1. Hệ thống phân tán 1.1. Hệ phân tán thô 1.2. Hệ phân tán keo 1.3. Hệ dung dịch thật 2. Nồng độ của dung dịch 2.1. Nồng độ phần trăm, C% 2.2. Nồng độ mol, CM 2.3. Nồng độ đương lượng gam, CN 2.4. Nồng độ molan, Cm 2.5. Nồng độ phần mol, xi 3. Sự hòa tan, hiệu ứng nhiệt của quá trình hòa tan 4. Độ hòa tan 5. Tính chất của dung dịch 5.1. Áp suất hơi bão hòa của dung dịch chứa chất tan không bay hơi. Định luật Raoult I 5.2. Nhiệt độ sôi và nhiệt độ đông đặc của dung dịch chứa chất hòa tan không bay hơi. Định luật Raoult II 5.3. Áp suất thẩm thấu
HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương 6: Dung dịch CHƢƠNG 6: DUNG DỊCH MỤC TIÊU G2.2 Tính tốn loại nồng độ dung dịch Tính tốn thơng số dung dịch không điện ly dung dịch điện ly G2.4 Có khả chủ động tự tìm kiếm tài liệu, tự nghiên cứu trình bày nội dung liên quan đến mơn học G3 Có khả giao tiếp văn viết G4 Vận dụng lý thuyết học để giải thích vấn đề thực tế liên quan NỘI DUNG Hệ thống phân tán 1.1 Hệ phân tán thô 1.2 Hệ phân tán keo 1.3 Hệ dung dịch thật Nồng độ dung dịch 2.1 Nồng độ phần trăm, C% 2.2 Nồng độ mol, CM 2.3 Nồng độ đương lượng gam, CN 2.4 Nồng độ molan, Cm 2.5 Nồng độ phần mol, xi Sự hịa tan, hiệu ứng nhiệt q trình hịa tan Độ hịa tan Tính chất dung dịch 5.1 Áp suất bão hòa dung dịch chứa chất tan không bay Định luật Raoult I 5.2 Nhiệt độ sôi nhiệt độ đông đặc dung dịch chứa chất hịa tan khơng bay Định luật Raoult II 5.3 Áp suất thẩm thấu Đọc sách HÓA HỌC ĐẠI CƢƠNG (Nguyễn Đức Chung) Chƣơng 8: DUNG DỊCH từ trang 245-261 HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương 6: Dung dịch Hệ thống phân tán Một hệ gồm hai (hay nhiều) chất, (hay nhiều) chất dạng hạt kích thước nhỏ phân bố vào chất hệ gọi hệ phân tán Chất phân bố pha phân tán, cịn chất có pha phân tán phân bố gọi môi trường phân tán Tùy thuộc vào trạng thái pha phân tán môi trường phân tán, người ta gọi tên hệ phân tán sau: Pha phân tán Môi trƣờng phân tán Tên hệ phân tán Ví dụ Rắn Rắn Dung dịch rắn Hợp kim vàngbạc Rắn Lỏng Huyền phù Nước sông Lỏng Lỏng Nhũ tương Sữa bị Rắn Khí Khói Khói bếp Lỏng Khí Sương Sương mù Tính chất hệ phân tán (đặc biệt tính bền) phụ thuộc vào kích thước pha phân tán Khi hạt pha phân tán lớn pha phân tán dễ lắng xuống hệ không bền Dựa vào kích thước, người ta chia hệ phân tán thành ba loại: hệ phân tán thô, hệ keo dung dịch thực 1.1 Hệ phân tán thơ Có kích thước hạt phân tán khoảng từ 107 đến 104 m Hệ không bền, dễ lắng nhìn thấy kính hiển vi hay mắt thường 1.2 Hệ dung dịch keo Có kích thước hạt phân tán khoảng từ 109 đến 107 m Hệ tương đối bền, lắng nhìn thấy kính siêu hiển vi 1.3 Hệ dung dịch thật Thường gọi dung dịch có kích thước hạt phân tán kích thước phân tử hay ion (1010 m) Hệ bền, không lắng Trong dung dịch thật, hạt pha phân tán phân tử mơi trường phân tán có kích thước gần nên khơng cịn bề mặt phân chia Tồn dung dịch hệ đồng thể Lúc này, chất phân tán gọi chất tan, môi trường phân tán gọi dung mơi q trình phân tán gọi q trình hịa tan Dung dịch lỏng hình thành mơi trường phân tán pha lỏng, pha phân tán rắn, lỏng hay khí Đây hệ hay gặp thực tế Dung dịch