(T¸i b¶n lÇn thø b¶y)
Nhµ xuÊt b¶n gi¸o dôc viÖt nam
ChÞu tr¸ch nhiÖm xuÊt b¶n : |
Chñ tÞch Héi ®ång Thµnh viªn kiªm Tæng Gi¸m ®èc NGðT NG¤ TRÇN ¸I |
|
Phã Tæng Gi¸m ®èc kiªm Tæng biªn tËp GS.TS vò v¨n hïng |
Biªn tËp lÇn ®Çu : |
vð¬ng minh ch©u - hoµng kiÒu trang |
Biªn tËp t¸i b¶n : |
trÇn ngäc huy - nguyÔn v¨n nguyªn |
Biªn tËp mÜ thuËt : |
phan thu hð¬ng |
ThiÕt kÕ s¸ch : |
nguyÔn thÞ hång vy |
Minh häa vµ tr×nh bµy b×a : |
nguyÔn thÞ hång vy |
Söa b¶n in : |
trÇn ngäc huy |
ChÕ b¶n : |
C«ng ty cæ phÇn mÜ thuËt vµ truyÒn th«ng |
B¶n quyÒn thuéc Nhµ xuÊt b¶n Gi¸o dôc ViÖt Nam - Bé Gi¸o dôc vµ §µo t¹o
Trong s¸ch cã sö dông mét sè h×nh ¶nh minh ho¹ cña s¸ch trong vµ ngoµi nðíc.
Ho¸ häc 11 − n©ng cao |
|
M· sè : NH107T4 |
|
Sè ®¨ng kÝ KHXB : 01-2014/CXB/586-1062/GD. |
|
In ............. |
cuèn, khæ 17 x 24 cm. |
In t¹i C«ng ti cæ phÇn in ...................
In xong vµ nép lðu chiÓu th¸ng ... n¨m 2014.
1
sù ®iÖn li
SKhi c¸c axit, baz¬ vµ muèi hoµ tan trong nðíc x¶y ra nh÷ng hiÖn tðîng g× ?
SPh¶n øng x¶y ra trong dung dÞch nðíc cã nh÷ng ®Æc ®iÓm g× ?
A-rª-ni-ut (S. Arrhenius, 1859 -1927), ngðêi Thuþ §iÓn, ®ðîc gi¶i N«-ben vÒ Ho¸ häc n¨m 1903.
Mét lo¹i m¸y ®o pH ®ðîc dïng trong phßng thÝ nghiÖm
3
sù ®iÖn li
1
•BiÕt c¸c kh¸i niÖm vÒ sù ®iÖn li vµ chÊt ®iÖn li.
•HiÓu nguyªn nh©n tÝnh dÉn ®iÖn cña dung dÞch chÊt ®iÖn li vµ c¬ chÕ cña qu¸ tr×nh ®iÖn li.
I - HiÖn tðîng ®iÖn li
1.ThÝ nghiÖm
ChuÈn bÞ ba cèc : cèc a ®ùng nðíc cÊt, cèc b ®ùng dung dÞch saccaroz¬
(C12H22O11), cèc c ®ùng dung dÞch natri clorua (NaCl) råi l¾p vµo bé dông cô nhð h×nh 1.1.
Nguöìn àiïån
Nûúác cêët |
dd |
dd |
saccarozú |
natri clorua |
|
a) |
b) |
c) |
H×nh 1.1. Bé dông cô chøng minh tÝnh dÉn ®iÖn cña dung dÞch
Khi nèi c¸c ®Çu d©y dÉn ®iÖn víi cïng mét nguån ®iÖn, ta chØ thÊy bãng ®Ìn ë cèc ®ùng dung dÞch NaCl bËt s¸ng. VËy dung dÞch NaCl dÉn ®iÖn, cßn nðíc cÊt vµ dung dÞch saccaroz¬ kh«ng dÉn ®iÖn.
NÕu lµm c¸c thÝ nghiÖm tð¬ng tù, ngðêi ta thÊy NaCl r¾n, khan ; NaOH r¾n, khan ; c¸c dung dÞch ancol etylic (C2H5OH) ; glixerol (HOCH2CH(OH)CH2OH) kh«ng dÉn ®iÖn. Ngðîc l¹i c¸c dung dÞch axit, baz¬ vµ muèi ®Òu dÉn ®iÖn.
