LÍ THUYẾT VỀ DUNG DỊCH, ĐỊNH LUẬT RAOULT, HENRY VÀ ÁP DỤNG

TIỂU LUẬN LÍ THUYẾT VỀ DUNG DỊCH, ĐỊNH LUẬT RAOULT, HENRY VÀ ÁP DỤNG Áp dụngExercise 1: In an experiment air was drawn successively through a solution of sugar (0,03889 kg per 0,1 kg water) and then through anhydrous calcium chloride. It was found that the water lost was 0,921.104 kg and calcium chloride tubes gained 0,5163.102 kg. Find the molecular mass of the sugar. (Mol mass of H2O) = 0,018 kg)Dịch: Trong một thí nghiệm, không khí được hút liên tiếp qua dung dịch đường (0,03889 kg trên 0,1 kg nước) và sau đó qua canxi clorua khan. Người ta thấy lượng nước mất đi là 0,921.104 kg và ống canxi clorua thu được 0,5163.102 kg. Tìm khối lượng phân tử của đường. (Khối lượng mol của H2O) = 0,018 kg)Theo thuyết OstwaldWalker:(P_10〖 P〗_1)(P_10 )=m_2(m_1+m_2 ) (1)Trong đó m2 là khối lượng nước bị mất = 0,921.104 kg(m1 + m2) là tổng khối lượng dung dịch = 0,5163.102 kgThay vào (1) ta được:(P_10〖 P〗_1)(P_10 )=(0,921.10(4) )(0,5163.10(2) )=0,0178Theo định luật Raoult:(P_10〖 P〗_1)(P_10 )=x_2(P_10〖 P〗_1)(P_10 )=(0,03889m)(0,03889m+0,118)=0,0178 m = 386,27 gmol

NGUYỄN THỊ THU THẢO TIỂU LUẬN LÍ THUYẾT VỀ DUNG DỊCH, ĐỊNH LUẬT RAOULT, HENRY VÀ ÁP DỤNG Chuyên ngành: Hố lí thuyết Hố lí Tp HỒ CHÍ MINH 10/2021 MỤC LỤC Nội dung Trang MỞ ĐẦU Trong sống ngày hay nghe nhắc đến dung dịch, mơn hóa học ta nghe nhiều dung dịch dung dịch acid, base, muối, nồng độ dung dịch, dung dịch lí tưởng,…Nhiều chất dùng đời sống ngày sản xuất trạng thái dung dịch Các phản ứng ngành hóa học sinh học thường có liên quan đến dung dịch Vì vậy, dung dịch có ý nghĩa quan trọng Những nghiên cứu dung dịch khơng giúp cho việc kiểm sốt q trình hóa học sản xuất cơng, nơng nghiệp mà vận dụng vào lĩnh vực y học, sinh học, môi trường nhằm bảo vệ tăng cường sức khỏe người Trong tiểu luận tìm hiểu rõ lí thuyết dung dịch thành phần dung dịch, dung dịch lí tưởng, dung dịch thực, dung dịch lỏng vơ lỗng,… tìm hiểu định luận Raoult Henry áp dụng chúng vào tập Tổng quan lí thuyết 1.1 Lí thuyết dung dịch 1.1.1 Khái niệm thành phần dung dịch 1.1.1.1 Khái niệm dung dịch Dung dịch hệ đồng thể gồm hai cấu tử, cấu tử tồn dung dịch trạng thái phân tán phân tử/nguyên tử, thành phần biến thiên liên tục khoảng định Dung dịch có tính bền nhiệt động Nếu chất dung dịch có trạng thái tập hợp giống nhau, ví dụ lỏng khí,… ta chọn chất/cấu tử nhiều làm dung mơi, cấu tử lại làm chất tan Nếu chất tồn trạng thái tập hợp khác rắn – lỏng, khí – lỏng… người ta chọn chất lỏng làm dung mơi Dung dịch chia thành hai loại: - Dung dịch không điện ly: chất tồn dung dịch trạng thái phân tán phân tử/nguyên tử, cấu tử dung dịch trung hòa điện - Dung dịch điện ly: dung dịch tồn cấu tử mang điện ion, eaq Như dung dịch trạng thái tập hợp nảo Tuy nhiên đề cập đến