* Hệ phân tán phân tử ion dung dịch: Khi các hạt có kích thước ở phân tử hay ion nghĩa là nhỏ hơn 10–7cm thì các hệ phân tán trở thành đồng thể và được gọi đơn giản là dung dịch.. K
DUNG DỊCH
Mục tiêu
Dưới đây là những vấn đề liên quan đến dung dịch cần được làm rõ, bao gồm trạng thái của dung dịch, đặc điểm của dung dịch keo, thành phần cấu tạo của dung dịch và tính chất của các dung dịch không điện li Hiểu rõ các yếu tố này giúp nhận biết cách các dung dịch phản ứng và tương tác trong các quá trình hóa học, từ đó nâng cao kiến thức về tính chất vật lý và hóa học của dung dịch Việc phân tích thành phần và đặc điểm của dung dịch không điện li không chỉ giúp trong nghiên cứu mà còn áp dụng hiệu quả trong công nghiệp và các hoạt động thực tiễn.
Nội dung chương
2.1 Hệ phân tán và dung dịch
Dung dịch là một trạng thái của các chất có cấu trúc và tính chất đặc trưng riêng, thể hiện sự phân tán đều của các chất trong môi trường nhất định Tuy nhiên, không phải tất cả các hệ phân tán đều là dung dịch, mà chỉ những hệ phân tán có tính đồng nhất và ổn định mới được gọi là dung dịch.
Hệ phân tán là hệ bao gồm ít nhất một chất phân bố (chất phân tán) được phân tán trong một chất khác (môi trường phân tán) dưới dạng các hạt rất nhỏ Có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và khoa học, hệ phân tán giúp cải thiện tính chất của vật liệu và đảm bảo quá trình phân phối đều của các thành phần Hiểu rõ về cấu trúc và đặc điểm của hệ phân tán là yếu tố cần thiết để tối ưu hóa các ứng dụng thực tế trong công nghệ và sản xuất.
Có thể phân loại các hệ phân tán dựa vào:
- Trạng thái tập hợp của chất phân tán và môi trường phân tán:
Ví dụ:Hệ Khí – Khí (K-K) Khí –Lỏng (K-L) Khí –Rắn (K-R)
Lỏng – Khí (L-K) Lỏng – Lỏng (L-L) Lỏng – Rắn (L-R)
Rắn – Khí (R-K) Rắn – Lỏng (R-L) Rắn– Rắn (R-R)
- Kích thước các hạt phân tán, người ta chia làm 3 loại hệ phân tán:
Hệ phân tán thô có kích thước các hạt từ 10^-5 đến 10^-2 cm, cho phép quan sát bằng mắt thường hoặc kính hiển vi quang học Tùy thuộc vào trạng thái của chất phân tán, người ta phân biệt dạng huyền phù hoặc nhũ tương, giúp xác định tính chất và cách xử lý của chúng trong các ứng dụng kỹ thuật và công nghiệp.
+ Dạng huyền phù thu được khi có sự phân bố hạt chất rắn trong chất lỏng
Ví dụ: hệ đất sét trong nước
+ Dạng nhũ tương thu được khi có sự phân bố chất lỏng trong chất lỏng
Ví dụ: Sữa là hệ gồm các hạt mỡ lơ lửng trong chất lỏng
Các hệ phân tán thô không bền vì các hạt phân tán có kích thước quá lớn so với phân tử và ion nên dễ dàng lắng xuống
* Hệ phân tán cao (hệ keo ) : Các hạt phân tán có kích thước trong khoảng
10 –7 đến 10 –5 cm, do đó để quan sát được các hạt phải dùng kính siêu hiển vi có độ phóng đại lớn
Ví dụ: Gelatine, keo dán, sương mù, khói
Hệ này không bền vì các hạt keo dễ liên hợp nhau thành hạt có kích thước lớn hơn và lắng xuống
Hệ phân tán phân tử ion, hay còn gọi là dung dịch, gồm các hạt có kích thước nhỏ hơn 10^-7 cm, được coi là các hệ phân tán đồng thể Khi các hạt thuộc loại phân tử hoặc ion, chúng tạo thành một môi trường phân tán đều, truyền đạt đặc tính của dung dịch Dung dịch là dạng hệ phân tán vô cùng nhỏ, trong đó các phân tử hoặc ion phân bố đều và không thể phân biệt bằng mắt thường.
Các hạt có kích thước vô cùng nhỏ, giúp chúng phân bố đều trong môi trường, tạo sự đồng nhất về thành phần, cấu tạo và tính chất trong toàn bộ thể tích hệ Nhờ đó, hệ có độ bền cao và ít bị phá hủy theo thời gian, đảm bảo sự ổn định và lâu dài của cấu trúc.
Ví dụ: Hòa tan đường và muối ăn vào nước, các hạt đường phân tán dưới dạng phân tử, còn các hạt muối phân tán dưới dạng ion
Dung dịch là hệ đồng thể gồm 2 hay nhiều chất mà thành phần của chúng có thể thay đổi trong giới hạn rộng
Trong dung dịch, chất phân tán được gọi là chất tan, môi trường phân tán được gọi là dung môi
Các loại dung dịch thường được nhắc đến:
- Dung dịch loãng : là dung dịch chứa một lượng ít chất tan
- Dung dịch đậm đặc : là dung dịch chứa một lượng lớn chất tan
- Dung dịch chưa bão hòa : là dung dịch mà chất tan có thể tiếp tục tan thêm
- Dung dịch bão hòa : là dung dịch mà chất tan không thể tan thêm được nữa ở một nhiệt độ xác định
- Dung dịch quá bão hòa: dung dịch chứa một lượng chất tan vượt quá so với độ tan
Các hạt keo có kích thước lớn hơn phân tử và ion nhưng không đủ lớn để quan sát bằng kính hiển vi quang học, giúp chúng phân bố phổ biến trong các hệ thống keo Kích thước của các hạt này thường từ một vài nanomet đến một vài micromet, đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành và ổn định của các dung dịch keo Hiểu rõ về đặc tính và kích thước của các hạt keo là yếu tố quan trọng trong các lĩnh vực khoa học và công nghiệp như hóa học, vật liệu, và công nghệ sinh học.
Hạt keo có thể là chất vô cơ hay hữu cơ Hầu như tất cả các chất đều có thể tồn tại ở dạng keo
Hệ keo bao gồm các hạt keo gọi là chất phân tán và môi trường phân tán, trong đó môi trường phân tán đóng vai trò quan trọng nhất Các môi trường phân tán phổ biến nhất là nước và không khí, có ảnh hưởng lớn đến tính chất và hoạt động của hệ keo.
Trung tâm của hạt keo có thể là tinh thể ion rất nhỏ, nhóm phân tử, hoặc một phân tử lớn Các hạt keo hấp thụ lớp ion cùng điện tích từ môi trường xung quanh, tạo ra các hạt có cùng điện tích ở phần bên ngoài Nhờ vậy, các hạt keo cùng điện tích đẩy nhau, ngăn không cho chúng kết hợp thành các hạt lớn hơn, giữ cho hệ keo ổn định trong thời gian dài Lực đẩy tĩnh điện giữa các hạt ion dương và ion âm chính là yếu tố quan trọng giúp hệ keo duy trì tính ổn định.
Hình 1.1 Cấu tạo hạt keo
Dựa trên trạng thái vật lý của hạt keo và môi trường phân tán
Bảng 1.1 Các kiểu hệ phân tán
Chất khí Chất lỏng Chất rắn
Môi trường phân tán Chất khí Sương mù
Sol rắn được phân loại dựa trên hình dạng của hạt keo, bao gồm dạng không gian 3 chiều giống như quả bóng, dạng không gian 2 chiều như tấm phim, và dạng không gian 1 chiều giống sợi chỉ Các tính chất cơ học của hạt keo chủ yếu phụ thuộc vào hình dạng của chúng, ảnh hưởng đến đặc tính và ứng dụng của chất keo trong các lĩnh vực khác nhau.