rắn có mơi trường phân tán pha rắn Tóm lại, dung dịch hệ pha nhiều cấu tử mà thành phần biến đổi giới hạn định Nồng độ dung dịch Nồng độ dung dịch lượng chất tan có đơn vị khối lượng hay đơn vị thể tích dung dịch hay dung mơi Các loại nồng độ chủ yếu thường sử dụng sau: HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương 6: Dung dịch 2.1 Nồng độ phần trăm, C% (%) Được biểu diễn số gam chất tan có 100g dung dịch, ký hiệu C% Ví dụ: dung dịch H2SO4 10% có chứa 10g H2SO4 90g H2O 100g dung dịch C% A 100% A B Trong đó: C%: nồng độ phần trăm (%) A: khối lượng chất tan (gam) B: khối lượng dung môi (gam) Lƣu ý: khối lượng riêng dung dịch: d mdd Vdd Ví dụ : Cần ml dung dịch KOH 40% (d = 1460 kg/m3) để pha thành 800ml dung dịch KOH 12% (d = 1100 kg/m3) ĐS : 180,8ml 2.2 Nồng độ mol, CM (M) Được biểu diễn số mol chất tan có lít dung dịch, ký hiệu CM Ví dụ: dung dịch H2SO4 2M có chứa mol H2SO4 (298 = 196g H2SO4) lít dung dịch CM n m V M V Trong đó: CM: nồng độ mol (M mol/L) n : số mol chất tan (mol) m: khối lượng chất tan (gam) M: phân tử lượng chất tan V: thể tích dung dịch (lít) Ví dụ : Cần kg KOH nước để điều chế 75 lít dung dịch KOH 12% có khối lượng riêng d = 1100kg/m3? Xác định nồng độ mol/lit dung dịch? ĐS : 9,9kg KOH ; 72,6kg H2O ; CM = 2,35M Ví dụ : Tại 25 oC, dung dịch nước chứa ure CO(NH2)2 với nồng độ 5% (khối lượng riêng dung dịch d = 1,04 g/ml) Tính nồng độ mol, nồng độ molan, nồng độ phần mol dung dịch HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương 6: Dung dịch 2.3 Nồng độ đương lượng gam, CN (N) Khái niệm đƣơng lƣợng : đương lượng nguyên tố hay hợp chất số phần khối lượng nguyên tố hay hợp chất kết hợp thay vừa đủ với 1,008 phần khối lượng hydro phần khối lượng oxy với đương lượng chất khác biết Đương lượng gam (Đ) chất lượng chất tính g có trị số đương lượng Ví dụ : 1,008g hydro tác dụng vừa đủ với 8,0g oxy để tạo thành H2O ĐH=1,008g, ĐO=8,0g 1,008g hydro tác dụng vừa đủ với 35,5g Cl để tạo thành HCl ĐH=1,008g, ĐCl=35,5g 8,0g oxy tác dụng vừa đủ với 3,0g C để tạo thành CO2 ĐO=8,0g, ĐC=3,0g 35,5g Cl tác dụng vừa đủ với 23,0g Na để tạo thành NaCl ĐCl=35,5g, ĐNa=23,0g 49g H2SO4 tác dụng vừa đủ với 32,5g Zn để tạo thành ZnSO4 ĐH2SO4=49,0g, ĐZn=32,5g Ý nghĩa khái niệm đương lượng : Đương lượng nguyên tố số đơn vị khối lượng của nguyên tố tương ứng với đơn vị hóa trị Đ M a Đ: đương lượng gam M : khối lượng nguyên tử a : hóa trị Ví dụ : Oxy có hóa trị 2, ĐO=16/2=8 Carbon có hóa trị phản ứng 2C+O2=2CO nên ĐC=12/2=6 Carbon có hóa trị phản ứng C+O2=CO2 nên ĐC=12/4=3 Đương lượng hợp chất số đơn vị khối lượng hợp chất tương ứng với đơn vị hóa trị mà hợp chất đem trao đổi kết hợp với hợp chất khác phản ứng Đương lượng acid: Đacid = khối lượng phân tử acid số ion H+ điện ly từ phân tử acid Ví dụ : H2SO4 (dd) + NaOH (dd) NaHSO4(dd) + H2O (l) ĐH2SO4 = M H2SO4/1 = 98 Ví dụ : H2SO4 (dd) + 2NaOH (dd) Na2SO4(dd) + 2H2O (l) ĐH2SO4 = M H2SO4/2 = 49 Đương lượng base: Đbase = khối lượng phân tử base số ion OH- điện ly từ phân tử base Ví dụ : H2SO4 (dd) + NaOH (dd) NaHSO4(dd) + H2O (l) H2SO4 (dd) + 2NaOH (dd) Na2SO4(dd) + 2H2O (l) ĐNaOH = MNaOH/1 = 40 HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương 6: Dung dịch Đương lượng muối: Đmuối = khối lượng phân tử muối tổng điện tích dương phần kim loại (cũng tổng điện tích âm phần gốc acid) Ví dụ : Fe2(SO4)3(dd) + 6NaOH (dd) 2Fe(OH)3(r) + 3Na2SO4(dd) ĐFe2(SO4)3 = MFe2(SO4)3/6 = 66,66 Đương lượng chất oxy hóa/khử: Đoxh(kh) = khối lượng phân tử chất oxh/khử số electron trao đổi tiểu phân Ví dụ: phản ứng 2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O ĐKMnO = 158/5= 31,6 ĐFeSO = 151,8/1 = 151,8 4 Vì hóa trị ngun tố, số H+ số OH- điện ly acid base, số electron nhận nhường chất oxy hóa chất khử thay đổi tùy theo điều kiện phản ứng, nên đương lượng chất có giá trị biến đổi Mối liên hệ số gam (m) số đương lượng gam (n’) chất có đương lượng gam Đ m n' Đ Nồng độ đương lượng gam biểu diễn số đương lượng gam chất tan có lít dung dịch, ký hiệu CN, đơn vị đlg/lit hay N CN n' m V ĐxV Ví dụ: dung dịch NaOH 2N có nghĩa lít dung dịch có đương lượng gam NaOH (80g NaOH) Ví dụ: dung dịch H2SO4 1N có chứa đương lượng gam H2SO4 (Đ=98/2 = 49g H2SO4) lít dung dịch Mối liên hệ nồng độ đương lượng (CN) nồng độ mol (CM): Từ M n m n' m Đ CM CN a V MxV V ĐxV Vậy CN=CM x a (a số hóa trị mà hợp chất đem trao đổi kết hợp với hợp chất khác phản ứng) HĨA ĐẠI CƯƠNG Chương 6: Dung dịch Ví dụ: Tìm nồng độ đương lượng gam (CN) của: a) dung dịch NaOH 1,5M b) dung dịch KOH 2M c) dung dịch H2SO4 1M Ví dụ: Tìm nồng độ đương lượng gam CN dung dịch KBrO 1,5M, trường hợp sau: a) KBrO bị oxy hóa thành KBrO3 b) KBrO bị khử thành KBr Định luật đương lượng Dalton : Các chất tác dụng với theo khối lượng tỷ lệ với đương lượng chúng Có nghĩa : số đương lượng chất phản ứng phải n’A = n’B CN,A.VA=CN,B.VB Ví dụ : Để trung hòa 20 ml dung dịch acid nồng độ 0,1N cần ml dung dịch NaOH Tính lượng NaOH có lít dung dịch? ĐS : 10g Ví dụ : Để trung hịa 20ml dung dịch chứa 12g kiềm lít dung dịch phải dùng 24 ml dung dịch acid 0,25N Xác định đương lượng gam kiềm? ĐS : 40g 2.4 Nồng độ molan, Cm Được biểu diễn số mol chất tan có 1000 gam dung môi, ký hiệu Cm Cm nct mdm (kg ) Ví dụ: dung dịch H2SO4 có nồng độ molan Cm = có chứa mol H2SO4 1000g nước Gọi a số gam chất tan có phân tử lượng M b số gam dung mơi, ta có cơng thức tính nồng độ molan: a 1000 Cm x M b 2.5 Nồng độ phần mol, xi Được biểu diễn tỉ số số mol chất tan với tổng số mol chất tan dung môi n xi i Trong đó: xi: nồng độ phần mol chất i ni ni: số mol chất i ni: tổng số mol tất chất tan dung mơi HĨA ĐẠI CƯƠNG Chương 6: Dung dịch Sự hịa tan, hiệu ứng nhiệt q trình hòa tan Khi cho chất rắn A hòa tan vào nước, ln xảy hai q trình hịa tan kết tinh Q trình hịa tan : phân tử dung môi tương tác với bề mặt rắn, làm cho phân tử ion chất tan tách khỏi bề mặt rắn, khuếch tán vào dung môi dạng hydrat A.nH2O Quá trình kết tinh: hạt chất tan chuyển động hỗn loạn dung môi, va chạm bề mặt chất rắn bị chất rắn giữ lại Chất rắn + dung mơi Hịa tan Dung dịch Kết tinh Hai trình xảy song song, theo thời gian, tốc độ q trình hịa tan ngày giảm, ngược lại trình kết tinh ngày tăng Khi hai trình thuận nghịch đạt trạng thái