu ở bài chia sẻ dưới đây nhé!
Dòng điện trong chất điện phân là gì?
Dòng điện trong chất điện phân là một khái niệm được dùng để chỉ dòng dịch chuyển theo hướng có những ion. Đối với những ion âm thì nó dịch chuyển về anot. Còn đối với những ion dương thì nó dịch chuyển dần về catot. Và những ion này có trong điện phân, là vì sự phân li của các phân tử chất tan. Những phân tử này có trong môi trường dung môi.
Khi mà các ion di chuyển đến điện cục thì nó có nhiệm vụ là thực hiện trao đổi những electron và với các điện cực. Sau quá trình trao đổi đó thì nó sẽ được giải phóng ngay tại đó. Hoặc là nó sẽ tham gia vào những phản ứng phụ khác.
Một trong những phản ứng phụ phổ biến, chính là phản ứng cực dương tan. Khi phản ứng phụ này xảy ra ở những bình điện phân có anot. Các anot này là kim loại mà cầu muối của nó có mặt ở trong dung dịch điện phân.
Chất điện phân là gì?
Chất điện phân có trong pin. Là một chất cho phép dòng điện được chạy giữa cực dương và cực âm. Và chất điện phân này có thể là chất lỏng hoặc là chất rắn. Ngoài ra, các muối, bazơ, axit đều có thể hòa tan được. Và nó có thể hoạt động như chất điện phân.
Lý thuyết li
Trong dung dịch, thì các hợp chất hóa học như: axit, bazo, muối đều có thể bị phân li. Nó có thể bị phân li một phần hoặc là toàn bộ, thành các nguyên tử tích điện. Nó được gọi là ion. Những ion này có thể chuyển động tự do ở trong dung dịch. Và nó trở thành các ion có điện tích.
Bản chất của dòng điện trong chất điện phân là gì?
Để hiểu rõ bản chất của dòng điện trong chất điện phân. Thì ta hãy xem 2 trường hợp dưới đây:
Trường hợp 1
Đối với trường hợp đèn không sáng. Khi đó hai thanh kim loại được nối với hai cực của nguồn điện. Sau đó nó được nhúng vào trong dung dịch chất lỏng. Đó chính là nước chất ( nước nguyên chất H2O.
→ Trường hợp này không có dòng điện chạy trong mạch
→ Kết luận: Có thể thấy nước chất (hay là nước nguyên chất H2O) là một chất lỏng không có tính dẫn điện.
Tuy nhiên, trong thực tế thì hầu như các loại nước mà ta dùng. Thì nó đều là loại nước có tạp chất (như: muối, khoáng, đường…). Nên ta thường được khuyến cáo là: tránh tiếp xúc trực tiếp với nước khi có hiện tượng rò điện trong môi trường nước. Vì lúc này nước đang trở thành môi trường có tính dẫn điện.
Trường hợp 2
Khi ta hòa tan dung dịch muối ăn vào bên trong dung dịch nước nguyên chất (nước cất). Ta quan sát thấy trong thí nghiệm thì đèn được sáng lên. Điều này chứng tỏ rằng: đang có dòng điện chạy trong mạch.
Giải thích cho hiện tượng này chính là:
Khi dun dịch lỏng là nước cất. Thì các phân tử H2 nó được liên kết chặt chẽ với O. Tạo thành một phân tử H2O trung hòa về điện. Dẫn tới bên trong môi trường dung dịch nước cất không có các điện tích. Và nó được dịch chuyển thành dòng nên nó không có dòng điện.
Hoặc khi ta hòa tan muối NaCl vào trong nước chất. Và theo như lý thuyết điện li. Sau khi hòa tan vào trong dung dịch nước. Thì nó tạo thành dung dịch muối, các phân tử NaCl sẽ bị phân li thành các ion dương Na+ và ion âm Cl-.
Sự chênh lệch điện thế giữa hai bên cực kim loại. Làm cho các Cl- được dịch chuyển hưởng về bản kim loại được kết nối cực dương. Còn đối với các Na+ thì nó dịch chuyển về các kết nối âm. Và cuối cùng nó tạo nên dòng điện trong dung dịch muối (NaCl).
Bản chất của dòng điện trong chất điện phân là gì?
