CHƯƠNG 2 CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN TRONG HÓA PHÂN TÍCH

Dung dịch – Định nghĩa• Một hệ đồng thể do sự phân tán của phân tử hay ion giữa hai hay chất tan và môi trường phân tán dung môi Dung môi Muối Nước Chất tan... Ký hiệu chungm g: khối lượ

HÓA PHÂN TÍCH

TS NGUYỄN THỊ LAN PHI

Email: lanphi@hcmut.edu.vn

Bộ môn Kỹ thuật Hóa lý – Khoa Kỹ thuật Hóa học

Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP Hồ Chí Minh

CÁC KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN

CHƯƠNG II

Dung dịch – Định nghĩa

• Một hệ đồng thể do sự

phân tán của phân tử

hay ion giữa hai hay

(chất tan) và môi trường

phân tán (dung môi)

Dung môi

Muối

Nước

Chất tan

Phân loại dung dịch

rắn/ lỏng và

lỏng/lỏng

Dung dịch rắn

Lỏng / Rắn Hỗn hống Thủy ngân Bạc (R)

răng (L)Rắn / Rắn Thép Carbon (R) Sắt (R)

Dung dịch – Nồng độ dung dịch

• DD loãng: lượng chất tan chiếm tỷ lệ nhỏ

• DD đậm đặc: lượng chất tan chiếm tỷ lệ lớn

• DD bão hoà: lượng chất tan tối đa ở nhiệt độ và áp

suất xác định

• DD quá bão hoà: thêm chất tan vào dd bão hoà 

đun nóng  làm nguội từ từ Dung dịch này kém bền

Dung dịch chưa bão hòa

Chất tan

Copyright © 2007 by Pearson Education, Inc Publishing as Benjamin Cummings

Dung dịch chưa bão hòa

• Chứa ít hơn hàm lượng

chất tan tối đa

• Có thể hòa tan thêm

chất tan.

Dung dịch bão hòa

Chất tan

Copyright © 2007 by Pearson Education, Inc Publishing as Benjamin Cummings

Dung dịch bão hòa

• Chứa lượng chất tan tối

đa có thể hòa tan

• Có chất tan còn lại dưới

đáy cốc chứa.

Ở 40C, độ tan của KBr là 80 g/100 g H2O Xác định dung dịch bão hòa (S) và dung dịch chưa bão hòa (U) Giải thích.

A 60 g KBr cho vào 100 g nước ở 40C.

B 200 g KBr cho vào 200 g nước ở

40C.

C 25 g KBr cho vào 50 g nước ở 40C.

Ví dụ

A U 60 g KBr/100 g nước thì ít hơn độ tan của 80 g KBr/100 g nước

B S Trong 100 g nước, 100 g KBr vượt quá độ tan của 80 g KBr ở 40C.

C U Tương tự 50 g KBr trong 100 g

nước có độ tan nhỏ hơn 80 g KBr/100g nước ở 40C.

Đáp án

Ký hiệu chung

m (g): khối lượng chất tan có phân tử khối M

q (g): khối lượng dung môi

Vx (ml): thể tích chất tan X

V(ml): thể tích cuối của dd sau khi pha chế

d (g/ml): khối lượng riêng của dd sau pha chế.

Nồng độ của một dung dịch

• là lượng chất tan hòa tan trong một lượng dung dịch nhất định.

lượng chất tan lượng dung dịch

Nồng độ dung dịch

Nồng độ dung dịch – Phân loại

Độ tan (S) - Ví dụ

Độ tan của NaCl trong nước ở các nhiệt

10oC 20oC 30oC 50oC 80oC 100oC 35,8 36,0 36,3 36,6 38,4 39,8

Nguồn: Ju Lurie, Handbook of analytical Chemistry.

Các loại nồng độ dung dịch

Nồng độ khối lượng hay nồng độ g/L

C (g/L) = số gam chất tan trong 1 lít dung dịch

V m

• Số gam chất tan trong 100 ml dung dịch

• Phần trăm khối lượng của chất tan trong dung dịch.

Nồng độ khối lượng (%m/m)

= g of chất tan x 100

g chất tan + g dung môi

• Số g chất tan trong 100 g dung dịch.

