Các chất điện li yếu là gì? Đặc điểm của quá trình điện li

Các chất điện li yếu được hình thành do quá trình phân li các chất trong dung dịch thành ion âm và chất còn lại tồn tại dưới dạng dung dịch. Hãy cùng khám phá thêm về hiện tượng điện li và tính chất dẫn điện của các chất thông qua bài viết dưới đây.

Sự điện li là gì? Chất điện li là gì?

Sự điện li là gì?

Sự điện li là quá trình phân giải chất trong dung dịch nước hoặc khi ở trạng thái nóng chảy. Khi chất điện li tan trong nước, nó tách thành các ion dương (cation) và ion âm (anion), tạo nên sự phân li của chất đó. Đây là hiện tượng quan trọng gây ra khả năng dẫn điện của dung dịch.

Chất điện li là gì?

Chất điện li là những hợp chất có khả năng tan trong nước hoặc khi nóng chảy và phân li thành các ion dương và ion âm. Chất điện li gồm các chất điện li mạnh và các chất điện li yếu. Nói cách khác, dung dịch có khả năng dẫn điện được coi là chất điện li. Điều này chỉ áp dụng cho các hợp chất hóa học và không bao gồm các nguyên tố. Ví dụ điển hình là axit, bazơ, và muối, đều là những chất điện li.

Trong môi trường dung dịch, các hợp chất hóa học như axit, bazơ và muối trải qua quá trình phân li, một phần hoặc toàn bộ, tạo thành các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử mang điện gọi là ion. Những ion này có khả năng tự do di chuyển trong dung dịch, tạo thành hạt tải điện, làm cho dung dịch có khả năng dẫn điện.

Quá trình phân li của một số hợp chất:

• Axit: Chia thành gốc axit (ion âm) và H+.
• Bazo: Phân li thành OH– (ion âm) và ion dương (kim loại).
• Muối: Tách thành gốc axit (ion âm) và ion dương (kim loại).

Một số bazơ không chứa ion kim loại cũng trải qua quá trình phân li thành ion trong dung dịch.

Anion và cation là những phần của phân tử mang điện tích dương, tạo nên tính chất dẫn điện của chất điện li trong dung dịch.

Phân loại chất điện li

Các chất điện li mạnh

Chất điện li mạnh là chất mà khi tan trong nước, các phân tử của nó phân li hoàn toàn thành ion.

Các hợp chất thuộc chất điện li mạnh bao gồm:

• Các axit mạnh: Được biểu diễn bởi các axit như HCl, HNO3, H2SO4, HBr, HI, HClO4, HClO3…
• Các bazơ tan: Ví dụ như NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2…
• Hầu hết các muối: Chẳng hạn như NaCl, CuSO4, KNO3…

Phương trình điện li của chất điện li mạnh thường được biểu diễn bằng mũi tên một chiều (→).

Ví dụ:

• H2SO4 → 2H+ + SO4 (2-)
• KOH → K+ + OH-
• Na2SO4 → 2Na+ + SO4 (2-)

Các chất điện li yếu

Các chất điện li yếu là chất khi tan trong dung dịch nước chỉ có một số phân tử hoà tan phân li thành ion, chất còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch.

Các hợp chất thuộc chất điện li yếu bao gồm:

• Các axit yếu: Như H2S, H2CO3, H3PO4, HCOOH…
• Các bazơ yếu: Ví dụ như Mg(OH)2, Fe(OH)2, Fe(OH)3…

Phương trình điện li của các chất điện li yếu thường được biểu diễn bằng cách sử dụng hai mũi tên hai chiều (⇌) để thể hiện sự cân bằng giữa dạng phân tử và ion.

Ví dụ:

• H2S ⇌ H+ + HS-
• HF ⇌ H+ + F-
• H3PO4 ⇌ 2H+ + (PO4)3-

Để đánh giá mức độ điện li của chất điện li yếu, người ta sử dụng đại lượng độ điện li (α), được tính bằng tỷ lệ giữa số phân tử phân li và tổng số phân tử hoà tan. 

Quá trình điện li của các chất điện li yếu là quá trình thuận nghịch. Cân bằng điện li yếu là cân bằng động. 

Chất không điện li

Chất không điện li là các chất khi tan trong nước không thể phân li ra ion. Mặc dù chất vẫn có thể tan hoàn toàn trong nước nhưng vẫn tồn tại dưới dạng phân tử. 

Ví dụ:

• C6H12O6, C12H12O11, C6H6, CH4, C2H5OH, O2, CH3COOCH3, …

Chất nào là các chất điện li yếu? 

