Sự điện li là hiện tượng gì? Chất điện li là gì? Làm cách nào để phân biệt giữa chất điện li mạnh và chất điện li yếu? Hãy cùng Monkey khám phá lý thuyết và thực hành một số bài tập về sự điện li để hiểu rõ hơn.
Table of Contents
Khái niệm sự điện li là gì? Chất điện li là gì?
Sự điện li (ion hóa) là quá trình phân ly các chất trong nước thành ion âm (anion) và ion dương (cation), gây ra khả năng dẫn điện của dung dịch axit, bazo và muối.
Quá trình một nguyên tử hoặc phân tử lấy thêm hoặc mất đi electron để tạo thành các ion thường đi kèm với nhiều thay đổi hóa học khác.
Ion dương được tạo ra khi chúng hấp thụ đủ năng lượng (năng lượng tương tác của electron trong nguyên tử) để giải phóng electron (gọi là electron tự do). Năng lượng ion hóa là năng lượng cần thiết cho quá trình này diễn ra.
Ion âm xuất hiện khi một electron tự do va chạm vào một nguyên tử không điện và bị giữ lại bởi nguyên tử này, tạo ra một hàng rào thế năng. Do thiếu năng lượng để thoát khỏi nguyên tử này, electron trở thành ion âm.
Trong trường hợp điện li đơn giản, chất có liên kết ion hoặc có liên kết cộng hoá trị phân cực sẽ bị tách thành các ion riêng biệt trong môi trường nước. Một ví dụ điển hình là NaCl.
Các chất điện li (hay còn gọi là chất điện giải và chất điện phân) là những chất có khả năng tan trong nước (hoặc tan chảy) và phân li thành ion. Các chất này bao gồm axit, bazo và muối.
Sự dẫn điện được biểu diễn bằng phương trình dẫn điện.
Ví dụ:..
NaCl → Na+ + Cl-.
Natri hidroxit → Natri+ + Hydroxyl-..
HCl → H+ + Cl-..
Nguyên nhân tính dẫn điện của các dung dịch axit, bazo và muối
Năm 1887, A-rê-ni-ut đã rút ra kết luận sau khi tiến hành thực nghiệm rằng các dung dịch axit, bazo và muối có khả năng dẫn điện. Điều này xảy ra vì trong dung dịch này chứa các tiểu phân mang điện tích chuyển động tự do, được gọi là các ion, bao gồm anion và cation.
Cụ thể, phân tử nước bị phân cực thành hai đầu âm và dương do oxi có độ âm điện cao hơn hydro. Vì vậy, cặp electron chung bị lệch về phía oxi. Khi một chất có liên kết ion hoặc liên kết cộng hóa trị phân cực hòa tan trong nước, phân tử của nó sẽ bị bao bọc và tương tác với phân tử nước. Quá trình này tách các chất thành các ion, ion dương (-) tách ra bởi oxi (mang điện âm) và ion âm (-) được tách ra bởi hydro (mang điện dương). Liên kết giữa các nguyên tử bị phá vỡ và quá trình này giải phóng năng lượng.
Trong khi đó, glixerol, đường saccarozo và ancol etylic không thể dẫn điện trong dung dịch vì chúng không phân li thành các ion âm và dương. Nguyên nhân là do trong phân tử của chúng có liên kết phân cực nhưng rất yếu.
Phân loại các chất điện li
Để phân loại các chất điện li, người ta thực hiện một thí nghiệm như sau. Sẽ chuẩn bị 2 cốc chứa HCl 0,10M và CH3COOH 0,10M, và lắp chúng vào một dụng cụ như được thể hiện trong hình vẽ. Khi dẫn điện từ cùng một nguồn vào đầu dây dẫn, bóng đèn ở phía HCl sẽ sáng sáng hơn so với bóng đèn ở phía dung dịch CH3COOH. Do đó, ta có thể kết luận rằng nồng độ ion trong HCl lớn hơn nồng độ ion trong CH3COOH, có nghĩa là HCl phân li ra nhiều ion hơn so với CH3COOH.
Dựa trên thí nghiệm này, chúng ta có thể phân loại chất điện li thành hai nhóm: chất điện li có hiệu suất cao và chất điện li có hiệu suất thấp.
Chất điện li mạnh
Khái niệm: Chất điện li mạnh là chất khi tan trong nước, các phân tử hòa tan đều phân li ra ion.
Ví dụ về các chất dẫn điện mạnh.
Axit clohidric, axit nitric, axit sulfuric,…
Bazo mạnh như Natri hidroxit, Kalium hidroxit, Bari hidroxit, Canxi hidroxit,…
Hầu hết các muối của axit mạnh và bazơ mạnh như Natri Clorua, Kali Nitrat, Kali Clorua, Kali Sunfat,…
Trong phương trình điện li của chất điện li mạnh, người ta sử dụng mũi tên chỉ hướng duy nhất của quá trình điện li.
Một ví dụ về phương trình điện li là:
NaCl là một chất điện li mạnh, khi có 100 phân tử NaCl được hoà tan trong dung dịch, tất cả 100 phân tử này sẽ phân li thành ion. Cụ thể, NaCl sẽ phân li thành Na+ và Cl-..
Trong dung dịch có nồng độ 0,1M của Na2SO4, ta có thể tính được nồng độ các ion tạo thành từ Na2SO4 là Na+ với nồng độ 0,2M và SO42- với nồng độ 0,1M. Phương trình phân li của Na2SO4 là: Na2SO4 → 2Na+ + SO42-.
Chất điện li yếu
Chất điện li yếu là loại chất tan trong nước chỉ một phần số phân tử hòa tan phân li thành ion, còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch.
