Tài liệu Dung dịch_chương 5 pptx

Với các lý thuyết hiện đại về hóa học đến nay vẫn chưa giải thích được rõ ràng một số vấn đề về dung dịch như: tính tan của các chất trong dung môi, các tính chất của dung dịch có nồng đ

I DUNG DỊCH

Ngày nay dung dịch không phải là một khái niệm xa lạ nhờ tính phổ biến của nó Tuy

nhiên để hiểu đúng về dung dịch không phải là chuyện đơn giản Với các lý thuyết

hiện đại về hóa học đến nay vẫn chưa giải thích được rõ ràng một số vấn đề về dung

dịch như: tính tan của các chất trong dung môi, các tính chất của dung dịch có nồng độ

chất tan lớn, Do đó vấn dề tìm hiểu dung dịch không chỉ xuất phát từ yêu cầu về mặt

thực tiễn mà còn do yêu cầu về mặt lý thuyết

a) Các hệ phân tán và dung dịch

Dung dịch là các hệ phân tán nhưng không phải hệ phân tán nào cũng là dung dịch Hệ

phân tán là những hệ trong đó có ít nhất một chất phân bố( gọi là chất phân tán) vào

một chất khác( gọi là môi trường phân tán) dưới dạng các hạt có kích thước nhỏ Các

hệ phân tán có thể được phân loại theo trạng thái tập hợp của chất phân tán vào môi

trường phân tán, hoặc theo kích thước của các hạt trong hệ phân tán, hoặc theo cường

độ tương tác giữa các hạt trong hệ phân tán,

Tùy thuộc vào trạng thái tập hợp của chất phân tán và môi trường phân tán mà ta sẽ có

các hệ phân tán sau ( K =khí, L = lỏng, R =rắn )

K-K K-L K-R

L- K L-L L-R

R-K R-L R-R

Tuy nhiên do tính chất của hệ phân tán phụ thuộc rất lớn vào kích thước của các hạt nên sự phân loại theo kích thước các hạt là có ý nghĩa hơn cả

Hệ phân tán thô: kích thước các hạt> cm, do đó có thể nhìn thấy các hạt bằng

mắt thường hoặc bằng kính hiển vi quang học Tùy thuộc trạng thái của chất phân tán

mà người ta phân biệt dạng huyền phù hay nhũ tương Dạng huyền phù thu được khi

có sự phân bố hạt chất rắn trong chất lỏng, ví dụ các hạt đất sét lơ lững trong nước Dạng nhũ tương thu được khi có sự phân bố hạt chất lỏng trong chất lỏng, ví dụ sữa là

hệ nhũ tương điển hình gồm các hạt mở lơ lững trong chất lỏng

Các hệ phân tán thô không bền vì các hạt phân tán có kích thước quá lớn so với các phân tử, ion nên dễ dàng lắng xuống

Hệ phân tán cao hay hệ keo: Các hạt phân tán có kích thước trong khoảng đến , do đó để quan sát được các hạt phải dùng kính siêu hiển vi có độ phóng đại lớn

Ví dụ cho loại hệ này là gelatine, keo dán, sương mù, khói Các hệ keo cũng không bền vì các hạt keo dễ liên hợp nhau thành hạt có kích thước lớn hơn và lắng xuống Các hệ keo có nhiều tính chất rất đặc biệt và có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống, do đó việc nghiên cứu hệ keo đã trở thành một lĩnh vực nghiên cứu độc lập gọi là hóa keo

Dung dịch: khi các hạt có kích thước cở phân tử hay ion, nghĩa là có kích thước<

thì hệ phân tán trở thành đồng thể và được gọi đơn giản là dung dịch Kích thước vô cùng bé nhỏ của các hạt làm cho chúng phân bố đồng đều trong môi trường và dẫn đến

sự đồng nhất về thành phần, cấu tạo và tính chất trong toàn bộ thể tích của hệ, cũng như làm cho hệ rất bền không bị phá hủy khi để yên theo thời gian Ví dụ khi 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

