7. 2Q TRÌNH HỊA TAN
8.4CÂN BẰNG TRONGDUNGDỊCH CHẤT ĐIỆN LI ÍT TAN
8.4.1 Các khái niệm
Khi hòa tan một chất điện li ít tan vào nước thì ở trạng thái bão hòa giữa phần chất rắn đã tan và phần chất rắn cịn lại có một cân bằng động. Vì độ tan của chất điện li ít tan rất nhỏ, dung dịch bão hịa của nó có nồng độ rất thấp, nên phần chất rắn đã tan phân li hoàn toàn và thực tế cân bằng trên được thiết lập giữa phần chất rắn khơng tan và các ion của nó chuyển vào dung dịch.
Ví dụ: AgCl (r) Ag+ (dd) + Cl- (dd)
Đây là cân bằng dị thể, nên hằng số cân bằng có dạng:
K = [Ag+].[Cl-] (8.5)
Ở T = const thì K = const. Như vậy, trong dung dịch bão hịa của chất điện li ít tan, tích số các nồng độ ion của nó là đại lượng khơng đổi ở một nhiệt độ nhất định. Đại lượng này đặc trưng cho khả năng hòa tan của chất điện li ít tan và gọi là tích số tan của chất điện li ít tan đó. Nếu kí hiệu tích số tan là T, ta có:
T = [Ag+].[Cl-] (8.6)
Trong trường hợp tổng quát, đối với hợp chất ít tan AnBm AnBm nAm+ + mBn-
Tích số tan của nó được tính bằng biểu thức:
n m
A B
T = [Am+]n.[Bn-]m (8.7)
Từ (8.7) ta định nghĩa tích số tan một cách tổng quát như sau:
Ở T = const trong dung dịch bão hịa của một chất điện li ít tan, tích nồng độ các ion của nó với lũy thừa là hệ số của các ion trong phương trình điện li, là một hằng số được gọi là tích số tan.
Tích số tan phụ thuộc vào bản chất chất tan, bản chất của dung môi và nhiệt độ. Tại một nhiệt độ nhất định, chất có tích số tan càng nhỏ thì càng ít tan.
Ví dụ: ở 180C, TAgCl = 1,6.10-10 ; TAgBr = 5,0.10-13 ; TAgI = 1,1.10-6 độ tan giảm theo chiều: AgCl → AgBr → AgI
8.4.2 Quan hệ giữa độ tan và tích số tan
Độ tan của một chất là khái niệm cho ta biết khả năng tan của chất đó trong dung môi nhất định. Thường ký hiệu bằng chữ S
Người ta thường biểu diễn độ tan bằng số gam chất tan có trong 100g dung mơi của dung dịch bão hịa hoặc số gam chất tan có trong 100g dung dịch bão hịa.
93
số tan là hằng số phụ thuộc vào nồng độ ion, chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, còn độ tan phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác.
Độ tan và tích số tan đều là các đại lượng đặc trưng cho dung dịch bão hồ nên có thể tính tích số tan từ độ tan hoặc ngược lại. Quan hệ giữa độ tan và tích số tan của kết tủa AmBn như sau:
m n A B m+n m n T S m n =
Ví dụ 1: Tính độ tan của Ca3(PO4)2 trong nước biết TCa3(PO4)2 = 10-32,5
2+ 3-
3 4 2 4
Ca (PO ) 3Ca +2PO
3 4 2
2+ 3 3- 2
Ca (PO ) 4
T =[Ca ] [PO ]
Gọi độ tan cùa nó là S thì : [Ca ]=3S2+ và [PO ]=2S3-4
Vậy 3 4 2 3 2 5 Ca (PO ) T =(3S) (2S) =36S 3 4 2 32,5 Ca (PO ) 5 T 510 S 36 36 − = = -7 S 1,3.10 M=
Ví dụ 2: Tính tích số tan của Mg(OH)2 ở 200C biết rằng 100ml dung dịch bão hoà ở nhiệt độ
này chứa 0,84 mg Mg(OH)2.
2+ - 2 Mg(OH) Mg +2OH 2 2+ - 2 Mg(OH) T =[Mg ][OH ]
Độ tan của Mg(OH)2 bằng : 0,84.10/1000.58=1,4.10-4 mol/l
Như vậy 2+ -4 [Mg ]=1,4.10 mol/l - -4 -4 [OH ]=2.1,4.10 =2,8.10 mol/l Vậy 2 -4 -4 2 11 Mg(OH) T =1,4.10 .(2,8.10 ) =1,1.10−
Ví dụ 3: Độ tan của canxi oxalat CaC2O4 trong dung dịch amoni oxalat (NH4)2C2O4 0,05M nhỏ hơn trong nước bao nhiêu lần? Nếu cho rằng độ điện li của (NH4)2C2O4 khi đó là 70%, tích số tan của CaC2O4 là 3,8.10-9 (bỏ qua lực ion và nhiệt độ khơng đổi).
Phương trình điện li: CaC2O4 ƒ Ca2+ + C2O42- S S S 2 4 CaC O T = [Ca2+].[C2O42-] = S2 → 2 4 9 5 3,8.10 6, 2.10 CaC O S = T = − − M
Gọi độ tan của CaC2O4 trong dung dịch (NH4)2C2O4 là x [Ca2+]’ = x , [C2O4]’ = x +0,05. 0,7
94
2 4
CaC O
T = [Ca2+]’. [C2O4]’ = x. (x +0,05. 0,7) = 3,8.10-9 x 1,09.10-7
Độ tan của CaC2O4 trong dung dịch (NH4)2C2O4 là 1,09.10-7 nhỏ hơn độ tan của nó trong nước nguyên chất là 6,2.10-5 : 1,09.10-7 = 570 lần.
8.4.3 Ứng dụng của tích số tan
* Cũng giống như chất điện li yếu, muốn giảm độ tan của một chất điện li ít tan ta chỉ cần cho thêm một lượng ion cùng loại vào dung dịch bão hịa của nó.
* Khi [A] .[B]m n TA Bm nta có dung dịch chưa bão hịa, kết tủa chưa tạo thành Khi
m n
n A B
[A] .[B] =Tm ta có dung dịch bão hòa, tốc độ hòa tan bằng tốc độ kết tủa Khi
m n
n A B
[A] .[B] >Tm ta có A và B hóa hợp để tạo thành kết tủa AmBn cho đến khi đạt tới trạng thái cân bằng, tức là trạng thái dung dịch bão hòa,
m n
n A B
[A] .[B] =Tm .