Lý thuyết Dòng điện trong chất điện phân hay, chi tiết nhất

1. 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.

2. Bản chất dòng điện trong chất điện phân

- Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion trong điện trường.

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

- Dòng điện trong chất điện phân không chỉ tải điện lượng mà còn tải cả vật chất đi theo. Tới điện cực chỉ có các electron có thể đi tiếp, còn lượng vật chất đọng lại ở điện cực, gây ra hiện tượng điện phân.

     + Ion dương chạy về phía catot nên gọi là cation.

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

3. Các hiện tượng diễn ra ở điện cực. Hiện tượng dương cực tan

- 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.

4. Các định luật Fa-ra-đây

a) 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 trường chạy qua bình đó: m = k.q

b) Định luật Fa-ra-đây thứ hai

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

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

Trong đó:

    F = 96500 C/mol

    A là khối lượng phân tử

    n là hóa trị

    m là khối lượng chất được giải phóng ở điện cực (g)

    I là cường độ dòng điện (A)

    t là thời gian dòng điện chạy qua (s)

5. Ứng dụng của hiện tượng điện phân

Hiện tượng điện phân có nhiều ứng dụng trong thực tế sản xuất và đời sống như luyện kim, tinh luyện đồng, điều chế clo, xút, mạ điện, đúc điện…

a) Luyện kim

- Công nghệ luyện nhôm chủ yếu dựa vào hiện tượng điện phân quặng nhôm nóng chảy.

- Bể điện phân có cực dương là quặng nhôm nóng chảy, cực âm bằng than, chất điện phân là muối nhôm nóng chảy, dòng điện chạy qua khoảng 104A.

b) Mạ điện

- Bể điện phân có anot là một tấm kim loại để mạ, catot là vật cần mạ.

- Chất điện phân thường là dung dịch muối kim loại để mạ. Dòng điện qua bể mạ được chọn một cách thích hợp để đảm bảo chất lượng của lớp mạ.