Từ các đặc điểm đã nêu ta có thể định nghĩa dung dịch như sau:

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

Ðịnh nghĩa này cho thấy dung dịch giống hợp chất về tính đồng nhất nhưng khác ở chổ có thành phần thay đổi, trong khi đó giống hỗn hợp cơ học ở chổ có thành phần thay đổi nhưng khác ở tính đồng nhất

Bảng 5.1 Phân loại hệ phân tán theo kích thước của tiểu phân

Hệ Kích thước tiểu phân

Ðơn vị cm

Ðộ bền theothời gian

Hệ keo 10-5 - 10-7 Không bền Gelatin

Dung dịch <10-7 Bền NaCl tan trong nước

b) Trạng thái dung dịch

Trong hoá học chúng ta thường làm việc với các dung dịch lỏng, do đó, đối với nhiều người dung dịch được hiểu là ở trạng thái lỏng Thực ra về mặt trạng thái tập hợp, dung dịch có thể ở trạng thái khí, lỏng hoặc rắn

Bảng 5.2 Các trạng thái tập hợp của dung dịch

Ví dụ Trạng thái của dung

dịch Trạng thái của chất tan Trạng thái của dung môi

c) Chất tan và dung môi

Như đã trình bày dung dịch là hệ đồng nhất gồm các chất phân tán vào nhau Chất đóng vai trò môi trường phân tán, gọi là dung môi Các chất còn lại đóng vai trò chất phân tán, gọi là chất tan Với định nghĩa này ta thấy ranh giới phân biệt giữa chất tan

và dung môi là không rõ rệt

Thông thường dung môi được hiểu là chất có trạng thái tập hợp không thay đổi khi hình thành dung dịch nếu các chất ban đầu khác nhau về trạng thái, hoặc dung môi là chất chiếm lượng lớn khi tạo thành dung dịch nếu các chất ban đầu cùng trạng thái Ðôi khi người ta có thể sử dụng một tính chất cụ thể nào đó để xác định dung môi, ví dụ: đối với các hệ rắn-lỏng, khí-lỏng thì dung môi là chất lỏng hoặc dung môi sẽ là chất kết tinh đầu tiên khi làm lạnh dung dịch

d) Dung dịch loãng, đậm đặc, chưa bảo hòa, quá bảo hòa, độ tan

Khi hoà tan đường vào nước, đường đóng vai trò chất tan, nước đóng vai trò dung môi Nếu lượng đường tan trong nước ít, ta có dung dịch nước đường loãng Nếu lượng đường tan trong nước thật nhiều, ta có dung dịch nước đường đậm đặc Vậy ta có thể hiểu:

- 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

Nếu tiếp tục thêm đường vào dung dịch, ta thấy đường tiếp tục tan ra, dung dịch bây giờ sẽ chứa một lượng đường nhiều hơn ban đầu Nhưng nếu tiếp tục thêm đường đến một lúc nào đó ta thấy đường không thể hòa tan thêm được nữa ở một nhiệt độ xác

định, lúc này ta có dung dịch nước đường bảo hòa và lúc này lượng đường có trong dung dịch bằng độ tan của nó Tổng quát ta hiểu như sau:

- Dung dịch chưa bảo hòa là dung dịch mà chất tan có thể tiếp tục tan thêm

- Dung dịch bảo hòa là dung dịch mà chất tan không thể tan thêm được nữa ở một nhiệt độ xác định

- Ðộ tan là lượng chất tan được vào dung dịch để tạo ra một dung dịch bảo hòa ở một nhiệt độ xác định

Bây giờ nếu ta nâng nhiệt độ dung dịch lên cao hơn, đường sẽ tiếp tục hòa tan Khi làm nguội dung dịch về nhiệt độ ban đầu t0C thì lượng đường dư so với độ tan ở nhiệt