Sau khi quan sát xong hai thí nghiệm, thì ta có thể rút ra được bản chất của dòng điện trong điện phân như sau:
- Dòng điện trong điện phân chính là dòng dịch chuyển có hướng của những ion trong điện trường.
- Những chất điện phân sẽ không có khả năng dẫn điện tốt như kim loại.
- Dòng điện trong chất điện phân, ngoài việc tải điện lượng. Thì nó còn tải cả vật chất đi theo. Tuy nhiên, khi tới điện cực thì chỉ có electron có thể dịch chuyển tiếp.
- Đối với những vật chất thì nó sẽ đọng lại ở điện cực. Sau cùng, nó được tạo ra hiện tượng điện phân. Còn đối với những ion dương thì nó chuyển hưởng về catot. Nó được gọi là cation.
- Còn đối với những ion âm, thì nó di chuyển về hướng của anot. Và nó được gọi là anion.
→ Kết luận: Bản chất của dòng điện trong chất điện phân là một dòng dịch chuyển có hướng của các ion âm và ion dương. Khi nó có sự chênh lệch điện thế giữa hai cực của bình điện phân.
Các hiện tượng diễn ra ở điện cực
- Khi các ion chuyển động về điện cực. Thì nó có thể dễ dàng tác dụng với chất điện cực. Hoặc là dung môi. Từ đó, thì nó tạo nên các phản ứng hóa học. Cuối cùng thì nó được gọi là phản ứng phụ trong hiện tượng điện phân.
- Khi các anion đi tới anot. Nó sẽ kéo theo các ion kim loại của điện cực vào bên trong dung dịch. và hiện tượng này là dương cực tan sẽ xảy ra.
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. Nó sẽ có tỉ lệ thuận với điện trường chạy qua bình đó là:
m = k.q
Trong đó:
- m: là khối lượng chất giải phóng ra ở điện cực (đơn vị g)
- k: đương lượng điện hóa (đơn vị g/C)
- q: điện lượng ( C)
Định luật Fa-ra-đây thứ hai
Đương lượng điện hóa k của một nguyên tố. Nó sẽ tỉ lệ đương lượng gam A/n của nguyên tố đó. Và hệ số tỉ lệ là 1/F. Trong đó, F gọi là số Fa-ra-day.
Công thức Fa-ra-day là:
Trong đó:
- F: số Fa-ra-day, F= 96500 (C/mol)
- A: Khối lượng mol nguyên tử của nguyên tố (kg)
- n: hóa trị của nguyên tố
- I: Cường độ dòng điện trong dung dịch điện phân (A)
- t: thời gian điện phân (s).
Ứng dụng của hiện tượng điện phân
Trong cuộc sống ngày nay, thì hiện tượng điện phân được ứng dụng nhiều. Và chủ yếu nó được dùng trong việc sản xuất. Và dưới đây là một số ứng dụng phổ biến:
Luyện kim
- Với công nghệ luyện nhôm. Chủ yếu nó sẽ dựa vào hiện tượng điện phân quặng nhôm nóng chảy.
- Bể điện phân có được âm là bằng than. Cực dương là quặng nhôm nóng chảy. Và chất điện phân chính là muối nhôm được nóng chảy. Nó sẽ có dòng điện khoảng 104A chạy qua.
Mạ điện
- Đối với bể điện phân thì có anot. Nó chính là một tấm kim loại để có thể mạ và catot là một cần cần mạ.
- Trong chất điện phân thì thường thường nó sẽ là dung dịch muối kim loại để mạ. Dòng điện đó nó đi qua bể mạ và được chọn một cách thích hợp và kỹ lưỡng. Điều này đảm bảo cho việc chất lượng của lớp mạ được tốt.
Sơ đồ tư duy về dòng điện trong chất điện phân
Trên đây là toàn bộ những kiến thức liên quan đến thuyết li, bản chất của dòng điện trong chất điện phân là gì? Những định luật Fa-ra-day. Mà vandieukhienvn muốn chia sẻ với ban. Hi vọng qua bài viết có thể giúp bạn hiểu thêm được những thông tin bổ ích.
Cảm ơn bạn đã quan tâm và theo dõi bài chia sẻ. Hẹn gặp lại bạn trong những bài viết tiếp theo. Chúc bạn có một ngày tốt lành.