Ví dụ: Các hạt keo có dạng hình cầu sẽ có độ nhớt nhỏ hơn các hạt keo có dạng hình sợi
2.2.4 Tính chất của hệ keo
Các hệ keo có tính chất giống như dung dịch, trong đó các hạt keo không tách ra khỏi hệ như các hạt có kích thước lớn hơn và có thể xuyên qua giấy lọc Tuy nhiên, tốc độ khuếch tán của các hệ keo diễn ra chậm hơn so với tốc độ khuếch tán của các phân tử và ion trong dung dịch.
Sự tập xạ ánh sáng là thuộc tính quan trọng của hệ keo, cho phép quan sát đường đi của chùm sáng qua hệ keo và nhận biết hiệu ứng Tyndall để phân biệt hệ keo với dung dịch Hiệu ứng Tyndall xảy ra khi ánh sáng bị tán xạ bởi các hạt keo nhỏ trong hệ, góp phần xác định tính chất của hệ keo Ngoài ra, các đặc tính vật lý như nhiệt độ sôi, nhiệt độ đông đặc, áp suất hơi và áp suất thẩm thấu cũng phụ thuộc vào các hạt keo có trong hệ, ảnh hưởng đến tính chất nhiệt động học của hệ.
Các hạt keo có kích thước nhỏ nên tỷ lệ bề mặt lớn hơn so với thể tích, điều này giúp chúng có khả năng hoạt động bề mặt cao Nhờ đặc điểm này, các hạt keo dễ dàng hấp thụ phân tử và ion có mặt trong hệ, góp phần cải thiện quá trình xử lý và tối ưu hóa hoạt động của hệ keo.
2.2.5 Phương pháp điều chế keo
Chúng ta có thể tạo ra hệ keo hiệu quả bằng cách sản xuất các loại hạt có kích thước phù hợp với hạt keo và phân tán chúng đều vào môi trường Việc điều chỉnh kích thước hạt keo đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao khả năng keo dính và tạo thành liên kết vững chắc trong hệ keo Phương pháp phân tán hạt keo vào môi trường giúp cải thiện hiệu suất và độ bền của hệ keo, mang lại kết quả tối ưu trong các ứng dụng công nghiệp và xây dựng.
* Phương pháp phân tán : Bằng cách phân chia các hạt có kích thước lớn thành hạt có kích thước hạt keo, ví dụ nghiền mịn bột màu
* Phương pháp cô đặc : Kết hợp các hạt có kích thước nhỏ với nhau thành các hạt có kích thước hạt keo
Ví dụ: Mây được hình thành khi có lượng lớn các phân tử nước đông tụ lại, chúng sẽ tạo ra các giọt nước rất nhỏ
Một số ít chất rắn khi được cho vào nước sẽ tự phân tán một cách tự nhiên và hình thành hệ keo, ví dụ như gelatin, hồ và bột Quá trình này gọi là sự peptit hóa, trong đó các hạt có kích thước keo trở thành cấu trúc ổn định khi nước phân tán chúng Nước đóng vai trò là trung gian giúp phân tán các hạt keo mà không làm thay đổi bản chất của chúng.
Hệ nhũ tương được tạo ra bằng cách lắc chung hai chất lỏng không hòa tan vào nhau, giúp phân tán các hạt nhỏ keo trong dầu hoặc nước Để duy trì tính ổn định của hệ nhũ tương, cần sử dụng các chất nhũ hóa nhằm ngăn chặn các hạt keo tái hợp và hình thành các giọt lớn hơn Việc lắc mạnh giúp phá vỡ chất lỏng thành các hạt nhỏ phân tán đều, nhưng các hạt này có xu hướng hợp lại, dẫn đến việc hình thành các giọt lớn hơn hoặc tách thành hai pha riêng biệt Do đó, sử dụng các chất nhũ hóa là cần thiết để giữ các hạt keo ổn định trong hệ nhũ tương.
DUNG DỊCH CÁC CHẤT ĐIỆN LI
Thuyết điện li
Dựa trên các khảo sát thực nghiệm về chất điện li, năm 1887 Svate Arrhenius đã đưa ra định nghĩa về acid, base như sau:
Acid là chất phân li cho cation H + và anion gốc acid khi hòa tan vào nước
Base là chất phân li cho OH - và cation kim loại khi hòa tan vào nước
Muối điện li cho cation kim loại và anion gốc acid
NaCl được phân tích thành các ion Na⁺ và Cl⁻, tuy nhiên thuyết này chỉ áp dụng cho dung dịch nước và phản ứng với một loại base duy nhất là hydroxit Do đó, các nhà hóa học Johannes K Brønsted và Thomas Lowry đã đề xuất một định nghĩa toàn diện hơn về axit và bazơ, mở rộng khả năng áp dụng trong hóa học.
Thuyết này có thể mở rộng ra cho các dung môi khác nước cũng như cho các phản ứng xảy ra ở trạng thái khí.
Dung dịch điện li
Sự điện li là quá trình phân li thành các ion (cation, anion) khi chất điện li tan vào nước hoặc đun nóng chảy
Chất điện li là chất khi tan vào nước tạo thành dung dịch dẫn điện được nhờ phân li thành các ion
Ví dụ: nước nguyên chất, NaCl rắn thì không dẫn điện nhưng dung dịch nước muối thì lại dẫn điện
2.2.2 Độ điện li () Độ điện li là đại lượng đặc trưng cho mức độ điện li của một chất, được tính dựa vào tỉ số giữa số phân tử phân li ra ion (Np) và tổng số phân tử hòa tan (Nt)
Độ điện li của chất tan phụ thuộc vào bản chất của chất tan, loại dung môi, nồng độ và nhiệt độ Theo công thức (2.1) và (2.2), độ điện li có thể được biểu diễn bằng N hoặc theo phần trăm (%), giúp xác định chính xác lượng ion phân ly trong dung dịch Khi nồng độ của chất tan trong dung dịch giảm, độ điện li của nó sẽ tăng lên, trong khi ngược lại, độ điện li sẽ giảm khi nồng độ tăng.
2.2.3 Phân loại các chất điện li
Căn cứ vào độ điện li, người ta phân chia (có tính tương đối) thành:
Chất điện li mạnh là những chất khi hòa tan vào nước, tất cả các phân tử của chúng đều phân li hoàn toàn thành các ion, quá trình phân li này diễn ra theo hướng một chiều, giúp tạo ra dung dịch có nồng độ ion cao và dẫn điện tốt.
Các acid mạnh, các base mạnh và đa số muối trung tính là chất điện li mạnh
Chất điện li yếu là những chất khi hòa tan vào nước chỉ phân li một phần hạn chế thành ion, thể hiện quá trình phân li không hoàn toàn Sự điện li của các chất điện li yếu diễn ra theo hướng thuận nghịch, cân bằng giữa dạng phân tử và dạng ion trong dung dịch Quá trình này ảnh hưởng đến tính chất của dung dịch, như độ dẫn điện và tính phi từ, đồng thời được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng hóa học và công nghiệp.