độ t0C sẽ kết tinh tách ra khỏi dung dịch và có sự hình thành trở lại dung dịch bảo hòa Trong một số trường hợp, quá trình kết tinh có thể xảy ra lập tức hoặc sẽ xảy ra khi ta thêm vào đó vài tinh thể của chất tan, hoặc lắc dung dịch Dung dịch chứa một lượng chất tan vượt quá so với độ tan được gọi là dung dịch quá bảo hòa, Sirô là dung dịch nước đường quá bảo hòa mà chúng ta thường gặp

2 Thành phần của dung dịch

Do thành phần của dung dịch có thể thay đổi nên mối quan hệ về lượng của các chất trong dung dịch phải được xác định rõ ràng và có nhiều cách khác nhau để xác định mối quan hệ đó

a) Nồng độ phần trăm khối lượng (%)

Số gam chất tan trong 100 gam dung dịch

Ví dụ 5.1 Dung dịch NaOH 20% nghĩa là cứ 100g dung dịch thì có 20g NaOH tan trong đó

b) Phân mol

Là tỉ lệ giữa số mol chất nào đó với tổng số mol của các chất trong dung dịch Ðối với dung dịch tạo thành từ hai chất A, B với số mol tương ứng là , ta có biểu thức phân mol như sau:

c) Nồng độ molan (m)

Số mol của chất tan có trong 1kg hoặc 1000g dung môi

d) Nồng độ mol

Số mol chất tan có trong 1 lít dung dịch

thể chọn một loại nồng độ nào đó để sử dụng sao cho tiện lợi với yêu cầu định lượng

Ví dụ 5.3 Khi trộn lẫn 1,00g etanol với 100,0g nước ta thu được dung dịch có thể tích

là 101ml Tính: nồng độ molan Phân mol của etanol trong dung dịch

Giải:

e) Nồng độ đương lượng

Một loại nồng độ khác thường được sử dụng để tính toán trong các phương pháp phân tích thể tích là nồng độ đương lượng được định nghĩa là số đương lượng gam của chất tan trong một lít dung dịch Từ nồng độ mol ta có thể dễ dàng tính được nồng độ đương lượng theo biểu thức:

là số đương lượng gam ứng với 1 mol chất tan

Ví dụ 5.4 Ta có dung dịch ứng với số đương lượng gam là 2

Do đó

Nói chung ta đều có thể thực hiện sự chuyển đổi qua lại giữa các loại nồng độ, và qua

đó biết được thành phần của dung dịch

Ví dụ 5.5 Dung dịch sử dụng bình acqui là dung dịch H2SO4 3,75M, có khối lượng riêng là: 1,230 g/ml Tính nồng độ %, nồng độ molan và nồng độ đương lượng

của H2SO4 trong dung dịch trên

Giải:

Khối lượng của 1 lít dung dịch: 1000 x 1,230 = 1230g

Khối lượng của H2SO4 trong 1 lít dung dịch: 3,75 x 98 = 368g

Khối lượng của H2O trong 1 lít dung dịch: 1230 - 368 = 862g

Do đó:

3 Tương tác giữa chất tan và dung môi

a) Nhiệt hòa tan

Khi hòa tan NaOH vào nước ta thấy dung dịch nóng lên, ngược lại khi hòa tan urê vào nước thì ta lại thấy dung dịch lạnh đi Ðiều này chứng tỏ khi hòa tan chất tan vào dung môi không chỉ đơn thuần xảy ra quá trình khuếch tán các tiểu phân chất tan vào các tiểu phân của dung môi, mà còn xảy ra quá trình tương tác giữa các tiểu phân đó với nhau Những lực tương tác giữa các tiểu phân của chất tan và dung môi cũng chính là những lực tương tác quyểt định trạng thái tập hợp của các chất Chúng có bản chất vật

lý như lực hút tĩnh điện, lực Van Der Waals Hoặc bản chất hóa học như tương tác cho-nhận, lực liên kết hydro Các lực tương tác thứ nhất gắn liền với các quá trình vật

lý và chỉ thể hiện trên những khoảng cách lớn hơn kích thước phân tử Những lực tương tác thứ hai được thực hiện trên những khoảng cách gần với sự tham gia của các obitan nguyên tử và phân tử