cân hòa tan dung dịch bão hịa Ví dụ : Hịa tan muối ăn vào nước Khi hòa tan vào nước, mạng lưới tinh thể ion NaCl bị phá vỡ (cần tiêu tốn lượng trình thu nhiệt) Các ion tương tác với phân tử nước trình tỏa nhiệt Sự solvat hóa Dung mơi nước - hydrat hóa Mỗi ion bao bọc phân tử nước Q trình hịa tan bao gồm ba bước: Dung mơi Chất tan Dung dịch HĨA ĐẠI CƯƠNG Chương 6: Dung dịch Nhiệt hòa tan chất nhiệt lƣợng tỏa hay hấp thụ vào hòa tan mol chất vào lƣợng dung môi đủ lớn Q trình hịa tan chất vào dung mơi q trình thu nhiệt tỏa nhiệt Hiệu ứng nhiệt q trình hịa tan Hht =H1 +H2H3 = Hcp + Hs H1 +H2 = Hcp (quá trình chuyển pha) H3 = Hs (q trình solvat hóa) Sự solvat hóa ln ln q trình tỏa nhiệt H3 = Hs < Tương tự, độ thay đổi entropy q trình hịa tan: Sht =S1 +S2S3 = Scp + Ss Sự solvat hóa làm giảm độ hỗn loạn hệ nên Ss < Một chất tan dung môi áp suất nhiệt độ không đổi, có biến thiên đẳng áp: Ght = Hht TSht Hịa tan chất rắn vào dung mơi Hht dương Chất rắn + Dung mơi Dung dịch âm Hcp > (vì phá hủy mạng tinh thể đòi hỏi phải cung cấp lượng) Hs < (vì solvat hóa ln ln q trình tỏa nhiệt) Vậy Hht dƣơng âm tùy theo trình chiếm ƣu Ss < Scp > (vì làm tăng độ hỗn loạn hệ) Và luôn Scp >> Ss Vậy Sht luôn dƣơng Vậy Ght < nhiệt độ cao Do vậy, độ tan chất rắn thường tăng nhiệt độ tăng Hịa tan chất khí vào dung mơi Chất khí + Dung môi Dung dịch Hht < Hcp < (vì thực chất trình ngưng tụ khí) Hs < (vì solvat hóa ln ln q trình tỏa nhiệt) Vậy Hht ln ln âm q trình hịa tan chất khí vào dung mơi luôn tỏa nhiệt Ss < Scp < (vì làm giảm thể tích hệ) Vậy Sht ln âm Vậy Ght < nhiệt độ thấp Do vậy, độ tan chất khí thường tăng nhiệt độ giảm Độ tan Độ tan (ký hiệu S) đại lượng đặc trưng cho khả hịa tan chất dung mơi Độ tan chất nồng độ dung dịch bão hịa chất điều kiện xác định Thông thường người ta biểu thị độ tan S theo ba cách, tùy theo dạng chất tan: - Chất rắn: S = số gam chất tan 100g dung mơi - Chất khí: S = số ml chất tan 100g dung mơi - Chất điện ly tan: S = số mol chất tan lit dung dịch (nồng độ mol/lit hay M) HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương 6: Dung dịch Đánh giá mức độ hòa tan: S > 10g chất tan /100g dung môi dễ tan S < 1g chất tan /100g dung mơi khó tan S < 0,01g chất tan /100g dung môi gần không tan Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan : Bản chất chất tan dung môi Nhiệt độ Áp suất Mơi trường, có mặt ion lạ 4.1 Ảnh hưởng chất chất tan dung môi đến độ tan Thực nghiệm cho thấy: “Các chất có cấu tạo phân tử giống dễ hòa tan vào nhau” Nghĩa là, “chất tƣơng tự tan dung môi tƣơng tự”, chất phân cực tan dung môi phân cực, chất phân cực tan dung mơi phân cực Ví dụ : Muối ăn NaCl (phân cực) nên dễ dàng hòa tan nước (phân cực), không tan ether benzene (kém phân cực) I2 (kém phân cực) nên dễ dàng tan ether benzene (kém phân cực), không tan nước (phân cực) 4.2 Ảnh hưởng nhiệt độ đến độ tan Độ tan chất rắn thường tăng nhiệt độ tăng (như phân tích mục 3.) Độ tan chất khí thường tăng nhiệt độ giảm (như phân tích mục 3.) Độ tan chất lỏng chất lỏng tùy thuộc vào lực tương tác phân tử hai chất lỏng, xảy trường hợp: Hịa tan vơ hạn : ví dụ glycerine hịa tan nước theo tỷ lệ Lượng chất nhiều chất dung mơi Hịa tan có giới hạn : ví dụ trộn aniline vào nước nhiệt độ thường có tách lớp aniline khơng tan nước Khi đun nóng độ tan aniline nước tăng dần, đến 167 oC aniline nước trộn lẫn hồn tồn Hầu khơng hịa tan vào 4.3 Ảnh hưởng áp suất đến độ tan Áp suất không ảnh hưởng nhiều đến độ tan chất rắn chất lỏng ảnh hưởng đáng kể đến chất khí Chất khí + dung mơi dung dịch Hht < Khi nhiệt độ không thay đổi, áp suất tăng cân chuyển dịch theo chiều giảm số mol khí Nghĩa q trình chất khí tan vào dung mơi độ tan tăng HĨA ĐẠI CƯƠNG Chương 6: Dung dịch Tính chất dung dịch Lưu ý phần xét tính chất dung dịch lỗng chứa chất tan khơng bay hơi, khơng điện ly 5.1 Áp suất bão hịa 5.1.1 Áp suất bão hòa chất lỏng nguyên chất Quá trình bay tự nhiên chất lỏng trình thuận nghịch đồng thời với xảy trình ngưng tụ Chất lỏng Bay (H>0) Chất Ngưng tụ (H0) Dung môi (l) + Chất tan Dung dịch Chất Ngưng tụ (H0) Chất lỏng Chất Ngưng tụ (H0) Chất Ngưng tụ (H ts0 Ks số nghiệm sôi dung môi, phụ thuộc vào chất dung mơi Cơng thức tính nồng độ molan a 1000 Cm x M b Với a số gam chất tan, b số gam dung môi, M phân tử lượng chất tan Đối với chất lỏng nguyên chất, sôi tiếp tục giữ nhiệt độ sôi không thay đổi Đối với dung dịch có chứa chất tan khơng bay khơng điện ly, q trình sơi, nồng độ dung dịch tăng lên nhiệt độ dung dịch tiếp tục tăng Khi dung môi bay làm nồng độ chất tan tăng dần đến dung dịch đạt bão hòa, chất tan kết tinh tách khỏi dung dịch bắt đầu xuất tinh thể chất tan hệ đạt cân hòa tan - kết tủa nồng độ dung dịch không thay đổi nữa, dung dịch tiếp tục giữ nhiệt độ sơi 12 HĨA ĐẠI CƯƠNG Chương 6: Dung dịch Ví dụ : Tính nhiệt độ sơi dung dịch chứa gam glucose (C6H12O6) 100g nước atm Biết nước có Ks = 0,51 ĐS : 100,26oC Ví dụ: Khi hịa tan 3,24 gam lưu huỳnh vào 40 gam benzene nhiệt độ sơi dung dịch tăng lên 0,81oC Tính xem dung dịch này, phân tử lưu huỳnh gồm nguyên tử? Biết benzene có Ks = 2,53 độ /mol ĐS : nguyên tử 5.2.3 Nhiệt độ đông đặc chất lỏng Chất lỏng Đông đặc (H0) Nhiệt độ đông đặc chất lỏng nhiệt độ áp suất bề mặt pha lỏng áp suất bề mặt pha rắn Ví dụ : 0oC áp suất bão hòa H2O lỏng 4,6mmHg, áp suất bão hịa nước đá, nước bắt đầu đông đặc 5.2.4 Nhiệt độ đông đặc dung dịch chứa chất hịa tan khơng bay Dung mơi (l) + Chất tan Dung dịch Đông đặc (H0) Dung dịch có áp suất bão hịa nhỏ dung mơi ngun chất Nước ngun chất đông đặc oC, ứng với áp suất bên ngồi 0,006 atm, hay 4,6 mmHg Ví dụ : dung dịch nước đường 0oC có áp suất bão hòa nhỏ 4,6mmHg (đây áp suất bên ngồi nước ngun chất đơng đặc) Tại nhiệt độ 0oC dung dịch nước đường chưa đông đặc Muốn dung dịch đông đặc cần giảm nhiệt độ dung dịch xuống (để cân chuyển dịch theo chiều tỏa nhiệt, nghĩa tạo chất rắn) áp suất bão hòa bề mặt pha lỏng với áp suất bề mặt pha rắn, dung dịch đơng đặc Vậy dung dịch có nhiệt độ đông đặc thấp dung môi nguyên chất Ngược lại với nhiệt độ sôi, nồng độ dung dịch lớn, nhiệt độ đông đặc dung dịch thấp 13 HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương 6: Dung dịch Định luật Raoult II: “Độ giảm nhiệt độ đông đặc