Các acid hữu cơ, acid vô cơ yếu (HCN, H 2 CO3 ), các base vô cơ yếu
(NH4OH), base hữu cơ (amin ), một số muối acid và muối base (NaHCO3, ) là những chất điện li yếu
Chất không điện li: là những chất khi hòa tan trong nước không phân li thành các ion
Ví dụ: đường, rượu, các khí tan không tác dụng với nước như O 2 , N2
Cân bằng hóa học trong dung dịch điện li
2.3.1 Sự điện li của nước
Có thể nói nước là dung môi lưỡng tính, nghĩa là khi tan vào nước thì nước đóng vai trò là base
Còn khi base tan vào nước đóng vai trò acid
Sự thật bản thân nước vừa cho vừa nhận proton Để đơn giản người ta thường viết:
Bằng phép xác định độ dẫn điện cực nhạy, người ta xác định được rằng trong nước nguyên chất [H + ][OH - ] = 10 -14 mol/l ở 25 o C
Như vậy trong nước: [H + ] = [OH - ] = 10 -7 mol/l
Nồng độ ion H + hay OH - có thể thay đổi trong dung dịch nước bất kì nhưng tích số nồng độ của chúng luôn luôn bằng 10 -14 mol/l
Tích nồng độ các ion trong nước, ký hiệu là Kₙ, ở 25°C bằng 10⁻¹⁴, thể hiện mối quan hệ giữa [H⁺] và [OH⁻], gọi là tích số ion của nước Ý nghĩa quan trọng của Kₙ là khi nồng độ [H⁺] tăng, nồng độ [OH⁻] giảm và ngược lại, phản ánh sự cân bằng kiềm và axit trong nước.
Đối với môi trường trung tính [H + ] = [OH - ]
Đối với dung dịch axit [H + ] > [OH - ]
Đối với dung dịch bazơ [H + ] < [OH - ]
Nước nguyên chất là chất điện li yếu
Việc biểu diễn nồng độ rất nhỏ của H + hoặc OH - khá bất tiện; ví dụ
Năm 1909, nhà hóa học Sorensen đã giới thiệu khái niệm mới về chỉ số pH, thể hiện độ chua hoặc độ kiềm của dung dịch dựa trên nồng độ ion hydro Chỉ số pH được tính bằng logarithm thập phân của nồng độ ion H+, biểu thị sự hòa hợp giữa các thành phần trong dung dịch Ví dụ, dung dịch có nồng độ [H + ] = 0,0001M tương ứng với pH = 4, phản ánh mức độ axit nhẹ Chỉ số pH đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực như sinh học, hóa học và môi trường, giúp xác định tính chất của dung dịch một cách dễ dàng và chính xác.
Trong nước nguyên chất hoặc môi trường trung tính:
Trong môi trường axit [H + ] > 10 -7 mol/l nên pH 7
Dãy các giá trị của pH từ 1 đến 14 được gọi là thang pH
Dung dịch đệm là các dung dịch giữ ổn định pH khi thêm nhỏ acid hoặc base mạnh, hoặc pha loãng vừa phải Thông thường, dung dịch đệm chứa hỗn hợp acid yếu và muối của nó với base mạnh (ví dụ: CH3COOH + CH3COONa) hoặc base yếu kết hợp với muối của nó với acid mạnh (ví dụ: NH3 + NH4Cl), vì trong đó tồn tại sự cân bằng giữa dạng acid và base liên hợp Dung dịch đệm đóng vai trò quan trọng trong khoa học và đời sống, đặc biệt trong các phản ứng hóa học chỉ xảy ra trong phạm vi pH nhất định; ví dụ như máu người duy trì pH khoảng 7,3-7,4 nhờ quá trình cân bằng giữa ion hydrocarbonate và khí carbonic trong máu.
2.3.4 Chất chỉ thị màu pH (chất chỉ thị màu acid - base)
Chất chỉ thị màu pH là các hợp chất có khả năng thay đổi màu sắc tùy thuộc vào mức độ pH của môi trường hoặc dung dịch Thường là các acid yếu hữu cơ, chúng thể hiện đặc điểm phân li rõ ràng trong dung dịch, giúp xác định độ pH chính xác Chất chỉ thị pH rất quan trọng trong các lĩnh vực như hóa học phân tích và giáo dục để nhận biết nhanh chóng sự thay đổi của môi trường axit hoặc kiềm Các hợp chất này thể hiện hành vi biến đổi màu sắc rõ ràng qua các khoảng pH khác nhau, mang lại hiệu quả cao trong việc kiểm tra độ axit hoặc kiềm của dung dịch.
HInd H + + Ind - Dạng acid Dạng base
Bảng 2.1 Khoảng chuyển màu của một số chất chỉ thị
Màu dạng acid Màu dạng base pH chuyển màu
Phenolphtalein Không màu Hồng 8-10
Quỳ tím Hồng Xanh 5-8
Metyl đỏ Hồng Vàng 4,4 – 6,2
Metyl da cam và cam vàng có đại lượng đặc trưng là khoảng chuyển màu của chất chỉ thị pH, phản ánh phạm vi pH mà chất chỉ thị bắt đầu chuyển đổi màu sắc Khoảng chuyển màu này thường từ 3,1 đến 4,5, là khoảng pH mà chất chỉ thị bắt đầu chuyển từ màu dạng acid sang màu dạng base Hiểu rõ khoảng chuyển màu của chất chỉ thị giúp xác định chính xác mức độ axit hoặc kiềm của dung dịch, rất quan trọng trong các ứng dụng liên quan đến đo pH.
Chất chỉ thị trong dung dịch phải thể hiện màu sắc khác nhau đối với dạng acid và base để dễ phân biệt Màu sắc của dung dịch phụ thuộc vào dạng nào chiếm ưu thế về nồng độ, ví dụ khi nồng độ của dạng acid gấp khoảng 10 lần dạng base, dung dịch sẽ mang màu của dạng acid, và ngược lại Điều này giúp xác định được pH của dung dịch dựa trên màu sắc của chất chỉ thị, giúp thực hành và phân tích dung dịch một cách chính xác.
Ví dụ: Với metyl đỏ thì ở pH < 4,4 có màu hồng (màu dạng acid) ở 4,4 < pH < 6,2 màu hồng chuyển dần sang vàng ở pH > 6,2 có màu vàng (màu dạng base)
Sử dụng chất chỉ thị pH thích hợp có thể đánh giá sơ bộ pH của một dung dịch trong khoảng nào
- Nếu nhỏ phenolphtalein vào một dung dịch thấy xuất hiện màu hồng thì chứng tỏ dung dịch có pH > 8
Nhỏ phenolphtalein vào dung dịch cho thấy màu hồng khi pH < 4,4 và màu vàng khi pH > 6,2, giúp xác định độ pH của dung dịch Để đảm bảo độ chính xác cao hơn trong đo pH, người ta thường sử dụng dung dịch chỉ thị tổng hợp chứa nhiều chất chỉ thị với các khoảng chuyển màu khác nhau, giúp xác định pH chính xác hơn Ngoài ra, giấy đo pH được tẩm chất chỉ thị tổng hợp cũng là phương pháp phổ biến để đo pH một cách dễ dàng và chính xác.
Cân bằng trong dung dịch chất điện li ít tan
Khi bỏ các chất điện li ít tan như BaSO4, AgCl, BaCO3 vào nước, chúng sẽ phân li hoàn toàn thành các ion Các ion này hút các phân tử nước phân cực, hình thành ion hydrat trong dung dịch Khi mức độ tích lũy của ion hydrat tăng, chúng có thể va chạm với bề mặt tinh thể, bị hút bởi các ion trái dấu, mất nước và kết tủa.
Trong dung dịch bão hòa của các chất này luôn luôn tồn tại cân bằng giữa trạng thái rắn và các ion hòa tan
Trường hợp chung chất điện li ít tan A m Bn
Ví dụ: AgCl Ag + + Cl -
Hằng số cân bằng của quá trình này được gọi là tích số tan của AgCl và được kí hiệu là TAgCl
Tích số tan của một chất điện li mạnh ít tan được xác định bằng tích số nồng độ các ion của nó trong dung dịch bão hòa Giá trị này còn phải nhân với số mũ bằng hệ số tỉ lượng của các ion trong phân tử của chất đó Điều này giúp xác định độ hòa tan của chất điện li mạnh ít tan trong dung dịch một cách chính xác, phù hợp với quy luật của các tích số tan.
Như vậy, tích số tan cho biết khả năng tan của một chất điện li ít tan Chất có T càng lớn càng dễ tan.