Sự khuếch tán các tiểu phân chất tan vào dung môi là nguyên nhân làm cho nồng độ dung dịch đồng đều trong toàn bộ thể tích dung dịch

Trong trường hợp tổng quát các quá trình vật lý bao gồm các quá trình phá vỡ mạng tinh thể, quá trình khuếch tán chất tan vào dung môi, Gọi chung là quá trình chuyển pha

Quá trình hóa học bao gồm tất cả các quá trình tương tác để tạo thành những hợp chất

có thành phần thay đổi giữa chất tan và dung môi được gọi là sự solvat hóa, nếu dung môi là nước thì được gọi là sự hidrat hóa

Trong đa số trường hợp các quá trình vật lý thường tương ứng với quá trình thu nhiệt, còn các quá trình hóa học thường ứng với quá trình tỏa nhiệt Tùy chất tan và dung môi, cũng như tùy nhiệt độ và áp suất mà một trong hai quá trình sẽ chiếm ưu thế, kết quả dẫn đến là quá trình hòa tan sẽ tỏa nhiệt hay thu nhiệt

Người ta định nghĩa Lượng nhiệt thu vào hay phát ra khi hòa tan một mol chất tan được gọi là nhiệt hòa tan

Ðể hiểu rõ hơn ta xét trường hợp hòa tan chất rắn vào dung môi lỏng, ví dụ hòa tan NaCl vào nước, quá trình có thể chia làm 3 bước:

Bước 1 Phá vỡ cấu trúc tinh thể của chất tan để tạo thành tiểu phân riêng biệt

Quá trình này đặc trưng bằng giá trị

Bước 2 Phá vỡ lực liên kết liên phân tử giữa các phân tử dung môi để tạo ra các

khoảng trống cho các tiểu phân của các chất tan xâm nhập Quá trình được đặc trưng bằng

Bước 3 Xảy ra tương tác giữa các tiểu phân của chất tan và các phân tử của dung

môi để tạo thành dung dịch, tức xảy ra quá trình solvat hóa Quá trình này đặc trưng

của 3 giá trị trên

Tùy quá trình nào chiếm ưu thế mà giá trị có thể (+) hoặc (-) hay nói cách khác quá trình hòa tan thu nhiệt hoặc tỏa nhiệt

Ðối với quá trình hòa tan NaCl trong nước, giá trị phải lớn và có dấu (+) do phải tốn nhiều năng lượng để bẻ gãy lực hút giữa các ion trong tinh thể Giá trị cũng rất lớn và có dấu (-) vì xảy ra tương tác rất mạnh giữa các ion với các phân tử H2O

Từ đây ta có nhiệt hòa tan NaCl trong nước là:

Về mặt nhiệt động học, một quá trình nếu đòi hỏi cung cấp năng lượng càng lớn thì càng khó xảy ra Quá trình hòa tan NaCl vào nước chỉ đòi hỏi một năng lượng tương đối nhỏ, do đó có thể xảy ra một cách tự nhiên Giá trị chính là biến đổi entalpi của quá trình hòa tan

Tuy nhiên ở đây chưa thể giải thích được tại sao NaCl tan tốt trong nước Theo nguyên

lý II của nhiệt động lực học một quá trình xảy ra tự nhiên là một quá trình tiến đến một trạng thái xáo trộn cao hơn Do đó NaCl tan tốt vì tuy phải cung cấp một năng lượng nhỏ nhưng trạng thái dung dịch đạt độ xáo trộn lớn hơn rất nhiều so với ban đầu, kết quả là có sự hình thành dung dịch NaCl khi hòa tan NaCl vào nước Các kết quả thu được ở đây hoàn toàn phù hợp với qui luật kinh nghiệm về độ tan là <Các chất có cùng

