Giáo trình Hóa học đại cương: Phần 2 - Trường ĐH Thủ Dầu Một

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:98

Thêm vào BST

Báo xấu

21
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiếp nội dung phần 1, Giáo trình Hóa học đại cương: Phần 2 cung cấp cho người học những kiến thức như: động học của phản ứng hóa học; dung dịch; điện hóa học. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Hóa học đại cương: Phần 2 - Trường ĐH Thủ Dầu Một

Chƣơng 4 ĐỘNG HỌC CỦA PHẢN ỨNG HÓA HỌC Mục tiêu Chương này đề cập về động học của phản ứng hóa học, cách xác định tốc độ phản ứng và các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. Một số nội dung cơ bản trọng tâm như:  Khái niệm về động hóa học và tốc độ phản ứng;  Cách tính tốc độ phản ứng và cách xác định bằng thực nghiệm;  Sự biến đổi nồng độ của các chất trong phản ứng theo thời gian;  Sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ, nhiệt độ, xúc tác,… Vì thế, một số kiến thức cần phải nắm vững:  Biểu thức tốc độ phản ứng;  Hằng số tốc độ phản ứng;  Cách xác định hằng số tốc độ của một số phản ứng: phản ứng bậc 1 và bậc 2;  Phƣơng trình Arrhenius;  Quy tắc Van’t Hoff… 141
MỞ ĐẦU Các hệ khí, lỏng, rắn và dung dịch thông thường là những hệ mà thành phần hóa học của chúng không đổi theo thời gian. Trong phần này, chúng ta sẽ đề cập đến những hệ hơi khác so với hệ thông thường, ở đó thành phần hóa học của chúng không phải là một hằng số theo thời gian. Một ví dụ là quá trình sản xuất polyme, trong quá trình này tính chất của nhựa được quyết định bởi tốc độ tương đối của các sự kiện diễn ra trong phản ứng polyme hóa. Phản ứng hóa học đòi hỏi cần có thời gian để hoàn thành và phụ thuộc vào bản chất của tác chất và sản phẩm, điều kiện mà ở đó phản ứng xảy ra. Nhiều phản ứng xảy ra trong thời gian được tính bằng phần giây, trong khi có những phản ứng cần thời gian lâu hơn nhiều. Nếu chúng ta cho ion Ag+ vào dung dịch NaCl, kết tủa AgCl tạo ra gần như tức thời. Còn nếu trộn xi măng để xây nhà thì thời gian để xi măng đóng rắn hoàn toàn là khoảng vài năm. Hình 4.1. Sự cháy và sự gỉ sét của sắt có tốc độ khác nhau Môn học về tốc độ hay vận tốc của phản ứng có những ứng dụng quan trọng trong cuộc sống. Chẳng hạn như chúng ta muốn biết ở điều kiện nào thì quá trình sản xuất NH3 từ H2 và N2 xảy ra trong thời gian chấp nhận được và có tính kinh tế. Hay như chúng ta muốn biết liệu các khí độc phá hủy tầng ozon có nhanh hơn tầng này được tạo thành hay không? Để trả lời được những câu hỏi này cần những kiến thức cơ bản về tốc độ phản ứng. Một lý do nữa để học tốc độ phản ứng là để hiểu về cơ chế phản ứng hóa học diễn ra như thế nào. Chúng ta sẽ xem xét phản ứng hóa học một cách chi tiết hơn và những câu hỏi có thể được đưa ra là: Tốc độ của phản ứng hóa học được tính như thế nào? Làm sao biểu diễn mối quan hệ giữa tốc độ và các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ? … 4.1. CÁC KHÁI NIỆM CHUNG 4.1.1. Tốc độ phản ứng Trong các chương trước, chúng ta đã học về nhiệt động hóa học và biến thiên năng lượng tự do Gibbs G. Ở điều kiện đẳng nhiệt và đẳng áp, một phản ứng hóa học có thể xảy ra hay không căn cứ vào giá trị G này. Nếu G ≤ 0, nhiệt động hóa học chỉ cho ta biết phản ứng hóa học có thể xảy ra nhưng không cho ta biết phản ứng xảy ra trong bao lâu, tức là phản ứng xảy ra nhanh hay chậm. Lĩnh vực hóa học nghiên cứu 142
tốc độ của các phản ứng được gọi là động hóa học. Động hóa học nghiên cứu về tốc độ phản ứng hay sự thay đổi nồng độ của tác chất và sản phẩm theo thời gian. Tốc độ phản ứng là lượng sản phẩm được tạo thành hay lượng tác chất được sử dụng trên một đơn vị thời gian. Để cách tính tốc độ không phụ thuộc vào tổng lượng hỗn hợp phản ứng được dùng, ta biểu diễn tốc độ cho một đơn vị thể tích của hỗn hợp. Cho nên, tốc độ phản ứng là sự tăng lên nồng độ của sản phẩm của phản ứng trên một đơn vị thời gian, hay sự giảm xuống nồng độ của tác chất trên một đơn vị thời gian. Đơn vị thường sử dụng cho nồng độ là mol/L, còn thời gian là giây (s), phút (ph) hay giờ (h), tốc độ phản ứng là mol/(L.s), mol/(L.ph) hay mol/(L.h). Xét phản ứng tổng quát sau: A + B → C + D (*) Theo định nghĩa tốc độ phản ứng, người ta đưa ra khái niệm tốc độ phản ứng trung bình: tốc độ được đo bằng biến thiên nồng độ của các chất phản ứng trên một đơn vị thời gian. Theo phản ứng (*), tốc độ phản ứng trung bình trong khoảng thời gian t có thể được tính theo một trong bốn chất A, B, C hay D. Giả sử ở thời điểm