Giáo trình hóa đại cương: chương 7 (Trường đại học công nghiệp Hà Nội)

Smith Nguyen Studio E-Book Ma$ter.P Chương 7: DUNG DỊCH 7.1 Các hệ phân tán – Dung dịch * Định nghĩa Một hệ gồm hai (hay nhiều ) chất, (hay nhiều) chất dạng hạt kích thước nhỏ phân bố vào chất hệ gọi hệ phân tán Chất phân bố pha phân tán Chất có pha phân tán phân bố môi trường phân tán VD: Lấy đất sét nghiền mịn trộn vào nước, ta hệ phân tán nước – đất sét, hạt đất sét pha phân tán, nước môi trường phân tán * Phân loại: - Căn vào trạng thái pha thành phần ta có hệ phân tán: Loại hệ phân tán Khí - khí Khí – lỏng Khí – rắn Lỏng – lỏng Lỏng - khí Lỏng – rắn Rắn – lỏng Rắn – rắn Rắn – khí Ví dụ Khơng khí Khơng khí nước Hiđro Pt (hoặc Pd…) Xăng Nước khơng khí Thủy ngân vàng Nước đường Kẽm đồng Naptalen khơng khí Tính chất hệ phân tán (đặc biệt tính bền) phụ thuộc vào kích thước pha phân tán Khi hạt pha phân tán lớn pha phân tán dễ lắng xuống hệ không bền - Dựa vào kích thước ta chia hệ phân tán thành loại: + Hệ phân tán thô (hay hệ lơ lửng) - Là hệ phân tán bền, gồm hạt phân tán có kích thước tương đối lớn cỡ 10 -5 – 10-2 cm, thấy kính hiển vi mắt thường - Được chia làm hai loại:  Huyền phù: Pha phân tán chất rắn, môi trường phân tán chất lỏng VD: Phù sa sông  Nhũ tương: pha phân tán môi trường phân tán chất lỏng VD: Các hạt mỡ lơ lửng sữa ⇒ Hệ phân tán thường không bền theo thời gian tách lớp + Hệ keo (hay dung dịch keo) - Là hệ phân tán trung gian gồm hạt phân tán có kích thước 10-7 – 10-5 cm, thấy kính siêu hiển vi VD: sương mù (hệ phân tán lỏng – khí), khói (hệ phân tán rắn – khí) + Dung dịch thực: - Đây hệ bền, gồm hạt có kích thước phân tử ion (cỡ 10-8 cm) - Giữa pha phân tán mơi trường phân tán khơng có bề mặt phân chia, toàn dung dịch pha, dung dịch thực hệ đồng thể Chất phân tán gọi chất tan, môi trường gọi dung môi N.D.Familys Trang: - $.N CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Smith Nguyen Studio E-Book Ma$ter.P 7.2 Quá trình hịa tan chất rắn – hiệu ứng nhiệt q trình hịa tan - Q trình hịa tan chất rắn vào chất lỏng xảy theo hai giai đoạn: + Các phân tử ( phân tử, nguyên tử ion) bề mặt chất rắn – dao động không ngừng tác dụng lôi kéo phân tử dung mơi có cực – bị tách khỏi mạng lưới tinh thể Quá trình lý học cần tiêu tốn lượng để phá vỡ mạng lưới tinh thể Q trình lí học q trình biến đổi trạng thái tập hợp chất nhiệt trình lý học nhiệt chuyển pha ( Hcp) + Các phân tử chất tan kết hợp với phân tử dung mơi có cực tạo nên hợp chất có tên sonvat (nếu dung mơi H2O gọi hyđrat) Q trình hóa học tỏa nhiệt lượng gọi nhiệt sonvat hóa ( Hs) - Hiệu ứng nhiệt Q trình hòa tan tổng hiệu ứng nhiệt hai trình: Q = Hcp + Hs ( > 0, < 0)  Nếu nhiệt sonvat hóa Hs lớn nhiệt phát vỡ mạng lưới tinh thể Q > 0; q trình hịa tan phát nhiệt  Trường