SLIDE - chương 11: DUNG DỊCH RẤT LOÃNG CHẤT KHÔNG ĐIỆN LY

Ề Ấ Ệ Ị

Ấ Ệ

Ơ

I. KHÁI NI M V DUNG D CH Ị II. DUNG D CH R T LOÃNG CH T KHÔNG ĐI N LY, KHÔNG BAY H I VÀ CÁC TÍNH CH TẤ

III. DUNG D CH CH T ĐI N LY Ấ Ệ Ị

1.1. Khaùùi nie 1.1. Kha

i nieääm vem veàà he heää khue

khueáách ch

tataùùnn

 Heä khueách taùn laø moät heä goàm Heä khueách taùn laø moät heä goàm: Moät hay nhieàu chaát coù kích thöôùc nhoû • phaân boá vaøo Chaát phaân taùn hay chaát khueách taùn

Moät chaát coøn laïi Moâi tröôøng phaân taùn

 Phân lo iạ Phân lo iạ :

H phân tán thô (h l l ng): ệ ơ ử ệ

H phân tán cao (h keo): d >100m m 1m m < d < 100m m ệ ệ

H phân tán phân t - ion (dung d ch th c): d < 1m m ệ ử ự ị

Teân goïi heä

1.2. Caùc loaïi heä phaân taùn thoâng 1.2. Caùc loaïi heä phaân taùn thoâng duïng duïng Chaát phaân taùn

Moâi tröôøng

Heä phaân taùn

Kích côõ haït phaân taùn (µm)

Thoâ

d>100

Huyeàn phuø Nhuõ töông Heä boït Söông muø Khoùi buïi

Vaät theå xoáp

Keo

1< d <100

Loûng Loûng Loûng Khí Khí Raén Raén Khí Loûng Raén Raén

Raén Loûng Khí Loûng Raén Khí Loûng Raén, loûng Raén Khí, raén Raén

d <1

Loûng

Loûng, raén

Dung dòch thaät

Keo khí Keo loûng Keo raén Dung dòch raén Dung dòch loûng Dung dòch khí

Khí

Khí, hôi

Moâi tröôøng Khí Moâi tröôøng Khí

H s H s ng mù ng mù ệ ươ ệ ươ H khói b i ụ H khói b i ụ ệ ệ

Moâi tröôøng Khí Moâi tröôøng Khí

H dung d ch khí H dung d ch khí ệ ệ ị ị

ệ ệH keo khí H keo khí

H Khí – L ng: H b t H Khí – L ng: H b t ệ ọ ỏ ệ ọ ỏ

ệ ệ

H L ng – l ng H L ng – l ng

ệ ỏ ệ ỏ

ỏ ỏ

H nhũ t H nhũ t ng ng ệ ệ ươ ươ H keo l ng – l ng ỏ H keo l ng – l ng ỏ ỏ ỏ ệ ệ H dung d ch th t ậ H dung d ch th t ậ ệ ệ ị ị

H R n – Loûng H R n – Loûng

ệ ắ ệ ắ

H huy n phù ề H huy n phù ề ệ ệ H keo l ng – r n ỏ H keo l ng – r n ỏ ệ ệ ắ ắ

Môi tr Môi tr

ng r n ng r n

ườ ườ

ắ ắ

ệ ệ ệH keo Kh H keo Kh íí – r nắ – r nắ ệH keo L H keo L ngỏngỏ – r nắ – r nắ ệ ệH dung d H dung d òchòch r nắ r nắ

Dung dòch laø moät heä 1.3. Dung d ch th t ậ ị 1.3. Dung d ch th t ị ậ ñoàng theå goàm 2 hay nhieàu chaát maø thaønh phaàn cuûa chuùng coù theå thay ñoåi trong giôùi haïn roäng Chaát tan laø chaát phaân taùn trong dung dòch Dung moâi laø moâi tröøông phaân taùn Thöïc teá khoù phaân bieät ñöôïc dung moâi vaø chaát tan, thöôøng dung moâi ñöïôc xem laø chaát coù löôïng nhieàu hôn.