t nồng độ của các chất là [A], [B], [C] và [D]; ở thời điểm t + t, nồng độ các chất thay đổi như sau: chất A = [A] ˗ [A], chất B = [B] ˗ [B], chất C = [C] + [C], chất D = [D] + [D]. Δ[A] Δ[B] Δ[C] Δ[D] Nên tốc độ trung bình: vTB =- =- =+ =+ (4.1) Δt Δt Δt Δt Nếu tính theo tác chất A hay B thì có dấu “” phía trước để lượng [A], [B] có giá trị dương vì tác chất mất dần trong phản ứng. Bài tập áp dụng 4.1. Cho phản ứng: 2N2O5(k) → 4NO2(k) + O2(k), với nồng độ [O2] theo thời gian như sau: t (s) 0 600 1200 1800 2400 3000 3600 4200 4800 5400 6000 [O2].103 0,0 2,1 3,6 4,8 5,7 6,3 6,8 7,2 7,5 7,7 7,8 (mol/L) Hướng dẫn: Tốc độ trung bình trong khoảng thời gian từ 0s đến 1200s (t = 1200s – 0s = 1200s, [O2] = 3,6.103 mol/L – 0 mol/L = 3,6.103 mol/L) là: 3,6.10-3mol/L vTB = = 3.10-6 (mol/Ls) . 1200s Tốc độ trung bình trong khoảng thời gian từ 4200s đến 5400s (t = 5400s – 4200s = 1200s, [O2] = 7,7.103 mol/L  7,2.103 mol/L = 0,5.103mol/L): 0,5.10-3mol/L vTB = = 4,17.10-7 (mol/Ls) 1200s Tốc độ phản ứng trung bình sẽ tiến đến tốc độ phản ứng tức thời nếu đại lượng t tiến dần đến 0. Tốc độ phản ứng tức thời ở thời điểm t: -Δ[A] -Δ[B] Δ[C] Δ[D] vTT  lim = lim = lim = lim (4.2) t 0 Δt t 0 Δt t 0 Δt t 0 Δt 143
d[A] d[B] d[C] d[D] Hay: vTT =- =- = = (4.3) dt dt dt dt Để phân biệt giữa tốc độ trung bình và tốc độ tức thời của một phản ứng hóa học chúng ta lấy kiến thức vật lý về chuyển động của một vật cho dễ hiểu. Ví dụ một người đang chạy xe máy từ Tp.HCM đi Thủ Dầu Một với quãng đường 24km. Trong một lúc nào đó xe chạy qua quãng đường hẹp và đông, nhìn lên kim tốc độ thấy ở giá trị 20km/h; hay lúc ở quãng đường rộng nhìn lên kim tốc độ thấy 60km/h. Đó là giá trị tốc độ tức thời ở thời điểm xem. Tuy nhiên, người này đi đến nơi thấy mất 45 phút; 24km như vậy tốc độ trung bình của người này là =32km/h . 3/4h Ví dụ với phản ứng 2HI(k) → H2(k) + I2(k), ta thấy cứ mỗi 2 mol HI bị mất đi sẽ tạo ra 1 mol H2 và 1 mol I2. Mà tốc độ tính theo các chất khác nhau của phản ứng phải 1 d[HI] d[H 2 ] d[I2 ] như nhau, cho nên: v = - = = 2 dt dt dt Một cách tổng quát với phản ứng: mA + nB → pC + qD ta có: 1 d[A] 1 d[B] 1 d[C] 1 d[D] v =- =- = = (4.4) m dt n dt p dt q dt Với m, n, p và q lần lượt là hệ số tỉ lượng của phản ứng ứng với chất A, B, C và D. 4.1.2. Xác định tốc độ phản ứng bằng thực nghiệm Để tính tốc độ phản ứng, chúng ta phải xác định được nồng độ của các tác chất và sản phẩm của phản ứng trong suốt quá trình thực hiện phản ứng. Một trong những cách để xác định nồng độ của phản ứng chậm là lấy mẫu từ hỗn hợp phản ứng ở các thời điểm khác nhau và đem phân tích chúng. Một ví dụ là phản ứng thủy phân của etyl axetat trong môi trường axit có thể được kiểm tra nồng độ bằng cách này. Vì là phản ứng chậm, lượng axit axetic được sinh ra ở các thời điểm có thể được xác định bằng phương pháp chuẩn độ acid-bazơ. Có một số kỹ thuật tiện dụng hơn để theo dõi liên tục tiến trình của phản ứng bằng cách quan sát sự thay đổi một số tính chất vật lý của hệ phản ứng. Các phương pháp vật lý này thường áp dụng được cho cả phản ứng chậm và phản ứng nhanh. Vài ví dụ về các phương pháp này như: phương pháp đo áp suất, phương pháp đo quang phổ tử ngoại - khả kiến (UV-Vis), phương pháp đo phổ hồng ngoại (IR), hay phương pháp đo phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR)… Ví dụ phản ứng có chất khí 2N2O5(k) → 4NO2(k) + O2(k) được thực hiện ở nhiệt độ và thể tích xác định. Bằng cách gắn đầu dò theo dõi áp suất vào hệ chúng ta biết được áp suất của hệ trong quá trình phản ứng diễn ra. Vì áp suất tỉ lệ thuận với nồng độ khí nên từ đó ta xác định được tốc độ của phản ứng. 4.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG Như đã nói ở phần mở đầu, tốc độ phản ứng phụ thuộc vào bản chất của tác chất trong phản ứng. Có những phản ứng xảy ra nhanh, một số phản ứng khác lại xảy ra chậm, nhưng tốc độ của bất kỳ phản ứng nào cũng bị ảnh hưởng bởi những yếu tố sau: 144
