Dòng điện trong chất điện phân là gì?

Dòng điện trong chất điện phân là một nội dung khá quan trọng trong vật lý. Đồng thời nó cũng được ứng dụng rất nhiều trong sản xuất và đời sống. Ở bài viết này, chúng tôi sẽ chia sẽ những kiến thức; về dòng điện trong chất điện phân là gì? Hãy cùng theo dõi bài viết dưới đây để các bạn đọc có thể hiểu rõ hơn về bản chất và ứng dụng của dòng điện trong chất điện phân này nhé!

Lý thuyết về dòng điện trong chất điện phân là gì?

Dòng điện trong chất điện phân là gì?

Dòng điện trong chất điện phân là khái niệm được dùng để chỉ dòng dịch chuyển có hướng của các ion. Những ion âm sẽ dịch chuyển về anot còn các ion dương sẽ di chuyển về catot. Ion có trong chất điện phân; là do sự phân li của các phân tử chất tan có trong môi trường dung môi.

Lưu ý : Bài viết chia sẻ thông tin, bên mình không kinh doanh mặt hàng này, vui lòng không gọi điện, zalo hỏi hàng ! Xin cảm ơn

Chất điện phân là gì?

Chất điện phân trong pin là chất cho phép dòng điện chạy giữa cực dương và cực âm . Chất điện giải có thể là chất lỏng hoặc chất rắn. Các muối, axit và bazơ hòa tan thường có thể hoạt động như chất điện phân.

 Thuyết điện li

Trong dung dịch, các hợp chất hóa học như axit, bazơ; và muối bị phân li (một phần hoặc toàn bộ) thành các nguyên tử (hoặc nhóm nguyên tử) tích điện gọi là ion; ion có thể chuyển động tự do trong dung dịch và trở thành hạt tải điện.

Bản chất dòng điện trong chất điện phân là gì?

– Dòng điện trong chất điện phân là dòng ion dương và ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược nhau.

+ Ion dương chạy về phía catôt nên gọi là cation

+ Ion âm chạy về phía anôt nên gọi là anion.

– Dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải cả vật chất (theo nghĩa hẹp) đi theo. Tới điện cực chỉ có êlectron có thể đi tiếp, còn lượng vật chất đọng lại ở điện cực, gây ra hiện tượng điện phân.

– Chất điện phân không dẫn điện tốt bằng kim loại.

==> Dòng điện trong chất điện phân tuân theo định luật ôm; khi điện phân dung dịch muối kim loại có catôt làm bằng kim loại đó.

Giải thích hiện tượng vật lý trong thí nghiệm trên:
Khi dung dịch chất lỏng là nước cất, các phân tử H2 liên kết chặt chẽ với O tạo thành phân tử H2O trung hòa về điện dẫn tới bên trong môi trường dung dịch nước cất không có các điện tích dịch chuyển thành dòng nên không có dòng điện.

Khi hòa tan muối NaCl vào trong nước cất, theo thuyết điện li sau khi tan vào trong dung dịch nước tạo thành dung dịch nước muối, các phân tử NaCl sẽ bị phân li thành các ion dương Na+ và ion âm Cl-

NaCl → Na+ + Cl -​

Sự trênh lệch điện thế giữa hai bản cực kim loại; làm cho dòng các ion âm Cl- dịch chuyển có hướng về bản kim loại nối với cực dương; và các ion dương Na+ dịch chuyển theo chiều ngược lại; tạo nên dòng điện trong dung dịch nước muối (dung dịch NaCl).

Kết luận: Bản chất dòng điện trong chất điện phân là dòng dịch chuyển có hướng của các ion âm; và ion dương khi có sự trênh lệch điện thế giữa hai cực của bình điện phân.

Các hiện tượng diễn ra ở điện cực của bình điện phân

• Hiện tượng dương cực tan

Hiện tượng dương cực tan: xảy ra khi tên kim loại dùng làm cực dương của bình điện phân (anốt); trùng với tên kim loại của muối làm dung dịch điện phân.
Bình điện phân dung dịch CuSO4, Cực dương của bình điện phân bằng Cu, cực âm nối với một kim loại khác (đinh sắt)

Dòng điện trong chất điện phân đã làm cho cực dương bằng đồng tan dần vào trong dung dịch điện phân; sau đó đồng trong dung dịch điện phân đến bám vào cực âm; hình thành nên lớp đồng bao ngoài đinh sắt.
Giải thích hiện tượng dương cực tan:
Dung dịch điện phân CuSO4 → Cu2+ + SO42-

Khi dòng điện chạy qua, cation Cu2+ chạy về catôt, về nhận electron từ nguồn điện đi tới. Ta có ở các điện cực:

+ Ở catốt: Cu2+ + 2e– → Cu

+ Ở anốt: Cu → Cu2+ + 2e–

Khi anion (SO4)2- chạy về anôt, nó kéo ion Cu2+ vào dung dịch. Như vậy, đồng ở anôt sẽ tan dần vào trong dung dịch. Đó là hiện tượng dương cực tan.

Vậy:

– 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 hóa học gọi là phản ứng phụ trong hiện tượng điện phân.

– Hiện tượng dương cực tan xảy ra; khi các anion đi tới anot kéo các ion kim loại của điện cực vào trong dung dịch.

•  Hiện tượng giải phóng khí H2 và O2 ở hai điện cực

  Điều kiện: dung dịch chất điện phân là H2SO4, các điện cực được làm bằng Cácbon hoặc inox.

  Dung dịch chất điện phân: H2SO4 → H+ + (SO4)2-.
  Cực dương dẫn điện nhưng không thể tan vào trong dung dịch điện phân; nên các hiện tượng vật lý và hóa học diễn ra ở điện cực phức tạp hơn. Kết quả cuối cùng nước trong dung dịch điện phân bị tách thành H2; và O2 dịch chuyển về hai đầu điện cực.
  Ứng dụng của phương pháp trên dùng để điện phân nước biển; tạo ra H2 và O2 dùng trong các tàu ngầm hoạt động lâu dưới đáy biển.

