Chương 9- CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH LỎNG docx

 Định nghĩa: Hệ phân tán là hệ có ít nhất một chất dạng hạt có kích thước nhỏ bé chất phân tán phân bố vào một chất khác môi trường phân tán...  Căn cứ theo trạng thái pha của các thà

Chương 9

CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH LỎNG

9.1.Dung dịch

9.1.1.Hệ thống phân tán 9.1.2.Qúa trình hình thành dung dịch 9.1.3.Nồng độ dung dịch

9.2.Tính chất của dung dịch

9.2.1.Áp suất hơi bão hòa 9.2.2.Nhiệt độ sôi

9.2.3.Nhiệt độ đông đặc 9.2.4.Áp suất thẩm thấu

Dung dịch

 Định nghĩa: Hệ phân tán là hệ có ít nhất một chất dạng hạt

có kích thước nhỏ bé (chất phân tán) phân bố vào một chất

khác (môi trường phân tán).

Các chất : khí (K), lỏng (L), rắn (R).

 Phân loại: 3 loại

 Hệ phân tán thô : hạt d  100 m

- Huyền phù (hệ R-L) : Hạt đất sết lơ lửng trong nước

- Nhũ tương (hệ L-L) : Sữa, dầu mỡ trong nước

 Hệ keo: d = 1- 100 m

VD: gelatin, keo dán, sương muối (hệ L-K), khói (hệ R-K).

Dung dịch thực : phân tử – ion d  1 m

VD: Hoà tan muối trong nước (hệ R-L) Dung dịch

9.1.1.Hệ thống phân tán

 Căn cứ theo trạng thái pha của các thành phần, có 9 hệ phân tán:

Loại hệ phân tán Ví dụ

 Khí - lỏng Không khí trong nước

 Rắn - khí Naphtalen trong không khí

 Dung dịch:

H ệ thống gồm 2 hay nhiều chất mà thành phần của nó có thể thay đổi trong một giới hạn rộng

Chất phân bố : chất tan Môi trường phân bố : dung môi

Dung dịch khí : hỗn hợp của 2 hay nhiều khí

Ví dụ : không khí

Dung dịch lỏng : tạo thành do sự hoà tan của chất khí, lỏng,

rắn vào trong chất lỏng

Ví dụ : nước biển

Dung dịch rắn : tạo thành do sự hoà tan của chất khí, lỏng, rắn vào trong chất rắn

Ví dụ : hợp kim Ag-Au

9.1.1.Hệ thống phân tán

9.1.2.Quá trình hình thành dung dịch(hòa tan)

 Cơ chế : 2 qúa trình

 Qúa trình vật lý : phá vỡ cấu trúc chất tan.

Chất tan : phân tử (nguyên tử , ion) nằm ở nút mạng Thu nhiệt H1 > 0

 Qúa trình hóa học : tương tác chất tan với dung môi

Phát nhiệt H2 < 0

Cân bằng hoà tan

Quá trình thuận

Phân tử (ng.tử, ion) tách khỏi chất tan Tương tác với dung môi

 Khuếch tán vào dung môi  Dung dịch Quá trình nghịch

Phân tử (ng.tử, ion) trong dung dịch Chuyển động nhiệt  Va chạm vào bề mặt chất tan  Kết tinh lại

Quá trình thuận nghịch: Tinh thể chất tan  Dung dịch chất tan

Quá trình hoà tan diễn ra  Cân bằng hoà tan Cân bằng động : V ht = V kt & Nồng độ = const

-Dung dịch bão hòa : có lượng chất tan tối đa -Nồng độ dung dịch bão hoà  Độ hòa tan

9.1.2.Quá trình hình thành dung dịch(hòa tan)

Điều kiện tạo thành dung dịch

Nhiệt hoà tan

-Nếu |H2| > |H1| Quá trình hòa tan phát nhiệt: Hht < 0

- Nếu |H2| < |H1| Quá trình hòa tan thu nhiệt: Hht > 0

Nhiệt hòa tan là lượng nhiệt thu vào hay tỏa ra khi hòa tan 1mol chất đó.

