Chương 9- CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH LỎNG docx

Chương 9
Chương 9
CÂN BẰNG TRONG
DUNG DỊCH LỎNG
1
9.1.Dung dịch
9.1.1.Hệ thống phân tán
9.1.2.Qúa trình hình thành dung dịch
9.1.3.Nồng độ dung dịch
9.2.Tính chất của dung dịch
9.2.1.Áp suất hơi bão hòa
9.2.2.Nhiệt độ sôi
9.2.3.Nhiệt độ đông đặc
9.2.4.Áp suất thẩm thấu
2
Dung dịch

Định nghĩa: Hệ phân tán là hệ có ít nhất một chất dạng hạt có kích thước nhỏ bé (chất phân tán) phân bố
vào một chất khác (môi trường phân tán).
Các chất : khí (K), lỏng (L), rắn (R).

Phân loại: 3 loại


Hệ phân tán thô : hạt d
≥
100
µ
m.
- Huyền phù (hệ R-L) : Hạt đất sết lơ lửng trong nước
- Nhũ tương (hệ L-L) : Sữa, dầu mỡ trong nước


Hệ keo: d = 1- 100
µ
m .
VD: gelatin, keo dán, sương muối (hệ L-K), khói (hệ R-K).


Dung dịch thực : phân tử – ion d
∼
1
µ
m .
VD: Hoà tan muối trong nước (hệ R-L)
→
Dung dịch
3
9.1.1.Hệ thống phân tán
•
•


Căn cứ theo trạng thái pha của các thành phần, có 9 hệ phân tán:
Căn cứ theo trạng thái pha của các thành phần, có 9 hệ phân tán:
Loại hệ phân tán Ví dụ
 Khí – khí Không khí
 Khí - lỏng Không khí trong nước
 Khí – rắn Hidro trong Pt (hoặc Pd…)
 Lỏng - lỏng Xăng
 Lỏng - khí Nước trong không khí

 Lỏng - rắn Thủy ngân trong vàng
 Rắn - lỏng Nước đường
 Rắn - rắn Kẽm trong đồng
 Rắn - khí Naphtalen trong không khí
4




Dung dịch:
Dung dịch:
H
H
ệ thống gồm 2 hay nhiều chất mà thành phần của nó có
ệ thống gồm 2 hay nhiều chất mà thành phần của nó có
thể thay đổi trong một giới hạn rộng
thể thay đổi trong một giới hạn rộng
Chất phân bố : chất tan
Chất phân bố : chất tan
Môi trường phân bố : dung môi
Môi trường phân bố : dung môi






Dung dịch khí :
Dung dịch khí :
hỗn hợp của 2 hay nhiều khí

hỗn hợp của 2 hay nhiều khí
Ví dụ : không khí
Ví dụ : không khí




Dung dịch lỏng :
Dung dịch lỏng :
tạo thành do sự hoà tan của chất khí, lỏng, rắn
tạo thành do sự hoà tan của chất khí, lỏng, rắn
vào trong chất lỏng
vào trong chất lỏng
Ví dụ : nước biển
Ví dụ : nước biển




Dung dịch rắn :
Dung dịch rắn :
tạo thành do sự hoà tan của chất khí, lỏng, rắn
tạo thành do sự hoà tan của chất khí, lỏng, rắn
vào trong chất rắn
vào trong chất rắn
Ví dụ : hợp kim Ag-Au
Ví dụ : hợp kim Ag-Au
5
9.1.1.Hệ thống phân tán
6

9.1.2.Quá trình hình thành dung dịch(hòa tan)
Cơ chế : 2 qúa trình
Qúa trình vật lý : phá vỡ cấu trúc chất tan.
Chất tan : phân tử (nguyên tử , ion) nằm ở nút mạng
Thu nhiệt
∆
H
1
> 0
Qúa trình hóa học : tương tác chất tan với dung môi
Phát nhiệt
∆
H
2
< 0
-Dung môi là nước
→
Qúa trình hydrat hoá
-Dung môi
≠
nước
→
Qúa trình solvat hoá
7
Cân bằng hoà tan
Quá trình thuận
Phân tử (ng.tử, ion) tách khỏi chất tan
→
Tương tác với dung môi
→

