DUNG DỊCH - ĐIỆN LI – pH_03

20
CHƯƠNG III. DUNG DỊCH - ĐIỆN LI – pH
I. DUNG DỊCH

1. Định nghĩa.

Dd là hệ đồng thể gồm hai hay nhiều chất mà tỷ lệ thành phần của chúng có thể
thay đổi trong một giới hạn khá rộng.

Dd gồm: các chất tan và dung môi.

Dung môi là môi trường để phân bổ các phân tử hoặc ion chất tan. Thường gặp
dung môi lỏng và quan trọng nhất là H
2
O.

2. Quá trình hoà tan.

Khi hoà tan một chất thường xảy ra 2 quá trình.

− Phá huỷ cấu trúc của các chất tan.

− Tương tác của dung môi với các tiểu phân chất tan.

Ngoài ra còn xảy ra hiện tượng ion hoá hoặc liên hợp phân tử chất tan (liên kết
hiđro).

Ngược với quá trình hoà tan là quá trình kết tinh. Trong dd, khi tốc độ hoà tan bằng
tốc độ kết tinh, ta có dd bão hoà. Lúc đó chất tan không tan thêm được nữa.

3. Độ tan của các chất.

Độ tan được xác định bằng lượng chất tan bão hoà trong một lượng dung môi xác
định. Nếu trong 100 g H
2
O hoà tan được:

>10 g chất tan: chất dễ tan hay tan nhiều.

<1 g chất tan: chất tan ít.

< 0,01 g chất tan: chất thực tế không tan.

4. Tinh thể ngậm nước.

Quá trình liên kết các phân tử (hoặc ion) chất tan với các phân tử dung môi gọi là
quá trình sonvat hoá. Nếu dung môi là H
2
O thì đó là quá trình hiđrat hoá.

Hợp chất tạo thành gọi là sonvat (hay hiđrat).

Ví dụ: CuSO
4
.5H
2
O ; Na
2
SO
4

.1OH
2
O.

Các sonvat (hiđrat) khá bền vững. Khi làm bay hơi dd thu được chúng ở dạng tinh
thể, gọi là những tinh thể ngậm H
2
O. Nước trong tinh thể gọi là nước kết tinh.

Một số tinh thể ngậm nước thường gặp:

FeSO
4
.7H
2
O, Na
2
SO
4
.1OH
2
O, CaSO
4
.2H
2
O.

5. Nồng độ dd

Nồng độ dd là đại lượng biểu thị lượng chất tan có trong một lượng nhất định dd

hoặc dung môi.

a) Nồng độ phần trăm (C%). Nồng độ phần trăm được biểu thị bằng số gam chất
tan có trong 100 g dd.


Trong đó : m
t
, m
dd
là khối lượng của chất tan và của dd.

V là thể tích dd (ml), D là khối lượng riêng của dd (g.ml)

b) Nồng độ mol (C
M
). Nồng độ mol được biểu thị bằng số mol chất tan trong 1 lít
dd. Ký hiệu là M.



c) Quan hệ giữa C% và C
M
.


21


Ví dụ : Tính nồng độ mol của dd axit H

2
SO
4
20%, có D = 1,143 g.ml

Giải : Theo công thức trên ta có :



II. SỰ ĐIỆN LI

1. Định nghĩa.

− Sự điện li là quá trình phân li chất tan thành các ion dưới tác dụng của các phân
tử dung môi (thường là nước) hoặc khi nóng chảy.

Ion dương gọi là cation, ion âm gọi là anion.

− Chất điện ly là những chất tan trong nước tạo thành dd dẫn điện nhờ phân ly
thành các ion.

Ví dụ: Các chất muối axit, bazơ.

− Chất không điện li là chất khi tan trong nước tạo thành dd không dẫn điện.

Ví dụ: Dd đường, dd rượu,…

− Nếu chất tan cấu tạo từ các tinh thể ion (như NaCl, KOH,…) thì quá trình điện ly
là quá trình điện li là quá trình tách các ion khỏi mạng lưới tinh thể rồi sau đó ion kết
hợp với các phân tử nước tạo thành ion hiđrat.