- Nồng độ của tác chất: thông thường thì tốc độ của phản ứng tăng khi nồng độ của tác chất tăng. Ví dụ tốc độ của phản ứng đốt cháy tăng khi tăng nồng độ của khí O2. Tuy nhiên, có những phản ứng thì tốc độ lại không bị ảnh hưởng bởi một tác chất đặc biệt nào đó dù nó hiện diện ở bất kỳ nồng độ nào. - Nồng độ chất xúc tác: Chất xúc tác là một hợp chất làm tăng tốc độ phản ứng mà nó không bị tiêu thụ đi hay mất đi trong phản ứng tổng quát. Vì nó không bị tiêu thụ nên chất xúc tác không xuất hiện trong phương trình hóa học tổng quát đã cân bằng. - Nhiệt độ tại đó phản ứng xảy ra: Thông thường phản ứng được tăng tốc khi nhiêt độ tăng. Ví dụ như việc nấu ăn, thức ăn sẽ mau chín hơn nếu đun nấu ở nhiệt độ cao hơn. - Diện tích tiếp xúc đối với phản ứng dị thể: Ví dụ như phản ứng dị thể có một trong những tác chất là chất rắn hay chất xúc tác là chất rắn còn các tác chất còn lại trong môi trường dung dịch lỏng hoặc khí. Khi đó phản ứng chỉ xảy ra trên bề mặt tiếp xúc của chất rắn, cho nên tốc độ phản ứng sẽ tăng nếu tăng diện tích tiếp xúc của chất rắn. 4.2.1. Ảnh hƣởng của nồng độ tác chất 4.2.1.1. Định luật tốc độ phản ứng Từ thực nghiệm người ta nhận thấy rằng tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ của tác chất nhất định cũng như nồng độ chất xúc tác nếu có. Xét phản ứng của NO2 với F2 cho ra NO2F như sau: 2NO2(k) + F2(k) → 2NO2F(k) Tốc độ của phản ứng này được quan sát thấy tỉ lệ với nồng độ NO2. Khi nồng độ khí NO2 tăng lên gấp đôi thì tốc độ phản ứng tăng gấp đôi. Tốc độ phản ứng cũng tỉ lệ với nồng độ của F2; tăng gấp đôi nồng độ F2 cũng làm tăng gấp đôi tốc độ. Định luật tốc độ phản ứng: Đối với gần như tất cả phản ứng theo chiều thuận, không thuận nghịch, tốc độ phản ứng tỉ lệ với tích số nồng độ của tác chất với số mũ tương ứng Đối với phản ứng tổng quát: aA + bB → cC + dD tốc độ phản ứng tỉ lệ với tích số [A]m[B]n như sau: v = k[A]m [B]n (4.5) Phương trình (4.5) là biểu diễn của định luật tốc độ phản ứng cho phản ứng tổng quát ở trên. Với: - [A], [B] là nồng độ thường được tính theo đơn vị mol/L của tác chất A, B ở thời điểm khảo sát; - m, n lần lượt là bậc phản ứng theo chất A và B; tổng m + n gọi là bậc tổng quát của phản ứng; m, n chỉ được xác định bằng thực nghiệm và chúng có thể là số nguyên dương hay âm hoặc một số thập phân; - k: gọi là hằng số tốc độ phản ứng, nó phụ thuộc vào bản chất của các chất tham gia phản ứng và nhiệt độ; ở nhiệt độ xác định k là một hằng số, tuy nhiên giá trị của k sẽ thay đổi theo nhiệt độ; k có các đơn vị khác nhau tùy vào bậc phản ứng, nói chung k 145
có đơn vị sao cho tốc độ v có đơn vị mol/(L.thời gian), (thời gian ở đây có thể là giây (s), phút (ph) hay giờ (h)). * Lưu ý: bậc của phản ứng chỉ có thể xác định bằng thực nghiệm, m và n không thể được suy ra chỉ từ hệ số của phương trình hóa học đã cân bằng (m ≠ a, n ≠ b). Bậc m, n chỉ bằng với hệ số tỉ lượng trong trường hợp phản ứng xảy ra theo cơ chế một giai đoạn. − Bài tập áp dụng 4.2. ion iodua I bị oxi hóa bởi H2O2 trong môi trường axit cho ra − triiodua I3 theo phản ứng sau: − − H2O2(aq) + 3I (aq) + 2H+(aq) → I3 (aq) + 2H2O(l) Các thí nghiệm xác định tốc độ ban đầu của phản ứng được cho trong bảng sau. Từ các dữ liệu thực nghiệm hãy xác định bậc phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng. Bảng 4.1. Dữ liệu thực nghiệm của phản ứng oxi hóa I bởi H2O2 − Thí nghiệm [H2O2]0 (mol/L) [I ]0 (mol/L) [H+]0 (mol/L) v0 (mol/(L.s)) 1 0,010 0,010 0,00050 1,15.10−6 2 0,020 0,010 0,00050 2,30.10−6 3 0,010 0,020 0,00050 2,30.10−6 4 0,010 0,010 0,00100 1,15.10−6 Hướng dẫn: Để biết được bậc phản ứng của tác chất, đầu tiên chúng ta phải biết định luật tốc độ phản ứng hay viết ra được biểu thức tính tốc độ phản ứng. Dựa vào phương trình phản ứng hóa học đã cho, ta giả sử rằng tốc độ phản ứng được tính như sau: Chúng ta có thể xác định bậc phản ứng riêng cho từng tác chất (m, n, p) bằng cách chọn những thí nghiệm có nồng độ các chất đều không đổi ngoại trừ một chất thay đổi. Từ dữ liệu thực nghiệm của phản ứng, xét thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2, ta thấy rằng tất cả các nồng độ ban đầu đều cố định ngoại trừ nồng độ [H2O2]0. Ta lập tỉ số 2 biểu thức vận tốc ở 2 thí nghiệm 1 và 2 để tìm giá trị m: p m p v2 k H 2 O 2 m n 2 I 2 H 2 H2 O2 2 I 2 n H 2 p ( ) ( ) ( ) v1 k H 2 O 2 m n 1 I 1 H 1 H2 O2 1 I 1 H 1 ( ) ( ) ( ) Tương tự: Lập tỉ số ta tính được 2 = 2n n = 1, Lập tỉ số ta tính được 1 = 2p p=0 Vậy bậc tổng quát của phản ứng là: m + n + p = 1 + 1+ 0 = 2 Thế giá trị m, n, p vào biểu thức tốc độ ứng với thí nghiệm 1 ta tính được k: ( ) ( ) ( ) 146