dung mơi dung dịch lỗng với chất tan khơng bay không điện ly, tỷ lệ thuận với nồng độ molan chất tan dung dịch” tđ= Kđ x Cm tđ = tđ - tđ (nhiệt độ đông đặc dung môi – nhiệt độ đông đặc dung dịch) Luôn nhớ tđ > tđ Kđ số nghiệm đông dung môi, phụ thuộc vào chất dung môi a 1000 Cm x M b Với a số gam chất tan b số gam dung môi, M phân tử lượng chất tan Đối với chất lỏng nguyên chất, đông đặc tiếp tục giữ nhiệt độ đơng đặc khơng thay đổi Đối với dung dịch có chứa chất tan không bay không điện ly, q trình đơng đặc, dung mơi tách khỏi dung dịch, nồng độ chất tan dung dịch tăng lên nhiệt độ dung dịch tiếp tục giảm Đến bắt đầu xuất tinh thể chất tan (khi dung môi tách khỏi dung dịch làm nồng độ chất tan tăng dần đến dung dịch đạt bão hòa, chất tan kết tinh tách khỏi dung dịch) làm cho thành phần dung dịch không thay đổi (hệ đạt cân bằng), dung dịch tiếp tục giữ nhiệt độ đông đặc đến tồn dung dịch đơng đặc thành hỗn hợp rắn Ví dụ : Xác định cơng thức phân tử chất chứa 50,69%C ; 4,23%H ; 45,08%O? Biết dung dịch chứa 2,08 gam chất 60 gam benzen đông đặc 4,25oC, nhiệt độ đông đặc benzen nguyên chất 5,5oC Kđ(benzen) = 5,12 độ /mol ĐS : C6H6O4 Ví dụ : Tính nhiệt độ đơng đặc dung dịch chứa gam glucose (C6H12O6) 100g nước Biết nước có Kđ = 1,86 độ/mol ĐS : -0,93oC 14 HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương 6: Dung dịch 5.3 Áp suất thẩm thấu Khi cho hai dung dịch có nồng độ khác tiếp xúc với nhau, ta quan sát thấy chất tan khuếch tán từ dung dịch có nồng độ đậm đặc sang dung dịch có nồng độ lỗng hơn, kết dẫn đến phân bố đồng chất tan tồn thể tích hệ, san nồng độ Nếu đặt màng bán thấm (chỉ cho phép phân tử dung mơi qua, cịn phân tử chất tan khơng thể qua) khuếch tán xảy chiều Gọi thẩm thấu Dung dịch Dung mơi lỗng Dung Dung dịch dịch đậmđậm đặcđặc Màng Màng bán thấm bán thấm C AA Dung Dungdịch dịch loãng loãnghơn h D Áp suất thẩm thấu B A B Dung dịch đậm đặc A: dung mơi từ phía có nồng độ dung mơi thấp nên di chuyển qua màng bán thấm Màng bán Màngthấm bán thấm, C Dung dịch loãng B: dung mơi từ phía có nồng độ dung mơi cao nên di chuyển qua màng bán thấm nhiều Đặt thí nghiệm hình vẽ Các phân tử chất hịa tan không qua màng bán thấm, ngược lại phân tử dung mơi từ dung dịch có nồng độ loãng cốc B qua màng bán thấm C vào bình A (chứa dung dịch có nồng độ đậm đặc hơn) làm tăng thể tích dung dịch bình A, cột dung dịch dâng A lên Trong đó, phân tử dung mơi từ bình A cốc B (do nồng độ dung dịch A cao B) Khi chiều cao cột dung dịch ống D đạt tới giới hạn gây nên áp suất thủy tĩnh đủ lớn làm cho số phân tử dung mơi từ bình A sang cốc B số phân tử dung mơi từ cốc B vào bình A đơn vị thời gian Lúc đó, thẩm thấu dừng lại cột dung dịch ống D không dâng lên Lực định thẩm thấu tác dụng lên đơn vị diện tích màng bán thấm gọi áp suất thẩm thấu Về giá trị, áp suất thẩm thấu áp suất cần tác dụng lên dung dịch để làm ngừng thẩm thấu, thí nghiệm áp suất thủy tĩnh cột dung dịch có chiều cao h Vậy áp suất thẩm thấu dung dịch áp suất bên tác dụng lên dung dịch tƣợng thẩm thấu không xảy Áp suất thẩm thấu dung dịch không phụ thuộc chất chất tan dung môi