7.1 Các hệ phân tán – Dung dịch
* Định nghĩa
Một hệ gồm hai (hay nhiều ) chất, trong đĩ một (hay nhiều) chất ở dạng các hạt kích thước nhỏ phân bố vào trong chất kia thì hệ đĩ được gọi là hệ phân tán. Chất được phân bố là pha phân tán
Chất trong đĩ cĩ pha phân tán phân bố là mơi trường phân tán.
VD: Lấy đất sét nghiền mịn rồi trộn đều vào nước, ta được hệ phân tán nước – đất sét, các hạt đất sét là pha phân tán, nước là mơi trường phân tán.
* Phân loại:
- Căn cứ vào các trạng thái pha của các thành phần ta cĩ 9 hệ phân tán:
Loại hệ phân tán Ví dụ
Khí - khí Khơng khí
Khí – lỏng Khơng khí trong nước
Khí – rắn Hiđro trong Pt (hoặc Pd…)
Lỏng – lỏng Xăng
Lỏng - khí Nước trong khơng khí
Lỏng – rắn Thủy ngân trong vàng
Rắn – lỏng Nước đường
Rắn – rắn Kẽm trong đồng
Rắn – khí Naptalen trong khơng khí
Tính chất của hệ phân tán (đặc biệt là tính bền) phụ thuộc vào kích thước của pha phân tán. Khi các hạt của pha phân tán càng lớn thì pha phân tán càng dễ lắng xuống và như thế hệ càng khơng bền. - Dựa vào kích thước ta chia hệ phân tán thành 3 loại:
+ Hệ phân tán thơ (hay hệ lơ lửng)
- Là hệ phân tán kém bền, gồm các hạt phân tán cĩ kích thước tương đối lớn cỡ 10-5 – 10-2 cm, cĩ thể thấy được bằng kính hiển vi hoặc bằng mắt thường
- Được chia làm hai loại:
Huyền phù: Pha phân tán là chất rắn, mơi trường phân tán là chất lỏng VD: Phù sa ở các sơng.
Nhũ tương: pha phân tán và mơi trường phân tán đều là chất lỏng. VD: Các hạt mỡ lơ lửng trong sữa.
⇒Hệ phân tán này thường khơng bền và theo thời gian sẽ tách lớp. + Hệ keo (hay dung dịch keo)
- Là hệ phân tán trung gian gồm các hạt phân tán cĩ kích thước 10-7 – 10-5 cm, cĩ thể thấy được bằng kính siêu hiển vi.
VD: sương mù (hệ phân tán lỏng – khí), khĩi (hệ phân tán rắn – khí) + Dung dịch thực:
- Đây là hệ rất bền, gồm các hạt cĩ kích thước phân tử hoặc ion (cỡ 10-8 cm)
- Giữa pha phân tán và mơi trường phân tán khơng cĩ bề mặt phân chia, tồn bộ dung dịch là một pha, như vậy dung dịch thực là một hệ đồng thể. Chất phân tán được gọi là chất tan, mơi trường được gọi là dung mơi.
7.2. Quá trình hịa tan chất rắn – hiệu ứng nhiệt quá trình hịa tan
- Quá trình hịa tan chất rắn vào chất lỏng xảy ra theo hai giai đoạn:
+ Các phân tử ( phân tử, nguyên tử hoặc ion) trên bề mặt chất rắn – do dao động khơng ngừng và dưới tác dụng lơi kéo của các phân tử dung mơi cĩ cực – dần dần bị tách ra khỏi mạng lưới tinh thể. Quá trình lý học này cần tiêu tốn năng lượng để phá vỡ mạng lưới tinh thể. Quá trình lí học này chính là quá trình biến đổi trạng thái tập hợp của chất và nhiệt của quá trình lý học là nhiệt chuyển pha ( Hcp)
+ Các phân tử chất tan kết hợp với các phân tử dung mơi cĩ cực tạo nên hợp chất cĩ tên là sonvat (nếu dung mơi là H2O thì gọi là hyđrat). Quá trình hĩa học này tỏa ra một nhiệt lượng gọi là nhiệt sonvat hĩa (Hs)
- Hiệu ứng nhiệt Q của quá trình hịa tan bằng tổng hiệu ứng nhiệt của hai quá trình: Q =Hcp + Hs ( > 0, < 0)
Nếu nhiệt sonvat hĩa Hs lớn hơn nhiệt phát vỡ mạng lưới tinh thể thì Q > 0; quá trình hịa tan phát nhiệt
Trường hợp ngược lại quá trình hịa tan sẽ thu nhiệt. VD: Hịa tan 1 mol NH4NO3 vào nước thu một nhiệt lượng 6,32kcal
* Nhiệt lượng thốt ra hay thu vào khi hịa tan 1 mol chất được gọi là nhiệt hịa tan của chất đĩ.
VD: Nhiệt hịa tan của: CaCl2 là : +17,4kcal
NH4NO3 là : - 6,32kcal
7.3. Cách biểu diễn thành phần dung dịch
7.3.1. Nồng độ % khối lượng: cho biết số gam chất tan cĩ trong 100 gam dung dịch
7.3.2. Nồng độ mol: cho biết số mol chất tan cĩ trong một lít dung dịch
7.3.3. Nồng độ đương lượng gam: cho biết số đương lượng gam chất tan cĩ trong 1 lít dung dịch 1 lít dung dịch
7.3.4. Nồng độ molan : cho biết số mol chất tan cĩ trong 1 kilogam dung mơi. Số đương lượng chất tan (n’) Số đương lượng chất tan (n’)
Số lít dung dịch (V) CN = Số gam chất tan (m) Số gam dung dịch (m’) C% = 100% Số mol chất tan (n) Số lít dung dịch (V) CM =
7.3.5. Nồng độ phần mol: của một chất là tỷ số giữa số mol của cấu tử chia cho tổng sơ mol chất cĩ trong dung dịch trong dung dịch
7.4. Độ tan