 Biến thiên entropi

- Chất khí hoà tan vào chất lỏng : S1 < 0 & S2 < 0 Sht < 0

-Chất rắn hoà tan vào chất lỏng : S1 > 0 & S2 < 0 

9.1.3 Nồng độ dung dịch

1 Nồng độ khối lượng

VD: Dung dịch HCl 10%

Dung dịch chứa 10g HCl nguyên chất và 90g H 2 O

a: khối lượng chất tan (g)

b: khối lượng dung môi (g)

Nồng độ phần trăm khối lượng(%)

Số lượng gam chất tan có trong 100 g dung dịch.

a C

Nồng độ molan ( m)

Số mol chất tan có trong 1000g (1kg) dung môi

a: khối lượng chất tan (g)

b: khối lượng dung môi (g);

M: phân tử gam chất tan

VD: Dung dịch chứa 9g gluco trong 100g H 2 O có nồng độ molan bằng :

C m =  x 9  = 0,5

180

1000 100

kg

mol b

M a

C m  1000, /

Nồng độ phân tử gam,nồng độ mol (mol/lít hay M)

Số mol chất tan có trong một lít dung dịch.

a: khối lượng chất tan (g) ;

V: thể tích dung dịch (lit);

M: phân tử gam chất tan

VD: Dung dịch NaOH có nồng độ 0,1M hay 0,1 mol/lít

2 Nồng độ thể tích

)(/,

1

M lit

mol V

M a

C M  

 Nồng độ đương lượng gam (đlg/lít hay N )

Số đương lượng gam chất tan có trong một lít dung dịch.

,

1

N lit

đ V Đ

a

C N  

Tỷ số giữa số mol của một chất (n i ) trên tổng số mol ( n i ) của các chất tạo thành dung dich

VD: Dung dịch gồm 2 chất A (n A mol) và B (n B mol ).

Nồng độ phần mol của 2 chất đó là:

3 Nồng độ phần mol (Ni)

i

i i

n

n N

Nồng độ của chất tan trong d.dịch bão hòa ở điều kiện xác định

Độ tan của một số chất trong nước( g/100g nước) ở 20 0 C

4 Độ hòa tan(S)

moi gd

g moi gd

a

.100



Các yếu tố ảnh hưởng

Bản chất của chất tan & dung mơi

Dung môi phân cực : dễ hòa tan chất tan phân cực

Dung môi không phân cực: dễ hòa tan chất tan không phân cực.

VD:

NaCl tan trong nước và khơng tan trong benzen.

 Ảnh hưởng của nhiệt độ nh h ưởng của nhiệt độ ng c a nhi t ủa nhiệt độ ệt độ độ

Ảnh hưởng của áp suất

-Chất lỏng, rắn : it ảnh hưởng

Khí + Lỏng  Dung dịch

 Dung dịch qúa bão hòa

 Dung dịch bão hòa

9.2.Tính chất của dung dịch

Nồng độ chất tan : min Dung dịch rất loãng Tương tác giữa chất tan & dung môi : bỏ qua

 Dung dịch lý tưởng

9.2.1.Áp suất hơi bão hoà

1 Áp suất hơi của dung môi nguyên chất (P o(dm) )

 P/u thuận : LTách khỏi bề mặt  H

P/u nghịch: H va chạm bề mặt  Ngưng tụ  L

Hơi trên bề mặt lỏng  Hơi bão hòa

Áp suất hơi lên dung dịch  Áp suất hơi bão hoà P o(dm)

Chất lỏng Chất hơi Bay hơi, H>0

Ngưng tụ,H<0

Cân bằng L-H

9.2.1.Áp suất hơi bão hoà

 Vì quá trình bay hơi thu nhiệt, nên khi tăng nhiệt độ thì sự bay hơi tăng cường, do đó áp suất hơi bão hòa tăng.

VD: Sự phụ thuộc của áp suất hơi nước bão hòa vào nhiệt độ

Áp suất hơi bão hòa (mmHg) 4,6 17,4 55,3 149,2 355,5 760

 T   Po(dm)

2 Áp suất hơi bão hòa của dung dịch ( P(dd) )

Chất tan :không bay hơi 

 Áp suất hơi trên mặt d.dịch là áp suất hơi dung môi (P o(dm) )

Tương tác hóa học : hydrat hóa (solvat hóa) 

Tốc độ bay hơi  Áp suất hơi

n (số mol chất tan)  

 Áp suất hơi bão hòa P (dd) < P o(dm)

) ( )

(dd P o dm

) ( )

(dd bh dm

bh V

V 

 P(dd)  P o(dm)

3 Độ giảm áp suất hơi –Định luật Raun 1

 Độ giảm áp suất hơi

 Độ giảm áp suất hơi tuyệt đối

Độ giảm áp suất hơi tương đối

Áp suất hơi của dung dịch : tỷ lệ với số mol dung môi (N)

N-số mol của dung môi

n-số mol của chất tan

) ( )

) ( )

(

) ( o dm

dd dm





n N

N k

P dd





) (

3 Độ giảm áp suất hơi –Định luật Raun 1

(dd P o dm

N

N k n

N

N k





n N

N P

Pdm o



) (



9.2.2.Nhiệt độ sôi

1 Nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ( )

 Phân tử hoạt độngTách khỏi bề mặt  Hơi

t Phân tử hoạt động  Hơi   Áp suất hơi (P(dm))