tính phân cực thì hòa tan tốt vào nhau>

Bảng 5.3 Yếu tố năng lượng của quá trình hình thành dung dịch

từ các chất tan và dung môi khác nhau

Bản chất của các chất DH1 DH2 DH3 Kết quả

Dung môi phân cực-chất

tan phân cực

(+) lớn

(+) lớn

(-) lớn

nhỏ Hình thành dung

dịch Dung môi phân cực-chất

tan không phân cực

(+) nhỏ

(+) lớn

(-) nhỏ

(+) lớn

Khó hình thành dung dịch

Dung môi không phân

cực-chất tan không phân

cực

(+) nhỏ (+) nhỏ (-) nhỏ nhỏ Hình thành dung dịch

Dung môi không phân

cực-chất tan phân cực

(+) lớn

(+) nhỏ

(-) nhỏ

lớn (+)

Khó hình thành dung dịch

b) Dung dịch lý tưởng

Khi khảo sát quá trình hòa tan về phương diện động lực học như đã trình bày người ta nhận thấy có những trường hợp mà dung dịch được hình thành với Ðó là trường hợp khi hòa tan vào nhau các chất không cực và giống nhau về cấu trúc, liên kết hóa học, ví dụ như pental và hexan Trong những dung dịch như thế lực tương tác của những phân tử cùng loại và khác loại giống nhau Những dung dịch như vậy được gọi là dung dịch lý tưởng Ðộng lực duy nhất để đưa đến sự hình thành các dung dịch

lý tưởng chính là sự gia tăng độ xáo trộn, tức gia tăng entropy của dung dịch với các chất riêng lẻ ban đầu Ðối với dung dịch lý tưởng tính chất của dung dịch không phụ thuộc vào bản chất của chất tan mà chỉ phụ thuộc vào nồng độ của chúng

c) Ảnh hưởng của cấu trúc chất tan đến độ tan

Như đã đề cập <chất có cùng bản chất phân cực hòa tan tốt vào nhau>, mà sự sự phân cực của một chất được xác định bởi cấu trúc của nó, do đó, giữa cấu trúc và độ tan có một mói quan hệ xác định Các vitamin là những ví dụ tiêu biểu cho thấy ảnh hưởng của cấu trúc đến độ tan

Ta có thể phân vitamin ra làm hai nhóm chính: tan trong dầu (vitamin A, D, E, K) và tan trong nước (vitamin B, C) Vitamin A được cấu tạo chủ yếu bởi C và H, có ái lực electron tương đương nhau nên trong phân tử không xảy ra sự phân cực liên kết đáng

kể và do đó là chất không phân cực Ðiều này cho thấy chúng dễ dàng tan trong các dung môi không phân cực, ví dụ như dầu mỡ, và không tan trong các dung môi phân cực, ví dụ như nước

Hình 5.1 Cấu tạo của Vitamin A và Vitamin C

Các vitamin tan trong dầu có thể hình thành và tích trữ tại các mô mỡ trong cơ thể Do đó ta chịu đựng được một thời gian dài nếu trong chế độ ăn uống thiếu các loại

vitamin trên Ngược lại, nếu chúng quá dư có thể dẫn đến chứng bệnh gọi là thừa vitamin (hypervitaminosis)

Ðối với các vitamin tan trong nước, chúng dễ dàng bị cơ thể thải bỏ và do đó phải được bổ sung thường xuyên Trước đây người ta phát hiện bệnh phù chảy máu của các thủy thủ sống xa đẩt liền do thiếu vitamin C, căn bệnh này được chặn đứng bằng cách

bổ sung đầy đủ vitamin C

d) Ảnh hưởng của áp suất đến độ tan

Áp suất ảnh hưởng không đáng kể đến độ tan của chất rắn hoặc lỏng, nhưng có tác động lớn đến độ tan của chất khí Các loại nước giải khát chứa ga khi đóng chai phải ở