− Nếu chất tan gồm các phân tử phân cực (như HCl, HBr, HNO
3
,…) thì đầu tiên
xảy ra sự ion hoá phân tử và sau đó là sự hiđrat hoá các ion.

− Phân tử dung môi phân cực càng mạnh thì khả năng gây ra hiện tượng điện li đối
với chất tan càng mạnh.

Trong một số trường hợp quá trình điện li liên quan với khả năng tạo liên kết hiđro
của phân tử dung môi (như sự điện li của axit).

2. Sự điện li của axit, bazơ, muối trong dd nước.

a) Sự điện li của axit

Axit điện li ra cation H
+
(đúng hơn là H
3
O
+
) và anion gốc axit.



Để đơn giản, người ta chỉ viết

Nếu axit nhiều lần axit thì sự điện li xảy ra theo nhiều nấc, nấc sau yếu hơn nấc
trước.





b) Sự điện li của bazơ.

Bazơ điện li ra anion OH
−
và cation kim loại hoặc amoni.





Nếu bazơ nhiều lần bazơ thì sự điện li xảy ra theo nhiều nấc, nấc sau yếu hơn nấc
trước.




22


c) Sự điện li của muối.

Muối điện li ra cation kim loại hay amoni và anion gốc axit, các muối trung hoà
thường chỉ điện li 1 nấc.

Muối axit, muối bazơ điện li nhiều nấc :



Muối bazơ :





d) Sự điện li của hiđroxit lưỡng tính.

Hiđroxit lưỡng tính có thể điện li theo 2 chiều ra cả ion H
+
và OH
−
.



3. Chất điện li mạnh và chất điện li yếu.

a) Chất điện li mạnh.

Chất điện li mạnh là những chất trong dd nước điện li hoàn toàn thành ion. Quá
trình điện li là quá trình một chiều, trong phương trình điện li dùng dấu =. Ví dụ:

Những chất điện li mạnh là những chất mà tinh thể ion hoặc phân tử có liên kết
phân cực mạnh.

Đó là:

− Hầu hết các muối tan.

− Các axit mạnh: HCl, HNO
3
, H
2
SO
4
,…

− Các bazơ mạnh: NaOH, KOH, Ca(OH)
2
,…

b) Chất điện li yếu

− Chất điện li yếu là những chất trong dd nước chỉ có một phần nhỏ số phân tử điện
li thành ion còn phần lớn tồn tại dưới dạng phân tử, trong phương trình điện li dùng
dấu thuận nghịch

Ví dụ:

Những chất điện li yếu thường gặp là:

− Các axit yếu: CH
3
COOH, H
2
CO
3
, H
2
S,…

− Các bazơ yếu: NH
4
OH,…

− Mỗi chất điện li yếu được đặc trưng bằng hằng số điện li (K
đl
) - đó là hằng số cân
bằng của quá trình điện li. Ví dụ:




23


Trong đó: [CH
3

COO
−
], [H
+
] và [CH
3
COOH] là nồng độ các ion và phân tử trong dd
lúc cân bằng. K
đl
là hằng số, không phụ thuộc nồng độ. Chất điện li càng yếu thì K
đl

càng nhỏ.

Với chất điện li nhiều nấc, mỗi nấc có K
đl
riêng. H
2
CO
3
có 2 hằng số điện li:



4. Độ điện li α.

−
Độ điện li
α
của chất điện li là tỷ số giữa số

phân tử phân li thành ion N
p

và tổng số phân tử chất điện li tan vào nước N
t
.



Ví dụ: Cứ 100 phân tử chất tan trong nước có 25 phân tử điện li thì độ điện li α
bằng:



− Tỷ số này cũng chính là tỷ số nồng độ mol chất tan phân li (C
p
) và nồng độ mol
chất tan vào trong dd (C
t
).



− Giá trị của α biến đổi trong khoảng 0 đến 1

0 ≤ α ≤ 1

Khi α = 1: chất tan phân li hoàn toàn thành ion. Khi α = 0: chất tan hoàn toàn
không phân li (chất không điện li).

− Độ điện li
α
phụ thuộc các yếu tố : bản chất của chất tan, dung môi, nhiệt độ và
nồng độ dd.

