hóa lý dược nhiệt động học

Định luật HenryỞ nhiệt độ không đổi, độ tan chất khí tỉ lệ thuận với áp suất riêng phần trên bề mặt dung dịch.. Áp suất hơi của dung môi trên dung dịch Dung dịch luôn có áp suất hơi thấp

Hệ đồng thể của hai hay nhiều chất mà thành phần giữa chúng có

thể thay đổi trong một giới hạn rộng

Dung dịch

Dung dịch lý tưởng

Được tạo thành bởi các chất có tính chất gần giống nhau

Tương tác giữa các cấu tử cùng loại và khác loại là như nhau

Trộn lẫn: ∆V=0; ∆U = 0; ∆H = 0

Dung dịch thực

Lực tương tác của các cấu tử cùng loại và khác loại là khác nhau

Quá trình trộn lẫn: ∆V ≠ 0; ∆U ≠ 0; ∆H ≠ 0

n C

n C

V

i i

j

n N

n





Độ tan của chất khí theo áp suất

Phụ thuộc mạnh vào áp suất

Khi tăng áp suất độ tan của chất khí tăng lên rõ rệt

Định luật Henry

Ở nhiệt độ không đổi, độ tan chất khí tỉ lệ thuận với áp suất riêng

phần trên bề mặt dung dịch

m i = k.P i (k hằng số Henry)Định luật Henri chỉ đúng cho khí có độ hòa tan nhỏ, không tác dụng

với dung môi và ở áp suất không cao

Khí CO thoát ra khi giảm áp suất

Áp dụng: Áp suất riêng phần của khí CO2trong một chai nước giải khát là 4 atm

ở 25 0 C Tính độ hòa tan của CO2 biết hằng số Henri cho CO2 hòa tan trong

nước ở 25 0 C là 3,3.10 -2 mol.l -1 atm -1

Khi tàu ngầm nổi lên nhanh, các thủy thủ phải dùng bộ điều

áp để tránh bệnh “khí ép”

Độ tan của chất khí theo nhiệt độ

Thôngthường độ hòa tan chất khí giảm khi nhiệt độ tăng

Tinh thể băng cháy

Thuộc tính hạt (Colligative properties)

• Dung dịch loãng chứa chất tan không bay hơi

• Phụ thuộc vào số lượng hạt, không phụ thuộc vào bản chất chất tan

Bốn tính chất của thuộc tính hạt:

1 Giảm áp suất hơi (Vapor pressure lowering):

2 Tăng điểm sôi (Boiling point elevation):

3 Giảm điểm đông (Freezing point depression):

4 Áp suất thẩm thấu (Osmotic pressure):

Áp suất hơi của dung môi trên dung dịch

Dung dịch luôn có áp suất hơi thấp hơn dung môi nguyên chất.

Định luật Raoult 1

Áp suất hơi bão hòa của dung dịch bằng áp suất hơi bão hòa của

dung môi nguyên chất nhân với phần mol của dung môi

Đo áp suất hơi dung dịch có thể xác định M chất tan

dm

0 dm

dd P N

P 

ct dm ct

0 dm dd

.M n

m 1

1

P

P





Áp dụng: Tính áp suất hơi bão hòa của dung dịch khi hòa tan 18 gam glucose

trong 100ml nước ở 25 0 C Biết ở nhiệt độ này áp suất hơi bão hòa của nước

nguyên chất là 23,75 mmHg (23,33 mmHg)

Áp dụng: Ở 300 C, benzene có áp suất hơi bão hòa là 121,8 torr Hòa tan 15,0

gam một chất tan không bay hơi trong 250 gam benzene thì dung dịch có áp

suất hơi bão hòa là 120,2 torr Xác định khối lượng mol của chất tan (5870)

Độ tăng điểm sôi và giảm điểm đông đặc của dung dịch

kđ, ks phụ thuộc vào bản chất dung môi

Có thể xác định M chất tan dựa vào nhiệt độ sôi và đông đặc

.1000 m

/M m k ΔT

dm

ct ct đ

đ 

Điểm đóng băng dung dịch dùng xác định M chất hữu cơ

D-(+)-Camphor được dung làm dung môi vì có kđ lớn (37,8 0C/m)

Phương pháp chính xác cho dung dịch loãng (≤ 1% khối lượng)

Muối ăn được sử dụng để làm tan băng tuyết

Áp dụng: Tính nhiệt độ bắt đầu sôi và đông đặc của dung dịch chứa 9 gam glucose

trong 100 gam nước, biết hằng số nghiệm sôi và nghiệm đông của nước lần lượt là

0,512 và 1,86 (100,256 0 C, -0,93 0 C)

Áp dụng: Hòa tan 34,2 gam một chất rắn X vào 200 gam nước Dung dịch bắt đầu

đông đặc tại -0,93 0 C Xác định phân tử khối của X, biết hằng số nghiệm đông của nước

là 1,86 (MX = 342)

