Khái niệm sự điện li là gì?
- Các dung dịch axit, bazơ, muối dẫn điện được do trong dung dịch của chúng có các tiểu phân mang điện tích chuyển động tự do, gọi là các ion. Ion gồm có ion âm hay còn gọi là anion , mang điện tích âm (-) và ion dương (cation) mang điện tích (+).
- Sự điện li là quá trình phân li các chất trong nước ra ion. Những chất khi tan trong nước phân li ra ion được gọi là chất điện li.
- Chất điện li gồm có: axit, bazơ và muối.
Tìm hiểu cơ chế của quá trình điện li
Cơ chế của quá trình điện li là gì?
- Ta xét quá trình tương tác giữa phân tử nước và phân tử các chất điện li dẫn đến sự phân li của các chất này trong nước.
- Phân tử \(H_{2}O\)là phân tử có cực, liên kết O – H trong \(H_{2}O\)là liên kết cộng hóa trị phân cực, cặp e dùng chung lệch về phía oxi, nên ở oxi có dư điện tích âm, còn ở hidro có dư điện tích dương.
- Khi hòa tan chất điện li vào nước, chất điện li có thể là hợp chất ion (VD: NaCl…) hoặc hợp chất cộng hóa trị có cực, sẽ xảy ra sự tương tác giữa các phân tử nước với các phân tử chất điện li, phần mang điện tích âm (anion) của phân tử chất điện li sẽ hút phần mang điện tích dương của phân tử nước và ngược lại, phần mang điện tích dương (cation) sẽ hút phần mang điện tích âm của phân tử \(H_{2}O\). Quá trình tương tác này kết hợp với sự chuyển động không ngừng của các phân tử nước đẫn đến sự điện li các phân tử chất này ra thành các ion mang điện tích (+) và (-) trong nước.
- Các hợp chất ancol etylic, glixerol…không phải là chất điện li do trong phân tử có liên kết phân cực nhưng rất yếu, nên dưới tác dụng của các phân tử nước chúng không thể phân li ra ion được.
Biểu diễn sự điện li
- Quá trình điện li của các chất điện li được biểu diễn bằng các phương trình điện li:
\(NaCl \rightarrow Na^{+} + Cl^{-}\)
\(HCl \rightarrow H^{+} + Cl^{-}\)
\(CH_{3}COOH \rightleftharpoons H^{+} + CH3COO^{-}\)
Độ điện li là gì?
Trong quá trình tìm hiểu chất điện mạnh là gì, chất điện li yếu là gì, trước hết ta cần tìm hiểu độ điện li là gì.
- Độ điện li \(α\) (alpha) của chất điện li là tỉ số giữa số phân tử phân li ra ion (n) và tổng số phân tử hòa tan (\(n_{o}\))
- Độ điện li của các chất điện li khác nhau nằm trong khoảng \(0<α≤1\). Đối với các chất không điện li, \(α=0\).
- Độ điện li được thường được biểu diễn dưới dạng phần trăm.
- Độ điện li phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ dung dịch, bản chất của chất tan và dung môi.
Kiến thức về chất điện li mạnh
Chất điện li mạnh là gì?
- Chất điện li mạnh là chất khi tan trong nước, các phân tử hòa tan đều phân li ra ion.
- Chất điện li mạnh có \(α=1\)
- Chất điện li mạnh bao gồm: các axit mạnh \(HCl, HNO_{3}, H_{2}SO_{4}…,\) các bazơ mạnh như \(NaOH, KOH, Ba(OH)_{2}, Ca(OH)_{2}…\) và hầu hết các muối.
- Phương trình điện li của chất điện li mạnh: dùng dấu mũi tên 1 chiều chỉ chiều của quá trình điện li
\(H_{2}SO_{4} \rightarrow 2H^{+} + S\)
Các chất điện li mạnh thường gặp
Xét phản ứng
\(KNO_{3} \rightarrow K^{+} + NO_{3}^{-}\)
\(HBr \rightarrow H^{+} + Br^{-}\)
Đối với các chất điện li mạnh, khi tham gia phản ứng, bản chất của phản ứng trao đổi hay phản ứng thế sẽ là sự tạo thành các sản phẩm từ các ion điện li được.