5. Quan hệ giữa độ điện li α và hằng số điện li.

Giả sử có chất điện li yếu MA với nồng độ ban đầu C
o
, độ điện li của nó là α, ta có:


Hằng số điện li:



Dựa vào biểu thức này, nếu biết α ứng với nồng độ dd C
o
, ta tính được K
đl
và ngược
lại.

Ví dụ: Trong dd axit HA 0,1M có α = 0,01. Tính hằng số điện li của axit đó (ký hiệu
là K
a
).

Giải: Trong dd, axit HA phân li:

6. Axit - bazơ.


24
a) Định nghĩa

Axit là những chất khi tan trong nước điện li ra ion H
+
(chính xác là H
3
O
+
).

Bazơ là những chất khi tan trong nước điện li ra ion OH
−
.

− Đối với axit, ví dụ HCl, sự điện li thường được biểu diễn bằng phương trình.



Nhưng thực ra axit không tự phân li mà nhường proton cho nước theo phương trình.

Vì H
2
O trong H
3
O
+
không tham gia phản ứng nên thường chỉ ghi là H
+

− Đối với bazơ, ngoài những chất trong phân tử có sẵn nhóm OH
−
(như NaOH,
Ba(OH)
2
…) Còn có những bazơ trong phân tử không có nhóm OH (như NH
3
…)
nhưng đã nhận proton của nước để tạo ra OH
−




Do đó để nêu lên bản chất của axit và bazơ, vai trò của nước (dung môi) cần định
nghĩa axit - bazơ như sau:

Axit là những chất có khả năng cho proton.

Bazơ là những chất có khả năng nhận proton.

Đây là định nghĩa của Bronstet về axit - bazơ.

b) Phản ứng axit - bazơ.

− Tác dụng của dd axit và dd bazơ.

Cho dd H
2
SO
4
tác dụng với dd NaOH, phản ứng hoá học xảy ra toả nhiệt làm dd
nóng lên.

Phương trình phân tử:



Phương trình ion:


Hoặc là:



H
2
SO
4
cho proton (chuyển qua ion H
3

O
+
) và NaOH nhận proton (trực tiếp là ion
OH
−
).

Phản ứng của axit với bazơ gọi là phản ứng trung hoà và luôn toả nhiệt.

− Tác dụng của dd axit và bazơ không tan.

Đổ dd HNO
3
vào Al(OH)
3
↓, chất này tan dần. Phản ứng hoá học xảy ra.

Phương trình phân tử:



Phương trình ion



Hoặc là:



HNO

3
cho proton, Al(OH)
3
nhận proton.


25
− Tác dụng của dd axit và oxit bazơ không tan.

Đổ dd axit HCl vào CuO, đun nóng, phản ứng hoá học xảy ra, CuO tan dần:

Phương trình phân tử:



Phương trình ion



Hoặc là



HCl cho proton, CuO nhận proton, nó đóng vai trò như một bazơ.

− Kết luận:

Trong các phản ứng trên đều có sự cho, nhận proton - đó là bản chất của phản ứng
axit - bazơ.

c) Hiđroxit lưỡng tính.

Có một số hiđroxit không tan (như Zn(OH)
2
, Al(OH)
3
) tác dụng được cả với dd axit
và cả với dd bazơ được gọi là hiđroxit lưỡng tính.

Ví dụ: Zn(OH)
2
tác đụng được với H
2
SO
4
và NaOH.


Hoặc là:



Kẽm hiđroxit nhận proton, nó là một bazơ.





Kẽm hiđroxit cho proton, nó là một axit.

Vậy: Hiđroxit lưỡng tính là hiđroxit có hai khả năng cho và nhận proton, nghĩa là
vừa là axit, vừa là bazơ.

7. Sự điện li của nước

a) Nước là chất điện li yếu.



Tích số nồng độ ion H
+
và OH
−
trong nước nguyên chất và trong dd nước ở mỗi
nhiệt độ là một hằng số .


Môi trường trung tính : [H
+
] = [OH
−
] = 10
−7
mol/l

Môi trường axit: [H
+
] > [OH
−
]

[H
+
] > 10
−7
mol/l.

Môi trường bazơ: [H
+
] < [OH
−
]

[H
+
] < 10
−7
mol/l