% khối lượng = g chất tan x 100

100 g dung dịch

Nồng độ phần trăm khối lượng

Để tính phần trăm khối lượng (%m/m) cần có:

Tính nồng độ phần trăm KL

Đáp án

3) 6.00% (m/m) Na2CO3

Bước 1 khối lượng chất tan = 15.0 g Na2CO3

khối lượng dung dịch = 15.0 g + 235 g = 250,0 g

Bước 2 Sử dụng tỉ lệ: g chất tan/ g dung dịch

Nồng độ phần trăm

%( khối lượng /thể tích)

V m

Nồng độ phần trăm khối lượng/thể tích (%m/v) là

• Phần trăm khối lượng chất tan (g) so với thể tích dung dịch (mL)

Các loại nồng độ dung dịch

Nồng độ phần triệu (ppm)

• khối lượng chất tan trong 106 lần khối lượng mẫu theo cùng đơn vị

• 1 g chất tan trong 106 g (1000 kg) mẫu

• 1 mg chất tan trong 106 mg (1 kg) mẫu

C%(tt/tt) = 100

V

Vx

Dung dịch loãng: 1mg/kg ~ 1 mg/L

Viết hai hệ số chuyển đổi cho mỗi dung dịch:

A 8,50%(m/m) NaOH

B 5,75%(v/v) ethanol

C 4,8 %(m/v) HCl

Hệ số chuyển đổi

A 8.50 g NaOH và 100 g dung dịch

Cần bao nhiêu g NaCl để pha được 225 g dung dịch NaCl 10.0% (m/m)?

Bước 1 Cho: 225 g dung dịch; 10.0% (m/m) NaCl

Cần tính: g NaCl

Bước 2 g dung dịch g NaCl

Bước 3 Viết 10.0 %(m/m) theo hệ số chuyển đổi.

10,0 g NaCl và 100 g dung dịch

100 g dung dịch 10,0 g NaCl

Bước 4 Thiết lập công thức để lược bỏ g dung dịch

225 g dung dịch x 10,0 g NaCl = 22.5 g NaCl 100 g dung dịch

Tính nồng độ phần trăm

Cần bao nhiêu g NaOH để pha 75,0 g dung dịch NaOH 14.0%(m/m)?

1) 10.5 g NaOH

2) 75.0 g NaOH

3) 536 g NaOH

Ví dụ 1

1) 10.5 g NaOH

75.0 g dung dịch x 14.0 g NaOH = 10.5 g NaOH

100 g dung dịch chỉ số 14.0 % (m/m)

Solution

Có bao nhiêu mL dung dịch ethanol 5.75 % (v/v) được pha từ 2.25 mL ethanol?

1) 2.56 mL

2) 12.9 mL

3) 39.1 mL

Ví dụ 2

3) 39.1 mL

2.25 mL ethanol x 100 mL dung dịch 5.75 mL ethanol

5.75 %(v/v) được chuyển đổi

= 39.1 mL dung dịch

Đáp án

Bao nhiêu mL dung dịch KCl 4.20%(m/v) có chứa 3.15 g KCl?

STEP 1 Cho: 3.15 g KCl(chtan); 4.20% (m/v) KCl

Các loại nồng độ dung dịch

Nồng độ mol (CM): khá phổ biến, là số mol chất tan/ 1 lít dung dịch

V

1000

* M

m

Nồng độ mol (CM)

• số mol chất tan trong 1 lít dung dịch

• tỷ số giữa số mol của cấu tử i (ni) trên tổng

số mol N của các chất tạo thành dung dịch

Nồng độ dung dịch

Nồng độ đương lượng (CN)

Đ: đương lượng gam của chất tan có khối lượng phân tử M

• Số đương lượng chất tan trong một lít dung dịch

CN =

Đ

m

V 1000

Liên hệ giữa các loại nồng độ

Liên hệ giữa các loại nồng độ

CN = CM.n

C(%).10.d = CM.M = CN Đ

C(g/l) = CM.M = CN.Đ

Liên hệ giữa các loại nồng độ

, 13 C

05 ,

36

1000

5 ,

0 V

V

C C

C

V C

V C

N 05 ,

36 2

/ 98

84 ,

1 10

96 Đ

d 10 x

%

C

%) 96

dd

(

C

% 96

N 05 , 36

N 5 , 0 N

5 ,

0 N

05 , 36

% 96

loãng loãng

m đ c Đậm đặc ặc

Liên hệ giữa các loại nồng độ

Quy tắc đường chéo:

(áp dụng cho nồng độ %(kl/kl) của dd cùng chất tan)

Trộn m a (g) dd a% với m b (g) dd b% sẽ được

m c = (ma + mb) (g) dd c%.

với (a>c>b)

Liên hệ giữa các loại nồng độ

b

c m

Ví dụ

Xác định lượng NaOH 40% cần thêm vào 600g nước để được dung dịch NaOH

10%?

