Bài giảng hóa lý 1 chương 4 3 và 4 4 nguyễn thị tuyết mai

LOGO

CH3050 - HÓA LÝ I

TS. Nguyễn Thị Tuyết Mai
Bộ mơn Hóa lý, Viện Kỹ thuật Hóa học

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Email:

1

Chương 4. DUNG DỊCH VÀ CH3041
CÂN BẰNG LỎNG - HƠI HÓA LÝ I

1. Đại cương về dung dịch
2. Tính chất nồng độ của dung dịch lỗng
3. Sự hịa tan của chất khí trong chất lỏng
4. Sự hòa tan của lỏng trong lỏng và cân bằng

dung dịch - hơi

2

3. SỰ HỊA TAN KHÍ TRONG LỎNG HÓA LÝ I
CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ

- Nồng độ khí trong lỏng thường bé → coi là dung dịch vơ
cùng lỗng

- Độ hịa tan của khí : là lượng khí hịa tan trong 1 đơn vị thể

tích dung dịch bão hòa ở T, P = const. Đv: mol/l; g/l

- Độ hịa tan của khí phụ thuộc vào T, P, bản chất của khí và
dung mơi

3

3. SỰ HỊA TAN KHÍ TRONG LỎNG HÓA LÝ I
CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ

a. Ảnh hưởng của bản chất của khí và dung môi

VD:
Độ tan của O2 trong nước = 3  Độ tan của He trong nước
Độ tan của O2 trong nước = 1/20  Độ tan của O2 trong hexane
Độ tan của O2 trong nước = 1/100  Độ tan của chloromethan
trong nước

4

3. SỰ HỊA TAN KHÍ TRONG LỎNG HÓA LÝ I
CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ

b. Ảnh hưởng của T đến độ hòa tan khí trong lỏng- PT Sreder

Khí A (Pi)  dung dịch (xi) + Hhòa tan

kH' = xi
pi

Áp dụng phương trình Van’t Hoff

d ln kH' Hhtan PT Sreder
=2

dT RT

Thường Hhịa tan < 0 (khí)  quá trình tỏa nhiệt

 d ln kH' < 0 → T → độ hòa tan giảm
dT và ngược lại

5

3. SỰ HỊA TAN KHÍ TRONG LỎNG HÓA LÝ I
CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ

b. Ảnh hưởng của T đến độ hòa tan khí trong lỏng- PT Sreder

6

3. SỰ HỊA TAN KHÍ TRONG LỎNG HÓA LÝ I
CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ

c. Ảnh hưởng của P đến độ hịa tan khí trong lỏng- ĐL Henry

(xét khí và dm ko tương tác hóa học → độ hòa tan nhỏ)

ĐL Henry: ở T=const, độ tan của khí trong lỏng tỉ lệ với áp suất của khí

đó trên bề mặt dung dịch. xi = kH’.Pi

kH’: hệ số Henry của khí (phụ thuộc vào T)

Pi: áp suất riêng phần của khí trên bề mặt lỏng

xi: nồng độ phần mol của khí trong lỏng

7

3. SỰ HỊA TAN KHÍ TRONG LỎNG HÓA LÝ I
CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ

c. Ảnh hưởng của P đến độ hòa tan khí trong lỏng- ĐL Henry

8

3. SỰ HỊA TAN KHÍ TRONG LỎNG HÓA LÝ I
CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ

Dung dịch siêu bão hịa:
Khí được hịa tan trong lỏng ở điều kiện T thấp hoặc/và P cao
Khi tăng T hoặc giảm P: dung dịch trở thành siêu bão hòa

(a) The 1986 disaster that killed more than 1700 people near Lake Nyos in Cameroon resulted
when a large volume of carbon dioxide gas was released from the lake. (b) A CO2 vent has
since been installed to help outgas the lake in a slow

9

3. SỰ HỊA TAN KHÍ TRONG LỎNG HÓA LÝ I
CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ

BT:
Ở 20°C, nồng độ oxy hòa tan trong nước khi tiếp xúc với oxy
dạng khí ở áp suất riêng phần 101,3 kPa (760 torr) là 1,38 ×10−3
mol/L. Xác định độ hòa tan của oxy khi áp suất riêng phần của nó
là 20,7 kPa (155 torr), áp suất gần đúng của oxy trong bầu khí
quyển Trái đất.
ĐS: 2,82×10−4 mol/L

10

Chương 4. DUNG DỊCH VÀ CH3041
CÂN BẰNG LỎNG - HƠI HÓA LÝ I

1. Đại cương về dung dịch
2. Tính chất nồng độ của dung dịch lỗng
3. Sự hịa tan của chất khí trong chất lỏng
4. Sự hòa tan của lỏng trong lỏng và cân bằng

dung dịch – hơi

a. Dung dịch lý tưởng tan lẫn vô hạn
b. Dung dịch thực tan lẫn vô hạn

11

Dung dịch lý tưởng MIXTURES OF LIQUIDS IN LIQUIDS
tan lẫn vô hạn Completely miscible liquids