2.4.2 Mối quan hệ giữa tích số tan (T t ) và độ tan (S)
Tích số tan có mối liên hệ chặt chẽ với độ tan của chất điện li ít tan nhưng cần phân biệt rõ giữa tích số tan và độ tan Tích số tan là một hằng số cân bằng thể hiện trạng thái hòa tan của một chất, và ở một nhiệt độ cố định, mỗi chất tan cụ thể chỉ có một giá trị tích số tan xác định Trong khi đó, độ tan phản ánh vị trí cân bằng và có thể thay đổi tùy thuộc vào nồng độ các chất trong dung dịch ở cùng nhiệt độ.
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Ví dụ: Ở 25°C CuBr có độ tan là 2.10 -4 mol/l Tính Tt
Điều kiện tạo thành kết tủa
Biết tích số tan có thể xác định được điều kiện để hòa tan hay kết tủa một chất:
* Điều kiện tạo thành kết tủa
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Pb 2+ + 2I - PbI2↓ Nồng độ các ion sau khi trộn:
Vì vậy có kết tủa được tạo ra
Nồng độ KI sau khi pha loãng là 10 -4 mol/l
Nồng độ các ion sau khi pha trộn:
[Pb 2+ ] = 5.10 -3 mol/l; [I - ] = 5.10 -5 mol/l [Pb 2+ ] [I - ] 2 = 1,25 10 -11 < T PbI 2
Vì vậy không có kết tủa được tạo ra
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Ví dụ: Hòa tan FeS bằng dung dịch HCl
Do (3) nên nồng độ S 2- giảm xuống làm [Fe 2+ ][S 2- ] < TFeS và làm cho cân bằng chuyển dịch sang chiều thuận tức chiều làm hòa tan FeS
1 Viết phương trình điện li của các chất sau: a) HNO3, H2S, H3PO4 b) NaOH, NH4OH, Ba(OH)2 c) Al(OH)3, K2CO3, NaHCO3
2 Tìm [OH - ] trong dung dịch có pH = 10,8
3 Tìm pH dung dịch acid HCl 10 -4 M
4 Tìm pH dung dich KOH 10 -7 M
5 Tính tích số tan của BaSO 4 , biết độ tan của nó ở 20°C là 1,05.10 -5 M
6 Tìm độ tan của CaC2O4 biết rằng tích số tan của CaC2O4 = 2,57.10 -9
7 Cho dung dịch CH3COOH có nồng độ 0,1M, độ điện li là 1% Tính nồng độ mol và pH của dung dịch sau phản ứng.
8 Tính pH của dung dịch tạo thành sau khi trộn 100ml dung dịch HCl 1M với 500ml dung dịch KOH 0,375M
9 Trộn 250ml dung dịch hỗn hợp gồm HCl 0,08mol/l và H 2 SO4 0,01mol/l với 250ml dung dịch NaOH a mol/l, thu được 500ml dung dịch có pH Tính a
10 Nhỏ vài giọt dung dịch phenolphtalein vào dung dịch NH 3 thấy dung dịch chuyển sang màu hồng Để dung dịch có màu hồng đậm hơn thì làm như thế nào?
ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỮU CƠ
Các hydrocarbon không mang nhóm chức
Học cách phân biệt các loại hợp chất hữu cơ là yếu tố quan trọng giúp hiểu rõ đặc điểm vật lý và hóa học đặc trưng của từng loại hợp chất Việc nắm vững các tính chất này giúp nhận biết lợi ích và tác hại của việc sử dụng hóa chất trong đời sống hàng ngày Điều này góp phần nâng cao ý thức về an toàn cũng như ứng dụng hợp lý các hợp chất hữu cơ trong thực tiễn.
2.1 Phân loại các hợp chất hữu cơ
Các hợp chất hữu cơ có thể được phân loại theo cơ cấu của dây carbon hoặc theo nhóm định chức
2.1.1 Phân loại theo nhóm định chức
Nhóm định chức là nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử có hóa trị chưa bão hòa, đóng vai trò trung tâm trong các phản ứng hóa học của phân tử chất hữu cơ Chúng xác định tính chất và khả năng phản ứng của hợp chất hữu cơ, góp phần quan trọng trong quá trình nghiên cứu và tổng hợp các hợp chất mới Hiểu rõ về nhóm định chức giúp các nhà hóa học dự đoán được hành vi của phân tử trong các phản ứng hóa học khác nhau.
Các hợp chất hữu cơ có chứa cùng một loại nhóm định chức như nhau sẽ được xếp vào cùng một dãy đồng đẳng
Ví dụ: -OH (nhóm hydroxyl), -COOH (nhóm carboxyl), -NH2 (nhóm amino)…
2.1.2 Phân loại theo mạch carbon
Mạch thẳng Mạch nhánh Mạch vòng
Gọi chung là mạch hở Mạch vòng
2.2 Các hydrocarbon không mang nhóm chức
Ankan là tập hợp các hợp chất hydrocarbon bão hòa, gồm các phân tử chỉ chứa carbon và hydrogen, có công thức tổng quát là CnH2n+2 với n ≥ 1 Trong đó, sườn carbon của ankan có thể là dạng dây thẳng hoặc dạng nhánh, mang ý nghĩa quan trọng trong cấu trúc hóa học của hợp chất này.
Anken là tên gọi chung của nhóm hợp chất hydrocarbon không no chứa một nối đôi C=C trong phân tử Các hợp chất anken thường có công thức chung phù hợp với công thức phân tử CnH2n, phản ánh tính chất không no của chúng Nhóm anken đóng vai trò quan trọng trong hóa học hữu cơ nhờ khả năng phản ứng đa dạng và ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp Sự xuất hiện của nối đôi trong phân tử giúp các anken tham gia vào các phản ứng cộng, loại bỏ và thêm nhóm chức khác, mở rộng khả năng sử dụng của chúng trong sản xuất hóa chất.
Ankin là tên chung để chỉ một nhóm hợp chất hydrocarbon có chứa nối ba trong phân tử, nếu chỉ có một nối ba thì công thức nguyên là C 2 H2n-2(n ≥ 2)
Benzen là một hydrocarbon có mùi hương đặc trưng, công thức phân tử là C₆H₆, thể hiện rõ cấu trúc vòng benzen ổn định Đồng đẳng của benzen gồm các hydrocarbon chứa một vòng benzen cùng các nhóm ankyl nhánh, phù hợp với công thức chung là CₙH₂ₙ−6 (n > 6) Các hợp chất này có ý nghĩa quan trọng trong ngành hoá học, đặc biệt trong nghiên cứu về cấu trúc và tính chất của hydrocarbon vòng.
Tên ankan = tên số nguyên tử carbon + an
Người ta có thể dùng mẫu tự n đặt trước tên alkan mạch thẳng
Ví dụ : C 6 H14 tên là n-hexan
Ankan mạch nhánh được gọi tên theo các qui tắc sau :
Mạch chính là mạch carbon dài nhất (nếu có 2 cách chọn tương đương, chọn mạch có nhiều nhóm thế làm mạch chính)
Đánh số carbon trên mạch chính sao cho tổng số các số thứ tự của các nhóm thế là nhỏ nhất
Số thứ tự chỉ vị trí các nhóm thế được viết trước tên nhóm thế, cách một vạch ngang nhỏ
Nếu có nhiều nhóm thế giống nhau, sử dụng tiếp đầu ngữ đi, tri, tetra…
Nếu có nhiều nhánh khác nhau, ta đọc tên các nhánh theo thứ tự mẫu tự a,b,c…
Nhánh phụ, nếu có, sẽ được đọc kèm theo một chỉ số đi kèm với carbon số 1 gắn vào dây nhánh, giúp xác định chính xác vị trí và đặc điểm của nhánh phụ trong hệ thống Tên của nhánh phức tạp thường được đặt trong vòng ngoặc để dễ nhận biết và phân biệt, đảm bảo tính rõ ràng trong quá trình đọc và phân tích.
