bài giảng hóa đại cương DUNG DICH

Chương III CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH I KHÁI NIỆM VỀ DUNG DỊCH Khái niệm hệ phân tán dung dịch - Hệ phân tán: + Định nghĩa: hệ gồm hai hay nhiều chất chất dạng hạt nhỏ phân bố vào chất Chất phân bố - chất phân tán, chất có chất phân tán - mơi trường phân tán + Tính chất hệ phân tán phụ thuộc vào kích thước chất phân tán Chất phân tán có kích thước hạt lớn chúng dễ lắng xuống hệ bền + Phân loại: theo kích thước hạt d chất phân tán : • Hệ phân tán thơ (hệ lơ lửng): d >100µm (có thể nhìn thấy mắt thường hay kính hiển vi thường) Hệ khơng bền Chất phân tán - chất rắn: hệ lơ lửng gọi huyền phù - chất lỏng - nhũ tương • Hệ phân tán cao (hệ keo): 1µm < d < 100µm (chỉ nhìn thấy kính siêu hiển vi) Hệ bền • Hệ phân tán phân tử - ion (dung dịch thực): d < 1µm (kích thước phân tử) Hệ bền - Dung dịch: hệ đồng thể (khí, lỏng hay rắn) gồm hai hay nhiều chất mà thành phần chúng biến đổi phạm vi tương đối rộng Trong chất phân bố - chất tan, môi trường phân tán - dung môi - Tùy thuộc vào trạng thái tập hợp, dung dịch rắn, lỏng hay khí Khái niệm độ tan S - Độ tan chất nồng độ chất dung dịch bão hòa điều kiện xác định - Độ tan thường biểu biễn số g (rắn) số ml (khí) chất tan 100g dung mơi S > 10 - chất dễ tan S < - chất khó tan S < 10-3 - chất khơng tan - Độ tan phụ thuộc vào: + Bản chất dung môi chất tan: chất tan tương tự tan tốt dung mơi tương tự + Nhiệt độ: • Hịa tan chất khí chất lỏng: ∆Hht < 0, → T↑→ S↓ • Hịa tan chất rắn chất lỏng: ∆Hht > 0, → T↑→ S↑ • Hịa tan chất lỏng chất lỏng: tùy thuộc vào lực tương tác phân tử hai chất lỏng mà xảy ba trường hợp: hịa tan vơ hạn, hịa tan có hạn (phổ biến nhất) khơng hịa tan vào Vì q trình hồ tan tương hỗ thường kèm theo hiệu ứng thu nhiệt nên tăng nhiệt độ, độ tan tương hỗ thường tăng + Áp suất: • Hịa tan chất khí chất lỏng: ↑P: S↑ • Hịa tan chất lỏng chất rắn chất lỏng: không chịu ảnh hưởng áp suất + Trạng thái tập hợp chất + Sự có mặt chất lạ… Q trình hồ tan a Q trình hịa tan cân hòa tan Sự hòa tan bao gồm hai trình: - Quá trình phá vỡ cấu trúc chất tan, đặc biệt chất rắn, để tạo thành nguyên tử, phân tử hay ion: trình vật lý, thu nhiệt - Quá trình tương tác hạt chất tan với phân tử dung môi, gọi q trình solvat hóa (dung mơi nước – hydrat hóa): q trình hóa học, phát nhiệt Q trình hồ tan q trình cân bằng: Hòa tan Tinh thể chất A Dung dịch chất A Kết tinh Cân hòa tan cân động Nồng độ chất tan dung dịch K= Nồng độ chất tan phần chưa tan b Sự thay đổi t.chất nhiệt động tạo thành dd - Quá trình hịa tan tự diễn khi: ∆Ght = Σ∆Gsp - Σ∆Gcđ < ∆Ght = ∆Hht - T∆Sht ∆Hht = ∆Hcp + ∆H sol Chất khí tan chất lỏng < → ∆Sht < / > ⇒ ∆Ght < / > → chất khí chất rắn tan nước, khơng Dung dịch lý tưởng: dung dịch có ∆Hht = ∆Vht = Nồng độ dung dịch a Nồng độ phần trăm C%: số g chất tan 100g dd b Nồng độ phân tử gam (nồng độ mol) CM: số mol chất tan lit dung dịch c Nồng độ molan Cm: số mol chất tan 1000g dung môi nguyên chất d Nồng độ phần mol N: tỷ số số mol chất tan tổng số mol chất tan dung môi e Nồng độ đương lượng CN: số đương lượng gam chất tan lit dung dịch f Quan hệ nồng độ m2 m m C %.d 100 = 100 ⇒ = m1 + m2 Vd V 100 n m2 m = 1000 = 1000 ⇒ = M C M 1000 V M V V C% = CM CN = N2 = a2 m2 m 1000 = 1000 ⇒ = D2 C N 1000 V D2 V V m2 M2 n2 = m1 m2 n1 + n2 + M1 M m2 C %d = = M 2C M 1000 = D2C N 1000 V 100 II DUNG DỊCH RẤT LỖNG CHẤT KHƠNG ĐIỆN LY, KHƠNG BAY HƠI VÀ CÁC TÍNH CHẤT Khi tạo thành dd lỗng: ∆H ≈ 0, ∆V ≈ Trong dd, hạt chất tan cách xa nhau, tương tác chúng không đáng kể dung môi thực tế không biến đổi tính chất → dd lỗng ≈ dd lý tưởng Áp suất bão hòa: Trong tự nhiên pha lỏng khí có q trình thuận nghịch: Bay hơi, ∆H > Lỏng Hơi (p) Ngưng tụ, ∆H < Khi trình đạt trạng thái cân (∆Gbh = 0), áp suất – áp suất bão hòa chất lỏng → đặc trưng cho bay chất lỏng S∼ p S∼ N p∼ N p1 ∼ N1 p1 = kN1 k - hệ số tỷ lệ Trong dung môi nguyên chất: N1 = N0 = → k = p0 → p1 = p N Định luật Raoult I (F Raoult, 1830 – 1901, giáo sư hóa học người Pháp, đưa năm 1886): áp suất bão hòa dung dịch áp suất bão hịa dung mơi ngun chất nhân với nồng độ phần mol dung môi dung dịch Thay: N1 = – N2 Ta được: p1 = p0(1 – N2) = p0 – p0N2 N2 = → ( p0 − p1 ) p0 = ∆p p0 Cách phát biểu khác định luật Raoult I: Độ giảm tương đối áp suất bão hòa dd nồng độ phần mol chất tan dd Nhiệt độ sôi nhiệt độ kết tinh a Nhiệt độ sôi dd: - Nhiệt độ sôi chất lỏng nhiệt độ áp suất bão hịa áp suất mơi trường xung quanh - Ở nhiệt độ, chất lỏng khác có áp suất bão hịa khác nên có nhiệt độ sôi khác T: p1T < p 0T 100 C : p1100 < p 0100 = 1atm > 100 C : p1>100 = 1atm Tdds > Tdms → - Dung dịch có nồng độ chất tan cao sôi nhiệt độ cao b Nhiệt độ kết tinh dd: - Chất lỏng kết tinh nhiệt độ, áp suất pha lỏng áp suất pha rắn T: p1T,l < p 0T,l 0 C : p10,l < p 00,l = p 00,r : dm kt ↓ T : p1,l ↓, < 0: p 0,r ↓↓ p1