N ng đ dung d ch N ng đ dung d ch

ồ ồ

ộ ộ

ị ị

ấ ằ ố

ố

ng ch t tan tính b ng kh i ng (m – g), s mol (n – mol) hay ng gam (a – đlg) ng l ượ

ng dung d ch (m ị

dd - 1kg dm – 1

• L ượ l ượ đ ươ tan trong • 1 kh i l ố ượ ị

ể ộ

dd – 1lit) • N ng đ càng cao l ộ

dung d ch) hay dung môi (m kg dung môi) hay m t th tích dung d ch (V ị

ồ ươ ng ch t tan ấ

trong dung d ch càng nhi u ị ề

Các d ng n ng đ dung d ch th Các d ng n ng đ dung d ch th

ng g p ng g p

ồ ồ

ộ ộ

ạ ạ

ị ị

ườ ườ

ặ ặ

=

D ng n ng đ ạ ồ ộ Công th c tính ứ nh h Ả c a nhi ủ ng ưở t đ ệ ộ

C

%

%100

i

m i m i

(

=

C

1000 (

lml )/

M

· Không ầ (Ph n kh i l ng) Ph n trăm ố ượ ầ (cid:229)

n i V

mol ( ml

) )

dd

=

C

1000 (

đ

lg/

l

)

N

N ng đ mol Có ồ ộ

đa ( i ( V

lg) ml )

dd

=

C

1000 (

g

/

kg

)

N ng đ đ ng l ng Có ộ ươ ồ ượ

m

n mol ( ) i gm )( dm n

=

N

i

Không N ng đ molan ộ ồ

i n

i

N ng đ ph n mol Không ầ ồ ộ (cid:229)

i

D =

i

M hs

n

Coâng thöùc tính ñöông löôïng gam Coâng thöùc tính ñöông löôïng gam D laø ñöông löôïng gram M laø phaân töû löôïng hsn laø heä soá chuyeån ñoåi.

Caùch tính giaù trò hsnn Caùch tính giaù trò hs Neáu i laø nguyeân toá (ñôn chaát, hôïp chaát trong phaûn öùng) :

hsn = hoùa trò cuûa nguyeân toá trong hôïp chaát.

Neáu i laø hôïp chaát trong phaûn öùng: Phaûn öùng trao ñoåi ion: hsn = soá ion hoaù trò 1 maøphaân töû hôïp chaát ñoù ñaõ trao ñoåi= số ion trao đổi x hoaù trò cuûa ion Phaûn öùng oxi hoaù khöû: hsn = soá electron maø 1 phaân töû cuûa hôïp chaát tham gia trao ñoåi vôùi caùc phaàn töû khaùc.

=

=

=

Moái lieân quan giöõa caùc noàng ñoä: Xeùt heä dung dòch hai chaát coù theå tích V (ml) vaø tyû khoái laø d (g/ml)

100

%

C

m 2 + mm

m 2 Vd

dC %. 100

m 2 V

1

2

=

=

=

(cid:222) m1 (g) dung moâi coù phaân töû löôïng M1 m2 (g) chaát tan coù phaân töû löôïng M2 100

C

1000

1000

1000

M

CM 2

M

m 2 V

n 2 V

m 2 VM . 2

=

=

=

(cid:222)

C

1000

1000

1000

N

CD 2

N

m 2 V

a 2 V

2

m 2 VD . 2 m M

2

=

=

x

2

n 2 +

n

2

n 1

2

+

m 1 M

m M

1

2

=

=

=

1000

1000

CM 2

M

CD 2

N

m 2 V

dC % 100

(cid:222)

Lôùp voû nöôùc

Löïc huùt ion traùi daáu

Lieân keát hydro

Quaù trình hoaø tan laø quaù trình töông taùc giöõa dung moâi vaø chaát tan vöøa coù baûn chaát hoaù hoïc vöøa coù baûn chaát vaät lyù. Baûn chaát vaät lyù : löïc huùt tónh ñieän, töông taùc löôõng cöïc – ion, löïc Van der Waals, phaù vôõ maïng tinh theå, khueách taùn chaát tan vaøo dung moâi. Quaù trình vaät lyù goïi chung laø quaù trình chuyeån pha. Baûn chaát hoùa hoïc : töông taùc cho nhaän, lieân keát hydro, taïo hôïp chaát hoaù hoïc môùi (solvat-hydrat). Quaù trình naøy goïi chung laø quaù trình solvat hoùa.

Ñoä tan :

Khi quaù trình hoaø tan ñaït ñeán caân baèng, dung dòch thu ñöôïc seõ chöùa toái ña chaát tan ôû nhöõng ñieàu kieän beân ngoaøi (nhieät ñoä, aùp suaát) xaùc ñònh traïng thaùi caân baèng ñoù. Ñoù laø dung dòch baõo hoøa. Noàng ñoä chaát tan trong dung dòch baõo hoøa ôû ñieàu kieän xaùc ñònh goïi laø ñoä tan. Ñoä tan tính baèng soá gam chaát tan trong 100 gam dung moâi. Kyù hieäu ñoä tan : S

S æ 10 : chaát deã tan. S Æ 1 : chaát khoù tan. S £ 0,001 : khoâng tan.

Quá trình hòa tan và cân b ng hòa tan. Quá trình hòa tan và cân b ng hòa tan.

