bài giảng dung dịch dung dịch

DUNG DỊCH Chương Chương DUNG DỊCH VI.1 Một vài khái niệm VI.2 Độ hòa tan nh hưởng yếu tố lên độ hòa tan VI.3 Tính chất tập hợp dung dòch không điện ly VI.1 Một vài khái niệm Dung dòch : hỗn hợp đồng thể có t/c đồng toàn thể tích đònh Gồm dung môi chất tan (có thể nhiều) Dung môi: + xác đònh dạng tồn dd; + cấu thành có lượng lớn Chất tan (dung chất): lượng hơn; trạng thái khác trạng thái dd Một vài dung dòch thường gặp Dung dòch Thành phần Dung dòch khí Không khí Khí tự nhiên N2, O2, nhiều chất khác Dung dòch lỏng Nước biển Nước có gas H2O, NaCl, nhiều chất khác Dung dòch rắn Đồng thau CH4, C2H6, nhiều chất khác H2O, CO2, C12H22O11,… Cu, Zn Các cách biểu diễn nồng độ • Nồng độ %: % chất A  khối lượng chất A  100 khối lượng dung dòch Nồng độ nhỏ : ppm, ppb, ppt (khối lượng thể tích) ppm (parts per million): g/g; L/L; mg/L ppb (parts per billion): ng/g; g/kg; nL/L; g/L ppt (parts per trillion): pg/g; ng/kg; pL/L; ng/L (1L = 1000g) Biểu diễn nồng độ: Phân mol, Mol Molan • Nồng độ phân mol (X, N) nA – íogmol A tìong dd ni – íogmol toàn bộcác cagï tư ûtìong dd • Nồng độ Mol (M) M A  • Nồng ñoä Molan (m) Molan  XA  nA  ni i số mol A số lít dung dòch số mol chất tan khối lượng dung dòch (kg) • Để đổi từ nồng độ molan sang nồng độ mol cần có tỉ trọng dung dòch Biến đổi lượng trình hòa tan giai đoạn : H1 : Tách phân tử chất tan H2 Tách phân tử dung môi H3 : Hình thành tương tác dung môi – dung chấ7t Quá trình hòa tan gồm giai đoạn xảy đồng thời ứng với biến đổi lượng sau: – Tách phân tử chất tan (H1), – Tách phân tử dung môi (H1), – Quá trình solvat hóa (H3) • Biến thiên Enthalpy (Nhiệt hòa tan) trình hòa tan: Hht = H1 + H2 + H3 • Hht dương hay âm tùy thuộc vào tương quan lực liên phân tử : A-A, B-B, A-B • Solvat hóa (dung môi hóa): tương tác phân tử chất tan với ptử dung môi Hydrat hóa: dung môi nước Biến đổi lượng trình hòa tan • Quá trình phá vỡ liên kết liên phân tử trình thu nhiệt • Sự hình thành liên kết liên phân tử trình tỏa nhiệt • Để xác đònh dấu Hht phải dựa độ lớn tương tác chất tan - chất tan chất tan - dung môi: – H1 H2 dương – H3 âm – Có khả |H3| > (H1 + H2) hay |H3 |< (H1 + H2) Biến đổi lượng trình hòa tan Hạt dung môi Hạt chất tan tách rời + tách rời Hạt dung môi Hạt chất tan tách rời + tách rời H2 Dung môi H2 Hạtcâagt tan Dung môi + tácâ ìời H1 H3 Dung môi + chất tan Qïá tììnâ tỏa nâiệt Hht Dung dòch Hạtcâagt tan + tácâ ìời H3 H1 Dung dòch Hht Qïá tììnâ tâï nâiệt Dung môi + chất tan 10 Dung dòch lý tưởng: Lực liên kết liên phân tử A-A, B-B A-B Hht = 11 Dung dòch không lý tưởng Liên kết phân tử loại yếu phân tử khác loại Hht < Liên åegt giư õa pâân tư ûcïø ng loại mạnâ âơn giư õa pâân tư û åâác loại Hht > 12 Quá trình hòa tan thường làm tăng độ trật tự hệ Hỗn hợp (CCl4 C6H14) có độ trật tự chất lỏng riêng biệt Chúng tự tan vào Hht gần 13 Dung dòch ion Solvat hóa – Hydrat hóa (Hhyd) 14 Kâí ion Kâí ion Htt Hhyd Hhyd Htt Dïng dòcâ Hht Dïng dòcâ Tỏa nhiệt Hht Thu nhiệt 15 VI.2 Độ hòa tan nh hưởng yếu tố lên độ hòa tan Dung dòch bão hòa độ hòa tan • Quá trình hòa tan: chất tan + dung môi  dung dòch • Quá trình kết tinh: dung dòch  chất tan + dung môi 16 •Dung dòch bão hòa dung