Nhóm thế cuối cùng phải viết liền với tên tộc của ankan
Nhóm thế ankyl là dạng alkan mất đi một nguyên tử hydro Để đặt tên cho nhóm thế ankyl, người ta thay thế hậu tố -an trong tên alkan bằng hậu tố -yl, thể hiện sự thay đổi cấu trúc của phân tử.
-CH3 -CH2CH3 -CH2CH2CH3
Metyl (Me) Etyl (Et) Propyl (Pr)
Một số alken đơn giản thường được gọi bằng tên thông thường
CH 2 isobutilen propilen etilenMột số alken khác được xem như dẫn xuất từ etilen
Tên anken = tên số nguyên tử carbon + en
Chọn mạch chính là mạch carbon dài nhất có chứa nối đôi
Chọn số carbon trên mạch chính sao cho vị trí của nối đôi là nhỏ nhất để tối ưu hóa định danh Nếu hai đầu của mạch có cùng mức độ tương đương, nên lựa chọn đầu có dây nhánh có số thứ tự nhỏ hơn làm điểm bắt đầu Việc sắp xếp này đảm bảo quy trình đánh số carbon theo tiêu chuẩn, giúp dễ dàng xác định và mô tả cấu trúc phân tử một cách chính xác và nhất quán.
Với alken vòng, carbon số 1 và số 2 là 2 nguyên tử carbon của nối đôi
Gốc dẫn xuất từ alken là gốc đã bị lấy bớt 1H, dẫn xuất có tên tận cùng bằng enyl C mang hóa trị chưa bão hòa có chỉ số 1
: etenil (vinyl) : 2-propenyl (alil) : 1- propenyl : 1- metyl etenil
Một số ankin đơn giản thì có thể gọi tên theo dẫn xuất của ankin đơn giản nhất là acetilen
Tên thường của ankin = tên những nhóm thế ankin + acetilen
CH C CH 3 Metyl acetilen , CH 3 C C CH 3 Dimetyl acetilen
Tên ankin = tên số nguyên tử carbon + in
Trong các hợp chất chứa liên kết, nối đôi được đọc trước nối ba khi xuất hiện cùng nhau Những hợp chất có cả liên kết đôi và liên kết ba được gọi là enin, thể hiện đặc điểm phân tử đa dạng và phong phú trong hóa học hữu cơ.
HC C CH 2 CH 2 CH 2 CH CH 2 1-hepten-6-in
Những hợp chất có nhiều hơn một nối ba thì được gọi là điin, triin,
Nhóm thế hydrocarbon có chứa nối ba gọi là nhóm thế ankinyl
2.2.2.4 Danh pháp của hydrocarbon phương hương a Tên hydrocarbon thông thường
CH CH 2 O CH 3 toluen stiren anisol b Nếu có 2 nhóm thế
Hydrocarbon có thể xem như dẫn xuất từ benzen, vị trí các gốc được xác định bằng chữ o, m, p.
NO 2 m-dinitrobenzen m-nitrotoluen p-metoxi toluen c Nếu có nhiều nhóm thế
Trong hóa học, m-đinitrobenzen là hợp chất hydrocarbon dẫn xuất của benzen, được xác định dựa trên quy tắc số nhỏ để đánh số vị trí nhóm thế trên vòng benzen Tên gọi "m-" thể hiện vị trí của nhóm nitro (-NO2) nằm ở các vị trí meta, cách đều nhau trên vòng benzen, giúp định rõ cấu trúc phân tử Các số dùng để xác định vị trí nhóm thế gọi là số nhỏ, đảm bảo quy tắc sắp xếp chính xác và thuận tiện trong việc nhận diện cấu trúc của các dẫn xuất benzen.
O 2 N, 1-clo-2-ethy-3-nitrobenzen, gồm 1-methyl-3,5-dinitrobenzen (hay còn gọi là 3,5-dinitrotoluen) Khi có nhiều nhân benzen dính vào dây carbon của hydrocacbon, ta xem đó là sự dính vào dây chính của hydrocacbon như alkan, alken hoặc alkin Trong quá trình nhận biết và phân loại, chúng ta lấy dây carbon chính làm dây nền tảng để xác định cấu trúc phân tử một cách chính xác.
Các hydrocarbon không mang nhóm chức như ankan, anken, ankin, aren hầu như ít tan trong nước, nhưng lại tan nhiều trong các dung môi có độ phân cực thấp Các đồng phân nhánh luôn có điểm sôi thấp hơn so với đồng phân thẳng, và điểm sôi tăng theo số nguyên tử carbon trong phân tử Ở nhiệt độ và áp suất bình thường, các ankan từ C1 đến C4 tồn tại ở dạng khí, từ C5 đến C16 ở dạng lỏng, còn các ankan có trên 18 nguyên tử carbon thường ở dạng rắn dưới dạng tinh thể.
Các hydrocarbon phương hương như aren đều là những chất độc, có khả năng gây phá hủy hồng cầu Chúng thường tồn tại dưới dạng chất lỏng hoặc rắn dễ bay hơi, dễ thăng hoa, có mùi đặc trưng và ít hòa tan trong nước Các hợp chất như benzen, toluen, xilen là dung môi hiệu quả, giúp hòa tan nhiều loại vật liệu như sơn, nhựa, cao su, góp phần vào các ứng dụng công nghiệp và hóa học.
Các liên kết trong phân tử ankan là liên kết σ bền vững, do đó chúng không tham gia vào phản ứng cộng mà chủ yếu phản ứng theo cơ chế gốc tự do dưới điều kiện thí nghiệm mạnh Phản ứng của ankan chủ yếu là phản ứng thế vì tính ổn định của liên kết σ trong phân tử Đây là lý do tại sao ankan thường phản ứng qua cơ chế gốc tự do thay vì phản ứng cộng, đặc biệt khi các điều kiện thí nghiệm được tăng cường để thúc đẩy quá trình phản ứng.
Phản ứng xảy ra dưới ảnh hưởng của ánh sáng tử ngoại (kí hiệu hν) hoặc ở nhiệt độ
Brom phản ứng kém hơn clo nhưng lại có tính chọn lọc cao hơn trong các phản ứng hóa học Flour cũng có thể tham gia phản ứng này nhưng chỉ trong những điều kiện đặc biệt Trong khi đó, iodine không tham gia phản ứng này dưới bất kỳ điều kiện nào.
Các hydrocarbon có mang nhóm chức
C 6 H 5 - Br + CH 3 - Br + 2Na C 6 H 5 - CH 3 + 2NaBr c.Phương pháp Friedel – Crafts
2.3 Các hydrocarbon có mang nhóm chức
2.3.1.1 Dẫn xuất hydroxyl của hydrocarbon a Rượu: những chất có mang nhóm định chức –OH trên dây C chi phương
Ta phân biệt 3 loại rượu:
* Rượu nhất (Bậc I): R-CH 2 -OH
R R" OH R' b Phenol: là chất có nhóm định chức OH gắn vào nhân benzen
2.3.1.2 Hợp chất carbonyl a Aldehyde là hợp chất carbonyl mà phân tử có nhóm –CH=O liên kết với gốc hydrocarbon hoặc nguyên tử hydro Nhóm –CH=O gọi là nhóm formil
Ví dụ: H-CH=O, CH3-CH=O b Ceton là hợp chất carbonyl mà phân tử có nhóm >C=O liên kết với hai gốc hydrocacbon Nhóm –CO- có tên là oxo
Ví dụ: CH3COCH3 , CH3COC6H5
Acid carboxylic là một loại aid hữu cơ chứa nhóm chức carboxyl, có công thức tổng quát là R-COOH, trong đó R- là gốc hydrocarbon no hoặc không no
2.3.1.4 Hợp chất có nhóm amin
Amin là hợp chất hữu cơ chứa nguyên tử nitơ, thuộc nhóm chức trong hóa học Các amin có cấu hình tương tự như amoniac, nhưng trong đó một hoặc nhiều nguyên tử hydro được thay thế bằng nhóm alkyl hoặc các nhóm chứa cacbon (nhóm R) Nhờ vậy, amin đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh hóa và công nghiệp, góp phần vào sự phát triển của các hợp chất hữu cơ phức tạp hơn.