( ) ( ) ( ) ( ) Phản ứng dị thể: Là những phản ứng chỉ xảy ra trên bề mặt phân cách pha và các chất tham gia ở các pha khác nhau như: chất rắn - chất lỏng, chất rắn - chất khí, chất lỏng - chất khí, chất rắn - chất rắn, chất lỏng - chất lỏng… Trong trường hợp phản ứng dị thể có chất rắn thì trong phương trình tốc độ phản ứng không có mặt nồng độ của chất rắn. Vì nồng độ chất rắn được coi có giá trị không đổi và được đưa vào hằng số tốc độ phản ứng. Ví dụ: phản ứng dị thể Fe(r) + O2(k) → Fe2O3(r) sẽ có 4.2.1.2. Sự thay đổi nồng độ theo thời gian - phương trình động học tích phân Biểu thức tốc độ phản ứng chỉ cho ta biết tốc độ khi biết được nồng độ ở thời điểm xác định nhưng không cho ta biết mối quan hệ toán học giữa nồng độ tác chất với thời gian. Hơn nữa, các dữ liệu thực nghiệm thường đo đạc nồng độ của tác chất theo thời gian. Nếu chúng ta có phương trình toán học biển diễn mối quan hệ nồng độ với thời gian, chúng ta có thể dự đoán được nồng độ tác chất ở tất cả các thời điểm khác nhau. Và chúng ta có thể tính được lúc nào thì phản ứng xảy ra được một nửa, hay ⁄ hoặc ⁄ … Phương trình toán học biểu diễn mối quan hệ giữa nồng độ và thời gian gọi là phương trình động học tích phân. Phần tiếp theo chúng ta chỉ xem xét phương trình động học tích phân của một số phản ứng đơn giản bậc 0, bậc 1 và bậc 2.  Phản ứng bậc 0: Xét phản ứng bậc 0: A → B t = 0: a 0 t: (a - x) x Vì là phản ứng bậc 0 nên theo định luật tốc độ phản ứng ta có: d[A] v=- = k[A]0 = k  d[A] = -kdt (4.6) dt Lấy tích phân phương trình vi phân trên ta có: a-x t  d[A]= - k  dt  (a - x) - a = - k(t - 0)  x = kt a 0 (4.7) Thời gian bán hủy của phản ứng: là thời gian cần thiết để phản ứng xảy ra được một nửa, kí hiệu: ⁄ . a Khi một nửa phản ứng đã xảy ra thì x = , nên: t 1 = (4.8) 2 2k  Phản ứng bậc 1: Xét phản ứng bậc 1: A → C + D t = 0: a 0 0 t: (a – x) x x Vì là phản ứng bậc 1 nên theo định luật tốc độ phản ứng ta có: 147
d[A] d[A] v=- = k[A]1  = - kdt (4.9) dt [A] Lấy tích phân phương trình vi phân trên ta có: a-x t d[A] a [A] = - k 0 dt  ln(a - x) - lna = - k(t - 0)  lna - ln(a - x) = kt (4.10) a ln 1 a- a hay: ln a = kt (4.10) ; và t 1 = 2  t = ln2 = 0,693 (4.11) 1 a-x 2 k 2 k k  Phản ứng bậc 2: Xét phản ứng bậc 2: A + B → C + D t = 0: a b 0 0 t: (a – x) (b – x) x x Vì là phản ứng bậc 2 nên theo định luật tốc độ phản ứng ta có: d[C] dx dx v= = k[A][B] = k(a-x)(b-x)  = k(a-x)(b-x)  = kdt (4.12) dt dt (a-x)(b-x) 1 b(a-x) Lấy tích phân phương trình vi phân trên ta có: ln = kt (4.13) a-b a(b-x) Trường hợp phản ứng bậc 2 ứng với chất A ( v  k[A] ) hoặc bậc 1 theo chất A và 2 bậc 1 theo chất B và nồng độ ban đầu của 2 chất A và B bằng nhau (a = b), lúc đó dx phương trình vi phân (4.12) có dạng: = kdt (4.14) (a - x)2 1 1 Lấy tích phân phương trình vi phân trên ta có: = kt + (4.15) (a - x) a Thời gian bán hủy phản ứng ứng với trường hợp của phương trình 4.15 là: 1 1 2 1 1 = kt 1 +  - = kt 1  t 1 = (4.16) a 2 a a a 2 2 k.a (a - ) 2 Bài tập áp dụng 4.3. Cho biết phản ứng 2N2O5 → 4NO2 + O2 là phản ứng bậc 1 với k = 4,80.104 (s1) ở 45oC, nồng độ ban đầu của N2O5 là 1,65.102 (mol/L). Cho biết nồng độ N2O5 sau 825s, và sau bao lâu nồng độ này còn lại 1,00.102 (mol/L) và còn lại một nửa? Hướng dẫn: Trường hợp này là phản ứng bậc 1 nên ta sử dụng phương trình động học tích C [N O ] phân ứng với phản ứng bậc 1: ln 0 = ln 2 5 0 = kt C0 -x [N 2O5 ]t Thế số vào phương trình trên ta được: 148
1,65.10 -2 mol/L 1,65.10 -2 mol/L 0,396 ln = 825s.4,80.10-4s-1 = 0,396  =e [N 2O5 ]t [N 2O5 ]t 1,65.10-2 mol/L  [N 2O5 ]t = 0,396 = 1,11.10-2 mol/L e Lúc nồng độ N2O5 còn lại 1,00.102 mol/L, tức là: [N2O5]t = 1,00.102 mol/L, thế vào phương trình động học ta có: [N 2O5 ]0 1,65.10-2 mol/L ln1,65 ln = kt  ln -2 = t.4,80.10-4s-1  t = -4 -1 = 1,04.103s [N 2O5 ]t 1,00.10 mol/L 4,80.10 s ln2 Lúc nồng độ N2O5 còn lại một nửa thì t = t 1 = -4 -1 = 1,44.103s 2 4,80.10 s 4.2.1.3. Vẽ đồ thị từ dữ liệu thực nghiệm của phản ứng Ở phần trước chúng ta đã học cách xác định bậc phản ứng và hằng số tốc độ khi biết tốc độ và nồng độ ban đầu của tác chất. Ngoài ra, một cách nữa để xác định bậc phản ứng là vẽ đồ thị các hàm của nồng độ ở thời điểm t theo thời gian như liệt kê trong bảng 4.2. Bảng 4.2. Tổng hợp các phương trình động học đối với các bậc phản ứng khác nhau Bậc phản Biểu thức Phương trình động Thời gian bán Vẽ đồ thị ứng tốc độ học hủy phản ứng [A]0 [A]t = - kt + [A]0 2k Vẽ [A]t theo t 0 v=k hay: x = kt hay: a hay: x theo t 2k [A]t ln2 ln = - kt [A]0 k Vẽ ln[A]t theo t 1 v = k[A] a hay: 0.693 hay: ln(a-x) theo t hay: ln = kt k a-x 1 1 1 1 = kt + Vẽ theo t [A]t [A]0 k[A]0 [A]t 2 v = k[A]2 1 1 hay: = kt + hay: 1 hay: 1 theo t (a - x) a k.a a-x (Với a, [A]0: nồng độ ban đầu chất A; (a-x), [A]t: nồng độ chất A ở thời điểm t; x: nồng độ chất A đã mất đi ở thời điểm t) Về nguyên tắc, nếu là phản ứng theo đúng bậc như trong bảng thì các hình vẽ này sẽ có dạng đường thẳng. Ví dụ nếu vẽ [A]t theo t mà ra dạng đường thẳng thì đó là phản ứng bậc 0, dạng đường thẳng có dạng y = mx + c, và hằng số k của phản ứng bậc 0 này sẽ bằng k = m, với m là hệ số góc của đường thẳng này. Tương tự nếu vẽ ln[A]t theo t mà ra dạng đường thẳng thì đó là phản ứng bậc 1, hằng số k được suy ra từ hệ số 149