hợp ngược lại q trình hịa tan thu nhiệt VD: Hịa tan mol NH4NO3 vào nước thu nhiệt lượng 6,32kcal * Nhiệt lượng thoát hay thu vào hòa tan mol chất gọi nhiệt hòa tan chất VD: Nhiệt hịa tan của: CaCl2 : +17,4kcal NH4NO3 : - 6,32kcal 7.3 Cách biểu diễn thành phần dung dịch 7.3.1 Nồng độ % khối lượng : cho biết số gam chất tan có 100 gam dung dịch C% = Số gam chất tan (m) 100% Số gam dung dịch (m’) 7.3.2 Nồng độ mol: cho biết số mol chất tan có lít dung dịch CM = Số mol chất tan (n) Số lít dung dịch (V) 7.3.3 Nồng độ đương lượng gam: cho biết số đương lượng gam chất tan có lít dung dịch CN = Số đương lượng chất tan (n’) Số lít dung dịch (V) 7.3.4 Nồng độ molan : cho biết số mol chất tan có kilogam dung mơi N.D.Familys Trang: - $.N CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Smith Nguyen Studio E-Book Ma$ter.P Cm = Số mol chất tan (n) Số kilogam dung môi (m) 7.3.5 Nồng độ phần mol: chất tỷ số số mol cấu tử chia cho tổng sơ mol chất có dung dịch NA= Số mol chất A (nA) Tổng số mol chất (n) 7.4 Độ tan a/ Dung dịch bão hòa * Định nghĩa - Hịa tan q trình thuận nghịch Thoạt tiên chất tan chuyển vào dung dịch chiều ưu thế, thêm dần chất tan, chiều ngược lại mạnh dần: chất tan dung dịch kết tinh lại chuyển thành pha rắn Tới lúc q trình hịa tan kết tinh đạt trạng thái cân bằng: đơn vị thời gian lượng chất chuyển vào dung dịch cân lượng chất từ dung dịch chuyển vào pha rắn Dung dịch ứng với trạng thái gọi dung dịch bão hịa - Dung dịch có lượng chất tan thấp lượng chất tan chứa dung dịch bão hòa số chất Na2S2O3, Na2B4O7…lượng chất tan có dư khơng kết tinh ngay, dung dịch gọi q bão hịa * Tính chất Dung dịch bão hòa hệ bền: dung dịch tồn tùy ý mà nồng độ không đổi ( miễn nhiệt độ áp suất hệ trì khơng đổi) Dung dịch q bão hịa hệ khơng bền, cần khuấy trộn dung dịch thêm vài tinh thể nhỏ chất tan vào lượng chất có dư bắt đầu kết tinh lại (pha rắn xuất hiện), trình tiếp tục nồng độ dung dịch đạt nồng độ bão hòa nhiệt độ b/ Độ tan * Định nghĩa Nồng độ chất tan dung dịch bão hòa điều kiện xác định gọi độ tan chất * Ký hiệu Độ tan ( kí hiệu S) số gam chất tan có 100 gam dung mơi (của dung dịch bão hịa ) Độ tan đại lượng đặc trưng cho khả hòa tan chất dung mơi Thơng thường chất có: S > 10 gọi dễ tan S < 1: khó tan S < 0,01: khơng tan * Tính chất - Độ tan chất phụ thuộc vào :  Bản chất chất tan dung môi  Nhiệt độ áp suất ( chủ yếu cho chất khí) VD : Thực nghiệm cho thấy phân tử lưu huỳnh khơng có cực nên lưu huỳnh tan tốt benzen ( dung mơi khơng có cực) khơng tan nước (dung môi phân cực) Trái lại phân tử muối ăn phân cực mạnh nên muối ăn tan nước không tan benzen N.D.Familys Trang: - $.N CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Smith Nguyen Studio E-Book Ma$ter.P - Độ tan hầu hết chất rắn tăng nhiệt độ tăng Áp suất