Khuếch tán vào dung môi
⇒
Dung dịch
Quá trình nghịch
Phân tử (ng.tử, ion) trong dung dịch
→
Chuyển động nhiệt
→
Va
chạm vào bề mặt chất tan
⇒
Kết tinh lại
Quá trình thuận nghịch: Tinh thể chất tan

Dung dịch chất tan
Quá trình hoà tan diễn ra
→
Cân bằng hoà tan
Cân bằng động : V
ht
= V
kt
& Nồng độ = const
-Dung dịch bão hòa : có lượng chất tan tối đa
-Nồng độ dung dịch bão hoà
→
Độ hòa tan
9.1.2.Quá trình hình thành dung dịch(hòa tan)
8
Điều kiện tạo thành dung dịch

Nhiệt hoà tan
-Nếu |∆H
2
| > |∆H
1
| Quá trình hòa tan phát nhiệt: ∆H
ht
< 0
- Nếu |∆H
2
| < |∆H
1
| Quá trình hòa tan thu nhiệt: ∆H
ht
> 0
Nhiệt hòa tan là lượng nhiệt thu vào hay tỏa ra khi hòa
tan 1mol chất đó.
 Biến thiên entropi
-Chất khí hoà tan vào chất lỏng : ∆S
1
< 0 & ∆S
2
< 0 →∆S
ht
< 0
-Chất rắn hoà tan vào chất lỏng : ∆S
1
> 0 & ∆S
2
< 0 →

∆S
ht
< 0 hoặc ∆S
ht
> 0
21
HHH
ht
∆+∆=∆
0<∆−∆=∆
∑∑
cđspht
GGG
0<∆−∆=∆
hththt
STHG
21
SSS
ht
∆+∆=∆
9.1.2.Quá trình hình thành dung dịch(hòa tan)
9.1.3. Nồng độ dung dịch
9.1.3. Nồng độ dung dịch
9
1.Nồng độ khối lượng
VD: Dung dịch HCl 10%
Dung dịch chứa 10g HCl nguyên chất và 90g H
2
O
a: khối lượng chất tan (g)

b: khối lượng dung môi (g)

Nồng độ phần trăm khối lượng(%)
Số lượng gam chất tan có trong 100 g dung dịch.
,%100
%
×
+
=
ba
a
C
10

Nồng độ molan ( m)
Số mol chất tan có trong 1000g (1kg) dung môi
a: khối lượng chất tan (g)
b: khối lượng dung môi (g);
M: phân tử gam chất tan
VD: Dung dịch chứa 9g gluco trong 100g H
2
O có nồng độ molan
bằng :
C
m
=  x  = 0,5
9
180
1000
100

kgmol
bM
a
C
m
/,
1000
×=

Nồng độ phân tử gam,nồng độ mol
Nồng độ phân tử gam,nồng độ mol
(mol/lít hay M)
(mol/lít hay M)
Số mol chất tan có trong một lít dung dịch.
Số mol chất tan có trong một lít dung dịch.
11
a: khối lượng chất tan (g) ;
V: thể tích dung dịch (lit);
M: phân tử gam chất tan
VD: Dung dịch NaOH có nồng độ 0,1M hay 0,1 mol/lít
2.Nồng độ thể tích
)(/,
1
Mlitmol
VM
a
C
M
×=