A, B → dd lý tưởng tan lẫn vô hạn A-B yA = f(xA)
H = 0; V = 0; fA-A = fB-B = fA-B

a. Giản đồ thành phần – thành phần

Xét cân bằng dung dịch – hơi:

dung dịch (A,B)  hơi (A, B)

xA yA, PA

xB yB, PB

xA + xB =1; yA + yB =1

PA +PB =P 𝒚𝑨 = ∗ 𝑷 ∗ . 𝒙𝑨
PA = P*A . xA = P . yA 𝑨
PB = P*B . xB = P. yB
𝑷𝑩 + (𝑷𝑨 − 𝑷𝑩)𝒙𝑨∗∗

Định luật Raoult P*A / P*B = 

12

Dung dịch lý tưởng MIXTURES OF LIQUIDS IN LIQUIDS
tan lẫn vô hạn Completely miscible liquids

Cân bằng dung dịch – hơi: yA = f(xA)
Dung dịch (A,B)  hơi (A, B)

P*A . xA = P . yA

P*B . xB = P. yB

𝑦𝐴 𝑃∗ . 𝑥𝐴

𝐴
 =∗
𝑦𝐵 𝑃𝐵 . 𝑥𝐵

P*A / P*B =   𝒚𝑨 = 𝜶 𝒙𝑨
 > 1  yA > xA 𝒚𝑩 𝒙𝑩
xA   yA 
Định luật Konovalop I

13

Dung dịch lý tưởng MIXTURES OF LIQUIDS IN LIQUIDS
tan lẫn vô hạn Completely miscible liquids

b. Giản đồ P- thành phần: P = f (xA)
T = const; P*A > P*B  TbA < TbB

PA = P*A .xA (pt đường thẳng)
PB = P*B .xB = P*B (1 – xA)
(pt đường thẳng)
P = PA+ PB  P= P*B + (P*A - P*B)xA
(pt đường thẳng)
xA =1  P = P*A

xA =0  P = P*B

14

Dung dịch lý tưởng MIXTURES OF LIQUIDS IN LIQUIDS
tan lẫn vô hạn Completely miscible liquids

T = const; P*A > P*B  TbA < TbB P = f (xA) và P = f (yA)

P = P*B + (P*A − P*B) xA

Thành phần pha lỏng và pha hơi tuân
theo quy tắc đòn bẩy

15

Dung dịch lý tưởng MIXTURES OF LIQUIDS IN LIQUIDS
tan lẫn vô hạn Completely miscible liquids

c. Giản đồ T – thành phần: (P = const; P*A > P*B) T = f (xA)
P = PA+ PB = P*A xA + P*B (1- xA)

Phân tích q trình đa nhiệt…

16

Bài tập

Câu 8: Etanol và metanol tạo thành dung dịch xem như lý tưởng. Ở 20oC
áp suất hơi bão hòa của etanol và metanol lần lượt là 44,5 và 88,7 mmHg.

a) Tính thành phần mol các chất trong dung dịch chứa 100g etanol và 100g
metanol.
b) Xác định các áp suất riêng phần và áp suất tổng của dung dịch.
c) Tính phần mol của metanol trong pha hơi nằm cân bằng với dung dịch
trên.
ĐS: a) 0,41 và 0,59; b) 18,2mmHg, 52,3 mmHg và 70,5 mmHg; c) 0,74

17

Bài tập

Xem dung dịch của benzen và toluen là dung 120

dịch lý tưởng. Giản đồ (T-x,y) của hệ này P=1 atm

được xây dựng ở P =1 atm được cho ở hình 110

vẽ. Đun hỗn hợp chứa 4,0 mol benzen và 6,0

mol toluen dưới áp suất 1 atm: 100

a. Xác định nhiệt độ bắt đầu sôi của hỗn hợp
và thành phần của bong bóng hơi đầu tiên. 90

b. Đun nóng đến nhiệt độ nào thì hệ hóa hơi
hồn tồn? Xác định thành phần của giọt 80

lỏng cuối cùng.

70

c. Tính số mol pha hơi và pha lỏng nằm cân 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

bằng ở 1000C và thành phần mỗi pha. → xBenzen

18

Hướng dẫn giải

a. Điểm bắt đầu sơi tại A có nhiệt độ 94oC P=1 atm

120

Từ điểm A kẻ đường song song với trục hoành,

cắt đường hơi tại điểm B thì được thành phần

của bong bóng hơi đầu tiên là 110

yB =0,65 và yA= 0,35 C
b. thành phần của giọt lỏng cuối cùng tại C là 100
LMH B
xB =0,16.

c. Hệ ở 100oC có điểm biểu diễn tại M, cắt 90 A

đường lỏng tại L, cắt đường hơi tại H. Theo quy

tắc đòn bẩy ta có:

Thành phần pha lỏng là điểm L có xB= 0,22; 80

thành phần pha hơi là điểm H có yB=0,47.

Lượng L/Lượng H = MH/ML = 0,175/0,06 = 2,9 70 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

Mà lượng L + Lượng H = 10 mol. → xBenzen

 lượng L = 7,44 mol và lượng H =2,56 mol

19

Dung dịch thực MIXTURES OF LIQUIDS IN LIQUIDS
tan lẫn vô hạn Completely miscible liquids

fA-A ≠ fB-B ≠ fA-B

fA-B < fA-A, fB-B fA-B > fA-A, fB-B

20