1 góc của đường thẳng này. Nếu vẽ theo t mà ra dạng đường thẳng thì đó là phản [A]t ứng bậc 2 với hằng số k là hệ số góc của đường thẳng đó. Bài tập áp dụng 4.4. Cho phản ứng 2NO2(k) → 2NO(k) + O2(k) có nồng độ [NO2] theo thời gian như trong bảng 4.3. Hướng dẫn: Trong hình 4.2 ta thấy rằng chỉ có đồ thị biểu diễn 1[NO ] theo thời gian (hình 2 t 4.2.C) mới có dạng đường thẳng. Như vậy, đây là phản ứng bậc 2 theo nồng độ [NO2]; sau khi hồi quy tuyến tính ta được hệ số góc của đường thẳng trong hình 4.2.C chính là hằng số tốc độ phản ứng k = 0,775 L/(mol.s). Bảng 4.3. Nồng độ [NO2] theo thời gian Thời gian (s) [NO2]t (mol/L) (A) ln[NO2]t (B) 1 (C) [NO2 ]t 0 1,00.102 4,605 100 60 0,683.102 4,984 146 120 0,518.102 5,263 193 180 0,418.102 5,476 239 240 0,350.102 5,656 286 300 0,301.102 5,805 332 360 0,264.102 5,938 379 -4.5 0.010 [NO2]t (mol/L) 0.008 -5.0 A B ln[NO2]t 0.006 -5.5 0.004 0.002 -6.0 0 100 200 300 400 0 100 200 300 400 Thoi gian (s) Thoi gian (s) 400 1/[NO2] = 0.775t + 99.78571 300 1/[NO2]t C 200 100 0 100 200 300 400 Thoi gian (s) Hình 4.2. Đồ thị biểu diễn các hàm nồng độ NO2 theo thời gian 150
4.2.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ Như đã nói, tốc độ của phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ và thường tăng khi nhiệt độ tăng. Yếu tố nhiệt độ được thể hiện trong biểu thức tốc độ phản ứng qua hằng số tốc độ k, và ta biết là k sẽ không là hằng số và có giá trị thay đổi khi thay đổi nhiệt độ phản ứng. Ví dụ cho phản ứng NO(k) + Cl2(k)  NOCl(k) + Cl(k); phản ứng này nếu xảy ra ở 25oC thì có k = 4,9.106 L/(mol.s), còn nếu xảy ra ở 35oC thì sẽ có k = 1,5.105 L/(mol.s). Như vậy, trong trường hợp phản ứng này, khi tăng nhiệt độ phản ứng lên 10oC dẫn đến giá trị k tăng lên hơn 3 lần và do đó tốc độ phản ứng cũng tăng lên hơn 3 lần nếu các điều kiện khác giữ nguyên. Tùy thuộc vào từng phản ứng cụ thể mà giá trị k sẽ thay đổi theo nhiệt độ khác nhau. Trong nhiều trường hợp, qui luật gần đúng của yếu tố nhiệt độ là: vận tốc phản ứng tăng lên từ 2 đến 4 lần khi tăng nhiệt độ phản ứng lên 10oC. Qui tắc này còn được gọi là qui tắc Van’t Hoff. 4.2.2.1. Thuyết va chạm, trạng thái chuyển tiếp Câu hỏi tại sao hằng số tốc độ k phụ thuộc vào nhiệt độ có thể được giải thích bằng thuyết va chạm. Thuyết va chạm giả thuyết rằng để phản ứng xảy ra thì các phân tử của tác chất phải va chạm với nhau với năng lượng lớn hơn năng lượng cực tiểu và phải có định hướng phù hợp. Năng lượng cực tiểu của va chạm cần để 2 phân tử phản ứng với nhau được gọi là năng lượng hoạt hóa, ký hiệu Ea. Thuyết va chạm giải thích được vài đặc tính của phản ứng nhưng hạn chế là không giải thích vai trò của năng lượng hoạt hóa. Thuyết trạng thái chuyển tiếp giải thích phản ứng từ sự va chạm của 2 phân tử thông qua khái niệm phức chất hoạt động. Một phức chất hoạt động (hay trạng thái chuyển tiếp) là một nhóm không bền các nguyên tử có thể đứt ra để tạo thành sản phẩm. Ví dụ: Tác chất Phức chất hoạt động Sản phẩm O=N + Cl2  [O=NClCl]  O=NCl + Cl ‡ Phức chất hoạt động [O=NClCl] có thể được ký hiệu là: NOCl2 . Hình 4.3. Giản đồ năng lượng của phản ứng giữa NO và Cl2 151
4.2.2.2. Phương trình Arrhenius Hằng số tốc độ k của hầu hết các phản ứng hóa học tuân theo phương trình sau: - Ea RT k = Ae (4.17) Phương trình (4.17) biểu diễn sự phụ thuộc của hằng số tốc độ k vào nhiệt độ được gọi là phương trình Arrhenius. Với e: là cơ số của logarit tự nhiên (e = 2,718); Ea: là năng lượng hoạt hóa; R: hằng số khí lý tưởng (R = 8,314 J/(K.mol)); T: nhiệt độ tuyệt đối (K); A: là một hằng số gọi là thừa số tần số. Thừa số tần số có liên quan đến tần số va chạm với định hướng phù hợp. Từ phương trình (4.17), lấy logarit tự nhiên 2 vế ta được: Ea lnk = lnA - (4.18) RT Phương trình (4.18) có dạng đường thẳng y = ax + b với y = lnk, b = lnA, a = Ea/R, x = 1/T. Do đó nếu vẽ đồ thị lnk theo 1/T ta sẽ được dạng đường thẳng với hệ số góc –Ea/R và tung độ góc là lnA. Từ hệ số góc –Ea/R ta tính được năng lượng hoạt hóa Ea của phản ứng. Khi biết được hằng số tốc độ k1 ở nhiệt độ T1 ta có thể tính được hằng số tốc độ k2 - Ea k 2 Ae RT2 k E 1 1 ở nhiệt độ T2 