mà phụ thuộc vào số lượng tiểu phân chất tan Áp suất thẩm thấu dung dịch tỷ lệ thuận với nồng độ chất tan nhiệt độ tuyệt đối dung dịch 15 HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương 6: Dung dịch = CRT : áp suất thẩm thấu (atm) T : nhiệt độ tuyệt đối C : nồng độ mol chất tan R=0,082 lit.atm.mol-1K-1 Khi thay C = n/V có V = nRT, có dạng tương tự phương trình trạng thái khí lý tưởng Từ đây, định luật van’t Hoff phát biểu: “Áp suất thẩm thấu dung dịch có độ lớn áp suất gây chất tan, nhƣ nhiệt độ đó, trạng thái khí chiếm thể tích thể tích dung dịch” Ví dụ : Trong lít dung dịch phải có gam glucose (C6H12O6) áp suất thẩm thấu áp suất thẩm thấu dung dịch chứa 3g formaldehyde HCHO lít dung dịch nhiệt độ ĐS : 18g 16 HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương 6: Dung dịch TỔNG KẾT CHƢƠNG 1.Các khái niệm Nồng độ dung dịch C% A 100% A B CM n m V M V CN n' m V ĐxV Cm nct mdm (kg ) xi ni ni a 1000 x M b CN,AVA = CN,BVB Cm Lƣu ý: nồng độ đương lượng gam CN = aCM , Đ = M/a , Cách tính a: Acid: a = số ion H+ điện ly từ phân tử acid Base: a = số ion OH- điện ly từ phân tử base Muối: a = tổng số điện tích dương phần kim loại phân tử muối Chất oxy hóa - khử: a = số electron trao đổi từ phân tử chất oxy hóa – khử Độ tan Độ tan chất dung môi phụ thuộc yếu tố: Bản chất dung môi chất tan: “chất tương tự tan dung môi tương tự” Nhiệt độ: Độ tan chất rắn tăng nhiệt độ tăng Độ tan chất khí giảm nhiệt độ tăng Áp suất: ảnh hƣởng đến chất khí Độ tan chất khí tăng áp suất tăng Tính chất dung dịch lỗng với chất tan không điện ly, không bay Độ giảm tương đối áp suất bão hịa dung mơi so với dung dịch P0 P P x2 (x2: phân số mol chất tan) P0 P0 Độ tăng nhiệt độ sôi dung môi dung dịch so với dung môi nguyên chất ts= Ks x Cm Độ giảm nhiệt độ đông đặc dung môi dung dịch so với dung môi nguyên chất tđ= Kđ x Cm Áp suất thẩm thấu =CRT Chọn giá trị R phù hợp: R = 0,082 (lit.atm.mol-1.K-1) (atm) C (mol/lit) 17 HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương 6: Dung dịch BÀI TẬP: Cần kg KOH nước để điều chế 75 lít dung dịch KOH 12% có khối lượng riêng d = 1100 kg/m3 ? Xác định nồng độ mol/lit dung dịch? ĐS : 9,9 kg KOH ; 72,6 kg H2O ; CM = 2,35 M Cần ml dung dịch KOH 40% (d = 1460 kg/m3) để pha thành 800 ml dung dịch KOH 12% (d = 1100 kg/m3) ĐS : 180,8 ml Để trung hòa 20 ml dung dịch acid nồng độ 0,1 N cần ml dung dịch NaOH Tính lượng NaOH có lít dung dịch? ĐS : 10 g Để trung hòa 20 ml dung dịch chứa 12 g kiềm lít dung dịch phải dùng 24 ml dung dịch acid 0,25 N Xác định đương lượng kiềm? ĐS : 40 g o Ở 20 C áp suất nước bão hòa 17,5 mmHg Cần phải hòa tan gam glycerine C3H5(OH)3 vào 100 g nước để giảm áp suất nước bão hòa 0,1 mmHg ĐS : 2,94 g Tính nhiệt độ sơi, nhiệt độ đơng đặc dung dịch đường saccharose (C12H22O11) 5% nước Tính áp suất dung dịch nhiệt độ 65oC, biết áp suất nước bão hòa nhiệt độ 187,5 mmHg Cho biết nước có Ks = 0,52 ; Kđ = 1,86 ĐS : Cm = 0,154 ; ts = 100,08 oC ; tđ = -0,286 oC; P = 186,98 mmHg Áp suất dung dịch chứa 13,68 g đường C12H22O11 90 gam nước 65oC áp suất nước bão hòa nhiệt độ 187,5 mmHg? ĐS : 186 mmHg