Bài giảng dung dịch – ths ngô gia lương

DUNG DỊCH

ThS Ngô Gia Lương

Solutions


Khái niệm về hệ phân tán và dung dịch
- Hệ phân tán:
+ Một chất là hạt rất nhỏ được phân bố vào trong chất kia.
chất phân tán

môi trường phân tán.

+ Phân loại:
Hệ phân tán thô (hệ lơ lửng): d >100µm

huyền phù.
nhũ tương.

Hệ phân tán cao (hệ keo): 1µm < d < 100µm
Hệ phân tán phân tử - ion (dung dịch thực): d < 1µm
Solutions


SỰ TẠO THÀNH DUNG DỊCH
Chất tan
Chất phân tán

Dung môi

Dung dịch

Môi trường phân tán

Solutions


DUNG DỊCH- là hệ đồng thể bền nhiệt động, gồm không ít hơn hai chất ở
trạng thái phân tán phân tử và thành phần có thể biến thiên liên tục trong
giới hạn xác định

• Dung dịch khí
* Không khí
• Dung dịch rắn
* Thuỷ tinh (Na2O, CaO tan trong SiO2)
* Vàng tan trong bạc
• Dung dịch lỏng
*Dung dịch nước đường(đường(r) +H2O → dung dịch)
*Dung dịch H2SO4(SO3(k) + H2O → dung dịch)
*Rượu Voka (C2H5OH (l) + H2O → dung dịch)

Solutions


Xác định công thức hóa học của hợp chất
Ví dụ 1: Hợp chất của Na, Cl với cấu trúc mạng tinh thể
Cl-: mạng fcc của Cl → có
4 nguyên tử Cl trong 1 ô
Na+: có 1 Na ở tâm +
¼(12 Na ở cạnh) = 4

Công thức: NaCl
Solutions
5


Xác định công thức hóa học của hợp chất
Ví dụ 2: Hợp chất của Zn, S với cấu trúc ô đơn vị:

Công thức: ZnS

Solutions
6


Xác định công thức hóa học của hợp chất
Ví dụ 3: Hợp chất của Ca, F với cấu trúc ô đơn vị:

Công thức: CaF2

Solutions
7


CẤU TRÚC TINH THỂ RẮN MỚI

Daniel Shechtman
Nobel Hóa học 2011

Một hình ảnh

Quasicrytals
các nguyên
tử bên trong
tinh thể Ag-Al
Solutions


DUNG DỊCH LỎNG
Cơ chế tạo thành dd lỏng
 Quá trình vật lý – quá trình chuyển pha
∆Hcp ,∆Scp
 Quá trình hoá học -quá trình solvat hoá
tương tác giữa chất tan và dung môi
∆Hsol<0 , ∆Ssol<0
Solvat hoá vật lý
Solvat hoá hoá học
Tương tác giữa tiểu
phân và chất tan là
yếu tố hàng đầu
quyết định sự tạo
thành dd

Solutions


QUÁ TRÌNH HOÀ TAN VÀ CÂN BẰNG HOÀ TAN
Chất tan (r) + dung môi

Hoà tan

Dung dịch

Kết tinh
Q
C
∆G = RT ln = RT ln
K
C bh
Dung dịch bão hoà ∆G=0

Cân bằng

c = c bh = độ tan

Dd chưa bão hòa ∆G < 0

c < c bh

∆G > 0

c > c bh

Dd quá bão hoà

Solutions


Khái niệm về độ tan S
Độ tan - nồng độ của chất tan trong dd bão hòa
CÁC DUNG DỊCH BÃO HOÀ Ở 200C và 500C

ĐỘ TAN
CHẤT TAN

Solutions


Chất tan là chất rắn

S- thường biểu diễn số gam chất tan tan tối đa trong100g
dung môi

• S > 10g - chất dễ tan
• S < 1g - chất khó tan
• S < 0,01g- chất gần như không tan

ĐỘ TAN CỦA CÁC HALOGENUA KIM LOẠI KIỀM TRONG H2O
ĐỘ TAN (số gam muối/100g dung môi)

Solutions


Chất tan là chất khí

S- thường biểu diễn bằng số ml khí (tan tối đa) tan trong
100g dung môi hoặc 100ml dung môi

Chất tan là chất điện ly khó tan
S – thường biểu diễn bằng số mol chất điện ly khó
tan (tan tối đa) trong 1lit dung dịch

