Giáo trình Điện Hóa Học chương 5: Nhiệt động học điện hóa

Khi cho hai dung dịch điện phân của cùng một chất có nồng độ khác nhau tiếp xúc nhau qua màng xốp. Tại ranh giới hai dung dịch xuất hiện một thế khếch tán mà nguyên nhân là so sự khác khau về linh độ cation và anion của chất trong quá trình khuếch tán từ nơi có nồng độ cao về nơi có nồng độ thấp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Điện Hóa Học chương 5: Nhiệt động học điện hóa Ch−¬ng Ch−¬ng 5 NhiÖt NhiÖt ®éng häc ®iÖn ho¸5.1. Sù xuÊt hiÖn thÕ trªn ranh giíi ph©n chia pha Sù5.1.1. ThÕ ®iÖn ho¸. Khi xÐt c©n b»ng trªn ranh giíi pha cã mÆt c¸c phÇn tö tÝch ®iÖn, kh¸i niÖm thÕ®iÖn ho¸ cã ý nghÜa c¬ b¶n. Mét c¸ch h×nh thøc, thÕ ®iÖn ho¸ cã thÓ ®Þnh nghÜa t−¬ngtù thÕ ho¸ häc. §èi víi c¸c tiÓu ph©n kh«ng tÝch ®iÖn ta cã: ∂G µi = ( )P,T, Nj # i (5.1) ∂N i §èi víi c¸c tiÓu ph©n tÝch ®iÖn, ta cã: ∂G µi = ( ) P,T, Nj # i (5.2) ∂N i víi d G = -SdT + Vdp + ∑ µi dNi + F ∑ Zi ϕ dNi (5.3) Do ®ã, thÕ ®iÖn ho¸ bao gåm mét hîp phÇn ho¸ häc vµ mét hîp phÇn ®iÖn. µ i = µi + Zi F ϕ (5.4) Khi xÐt c¸c hiÖn t−îng trªn ranh giíi ph©n chia pha cÇn thiÕt nªu ra c¸c ®¹il−îng ®ã thuéc pha nµo, vÝ dô ®èi víi pha α th×: µ i α = µi + Zi F ϕ (5.5) Nh− vËy, thÕ ®iÖn ho¸ ®−îc xem nh− lµ c«ng ®Ó chuyÓn tiÓu ph©n tÝch ®iÖn tõ v«cïng trong ch©n kh«ng ®Õn ®iÓm ®· cho n»m trong lßng pha. C«ng nµy ngoµi hîp phÇnho¸ häc, cßn mét hîp phÇn n÷a ®Ó th¾ng c¸c lùc ®iÖn. H×nh 5.1: S¬ ®å biÓu thÞ thÕ hãa häc vµ thÕ ®iÖn hãa H×nh 475.1.2. ThÕ tiÕp xóc gi÷a kim lo¹i-kim lo¹i Cho hai kim lo¹i tiÕp xóc nhau, khi x¸c lËp c©n b»ng trªn ranh giíi gi÷a hai kimlo¹i x¶y ra sù san b»ng thÕ ®iÖn ho¸ cña c¸c electron trong c¸c kim lo¹i M1 vµ M2. M2 e M 1 H×nh 5.2: Sù xuÊt hiÖn thÕ tiÕp xóc kim lo¹i - kim lo¹i H×nh e- (M1) ⇔ e-(M2) §iÒu kiÖn c©n b»ng cã d¹ng: µe (M1) = µe (M2) - Fϕ M1 M2 M1 M2 hay µ µ - Fϕ = e e ϕ M2 M1 M2 M1 M2 ϕ= = (µ -µ -ϕ Suy ra ∆ ) /F (5.6) e e M1 (5.6) lµ biÓu thøc thÕ trªn ranh giíi kim lo¹i-kim lo¹i, cßn gäi lµ thÕ tiÕp xóc.5.1.3. ThÕ khuÕch t¸n. Khi cho hai dung dÞch ®iÖn ph©n cña cïng mét chÊt cã nång ®é kh¸c nhau tiÕpxóc nhau qua mµng xèp. T¹i ranh giíi hai dung dÞch xuÊt hiÖn mét thÕ khÕch t¸n ϕD mµnguyªn nh©n lµ do sù kh¸c nhau vÒ linh ®é cation vµ anion cña chÊt trong qu¸ tr×nhkhuÕch t¸n tõ n¬i cã nång ®é cao vÒ n¬i cã nång ®é thÊp. ThÕ khuÕch t¸n cßn xuÊt hiÖn gi÷a ranh giíi hai dung dÞch kh¸c nhau cã chungnång ®é.5.1.4. ThÕ tiÕp xóc gi÷a kim lo¹i - dung dÞch Khi cho kim lo¹i M tiÕp xóc víi dung dÞch chøa ion Mn+ th× x¶y ra qu¸ tr×nhkhuÕch t¸n ion Mn+ tõ kim lo¹i vµo dung dÞch vµ ng−îc l¹i víi tèc ®é kh¸c nhau: Mn+(k.l) ⇔ Mn+(d.d) NÕu tèc ®é chuyÓn Mn+ tõ kim lo¹i vµo dung dÞch lín h¬n qu¸ tr×nh chuyÓn Mn+tõ dung dÞch vµo kim lo¹i, th× trªn bÒ mÆt kim lo¹i sÏ tÝch ®iÖn ©m vµ trªn ranh giíi phakim lo¹i - dung dÞch h×nh thµnh líp ®iÖn kÐp lµm xuÊt hiÖn b−íc nh¶y thÕ ϕ gäi lµ thÕtiÕp xóc kim lo¹i - dung dÞch . Trong tr−êng hîp ng−îc l¹i th× bÒ mÆt kim lo¹i tÝch ®iÖn d−¬ng vµ trªn ranh giíipha còng xuÊt hiÖn thÕ ϕ. 48 H×nh 5.3: Sù xuÊt hiÖn thÕ tiÕp xóc kim lo¹i - dung dÞch H×nh Nh− vËy, trªn ranh giíi kim lo¹i - dung dÞch cã t¹o b−íc nh¶y thÕ mµ nguyªnnh©n lµ do sù chuyÓn c¸c ion tõ pha nµy sang pha kh¸c víi nh÷ng l−îng kh«ng t−¬ng®−¬ng nhau. Khi c©n b»ng ®¹t ®−îc, ta cã: µM+k.l = µM+d.d hay µM+M + Z+ F ϕM = µM+d.d + Z+ F ϕd.d Do vËy thÕ galvani trªn ranh giíi kim lo ...