dòch mà trình hòa tan trình kết tinh cân với •Độ hòa tan: nồng độ chất tan dung dòch bão hòa •Dung dòch bão hòa: dung dòch mà nồng độ chất tan cao dung dòch bão hòa • Dd Lỏng – Lỏng: • Chất lỏng tan hoàn toàn vào nhau: tan vào với tỉ lệ • Chất lỏng không tan vào nhau: hoàn toàn không tan • Chất lỏng tan phần vào nhau: tan có giới hạn 17 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ hòa tan Tương tác chất tan dung môi • Tổng quát: “giống tan vào nhau” • Chất phân cực có khuynh hướng tan dung môi phân cực • Càng nhiều liên kết phân cực phân tử, tan nhiều dung môi phân cực • Càng liên kết phân cực phân tử, tan dung môi phân cực, tan nhiều dung môi không phân cực 18 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ hòa tan Tương tác chất tan dung môi • Liên kết liên phân tử quan trọng: nước tan vào ethanol liên kết hydro bò đứt tái tạo lại hỗn hợp • Càng nhiều nhóm -OH độ tan nước lớn • Số Cacbon phân tử lớn độ hòa tan nước giảm 19 Liên åegt âydìo Liên åegt âydìo 20 10 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ hòa tan nh hưởng áp suất lên độ tan chất khí • p suất cao, nhiều phân tử khí gần dung môi, hội tan vào dung môi cao Độ tan khí tỉ lệ thuận với áp suất khí Độ hòa tan mol, mol/L 21 0,5 1,0 p suất riêng phần, atm 22 11 nh hưởng áp suất lên độ tan chất khí • Đònh luật Henry: Ck  kPk Ck độ hòa tan khí, Pk áp suất riêng phần, k = số Henry • p suất ảnh hưởng đến độ tan chất lỏng chất rắn 23 nh hưởng áp suất lên độ tan chất khí •Nước gas đóng chai áp suất PCO2 > atm Khi mở chai, áp suất PCO2 giảm nên độ hòa tan CO2 giảm Khí CO2 thoát khỏi dung dòch Nước sủi bọt 24 12 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ hòa tan nh hưởng nhiệt độ • Khi nhiệt độ tăng, độ hòa tan phần lớn chất rắn tăng Đường tan nhiều đun nóng • Với số chất, độ hòa tan giảm nhiệt độ tăng (Ce2(SO4)3) 25 nh hưởng nhiệt độ •Độ hòa tan chất khí nước giảm nhiệt độ tăng Khi nước hồ nóng, độ tan O2 CO2 giảm, bất lợi cho động thưc vật nước (ô nhiễm nhiệt) Trong dung môi hữu ngược lại 26 13 S, g/100g H2O Dd câư a bão âò a S, mM Dd ëïá bão âò a Nâiệt độ, oC Rắn nước Khí nước 27 VI.3 Tính chất tập hợp dung dòch • Tính chất tập hợp tính chất phụ thuộc vào số tiểu phân diện (nồng độ chất tan) mà không phụ thuộc vào khối lượng dung dòch Hơi bão hòa • Các phân tử chất lỏng có động khác Các phân tử có động cao thoát khỏi bề mặt thoáng, vào pha khí, tạo nên pha chất lỏng bề mặt thoáng Hơi gọi bão hòa p suất riêng phần chất lỏng pha bão hòa gọi áp suất bão hòa 28 14 Pâân tư ûtìong tìạng tâái âơi Pâân tư ûđang bay âơi Pâân tư ûđang ngư ng tïï P Nư ớc đá Nư ớc Lỏng Nư ớc Hơi T 29 VI.3 Tính chất tập hợp dung dòch Giảm áp suất bão hòa Dung môi Dung dòch Chất tan không bay làm giảm khả phân tử dung môi bề mặt rời bỏ pha lỏng vào pha khí  p suất giảm 30 15 Giảm áp suất bão hòa Độ giảm áp suất bão hòa phụ thuộc vào nồng độ chất tan Đònh luật Raoult, 1880 • PA áp suất bão hòa A dung dòch, PA áp suất bão hòa A chất lỏng A tinh khiết, A phân mol A dung dòch PA   A PA  • Dung dòch lý tưởng: tuân theo đònh luật Raoult • Đònh luật Raoult không tương tác liên phân tử dung môi - dung môi chất tan - chất tan khác với tương tác dung môi - chất tan 