Solutions


Độ tan của một số ion thông dụng trong nước
TAN

KHÔNG TAN

Ngọai trừ

Ngọai trừ

Ngọai trừ
Solutions
14.2


CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ TAN
• Bản chất của dung môi và chất tan
• Nhiệt độ, áp suất
• Môi trường

Solutions


ẢNH HƯỞNG CỦA BẢN CHẤT CHẤT TAN
VÀ DUNG MÔI
Chất tương tự tan trong chất tương tự.
• Các hợp chất có cực tan tốt trong dung môi có cực
hơn là dung môi không cực

Độ phân
cực của
dung môi

– NaCl thì :
• Tan tốt trong nước
• Tan ít trong ethyl alcohol
• Không tan trong ether và benzene
Solutions


• Các chất không cực thì tan tốt trong dung môi
không cực hơn là các dung môi có cực.

Độ phân
cực của
dung môi

– Benzene thì
• Không tan trong nước
• Tan trong ether.

Solutions


Tương tác hút giữa chất
tan và dung môi càng
mạnh thì quá trình hoà
tan càng thuận lợi

Ví dụ - ethanol tan tốt trong nước
Ethanol = CH3CH2OH
Lực tương tác=liên kết hydro;lưỡng cực-lưỡng cực; khuếch tán

Solutions


Glucose
có liên kết hydro nên tan
rất tốt trong nước.
Cyclohexane
chỉ có lực khuếch tán
không tan trong nước.

Solutions


Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất
Khí + dung môi ⇌ dung dịch ∆Hcp<0 ∆Hs<0
∆G= 0

P

K ht =

Định luật
Henry

S
P

độ tan S

∆Hht < 0

T không đổi, áp
suất riêng phần
của khí tăng →S
tăng
Solutions


Khí + dung môi ⇌ dung dịch ∆Hht<0

T tăng → độ tan chất
khí giảm

Solutions
EOS


Chất rắn + dung môi ⇌ dung dịch ∆Hht
Áp suất hầu như không ảnh hưởng đến độ tan của chất rắn
ở đk bình thường.
∆Hht < 0
T↑thì S↓
∆Hht>0
T↑thì S↑

Khoảng 95%

hợp chất ion có
độ tan tăng theo
nhiệt độ.
Solutions


Ảnh hưởng của năng lương
Quá trình hòa tan một chất đi kèm biến đổi năng lượng tự do :
∆G° = ∆H − T∆S°
Ảnh hưởng của ∆S : Sự hòa tan một chất (rắn, lỏng hay khí)
trong một dung môi lỏng là biến đổi làm tăng entropy ⇒ ∆S> 0.
Ảnh hưởng của ∆H°:
∆H1 > 0
Dung môi

∆H2 > 0
∆H3 < 0

Chất tan

∆H° = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3
Dung dịch

Solutions


Ảnh hưởng của năng lương
Ảnh hưởng của ∆H°:
 Hỗn hợp hai khí: ∆H rất nhỏ do lực hút giữa các phân tử khí rất nhỏ.
⇒ Tất cả các khí đều hòa tan lẫn nhau dễ dàng.

 Hỗn hợp hai chất lỏng :
Ví dụ 1: giải thích độ tan của benzen trong nước
Lực liên kết giữa benzen với nhau hay giữa benzen với H 2O rất yếu

⇒ ∆H2 và ∆H3 rất nhỏ

Lực liên kết giữa H2O với H2O khá mạnh (liên kết hydro ⇒ ∆H1 > 0 khá lớn)

∆H° cùng dấu ∆H1 > 0 và khá lớn
⇒ ∆G° cùng dấu ∆H > 0 ⇒ benzen tan rất ít trong nước
Ví dụ 2: giải thích độ tan của benzen trong toluen

Lực liên kết giữa benzen với nhau hay giữa benzen với toluen rất yếu

⇒ ∆H° rất nhỏ (âm hay dương)
° cùng dấu -T∆S° < 0 ⇒ benzen tan tốt trong toluen

Solutions


Ảnh hưởng của năng lương
Ảnh hưởng của ∆H°:

Hỗn hợp rắn + nước:
∆H° = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3
∆H1 > 0, ∆H2 = U > 0, ∆H3 < 0: năng lượng hydrat hóa.
∆H1 > 0
∆H2 > 0
Dung môi

∆H3 < 0

Chất tan

∆H° = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3
Dung dịch

Ví dụ: so sánh độ tan của NaCl và C trong nước.

Solutions