Áp dụng: Dung dịch chứa 5gam Urê trong 75gam nước sôi ở 100,5690 C dưới áp suất

1atm Tính khối lượng phân tử của Urê, biết hằng số nghiệm sôi của nước KS = 0,513

(Mure= 60,1)

Áp suất thẩm thấu của dung dịch

PV = (m/M)RT  = C M RT

Do áp suất thẩm thấu các phân tử dung môi có xu hướng chuyển từ

dung dịch có nồng độ loãng sang dung dịch có nồng độ đặc hơn

Công nghệ thẩm thấu ngược (RO) được ứng dụng để lọc

nước, khử muối,

Máy lọc nước dùng công nghệ RO ngược

Vai trò của áp suất thẩm thấu trong tự nhiên

Quá trình trao đổi chất thụ động của tế bào

Quá trình hút nước của rễ cây

Sự thẩm thấu của hồng cấu trong môi trường nhược trương

(a), đẳng trương (b) và ưu trương (c)

Áp dụng:

1 Vì sao dùng nước muối để sát khuẩn thực phẩm ?

2 Vì sao nước ngâm rau sống nếu dùng nhiều muối thì rau sẽ bị xàu ?

3 Vai trò của muối trong quá trình muối dưa ?

4 Dung dịch A chứa 18 gam glucose hòa tan trong 200ml nước Tính áp suất

thẩm thấu của dung dịch tại 37 0 C

Áp dụng:

1 Có nên dùng nước cất để uống không ?

2 Vì sao dung dịch nước muối sinh lí có hàm lượng NaCl là 0,9%, biết áp suất

thẩm thấu của hồng cầu là 7,7 atm ?

Áp dụng: Áp suất thẩm thấu của dung dịch chứa 3 gam đường trong 250 ml

dung dịch ở 12 0 C bằng 0,82 atm Xác định khối lượng mol của đường (M =

341,7)

Áp dụng: Trình bày cách pha 1L dung dịch đường saccarose đẳng trương, biết

áp suất thẩm thấu của hồng cầu là 7,7 atm ?

AD: Dung dịch A chứa 18 gam glucose hòa tan trong 200ml nước Tính áp suất

thẩm thấu của dung dịch tại 37 0 C

AD: Vì sao dung dịch nước muối sinh lí có hàm lượng NaCl là 0,9%, biết áp

suất thẩm thấu của hồng cầu là 7,7 atm ?

Cân bằng pha của chất nguyên chất

3 pha của nước

• Trạng thái tồn tại của một chất theo nhiệt độ và áp suất

• Hiện tượng chuyển pha và các qui luật chi phối

Các quá trình chuyển pha thường gặp

Điều kiện cân bằng pha

Giản đồ pha (phase diagram)

Mô tả trạng thái pha là hàm của các biến số T, p

Áp suất hơi bão hòa

Là áp suất hơi cân bằng tại một nhiệt độ.

Phương trình xác định áp suất hơi bão hòa

B T

1 R

hơi bão hòa của nước tại:

a 200C

b 600C

c 900C

d 1000C (!)

Áp dụng: Ngày 18/12/2016 nhiệt độ của thành phố Đà Nẵng là 380 C và độ ẩm

là 79% Biết nhiệt hóa hơi của nước bằng 41,4 kJ/mol.

1 Áp suất hơi nước trong không khí của ngày hôm đó là bao nhiêu ?

2 Tính lượng hơi nước có trong phòng 400 m 3

Áp dụng: Áp suất hơi nước trong không khí đo được là 0,02 atm ở nhiệt độ

23 0 C Tính độ ẩm của không khí?

Sôi và bay hơi

Sôi:hơi hình thành trên bề mặt và trong lòng chất lỏng

Điều kiện để chất lỏng sôi: p(hơi) = p(bên ngoài hệ)

Nhiệt độ sôi chuẩn: nhiệt độ sô tại áp suất ngoài p = 1atm

25 0 C

Pngoài

Phơi

100 0 C

Áp dụng: Nước có nhiệt hóa hơi là 41,4 kJ/mol Tính áp suất bên ngoài để

nước sôi ở 10 0 C.

Áp dụng: Nước có nhiệt hóa hơi là 41,4 kJ/mol Tính áp suất bên ngoài để

nước sôi ở 500 0 C.

Áp dụng: Tính nhiệt độ sôi của nước trên đỉnh Phan Xi

Păng có độ cao 3140m Biết rằng cứ lên cao 10m thì áp

suất khí quyển giảm đi 1mmHg, áp suất khí quyển ở

mực nước biển bằng 760mmHg và nhiệt hóa hơi của

nước lỏng là 41440J/mol (ĐS 85,7 0 C).