ảnh hưởng đến độ tan chất rắn Trong đa số trường hớp, nhiệt độ tăng độ tan chất lỏng tăng - Độ tan chất khí chất lỏng tăng lên tăng áp suất Vì q trình hịa tan chất khí chất lỏng dẫn đến giảm áp suất khí theo nguyên lý Lơ Satơliê, độ tan khí tăng lên áp suất tăng Điều thể định luật Henri : « Độ tan khí nhiệt độ không đổi tỉ lệ với áp suất » * Cần ý định luật Henri với dung dịch tương đối loãng, áp suất khơng cao khơng có tương tác hóa học xảy chất tan dung môi 7.5 Áp suất thẩm thấu dung dịch 7.5.1 Sự khếch tán Khi cho dung dich tiếp xúc nước nguyên chất ta quan sát thấy chất tan khếch tán từ dung dịch qua nước, kết dẫn đến phân bố đồng chất tan tồn thể tích hệ Sự khếch tán xảy cho tiếp xúc hai dung dịch chất tan có nồng độ khác mà kết có san nồng độ toàn hệ 7.5.2 Sự thẩm thấu Nếu cho dung dịch nước tiếp xúc với qua màng đặc biệt, màng cho phép phân tử nước (dung mơi) qua khếch tán xảy chiều : dung dịch bị pha lỗng thể tích tăng lên, cịn thể tích dung mơi giảm Màng đặc biệt tạo khuếch tán chiều gọi màng bán thấm (làm bong bóng động vật, colodion ) tượng khếch tán chiều dung môi qua màng bán thấm gọi thẩm thấu 7.5.3 Áp suất thẩm thấu a/ Thí nghiệm Lấy xilanh, có pitơng di động Đáy pitơng màng bán thẩm Giả thiết lực ma sát pitông xilanh khơng đáng kể Phần xilanh phía pitơng đựng dung dịch, cịn phần xilanh phía pitơng đựng dung mơi tinh khiết Vì nồng độ dung môi dung môi tinh khiết lớn so với dung dịch đơn vị thời gian, số Dung môi phân tử dung mơi từ phía pitơng xuống Do thể tích dung dịch tăng lên pitơng nâng lên Muốn giữ cho pitông đứng nguyên chỗ cũ, cần đặt lên pitơng tải trọng P Dung dịch b/ Định nghĩa Lực cần phải tác dụng lên 1cm2 màng bán thẩm để ngăn không cho dung môi qua nó, nghĩa làm cho tượng thẩm thấu ngừng lại, gọi áp suất thẩm thấu c/ Biểu thức Nghiên cứu áp suất thẩm thấu dung dịch loãng, người ta nhận thấy áp suất thẩm thấu không phụ thuộc vào chất chất tan mà tỉ lệ với nồng độ dung dịch nhiệt độ tuyệt đối: = CRT  : áp suất thẩm thấu, C nồng độ mol/l dung dịch  R số khí N.D.Familys Trang: - $.N CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Smith Nguyen Studio E-Book Ma$ter.P  T nhiệt độ tuyệt đối Nếu thay C = n , n số mol chất tan có thể tích V lit dung dịch, ta có: V V = nRT Phương trình giống với phương trình khí lí tưởng xét trước cho phép VanHôp phát biểu ( năm 1887) “ Áp suất thẩm thấu chất tan dung dịch loãng áp suất gây nên chất trạng thái khí nhiệt độ chiếm thể tích dung dịch” 7.6 Áp suất dung dịch 7.6.1 Áp suất bão hòa chất lỏng nguyên chất - Các chất lỏng nhiều bay Nếu bình chất lỏng để ngỏ chất lỏng bay dần hết Nếu chất lỏng giữ bình kín bay ngưng tụ hai chiều trình thuận nghịch: tốc độ bay tốc độ ngưng tụ, cân động thiết lập Bay H Chất lỏng Chất Ngưng tụ H - Hơi cân động với