Chuong 11 dung dich

 Bản chất của chất tan và dung môi Nhiệt độ  Áp suất CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯởNG ĐếN ĐỘ TAN... Bản chất của chất tan và dung môi Các chất có tính chất tương tự nhau thì hòa tan tốt vào nh

CHƯƠNG 11

DUNG DỊCH LỎNG

KHÁI NIỆM DUNG DỊCH

Định nghĩa

 Dung dịch là hệ đồng thể gồm chất tan và dung môi, thành phần của dung dịch có thể thay đổi trong một giới hạn rộng

 Chất tan – chất phân tán.

 Dung môi – môi trường phân tán (dung môi là chất để

hòa tan chất tan)

 Dung dịch có thể là rắn, lỏng hay khí.

 Có thể tạo thành dung dịch lỏng bằng cách hòa tan các chất rắn, lỏng, khí vào dung môi lỏng

Tùy thuộc vào kích thước của các chất phân tán:

•Huyền phù: Hệ dị thể có ít nhất 1 cấu tử có kích thước lớn hơn 1 µ m.

•Hệ keo: Hệ dị thể có các hạt phân tán có kích thước từ 1nm -1 µ m.

•Nhũ tương: Hệ các hạt chất lỏng không tan trong dung môi lỏng.

QUÁ TRÌNH HÒA TAN

Bao gồm hai giai đoạn:

 Giai đoạn chuyển pha: Là quá trình phá vỡ mạng

tinh thể chất tan để tạo thành các nguyên tử, phân tử hay ion Là quá trình vật lý: thu nhiệt (ΔH chuyển pha > 0), tăng độ hỗn loạn (ΔS chuyển pha > 0).

 Giai đoạn solvat hóa: các tiểu phân chất tan bị các phân tử dung môi bao quanh tạo các tương tác tĩnh điện Là quá trình hóa học, phát nhiệt (ΔH solvat hóa < 0) ; giảm độ hỗn loạn (ΔS solvat hóa < 0)

Ví dụ:

Xét quá trình hòa tan NaCl vào nước:

 Liên kết hydro của nước bi phá vỡ.

 NaCl phân ly thành các ion: Na + và Cl

- Thiết lập lưỡng cực ion:

Na+ … δ-OH2 và Cl- … δ+H2O

Có 3 bước năng lượng khi tạo thành dung dịch:

 Năng lượng tách phân tử chất tan (∆H1)

 Năng lượng tách phân tử dung môi (∆H2)

 Năng lượng tạo thành liên kết của phân tử chất tan và dung môi(∆H3)

 Enthalpy của quá trình hòa tan:

∆Hhòatan = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3

 ∆H hòatan có thể >0 hoặc <0 tùy thuộc vào lực nội

phân tử của các quá trình

Sự thay đổi năng lượng khi tạo thành dung

dịch

Chú ý:

 Quá trình phá vỡ liên kết các phân tử: thu nhiệt

 Quá trình tạo liên kết của cấc phân tử: tỏa nhiệt

∀ ∆Hht >0 hay <0, tùy thuộc vào độ mạnh của liên kết phân tử của chất tan-chất tan và chất tan-dung mơi.

 ∆H1 >0 và ∆H2 >0

 ∆H3 <0

 Nếu ∆H3 > ∆H1 + ∆H2 thì quá trình hòa tan thu nhiệt (ví dụ hòa tan NH4NO3 vào nước, ∆Hht = + 26.4 kJ/mol)

 Nếu ∆H3 < ∆H1 + ∆H2 thì quá trình hòa tan tỏa nhiệt (ví dụ hòa tan NaOH vào nước, ∆Hht = -44.48 kJ/mol)

Tính chất enthalpy của dung dịch

 Bản chất của chất tan và dung môi

 Nhiệt độ

 Áp suất

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯởNG ĐếN ĐỘ TAN

Bản chất của chất tan và dung môi

 Các chất có tính chất tương tự nhau thì hòa

tan tốt vào nhau:

 Chất phân cực hòa tan trong dung môi phân

cực, ví dụ:(H 2 O, rượu êtylic, axit axetic, diêtyl ête, axeton…).

 Chất không phân cực hòa tan tốt trong dung

môi không phân cực Ví dụ: ( CS 2 , CCl 4 , benzene, n-heptan…)

Nhiệt độ và áp suất

Hòa tan chất khí trong chất lỏng:

A(k) + D(l) A(dd)

 Các quá trình này thường có ∆H ht < 0, nên t 0

tăng sẽ làm độ tan (S) giảm.

 Theo nguyên lý Le Chatelier, P tăng, độ tan

(S) tăng

Nhiệt độ và áp suất

Hòa tan chất rắn trong chất lỏng:

 Tùy thuộc vào dấu của ∆H ht , độ tan có thể tăng hoặc giảm theo nhiệt độ

 Nếu ∆ Hht > 0 thì T↑→ độ tan (S)↑

 Nếu ∆ Hht < 0 thì T↑→ độ tan (S) ↓

 P hầu như không ảnh hưởng đến độ tan (S)

của chất rắn.

Fig Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ tan

Hòa tan chất lỏng trong chất lỏng:

 Ba trường hợp: hòa tan vô hạn, hòa tan hữu hạn và

không hòa tan

 Ảnh hưởng của nhiệt độ: Vì quá trình hoà tan thường

kèm theo hiệu ứng thu nhiệt nên khi tăng nhiệt độ, độ tan tương hỗ thường tăng.

 Ảnh hưởng của áp suất: hầu như không chịu ảnh hưởng

của áp suất.

 Ngoài ra, độ tan còn phụ thuộc trạng thái tập hợp của chất, sự có mặt của chất lạ…

Nhiệt độ và áp suất

1 Nồng độ phần trăm:

Số g chất tan trong 100g dd (%)

(%)

100 m

(mol l V

n C

dd

ct

M =

CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH

3 Nồng độ molan:

Số mol chất tan trong 1000g dung môi nguyên chất (m = mol/kg)

)kg/

mol

(m

1000

nC

dm

ct

CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH

n N

) N

( V

Đ

m C

dd ct

Đương lượng và định luật đương lượng

• Đương lượng:

Đương lượng của một nguyên tố hay một hợp chất là số phần khối lượng của nguyên tố hay hợp chất đó kết hợp hoặc thay thế vừa đủ với một đương lượng của một nguyên tố hay hợp chất khác

• Cách tính đương lượng:

M : khối lượng nguyên tử

M : Phân tử lượng của axit

M : Phân tử lượng của bazơ

n : Số OH - tham gia phản ứng

Ví dụ:

Ca(OH) 2 + HCl → Ca(OH)Cl + H 2 O

Đ A = M[Ca(OH) 2 ]/1 Ca(OH) 2 + 2HCl → CaCl 2 + H 2 O

Đ A = M[Ca(OH) 2 ]/2

A là bazơ

A: muối

Ví dụ:

 Al 2 (SO 4 ) 3

Đ(SO 4 ) -2 )= M[Al 2 (SO 4 ) 3 ]/(3x2)

A là chất oxi hóa – khử

M : khối lượng phân tử chất

n : số e trao đổi trong phản ứng

A là chất oxi hóa – khử

K 2 Cr 2 O 7 + FeSO 4 + H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4 ) 3 +

Fe 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 + H 2 O 2Cr +6 + 6e →2Cr +3 => Đ K2Cr2O7 = M /6

Fe +2 – 1e → Fe +3 => Đ FeSO4 = M / 1

Định luật đương lượng

 Trong một phản ứng hóa học số đương

lượng của các chất tham gia phản ứng phải bằng nhau

 Trong các phản ứng hóa hoc một đương

lượng của chất này chỉ kết hợp hoặc thay thế một đương lượng của chất khác

 Số đương lượng của chất i = m i /Đ i

Ta có n của H 2 SO 4 là 2 và đương lượng là 49, nên

⇒ m[NH 4 OH]=m[H 2 SO 4 ]x(Đ[NH 4 OH]/Đ[H 2 SO 4 ])

