Giới thiệu
Chào các bạn! Hôm nay, VKI sẽ giới thiệu với các bạn về sự điện li, một khái niệm quan trọng trong lĩnh vực hóa học. Bài viết này sẽ giải thích một cách chi tiết và dễ hiểu về sự điện li và các chất điện li, cùng với việc giải quyết một số bài tập thực hành. Hãy cùng VKI tìm hiểu nhé!
Khái niệm sự điện li và chất điện li là gì?
Sự điện li, còn được gọi là ion hóa, là quá trình phân ly các chất trong nước thành các ion âm (anion) và ion dương (cation). Đây chính là lý do khiến các dung dịch axit, bazo hoặc muối có khả năng dẫn điện. Để cụ thể hơn, sự điện li là quá trình một nguyên tử hoặc phân tử giữ hoặc mất một điện tích âm hoặc dương để tạo thành các ion. Quá trình này thường đi kèm với các thay đổi hóa học khác.
Trong quá trình điện li, ion dương được tạo thành khi chúng hấp thụ đủ năng lượng để giải phóng electron. Trong khi đó, ion âm được tạo thành khi một electron tự do đập vào một nguyên tử mang điện trung hòa và bị giữ lại. Chính vì không đủ năng lượng để thoát khỏi nguyên tử này, electron tự do bị hình thành. Một ví dụ điển hình cho sự điện li đơn giản là chất có liên kết ion hoặc liên kết cộng hoá trị phân cực bị tách thành các ion riêng biệt trong môi trường nước, ví dụ như NaCl.
Chất điện li, hay còn gọi là chất điện giải hoặc chất điện phân, là những chất tan trong nước hoặc trong trạng thái nóng chảy phân li ra ion. Chúng bao gồm axit, bazo và muối. Sự điện li của chất điện li được biểu diễn bằng phương trình điện li.
Nguyên nhân dẫn tới tính dẫn điện của các dung dịch axit, bazo và muối
Theo kết quả thực nghiệm của nhà hóa học A-rê-ni-ut vào năm 1887, các dung dịch axit, bazo và muối có khả năng dẫn điện là do chứa các ion có khả năng di chuyển tự do. Cụ thể, khi tan trong nước, phân tử nước bị phân cực thành hai đầu âm và dương. Điều này xảy ra vì nguyên tử oxi có độ âm điện lớn hơn nguyên tử hydro, dẫn đến sự lệch lạc của cặp electron chung về phía oxi. Khi một chất có liên kết ion hoặc liên kết cộng hoá trị phân cực hòa tan trong nước, phân tử của nó sẽ bị bao bọc và tương tác với phân tử nước, tách các chất này thành các ion. Ion dương sẽ được tạo ra khi electron tự do bị giải phóng bởi nguyên tử oxi, trong khi ion âm sẽ được tạo ra bởi nguyên tử hydro. Trong quá trình này, các liên kết giữa các nguyên tử bị phá vỡ, điều này cũng dẫn đến việc giải phóng năng lượng.
Trái ngược với các dung dịch axit, bazo và muối, các dung dịch như glixerol, đường saccarozo, ancol etylic không thể dẫn điện vì chúng không phân li ra các ion âm và dương. Điều này xảy ra do trong phân tử của chúng, liên kết phân cực chỉ tồn tại rất yếu.
Phân loại các chất điện li
Để phân loại các chất điện li, người ta thực hiện thí nghiệm sau. Chuẩn bị hai cốc chứa dung dịch HCl 0,10M và CH3COOH 0,10M, sau đó kết nối chúng với một nguồn điện. Khi dẫn điện từ cùng một nguồn vào hai cốc, đèn báo ở cốc chứa dung dịch HCl sẽ sáng hơn so với đèn báo ở cốc chứa dung dịch CH3COOH. Từ kết quả này, ta có thể kết luận rằng nồng độ ion dương trong dung dịch HCl lớn hơn nồng độ ion dương trong dung dịch CH3COOH, nghĩa là số phân tử HCl phân li ra các ion dương nhiều hơn.
Dựa trên thí nghiệm này, người ta chia chất điện li thành hai loại: chất điện li mạnh và chất điện li yếu.
Chất điện li mạnh
Chất điện li mạnh là chất khi tan trong nước, tất cả phân tử của chúng đều phân li ra ion. Ví dụ về các chất điện li mạnh bao gồm axit HCl, HNO3, H2SO4, bazơ mạnh như NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2 và hầu hết các muối của axit mạnh và bazơ mạnh như NaCl, KNO3, KCI, K2SO4. Trong các phương trình điện li của chất điện li mạnh, người ta sử dụng mũi tên chỉ chiều của quá trình điện li.
