Chất nào sau đây không dẫn điện được? Đáp án và giải thích

Câu hỏi: Chất nào sau đây không dẫn điện?

• A. KCl rắn, khan.
• B. CaCl₂ nóng chảy.
• C. NaOH nóng chảy.
• D. HBr hòa tan trong nước.

Đáp án đúng là A. KCl rắn, khan. Hợp chất ion KCl ở trạng thái rắn kết tinh có các ion bị giữ chặt tại các nút mạng tinh thể, không có hạt mang điện tự do di chuyển nên chất nào sau đây không dẫn điện được chính là KCl rắn, khan.

Vì sao KCl rắn, khan không thể dẫn điện?

Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện. Một chất muốn dẫn điện thì cấu trúc của nó bắt buộc phải chứa các hạt mang điện tự do như electron hoặc ion.

KCl (potassium chloride) là hợp chất ion điển hình tạo bởi cation K⁺ và anion Cl⁻. Ở trạng thái rắn và khan, lực hút tĩnh điện giữa các ion ngược dấu rất mạnh, giam giữ chặt các hạt này tại các vị trí xác định trong mạng tinh thể. Do các ion K⁺ và Cl⁻ không thể di chuyển tự do, chất rắn này hoạt động như một chất cách điện hoàn toàn.

Vì sao các phương án còn lại đều dẫn điện tốt?

Ba phương án còn lại đều tạo ra các hạt mang điện tự do chuyển động trong hệ:

• B. CaCl₂ nóng chảy: Khi đun nóng đến nhiệt độ nóng chảy, mạng tinh thể ion của canxi clorua bị phá vỡ. Hợp chất chuyển sang thể lỏng chứa các ion Ca²⁺ và Cl⁻ tự do chuyển động, giúp hệ dẫn điện tốt.
• C. NaOH nóng chảy: Tương tự muối nóng chảy, khi natri hiđroxit bị nóng chảy, liên kết giữa các ion Na⁺ và OH⁻ suy giảm, cho phép các ion này di chuyển tự do và dẫn điện.
• D. HBr hòa tan trong nước: HBr là hợp chất cộng hóa trị có cực. Khi hòa tan vào nước, dưới tác dụng của các phân tử nước có cực, liên kết H-Br bị phân cắt hoàn toàn tạo ra cation H⁺ (hay H₃O⁺) và anion Br⁻ tự do. Dung dịch axit tạo thành dẫn điện rất tốt.

Phương án dễ gây nhầm lẫn nhất là HBr hòa tan trong nước, vì học sinh thường nhớ HBr nguyên chất là chất khí cộng hóa trị không dẫn điện nhưng lại bỏ quên điều kiện đã hòa tan vào dung môi nước.

Điều kiện dẫn điện của hợp chất và liên hệ thuyết Arrhenius

Khả năng dẫn điện của một chất phụ thuộc chặt chẽ vào trạng thái tồn tại và bản chất liên kết hóa học:

• Hợp chất ion (muối, bazơ tan): Chỉ dẫn điện ở trạng thái nóng chảy hoặc dung dịch trong nước; không dẫn điện ở trạng thái rắn khan.
• Hợp chất cộng hóa trị phân cực (axit mạnh, bazơ yếu): Bản thân chất tinh khiết không dẫn điện, nhưng khi hòa tan trong nước sẽ phân li thành các ion tự do mang điện.
• Mối liên hệ với thuyết Arrhenius: Theo thuyết điện li của Svante Arrhenius, axit là chất khi tan trong nước phân li ra ion H⁺ (ví dụ: HCl, HBr, H₂SO₄), bazơ là chất khi tan trong nước phân li ra ion OH⁻ (ví dụ: NaOH, KOH), còn muối phân li ra cation kim loại (hoặc NH₄⁺) và anion gốc axit. Sự xuất hiện của các ion tự do này là nguyên nhân trực tiếp giúp dung dịch dẫn được điện.

Mẹo nhận diện nhanh chất dẫn điện và chất không dẫn điện

Để xác định nhanh chất nào sau đây không dẫn điện được trong các bài kiểm tra Hóa học, hãy áp dụng quy tắc loại trừ 3 bước:

1. Loại ngay các muối, bazơ ở trạng thái nóng chảy hoặc dung dịch vì luôn có ion tự do.
2. Loại ngay các axit khi có từ khóa hòa tan trong nước hoặc dung dịch vì đã phân li ra ion.
3. Chọn các hợp chất ion kèm từ khóa rắn, khan hoặc các chất cộng hóa trị không phân cực (chất rắn tinh khiết như đường saccarozơ, rượu nguyên chất).