DUNG DỊCH LOÃNG, CHẤT KHÔNG ĐIỆN LY,

KHÔNG BAY HƠI VÀ CÁC TÍNH CHẤT

1 Áp suất hơi bão hòa

2 Nhiệt độ sôi và nhiệt độ kết tinh

3 Áp suất thẩm thấu π

ÁP SUẤT HƠI BÃO HOÀ

Bay hơi ∆H > 0

Ngưng tụ ∆H < 0

T, ∆G = 0

K p = (P) cb = P 0

 Áp suất hơi bão hoà của chất lỏng là hằng số ở

nhiệt độ xác định và tăng theo nhiệt độ

Áp suất hơi bão hoà của dd bằng tổng áp suất hơi bão hoà của tất cả các cấu tử có trong hệ

Pdd = ∑Pi

Áp suất hơi bão hoà của dd lỏng, loãng chứa chất tan không điện ly, không bay hơi là áp suất hơi bão hoà của dung môi trong dung dịch.

ÁP SUẤT HƠI BÃO HOÀ

Ở cùng 1 nhiệt độ, Áp suất hơi bão hoà của ddluôn nhỏ hơn áp suất hơi bão hoà của dung môi nguyên chất

ĐỊNH LUẬT RAOULT I

Trong đó:

P 0 : Áp suất hơi bão hòa dung môi nguyên chất.

N 1 : Nồng độ phần mol của dung môi trong dd.

P 1 <P 0

N1 + N2 =1 ⇒ N1 = 1 – N2

( )

0 0

1

0 2

P

P P

i i

dd N P

P 0

i là áp suất hơi của cấu tử tinh khiết.

N i là phần mol của cấu tử I trong dung dịch.

Nhiệt độ sôi của một chất lỏng là nhiệt độ tại

đó áp suất hơi bão hòa của nó bằng áp suất môi trường bên ngoài.

Đối với chất lỏng nguyên chất, khi áp suất ngoài không đổi, nhiệt độ sôi không thay đổi trong suốt quá trình sôi cho đến khi toàn bộ chất lỏng chuyển hết thành hơi.

Nhiệt độ sôi

Dung dịch có nồng độ chất tan càng cao thì nhiệt độ sôi sẽ càng cao, nên trong quá trình sôi nhiệt độ sôi sẽ tăng dần

Nhiệt độ sôi

 Tại điểm sôi của chất lỏng tinh khiết, áp suất

hơi của dung dịch < 1atm

 Do đó cần nhiệt độ cao hơn (∆T S ) để đạt áp suất hơi 1atm

 K s là hằng số nghiệm sôi, phụ thuộc vào bản chất dung môi

 C m là nồng độ molan

m S

∆

Nhiệt độ đông đặc

m đ

∆

Solvent Boiling Point ( o C) K s

( o C/(mol kg -1 ))

Freezing Point

( o C)

K đ ( o C/(mol kg -1 ))

Độ tăng nhiệt độ sôi và độ giảm nhiệt độ đông đặc của dung dịch so với dung môi nguyên chất thì:

Không phụ thuộc bản chất chất tan

Phụ thuộc bản chất dung môi.

Tỉ lệ thuận với nồng độ molan của chất tan”

ĐỊNH LUẬT RAOULT II

m S

T = ×

SỰ THẨM THẤU

Sự thẩm thấu là sự khuếch tán các phân tử dung môi từ dung dịch có nồng độ thấp vào dung dịch

có nồng độ cao qua màng bán thẩm.

Quá trình thẩm thấu là quá trình tự xảy ra.

Màng bán thẩm: Chỉ cho 1 số cấu tử của dung dịch đi qua

Khi dung môi chuyển động qua màng, mức dung dịch mất cân bằng

• Áp suất thẩm thấu π, là áp suất cần thiết để chống lại sự thẩm thấu

• Hoặc Áp suất thẩm thấu là lực tác dụng lên màng bán thẩm để ngăn không cho dung môi

đi qua nó:

ÁP SUẤT THẨM THẤU

RT C

RT V

n

nRT V

“Áp suất thẩm thấu của dung dịch loãng bằng

áp suất gây ra bởi chất khí có cùng nồng độ mol và ở cùng nhiệt độ”.

Nhận xét

lỏng lý tưởng và các dd thực có nồng độ chất tan rất nhỏ (dd loãng)

Đối với dd thực (không lý tưởng) áp suất hơi riêng

phần có thể có giá trị lớn hơn (sai lệch dương) hoặc bé hơn (sai lệch âm) so với giá trị tính theo đl Raoult.