chất lỏng gọi bão hịa Áp suất bão hòa gây bề mặt chất lỏng gọi áp suất bão hịa Vì q trình bay thu nhiệt, nên tăng nhiệt độ bay tăng cường, áp suất bão hịa tăng VD: phụ thuộc áp suất nước bão hòa vào nhiệt độ sau: Nhiệt độ (00C) Áp suất bão hòa (mm Hg) 4,6 20 17,4 40 55,3 60 149,2 80 355,5 100 760  Vậy áp suất bão hòa đại lượng đặc trưng cho bay chất lỏng - Ở nhiệt độ, chất dễ bay có áp suất bão hòa lớn 7.6.2 Áp suất bão hòa dung dịch chứa chất tan không bay - Khi hịa tan chất tan khơng bay vào dung mơi, áp suất bão hịa dung môi dung dich, hay gọi tắt áp suất dung dịch, giảm xuống Nhìn vào hình bên hiểu lý giảm áp suất bão hịa Mặt thống dung môi tinh khiết gồm phân tử dung mơi cịn mặt thống dung dịch gồm hạt chất tan xen kẽ với phân tử dung mơi Vì đơn vị thời gian, nhiệt độ định, số phân tử bay từ dung dịch bé số phân tử bay từ dung mơi tinh khiết Do trường hợp dung dịch, trạng thái cân thiết lập áp suất thấp so với trường hộp dung mơi Đó ngun nhân gây nên giảm áp suất bão hịa dung mơi dung dịch N.D.Familys Trang: - $.N CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Smith Nguyen Studio E-Book Ma$ter.P - Ở nhiệt độ, áp suất bão hịa dung dịch (P1) ln ln thấp áp suất bão hịa dung mơi nguyên chất Rõ ràng nồng độ dung dịch lớn, áp suất bão hòa dung dịch nhỏ, nghĩa áp suất dung dịch phải tỷ lệ thuận với nồng độ phần mol dung môi: P1 = K.N1 Khi dung dịch loãng: N1 → P1 → P0 K = P1 Po N1 Do đó: P1 = P0.N1 Nếu phần mol chất tan dung dịch N2 N1 = – N2 Do đó: P1 = P0(1-N2) ⇒ N2 = Po P1 P Po Po P1: áp suất bão hòa dung dịch P0: áp suất bão hòa dung môi nguyên chất N2: Phần mol chất tan dung dịch Định luât Raoult I “ Độ giảm tương đối áp suất bão hòa dung dịch phần mol chất tan dung dịch” Lưu ý: Định luật Raoult nghiệm với dung dịch loãng chất tan khơng điện ly  Với dung dịch lỗng ta có: n n1 n n 2 Do n1 ⇒ P n2 Po n1 P Po n2 n1 n2: số mol chất tan n1: số mol dung môi 7.7 Nhiệt độ sôi nhiệt độ đông đặc 7.7.1 Nhiệt độ sôi chất lỏng nguyên chất - Nhiệt độ sôi chất lỏng nhiệt độ áp suất bão hịa áp suất ngồi VD: Nhiệt độ sơi nước: P (mmHg) Đs nước (O0C) 730 98,9 760 100 760,2 120 760,4 143 - Chính áp suất thấp hay chân không chất lỏng có nhiệt độ sơi thấp ngược lại áp suất cao chất lỏng có nhiệt độ sơi cao - Khi sôi bọt sinh khắp chất lỏng, nghĩa bay xảy tồn thể tích chất lỏng khơng phải bề mặt N.D.Familys Trang: - $.N CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Smith Nguyen Studio E-Book Ma$ter.P 7.7.2.Nhiệt độ sôi dung dịch có chất tan khơng bay - Dung dịch có áp suất bão hịa nhỏ dung mơi nguyên chất Muốn dung dịch sôi cần tăng nhiệt độ dung dịch lên để làm cho áp suất bão hịa áp suất ngồi, tức dung dịch có nhiệt độ sơi cao dung mơi ngun chất Nồng độ dung dịch lớn, nhiệt độ sôi cao Định luật Raoult II “ Độ tăng nhiệt độ sơi dung dịch lỗng chất tan không điện ly tỷ lệ thuận với nồng độ molan chất tan dung dịch” Ts K s C m  T s : độ tăng nhiệt độ sôi  Cm: nồng độ molan chất tan dung dịch  Ks: số nghiệm sôi dung môi - Nhiệt độ sôi dung dịch nhiệt độ ứng với trạng thái cân dung dịch với bọt thứ nhất, nghĩa nhiệt độ bắt đầu sôi - Khi dung dịch sơi, dung mơi khỏi dung dịch, nồng độ dung dịch tăng lên nhiệt độ dung dịch tiếp tục tăng Vậy khác với dung mơi ngun chất, q trình sôi, nhiệt độ dung dịch tiếp tục tăng Tuy nhiên nhiệt độ dung dịch không tiếp tục tăng mà tới giới hạn dừng lại Tại nhiệt độ giới hạn bắt đầu xuất tinh thể chất tan làm cho nồng độ dung dịch không đổi dung dịch tiếp tục sôi nhiệt độ 7.7.3 Nhiệt độ đông đặc chất lỏng Nhiệt độ đông đặc chất lỏng nhiệt độ áp suất mặt pha lỏng áp suất mặt pha rắn VD: Ở 00 áp suất bão hòa H2O lỏng 4,6mmHg áp suất bão nước đá, nước bắt đầu đơng đặc 7.7.4 Nhiệt độ đơng đặc dung dịch - Vì áp suất bão hòa dung dịch nhỏ áp suất bão hịa dung mơi nên 0C áp suất bão hòa dung dịch nước nhỏ 4,6mmHg, nước dung dịch chưa thể đơng đặc Muốn cho dung dịch đông đặc phải hạ nhiệt độ Vậy dung dịch đông đặc nhiệt độ thấp so với dung môi nguyên chất Nồng độ dung dịch lớn nhiệt độ đơng đặc thấp Định luật Raoult II “ Độ hạ nhiệt độ đơng đặc dung dịch lỗng chất tan khơng điện ly tỷ lệ thuận với nồng độ molan chất tan dung dịch” Tđ K đ C m Kđ: số nghiệm đông dung môi  Các số nghiệm sôi số nghiệm lạnh không phụ thuộc vào chất chất tan mà phụ thuộc vào chất dung môi N.D.Familys Trang: - $.N CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Smith Nguyen Studio E-Book Ma$ter.P - Khi dung dịch đơng đặc, dung mơi khỏi dung dịch nồng độ tăng lên q trình đơng đặc, nhiệt độ dung dịch tiếp tục giảm Tuy nhiên, nhiệt độ đông đặc dung dịch khơng giảm mà tới giới hạn dừng lại Tại nhiệt độ giới hạn này, đồng thời với tinh thể dung mơi cịn xuất tinh thể chất tan Lúc thành phần dung dịch không đổi nữa, nhiệt độ dung dịch giữ nguyên tồn dung dịch đơng đặc thành hỗn hợp rắn Hỗn hợp gồm có tinh thể chất ta tinh thể dung môi gọi hỗn hợp ơtecti 7.8 Lý thuyết điện ly – Dung dịch điện ly 7.8.1.Tính bất thường dung dịch axit, bazơ, muối Khi nghiên cứu tính chất axit, baz, muối, người ta thấy chúng có đặc điểm khác với dung dịch chất tan tồn dạng phân tử ( đường, rượu….) * Ở điều kiện nồng độ nhiệt độ, dung dịch axit, baz muối có áp suất bão hịa nhỏ có độ hạ điểm đơng đặc độ tăng điểm sôi, độ tăng áp suất thẩm thấu lớn  Để áp dụng định luật Raoult định luật áp suất thẩm thấu, Van’tHoff phải đưa thêm hệ số điều chỉnh i ( gọi hệ số đẳng trương) với i > - Hệ số i sau gọi hệ số Van’tHoff  Đối với dung dịch lỗng chất khơng điện li: i =  Đối với dung dịch loãng axit, bazơ hay muối, i > - Hệ số i xác định thực nghiệm dựa