bằng cách lập tỉ số sau: = - Ea  ln 2 = a  -  (4.19) k1 RT1 k1 R  T1 T2  Ae Bài tập áp dụng 4.5. Phản ứng phân hủy 2N2O5 → 4NO2 + O2 có hằng số tốc độ k theo nhiệt độ như bảng 4.4. Tính năng lượng hoạt hóa Ea của phản ứng. Bảng 4.4. Hằng số k theo nhiệt độ của phản ứng phân hủy N2O5 Hằng số tốc độ k (s1) lnk Nhiệt độ T (K) 1/T 4,8.104 7,6417 318 0,003145 4 8,8.10 7,0356 323 0,003096 3 1,6.10 6,4378 328 0,003049 3 2,8.10 5,8781 333 0,003003 Hướng dẫn: Ta tiến hành vẽ đồ thị lnk theo 1/T được đường thẳng như trong hình 4.4. Sau khi hồi qui tuyến tính ta được hệ số góc của đường thẳng trong hình 4.4 là: - Ea = - 12486ÞEa = R.12486 = 12486.8,31 = 103758J/mol = 103,8kJ/mol R Ví dụ: Cho phản ứng H2(k) + I2 (k)  2HI(k). Ở nhiệt độ 600K có k1 = 2,7.104 L/(mol.s); ở nhiệt độ 650K có k2 = 3,5.103 L/(mol.s). Tính năng lượng hoạt hóa Ea và hằng số tốc độ k ở nhiệt độ 700K. Áp dụng công thức ta có: 152
k 2 Ea  1 1  3,5.10-3 Ea  1 1  ln =  -   ln =  -  (4.20) k1 R  T1 T2  2,7.10 -4 8.31J/(K.mol)  600K 650K  y = 31.615 - 12486x R= 0.99775 -5.5 -6 -6.5 lnk -7 -7.5 -8 0.003 0.00305 0.0031 0.00315 1/T Hình 4.4. Đồ thị lnk theo 1/T của phản ứng phân hủy N2O5 Từ phương trình 4.20 ta tính được Ea = 1,66.105 J/mol, thế giá trị Ea vào công thức 4.19 ta tính được k3 ở 700K: k 3 Ea  1 1 k3 1,66.105 J/mol  1 1  ln =  -   ln =  -  k1 R  T1 T3  2,7.10 L/(mol.s) 8.31J/(K.mol)  600K 700K  -4 Từ đó ta tính được k3 = 3,2.102 L/(mol.s). 4.2.3. Ảnh hƣởng của chất xúc tác Chất xúc tác là những chất mà khi ta thêm một lượng nhỏ vào hệ sẽ làm tăng đáng kể tốc độ phản ứng và không bị tiêu thụ hay mất đi bởi phản ứng đó. Chất xúc tác tham gia vào phản ứng và sau phản ứng được phục hồi và trên nguyên tắc là không bị biến đổi về khối lượng và chất lượng. Tức là theo lý thuyết, khi chúng ta cho chất xúc tác vào hệ phản ứng và sau phản ứng ta có thể tách chất xúc tác ra và sử dụng lại nhiều lần. Nhưng trên thực tế, chất xúc tác có thể mất đi một lượng nào đó thông qua các phản ứng phụ khác xảy ra cùng lúc. Các nguyên nhân có thể như chất xúc tác bị nhiễm độc, bị kết lại, bị nát vụn… sau khi hoạt động trong một thời gian nhất định, điều đó ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác. Chất xúc tác có tầm quan trọng rất lớn trong công nghệ hóa học bởi vì nó giúp phản ứng xảy ra ở tốc độ có tính kinh tế và ở nhiệt độ thấp hơn nhiều làm giảm chi phí về mặt năng lượng tiêu hao. Ngoài ra chất xúc tác còn có tính chọn lọc cao, chúng chỉ làm tăng vận tốc của một số phản ứng nhất định chứ không phải tất cả các phản ứng. Ví dụ như khi trộn hỗn hợp CO và H2 để tiến hành phản ứng, nếu muốn phản ứng tổng hợp ra CH4 thì ta dùng một xúc tác riêng còn nếu muốn tổng hợp ra xăng thì ta lại dùng một loại xúc tác riêng khác. Câu hỏi đặt ra là chất xúc tác tác động đến phản ứng như thế nào mà không bị tiêu thụ hay mất đi bởi phản ứng. Chất xúc tác phải tham gia vào ít nhất một giai đoạn của phản ứng và được tái tạo trở lại ở các giai đoạn sau. Ví dụ phản ứng giữa SO2 và O2 với xúc tác NO như sau: 2SO2 (k) + O2 (k)  NO  2SO3 (k) . Khí NO không có mặt 153
trong phản ứng tổng quát nhưng nó có tham gia vào một giai đoạn trong cơ chế phản ứng, và cơ chế phản ứng được đề nghi như sau: 2NO + O2  2NO2 NO2 + SO2  NO + SO3 Chất xúc tác làm tăng vận tốc phản ứng là do nó làm cho phản ứng đi theo một - Ea con đường khác ưu đãi hơn. Xét phương trình Arrhenius k=Ae , chất xúc tác làm RT tăng tốc độ phản ứng là do nó làm tăng A hoặc thông thường hơn là làm giảm năng lượng hoạt hóa Ea. Ảnh hưởng rõ ràng nhất chính là việc giảm năng lượng hoạt hóa Ea vì nó nằm ở số mũ của phương trình Arrhenius. Hình 4.5. Năng lượng hoạt hóa của phản ứng giữa O3 và O ở trường hợp không có xúc tác và có xúc tác Cl Xúc tác đồng thể: là những chất xúc tác hòa tan trong cùng một pha với tác chất. Ví dụ phản ứng giữa SO2 và O2 với xúc tác NO là phản ứng có xúc tác đồng thể với chất xúc tác và tác chất ở trong cùng một pha khí. Phản ứng xúc tác đồng thể pha lỏng như phản ứng giữa một anhydrid axit và một alcol được xúc tác trong môi trường piridin. Xúc tác dị thể: là những chất xúc tác không cùng một pha với tác chất. Thông thường xúc tác dị thể là chất rắn tiếp xúc với tác chất ở pha khí hoặc tác chất ở pha dung dịch lỏng. Phản ứng xúc tác xảy ra khi có sự hấp phụ hóa học của tác chất lên bề mặt của chất xúc tác. Ví dụ phản ứng giữa etylen và H2 với xúc tác Pt cho ra etan là phản ứng xúc tác dị thể. Xúc tác enzym (men): đó là sự xúc tác sinh học do tác dụng của chất enzym (men) thích hợp. Chất xúc tác enzym là chất xúc tác của các cơ quan sinh học, nó là các phân tử protein với khối lượng phân tử lớn hàng triệu a.u. Ví dụ men lipaz có trong một hộp cao su thủy phân dầu cao su khá nhanh để phóng thích axit béo từ glycerid. Enzym có hoạt tính xúc tác rất lớn, có thể chuyển hóa hàng ngàn phân tử tác chất thành sản phẩm chỉ trong một giây. Ngoài ra, enzym còn có tính chọn lọc rất cao, mỗi enzym chỉ xúc tác trên một loại phản ứng riêng biệt. 154