Áp suất nước bão hòa 70 oC 233,8 mmHg Ở nhiệt độ này, áp suất dung dịch chứa 12 g chất hòa tan 270 g nước 230,68 mmHg Xác định khối lượng phân tử chất tan? ĐS : 60 đvC Tính nhiệt độ sơi nhiệt độ đông đặc dung dịch chứa gam glucose (C6H12O6) 100 g nước Biết nước có Ks = 0,51 độ /mol ; Kđ = 1,86 độ/mol ĐS : 100,26oC , -0,93oC 10 Khi hòa tan 3,24 gam lưu huỳnh vào 40 gam benzene nhiệt độ sơi dung dịch tăng lên 0,81oC Tính xem dung dịch này, phân tử lưu huỳnh gồm nguyên tử? Biết benzene có Ks = 2,53 độ /mol ĐS : nguyên tử 11 Xác định công thức phân tử chất chứa 50,69%C ; 4,23%H ; 45,08%O? Biết dung dịch chứa 2,08 gam chất 60 gam benzene đông đặc 4,25oC, nhiệt độ đông đặc benzene nguyên chất 5,5oC Kđ(benzene) = 5,12 độ /mol ĐS : C6H6O4 12 Trong lít dung dịch phải có gam glucose (C6H12O6) áp suất thẩm thấu áp suất thẩm thấu dung dịch chứa 3g formaldehyde HCHO lít dung dịch nhiệt độ ĐS : 18g o o 13 Hòa tan 350 g KNO3 500 g nước 60 C Để nguội xuống 20 C Hỏi có g KNO3 kết tinh lại? Biết độ tan KNO3 60oC 20oC tương ứng 100 g 31,6 g ĐS: 192 g 14 Hòa tan 40 g SO3 vào 450 g nước Tính nồng độ dung dịch acid thu ĐS: 10% 15 Tìm khối lượng nước cần hịa tan 188 g K2O để thu dung dịch KOH 5,6% ĐS: 3812 g 18 HÓA ĐẠI CƯƠNG Chương 6: Dung dịch 16 Cho 27,6 g glycerol C3H5(OH)3 vào 3,0 kg acid acetic CH3COOH thu dung dịch A Tính nhiệt độ sôi nhiệt độ đông đặc dung dịch A Biết điều kiện khảo sát, nhiệt độ sôi nhiệt độ đông đặc CH3COOH 118,4oC 16,6oC, số nghiệm sôi số nghiệm đông CH3COOH ks=3,1 độ/mol kđ=3,9 độ/mol 17 Cho dung dịch chứa 250 g dung môi hữu a gam chất tan không điện ly Biết số nghiệm đông dung môi K, khối lượng phân tử chất tan M Thiết lập biểu thức tính độ hạ nhiệt độ đơng đặc dung dịch tđ theo đại lượng cho 18 Hòa tan glucose (C6H12O6) vào nước thu dung dịch lỗng A có nồng độ a% Biết áp suất bão hòa nước nhiệt độ xét p0, số nghiệm sôi nước Ks Hãy thiết lập biểu thức tính áp suất bão hịa p dung dịch A, nhiệt độ sơi t dung dịch A áp suất 1atm theo đại lượng cho 19 Cho hai dung dịch với dung môi nước, số nghiệm sôi nước Ks Dung dịch 1: dung dịch đường glucose (C6H12O6) Dung dịch 2: dung dịch đường saccarose (C12H22O11) Gọi t1, m1, t2, m2 nhiệt độ sôi nồng độ molan hai dung dịch áp suất a) Lập biểu thức liên hệ t1 t2 dựa vào đại lượng cho b) Tính chênh lệch nhiệt độ sơi hai dung dịch hai dung dịch có nồng độ 10%, biết Ks=0,52 20 Ở nồng độ C1 dung dịch CH3COOH có độ điện ly 1 Ở nồng độ C2 độ điện ly đạt giá trị 2 Lập biểu thức tính C2 theo giá trị cho 21 Lập biểu thức liên hệ phân mol với nồng độ molan, nồng độ mol/lit, nồng độ phần trăm 22 Cho hai dung dịch lỗng với dung mơi nước: - Dung dịch 1: dung dịch glucose có nồng độ molan m1 - Dung dịch 2: dung dịch saccharose có nồng độ molan m2 Gọi t1 t2 nhiệt độ sôi hai dung dịch dung dịch Biết t1-t2 = 1oC áp suất xác định a) Tìm mối liên hệ m1 m2 biết số nghiệm sôi nước Ks=0,51 độ/mol b) So sánh độ giảm tương đối áp suất bão hòa hai dung dịch nhiệt độ xác định Biết phân tử lượng glucose, saccharose nước 180; 342 18 đvC ĐS: m1-m2=1,96; độ giảm tương đối áp suất bão hòa dung dịch lớn dung dịch 19