Cân bằng trong dung dịch lỏng

Chương 9 CÂN BẰNG TRONG DUNG DỊCH LỎNG * 9.1.Dung dịch 9.1.1.Hệ thống phân tán 9.1.2.Qúa trình hình thành dung dịch 9.1.3.Nồng độ dung dịch 9.2.Tính chất của dung dịch 9.2.1.Áp suất hơi bão hòa 9.2.2.Nhiệt độ sôi 9.2.3.Nhiệt độ đông đặc 9.2.4.Áp suất thẩm thấu * Dung dịch  Định nghĩa: Hệ phân tán là hệ có ít nhất một chất dạng hạt có kích thước nhỏ bé (chất phân tán) phân bố vào một chất khác (môi trường phân tán). Các chất : khí (K), lỏng (L), rắn (R).  Phân loại: 3 loại Hệ phân tán thô : hạt d  100 m. - Huyền phù (hệ R-L) : Hạt đất sết lơ lửng trong nước - Nhũ tương (hệ L-L) : Sữa, dầu mỡ trong nước Hệ keo: d = 1- 100 m . VD: gelatin, keo dán, sương muối (hệ L-K), khói (hệ R-K). Dung dịch thực : phân tử – ion d  1 m . VD: Hoà tan muối trong nước (hệ R-L) Dung dịch * 9.1.1.Hệ thống phân tán  Căn cứ theo trạng thái pha của các thành phần, có 9 hệ phân tán: *  Dung dịch: Hệ thống gồm 2 hay nhiều chất mà thành phần của nó có thể thay đổi trong một giới hạn rộng Chất phân bố : chất tan Môi trường phân bố : dung môi  Dung dịch khí : hỗn hợp của 2 hay nhiều khí Ví dụ : không khí  Dung dịch lỏng : tạo thành do sự hoà tan của chất khí, lỏng, rắn vào trong chất lỏng Ví dụ : nước biển Dung dịch rắn : tạo thành do sự hoà tan của chất khí, lỏng, rắn vào trong chất rắn Ví dụ : hợp kim Ag-Au * 9.1.1.Hệ thống phân tán * 9.1.2.Quá trình hình thành dung dịch(hòa tan) Cơ chế : 2 qúa trình Qúa trình vật lý : phá vỡ cấu trúc chất tan. Chất tan : phân tử (nguyên tử , ion) nằm ở nút mạng Thu nhiệt H1 > 0 Qúa trình hóa học : tương tác chất tan với dung môi Phát nhiệt H2 |H1| Quá trình hòa tan phát nhiệt: Hht 0 Nhiệt hòa tan là lượng nhiệt thu vào hay tỏa ra khi hòa tan 1mol chất đó.  Biến thiên entropi -Chất khí hoà tan vào chất lỏng : S1 0 & S2 0 9.1.2.Quá trình hình thành dung dịch(hòa tan) 9.1.3. Nồng độ dung dịch * 1.Nồng độ khối lượng VD: Dung dịch HCl 10% Dung dịch chứa 10g HCl nguyên chất và 90g H2O a: khối lượng chất tan (g) b: khối lượng dung môi (g) Nồng độ phần trăm khối lượng(%) Số lượng gam chất tan có trong 100 g dung dịch. * Nồng độ molan ( m) Số mol chất tan có trong 1000g (1kg) dung môi a: khối lượng chất tan (g) b: khối lượng dung môi (g); M: phân tử gam chất tan VD: Dung dịch chứa 9g gluco trong 100g H2O có nồng độ molan bằng : Nồng độ phân tử gam,nồng độ mol (mol/lít hay M)  Số mol chất tan có trong một lít dung dịch. * a: khối lượng chất tan (g) ; V: thể tích dung dịch (lit); M: phân tử gam chất tan VD: Dung dịch NaOH có nồng độ 0,1M hay 0,1 mol/lít 2.Nồng độ thể tích  Nồng độ đương lượng gam (đlg/lít hay N )  Số đương lượng gam chất tan có