Các định luật Fa-Ra-Đây

Vì dòng điện trong chất điện phân tải điện lượng cùng với vật chất (theo nghĩa hẹp) nên khối lượng chất đi đến điện cực:

– Tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình điện phân

– Tỉ lệ thuận với khố lượng của ion (hay khối lượng mol nguyên tử A của nguyên tố tạo nên ion ấy);

– Tỉ lệ nghịch với điện tích của ion (hay hoá trị n của nguyên tố tạo ra ion ấy)

1. 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 điện hoá của chất được giải phóng ở điện cực.

2. Định luật Fa-ra-đây thứ hai

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

k = 1/F * A/n

Thí nghiệm cho thấy, nếu I tính bằng ampe, t tính bằng giây thì:

F = 96 494 C/mol

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

m = 1/F*A/n*lt

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

• I: cường độ dòng điện trong chất điện phân (A)
• t: thời gian dòng điện chay qua bình điện phân (s)

Dòng điện trong chất điện phân khác với dòng điện trong kim loại như thế nào?

– Dòng điện trong chất điện phân là dòng iôn dương và iôn âm chuyển động có huớng theo hai chiều ngược nhau; trong khi đó dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electrôn tự do. Sự khác nhau ở đây là khác nhau về loại hạt tải điện.

– Chất điện phân thường dẫn điện kém hơn kim loại vì:

• Mật độ các iôn trong chất điện phán thường nhỏ hơn mật độ các êlectron tự do trong kim loại.
• Khôi lượng và kích thước của iôn lớn hơn khối lượng; và kích thước của êlectron nên tốc độ của chuyển động có hướng của chúng nhỏ hơn so với êlectron.
• Môi trường dung dịch điện phân rất mất trật tự; nên các iôn bị cản trở nhiều hơn so với các êlectron trong kim loại.

So sánh bản chất dòng điện trong kim loại, trong chất điện phân và trong chất khí?

Chúng ta có thể so sánh bản chất dòng điện trong kim loại trong chất điện phân và chất khí như sau:

Giống nhau: Đều là dòng chuyển dời có hướng của các hạt tải điện.

– Khác nhau:

+ Dòng điện trong kim loại là dòng các electron tự do dịch chuyển có hướng ngược chiều điện trường.

+ Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương theo chiều điện trường; và ion âm ngược chiều điện trường.

+ Dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải cả vật chất đi theo.

+ Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương; theo chiều điện trường và các ion âm, electron ngược chiều điện trường.

Bản chất dòng điện trong kim loại sẽ là dòng chuyển dời có hướng của các electron ngược chiều điện trường.

– Các nguyên tử kim loại và các nguyên tử bị mất electron hóa trị trở thành các ion dương.

+ Khi các ion dương này liên kết với nhau một cách trật tự tạo nên mạng tinh thể kim loại.

+ Chuyển động nhiệt ở các ion càng mạnh thì mạng tinh thể càng trở nên mất trật tự.

Ứng dụng của hiện tượng điện phân

Một số ứng dụng của hiện tượng điện phân:

– Điều chế hoá chất: điều chế clo, hiđrô và xút trong công nghiệp hoá chất.

– Luyện kim: người ta dựa vào hiện tượng dương cực tan để tinh chế kim loại. Các kim loại như đồng, nhôm, magiê và nhiều hoá chất được điều trực tiếp bằng phương pháp điện phân

Ngành công nghiệp luyện nhôm hiện nay; được thực hiện chủ yếu dựa vào hiện tượng điện phân quặng nhôm nóng chảy. Bể điện phân có cực dương được làm từ quặng nhôm nóng chảy; và cực âm làm bằng than. Còn chất điện phân chính là muối nhôm nóng chảy với dòng điện chạy qua rơi vào khoảng 104A.

– Mạ điện: người ta dùng phương pháp điện phân để phủ một lớp kim loại không gỉ; như crôm, niken, vàng, bạc… lên những đồ vật bằng kim loại khác.

Ứng dụng mạ đồng

Bể điện phân của ứng dụng này có anot là một tấm kim loại để mạ; còn catot là vật cần mạ. Chất điện phân trong trường hợp này chính là dung dịch muối kim loại dùng để mạ. Dòng điện chạy qua bể mạ sẽ được chọn; sao cho thích hợp nhất để có thể đảm bảo được chất lượng của lớp mạ.

Sơ đồ tư duy về dòng điện trong chất điện phân

Trên đây là những thông tin về dòng điện trong chất điện phân là gì mà chúng tôi tổng hợp lại. Hy vọng sau khi đọc bài viết này, các bạn có thể hiểu thêm về dòng điện trong chất điện phân là gì; bản chất và ứng dụng của nó như thế nào. Chân thành cảm ơn các bạn đã xem bài viết!

ĐÂY LÀ BÀI VIẾT CHIA SẼ KIẾN THỨC LIÊN QUAN ĐƯỢC TỔNG HỢP. XIN VUI LÒNG KHÔNG HỎI MUA HÀNG HAY CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN NỘI DUNG BÀI VIẾT. Công Ty Hưng Phát chân thành cảm ơn các bạn đã xem trang website prosensor.vn của chúng tôi. Khi quý khách có nhu cầu mua các loại cảm biến áp suất nước, các loại đồng hồ áp suất, thiết bị kỹ thuật hãy liên hệ trực tiếp với chúng tôi để được hỗ trợ tư vấn về sản phẩm.

Bài viết liên quan:

Dòng điện trong kim loại là gì?