2.3.2.1 Danh pháp của alcol (rượu)
Tên rượu = tên hydrocarbon tương ứng + ol
- Chọn mạch carbon dài nhất có chứa nhóm –OH làm mạch chính
- Đánh số ưu tiên như sau:
+ Carbon mang nhóm –OH có số nhỏ
* Nếu nhóm -OH không phải là chức chính, nhóm này được gọi tên là hydroxyl
2.3.2.2 Danh pháp của aldehyde a Tên thường: coi như dẫn xuất từ acid nhưng thay vần ic bằng aldehyde.
Ví dụ: CH3 –CH=O Acetaldehyde, C 6 H5 –CH=O Benzaldehyde b.Tên Quốc tế:
Tên aldehyde = tên hydrocarbon tương ứng + al.
2.3.2.3 Danh pháp của ceton a Tên thường: tên gốc đặt trước ceton.
Ví dụ: CH3 –CO –CH 2 –CH 3 Metyl etyl ceton
* Nếu ceton có mang một nhóm thế là nhân benzen (hoặc 2 nhân) tên của ceton là tên axit chi phương (thơm) tương ứng thay ic bằng ophenon.
Ví dụ: C6H5-CO-CH3 : Acetophenon, b.Tên Quốc tế
Tên ceton = tên hydrocarbon tương ứng + on
2.3.2.4 Danh pháp của acid carboxylic
Tên acid = tên hydrocarbon tương ứng + oic
Ví dụ: CH 3 - COOH: Acid etanoic
2.3.2.5 Danh pháp của amin a Amin bậc nhất
Tên amin = tên gốc hydrocarbon + amin
CH 3 CH 2 NH 2 Etylamin NH 2 Cyclohexylamin
Nếu hợp chất có chứa nhiều nhóm –NH 2 , tiếp vĩ ngữ điamin, triamin… được viết liền sau tên hydrocarbon.
1,2-Propandiamin b.Amin bậc hai và bậc ba
Nếu các nhóm thế giống nhau thì viết các tiếp đầu ngữ di, tri, … trước tên nhóm thế cộng với chữ amin
Trong bài viết này, chúng tôi nhấn mạnh rằng nếu các nhóm thế khác nhau, thì tất cả đều được xem là nhóm thế Để rõ ràng và dễ hiểu, cần viết tên tất cả các nhóm thế theo thứ tự chữ cái alphabet, đặt liền trước từ "amin" Điều này giúp đảm bảo tính chính xác và theo chuẩn trong việc phân loại các nhóm thế trong hóa học.
Các rượu bão hoà có số nguyên tử carbon từ 1 đến 10 là dạng chất lỏng, các rượu cósố nguyên tử carbon từ 11trở đi là dạng chất rắn.
Các rượu hầu như tan dễ dàng trong nước vì rượu có liên kết hydro với H 2 O
H H-O-H O-H H Độ hoà tan trong nước giảm khi khối lượng phân tử của rượu tăng lên
Các rượu đồng phân có độ hoà tan trong nước tăng dần từ rượu bậc nhất đến rượu ba
Rượu có độ sôi cao hơn ankan tương ứng Vì rượu có liên kết hydro liên phân tử với chính nó.
Khối lượng phân tử rượu càng lớn, độ sôi càng cao
Các rượu đồng phân có độ sôi giảm dần từ rượu (I) → rượu (III)
Ví dụ: n-C7H9-OH 118 0 C i-C4H9-OH 108 0 C t-C4H9-OH 85 0 C
Phenol có độ sôi cao hơn benzen, clobenzen vì C 6 H5OH có liên kết hydro liên phân tử Phenol dễ bị oxi hóa cho màu hồng.
Aldehyde – ceton: có độ sôi thấp hơn rượu, acid tương ứng nhưng có độ sôi cao hơn hydrocarbon và ete có cùng khối lượng phân tử
Aldehyde – ceton: có 3 carbon trở xuống thì tan trong nước, nhưng có nhiều hơn 3 carbon thì không tan trong nước.
2.3.3.4 Acid carboxylic Ở điều kiện thường, tất cả các acid carboxylic đều là những chất lỏng hoặc rắn Điểm sôi của các acid carboxylic cao hơn aldehyde, ceton và cả alcol có cùng số nguyên tử carbon Nguyên nhân sự phân cực ở nhóm carboxyl và sự tạo thành liên kết hydro liên phân tử của acid carboxylic.
Mỗi axit carboxylic đều có vị chua đặc trưng riêng biệt, giúp phân biệt chúng trong các ứng dụng khác nhau Ví dụ, axit axetic mang vị chua đặc trưng của giấm, thường dùng trong nấu ăn và bảo quản thực phẩm Axit citric có vị chua rõ rệt của chanh, phổ biến trong sản xuất đồ uống và thực phẩm chức năng Trong khi đó, axit oxalic có vị chua giống như vị me, thường xuất hiện trong các loại rau và củ có chứa oxalate.
Amin là hợp chất phân cực, có khả năng tạo liên kết hydro liên phân tử, giúp nâng cao nhiệt độ sôi so với các chất không phân cực Tuy nhiên, nhiệt độ sôi của amin vẫn thấp hơn so với các alcohol và axit tương ứng do đặc tính phân cực và liên kết hydro yếu hơn.
Amin thơm dễ hòa tan trong các dung môi ít phân cực như eter và benzen, phù hợp cho các ứng dụng hóa học Tuy nhiên, amin aromatic rất dễ bị oxy hóa khi tiếp xúc với khí trời, khiến chúng thường có màu sau quá trình oxi hóa mặc dù ban đầu gần như không màu.
2.3.4.1 Tính chất hóa họccủa alcol a Phản ứng do sự đứt nối C-O
- Với kim loại có tính dương điện mạnh: Li, Na, Mg, Al,… rượu cho alcoxid
R-OH + Na → RONa + ẵ H 2 ↑ R-ONa + H2O → ROH + NaOH
- Hoạt tính của rượu với kim loại là:
Rượu I > Rượu II > Rượu III
- Rượu chỉ tác dụng với những base mạnh hơn alcoxid như R ’ MgX, NaNH2, NaH, R ’ – C ≡ CNa
Ví dụ: R–OH + R ’ MgX → R ’ H + ROMgX
ROH + NaNH2 → RONa + NH 3 R–OH + R ’ –C ≡ CNa → R ’ –C ≡ CH + RONa b Phản ứng do dự cắt đứt nối -OH
Với acid mạnh: H2SO4 đđ, H 3 PO4 đđ
Rượu bị khử ở nhiệt độ cao chosản phẩm là alken
Rượu bậc ba không cho phản ứng.
Oxi hoá hữu hạn: chất oxi hóa thường sử dụng là: K 2 Cr2O7,/H2SO4, CrO3/H + , KMnO4
* Rượu bậc ba rất khó bị oxi hoá.
2.3.4.2 Tính chất hóa học của phenol
* Phản ứng do nhóm -OH
Phenol có tính axit mạnh hơn nước và rượu etanol, chính vì vậy nó còn gọi là acid phenic Độ acid của phenol càng cao khi phân tử này mang nhóm thế rút điện tử, làm tăng khả năng phản ứng Vì vậy, phenol có khả năng phản ứng với dung dịch NaOH, tạo thành muối phenolat, thể hiện tính axit đặc trưng của nó.
