Dòng điện trong chất điện phân là một nội dung quan trọng trong vật lý. Đồng thời nó cũng được ứng dụng nhiều trong hoạt động sản xuất của con người. Trong bài viết này chúng tôi sẽ chia sẻ những kiến thức về dòng điện trong chất điện phân để bạn đọc có thể hiểu rõ hơn về bản chất và ứng dụng của dòng điện này.
Dòng điện trong chất điện phân là gì?
Dòng điện trong chất điện phân là khái niệm được dùng để chỉ dòng dịch chuyển có hướng của các ion. Những ion âm sẽ dịch chuyển về anot còn các ion dương sẽ di chuyển về catot. Ion có trong chất điện phân là do sự phân li của các phân tử chất tan có trong môi trường dung môi.
Dòng điện trong chất điện phân
Khi các ion di chuyển đến các điện cực thì chúng sẽ thực hiện trao đổi electron với các điện cực sau đó được giải phóng ngay tại đó hoặc được tham gia các phản ứng phụ khác. Một trong những phản ứng phụ phổ biến đó đó là phản ứng cực dương tan. Phản ứng phụ này xảy ra tại các bình điện phân có anot là kim loại mà cầu muối của nó có mặt trong dung dịch điện phân.
Bản chất dòng điện có trong chất điện phân
Thuyết điện ly
Trong dung dịch, những hợp chất hóa học như bazơ, axit và muối bị phân li (có thể là phân li 1 phần hoặc toàn bộ) thành những nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử có tích điện được gọi là ion. Những ion này có thể chuyển động tự do trong dung dịch và biến thành hạt tải điện.
Bản chất dòng điện trong chất điện phân
- Dòng điện trong chất điện phân chính là dòng dịch chuyển có hướng của những ion trong điện trường
- Chất điện phân không có khả năng dẫn điện tốt bằng kim loại
- Dòng điện trong chất điện phân ngoài tải điện lượng còn tải cả vật chất đi theo. Tuy nhiên thì khi tới điện cực chỉ có electron có thể dịch chuyển tiếp còn vật chất sẽ đọng lại ở điện cực và tạo ra hiện tượng điện phân. những ion dương sẽ di chuyển về hướng của catot nên được gọi là cation. Còn những ion âm sẽ di chuyển về hướng của anot nên được gọi là anion.
Bản chất của dòng điện trong chất điện phân
Những hiện tượng diễn ra ở điện cực
- Các ion sẽ chuyển động về các điện cực có thể tác dụng với dung môi hoặc với chất làm điện cực gây nên các phản ứng hóa học. Phản ứng hóa học này được gọi là phản ứng phụ trong hiện điện phân.
- Hiện tượng dương cực bị tan chảy diễn ra khi các anion di chuyển tới anot kéo theo các ion kim loại của điện cực vào trong dung dịch.
Các định luật Fa-ra-dây
Định luật Fa-ra-đây số 1
Khối lượng vật chất sẽ được giải phóng ở điện cực của bình điện phân theo tỉ lệ thuận với điện trường chạy qua bình đó. Chúng ta có công thức như sau:
m = k.q
Định luật Fa-ra-đây số 2
Trông một số nguyên tố: Đương lượng điện hóa của k của một nguyên tố sẽ tỉ lệ thuận với đương lượng gam Ancủa nguyên tố đó. Đồng thời có hệ số tỷ lệ là 1F.F ở đây chính là số Fa-ra-đây.
K = 1Fx A n
Khi kết hợp cả hai định luật trên chúng ta có được công thức fa-ra-đây như sau”
M = 1Fx A nx It
Trong đó:
- F = 96500 C/mol
- A: Là kí hiệu khối lượng phân tử
- n: Là kí hiệu của hóa trị
- m: Là kí hiệu của khối lượng chất được giải phóng ở điện cực (g)
- I: Là kí hiệu của cường độ dòng điện (A)
- t: Là kí hiệu của thời gian dòng điện chạy qua (s)
Sơ đồ dòng điện trong chất điện phân
Ứng dụng của hiện tượng điện phân
Hiện tượng điện phân hiện được ứng dụng rất nhiều trong thực tế sản xuất cũng như thực tế đời sống. Một số ví dụ có thể kể đến như luyện kim, điều chế clo, tinh luyện đồng, xuất, đúc điện, mạ điện… Cụ thể như sau:
Ứng dụng trong luyện kim
Ngành công nghiệp luyện nhôm hiện nay được thực hiện chủ yếu dựa vào hiện tượng điện phân quặng nhôm nóng chảy. Bể điện phân có cực dương được làm từ quặng nhôm nóng chảy và cực âm làm bằng than. Còn chất điện phân chính là muối nhôm nóng chảy với dòng điện chạy qua rơi vào khoảng 104A.
Ứng dụng của dòng điện trong chất điện phân
Ứng dụng trong mạ điện
Bể điện phân của ứng dụng này có anot là một tấm kim loại để mạ còn catot là vật cần mạ. Chất điện phân trong trường hợp này chính là dung dịch muối kim loại dùng để mạ. Dòng điện chạy qua bể mạ sẽ được chọn sao cho thích hợp nhất để có thể đảm bảo được chất lượng của lớp mạ.
Trên đây là những thông tin về dòng điện trong chất điện phân mà chúng tôi đã tổng lại để chia sẻ với các bạn. Hy vọng thông qua bài viết các bạn đã biết được bản chất của dòng điện trong chất điện phân cũng như ứng dụng của nó.
Xem thêm:
- Điện từ trường là gì? Những điều cần biết về điện từ trường
- Điện trở suất là gì? Định nghĩa điện trở suất
- Định nghĩa về điện, dòng điện và điện áp
- Sự khác nhau giữa dòng điện 1 pha và dòng điện 3 pha
- Dòng điện xoay chiều là gì? Ứng dụng của dòng điện xoay chiều