Để xác định chất nào là các chất điện li yếu, phương pháp cơ bản là thực nghiệm và thực hiện cân bằng điện li. Cân bằng điện li xảy ra khi tốc độ phân li (phản ứng thuận) cân bằng với tốc độ kết hợp giữa các ion để tạo phân tử chất điện li (phản ứng nghịch). 

Đặc điểm của cân bằng điện li: 

• Các phản ứng thuận nghịch tạo thành một hệ cân bằng, được gọi là cân bằng điện li.
• Cân bằng điện li thuộc loại cân bằng động, tuân theo nguyên lý chuyển dịch cân bằng Lơ Sa-tơ-li-ê (Le Chatelier).
• Sự dịch chuyển cân bằng phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ mol/lít của chất tan.

Khi nhiệt độ tăng hoặc dung dịch loãng, sự phân li càng hoàn toàn, và cân bằng càng chuyển theo chiều thuận. So sánh độ mạnh của các chất điện li ở cùng điều kiện nhiệt độ và nồng độ là cần thiết.

Khi so sánh ở cùng nhiệt độ và nồng độ, chất điện li càng mạnh thì sự phân li càng hoàn toàn, cân bằng càng chuyển theo chiều thuận và ngược lại, chất điện li càng yếu thì sự phân li càng không hoàn toàn, cân bằng càng chuyển theo chiều nghịch.

Nếu xét các chất: KNO3, NaOH, HCl, NH4Cl, HNO3, KOH, MgCl2, Ca(OH)2, CH3COOH, chất điện li yếu trong số đó là CH3COOH.

Giải thích:

• HCl là axit mạnh, MgCl2 là muối tan, Ca(OH)2 là dung dịch bazơ, KNO3 là muối tan, NaOH là bazơ mạnh, và tất cả đều là chất điện li mạnh.
• CH3COOH là axit yếu vì chỉ một phần phân li thành ion theo phương trình điện li CH3COOH ⇄ CH3COO− + H+. Do đó, CH3COOH được xác định là chất điện li yếu trong các chất nêu trên.

Một số câu hỏi thường gặp về các chất điện li yếu

Câu hỏi 1: Khái niệm về chất điện li yếu là gì?

Trả lời: Chất điện li yếu hay còn được gọi là chất phân ly yếu, là những hợp chất hóa học có khả năng phân ly thành các ion trong dung dịch, nhưng chỉ một phần nhỏ so với tổng số chất, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử. Điều này ngụ ý rằng trong dung dịch của chất điện li yếu, một phần ít chất sẽ phân ly thành ion, trong khi phần còn lại vẫn giữ nguyên ở dạng phân tử.

Câu hỏi 2: Ví dụ về các chất điện li yếu?

Trả lời: Các ví dụ về chất điện li yếu bao gồm axit axetic (CH3COOH), amoni (NH3) và nước (H2O). Trong dung dịch của những chất này, một phần nhỏ sẽ phân ly thành ion, như H+ hoặc NH4+ trong axit axetic và amoni, còn H+ và OH- trong nước, trong khi phần lớn vẫn giữ nguyên ở dạng phân tử.

Câu hỏi 3: Tại sao chất điện li yếu chỉ phân ly một phần nhỏ?

Trả lời: 

• Chất điện li yếu chỉ phân ly một phần nhỏ do khả năng phân ly của chúng thường bị hạn chế bởi cân bằng hóa học và các yếu tố khác trong môi trường. 
• Sự cân bằng này xuất phát từ sự cân nhắc giữa tổng năng lượng của các phân tử phân ly và tạo thành ion so với năng lượng của chất phân ly ban đầu. 
• Những yếu tố khác như sự cản trở từ các phân tử không phân ly và tương tác giữa các ion cũng có thể giảm khả năng phân ly.

Câu hỏi 4: Ứng dụng của chất điện li yếu là gì?

Trả lời: Các chất điện li yếu có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm:

• Trong hóa học và phân tích hóa học: Tạo môi trường pH đặc biệt để nghiên cứu phản ứng hoặc đo lường nồng độ các ion trong dung dịch.
• Trong sinh học: Nước, một chất điện li yếu, đóng vai trò quan trọng trong các phản ứng hóa học trong tế bào cũng như tạo điều kiện cho sự sống.
• Trong công nghiệp: Các chất điện li yếu được sử dụng trong sản xuất và chế biến thực phẩm, dược phẩm và nhiều sản phẩm khác như axit axetic và amoni.

Qua bài viết này, hy vọng các bạn đã có thêm thông tin về chất điện li và phân biệt được chất nào là các chất điện li yếu. Đừng quen theo dõi Sách điện tử để có thêm nhiều kiến thức bổ ích trong chương trình của Sách giáo khoa hóa học lớp 11.