CHẤT ĐIỆN PHÂN LÀ GÌ?

I.Chất điện phân là gì?

Trong các hoạt động sản xuất chế tạo và trong hóa học, điện phân là một phương thức mà sử dụng dòng điện một chiều nhằm mục đích thúc đẩy phản ứng hóa học mà nếu như không có dòng điện thì nó sẽ không tự xảy ra. Xét về mặt thương mại điện phân đóng vai trò quan trọng vì đó là một khâu trong hoạt động tách riêng những nguyên tố hóa học từ các nguồn tài nguyên trong tự nhiên ví dụ như quặng.

Điện áp cần thiết để đảm bảo hiện tượng điện phân được xảy ra được gọi với cái tên là thế điện phân. Quá trình điện phân này về bản chất chính là quá trình ngược với pin điện hóa.

II. Lý thuyết dòng điện có trong chất điện phân:

Dòng điện có trong chất điện phân chính là dòng ion dương (+) và ion âm (-) được chuyển động theo hai hướng ngược chiều nhau.

1.Bản chất của dòng điện trong chất điện phân:

a.Thuyết điện li:

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

b. Bản chất của dòng điện có trong chất điện phân:

Dòng điện trong chất điện phân chính là ion dương (+) và ion âm (-) được chuyển động theo hướng và ngược chiều nhau.

Vì ion dương chạy về phía catot nên được gọi là cation. Còn ion âm chạy về phía của anot nên được gọi là anion.

Dòng điện trong chất điện phân không chỉ có vai trò tải điện lượng mà nó còn tải cả vật chất (nghĩa hẹp) đi theo. Tới điện cực thì chỉ có electron đi tiếp và còn lượng vật chất được đọng lại ở điện cực. Gây ra hiện tượng điện phân.

Chất điện phân không dẫn điện tốt so với kim loại.

2. Những hiện tượng diễn ra ở điện cực - Hiện tượng dương cực tan:

Ta chỉ xét cụ thể những gì xảy ra ở điện cực của bình điện phân (dung dịch) CuSO4, nó có điện cực bằng đồng bình điện phân này thuộc loại đơn giản nhất. Bởi vì chất tan là muối của kim loại dùng để làm điện cực (giả sử trường hợp này là đồng).

Khi có dòng điện chạy qua thì cation Cu2+ sẽ chạy về catot, về để nhận electon có từ nguồn điện đi tới. Ta có ở những điện cực:

Ở catot: Cu2+   +2e-   -> Cu

Ở anot: Cu  -> Cu2+   + 2e-

Ngay khi anion (SO4)2- chạy về anot thì nó kéo ion Cu2+ vào dung dịch. Vì vậy, đồng ở anot sẽ được tan dần trong dung dịch. Đó được gọi là hiện tượng dương cực tan.

Vì vậy:

Những ion chuyển động về những điện cực có thể tác động với chất làm điện cực hay dung môi tạo nên những phản ứng hóa học được gọi là phản ứng phụ có trong hiện tượng điện phân.

Và hiện tượng dương cực tan chỉ xảy ra khi có các anion đi tới anot và kéo các ion kim loại của điện cực và trong dung dịch.

3. Những định luật Fa ra đây:

Do dòng điện trong chất điện phân tải điện lượng cùng vật chất (nghĩa hẹp) cho nên khối lượng chất đi đến điện cực:

Có tỷ lệ thuận so với điện lượng được chạy qua bình điện phân.

Có tỷ lệ thuận với khối lượng của ion (hoặc khối lượng mol nguyên tử A       của nguyên tố tạo nên ion đó).

Có tỷ lệ nghịch với điện tích của ion (hoặc hóa trị n của nguyên tố để tạo ra ion đó).

a.Định luật fa ra đây thứ nhất:

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

b. Định luật fa ra đây thứ hai:

Trong một nguyên tố: đương lượng điện hóa tỷ lệ với đương lượng gam A/n của nguyên tố đó. Và hệ số tỷ lệ 1/F, cụ thể trong đó F được gọi là số fa ra đây.

Thí nghiệm cũng cho thấy, khi I được tính bằng ampe và t được tính bằng đơn vị giây thì:

F = 96 494 C/mol.

Khi kết hợp cả hai định luật fa ra đây, ta được công thức như sau:

M = 1/F x A/n x It

Trong đó: m là lượng chất được giải phóng tại điện cực và được tính bằng gam.

III.Hiện tượng điện phân được ứng dụng như thế nào?

Một số ứng dụng phổ biến của hiện tượng điện phân gồm có:

Luyện kim: Dựa vào hiện tượng dương cực tan người ta đã tinh chế kim loại. Một số kim loại như: nhôm, magie, đồng và nhiều loại hóa chất khác đều được điều chế trực tiếp bằng phương pháp điện phân.

Điều chế các loại hóa chất: Điều chế nên hidro, clo và xút ở trong ngành công nghiệp hóa chất.

Mạ điện: Phủ một lớp kim loại không ghỉ lên những đồ vật kim loại khác.