Bài 4: các trạng thái tập hợp

Trạng thái khí Khi cho các chất khí vào cùng một bình chứa, chúng trộn đều nhau... -Trạng thái của một chất khí được đặc trưng bởi 3 yếu tố: nhiệt độ, áp suất, thể tích.. * Giữa các phâ

Ch ng III:Tr ng thái t p h p (3 TI T) ươ ạ ậ ợ Ế

Ch ng III:Tr ng thái t p h p (3 TI T) ươ ạ ậ ợ Ế

HÓA KỸ THUẬT I

Trạng thái tập hợp của các chất

Các tr ng thái t p h p c a các ch t: ạ ậ ợ ủ ấ

Một trạng thái vật chất, hay một pha của vật chất

(phase), là một tập hợp các điều kiện vật lý và hóa học mà

không gian của bình đựng Yếu tố này được đánh giá bằng

động năng chuyển động nhiệt của hạt T

T rắn < T lỏng <T khí

 Lực tương tác giữa các tiểu phân thành những tập hợp chặt

chẽ có cấu trúc xác định Yếu tố này được đánh giá bằng th ế năng tương tác giữa các tiểu phân (còn gọi là thế năng tương tác giữa các phân tử) U

U rắn > U lỏng >U khí

Một số đặc trưng của các trạng thái

dao động Tịnh tiến, quay, dao động

Rắn Lỏng Khí

Các trạng thái tập hợp chất

Quá trình chuyển trạng thái

Rắn Lỏng

Quá trình chuyển trạng thái

5.2 Các đặc trưng của trạng thái khí

Trạng thái khí

 Khi cho các chất khí vào cùng một bình chứa, chúng trộn đều nhau

Trạng thái khí

 Có thể nén hay

giãn chất khí dễ

dàng

 Các chất khí tác dụng áp lực lên bề mặt tiếp xúc với chúng

Phương trình trạng thái khí lý tưởng

 5.2.1.Các định luật chất khí lý tưởng

-Trạng thái của một chất khí được đặc trưng bởi 3 yếu tố: nhiệt độ, áp suất, thể tích Phương trình biểu diễn mối tương quan giữa các yếu tố này gọi là phương trình trạng thái khí + Khí lý tưởng : là những khí thỏa mãn các điều kiện

* Kích thước phân tử không đáng kể so với thể tích bình

đựng(không có thể tích riêng)

* Giữa các phân tử không có lực tương tác mà chỉ có va

chạm đàn hồi giữa chúng cũng như giữa chúng với thành bình

Phương trình trạng thái khí lý tưởng

 5.2.1.Các định luật chất khí lý tưởng

 Định lu t Boyle – Mariotte ậ

 Tại nhiệt độ không đổi, v i 1 l ng khí kh ng đ i thể tích ớ ượ ồ ổ

của một khối khí tỉ lệ nghịch với áp suất của nĩ

V = k1/P hay V x P = k1 (k1: hằng số tỷ lệ)

2 nh lu t Gay_Lussac Đị ậ

Tại áp suất không đổi, thể tích của một khối khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối của nó

 V = k2T hay V/T = k2 hay V1/V2 = T1/T2 (k2: h ng s ằ ố t l ) ỷ ệ

Nước đá

Nước sơi

 Đị nh lu t Avogadro: Phương trình trạng thái khí lý tưởng: PV = nRT ậ

 R hằng số khí lý tưởng phụ thuộc vào đơn vị đo.

 Ở nhiệt độ 00C, áp suất 1 atm, một mol khí bất kỳ đều có thể tích 22,414 lít.

Bảng gía trị R phụ thuộc vào đơn vị đo

atm lít 22,4/273 = 0,0821 l.atm/mol.K

Áp suất riờng chất khớ – Định luật Dalton

GT: Nếu trong 1 bình khí có hỗn hợp các khí A, B, … thì có thể cho rằng mỗi khí gây ra một áp suất nào đó, chẳng hạn, A gây áp suất PA, B gây áp suất PB.

Áp suất riêng chất khí – Định luật Dalton

 Đị nh lu t Dalton: Áp suất chung của hỗn hợp các chất khí không tham ậ gia tương tác hóa học với nhau bằng tổng áp suất riêng của các khí tạo hỗn hợp

Áp su t riêng ch t khí – Đ nh lu t ấ ấ ị ậ

Áp su t riêng ch t khí – Đ nh lu t ấ ấ ị ậ

Dalton

5.2.2 Phương trình trạng thái khí thực

Phương trình trạng thái khí thực

 Khi tăng áp suất (khỏang cách giữa các phân tử khí giảm) Lực tương hỗ giữa các phân tử đủ lớn và ảnh hưởng đến chuyển động của chúng.