2.3.4.3 Tính chất hóa học của aldehyde – ceton a Tác dụng với hợp chất Grignard
R R' R" b Tác dụng với NH 3 và các chuyển hóa chất
Những chất này cộng vào >C=O thường cho 1 hoá chất mất đi 1 phân tử nước
* Với amin R–NH 2 , ta được imin trí hoán
C O + H 2 N NH 2 C N NH 2 + H 2 O hidrazon c Phản ứng hoàn nguyên xúc tác
Aldehyde và ceton được hoàn nguyên bởi H với chất xúc tác N i , Pt hay Pd hoặc LiAlH 4 trong ete, thành rượu tương ứng
2.3.4.4 Tính chất hóa học của acid carboxylic
Acid carboxylic là những axit yếu nhưng vẫn giữ nguyên các tính chất đặc trưng của axit như làm đỏ quỳ tím, tác dụng với các kim loại hoạt động để giải phóng khí hydro, phản ứng với Kiềm (base) để tạo thành muối và nước, cũng như đẩy axit yếu hơn ra khỏi muối.
Phản ứng giữa axit carboxylic và rượu tạo thành este và nước khi có axit đặc như H₂SO₄ làm chất xúc tác Để phản ứng diễn ra hoàn toàn và hiệu quả, việc sử dụng H₂SO₄ đặc giúp hút nước ra khỏi hệ, thúc đẩy quá trình hình thành sản phẩm Quá trình ester hóa này là một phản ứng quan trọng trong tổng hợp hữu cơ, ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất và dược phẩm.
2.3.4.5 Tính chất hóa học của amin a Tính base
Amin no đơn giản có khả năng làm xanh giấy quỳ tím ẩm và tan trong nước, thể hiện tính bazơ của chúng Độ mạnh của bazơ amin được đánh giá thông qua hằng số bazơ Kb hoặc pKb, trong đó, tính bazơ càng mạnh thì khả năng làm xanh giấy quỳ tím và phản ứng với nước càng rõ ràng hơn Hiểu rõ đặc điểm này giúp xác định được độ bazơ của amin và ứng dụng chúng trong các phản ứng hóa học.
Kb càng lớn và pK b càng nhỏ Anilin không tác dụng với nước, không làm đổi màu quỳ tím
CH 3 NH 2 + HCl CH 3 NH 3 Cl metylamoniclorua
C 6 H 5 NH 2 + HCl C 6 H 5 NH 3 Cl phenylamoniclorua
Các muối amoni tác dụng dễ dàng với kiềm
CH 3 NH 3 Cl + NaOH CH 3 NH 2 + NaCl + H 2 O b Phản ứng thế thân điện tử trên amin phương hương
Phản ứng halogen hóa thường đưa đến sản phẩm đa halogen hóa, do sự tăng hoạt của nhóm amino
Sulfon hóa: đun nóng aniline với H2SO4 đặc ở 180 0 C sẽ xảy ra một chuỗi phản ứng mà sản phẩm cuối cùng là acid sunfanilic.
2.3.5.1 Điều chế alcol a Từ anken
Hydrat hoá anken: dùng H2SO4 đặc làm xúc tác.
CH 3 CH CH 2 + H 2 O CH 3 CH
CH 3 b.Từ hợp chất aldehyde, ceton
2.3.5.3 Điều chế aldehyde – ceton a Oxi hóa rượu
Dùng KMnO4, K2Cr2O7 trong H2SO4 dùng O2, xt Cu, Pt đun nóng
R-CH2 - X + CN - R-CH2 -CN R-CH2 -COOH
R-CH2 - X + Mg ete khan R-CH2 -MgX R-CH2 –COOH
1 Gọi tên theo danh pháp quốc tế các hợp chất sau :
CH 3 CH 2 CH CH CH 3
CH 3 CH 3 a b CH 3 CH 2 C CH CH 3
2 Từ 1-buten và các hóa chất cần thiết khác, hãy điều chế 1,3-butadien
3 Từ benzen hay toluen và các hóa chất cần thiết khác, hãy điều chế: a 2-cloro-4-nitrotoluen b m-cloronitrobenzen
4 Từ etan và các hóa chất vô cơ cần thiết, hãy tổng hợp: a 1,2-Etandiol b 1-Propanol
5 Viết công thức cấu tạo của các hợp chất sau: a 3-Hydroxibutanal b 2,4-Hexandion c 4-metyl-3-penten-2-on
6 Điều chế: a 2-Butanon từ 2-propanol b 4-metyl-3-pentenon-2 từ metylacetilen
7 Viết công thức cấu tạo của các hợp chất sau: a Etylmetylbutylamin b 2-etyl-4-metylhexanoic
ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH KEO VÀ XÁC ĐỊNH NGƯỠNG KEO TỤ
Hóa chất, dụng cụ
Kim loại: Mg, Al, Fe, Cu
Bình định mức (100, 250 ml), bình nón (100ml), cốc chịu nhiệt (250 ml), phễu thuỷ tinh, pipet 5ml, 10ml, bếp điện
Thực hành
Thí nghiệm 1: Điều chế dung dịch keo
- Cho 95ml nước cất vào cốc chịu nhiệt 250ml đun sôi trên bếp điện
- Dùng pipet hút chính xác 5ml dung dịch FeCl 3 10% rồi nhỏ từng giọt vào cốc nước đang sôi cho đến hết
- Đun sôi tiếp 5 phút rồi lấy ra để nguội bằng nhiệt độ phòng ta được dung dịch keo Fe(OH)3
Thí nghiệm 2: Xác định ngưỡng keo tụ Ống 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tổng cộng mỗi ống là 10ml
Quan sát ống nào đục (keo tụ) đánh dấu (+) , ống nào trong đánh dấu (-)
Lấy ống đục đầu tiên để tính kết quả theo công thức
Trong đó: V1 là thể tích của dung dịch Na2SO4
V2 là thể tích của dung dịch keo γ là ngưỡng keo tụ (mmol/l)
Thí nghiệm 3: Pha chế dung dịch theo nồng độ cho trước
* Pha dung dịch nồng độ phần trăm
- Tính khối lượng chất tan cần pha chế: m ct = (C% mdd)/100%
- Tính khối lượng nước cần pha chế: mnước = mdd - mct
* Pha dung dịch nồng độ mol/l
Pha chế V 2 (ml) dung dịch A nồng độ C 1 (M) từ dung dịch A nồng độ C 2 (M)
- Tính số mol chất tan có trong dung dịch cần pha chế: n = C 1 V
- Tính thể tích dung dịch ban đầu: V 1 = n/C2
+ Cân mNaCl và cho vào cốc thủy tinh + Xác định m H2O , rót vào cốc và khuấy đều để muối ăn tan hết Được 100g dung dịch NaCl 20%
* Pha chế 25 ml dung dịch NaCl 2M
+ Cân mNaCl và cho vào cốc thủy tinh + Đổ từ từ nước cất vào khuấy nhẹ đến 25ml dung dịch ta được 25ml dung dịch NaCl 2M
Thí nghiệm 4: Nhận biết dung dịch
Cho vào 4 ống nghiệm 4 mẫu nhỏ kim loại: Mg, Al, Fe, Cu
Tiếp tục cho vào mỗi ống nghiệm 1ml dung dịch H2SO4 loãng Nhận biết mỗi kim loại qua hiện tượng xảy ra trong ống nghiệm.
DUNG DỊCH ĐIỆN LI – CHẤT CHỈ THỊ MÀU- DUNG DỊCH ĐỆM
Tìm hiểu về dung dịch chất điện li và chất chỉ thị màu
NH4Cl 0,1M Metyl da cam Phenolphtalein Quỳ tím
Indigocarmin Alizarin vàng R Giấy đo pH
2.2 Dụng cụ Ống nghiệm, cốc thủy tinh, pipet 1ml, 5ml, 10ml, ống xác địnhng, ống hút nhựa
Thí nghiệm 1: Màu của các chất chỉ thị trong môi trường acid và baz
Chuẩn bị các dung dịch chuẩn về màu của các chất chỉ thị trong môi trường khác nhau là bước quan trọng trong phân tích axit-bazơ Có bốn ống nghiệm với các dung dịch chuẩn gồm: Ống 1 chứa 2ml dung dịch HCl 0,1M pha với 1 giọt metyl da cam để xác định môi trường axit, Ống 2 chứa 2ml dung dịch NaOH 0,1M pha với 1 giọt metyl da cam dùng để xác định môi trường kiềm, Ống 3 chứa 2ml dung dịch HCl 0,1M pha cùng 1 giọt phenolphthalein để kiểm tra phản ứng trong môi trường axit, và Ống 4 chứa 2ml dung dịch NaOH 0,1M pha với 1 giọt phenolphthalein để kiểm tra phản ứng trong môi trường kiềm Những dung dịch này giúp xác định chính xác màu sắc của các chỉ thị trong từng môi trường khác nhau, hỗ trợ quá trình phân tích hóa học.