ằ ằ

S hòa tan bao g m hai quá trình: ồ ự

chuy n pha v t lý: ể ậ : hóa h c: solvat hóa ọ

Hòa tan

Tinh th ch t A Dung d ch ch t A ể ấ ấ ị

K t tinh ế

N ng đ ch t tan trong dung d ch ộ ấ ồ ị

K =

N ng đ ch t tan trong ph n ch a tan ộ ấ ư ầ ồ

ổ ổ

ấ ấ

ệ ộ ệ ộ

t đ ng khi t o thành dung ạ t đ ng khi t o thành dung ạ

S thay đ i các tính ch t nhi ự S thay đ i các tính ch t nhi ự d chịd chị

ổ ổ

ấ ấ

ệ ộ ệ ộ

t đ ng khi t o thành dung ạ t đ ng khi t o thành dung ạ

S thay đ i các tính ch t nhi ự S thay đ i các tính ch t nhi ự d chịd chị

- Quá trình hòa tan s t ẽ ự ễ D Ght = D Hht - TD Sht < 0

di n ra: Hoaø tan khí trong loûng: D Hht = D Hcp + D Hsol

fi D Hht < 0

D Sht < 0

< 0 < 0 D Sht = D Scp + D Ssol < 0 < 0 fi D GGhtht < 0 / > 0 → → D < 0 / > 0

Hoaø tan raén trong loûng: D Hht = D Hcp + D Hsol

D Hht < 0 / > 0

D Sht < 0 / > 0

fi > 0 < 0 D Sht = D Scp + D Ssol > 0 < 0 fi D GGhtht < 0 / > 0 → → D < 0 / > 0

- Aùp suaát taêng ñoä tan taêng. Ñònh luaät Henry: C = k.PC

Nhieät ñoä

Aùp suaát

Chaát tan Khí

Baûn chaát dung moâi – chaát tan Khí khoâng cöïc tan toát trong dung moâi khoâng cöïc vaø ngöôïc laïi

- Laø quaù trình toûa nhieät neân nhieät ñoä taêng ñoä tan giaûm

Loûng

- Aùp suaát taêng ñoä tan taêng. Ñònh luaät Henry: C = k.PC Khoâng aûnh höôûng nhieàu neáu aùp suaát thaáp.

Thöôøng nhieät ñoä taêng thì ñoä tan taêng töông öùng cho ñeán khi moät trong hai chaát tan hoaù hôi. (Thöïc ra laø caû hai cuøng bò hoùa hôi trong caân baèng vôùi nhau)

Tan voâ haïn neáu töông töï nhau veà tính phaân cöïc hoaëc taïo ñöôïc hôïp chaát hoùa hoïc vôùi nhau. Tan coù giôùi haïn neáu tính phaân cöïc khoâng khaùc nhau nhieàu laém. Khoâng tan hoaøn toaøn neáu tính phaân cöïc khaùc

nhau raát nhieàu.

Raén

Tuøy töøng chaát

Nhieät ñoä taêng ñoä

Khoâng aûnh

aûnh höôûng cuûa

tan taêng neáu quaù

höôûng.

quaù trình chuyeån

trình hoaø tan thu

pha vaø solvat hoaù.

nhieät, vaø ngöôïc

laïi.

Khaû naêng hoaø tan röôïu trong nöôùc Khaû naêng hoaø tan röôïu trong nöôùc

Coâng thöùc Teân Ñoä tan trong nöôùc (g/100 g)

methanol Tan voâ haïn

Tan voâ haïn CH3OH CH3CH2OH

Tan voâ haïn

9

2.7

0.6

0.18

0.054

Khoâng tan ethanol CH3(CH2)2OH propanol CH3(CH2)3OH butanol CH3(CH2)4OH pentanol CH3(CH2)5OH hexanol CH3(CH2)6OH heptanol CH3(CH2)7OH octanol CH3(CH2)9OH decanol

Khaû naêng hoaø tan Sodium Chloride Khaû naêng hoaø tan Sodium Chloride trong nöôùc vaø caùc loaïi röôïu trong nöôùc vaø caùc loaïi röôïu

Dung moâi Dung moâi Ñoä tan cuûa NaCl (g/100 g dung moâi)

Nöôùc 35.92

methanol 1.40

ethanol 0.065

propanol 0.012

butanol 0.005 H2O CH3OH CH3CH2OH CH3(CH2)2OH CH3(CH2)3OH

pentanol 0.0018 CH3(CH2)4OH

hôi dung moâi

hôi chaát tan

Aùp suaát hôi baõo hoaø cuûa dung dòch: Coù caùc caân baèng sau: Dung moâi « (Pdm) Chaát tan i « (Pi ) Aùp suaát hôi treân beà maët dung dòch:

P = P = SS PPii = = SS x xiiPPii 00

Trong ñoù xi­ laø noàng ñoä phaàn mol cuûa chaát i vaø Pi 0 laø aùp suaát hôi cuûa chaát i nguyeân chaát taïi cuøng nhieät ñoä ñang xeùt.