áp suất CO2 cao nhằm bảo đảm đạt được một nồng độ lớn của CO2 trong dung dịch Khi mở nắp, do áp suất của CO2 trong khí quyển bé nên xảy ra sự thoát CO2 khỏi dung dịch tạo nên tiếng bọt vỡ đặc trưng

Sự gia tăng độ tan của khí trong dung dịch có thể được minh họa trong ví dụ sau: giả

sử đang xảy ra cân bằng giữa chất khí và chất lỏng, nghĩa là số phân tử khí thoát ra hoặc tan vào dung dịch với tốc độ bằng nhau Nếu ta làm tăng áp suất, số phân tử khí trong một đơn vị thể tích sẽ gia tăng, khí sẽ tan vào dung dịch với tốc độ lớn hơn tốc

độ thoát ra, lúc này nồng độ khí tan trong dung dịch sẽ tăng cho đến khi một cân bằng mới được thiết lập, và dĩ nhiên lúc này dung dịch sẽ chứa một lượng khí tan nhiều hơn

Mối liên hệ giữa áp suất và nồng độ khí tan trong dung dịch được thể hiện qua phương trình:

P = kC

Với P là áp suất riêng phần của khí tan trên bề mặt dung dịch

C là nồng độ của khí tan trong dung dịch

k là hằng số đặc trưng của mỗi loại dung dịch

Ðây là phương trình toán học của định luật Henry, nó thể hiện nội dung sau: <lượng khí tan trong dung dịch tỉ lệ với áp suất riêng phần của nó>.

Ðiều quan trọng cần phải chú ý là định luật Henry chỉ đúng trong trường hợp khí tan không phản ứng với dung môi, ví dụ: đúng với trường hợp khí O2 tan trong nước, nhưng không đúng với trường hợp HCl tan trong nước vì ở đây xảy ra sự phân ly của HCl

Ví dụ 5.6 Một loại nước giải khát được đóng nắp ở 250C chứa khí CO2 với áp suất trên bề mặt dung dịch là 5 atm Nếu áp suất riêng phần của CO2 trong khí quyển là 4,0.10-4 atm, hãy tính nồng độ CO2 trong dung dịch trước và sau khi mở nắp Hằng số Henry của CO2 trong dung dịch là 32 l.atm/mol ở 250C

e) Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ tan

Việc hòa tan các chất rắn vào nước, ví dụ hòa tan đường hay muối vào nước, mà ta gặp hằng ngày có thể làm ta đi đến kết luận rằng độ tan của các chất tăng theo nhiệt

độ Thực sự không phải như vậy Nhiệt độ cao giúp quá trình hòa tan xảy ra nhanh hơn nhưng lượng chất tan có thể giảm đi theo nhiệt độ

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ tan của các một số chất tan rắn trong nước được trình bày ở hình 5.2 Ta thấy rằng đa số các chất có độ tan tăng khi tăng nhiệt độ, nhưng cũng có một số chất có độ tan giảm khi tăng nhiệt độ như: Na2SO4, Ce2(SO4)3 Rất khó để mà tiên đoán sự phụ thuộc của độ tan của một chất theo nhiệt độ Do đó phương pháp tốt nhất là kiểm tra bằng thực nghiệm

Hình 5.2 Sự phụ thuộc của độ tan của một số chất rắn theo nhiệt độ

Ðối với chất khí thì hầu như là độ tan giảm khi tăng nhiệt độ

Hình 5.3 Sự phụ thuộc độ tan của các chất khí khác nhau trong nước theo nhiệt

độ ở áp suất 1 atm

Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với độ tan của các chất khí có ý nghĩa quan trọng về mặt

môi trường Một lượng lớn nước được sử dụng để làm nguội trong các qui trình công

nghiệp, sau khi sử dụng sẽ bị nóng lên và được thải trở lại sông hồ Do nóng hơn nên

nước sẽ chứa ít lượng O2 hòa tan hơn, điều này làm phá vỡ cân bằng hấp phụ O2, làm

giảm lượng O2 hòa tan trong nước và do vậy ảnh hưởng đến hoạt động sống của các

sinh vật sống trong nước

Do kết quả tương tác xảy ra giữa các tiểu phân của chất tan và dung môi, cũng như do

sự giảm nồng độ các tiểu phân tự do của dung môi trong quá trình tạo thành dung dịch

mà tính chất của chất tan, dung môi thay đổi và khác với tính chất của dung dịch thu