4
2.Nguyªn nh©n tÝnh dÉn ®iÖn cña c¸c dung dÞch axit, baz¬ vµ muèi trong nðíc
Ngay tõ n¨m 1887, A-rª-ni-ut ®· gi¶ thiÕt vµ sau nµy ®· ®-îc thùc nghiÖm ®· x¸c nhËn r»ng : C¸c dung dÞch axit, baz¬ vµ muèi dÉn ®iªn ®-îc lµ do trong dung dÞch cña chóng cã c¸c tiÓu ph©n mang ®iÖn tÝch chuyÓn ®éng tù do ®ðîc gäi lµ c¸c ion. Nhð vËy c¸c axit, baz¬ vµ muèi khi hoµ tan trong nðíc ph©n li ra c¸c ion, nªn dung dÞch cña chóng dÉn ®iÖn.
Qu¸ tr×nh ph©n li c¸c chÊt trong nðíc ra ion lµ sù ®iÖn li. Nh÷ng chÊt khi tan trong nðíc ph©n li ra ion ®ðîc gäi lµ nh÷ng chÊt ®iÖn li.(*)
VËy axit, baz¬ vµ muèi lµ nh÷ng chÊt ®iÖn li.
II - C¬ chÕ cña qu¸ tr×nh ®iÖn li
1.CÊu t¹o cña ph©n tö H2O
Ph©n tö H2O cã cÊu t¹o nhð h×nh 1.2. Liªn kÕt O − H lµ liªn kÕt céng ho¸ trÞ ph©n cùc, cÆp electron dïng chung lÖch vÒ phÝa oxi, nªn ë oxi cã dð ®iÖn tÝch ©m, cßn ë hi®ro cã dð ®iÖn tÝch dð¬ng. V× vËy, ph©n tö H2O lµ ph©n tö cã cùc.
|
δ+ |
|
|
|
H |
δ+ |
|
2δ− O |
|
2δ− |
|
|
H |
δ+ |
|
a) |
b) |
||
δ+ |
|||
|
|
H×nh 1.2. a) CÊu t¹o cña ph©n tö nðíc ; b) M« h×nh ®Æc cña ph©n tö nðíc
2.Qu¸ tr×nh ®iÖn li cña NaCl trong nðíc
NaCl lµ hîp chÊt ion, nghÜa lµ gåm nh÷ng cation Na+ vµ anion Cl− liªn kÕt víi nhau b»ng lùc tÜnh ®iÖn. Khi cho NaCl tinh thÓ vµo nðíc, nh÷ng ion Na+ vµ Cl−
trªn bÒ mÆt tinh thÓ hót vÒ chóng c¸c ph©n tö H2O (cation hót ®Çu ©m vµ anion hót ®Çu dð¬ng). Qu¸ tr×nh tð¬ng t¸c gi÷a c¸c ph©n tö nðíc cã cùc vµ c¸c ion cña
muèi kÕt hîp víi sù chuyÓn ®éng hçn lo¹n kh«ng ngõng cña c¸c ph©n tö nðíc
(*) NhiÒu chÊt khi nãng ch¶y còng ph©n li ra ion, nªn ë tr¹ng th¸i nãng ch¶y c¸c chÊt nµy dÉn ®iÖn ®ðîc.
5
lµm cho c¸c ion Na+ vµ Cl− cña muèi t¸ch dÇn khái tinh thÓ vµ hoµ tan trong nðíc (h×nh 1.3).
δH+
2δ− O
H δ+
+
δ+
H
δ+H
O 2δ−
H×nh 1.3. S¬ ®å qu¸ tr×nh ph©n li ra ion cña tinh thÓ NaCl trong nðíc
Tõ s¬ ®å trªn ta thÊy sù ®iÖn li cña NaCl trong nðíc cã thÓ ®ðîc biÓu diÔn mét c¸ch ®¬n gi¶n b»ng phð¬ng tr×nh ®iÖn li nhð sau :
NaCl → Na+ + Cl−
3.Qu¸ tr×nh ®iÖn li cña HCl trong nðíc
Ph©n tö hi®ro clorua (HCl) còng lµ ph©n tö cã cùc tð¬ng tù ph©n tö nðíc. Cùc dð¬ng ë phÝa hi®ro, cùc ©m ë phÝa clo.