Ví dụ 1:
\(H_{2}SO_{4} + BaCl_{2} \rightarrow BaSO_{4} + 2HCl\)
Phương trình ion đầy đủ:
\(2H^{+} + SO_{4}^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^{-} \rightarrow BaSO_{4} + 2H^{+} + 2Cl^{-}\)
Phương trình ion thu gọn:
\(SO_{4}^{2-} + Ba^{2+} \rightarrow BaSO_{4}\)
Như vậy trong phản ứng, \(H_{2}SO_{4}, BaCl_{2}, HCl\) là các chất điện li mạnh. Chúng lần lượt phân li thành các ion. Cuối cùng, bản chất của phản ứng chỉ là sự kết hợp của ion \(Ba^{2+}\) và ion \(SO_{4}^{2-}\) tạo thành kết tủa \(BaSO_{4}\)
Ví dụ 2:
\(AgNO_{3} + HCl \rightarrow AgCl + HNO_{3}\)
Phương trình ion đầy đủ:
\(Ag^{+} + NO_{3}^{-} + H^{+} + Cl^{-} \rightarrow AgCl + H^{+} + NO^{-}\)
Phương trình ion thu gọn:
\(Ag^{+} + Cl^{-} \rightarrow AgCl\)
Trong phản ứng, \(AgNO_{3},HCl, HNO_{3}\) là các chất điện li mạnh. Chúng lần lượt phân li thành các ion. Cuối cùng, bản chất của phản ứng chỉ là sự kết hợp của ion
\(Ag^{+}\)và ion \(Cl^{-}\) tạo thành kết tủa AgCl.
Ví dụ 3:
\(HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_{2}O\)
Phương trình ion đầy đủ:
\(H^{+} +Cl^{-} + Na^{+} + OH^{-} \rightarrow Na^{+} +Cl^{-} + H_{2}O\)
Phương trình ion thu gọn:
\(H^{+} + OH^{-} \rightarrow H_{2}O\)
Trong phản ứng HCl, NaOH và NaCl là các chất điện li mạnh. Chúng lần lượt phân li thành các ion. Cuối cùng, bản chất của phản ứng chỉ là sự kết hợp của ion \(H^{+}\) và ion \(OH^{-}\) tạo thành \(H_{2}O\)
Bài tập về chất điện li mạnh
Dạng 1: Tính nồng độ các ion trong dung dịch chất điện li
- Phương pháp giải
- Viết phương trình điện li của các chất.
- Căn cứ vào dữ kiện và yêu cầu của đầu bài, biểu diễn số mol các chất trong phương trình theo từng thời điểm (ban đầu, phản ứng,cân bằng) hoặc áp dụng C = Co. a.
Ví dụ 1: Trộn 100 ml dung dịch NaCl 0,10M với 100ml dung dịch \(Na_{2}SO_{4}\) 0,10M. Xác định nồng độ các ion có mặt trong dung dịch.
Cách giải
Ta có:
\(n_{NaCl} = \frac{0,1}{0,1} = 0,01\)
\(n_{Na_{2}SO_{4}} = \frac{0,1}{0,1} = 0,01\)
\(NaCl\), \(Na_{2}SO_{4}\) là những chất điện li mạnh nên ta có
\(NaCl \rightarrow Na^{+} + Cl^{-}\) (1)
\(Na_{2}SO_{4} \rightarrow 2Na^{+} + SO_{4}^{2-}\) (2)
Từ (1) và (2)
\(\Rightarrow [Cl^{-}] = 0,05M\)
\([SO_{4}^{2-}] = 0,05M\)
Dạng 2: Tính độ điện li a của dung dịch
Phương pháp giải
- Viết phương trình điện li của các chất.
- Biểu diễn số mol các chất trong phương trình theo từng thời điểm (ban đầu, phản ứng,cân bằng) tùy theo yêu cầu và dữ kiện bài toán.
- Xác định nồng độ chất (số phân tử) ban đầu, nồng độ chất (số phân tử) ở trạng thái cân bằng, suy ra nồng độ chất (số phân tử) đã phản ứng (phân li).
Ví dụ 2: Độ điện li thay đổi ra sao khi
- Pha loãng dung dịch ra 50 lần.
- Khi có mặt NaOH 0,0010M.
Cách giải
- Độ điện li tăng vì nồng độ càng nhỏ mật độ ion càng ít thì khả năng tương tác giữa các ion tạo chất điện li càng giảm, độ điện li càng lớn.
- Khi có mặt NaOH 0,0010M
\(NaOH \rightarrow Na^{+} + OH^{-}\)
Nhận xét: Độ điện li giảm vì \(OH^{-}\) của NaOH làm chuyển dịch cân bằng sang trái.
Như vậy, bài viết trên đây của DINHNGHIA.VN đã giúp bạn tổng hợp kiến thức về chất điện li mạnh, lý thuyết cũng như các dạng bài tập điển hình. Hy vọng nội dung trong bài viết trên đã giúp ích cho bạn trong quá trình học tập hay tìm hiểu về chủ đề chất điện li mạnh. Chúc bạn luôn học tốt!