Bài giảng hóa lý 1 chương 4 1 và 4 2 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

1. ĐẠI CƯƠNG VỀ DUNG DỊCH HÓA LÝ I
CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ

Dung dịch (phân tử):
hệ đồng thể gồm ít nhất hai chất ở trạng thái phân tán phân tử mà
thành phần của chúng có thể thay đổi trong một giới hạn xác định.
Dung mơi: chất có thành phần lớn nhất

Chất tan: chất có thành phần nhỏ hơn
1 cấu tử lỏng + 1 cấu tử rắn/khí → dm là cấu tử lỏng
Số pha = 1
Tại trạng thái CB, thành phần và tính chất hóa lý ở mọi điểm trong
dung dịch là đồng nhất

3

VD về 1 số dung dịch PROPERTIES OF MIXTURES
Solutions

TYPES AND EXAMPLES OF SOLUTIONS

4

VD về 1 số dung dịch PROPERTIES OF MIXTURES
Solutions

TYPES AND EXAMPLES OF SOLUTIONS

5

Nồng độ dung dịch HÓA LÝ I
CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ
C% = g 100% (%)
g1 + g2 + ... Khi CM  0,02 M
Coi CM = Cm
CM = n (mol/L)
V

Cm = n 1000 (mol/Kg)
mdm

xi = ni
n1 + n2 + ...

6

Ví dụ HÓA LÝ I
CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ

1. Sữa có phải là dung dịch?

2. Đồng đỏ bao gồm 90% Cu và 10% Zn, đâu là chất tan? Đâu là
dung môi?

4. Nước biển chứa nhiều ion ngoài các ion Na+ và Cl-. Khi bay hơi
dần, muối đầu tiên kết tủa là CaCO3 (0,12 g/L), tiếp theo là
CaSO4⋅H2O (1,75 g/L), sau đó là NaCl (29,7 g/L), MgSO4 (2,48
g/L), MgCl2 (3,32 g/L), NaBr (0,55 g/L) và KCl (0,53 g/L). Theo mô
tả, khi NaCl rắn bắt đầu hình thành, dung dịch thu được là dung
dịch bão hịa của những chất gì?

7

Phân loại dung dịch PROPERTIES OF MIXTURES
Solutions
Trạng thái Bản chất
tập hợp chất tan Tính chất
dung dịch

DD khí DD phân
tử DD lý
tưởng
DD lỏng DD chất
điện ly DD vô
cùng loãng

DD rắn DD thực

8

Dung dịch lý tưởng HÓA LÝ I
CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ

- Dung dịch được tạo thành từ các cấu tử có cấu tạo và tính
chất hóa lý gần giống nhau
VD: hexan-cyclohexan; Fe-Ni; FeO-MnO

- Tương tác giữa các phân tử cùng loại và khác loại là như
nhau → Khi các cấu tử hòa tan vào nhau để tạo dung dịch:
U = 0; H = 0; V = 0

9

Dung dịch lý tưởng HÓA LÝ I
CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ

- Áp suất hơi riêng phần của mỗi cấu tử (Pi)

tuân theo định luật Raoult: Dự đoán dạng đồ thị giản đồ

“Pi - x” của dd lý tưởng ?
Pi = Pi*.xi

Pi*: áp suất hơi bão hòa của i nguyên chất
xi : phần mol của cấu tử i trong dung dịch

- Thế hóa của mỗi cấu tử trong dung dịch lý
tưởng không phụ thuộc vào bản chất của cấu
tử khác và tuân theo PT sau:

i,1 = i* + R.T.lnxi PT*
i* thế hóa của cấu tử i nguyên chất
 i,1 < i*

10

Dung dịch vơ cùng lỗng HÓA LÝ I
CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ

- Khái niệm: chất tan và dung môi có bản chất rất khác nhau và
nồng độ chất tan vô cùng bé so với dung môi

Phần mol dung môi: x1 → 1
Phần mol chất tan: xi1 → 0
Dung dịch phân tử nồng độ < 0,01 mol/L
Dung dịch chất điện ly nồng độ < 10-6 mol/L

11

Dung dịch vơ cùng lỗng HÓA LÝ I

CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ

- Dung môi tuân theo định luật Raoult: P1 = P1*.x1
- Chất tan tuân theo Định luật Henry: Pi = KH.xi