TÓM TẮT CHƢƠNG 4  Tốc độ của phản ứng hóa học Tốc độ của phản ứng thường được đo bằng độ biến thiên nồng độ của một trong các tác chất hoặc sản phẩm trong một đơn vị thời gian: C -C ΔC vTB = ± 2 1 = ± t 2 - t1 Δt Trong đó: vTB là tốc độ trung bình trong khoảng thời gian từ t1 đến t2; ∆C là sự biến thiên nồng độ mol/L của chất khảo sát từ C1 đến C2; Dấu “+” đối với chất khảo sát là sản phẩm, dấu “” đối với chất khảo sát là tác chất. dC Khi ∆t →0 thì vận tốc tức thời là: v = ± dt Xét phản ứng trong hệ đồng thể: aA + bB → cC + dD Một cách tổng quát ta có vận tốc tức thời là: 1 dCA 1 dCB 1 dCC 1 dCD v=- =- = = a dt b dt c dt d dt  Bậc và phân tử số của phản ứng Thực nghiệm chứng tỏ rằng đối với phản ứng với các hệ số phức hợp, biểu thức vận tốc phản ứng được cho bởi phương trình: v = k[A]n [B]m Trong đó: k: hằng số tốc độ phản ứng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ; n, m: lần lượt là bậc phản ứng theo chất A và chất B; n + m: bậc tổng quát của phản ứng.  Xác định phƣơng trình tốc độ phản ứng Phương trình tốc độ của một số phản ứng hay gặp được tóm tắt như sau: Bậc phản Biểu thức Thời gian bán hủy Phương trình động học ứng tốc độ phản ứng [A]0 0 v=k [A]t = - kt + [A]0 hay: x = kt hay: a 2k 2k 1 v = k[A] [A]t a ln2 hay: 0.693 ln = - kt hay: ln = kt k k [A]0 a-x 2 v = k[A]2 1 1 1 1 1 = kt + hay: = kt + hay: 1 [A]t [A]0 (a - x) a k[A]0 k.a ♦ Năng lƣợng hoạt hóa Năng lượng hoạt hóa Ea là năng lượng cần thiết để đưa các tiểu phân chất phản ứng tới trạng thái của một phức hoạt động, tại đây có sự phá hủy liên kết để tạo ra sản phẩm. Phương trình kinh nghiệm Arrhenius biểu diễn mối quan hệ giữa hằng số tốc độ và năng lượng hoạt hóa: Ea - RT k=Ae 155
Từ phương trình Arrhenius ta có thể xác định năng lượng hoạt hóa bằng cách vẽ Ea 1 đồ thị lnk theo 1/T ( lnk = lnA - ); đồ thị này có dạng đường thẳng y = ax + b. R T Ngoài ra, ta có thể tính được Ea khi biết được k ở hai nhiệt độ khác nhau theo phương trình: k E 1 1 ln 2 = a ( - ) k1 R T1 T2  Quy tắc Van’t Hoff: Khi nhiệt độ phản ứng tăng lên 10oC thì tốc độ phản ứng tăng lên từ 2 đến 4 lần. 156
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƢƠNG 4 4.1. Định nghĩa tốc độ phản ứng, hằng số tốc độ phản ứng. 4.2. Nêu và giải thích các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. 4.3. Phân biệt bậc phản ứng và phân tử số của phản ứng. 4.4. Năng lượng hoạt hóa của phản ứng là gì? 4.5. Phân biệt phức hoạt động và chất xúc tác của phản ứng. 4.6. Nội dung của qui tắc Van’t Hoff về ảnh hưởng của nhiệt độ tới tốc độ phản ứng là gì? Tại sao khi nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng tăng? 4.7. Phương trình Arrhenius về ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng. Ý nghĩa của mỗi đại lượng trong phương trình đó. 4.8. Đối với phản ứng: 2N2O5(k) → 4NO2 + O2 tốc độ được biểu thị bằng công thức . Hãy viết biểu thức tốc độ đối với các chất khác trong phương trình phản ứng. 4.9. Xác định bậc và hằng số tốc độ của phản ứng trong pha khí ở 300K: 2NO + Cl2 → 2NOCl dựa vào dữ liệu thực nghiệm sau đây: Thí nghiệm Nồng độ đầu (mol/L) Tốc độ đầu [NO] [Cl2] (mol/L.s) 1 0,010 0,010 1,2.104 2 0,010 0,020 2,4.104 3 0,020 0,020 9.6.104 4.10. Đối với một phản ứng phân hủy đã cho, thời gian bán hủy phản ứng không phụ thuộc vào nồng độ đầu và bằng 100 giây. a) Cho biết bậc của phản ứng; b) Tính thời gian để 80% chất đầu bị phân hủy. 4.11. Xét sự thủy phân ester trong môi trường kiềm: RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH Khi tăng nồng độ kiềm gấp đôi thì tốc độ đầu cũng tăng lên hai lần. Nhận xét này cũng được nhận thấy khi tăng nồng độ của ester lên 2 lần: a) Cho biết bậc của phản ứng và dạng của phương trình động học; b) Cho 0,01 mol xút và 0,01 mol ester vào một lít nước (thể tích không thay đổi). Sau 200 phút thì 3/5 ester bị phân hủy. Tính: hằng số tốc độ, thời gian bán hủy, thời gian để 99% ester bị phân hủy. 4.12. Đối với phản ứng 2NOCl → 2NO + Cl2 năng lượng hoạt hóa bằng 100 kJ/mol. Ở 350K hằng số tốc độ phản ứng bằng 8.106 L/mol.s. Tính hằng số tốc độ ở 400K. 157