Nồng độ đương lượng gam
Nồng độ đương lượng gam
(đlg/lít hay N )
(đlg/lít hay N )
S
S
ố đương lượng gam chất tan có trong một lít dung dịch.
ố đương lượng gam chất tan có trong một lít dung dịch.
12
VD: Dung dịch H
2
SO
4
có nồng độ 0,1N hay 0,1 đlg/lít
a: khối lượng chất tan (g) ;
Đ: đương lượng gam chất tan;
V: thể tích dung dịch (lit)
)(lg/,
1
Nlitđ
VĐ
a
C
N
×=
13
Tỷ số giữa số mol của một chất (n

i
) trên tổng số mol (Σ n
i
)
của các chất tạo thành dung dich.
VD: Dung dịch gồm 2 chất A (n
A
mol) và B (n
B
mol ).
Nồng độ phần mol của 2 chất đó là:
3.Nồng độ phần mol (N
i
)
i
i
i
n
n
N
∑
=
N
i
: số phần mol chất i
n
i
: số mol chất i
Σn
i

: tổng số mol của các chất tạo nên dung dịch
BA
A
A
nn
n
N
+
=
BA
B
B
nn
n
N
+
=

Cách biểu diễn
Số gam chất tan tan (chất rắn) hay số mol chất tan (chất khí) trong 100 g dung môi.
a: khối lượng chất tan (g)
b: khối lượng dung môi (g)

Độ tan của các chất
S > 1g: dễ tan, 10
-3
< S < 1: khó tan, S < 10
-3
:không tan
Chất Độ tan Chất Độ tan

SbCl
3
931,5 Ag
2
SO
4
0,79
ZnI
2
432 CaSO
4
0,2
C
6
H
12
O
6
200,0 C
6
H
6
0,08
KOH 112,0 PbSO
4
0,0041
NaCl 36 MgO 0,00052
14
Nồng độ của chất tan trong d.dịch bão hòa ở điều kiện xác định
Độ tan của một số chất trong nước( g/100g nước) ở 20

0
C
4.Độ hòa tan(S)
moigdg
moigd
a
S .100/,
.100
=
15
Các yếu tố ảnh hưởng
Bản chất của chất tan & dung mơi

Dung môi phân cực : dễ hòa tan chất tan phân cực

Dung môi không phân cực: dễ hòa tan chất tan không
phân cực.
VD:
•
Lưu huỳnh S
8
:khơng có cực
S
8
tan tốt trong benzen (dung mơi khơng cực)
S
8
khơng tan trong nước (dung mơi phân cực).
•
Muối ăn (NaCl) :phân cực mạnh

NaCl tan trong nước và khơng tan trong benzen.


nh h ng c a nhi t Ả ưở ủ ệ độ
-Ch t r n, l ng ấ ắ ỏ
↑
T
⇒
Cân bằng dịch T
→
P
Độ tan (S) của chất r n (l ng) t ng khi nhiệt độ tăngắ ỏ ă .
-Ch t khí ấ

↑
T
⇒
Cân bằng dịch P
→
T
Độ tan (S) của chất khí trong nước giảm khi nhiệt độ tăng.
16
Chất tan + Lỏng  Dung dịch ∆H > 0
Khí + Lỏng  Dung dịch ∆H < 0


Ảnh hưởng của áp suất
-Chất khí

↑

P
⇒
Cân bằng dịch T
→
P

Định luật Henry: ở T = const độ tan của chất khí tỷ lệ thuận với áp suất của chất khí
S = kP
S- khối lượng khí hòa tan
-Chất lỏng, rắn : it ảnh hưởng
17
Khí + Lỏng  Dung dịch

Dung dịch qúa bão hòa


Dung dịch bão hòa
T1 : độ tan S1

↓
T1
→
T2 : độ tan S2


Nếu làm nguội (
↓
T1
→
T2 ) rất cẩn thận

Lượng dư a = S2 – S1 sẽ không kết tinh lại
⇒
Dung dịch quá bão hòa
Dung dịch quá bão hòa là dung dịch chứa lượng chất tan lớn hơn độ hòa tan của nó ở nhiệt độ
đó.