Khi tan trong nðíc, c¸c ph©n tö HCl hót vÒ chóng nh÷ng cùc ngðîc dÊu cña c¸c ph©n tö nðíc. Do sù tð¬ng t¸c gi÷a c¸c ph©n tö nðíc vµ ph©n tö HCl, kÕt hîp víi
sù chuyÓn ®éng kh«ng ngõng cña c¸c ph©n tö nðíc dÉn ®Õn sù ®iÖn li ph©n tö HCl ra c¸c ion H+ vµ Cl− (h×nh 1.4).
|
2δ− |
|
|
δ+ H O |
|
|
H |
|
|
δ+ |
|
|
+ |
|
2δ− |
HCl |
|
δ+ H O |
|
|
H |
(1) |
|
δ+ |
||
|
H×nh 1.4. S¬ ®å qu¸ tr×nh ph©n li ra ion cña ph©n tö HCl trong nðíc ((1) Thùc tÕ trong dung dÞch H+ lu«n tån t¹i dðíi d¹ng H3O+)
6
Phð¬ng tr×nh ®iÖn li cña HCl trong nðíc nhð sau :
HCl → H+ + Cl−
Trong c¸c ph©n tö ancol etylic, saccaroz¬, glixerol, cã liªn kÕt ph©n cùc nhðng rÊt yÕu, nªn dðíi t¸c dông cña c¸c ph©n tö nðíc chóng kh«ng thÓ ph©n li ra ion ®ðîc, chóng lµ c¸c chÊt kh«ng ®iÖn li.
Bµi tËp
1.Sù ®iÖn li, chÊt ®iÖn li lµ g× ? Nh÷ng lo¹i chÊt nµo lµ chÊt ®iÖn li ? LÊy mét sè thÝ dô vÒ chÊt ®iÖn li vµ chÊt kh«ng ®iÖn li.
2.C¸c dung dÞch axit, baz¬ vµ muèi dÉn ®iÖn ®ðîc lµ do nguyªn nh©n g× ?
3.Trong sè c¸c chÊt sau, nh÷ng chÊt nµo lµ chÊt ®iÖn li ?
H2S, SO2, Cl2, H2SO3, CH4, NaHCO3, Ca(OH)2, HF, C6H6, NaClO.
4.ChÊt nµo sau ®©y kh«ng dÉn ®iÖn ®ðîc ?
|
A. KCl r¾n, khan. |
C. MgCl2 nãng ch¶y. |
|
B. KOH nãng ch¶y. |
D. HI trong dung m«i nðíc. |
5. |
ChÊt nµo dðíi ®©y kh«ng ph©n li ra ion khi hoµ tan trong nðíc ? |
|
|
A. MgCl2. B. HClO3. |
C. C6H12O6 (glucoz¬). D. Ba(OH)2. |
6. |
Dung dÞch chÊt nµo sau ®©y kh«ng dÉn ®iÖn ®ðîc ? |
|
|
A. HCl trong C6H6 (benzen). |
C. Ca(OH)2 trong nðíc. |
|
B. CH3COONa trong nðíc. |
D. NaHSO4 trong nðíc. |
7.Víi chÊt ®iÖn li lµ hîp chÊt ion vµ hîp chÊt céng ho¸ trÞ cã cùc th× c¬ chÕ cña qu¸ tr×nh
®iÖn li nhð thÕ nµo ?
7
Ph©n lo¹i c¸c chÊt ®iÖn li
2
•HiÓu ®é ®iÖn li, c©n b»ng ®iÖn li lµ g×.
•HiÓu thÕ nµo lµ chÊt ®iÖn li m¹nh vµ chÊt ®iÖn li yÕu.
I - §é ®iÖn li
1.ThÝ nghiÖm
ChuÈn bÞ hai cèc : mét cèc ®ùng dung dÞch HCl 0,10M, cèc kia ®ùng dung dÞch
CH3COOH 0,10M råi l¾p vµo bé dông cô nhð h×nh 1.1. Khi nèi c¸c ®Çu d©y dÉn ®iÖn víi cïng mét nguån ®iÖn, ta thÊy bãng ®Ìn ë cèc ®ùng dung dÞch HCl s¸ng h¬n so víi bãng ®Ìn ë cèc ®ùng dung dÞch CH3COOH.
§iÒu ®ã chøng tá r»ng : nång ®é c¸c ion trong dung dÞch HCl lín h¬n nång ®é
c¸c ion trong dung dÞch CH3COOH, nghÜa lµ sè ph©n tö HCl ph©n li ra ion nhiÒu h¬n so víi sè ph©n tö CH3COOH ph©n li ra ion.
2.§é ®iÖn li
§Ó ®¸nh gi¸ møc ®é ph©n li ra ion cña chÊt ®iÖn li trong dung dÞch, ngðêi ta dïng kh¸i niÖm ®é ®iÖn li.
§é ®iÖn li α (anpha) cña chÊt ®iÖn li lµ tØ sè gi÷a sè ph©n tö ph©n li ra ion (n) vµ tæng sè ph©n tö hoµ tan (no).