TÀI LIỆU THAM KHẢO CHƢƠNG 4 1. Nguyễn Đức Chung, Hóa học Đại cương, NXB Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh, Tp. Hồ Chí Minh, 2014. 2. Nguyễn Văn Tấu (chủ biên), Dương Văn Đảm, Hoàng Hà, Nguyễn Tiến Quý, Giáo trình Hóa học Đại cương - Tập I, NXB Giáo dục, Hà Nội, 2007. 3. Lâm Ngọc Thiềm (chủ biên), Bùi Duy Cam, Hóa học Đại cương, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội, 2008. 4. Lâm Ngọc Thiềm (chủ biên), Trần Hiệp Hải, Nguyễn Thị Thu, Bài tập Hoá lý cơ sở, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2003. 5. Đào Đình Thức, Hóa học Đại cương - Tập II, Từ lý thuyết đến ứng dụng, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội, 2004. 6. P. Atkins, J. de Paula, Physical Chemistry, W. H. Freeman and Company, New York, 2006. 7. D. D. Ebbing, S. D. Gammon, General Chemistry, Houghton Mifflin Company, Boston, New York, 2009. 8. R. H. Petrucci, W. S. Harwood, F. G. Herring, General Chemistry, Principles and Modern Applications, Eighth Edition, Prentice Hall, 2001. 9. K. W. Whitten, R. E. Davis, L. M. Peck, G. G. Stanley, General Chemistry, Seventh Edition, Brooks/Cole, 2004. 158
Chƣơng 5 DUNG DỊCH Mục tiêu Chương này giúp sinh viên nắm được các vấn đề sau:  Hiểu được thành phần cấu tạo cũng như sự hình thành của dung dịch, khái niệm độ tan và các yếu tố ảnh hưởng;  Hiểu được ý nghĩa của các loại nồng độ và có kỹ năng tính toán các vấn đề có liên quan đến nồng độ;  Sự ảnh hƣởng của chất tan đến các tính chất nồng độ của dung dịch: áp suất hơi bão hoà, độ tăng nhiệt độ sôi, độ hạ nhiệt độ đông đặc, áp suất thẩm thấu;  Vì sao dung dịch chất điện li dẫn được điện và giải thích sự điện li của các chất;  Phân biệt đƣợc khái niệm axit, bazơ theo các thuyết Arrhenius, Bronsted và Lewis. Phạm vi áp dụng và ƣu điểm, khuyết điểm của những thuyết này;  Công thức tính và ý nghĩa của tích số ion của nƣớc, pH, pOH, hằng số axit, hằng số bazơ;  Tính đƣợc pH của dung dịch: axit mạnh, bazơ mạnh, axit yếu và bazơ yếu;  Có thể dự đoán và giải thích được tính axit, bazơ của dung dịch muối;  Tác dụng của dung dịch đệm, công thức tính pH của dung dịch đệm và cách chọn dung dịch đệm;  Có kỹ năng tính toán tích số tan từ độ tan và ngƣợc lại, xác định đƣợc điều kiện để xuất hiện kết tủa; 159
5.1. ĐẠI CƢƠNG VỀ DUNG DỊCH 5.1.1. Các loại dung dịch Dưới góc độ nhiệt động lực học, dung dịch là một hỗn hợp đồng thể của hai hay nhiều chất, bao gồm các ion hoặc phân tử. Về thành phần, dung dịch bao gồm chất tan và dung môi. Dung môi là chất chiếm số lượng lớn áp đảo. Chất tan là chất chiếm số lượng ít hơn. Dung dịch có thể tồn tại ở trạng thái khí, lỏng, rắn. 5.1.2. Độ tan và các yếu tố ảnh hƣởng 5.1.2.1. Độ tan Lượng tối đa của chất tan có thể hoà tan vào lượng xác định dung môi ở một nhiệt độ xác định gọi là độ tan (S). Công thức tính: m n S = ct = ct (5.1) Vdm Vdm Trong đó: mct là khối lượng chất tan; nct là số mol chất tan; Vdm là thể tích dung môi. Đơn vị: Độ tan có thể được biểu diễn bằng g/L hay mol/L. Ví dụ: ở 20oC, 100 mL nước hoà tan tối đa 36,0 g NaCl thì độ tan S sẽ là m 36,0 S = ct = = 360 (g/L) Vdm 100.10-3 Dung dịch bão hòa: dung dịch có nồng độ bằng độ tan, đã hoà tan lượng chất tối đa, không thể hoà tan thêm chất tan. Ví dụ: Ở 20ºC, 100 mL H2O hòa tan 36,0 gam NaCl là dung dịch bão hòa NaCl. Nếu đem 40,0 gam NaCl hoà tan vào 100 mL H2O thì 4,0 g NaCl sẽ không bị hoà tan. Dung dịch chưa bão hòa: dung dịch có nồng độ nhỏ hơn độ tan, có thể hoà tan thêm chất tan. Ví dụ: Ở 20ºC, 100 mL H2O hòa tan 30,0 gam NaCl là dung dịch chưa bão hòa NaCl. Dung dịch quá bão hòa: dung dịch có nồng độ lớn hơn độ tan ở cùng nhiệt độ. Dung dịch quá bão hòa sẽ không bền. Theo thời gian, một lượng chất tan sẽ tách ra khỏi dung dịch và được gọi là quá trình kết tinh. Ví dụ: Khi đun nóng đến 100ºC thì 100 mL H2O hòa tan được tối đa 38,4 gam NaCl. Ðể nguội tự nhiên từ từ thì khi dung dịch về 20ºC, thì ta vẫn thấy dung dịch trong suốt, như vậy ta thu được dung dịch quá bão hòa NaCl. Nếu cho một ít tinh thể NaCl vào hay khuấy dung dịch này thì lượng NaCl vượt quá nồng độ bão hòa ở 20ºC sẽ có (38,4 g – 36,0 g = 2,4 g NaCl kết tinh), và còn lại là dung dịch bão hòa NaCl ở 20ºC. 5.1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan a) Bản chất của chất tan và dung môi Qui luật kinh nghiệm về độ tan: “Các chất có cùng tính phân cực thì hòa tan tốt vào nhau”. 160