18
Lượng dư a = S
2
– S
1
sẽ kết tinh lại

9.2.Tính chất của dung dịch
9.2.Tính chất của dung dịch
Nồng độ chất tan : min →Dung dịch rất loãng
Tương tác giữa chất tan & dung môi : bỏ qua
⇒Dung dịch lý tưởng
19
9.2.1.Áp suất hơi bão hoà
9.2.1.Áp suất hơi bão hoà
20
1.Áp suất hơi của dung môi nguyên chất (P
o(dm)
)
 P/u thuận : L→Tách khỏi bề mặt → H
P/u nghịch: H va chạm bề mặt → Ngưng tụ → L
Hơi trên bề mặt lỏng → Hơi bão hòa
Áp suất hơi lên dung dịch → Áp suất hơi bão hoà P
o(dm)

Chất lỏng Chất hơi
Bay hơi, ∆H>0
Ngưng tụ,∆H<0
Cân bằng L-H
9.2.1.Áp suất hơi bão hoà
9.2.1.Áp suất hơi bão hoà
21

Vì quá trình bay hơi thu nhiệt, nên khi tăng nhiệt độ thì sự bay
hơi tăng cường, do đó áp suất hơi bão hòa tăng.
VD: Sự phụ thuộc của áp suất hơi nước bão hòa vào nhiệt độ
Nhiệt độ(
0
C) 0 20 40 60 80 100
Áp suất hơi bão hòa (mmHg)
4,6 17,4 55,3 149,2 355,5 760

↑T → ↑ P
o(dm)
22
2.Áp suất hơi bão hòa của dung dịch ( P
(dd)
)
Chất tan :không bay hơi →

⇒
Áp suất hơi trên mặt d.dịch là áp suất hơi dung môi (P
o(dm)
)

Tương tác hóa học : hydrat hóa (solvat hóa) →
Tốc độ bay hơi → Áp suất hơi
↑n (số mol chất tan) → →

⇒
Áp suất hơi bão hòa P
(dd)
< P
o(dm)

)()( dmbhddbh
VV <
Dung dịch lỏng  Hơi dung môi ∆H > 0
)()( dmodd
PP <
)()( dmbhddbh
VV <<↓
)()( dmodd
PP <<
23
3.Độ giảm áp suất hơi –Định luật Raun 1
 Độ giảm áp suất hơi
 Độ giảm áp suất hơi tuyệt đối
Độ giảm áp suất hơi tương đối
Áp suất hơi của dung dịch : tỷ lệ với số mol dung môi (N)
N-số mol của dung môi
n-số mol của chất tan
)()( dddmo
PPP −=∆
)(

)()(
)( dmo
dddmo
dmo
P
PP
P
P
−
=
∆
nN
N
kP
dd
+
=
)(
24
3.Độ giảm áp suất hơi –Định luật Raun 1
Vì dung dịch loãng → n ≈ 0 →
Ta có →
Khi dung dịch loãng (n ≈ 0 )
Định luật Raun 1
“ Độ giảm áp suất hơi của dung dịch loãng bằng tỷ số
giữa số mol chất tan và số mol của dung môi”
)()( dmodd
P
N
N

k
nN
N
kP ==
+
=
nN
N
PP
dmodd
+
=
)()(
nN
n
P
P
dmo
+
=
)(
∆
N
n
P
P
dmo
=
)(
∆

9.2.2.Nhiệt độ sôi
9.2.2.Nhiệt độ sôi
25
1.Nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ( )

 Phân tử hoạt động→Tách khỏi bề mặt → Hơi
↑t→ ↑Phân tử hoạt động → ↑Hơi → ↑ Áp suất hơi (P
(dm)
)
Áp suất hơi (P
o(dm)
)= Áp suất bên ngoài
Hiệt tượng sôi : bay hơi xảy ra trong toàn bộ chất lõng

Nhiệt độ sôi ( )
“ Nhiệt độ tại đó áp suất hơi bão hòa bằng áp suất bên ngoài
trên mặt chất lỏng”
Chất lỏng Chất hơi
Bay hơi, ∆H>0
Ngưng tụ,∆H<0
o
dmS
t
)(
o
dmS
t
)(