được Ðiều này được chứng minh rõ ràng với hiệu ứng nhiệt, hiệu ứng thể tích, độ tăng

nhiệt độ sôi, hạ nhiệt độ đông đặc của dung dịch so với dung môi tinh chất

Khi nồng độ chất tan tăng, ảnh hưởng của các yếu tố nói trên tăng mạnh làm cho tính

chất của dung dịch trở nên phức tạp hơn Việc nghiên cứu tính chất của các dung dịch

đó rất khó, do đó, đến nay vẫn chưa có lý thuyết định lượng đối với những dung dịch

có nồng độ cao

Ðối với các dung dịch có nồng độ chất tan nhỏ, đặc biệt ở những nồng độ rất nhỏ, các ảnh hưởng của những yếu tố nói trên có thể bỏ qua, do đó dung dịch trở thành gần với

lý tưởng, nghĩa là không có hiệu ứng nhiệt và hiệu ứng thể tích Trong những trường hợp như vậy tính chất của dung môi hầu như không thay đổi, còn các tính chất của dung dịch thì có một số thay đổi phụ thuộc bản chất chất tan, ví dụ như sự thay đổi màu sắc, nhưng có một số tính chất khác chỉ phụ thuộc nồng độ chất tan như áp suất hơi bảo hòa, nhiệt độ sôi, nhiệt độ đông đặc, áp suất thẩm thấu Việc nghiên cứu các tính chất này tương đối đơn giản và đã xây dựng được lý thuyết định lượng hoàn chỉnh

về chúng đối với các dung dịch lỏng và loãng

Dưới đây sẽ lần lượt khảo sát các tính chất đó

a) Áp suất hơi của dung dịch

Các dung dịch lỏng có áp suất hơi khác đáng kể so với dung môi tinh chất Ðể hiểu được sự ảnh hưởng này chúng ta xem xét thí nghiệm sau:

Có hai cốc: một cốc đựng nước tinh chất và một cốc đựng dung dịch nước đường, đặt trong một chậu thủy tinh như hình 5.4 Sau một thời gian ta thấy thể tích của nước giảm còn thể tích của dung dịch nước đường tăng

Hình 5.4 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của chất tan đến tính chất của dung môi

Ðiều này chỉ có thể giải thích được khi áp suất hơi của dung môi tinh chất phải lớn hơn áp suất hơi của dung dịch chứa chất tan không bay hơi, nghĩa là nếu hai bình độc lập nhau thì khi cân bằng lỏng hơi được thiết lập áp suất hơi tạo ra trên bề mặt dung môi tinh chất phải lớn hơn áp suất hơi tạo ra trên bề mặt dung dịch Do đó trong một

hệ kín sự hóa hơi mạnh của dung môi tinh chất làm cân bằng lỏng hơi của dung dịch bị dịch chuyển theo chiều dung dịch phải hấp thụ hơi để làm giảm áp suất hơi trên bề mặt dung dịch Sự hấp thụ hơi dung môi trên bề mặt dung dịch làm giảm áp suất hơi của dung môi trong hệ Ðể đạt cân bằng lỏng hơi trở lại dung môi tinh chất phải bốc hơi thêm, do đó cân bằng lỏng hơi của dung môi tinh chất bị dịch chuyển theo chiều làm tăng áp suất hơi của dung môi tinh chất, kết quả là xảy ra sự chuyển dung môi tinh chất sang dung dịch

Sự hiện diện của chất tan trong dung dịch làm giảm số phân tử dung môi tự do trong một đơn vị thể tích, do đó làm giảm số phân tử dung môi trên bề mặt và do đó làm giảm khả năng hóa hơi của dung môi