Bài giảng Hóa học đại cương: Chương 9 - GV. Quách An Bình

Bài giảng Hóa học đại cương: Chương 9 - GV. Quách An Bình

LOGO

HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG

www.dntu.edu.vn

Chương 9: Dung dịch

Dung dịch điện ly 9.2

pH của một số dd 9.3

Chất điện ly ít tan 9.4

9.1 Dung dịch

9.1 Dung dịch

Back

9.1.1 Định nghĩa9.1.2 Nồng độ của dd9.1.3 Quá trình hòa tan

9.1.5 Tính chất của dd loãng9.1.4 Độ tan

9.1.1 Định nghĩa

Dung dịch là hệ đồng thể gồm 2 hay nhiều chất mà thành phần của nó có thể thay đổi trong một giới hạn rộng

Ví dụ: quá trình hòa tan NaCl vào nước

Back

Có 3 loại dung dịch

1

Dung dịch lỏng

2

Dung dịch rắn

3

Dung dịch khí

Dung dịch lỏng

tan các chất khí, lỏng, rắn vào chất lỏng

Ví dụ:

 Xăng có hòa lẫn acêton (lỏng-lỏng)

 Nước trong không khí (lỏng-khí)

 Thủy ngân trong vàng (lỏng-rắn)

Back

Dung dịch rắn

thành do sự hòa tan các chất khí, lỏng, rắn

Dung dịch rắn

Ví dụ: Dung dịch rắn thay thế

Click xem ví dụ kế tiếp

Ví dụ: Dung dịch rắn xen kẽ

Back

Click xem violip

9.1.2 Nồng độ của dung dịch

9.1.2.1 Định nghĩa:

Nồng độ dung dịch là lượng chất tan có trong một lượng hay một thể tích nhất định của dung dịch hoặc dung môi

Back Enter

6/27/2012 GV: Quach An Binh

Phương pháp 1

Nồng độ phần trăm khối lượng(%): Biểu

diễn số g chất tan có trong 100g dung dịch

Với mct: số gam chất tan(g)

mdd: số gam dung dịch (g)

C%: nồng độ phần trăm của dd

Back Enter

C%= x100

m ct

m dd

Nồng độ phần trăm khối lượng(%)

Ví dụ 1: Cần bao nhiêu gam tinh thể

NaOH (độ tinh khiết P=97%) để pha thành 2000g dung dịch NaOH 5%

Ví dụ 2: Cần bao nhiêu gam tinh thể NaCl

(độ tinh khiết P=91%) để pha thành 5000g dung dịch NaCl 9%

6/27/2012

Phương pháp 2

Nồng độ mol/l (M): Biểu diễn số mol chất

tan có trong một lít dung dịch

Với n: số mol chất tan (mol)

V: thể tích dung dịch (l)

CM: nồng độ mol/l (M)

Back Enter

C M = n

V

GV: Quach An Binh

Nồng độ mol/l (M)

Ví dụ 1 : Cần bao nhiêu gam tinh thể NaOH (độ tinh khiết 97%) để pha thành 1 lít dung dịch NaOH 1M

pha loãng 0.1 lít dung dịch trên thành 0.5 lít, cho biết nồng độ dung dịch KMnO4mới?

Pha loãng dd KMnO4 với nước

Back

Phương pháp 3

Nồng độ đương lượng (N): Biểu diễn số

đương lượng gam chất tan có trong một lít dung dịch

Với n,: số đương lượng chất tan

V: thể tích dung dịch (l)

C : nồng độ đương lượng (N) Back

C N = n’

V

Phương pháp 4

Nồng độ molan (C m ): biểu diễn số mol chất tan có trong 1 kg dung môi

Với n: số mol chất tan

mdm: khối lượng của dung môi (kg)