600g m

30

10 m

m

% 40

O

H O

H

%

40

2 2









Khái niệm đương lượng

Đương lượng gam Đ của một nguyên tố

hay một hợp chất: là số phần khối lượng của

nguyên tố hay hợp chất thay thế vừa đủ với

một đơn vị đương lượng, tương đương với giá trị:

• 1,008 phần KL của H2

• 8 phần KL của O2

• 1 đương lượng của một nguyên tố

hay hợp chất khác

Khái niệm đương lượng – Ví dụ 1

H2O có:

• 2 phần khối lượng Hydro ↔ 2 ĐL của H

• 16 phần khối lượng Oxy ↔ 2 ĐL của O

→ trong H2O có 2 ĐL của nguyên tố H tác dụng vừa đủ với 2 ĐL của nguyên tố O

Khái niệm đương lượng – Ví dụ 2

1 mol phân tử CO có:

12 phần KL C tác dụng vừa đủ với 16 phần

KL O (tương đương 2 ĐL)

 số ĐL của nguyên tố C trong CO là 2 ĐL

Vậy khối lượng của 1 ĐL nguyên tố C trong

CO (đương lượng gam của C trong CO) là

ĐC = 12/2 = 6 g

Khái niệm đương lượng

Đượng lượng của nguyên tố:

n: hoá trị của nguyên tố trong

hợp chất

Khái niệm đương lượng

AB + n Y ↔ C + D

MY: Khối lượng của 1 đương lượng chất Y

Đương lượng của một hợp chất AB:

ĐAB = MAB/n

(n: số đơn vị đương lượng AB tham gia pứ)

Khái niệm đương lượng

PHẢN ỨNG OXY HÓA KHỬ

AB ± ne- ↔ C + D

1 mol electron ↔ 1 đương lượng

n: số mol electron trao đổi vừa đủ với 1 mol hợp chất AB.

Khái niệm đương lượng

PHẢN ỨNG ACID – BAZ

AB + nH+/OH- ↔ C + D

1 mol H+/OH- ↔ 1 đương lượng

n: số mol H+/OH- thực sự tham gia trao đổi đối với 1 mol AB

Khái niệm đương lượng

PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI ION

AB + nM+/M- ↔ C + D

1 mol M+/M- ↔ 1 đương lượng

n: số mol M+/M- thực sự tham gia trao đổi với 1 mol AB

Cân bằng hóa học – Định luật tác dụng khối

Khái niệm hoạt độ

- Nếu chất tan trong dung dịch hiện diện dưới dạng ion.

- Sự tác động của nhiều ion khác nhau trong dung dịch gây ra lực tương tác ion μ

- Lực tương tác ion μ làm giảm khả năng hoạt động của ion  ion hiện diện với nồng độ hiệu dụng a (hoạt độ)

- Lực tương tác ion μ tỉ lệ thuận với nồng độ và điện tích của từng ion





n 1

2 i

i Z

C 2

1 μ

Ci, Zi – nồng độ và điện tích của ion I trong dung dịch

Khái niệm hoạt độ

Cân bằng hóa học

aA + bB (1)

(2) dD + eE

Trong thực tế, đa số các phản ứng là

→ chỉ diễn ra đến trạng thái cân bằng

phẩm

Định luật tác dụng khối lượng

Tỷ số giữa tích hoạt độ sản phẩm trên

tích hoạt độ tác chất là một hằng số.

e d

) B (

) A (

) E (

) D (

= const

Định luật tác dụng khối lượng

aA + bB (1)

(2) dD + eE

Nếu dd loãng → thay hoạt độ bằng nồng độ

b a

e d

] B [

] A [

] E [

] D [

K(1) =

Định luật tác dụng khối lượng

Cân bằng động → tuân theo nguyên lý Le

Châtelier

K(1) càng lớn → phản ứng theo chiều 1 càng chiếm ưu thế.

K > 107: phản ứng hoàn toàn.

K nghiệm đúng cho dung dịch lý tưởng, dung dịch thực không điện li hay điện li yếu.

Định luật tác dụng đương lượng

Danton: Trong một phản ứng hóa học,

số đương lượng của các chất tham gia

phản ứng phải bằng nhau

V1.C1 = V2.C2

Quan trọng → dùng trong phân tích định lượng.

Định luật tác dụng đương lượng

Định luật tác dụng đương lượng

1000

V

C Đ

m

V

1000

Đ

m C

BÀI TẬP

Tính nồng độ mol, nồng độ đương lượng

hòa tan trong nước thành 250 ml dd

Tính nồng độ đương lượng của dd đó?