vào hệ thức sau: i P' T' P T ' :là độ giảm tương đối áp suất hơi, độ tăng nhiệt độ sôi hay độ giảm nhiệt độ hóa rắn áp suất thẩm thấu dung dịch đo thực nghiệm P, T : độ giảm tương đối áp suất hơi, độ tăng nhiệt độ sơi hay độ giảm nhiệt độ hóa rắn áp suất thẩm thấu dung dịch tính lý thuyết theo định luật Raoult Van’tHoff P ', T ', ' * Dung dịch axit, baz, muối có tính dẫn điện 7.8.2 Lý thuyết điện ly Để giải thích tính chất đặc biệt trên, năm 1887 Arrêniuyt đề thuyết điện ly mà nội dung chủ yếu sau: hòa tan vào nước, axit, baz muối phân li thành phần tử nhỏ gọi ion mang điện trái dấu; ion dương (cation) ion âm (anion) Quá trình phân tử phân li thành ion gọi điện ly, chất phân li thành ion dung dịch (hoặc đun nóng chảy) gọi chất điện ly Theo Arrenuyt:  Axit điện ly cho cation H+ (proton) anion gốc axit:  HCl → H+ + ClBaz điện ly cho cation kim loại anion OH- (hyđroxyl):  NaOH → Na+ + OHMuối điện ly cho cation kim loại anion gốc axit: NaCl → Na+ + Cl- N.D.Familys Trang: - $.N CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Smith Nguyen Studio E-Book Ma$ter.P  Do điện ly mà số tiểu phân có dung dịch tăng lên với số phân tử hòa tan, làm giảm áp suất bão hịa nhiều hơn, làm tăng điểm sôi làm hạ điểm đông đặc nhiều VD: Các dung dịch 0,2N KCl Ca(NO3)2 nước có i tương ứng 1,81 2,48 Khi pha lỗng dung dịch nói giá trị i xấp xỉ tương ứng Như vậy: Số tiểu phân thực tế có mặt dung dịch i= Số phân tử hòa tan  Cũng có mặt ion trái dấu mà đặt dung dịch vào điện trường ion chuyển dời có hướng điện cực, dung dịch điện ly có khả dẫn điện 7.8.3 Sự phát triển thuyết điện ly - Nhà hóa học Kablukov rõ nguyên nhân điện ly q trình sonvat hóa (nếu dung mơi nước: hyđrat hóa) Khi bỏ hợp chất ion vào nước, ion bề mặt tinh thể làm cho phân tử nước xoay hướng để đầu lưỡng gần ion ngược dấu Kết có phân tử nước bao quanh ion Do lực tương tác ion bị suy yếu đến mức lượng chuyển động phân tử dung dịch đủ làm cho ion tách rời vào dung dịch VD: Dưới tác động phân tử H2O có cực, ion Na+ Cl- bứt khỏi mạng lưới tinh thể NaCl vào dung dịch dạng ion hyđrat hóa: NaCl(r) + (m + n)H2O = Na+.mH2O + Cl-.nH2O + Q trình hyđrat hóa phát lượng nhiệt đủ để bù lại lượng cần tiêu tốn để phá vỡ mạng lưới tinh thể NaCl + Với phân tử có cực H-Cl, tác động phân tử H2O có cực, liên kết cộng hóa trị chuyển dần thành liên kết ion cuối phân tử HCl phân li thành ion: H-Cl + (m+n)H2O ⇌ H+.mH2O + Cl-.nH2O - Tóm lại điện ly gắn liền với tương tác ion dung môi Kết điện ly tạo thành ion tự mà ion hyđrat hóa - Người ta cịn phân biệt chất điện ly mạnh với chất điện ly yếu + Chất điện ly mạnh: hòa tan vào nước tất phân tử chúng phân ly hoàn toàn thành ion Các axit mạnh, bazơ mạnh đại đa số muối trung tính chất điện ly mạnh VD: HNO3 = H+ + NO3KOH = K+ + OHNH4Cl = NH4+ + Cl+ Chất