Chất điện li yếu
Chất điện li yếu là chất khi tan trong nước, chỉ có một phần số phân tử hòa tan phân li ra ion, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch. Ví dụ về các chất điện li yếu bao gồm các axit yếu như axit hữu cơ CH3COOH, axit HClO, H2S, HE, HCN, H2SO3 và các bazơ yếu như Bi(OH)3, Mg(OH)2. Trong phương trình điện li của các chất điện li yếu, người ta sử dụng mũi tên hai chiều.
Bài tập về sự điện li
Để giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về sự điện li, chúng tôi sẽ giải quyết một số bài tập cơ bản trong sách giáo trình Hóa học lớp 11 kèm theo lời giải chi tiết.
Bài tập 1:
Các dung dịch axit như HCl, bazơ như NaOH và muối như NaCl dẫn điện được, trong khi các dung dịch như ancol etylic, saccarozơ, glixerol không dẫn điện được. Nguyên nhân là gì?
Lời giải:
Trong dung dịch, các axit, bazơ và muối phân li ra các ion dương và ion âm, điều này làm cho dung dịch có khả năng dẫn điện. Ví dụ: HCl → H+ + Cl-, NaOH → Na+ + OH-, NaCl → Na+ + Cl-. Ngược lại, các dung dịch như ancol etylic, saccarozơ và glixerol không dẫn điện vì chúng không phân li ra các ion âm và dương.
Bài tập 2:
Sự điện li và chất điện li là gì? Chất nào được coi là chất điện li? Chất điện li mạnh và chất điện li yếu khác nhau như thế nào? Hãy đưa ra một ví dụ và viết phương trình điện li tương ứng.
Lời giải:
Sự điện li là quá trình phân li các cation và anion của phân tử chất điện li khi tan trong nước. Chất điện li là những chất tan trong nước và tạo thành dung dịch có khả năng dẫn điện. Ví dụ về các chất điện li bao gồm axit, bazơ và các muối tan trong nước.
Chất điện li mạnh là chất khi tan trong nước, tất cả phân tử của chúng đều phân li ra ion. Ví dụ: H2SO4 → 2H+ + SO4(2-), KOH → K+ + OH-, Na2SO4 → 2Na+ + SO4(2-).
Chất điện li yếu là chất khi tan trong nước, chỉ có một phần số phân tử hòa tan phân li ra ion, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch. Ví dụ: HClO ⇌ H+ + ClO-, HNO2 ⇌ H+ + NO2-.
Bài tập 3:
Viết phương trình điện li của các chất sau:
a. Các chất điện li mạnh: Ba(NO3)2 0.10 M, HNO3 0.020 M, KOH 0.010 M. Tính nồng độ mol của từng ion trong dung dịch.
b. Các chất điện li yếu: HClO, HNO2.
Lời giải:
a. Các chất điện li mạnh:
Ba(NO3)2 → Ba(2+) + 2NO3(-) (nồng độ mol Ba(2+) = 0.10 M, nồng độ mol NO3(-) = 0.20 M)
HNO3 → H(+) + NO3(-) (nồng độ mol H(+) = 0.020 M, nồng độ mol NO3(-) = 0.020 M)
KOH → K(+) + OH(-) (nồng độ mol K(+) = 0.010 M, nồng độ mol OH(-) = 0.010 M)
b. Các chất điện li yếu:
HClO ⇌ H(+) + ClO(-)
HNO2 ⇌ H(+) + NO2(-)
Bài tập 4:
Chọn câu trả lời đúng từ các câu sau:
Dung dịch chất điện li dẫn được điện là do:
A. Sự dịch chuyển của các electron.
B. Sự dịch chuyển của các cation.
C. Sự dịch chuyển của các phân tử hoà tan.
D. Sự dịch chuyển của cả cation và anion.
Lời giải: Đáp án D.
Đáp án D là đúng vì trong quá trình điện li, các phân tử chất điện li phân li ra cả cation và anion.
Bài tập 5:
Chất nào sau đây không dẫn điện được?
A. KCl rắn, khan.
B. CaCl2 nóng chảy.
C. NaOH nóng chảy.
D. HBr hoà tan trong nước.
Lời giải: Đáp án A.
Chất KCl rắn, khan không dẫn điện được vì nó tồn tại dưới dạng mạng tinh thể ion rất bền vững. Do đó, chất này không phân li ra ion dương và ion âm (di chuyển tự do), và không có khả năng dẫn điện.
Nếu bạn muốn đọc nhiều kiến thức thú vị về môn Hóa học, hãy truy cập Trường Trung Cấp Việt Hàn (VKI). Đừng quên nhấn vào đường link để không bỏ lỡ những bài viết hấp dẫn khác về Hóa học mỗi ngày.
Chúc các bạn thành công!