KH hằng số Henry đối với chất tan được xác định bằng thực
nghiệm

- Thế hóa: (PT* vẫn đúng)
Dung môi: 1 = 1* + R.T.lnx1
Chất tan: i = ich + R.T.lnxi
1* : thế hóa chuẩn của dung môi ở trạng thái nguyên chất
ich ( i*): thế hóa của chất tan i ở trạng thái chuẩn (P=1 bar)

12

Dung dịch thực HÓA LÝ I
CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ

- Khái niệm: dung dịch được tạo nên từ các cấu tử có cấu tạo và

tính chất khác nhau và nồng độ chất tan đáng kể

H  0; V  0

- Hoạt độ ai của cấu tử i là đại lượng mà khi dùng nó thay cho xi thì
PT* vẫn đúng và trở thành:
i = ich + R.T.lnai

ich : thế hóa của i ở trạng thái chuẩn

ai: hoạt độ của chất i
- Liên hệ xi và ai qua hệ số hoạt độ: i = ai / xi

Dd thực: ai = i . xi
Dd lý tưởng: ai = xi

13

Hoạt độ ai HÓA LÝ I
CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ

Có nhiều loại hoạt độ tương ứng với các cách biểu diễn nồng độ
▪ Khí lý tưởng:
i (k) = io (k) + R.T.ln (Pi/Po)
ai = Pi/Po (Po : áp suất tiêu chuẩn, 1 bar hoặc 1 atm)
▪ Khí thực:
i (k) = io (k) + R.T.ln (fi/Po)
ai = fi/Po (fi: fugat)
▪ Chất rắn/lỏng nguyên chất:
i = io + V*m,i (Pi- Po) = io + R.T.lnai (V*m,i : thể tích mol của i nguyên chất)
lnai = V*m,i (Pi- Po) /RT

14

1. ĐẠI CƯƠNG VỀ DUNG DỊCH HÓA LÝ I
CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ

Ví dụ:
Tính độ tan của O2 trong nước (mol/L) ở 25 oC

Biết áp suất riêng phần của oxy trong khí quyển là 160 Torr
và KH(O2) = 3,3.107

15

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

16

2. TÍNH CHẤT NỒNG ĐỘ CỦA HÓA LÝ I
DUNG DỊCH LOÃNG CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ

Khi hịa tan chất tan khơng bay hơi (nồng độ thấp) vào dung môi sẽ làm
thay đổi 1 số tính chất của dm. Sự thay đổi này không phụ thuộc vào bản
chất của chất tan, chỉ phụ thuộc nồng độ chất tan.

Gồm:

Giảm áp suất hơi Hạ nhiệt độ kết tinh

Tăng nhiệt độ sôi Áp suất thẩm thấu

17

2. TÍNH CHẤT NỒNG ĐỘ CỦA HÓA LÝ I
DUNG DỊCH LOÃNG CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ

2.1. Giảm áp suất hơi:

- Giả thiết chất tan không bay hơi, phần mol chất tan: x2

Chất tan không bay hơi  Pdd = P1 = P01 .x1 < P01  Pdd < Pdm

Dung môi tuân theo định luật Raoult: P1 = P10.x1 = P10 (1 – x2 )

 P10 − P1 x1, x2 : phần mol của dm và chất tan
x2 = 0 Pdd : as hơi của dd
P1 P1 : as hơi riêng phần của dm trong dd
P10 : as hơi của dm nguyên chất

Vậy, as hơi của dm nguyên chất bị giảm khi có chất tan ko bay hơi hịa tan
vào. Độ giảm as hơi này chỉ phụ thuộc vào phần mol của chất tan.
Dung dịch càng đặc → áp suất hơi càng giảm mạnh.

18

2. TÍNH CHẤT NỒNG ĐỘ CỦA HÓA LÝ I
DUNG DỊCH LOÃNG CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ

2.1. Giảm áp suất hơi:

/>%3A_Chemistry_-

_The_Central_Science_(Brown_et_al.)/13%3A_Properties_of_S
olutions/13.5%3A_Colligative_Properties

19

2. TÍNH CHẤT NỒNG ĐỘ CỦA HÓA LÝ I
DUNG DỊCH LOÃNG CHƯƠNG 4. DUNG DỊCH PHÂN TỬ

2.1. Giảm áp suất hơi:

VD1

VD2: Ở 100°C, ASH của nước là 760 mmHg. Tính ASH của dung dịch
chứa 30,2% (theo khối lượng) ethylene glycol.
ĐS: 675 mmHg

20