Cm: nồng độ molan

Back

C m = n

m dm

6/27/2012

Phương pháp 5

Nồng độ phần mol: là tỷ số giữa số mol

của cấu tử đang xét và tổng số mol của dung dịch

Với x i : nồng độ phần mol của cấu tử i

∑n i : tổng số mol của các cấu tử

n i : số mol của cấu tử i

Back Enter

x i =

n i

Σn i

GV: Quach An Binh

Mối liên hệ các loại nồng độ

Mối liên hệ các loại nồng độ trên được cho

bởi các biểu thức:

Trong đó:

d: khối lượng riêng của dung dịch(g/ml)

M: phân tử lượng của chất tan

Đ: đương lượng gam chất tan(đlg)và

Ngoài ra còn có các loại nồng độ khác

 Phần trăm thể tích/thể tích (v/v)

 Phần trăm khối lượng/ thể tích (m/v)

 Phần trăm thể tích/khối lượng (v/m)

Ví dụ:

 10% dung dịch Etanol (v/v)

 Hòa tan 0.9 g NaCl trong 100 ml

nước ta được 0.9% NaCl (m/v)

 Số ml tinh dầu/100g nguyên liệu

H O C H OH -H O

9.1.3.1 Khả năng hòa tan của các chất

9.1.3 Quá trình hòa tan

9.1.3.2 Các bước của quá trình hòa tan

và hiệu ứng nhiệt của quá trình hòa tan

Back

9.1.3.1 Khả năng hòa tan của các chất

Hỗn hợp đồng nhất (dung dịch) có thể được tạo ra phụ thuộc vào:

 Tương tác giữa các phân tử dung môi

 Tương tác giữa các tiểu phân chất tan

 Tương tác giữa các tiểu phân chất tan

với dung môi

Sự tách rời

các tiểu

phân chất

tan: ΔH1

9.1.3.2 Các bước của quá trình hòa tan

và hiệu ứng nhiệt của quá trình hòa tan

Bước 1 Bước 2 Bước 3

Gồm các bước sau:

Sự tương tác các tiểu phân dung môi với chất tan: ΔH3

Sự tách rời các tiểu phân dung môi: ΔH2

Back Enter

Ví dụ

Bước 1

Bước 2

Bước 3

Ví dụ: quá trình hòa tan muối vào nước

Back Enter

Click xem ví dụ 1 Click xem ví dụ 2

 Bước 1: ΔH1 > 0 (quá trình thu nhiệt)

 Bước 2: ΔH2> 0 (quá trình thu nhiệt)

 Bước 3: Sự tương tác các tiểu phân

chất tan và dung môi: ΔH3<0 quá trình

tỏa nhiệt)

Quá trình hòa tan

Quá trình hòa tan

Tỏa nhiệt

Có 2 trường

hợp

Thu nhiệt

Back

Quá trình hòa tan tỏa nhiệt

Nếu ΔH3 > ΔH1 + ΔH2 thì ΔHs <0: quá trình hòa tan tỏa nhiệt, cho nên thuận lợi cho hòa tan

Quá trình hòa tan tỏa nhiệt

Quá trình hòa tan có sự tỏa nhiệt H s <0

Back

Quá trình hòa tan thu nhiệt

Nếu ΔH3 < ΔH1 + ΔH2 thì ΔHs >0: quá trình

cho hòa tan

Quá trình hòa tan thu nhiệt

Quá trình hòa tan có sự thu nhiệt H s >0

Back

9.1.4.1 Khái niệm

Độ tan là đại lượng đặc trưng cho khả

năng hòa tan của các chất trong dung môi

Cách biểu thị:

Độ tan(kí hiệu S) là số gam chất tan tan

trong 100 g dung môi (ví dụ nước) cho dung dịch bão hòa tại nhiệt độ xác định

 S> 10: dễ tan, S < 1: khó tan, S < 0,01 : xem như không tan

Back

Độ tan của một số chất trong nước

Ví dụ

Dung dịch bão hòa và chưa bão hòa

Dd quá bão hòa

Dung dịch chưa bão hòa

Dung dịch có lượng chất tan thấp hơn

lượng chất tan chứa trong dung dịch bão

hòa gọi dung dịch chưa bão hòa

Dung dịch bão hòa

Dung dịch ở trạng thái khi quá trình hòa

tan và kết tinh đạt cân bằng gọi là dung

Ví dụ: Quá trình hòa tan và kết tinh

Ví dụ: quá trình hòa tan CuSO 4 vào nước

Dung dịch quá bão hòa

Dung dịch chứa chất tan lớn hơn lượng

chất tan trong dung dịch bão hòa gọi là

dung dịch quá bão hòa

Ví dụ: Dung dịch quá bão hòa

Ví dụ: Dung dịch quá bão hòa

Chưa bão hòa Bão hòa Chưa bão hòa

Sự kết tinh CH 3 COONa từ dd quá bão hòa

Sự hình thành tinh thể

Sự kết tinh CH 3 COONa từ dd quá bão hòa

Click xem violip 1

Click xem violip 2

Ảnh hưởng của

Áp suất đến

Độ tan

Back

Ảnh hưởng của bản chất chất tan và dung môi đến độ tan

Dung môi phân cực dễ hòa tan vào chất

tan phân cực

Dung môi không phân cực dễ hòa tan vào chất tan không phân cực

Click xem ví dụ

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ tan đối với

Chất rắn

Chất lỏng Chất khí

Back

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ tan đối

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ tan đối

với chất lỏng

Các chất lỏng tan hoàn toàn vào nhau:

nhiệt độ nói chung không ảnh hưởng

Các chất lỏng tan hạn chế với nhau: khi

tăng nhiệt độ, độ tan tăng đến nhiệt độ mà chúng tan với nhau bất kỳ tỉ lệ nào Nhiệt

độ đó gọi là nhiệt độ tới hạn

Back

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ tan đối

với chất khí

Độ tan của chất khí giảm

khi nhiệt độ tăng

Tuy nhiên, khi hòa tan

chất khí vào dung môi hữu

cơ thường thu nhiệt, trong

trường hợp như vậy tăng

nhiệt độ thì độ tan tăng

Ảnh hưởng của áp suất đến độ tan

Ảnh hưởng của áp suất đến độ tan

Ảnh hưởng của áp suất đến độ tan

Back

9.1.5 Tính chất của dung dịch loãng

9.1.5.3 Áp suất thẩm thấu của dung dịch

9.1.5.2 Nhiệt độ sôi và nhiệt

độ đông đặc của dung dịch 9.1.5.1 Áp suất hơi bão hoà

9.1.5.1 Áp suất hơi bão hoà

Áp suất hơi bão hoà của chất

lỏng nguyên chất

Áp suất hơi bão hoà của dd chứa

chất tan không bay hơi Định luật Raoult 1

Back

Áp suất hơi bão hoà của chất

lỏng nguyên chất

Các chất lỏng đều bay hơi ít nhiều, hơi

này gây trên bề mặt chất lỏng của nó một

áp suất gọi là áp suất hơi bão hoà (hbh)

Áp suất hbh là đại lượng đặc trưng cho

cân bằng lỏng  hơi

Chất lỏng Hơi Bay hơi,H>0

Ngưng tụ,H<0

Ví dụ: Quá trình bay hơi của nước

Áp suất hơi bão hoà của chất

lỏng nguyên chất

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 hbh (mmHg) 4,6 17,4 55,3 149,2 355,5 760

Áp suất hơi bão hòa của dung dịch chứa

chất tan không bay hơi

Khi thêm chất tan không bay hơi vào

dung môi lỏng (vd nước) thì áp suất hơi bão hòa của nước giảm

Do đó cân bằng phải chuyển dịch về

phía trái và áp suất hơi nước giảm tức là

áp suất hơi bão hòa của dd giảm

Chất lỏng Hơi

Enter

Áp suất hơi bão hòa của dung dịch chứa

chất tan không bay hơi

Áp suất hơi bão hòa

Enter

Áp suất hơi bão hòa

Áp suất hơi bão hòa

Enter

NHẬN XÉT

Nhận xét 3

Áp suất hơi bão hòa của dung dịch chứa

chất tan không bay hơi

Nhận xét 1:

- Ở cùng nhiệt độ, áp suất hơi bão hòa của dung dịch (P1) luôn luôn thấp hơn áp suất hơi bão hòa của dung môi nguyên chất

(Po)

Back

Áp suất hơi bão hòa của dung dịch chứa

chất tan không bay hơi

Nhận xét 2:

- Nồng độ dung dịch càng lớn, áp suất hơi

bão hòa của dung dịch càng nhỏ, nghĩa là

áp suất hơi của dung dịch P1 phải tỷ lệ thuận với nồng độ phần mol của dung môi N1

P1 = k.N1

Nhận xét 3:

Khi dung dịch rất loãng:

N11, P1 P0 và k =  = P0

Áp suất hơi bão hòa của dung dịch chứa

chất tan không bay hơi

P1

N1

P 1 = P 0 N 1

Back

Định luật Raoult 1

Độ giảm tương đối áp suất hơi bão hoà

của dung dịch bằng phần mol chất tan

trong dung dịch

Trong đó:

N1,N2: là nồng độ phần mol của dm và chất tan

 P = P1-P2: là độ giảm tuyệt đối ashbh của dd

 P/P0: là độ giảm tương đối ashbh của dd

P 1 = P 0 N 1 hay P0 – P 1 =  = N 2

P 0

P

P 0

Định luật Raoult 1

Enter

9.1.5.2 Nhiệt độ sôi và nhiệt

độ đông đặc của dung dịch

Nhiệt độ sôi của dung dịch

Nhiệt độ đông đặc của dung dịch

Back

Nhiệt độ sôi của dung dịch

Nhiệt độ sôi của chất lỏng

Định luật Raoult II

Dung dịch chứa chất tan khó bay hơi

Nhiệt độ sôi của chất lỏng

Nhiệt độ sôi của một chất lỏng là đại

lượng đặc trưng cho cân bằng pha

ứng với mỗi áp suất nhất định chất lỏng

có nhiệt độ sôi xác định

Chất lỏng Hơi Bay hơi,H>0

Ngưng tụ,H<0

Ví dụ: nhiệt độ sôi của một số chất lỏng

Enter

K f

Nhiệt độ sôi của chất lỏng

Nhiệt độ sôi của một chất lỏng là nhiệt độ tại đó áp suất hơi bão hòa của chất lỏng

bằng áp suất ngoài và là đại lượng không đổi đ/v áp suất bên ngoài nhất định

VD: nước lỏng có nhiệt độ sôi là 1000C, ứng với Pkhí quyển = 1 atm

Nhiệt độ sôi của chất lỏng

Sự phụ thuộc của nhiệt độ sôi của nước

vào áp suất ngoài:

Áp suất ngoài (mmHg) 730 760 760,2 760,4 Nhiệt độ sôi của nước ( 0 C) 89,9 100 120 143

Back

Dung dịch chứa chất tan khó bay hơi

Xét dung dịch chứa chất tan khó bay hơi:

Ở cùng áp suất bên ngoài nhất định, nhiệt

độ sôi của dd luôn luôn cao hơn so với dung môi nguyên chất

Nồng độ dung dịch càng lớn thì nhiệt

độ sôi của nó càng cao

Back

Định luật Raoult II

Độ tăng nhiệt độ sôi của dd loãng, chất tan không điện li tỉ lệ thuận với nồng độ molan chất tan trong dd

(Nhiệt độ sôi của dd – Nhiệt độ sôi của dung môi)

∆Ts= Ks.Cm ∆Ts= Tsdd – T0

sdm

Định luật Raoult II

-∆Ts: độ tăng nhiệt độ sôi của dung dịch

- Ks: hằng số nghiệm sôi của dung môi

Giá trị của nó chỉ phụ thuộc vào bản

Định luật Raoult II

Đ/v dung dịch chưa bão hòa ban đầu nhiệt

độ sôi của dung dịch tăng lên, chỉ đến khi

dung dịch trở thành bão hòa nhiệt độ sôi

mới dừng lại không thay đổi nữa Vì vậy

nhiệt độ sôi của dung dịch thực tế là nhiệt

độ bắt đầu sôi của dung dịch

Trong quá trình sôi, T0dd tiếp tục

tăng tới T0 giới hạn, là T0 tại đó bắt đầu

xuất hiện tinh thể chất tan (G =0)