điện ly yếu: hòa tan vào nước có số phân tử phân li thành ion Sự điện ly chất điện ly yếu thuận nghịch: Ion hóa AmBn mAn+ + nBmPhân tử hóa Các axit hữu cơ, axit vô yếu (HCN, H2CO3…) bazơ vô yếu (NH4OH), bazơ hữu (amin ), số muối axit muối bazơ (NaHCO3, Cu(OH)Cl…) chất điện ly yếu: CH3COOH ⇌ CH3COO- + H+ N.D.Familys Trang: - $.N CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Smith Nguyen Studio E-Book Ma$ter.P NH4OH ⇌ NH4+ + OH Độ điện ly * Định nghĩa Là đại lượng đặc trưng cho mức độ điện ly chất Độ điện ly ly (n) với tổng số mol chất hòa tan (no): tỷ số số mol chất điện n n VD: Axit axetic (CH3COOH) nhiệt độ phịng có = 0,014 = 1,4% * Phân loại  Chất điện ly mạnh: ≃1  Chất điện ly yếu: KB(NO2-) = 0,22.10-10 ⇒ Môi trường axit 7.11 Dung dịch đệm a/ Định nghĩa Dung dịch đệm dung dịch chứa hỗn hợp axit yếu với bazơ liên hợp HA Axit + H2 O ⇌ B + H3 O+ Bazơ liên hợp b/ Tính chất Dung dịch đệm có đặc điểm pH thay đổi thêm lượng axit bazơ  Khi thêm lượng axit mạnh:  Khi thêm lượng bazơ mạnh: c/ pH dung dịch đệm HA ⇒ K + H2 O B H 3O A ⇌ B + ⇒ H 3O A ⇒ pHđệm = pKA – lg H3 O+ K HA A B [Axit] [Bazơ liên hợp] 7.12 Tích số tan a/ Định nghĩa Tích số tan tích nồng độ ion dung dịch bão hòa chất điện ly tan với số mũ thích hợp AmBn(r) ⇌ AmBn( dd) ⇌mAn+ + nBmKs hay TtAmBn = [An+]m[Bm-]n b/ Mối liên hệ độ tan (S) tích số tan Ks(AmBn) = mmnnSm+n c/ Điều kiện kết tủa chất điện li tan Chất điện li tan xuất dạng kết tủa khi: Tích số nồng độ ion với số mũ thích hợp vượt giá trị tích số tan nhiệt độ cho N.D.Familys Trang: 20 - $.N CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Smith Nguyen Studio E-Book Ma$ter.P AmBn(r) ⇌ AmBn( dd) ⇌mAn+ + nBmQ = [An+]m[Bm-]n ≥ Ks Chất điện li tan tan vào dung dịch khi: Tích nồng độ ion nhỏ giá trị tích số tan nhiệt độ Q = [An+]m[Bm-]n ≤ Ks 7.13 Tính tốn chi tiết pH dung dịch 7.13.1 Định luật bảo toàn nồng độ đầu - Nồng độ gốc (Co): nồng độ chất trước trộn hỗn hợp phản ứng - Nồng độ đầu (C): nồng độ chất trước tham gia phản ứng Nồng độ đầu khác với nồng độ gốc chỗ có thay đổi thể tích trộn lẫn dung dịch - Nồng độ cân ([ ]): nồng độ cấu tử sau phản ứng hệ trạng thái cân VD: Trộn 20ml dung dịch NaOH 0,15M với 10ml dd NaCl 0,06M 30ml hỗn hợp Ta có:  Nồng độ gốc C0 chất: C0(NaOH) = 0,15M, Vo(NaOH) = 20ml C0(NaCl) = 0,06M, Vo(NaCl) = 10ml Vhh = 20 + 10 = 30ml  Nồng độ đầu Nồng độ đầu chất: CNaOH = 0,15 CNaCl = 0,06  20 = 0,10M 30 10 = 0,02M 30 Nồng độ cân Ta có cân sau (bỏ qua điện ly nước): NaOH = Na+ + OHNaCl = Na+ + ClC [Na+] = C Na = 0,12M Na NaOH - [Cl ] = [OH-] = C Na C OH NaCl NaCl = 0,02M NaOH = 0,10M - Theo định luật bảo toàn khối lượng: nồng độ đầu cấu tử tổng nồng độ cân tất dạng tồn cấu tử dung dịch trạng thái cân VD: Trong dung dịch H3PO4 0,1M có cân sau: H3PO4 → H+ + H2PO4H2PO4- → H+ + HPO42HPO42- → H+ + PO43Nồng độ đầu axit H3PO4 0,1M, áp dụng định luật bảo toàn khối lượng (tức bảo toàn nồng độ đầu): N.D.Familys Trang: 21 - $.N CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Smith Nguyen Studio E-Book C H PO Ma$ter.P [H3PO4] + [H2PO4-] + [HPO42-] + [PO43-] = 0,1 7.13.2 Định luật trung hịa điện tích Do trung hòa điện dung dịch chất điện ly, tổng điện tích âm anion phải tổng điện tích dương cation VD: Trong dung dịch H3PO4: [H+] = [H2PO4-] + [HPO42-] + Trong dung dịch Na3PO4: [PO43-] + [OH-] [Na] + [H+] = [H2PO4-] + [HPO42-] + [PO43-] + [OH-] 7.13.3 pH dung dịch axit mạnh Giả sử có dung dịch đơn axit mạnh HA nồng độ đầu CA: HA + H2O = H3O+ + AH2O + H2O = H3O+ + OHCó thể viết đơn giản: HA = H+ + AH2O = H+ + OHĐịnh luật bảo toàn nồng độ đầu: [A-] = CA Định luật trung hòa điện: [H+] = [A-] + [OH-] = CA + K w H ⇒ [H+]2 - CA[H+] - KW = (1) a/ CA10-7: Có thể bỏ qua H+ nước điện ly, thế: [H+] = CA ⇒ pH = pCA 7.13.4 pH dung dịch bazơ mạnh Giả sử có dung dịch đơn bazơ mạnh B nồng độ CB B + H2O = HB+ + OHH2O + H2O = H3O+ + OHĐịnh luật bảo toàn nồng độ đầu: N.D.Familys Trang: 22 - $.N CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Smith Nguyen Studio E-Book Ma$ter.P [HB+] = CB Định luật trung hòa điện: [OH-] = [HB+] + [H+] ⇒ K w = CB + [H+] H ⇒ [H+]2 - CB[H+] - KW = (2) a/ CB10-7: Có thể bỏ qua điện ly nước ⇒[OH-] = CB ⇒ [H+] = K w C B ⇒ pH = pKW + lgCB ⇒ pH = 14 + lgCB 7.13.5 pH dung dịch đơn axit yếu Giả sử có dung dịch đơn axit yếu HA nồng độ C0 C0>>10-7 ⇒ Bỏ qua q trình ion hóa nước HA + H O = H O+ + A Ban đầu C0 Phản ứng x x x Còn lại (C0 – x) x x ⇒ KA = x C x Nếu C0 >> x ⇒ KAC0= x2 ⇒ K C =[H3O+] A ⇒ pH = (pKA + pC0) 7.13.6 pH dung dịch đơn bazơ yếu Giả sử có dung dịch đơn bazơ mạnh B nồng độ C0 C0>>10-7 ⇒ Bỏ qua trình ion hóa nước B + H2O = HB+ + OHBan đầu C0 Phản ứng x x x Còn lại (C0 – x) x x N.D.Familys Trang: 23 - $.N CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Smith Nguyen Studio E-Book ⇒ Kb = x C Ma$ter.P x Nếu C0 >> x ⇒ KAC0= x2 ⇒ K C =[OH-] B ⇒ pOH = (pKB + pC0) ⇒ pH = 14 - N.D.Familys (pKB + pC0) Trang: 24 - $.N CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... chung axit – bazơ Thuyết proton Năm 1923 gần đồng thời với nhà hóa học Đan Mạch Bronsted (1 879 -19 47) nhà hóa học người Anh Loury (1 874 -1936) đưa định nghĩa rộng axit bazơ: Axit chất cho proton... gọi hyđrat) Q trình hóa học tỏa nhiệt lượng gọi nhiệt sonvat hóa ( Hs) - Hiệu ứng nhiệt Q q trình hịa tan tổng hiệu ứng nhiệt hai trình: Q = Hcp + Hs ( > 0, < 0)  Nếu nhiệt sonvat hóa Hs lớn nhiệt... dung dịch điện ly có khả dẫn điện 7. 8.3 Sự phát triển thuyết điện ly - Nhà hóa học Kablukov rõ nguyên nhân điện ly q trình sonvat hóa (nếu dung mơi nước: hyđrat hóa) Khi bỏ hợp chất ion vào nước,