Áp suất thấp

Áp suất cao

 Thừa số hiệu chỉnh áp suất: Plt = Pt + (an2/V2)

Trong đó:

a : hằng số cho từng chất khí

n: số mol khí V: thể tích

Phương trình trạng thái khí thực

 Khi hạ nhiệt độ, động

năng chuyển động trung

bình của các phân tử khí

giảm, khi đó lực tương tác

hút – đẩy giữa các phân tử

5.3 Trạng thái lỏng

5.3.1 Cấu tạo chất lỏng

Trạng thái lỏng

Màng bán thấm

Phân tử nước Phân tử

chất tan

Màng bán thấm

Phân tử nước Phân tử

chất tan

Sau thời

gian t

Trạng thái lỏng

5.3.2 Áp suất hơi bão hòa chất lỏng

- Áp suất hơi chất lỏng ở trạng thái bão hòa được gọi là áp suất hơi

bão hòa Mỗi chất lỏng có áp suất hơi bão hòa xác định

- Áp suất hơi bão hòa tỷ lệ thuận với nhiệt độ

Trạng thái lỏng

5.3.3 Nhiệt độ sôi của chất lỏng

Nhiệt độ sôi là nhiệt độ tại đó áp suất hơi bão hòa của một chất lỏng bằng áp suất khí quyển (1 atm)

Trạng thái lỏng

5.3.4 Nhiệt hóa hơi

Nhiệt hóa hơi là nhiệt

nhơt

Sự hóa hơi của chất lỏng

ΔHhh = Hhơi – Hlỏng = - ΔHngưng tụ

Sức căng bề mặt của nước và thủy ngân

Sức căng bề mặt

Trạng thái lỏng

5.3.7 Hiện tượng mao dẫn

Nếu lực hút giữa các tiểu phân chất lỏng yếu hơn lực hút giữa các tiểu phân chất rắn và chất lỏng thì chất lỏng sẽ tẩm ướt chất rắn và có bề mặt

lõm xuống Ví dụ: ống thủy tinh tiếp xúc với

nước.

Nếu lực hút giữa các tiểu phân của chất lỏng lớn hơn lực hút giữa các tiểu phân của chất rắn và chất lỏng thì không xuất hiện hiện tượng tẩm

ướt chất rắn và có bề mặt lồi lên Ví dụ: ống

thủy tinh tiếp xúc vơi thủy ngân

Capillary

Mao dẫn

đường kính của mao quản

5.4 Trạng thái rắn

 5.4.1 Chất rắn tinh thể và chất rắn vô định hình

 Ch t r n tinh th ấ ắ ể

+ Cĩ kh n ng t k t tinh ả ă ự ế thành các h t nhi u m t, nhi u c nh, nhi u chĩp ạ ề ặ ề ạ ề

+  Gĩc t o b i hai m t t ạ ở ặ ươ ng ng c a tinh th luơn luơn cĩ giá tr khơng ứ ủ ể ị đổ i.

+  Bên trong tinh th ể các nguyên t , phân t , ion ử ử đượ phân b m t cách tu n hịan c ố ộ ầ theo

nh ng quy lu t nh t nh t o thành m ng l ữ ậ ấ đị ạ ạ ướ i khơng gian đề đặ u n.

+  Nhi t ệ độ nĩng ch y ả c a tinh th ủ ể xác nh đị và khơng thay đổ i trong su t quá trình nĩng ố

ch y ả

+ Cĩ tính nh h đị ướ ng

5.4.2 Mạng tinh thể và cách sắp xếp khít nhất

Hốc trong tinh thể

Sự sắp xếp các quả cầu

Số ion chứa trong một tế bào

Tâm khối Tâm diện Nguyên tử

r+/r-5.4.3 Các kiểu mạng lưới tinh thể

1.M ng l ạ ướ ộ i c ng hóa tr (M ng l ị ạ ướ i nguyên t ) ử

Đượ ạ c t o thành t nh ng nguyên t liên k t v i nhau b ng ừ ữ ử ế ớ ằ

l c liên k t c ng hóa tr ( than chì, kim c ự ế ộ ị ươ ng…)

Cộng hoá trị

2 Mạng lưới phân tử

Các tiểu phân cấu trúc là những phân tử (trừ khí hiếm), chúng hút nhau bằng lực hút yếu Van der Waals, đôi khi cả liên kết hydro Vì vậy, cấu trúc mạng lưới phân

tử dễ nóng chảy, dễ hóa hơi, tương đối mềm.

3 Mạng lưới tinh thể ion

 Đượ ạ c t o thành t nh ng ion ng ừ ữ ượ c d u luân ấ

phiên n m t i nút m ng và liên k t v i nhau b ng ằ ạ ạ ế ớ ằ

l c hút t nh i n ự ĩ đ ệ

NaCl:

Z Z

NMe U

4 Mạng kim loại

Được đặc trưng bằng các ion dương nằm tại nút

mạng và liên kết giữa

chúng là liên kết kim lọai