Nhiệt độ đông đặc của dung dịch

Nhiệt độ đông đặc của một chất lỏng

Nhiệt độ đông đặc của dung dịch

chứa chất tan khó bay hơi

Định luật Raoult II

Back

Nhiệt độ đông đặc của một chất lỏng

Nhiệt độ đông đặc của một chất lỏng là

nhiệt độ tại đó áp suất hbh trên mặt pha

lỏng bằng áp suất hbh trên mặt pha rắn và

là đại lượng không đổi tại áp suất bên ngoài nhất định

Nhiệt độ đông đặc của một chất lỏng

Nhiệt độ đông đặc là đại lượng đặc trưng cho cân bằng:

Nhiệt độ đông đặc của dung dịch

chứa chất tan khó bay hơi

Ở cùng áp suất bên ngoài, dung dịch có

nhiệt độ đông đặc luôn luôn thấp hơn so

với dung môi nguyên chất

Nồng độ dung dịch càng lớn, nhiệt

độ đông đặc của nó càng thấp

Back

Click xem ví dụ

Ví dụ

Định luật Raoult II

Phát biểu 1

Phát biểu 2

Back

Định luật Raoult II: phát biểu 1

Độ hạ nhiệt độ đông đặc của dung dịch

loãng chất tan không điện li tỉ lệ thuận với

nồng độ molan chất tan trong dung dịch

Trong đó:

Tđ: độ hạ nhiệt độ đông đặc của dd

Kđ: hằng số nghiệm đông của dmôi

Nước có K = 1,860C/ mol kg-1

∆Tđ =Tđdm – Tđdd = Kđ.Cm

Định luật Raoult II: phát biểu 1

Cũng giống như nhiệt độ sôi, nhiệt

độ đông đặc của dung dịch là nhiệt độ bắt đầu đông đặc

VD: Tìm nhiệt độ bắt đầu đông đặc của dd

dịch 54g glucose C6H12O6 hòa tan trong

250g H2O, biết rằng hằng số nghiệm đông

của nước là 1,860

Enter

Định luật Raoult II: phát biểu 1

Giải:

Nồng độ molan của dung dịch glucose:

- Độ hạ điểm đông đặc của dung dịch:

 Tđ = 1,86 x 1,2 = 2,230

- Vậy dung dịch bắt đầu đông đặc tại -2,23 0 C

- Trong quá trình đông đặc, T 0 dd tiếp tục giảm

Cm = 54 x  = 1,2m

180 250

1000

Back

Định luật Raoult II: phát biểu 2

Độ tăng nhiệt độ sôi và độ hạ nhiệt độ đông đặc của dung dịch loãng, chất tan không

bay hơi và không điện li tỉ lệ thuận với nồng

độ molan chất tan trong dung dịch

Back

9.1.5.3 Áp suất thẩm thấu

của dung dịch

Hiện tượng thẩm thấu xuất hiện khi cho

dd tiếp xúc với dung môi nguyên chất qua

một màng bán thấm

Click xem ví dụ

Ví dụ : hiện tượng thẩm thấu

Click xem ví dụ 1 Click xem ví dụ 2 Click xem ví dụ 3 Click xem ví dụ 4

Áp suất thẩm thấu

Áp suất thẩm thấu của dung dịch loãng tỉ

lệ thuận với nồng độ chất tan và nhiệt độ

tuyệt đối của dung dịch

Áp suất thẩm thấu

Áp suất thẩm thấu về giá trị bằng với áp

suất cần tác động lên dung dịch để hiện

tượng thẩm thấu không diễn ra

Click xem ví dụ

Back

LOGO

www.themegallery.com