Áp dụng: Nồi hấp tiệt trùng được sử dụng rộng rãi trong bệnh viện để khử trùng các

dụng cụ y tế Sự gia tăng áp suất trong nồi hấp so với áp suất khí quyển sẽ làm nước sôi

ở nhiệt độ cao hơn so với thông thường, và giết chết các vi sinh vật Tính nhiệt độ của

nước nếu áp suất trong nồi hấp là 5 atm, biết nhiệt hóa hơi của nước là 41,4 kJ/mol.

Áp dụng: Nhiệt độ sôi chuẩn và ΔH hóa hơi của cồn tuyệt đối (C2H5OH) lần lượt là

78,4 0 C và 38,56 kJ/mol Tính nhiệt độ sôi của cồn tuyệt đối ở áp suất ngoài 0,8 atm?

Qui tắc pha Gibbs

Josiah Willard Gibbs (1893 – 1903)

Áp dụng: Tính bậc tự do của nước lỏng và cho biết ý nghĩa ?

C = 1 – 1 + 2 = 2

Có thể đồng thời thay đổi 2 biến số T, p

Áp dụng: Tính bậc tự do quá trình bay hơi của nước

C = 1 – 2 + 2 = 1

Chỉ được thay đổi 1 trong 2 biến T hoặc p.

Áp dụng: tính bậc tự do tại điểm ba

C = 1 – 3 + 2 = 0

Không được thay đổi bất kỳ biến số nào.

Giản đồ pha của nước

D A

O

Gản đồ pha của nước ở áp suất cao

AD: Vì sao Khiđun nóng nước trước khi nước sôi thì xuất hiện tiếng “réo” như mưa ?

AD: Cóthể dùng nước để kiểm tra độ nóng của chảo ?

Nhiệt độ nóng chảy của nước và trượt băng

Nguyên tắc hoạt động của nồi áp suất ?

Vì sao khay kim loại trong ngăn đá dính

chặt vào tay khi chạm vào ?

Hiện tượng chậm đông của nước

Giản đồ pha của CO 2

Vì sao CO2 rắn được gọi là nước đá khô ?

Nước đá khô được sử dụng làm chất tạo khói

Ứng dụng của CO2siêu tới hạn

Giải thích hiện tượng thăng hoa của iod, biết ở điều kiện thường áp

suất hơi của iod khoảng 40 Pa

Giản đồ pha của Iod

AD: Thínghiệm cho iod rắn vào bình cầu thủy tinh hàn kín Đun nóng chậm iod lên 200 0 C

sau đó làm lạnh về nhiệt độ phòng Hãy phân tích hiện tượng quan sát được (chú ý:

lượng iod dùng ban đầu sẽ ảnh hưởng đến thí nghiệm)

Trong điều kiện nào thì than chì có thể biến thành kim cương ?

Ở điều kiện thường kim cương hay than chì bền hơn ?

Giản đồ pha của Cacbon

Biến than chì thành kim cương

C(gra) → C(diamon) 3000 0 C, 80.000 atm

Tổng hợp kim cương nhân tạo

Có thể hóa lỏng oxi bằng cách nén khí ở nhiệt độ thường không ?

Giản đồ pha của oxi

AD: Bình trợ khí của thợ lặng chứa oxi dưới dạng lỏng hay khí ? Biết nhiệt độ

tới hạn của oxi T = -119 0 C.

Nhiên liệu gas

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Nguy cơ cháy nổ

Propane, 11 atm Butane, 3 atm

AD: Bình gas LPG (liquid propane gas) chứa propane ở dạng lỏng Tính áp lực

hơi propane trong bình ở 25 0 C và 90 0 C, biết nhiệt hóa hơi của propane ∆Hvapor=

15,7 kJ/mol và nhiệt độ sôi chuẩn Tboil= -42 0 C Nhận xét kết quả thu được.

AD: Bình gas mini haybật lửa chứa butane ở dạng lỏng Tính áp lực hơi butane

trong bình ở 25 0 C và 90 0 C, biết nhiệt hóa hơi của butane ∆Hvapor= 22,4 kJ/mol và

nhiệt độ sôi chuẩn Tboil= -0,5 0 C Nhận xét kết quả thu được (2,33 atm; 11,80 atm)

AD: Bình gassử dụng ở gia đình chứa propane ở dạng lỏng Áp lực tối đa bình

bình có thể chịu được là 20 atm Bình bị đun nóng ở 120 0 C, có thể bị nổ không?

Biết nhiệt hóa hơi của propane ∆Hvapor = 15,7 kJ/mol; nhiệt độ sôi chuẩn của

propane t = -42 0 C (28,93 atm)

AD: Bình gas LPG (liquid propane gas) chứa propane ở dạng lỏng Tính áp lực

hơi propane trong bình ở 25 0 C và 90 0 C, biết nhiệt hóa hơi của propane ∆Hvapor=

15,7 kJ/mol và nhiệt độ sôi chuẩn Tboil= -42 0 C Nhận xét kết quả thu được.