0 = P1 0

0 + (P2

0 ) x2 .

0 –P1

0 neân P = P1 = x1 .

Phaân töû dung moâi

Chaát tan bay hôi

0 (1-x2 )

0 = P1

Xeùt dung dòch hai chaát: chaát 1 laø 0 ) chaát 2 laø chaát dung moâi (x1 , P1 tan (x2 P2 0 ). Chaát tan coù bay hôi: 0 (1-x2 ) P1 = x1 . P1 P2 = x2 . P2 P = P1 + P2 = P1 Chaát tan khoâng bay hôi – Ñònh luaät Raoult 1 (1887) Khoâng coù P2 P1

=

D

2x

P

P o dm

(cid:222)

Chaát tan khoâng bay hôi

2

)

K

s

hh ) 2 : Haèng soá nghieäm soâi cuûa dung

= K moâi. d

, dmd l. 1000

nc

Ñònh luaät Raoult 2: Ñoä taêng nhieät ñoä soâi (D Ts) hay ñoä giaûm nhieät ñoä keát tinh (D Tññ ) cuûa dung dòch loaõng chöùa chaát tan khoâng bay hôi tyû leä vôùi löôïng chaát tan coù trong moät khoái löôïng dung moâi nhaát ñònh. D Ts = KS .Cm D Tññ = Kñ . Cm ( TR = Trong ñoù: , dms l. 1000 ( TR

: Haèng soá nghieäm laïnh hay haèng

ñoâng cuûa dung

soá nghieäm moâi. Cm : noàng ñoä molan.

hh : Nhieät hoaù hôi cuûa dung moâi.

l

nc : Nhieät noùng chaûy cuûa dung moâi.

l

R = 8,314 J/mol.ñoä

Dung moâi Nöôùc acetic acid benzene chloroform nitrobenzene Nhieät ñoä soâi, oC 100.0 118.1 80.1 61.3 210.9 Ks, oC m-1 0.512 3.07 2.53 3.63 5.24

Dung moâi Kdd, oC m-1

Nöôùc acetic acid benzene chloroform nitrobenzene Nhieät noùng chaûy, oC 0.0 16.6 5.5 -63.5 5.67 1.86 3.9 5.12 4.68 8.1

Maøng ngaên chæ cho caùc phaàn töû dung moâi ñi qua coøn caùc phaàn töû chaát tan bò giöõ laïi goïi laø maøng baùn thaám. Hieän töôïng caùc phaân töû dung moâi ñi qua maøng baùn thaám goïi laø hieän töôïng thaåm thaáu.

Aùp suaát ñaëc tröng cho khaû naêng thaåm thaáu cuûa dung dòch goïi laø aùp suaát thaåm thaáu.

2

Aùp suaát thaåm thaáu baèng aùp suaát (thuûy tónh) caàn taùc duïng leân dung dòch ñeå laøm ngöøng söï thaåm thaáu. Ñònh luaät Van’t Hoff: aùp suaát thaåm thaáu cuûa dung dòch loaõng baèng aùp suaát cuûa chaát tan coù ñöôïc neáu noù ôû traïng thaùi khí ôû cuøng nhieät ñoä vôùi dung dòch vaø chieám moät theå tích baèng theå tích dung dòch.

=

=

(cid:222)

RT

C

. RT

. VP tt

P tt

M

m M

2

Ptt : Aùp suaát thaåm thaáu cuûa dung dòch chöùa m2 gam chaát tan coù phaân töû löôïng M2 trong V (l) dung dòch ôû nhieät ñoä T(K) coù noàng ñoä dung dòch laø CM .

Standard State Condition

Activity Coefficient

Raoult's Law

g Mole fraction 0

Henry's Law

g Mole fraction 0

Henry's Law

g Molality 0

Henry's Law

g Molarity 0 a1 = P1/P1* 1 = a1/x1 a2x = P2/kH,x 2x = a2x/x2 a2m = P2/kH,m 2m = a2m/m a2c = P2/kH,c 2c = a2c/c a1 fi P1 fi a2x fi P2 fi a2m fi P2 fi a2c fi P2 fi x1 as x1 fi 0 *x1 as x1 fi P1 x2 as x2 fi 0 kH,xx2 as x2 fi m as m fi 0 kH,mm as m fi c as c fi 0 kH,cc as c fi