dung dịch, người ta thường ý tới dung dịch lỏng dung dịch rắn, ví dụ dung dịch muối ăn, dung dịch phenol nước, dung dịch rắn vàng bạc,… Cấu tử dung dịch gồm dung mơi kí hiệu 1, chất tan kí hiệu 2, 3, 4,… Thường lượng dung môi lớn chất tan 1.1.1.2 Thành phần dung dịch Thành phần dung dịch biến số quan trọng đại lượng nhiệt động dung dịch Có nhiều cách để biểu diễn thành phần dung dịch nồng độ phần trăm, nồng độ mol, nồng độ molan, nồng độ phần mol,… - Nồng độ phần tram: số gam chất tan i 100 gam dung dịch - Nồng độ mol/lit: số ml chất tan i lit dung dịch - Nồng độ phân số mol Ni: tỉ số số mol chất tan i với tổng số mol chất tan với dung môi - Nồng độ Molan: số mol chất tan i 1000 gam dung mơi Vì thể tích dung dịch thay đổi theo nhiệt độ nên nồng độ mol/lit phụ thuộc vào nhiệt độ Tuy nhiên nồng độ mol/lit thông dụng hóa học với dung dịch lỏng biến thiên thể tích theo nhiệt độ khơng đáng kể Lưu ý: mol dung dịch lượng dung dịch tổng số mol cấu tử Thể tích mol dung dịch thể tích ứng với mol dung dịch 1.1.2 Dung dịch lý tưởng dung dịch thực 1.1.2.1 Dung dịch lý tưởng Khí lý tưởng, dung dịch khí lý tưởng, loại khí mà hóa cấu tử i nghiệm phương trình vùng nồng độ Tiêu chuẩn quan trọng tính lý tưởng P → 0, phân tử khí xa nhau, tương tác chúng Đối với hệ nghiên cứu dung dịch lỏng dung dịch rắn, khoảng cách tiểu phân hệ gần nhau, lực liên kết chúng lớn, áp suất tác động lên hệ không làm thay đổi đáng kể khoảng cách tiểu phân lực tương tác chúng Khi đó, áp suất khơng cịn nhạy cảm thuộc tính nhiệt động hệ Vì hệ lỏng rắn người ta đưa khái niệm khác để định nghĩa dung dịch lý tưởng Nếu lực tương tác tiểu phân loại khác loại nhau: Thì dung dịch xem lý tưởng, hóa cấu tử i tuân theo phương trình khoảng nồng độ 1.1.2.2 Dung dịch thực Dung dịch thực dung dịch mà hóa cấu tử i khơng tn theo phương trình: Ngun nhân lực tương tác tiểu phân loại khác loại khác nhau: 1.1.2.3 Dung dịch lỏng vô lỗng áp suất bão hịa Dung dịch lỏng vơ lỗng dung dịch với nồng độ chất tan bé tương tác xảy dung dịch chủ yếu tương tác phân tử dung mơi, xem loại dung dịch gần với dung dịch lý tưởng Việc nghiên cứu dung dịch lỏng vơ lỗng có ý nghĩa quan trọng việc phát triển lý thuyết dung dịch Áp suất bão hòa dung dịch lỏng gọi bão hòa dung dịch Nếu có chứa cấu tử dung dịch áp suất tổng áp suất riêng phần cấu tử Một số cấu tử khơng bay hơi, bay mức độ không đáng kể nhiệt độ khảo sát thực tế xem chúng khơng có mặt pha 1.1.2.4 Nhiệt độ sôi chất lỏng Chất lỏng sôi áp suất bão hịa bằn với áp suất bên tác dụng lên hệ Nếu áp suất ngồi atm nhiệt độ sơi hệ gọi nhiệt độ sôi chuẩn hay điểm sôi chẩn phí điểm chuẩn Đối với chất lỏng nguyên chất áp suất ngồi khơng khí nhiệt độ sôi không thay đổi suốt thời gian sôi pha lỏng chuyển hoàn toàn thành pha Nghĩa chất nguyên chất nhiệt độ bắt đầu