Ghi nhận màu sắc của 4 ống nghiệm trên
Trong Thí nghiệm 2 về dung dịch đệm axit, ống nghiệm chứa 2ml dung dịch axit acetic 0,1M cùng một giọt methyl cam, sau khi lắc đều, màu M1 được ghi nhận Tiếp theo, dùng giấy pH để xác định giá trị pH của dung dịch, kết quả cho thấy dung dịch có tính axit nhẹ với giá trị pH khoảng 1 Thí nghiệm này giúp hiểu rõ hơn về đặc tính của dung dịch đệm axit và khả năng duy trì pH khi thêm chất axit.
Trong quá trình tiến hành thí nghiệm, từng giọt dung dịch muối CH3COONa 0,1M (2ml) được thêm vào ống nghiệm, sau đó lắc đều và ghi nhận màu M2, đồng thời xác định giá trị pH bằng giấy pH là pH 2 Tiếp theo, 4ml nước cất cùng 1 giọt methyl cam được cho vào ống nghiệm để theo dõi phản ứng Trong ống thứ ba, 2ml dung dịch CH3COOH 0,1M và 1 giọt phenolphthalein được trộn đều, sau đó ghi nhận màu M3 và xác định giá trị pH là pH 3, giúp khảo sát đặc tính dung dịch axit và bazơ trong thí nghiệm.
Trong quá trình thực hiện, thêm vào ống nghiệm từng giọt 2ml dung dịch muối CH3COONa 0,1M, sau đó lắc đều và ghi nhận màu M4 Tiếp theo, sử dụng giấy pH để xác định giá trị pH, nhận thấy pH là 4 Với ống nghiệm thứ tư, thêm vào 4ml nước cất cùng 1 giọt phenolphthalein, lắc đều và quan sát sự thay đổi màu sắc để đánh giá độ pH chính xác của dung dịch.
* Thử tính chất của dung dịch đệm
Trong thí nghiệm 2, nhỏ từ từ dung dịch HCl 0,1M vào các ống nghiệm 1 và 2, sau đó lắc đều để phản ứng diễn ra đồng đều Khi dung dịch trong các ống nghiệm đổi sang màu đỏ, ghi nhận chính xác lượng HCl 0,1M đã được sử dụng và xác định giá trị pH của dung dịch sau phản ứng Quá trình này giúp hiểu rõ hơn về phản ứng axit và tính chất của dung dịch trong quá trình thay đổi pH.
Thí nghiệm 3: Dung dịch đệm baz Ống 5: Cho vào ống nghiệm 2ml dung dịch NH4OH 0,1M và 1 giọt phenolphthalein lắc đều, ghi nhận màu M 5 Xác định giá trị pH 5
Trong quá trình thực hiện, thêm từng giọt 2 ml dung dịch muối NH₄Cl 0,1M vào ống nghiệm và lắc đều để ghi nhận màu sắc, xác định giá trị pH là 6 bằng giấy pH Đối với ống nghiệm thứ sáu, thêm 4 ml nước cất và một giọt phenolphthalein để quan sát sự chuyển màu, từ đó xác định giá trị pH là 6 Trong ống nghiệm thứ bảy, thêm 2 ml dung dịch NH₄OH 0,1M và một giọt methyl da cam, lắc đều để ghi nhận màu sắc, xác định giá trị pH là 7 bằng giấy pH.
Trong quy trình phân tích, thêm vào ống nghiệm từng giọt 2ml dung dịch muối ammonium chloride (NH₄Cl) 0,1M và lắc đều để quan sát sự thay đổi màu sắc, ghi nhận màu M7 Tiếp theo, xác định giá trị pH tại mức pH7 để đánh giá tính trung tính của dung dịch Cuối cùng, cho vào ống nghiệm 4ml nước cất cùng 1 giọt methy da cam, lắc đều để nhận biết sự thay đổi màu sắc phản ánh pH của dung dịch, đảm bảo kết quả chính xác trong phân tích.
* Thử tính chất của dung dịch đệm
Trong quá trình thực hiện, từng giọt dung dịch NaOH 0,1M được thêm vào các ống nghiệm 5 và 6, sau đó lắc đều cho đến khi dung dịch đổi màu sang hồng Hành động này giúp xác định điểm trung hòa của phản ứng, ghi nhận chính xác lượng HCl 0,1M đã sử dụng Cuối cùng, đo và ghi lại các giá trị pH của dung dịch sau khi đổi màu để đảm bảo kết quả phản ánh chính xác quá trình trung hòa và sự thay đổi nồng độ trong dung dịch.
Thí nghiệm 4: Tính acid- baz
Xác định pH của các hóa chất bằng giấy xác định pH và chỉ rõ môi trường của các hóa chất (acid yếu, acid mạnh, baz yếu, baz mạnh)
Hóa chất pH Môi trường
Thí nghiệm 5: Chỉ thị acid –baz
- Ống 2: 1 giọt metyl da cam
- Ống 3: Một mẫu quỳ tím
Thêm vào mỗi ống nghiệm 2 giọt dung dịch HCl 0,1M và quan sát màu sắc để nhận biết phản ứng axit Chuẩn bị 3 ống nghiệm khác với các chất chỉ thị màu để xác định độ pH chính xác, sau đó thêm vào mỗi ống 2 giọt dung dịch NaCl 0,1M và quan sát màu mẫu để đánh giá sự thay đổi của môi trường Quá trình này giúp phân biệt các dung dịch dựa trên phản ứng của chúng với các chất chỉ thị màu, hỗ trợ trong xác định tính chất của các dung dịch hóa học.
Cũng chuẩn bị 3 ống nghiệm với các chất chỉ thị màu như trên Thêm vào mỗi ống 2 giọt dung dịch NaOH 0,1M
Kết quả thí nghiệm ghi vào bảng sau:
Chất chỉ thị màu Màu chất chỉ thị trong môi trường
Thí nghiệm 6: Lập thang màu- khoảng pH của dung dịch acid
Màu của dung dịch Nồng độ HCl (M) 0,1 0,01 0,001 0,0001
Chỉ thị metyl da cam
Thí nghiệm 7: Xác định khoảng pH của dung dịch X bằng chỉ thị
Màu sắc của dung dịch X
- Ống nghiệm 1: Nhỏ thymol xanh, xem màu của dung dịch
- Ống nghiệm 2: Nhỏ metyl da cam, xem màu của dung dịch
Dựa vào bảng màu dung dịch của thí nghiệm 3, xác định pH của dung dịch X
Thí nghiệm 8: Lập thang màu- khoảng pH của dung dịch baz
Màu của dung dịch Nồng độ NaOH (M) 0,1 0,01 0,001 0,0001 Chỉ thị Indigocarmin
Thí nghiệm 9: Xác định khoảng pH của dung dịch Y bằng chỉ thị
Màu sắc của dung dịch Y
- Ống nghiệm 1: Nhỏ Indigocarmin, xem màu của dung dịch
- Ống nghiệm 2: Nhỏ Alizarin vàng R, xem màu của dung dịch
Dựa vào bảng màu dung dịch của thí nghiệm 5, xác định pH của dung dịch Y.