31 p suất giảm có chất tan diện Điều dẫn đến Tsôi tăng Tđđ giảm Điểm ba cïûa dïng môi Điểm ba cïûa dïng môi 32 16 Tăng nhiệt độ sôi • Khi chất lỏng sôi? • Chất lỏng sôi áp suất bão hòa áp suất khí 33 Tăng nhiệt độ sôi • Chất tan không bay làm giảm áp suất bão hòa, làm tăng nhiệt độ sôi (Tb ) • Dung môi hóa sôi Tb  K b m Kb : Hằng số nghiệm sôi, phụ thuộc vào chất dung môi Dïng môi Dïng dòcâ P L R Hơi m: nồng độ molan chất tan Tkt Tokt T Tos Ts 34 17 Giảm nhiệt độ đông đặc Dung dòch kết tinh nhiệt độ thấp so với dung môi tinh khiết: Tkt Tkt  K kt m Kkt : Hằng số nghiệm lạnh, phụ thuộc vào chất dung môi m: nồng độ molan chất tan 35 36 18 Hiện tượng thẩm thấu Màng bán thẩm: cho số chất qua Td: màng tế bào • Thẩm thấu: trình di chuyển dung môi từ nơi có nồng độ thấp sang nơi có nồng độ cao • Td: Cây hút nước từ đất nhờ áp suất thẩm thấu… 37 Dd đặc Mà ng bán tâẩm Dd loãng • Chênh lệch áp suất hai nhánh làm cho thẩm thấu dừng lại 38 19 p suất thẩm thấu • p suất thẩm thấu , áp suất cần thiết để ngừng thẩm thấu • Thẩm thấu trình tự xảy V  nRT h n V   CRT     RT A - dïng dòcâ; B - dïng môi 39 Thẩm thấu • Dung dòch có áp suất thẩm thấu gọi đẳng trương • Dung dòch có áp suất thẩm thấu cao gọi ưu trương • Hồng cầu bao bọc màng bán thẩm • Sự co lại tế bào: – Nếu hồng cầu tiếp xúc với dung dòch có áp suất thẩm thấu cao so với dòch hồng cầu nước thẩm thấu từ làm hồng cầu co, héo lại • Sự trương tế bào: – Nếu hồng cầu tiếp xúc với dung dòch có áp suất thẩm thấu thấp so với dòch hồng cầu nước thẩm thấu từ vào làm hồng cầu trương lên 40 20 Dd ï tìư ơng : > 0,92% Hồng cầu bò co héo Dd đẳng tìư ơng : 0,92% Dd tâiể ï tìư ơng : < 0,92% Hồng cầu trương nở bò vỡ 41 Thẩm thấu • Sự co héo trương nở tế bào: Nồng độ đặc Nồng độtâagp 0,92% Nồng độ loãng Nồng độcao 42 21 ng dụng thẩm thấu – Muối dưa – Muối, đường dùng để bảo quản thực phẩm: vi khuẩn môi trường bò nước mà chết • Thẩm thấu ngược – Nếu áp lên dung dòch áp suất lớn áp suất thẩm thấu nước thẩm thấu qua màng khỏi dung dòch 43 Thẩm thấu ngược P >  Dd đặc Dd loãng Mà ng bán tâẩm 44 22 ng dụng thẩm thấu ngược để điều chế nước từ nước biển Nước tinh khiết Nước biển Mà ng bán tâẩm 45 Keo • Hệ keo hệ gồm hạt lơ lửng với kích thước lớn phân tử lại nhỏ để rơi xuống tác dụng trọng trường • Kích thước: 10 to 2000 Ao • Các loại hệ keo: – Khí dung (khí + lỏng hay rắn, VD: sương, khói), – Bọt (lỏng + khí,VD: bọt xà phòng), – Nhũ tương (lỏng + lỏng, VD: sữa), – Huyền phù (lỏng + rắn, VD: sơn), – Bọt rắn (Rắn + khí, VD: móp xốp), – Huyền phù rắn (rắn + lỏng, VD: bơ) 46 23 Keo • Hệ keo có tính phân tán ánh sáng 47 48 24 ... chất tan + dung môi  dung dòch • Quá trình kết tinh: dung dòch  chất tan + dung môi 16 Dung dòch bão hòa dung dòch mà trình hòa tan trình kết tinh cân với •Độ hòa tan: nồng độ chất tan dung dòch... rời H2 Dung môi H2 Hạtcâagt tan Dung môi + tácâ ìời H1 H3 Dung môi + chất tan Qïá tììnâ tỏa nâiệt Hht Dung dòch Hạtcâagt tan + tácâ ìời H3 H1 Dung dòch Hht Qïá tììnâ tâï nâiệt Dung môi... thái dd Một vài dung dòch thường gặp Dung dòch Thành phần Dung dòch khí Không khí Khí tự nhiên N2, O2, nhiều chất khác Dung dòch lỏng Nước biển Nước có gas H2O, NaCl, nhiều chất khác Dung dòch rắn