sôi nhiệt độ kết thúc khác Khác với chất nguyên chất, dung dịch áp suất ngồi khơng đổi, trường hợp chung, nhiệt độ bắt đầu sôi nhiệt độ kết thúc q trình sơi khác nhiệt độ sơi thay đổi liên tục q trình sơi Do đó, nói nhiệt độ sơi dung dịch nghĩa đề cập đến nhiệt độ dung dịch bắt đầu sôi Nguyên nhân thay đổi liên tục nhiệt độ sôi dung dịch q trình sơi lượng dung mơi bay làm thay đổi liên tục nồng độ dung dịch 1.1.2.5 Nhiệt độ kết tinh chất lỏng Ứng với áp suất khí ngồi , hạ thấp nhiệt độ dung dịch loãng đến lúc đó, chất lỏng bắt đầu kết tinh (hóa rắn) Nhiệt độ gọi nhiệt độ bắt đầu kết tinh, thấp nhiệt độ phòng Khi áp suất ngồi nhiệt độ gọi nhiệt độ đơng đặc chuẩn Khơng giống chất lỏng ngun chất có nhiệt độ lúc bắt đầu kết thúc trình kết tinh không đổi (khi ), nhiệt độ kết tinh dung dịch thường thay đổi, hạ thấp dần kết tinh phát triển thường thấp so với dung môi nguyên chất Để đơn giản, trường hợp ta xét tinh thể xuất dung dịch dung môi kết tinh 1.2 Định luật Raoult 1.2.1 Định luật Raoult Trong trường hợp khí lý tưởng, năm 1886, nhà bác học Pháp F M Raoult tìm thấy thực nghiệm áp suất dung môi dung dịch lỗng bé áp suất dung mơi lỏng nguyên chất nhiệt độ áp suất Hình Nhà bác học Pháp F M Raoult Nếu gọi áp suất dung môi nguyên chất áp suất dung môi bề mặt dung dịch P1 > P1 Vấn đề hiểu nhiệt độ phần bề mặt dung dịch bị phân tử chất tan chiếm chỗ nên đơn vị thời gian đơn vị diện tích bề mặt số phân tử dung mơi bay dung dịch số phân tử dung môi bay bề mặt dung môi nguyên chất Định luật Raoult thiết lập mối quan hệ áp suất tồn dung dịch cấu tử dung dịch có dung mơi bay Khi q trình bay đạt trạng thái cân điều kiện cân là: ⇒ ⇒ ⇒ Khi nghĩa dug dịch → dung mơi ngun chất ta có: ⇒ Biểu thức viết lại là: Trong áp suất bão hòa cấu tử i tinh khiết nhiệt độ Đối với dung dịch cấu tử ta có: ⇒ hay Phát biểu định luật Raoult 1: Độ giảm tương đối áp suất bão hòa dung môi nồng độ phần mol chất tan dung dịch Nếu dung dịch lỏng tuân theo định luật Raoult nồng độ dung dịch xem dung dịch lý tưởng 1.2.2 Định luật Raoult Độ tăng nhiệt độ sôi dung dịch Thiết lập biểu thức độ tăng điểm sôi: Gọi T nhiệt độ sôi dung dịch, T0 nhiệt độ sơi dung mơi ngun chất thì: ∆T = T - T0 gọi độ tăng nhiệt độ sôi dung dịch so với dung môi nguyên chất Đối với dung dịch đủ lỗng để áp dụng định luật Raoult, áp suất P dung dịch với áp suất ngồi dung dịch bắt đầu sơi, ta có: Lấy logrit đạo hàm theo T ta có: áp suất bão hịa dung mơi ngun chất, tn theo phương trình Clapeyron – Clausius: nhiệt hóa mol dung môi lỏng nguyên chất Kết hợp hai phương trình ta được: Khi lấy tích phân phương trình khoảng nhiệt độ nhỏ, tử nhiệt độ sôi chuẩn dung môi nguyên chất (x2=0) đến nhiệt độ bắt đầu sơi chuẩn T s dung dịch lỗng có phần mol x1 dung mơi, – x2, chấp nhận , đó: Đối với dung dịch vơ lỗng, x2