α= n no
§é ®iÖn li cña c¸c chÊt ®iÖn li kh¸c nhau n»m trong kho¶ng 0 < α ≤ 1. Khi mét chÊt cã α = 0, qu¸ tr×nh ®iÖn li kh«ng x¶y ra, ®ã lµ chÊt kh«ng ®iÖn li. §é ®iÖn li thðêng ®ðîc biÓu diÔn dðíi d¹ng phÇn tr¨m. ThÝ dô, trong dung dÞch CH3COOH 0,043M, cø 100 ph©n tö hoµ tan chØ cã 2 ph©n tö ph©n li ra ion, ®é ®iÖn li lµ :
α = 2 = 0,02 hay 2% 100
8
II - ChÊt ®iÖn li m¹nh vµ chÊt ®iÖn li yÕu
1.ChÊt ®iÖn li m¹nh
ChÊt ®iÖn li m¹nh lµ chÊt khi tan trong nðíc(*), c¸c ph©n tö hoµ tan ®Òu ph©n li ra ion.
VËy chÊt ®iÖn li m¹nh cã α = 1. §ã lµ c¸c axit m¹nh, nhð HCl, HNO3, HClO4, H2SO4,... ; c¸c baz¬ m¹nh, nhð NaOH, KOH, Ba(OH)2,... vµ hÇu hÕt c¸c muèi. Trong phð¬ng tr×nh ®iÖn li cña chÊt ®iÖn li m¹nh, ngðêi ta dïng mét mòi tªn chØ chiÒu cña qu¸ tr×nh ®iÖn li. ThÝ dô :
Na2SO4 → 2Na+ + SO24−
V× sù ®iÖn li cña Na2SO4 lµ hoµn toµn, nªn ta dÔ dµng tÝnh ®ðîc nång ®é c¸c ion do Na2SO4 ph©n li ra. ThÝ dô, trong dung dÞch Na2SO4 0,10M, nång ®é ion Na+ lµ 0,20M vµ nång ®é ion SO24− lµ 0,10M.
2.ChÊt ®iÖn li yÕu
ChÊt ®iÖn li yÕu lµ chÊt khi tan trong nðíc chØ cã mét phÇn sè ph©n tö hoµ tan ph©n li ra ion, phÇn cßn l¹i vÉn tån t¹i dðíi d¹ng ph©n tö trong dung dÞch. VËy ®é ®iÖn li cña chÊt ®iÖn li yÕu n»m trong kho¶ng 0 < α < 1.
Nh÷ng chÊt ®iÖn li yÕu lµ c¸c axit yÕu, nhð CH3COOH, HClO, H2S, HF, H2SO3, H2CO3,... ; c¸c baz¬ yÕu, nhð Bi(OH)3, Mg(OH)2,... Trong phð¬ng tr×nh ®iÖn li cña chÊt ®iÖn li yÕu, ngðêi ta dïng hai mòi tªn ngðîc chiÒu nhau. ThÝ dô :
CH |
COOH |
H |
+ + CH COO_ |
3 |
|
|
3 |
a)C©n b»ng ®iÖn li
Sù ®iÖn li cña chÊt ®iÖn li yÕu lµ qu¸ tr×nh thuËn nghÞch, khi nµo tèc ®é ph©n li vµ tèc ®é kÕt hîp c¸c ion t¹o l¹i ph©n tö b»ng nhau, c©n b»ng cña qu¸ tr×nh ®iÖn li ®ðîc thiÕt lËp. C©n b»ng ®iÖn li lµ c©n b»ng ®éng.
Gièng nhð mäi c©n b»ng ho¸ häc kh¸c, c©n b»ng ®iÖn li còng cã h»ng sè c©n b»ng K vµ tu©n theo nguyªn lÝ chuyÓn dÞch c©n b»ng L¬ Sa-t¬-li-ª.
b)¶nh hðëng cña sù pha lo·ng ®Õn ®é ®iÖn li
Khi pha lo·ng dung dÞch, ®é ®iÖn li cña c¸c chÊt ®iÖn li ®Òu t¨ng.
(*) TÊt c¶ c¸c chÊt ®Òu Ýt nhiÒu tan trong nðíc. ThÝ dô, ë 25oC nång ®é b·o hoµ cña BaSO4 lµ 1,0.10−5 mol/l, cña AgCl lµ 1,2.10−5 mol/l, cña CaCO3 lµ 6,9.10−5 mol/l, cña Fe(OH)2 lµ 5,8.10−6 mol/l.
9