Áp suất hơi (Po(dm))= Áp suất bên ngoài

Hiệt tượng sôi : bay hơi xảy ra trong toàn bộ chất lõng

t ( )

o dm S

t ( )

9.2.2.Nhiệt độ sôi

1 Nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất

Áp suất ngoài (mmHg) 730 760 760,2 760,4 Nhiệt độ sôi của nước ( 0 C) 89,9 100 120 143

 Sự phụ thuộc của nhiệt độ sôi của nước vào áp suất ngoài

9.2.2.Nhiệt độ sôi

2 Nhiệt độ sôi của dung dịch ( )

Điều kiện sôi: Á.suất hơi b.hòa = Á.suất ngoài (Png)

Áp suất hơi bão hòa Po(dm) > P(dd)

const

t o dm

S( )  tS (dd)

) ( )

( S dd

o dm

9.2.2.Nhiệt độ sôi

3 Độ tăng nhiệt độ sôi-Định luật Raun 2

Độ tăng nhiệt độ sôi

Định luật Raun 2

hay C-nồng độ molan

m-số gam chất tan trong 1000g dung môi

M-khối lượng mol phân tử chất tan Ks-hằng số

nghiệm sôi

“Độ tăng nhiệt độ sôi tỷ lệ với nồng độ của dung dịch “

M

m K

t s  s



o dm S dd



dd C

9.2.2.Nhiệt độ sôi

4 Quá trình sôi của dung dịch

 Quá trình sôi của dung môi

 Quá trình sôi của dung dịch





) ( )

o dm

S const t

dd C

const C

m

mH(dm)  R(dd)  dd   s(dd) 

Nhiệt độ đông đặc ( ) là nhiệt độ ở đó áp suất hơi bão

hòa của pha lỏng (Ph,L ) và pha rắn (Ph,L ) bằng nhau

o dm đ

t ( )

o dm đ

t ( )

9.2.3.Nhiệt độ đông đặc

2 Nhiệt đông đặc của dung dịch ( )

 Điều kiện đông đặc: Á.suất hơi b.hòa = Á.suất ngoài (Png)

t ( )

const

t o dm

) ( )

( đ dd

o dm

t

9.2.3.Nhiệt độ đông đặc

3 Độ giảm nhiệt độ đông đặc-Định luật Raun 2

Độ giảm nhiệt độ đông đặc

Định luật Raun 2

hay C-nồng độ molan

m-số gam chất tan trong 1000g dung môi

M-kh.lượng mol phân tử chất tan Ks-hằng số nghiệm đông

“Độ giãm nhiệt độ đông đặc tỷ lệ với nồng độ của dung dịch “

M

m K

t đ  đ



) ( )

o dm đ



m đ



dd C

9.2.3.Nhiệt độ đông đặc

o dm

đ const t

dd C

 Hiện tựợng thẩm thấu

Hiện tượng chuyển một cách tự nhiên một lượng

dung môi từ dung môi nguyên chất vào dung dịch qua màng bán thấm

9.2.4.Áp suất thẩm thấu

 Áp suất thẩm thấu

không cho dung môi nguyên chất đi vào pha loãng dung dịch

9.2.4.Áp suất thẩm thấu

 Áp suất thẩm thấu

Đo bằng áp suất bên ngoài tác dụng làm cho hiện tượng

thẩm thấu dừng lại

9.2.4.Áp suất thẩm thấu





Định luật Van’t Hoff nh lu t Van’t Hoff ật Van’t Hoff

 Ap suất thẩm thấu tỷ lệ thuận với nồng độ dung dịch &

Định luật Van’t Hoff nh lu t Van’t Hoff ật Van’t Hoff

Phương trình khí lý tưởng

Áp suất thẩm thấu

“Áp suất thẩm thấu của chất tan trong dung dịch loãng

bằng áp suất gây nên bởi chất đó nếu như nó ở trạng thái

khí và ở cùng nhiệt độ nó chiếm cùng thể tích như dung

nRT

V

nRT CRT 





2.5 Xác định phân tử lượng chất tan:

Trong đĩ : K - hằng số nghiệm sơi hoặc nghiệm đông

Theo ĐL Raoult II, ta cĩ : t = K C m = km

M Hay : M = k  m

t t - độ tăng ï nhiệt độ sơi hay độ hạ nhiệt độ đông đặc

 Khi biết lượng chất tan đã hịa tan và đo được t của dung dịch là cĩ thể xác địng KLPT chất tan

VD: Khi hịa tan 2,76g glyxerin trong 200g nước thì nhiệt độ đơng đặc của dung dịch thu được hạ xuống 0,279 0 C Biết K = 1.86 Xác định KLPT

glyxerin

2,76 200 13,8