Ví dụ về các chất điện di yếu.
Các axit không mạnh như các axit hữu cơ CH3COOH, axit cloic, axit sulfua, heli, axit hiđrocyanua, axit sunfurous,…
Các hợp chất bazơ như Bi(OH)3, Mg(OH)2, …
Trong phương trình điện li của các chất điện li yếu, người ta sử dụng dấu mũi tên hai chiều.
Một ví dụ về phương trình điện li là:
CH3COOH ⇌ CH3COO- + H+.
Mg(OH)2 ⇌ Mg2+ + 2OH-.
Sự phân li của chất điện li yếu là quá trình đảo ngược. Điện li được cân bằng khi tốc độ phân li ion bằng tốc độ kết hợp các ion thành phân tử. Đây là cân bằng động với hằng số cân bằng K và tuân theo nguyên lý chuyển dịch cân bằng LG Satoliê.
Khi dung dịch bị pha loãng, các ion (+) và (-) của chất điện li sẽ được tách ra, không còn tiếp xúc và va chạm với nhau, điều này làm tăng độ điện li.
Bài tập về sự điện li SGK Hóa học 11 kèm lời giải chi tiết
Dưới đây là một số bài tập cơ bản về sự điện li trong SGK Hóa học 11, kèm theo lời giải chi tiết, nhằm giúp bạn đọc nắm vững kiến thức.
Giải bài 1 trang 7 SGK Hóa 11
Các dung dịch axit như HCl, bazơ như NaOH và muối như NaCl có khả năng dẫn điện, trong khi các dung dịch như ancol etylic, saccarozơ và glixerol không dẫn điện. Nhưng tại sao lại có sự khác biệt này?
Lời giải:.
Trong dung dịch, axit, bazơ và muối phân li thành các ion dương và ion âm, cho phép chúng di chuyển tự do và làm cho dung dịch trở nên dẫn điện.
Ví dụ:.
HCl → H+ + Cl-..
Natri hidroxit → Natri+ + Hydroxyl-..
NaCl → Na+ + Cl-.
Dung dịch như ancol etylic, đường saccarozơ và glixerol không dẫn điện do chúng không phân li thành các ion dương và ion âm khi hòa tan.
Giải bài 2 SGK Hóa 11 trang 7
Đầu tiên, chúng ta sẽ tìm hiểu về sự điện li và chất điện li là gì. Sau đó, chúng ta sẽ xem xét các loại chất điện li và cách phân biệt chúng. Tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét chất điện li mạnh và chất điện li yếu. Cuối cùng, chúng ta sẽ xem xét một số ví dụ và viết phương trình điện li tương ứng.
Lời giải:.
Sự điện giải là quá trình phân ra chất thành cation (ion dương) và anion (ion âm) khi hòa tan trong nước.
Chất điện giải là các chất hòa tan trong nước và tạo thành dung dịch dẫn điện.
Các chất điện giải như axit, bazơ, muối có thể tan trong nước.
Chất dẫn điện mạnh là những chất khi hòa tan trong nước các phân tử tan đều phân li thành ion.
Ví dụ:.
H2SO4 → 2H+ + SO4(2-)
KOH chuyển thành K+ và OH-
Na2SO4 → 2Na+ + SO42-
Các chất điện li yếu là những chất khi hòa tan trong nước chỉ có một phần số phân tử hoà tan phân li thành ion, còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch.
Ví dụ:..H2S ⇌ H+ + HS-
Giải bài 3 SGK trang 7 Hóa 11
Viết công thức điện li của các chất sau:
A. Các chất điện li mạnh gồm: Ba(NO3)2 với nồng độ 0.10 M, HNO3 với nồng độ 0.020 M, và KOH với nồng độ 0.010 M. Hãy tính nồng độ mol của từng ion có trong dung dịch.
B. Các chất điện li yếu bao gồm HClO; HNO2.
Lời giải:.
Các chất điện li có tính mạnh.
B. Các chất điện li yếu bao gồm HClO và HNO2.
HClO ⇌ H+ + ClO-.
HNO2 ⇌ H+ + NO2-
Giải bài 4 trang 7 Hóa 11 SGK
Lựa chọn câu trả lời chính xác trong các câu sau đây:
Dung dịch chất dẫn điện được dẫn điện là do:
A. Sự di chuyển của các electron.
B. Sự di chuyển của các ion dương.
C. Sự di chuyển của các phân tử tan chảy.
D. Sự di chuyển của cả dương và âm điện.
Lời giải:. Đáp án D.
Do trong quá trình hoà tan (trên dung dịch) các phân tử chất điện li phân li thành các ion dương và ion âm.
Giải bài 5 Hóa 11 SGK trang 7
Chất nào sau đây không dẫn điện được?
A. KCl đông, khô.
B. Canxi clorua tan chảy.
C. Sodium hydroxide nóng chảy.
D. HBr tan chảy trong nước.
Giải pháp: Đáp án A.
KCl rắn tồn tại dưới dạng mạng tinh thể ion vững chắc, không phân li ra ion dương và ion âm di chuyển tự do, do đó không dẫn điện.
Qua bài viết này, bạn đọc sẽ được giải đáp những thắc mắc liên quan đến khái niệm điện li, chất điện li và cách phân biệt chất điện li mạnh và yếu. Ngoài ra, còn có một số bài tập thực hành để áp dụng kiến thức này. Monkey hy vọng thông tin này sẽ hữu ích cho bạn. Đừng quên nhấn “NHẬN CẬP NHẬT” để không bỏ lỡ những kiến thức thú vị khác về môn Hóa học hàng ngày!