trong một lít dung dịch. * VD: Dung dịch H2SO4 có nồng độ 0,1N hay 0,1 đlg/lít a: khối lượng chất tan (g) ; Đ: đương lượng gam chất tan; V: thể tích dung dịch (lit) * Tỷ số giữa số mol của một chất (ni) trên tổng số mol ( ni ) của các chất tạo thành dung dich. VD: Dung dịch gồm 2 chất A (nA mol) và B (nB mol ). Nồng độ phần mol của 2 chất đó là: 3.Nồng độ phần mol (Ni) Ni: số phần mol chất i ni : số mol chất i ni : tổng số mol của các chất tạo nên dung dịch Cách biểu diễn Số gam chất tan tan (chất rắn) hay số mol chất tan (chất khí) trong 100 g dung môi. a: khối lượng chất tan (g) b: khối lượng dung môi (g) Độ tan của các chất S > 1g: dễ tan, 10-3 0 Khí + Lỏng  Dung dịch H 0 * 3.Độ giảm áp suất hơi –Định luật Raun 1  Độ giảm áp suất hơi  Độ giảm áp suất hơi tuyệt đối Độ giảm áp suất hơi tương đối Áp suất hơi của dung dịch : tỷ lệ với số mol dung môi (N) N-số mol của dung môi n-số mol của chất tan * 3.Độ giảm áp suất hơi –Định luật Raun 1 Vì dung dịch loãng  n  0  Ta có  Khi dung dịch loãng (n  0 ) Định luật Raun 1 “ Độ giảm áp suất hơi của dung dịch loãng bằng tỷ số giữa số mol chất tan và số mol của dung môi” 9.2.2.Nhiệt độ sôi * 1.Nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ( )  Phân tử hoạt độngTách khỏi bề mặt  Hơi t Phân tử hoạt động  Hơi   Áp suất hơi (P(dm)) Áp suất hơi (Po(dm))= Áp suất bên ngoài Hiệt tượng sôi : bay hơi xảy ra trong toàn bộ chất lõng Nhiệt độ sôi ( ) “ Nhiệt độ tại đó áp suất hơi bão hòa bằng áp suất bên ngoài trên mặt chất lỏng” 9.2.2.Nhiệt độ sôi * 1.Nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất  Sự phụ thuộc của nhiệt độ sôi của nước vào áp suất ngoài 9.2.2.Nhiệt độ sôi * 2.Nhiệt độ sôi của dung dịch ( ) Điều kiện sôi: Á.suất hơi b.hòa = Á.suất ngoài (Png) Áp suất hơi bão hòa Po(dm) > P(dd) Qúa trình đun nóng  Đun nóng t1 Po(dm) = Png P(dd) t1 Po(dm) = const P(dd) = Png Sôi ~ Sôi ~  Nồng độ d.dịch L(d.m)  H L(d.d)  H * 9.2.2.Nhiệt độ sôi 3.Độ tăng nhiệt độ sôi-Định luật Raun 2 Độ tăng nhiệt độ sôi Định luật Raun 2 hay C-nồng độ molan m-số gam chất tan trong 1000g dung môi M-khối lượng mol phân tử chất tan Ks-hằng số nghiệm sôi “Độ tăng nhiệt độ sôi tỷ lệ với nồng độ của dung dịch “ * 9.2.2.Nhiệt độ sôi 4.Quá trình sôi của dung dịch  Quá trình sôi của dung môi  Quá trình sôi của dung dịch   Trạng thái bão hòa: R  L(d.m)  H Đun nóng: L(d.m)  H 9.2.3.Nhiệt độ đông đặc * 1.Nhiệt độ đông đặc của dung môi ( ) Ví dụ : nước L  H Ph,L : áp suất hơi t Ph,L t = 0oC L  R Ph,L = Ph,R = 1atm Nhiệt độ đông đặc ( ) là nhiệt độ ở đó áp suất hơi bão hòa của pha lỏng (Ph,L ) và pha rắn (Ph,L ) bằng nhau 9.2.3.Nhiệt độ đông đặc * 2.Nhiệt đông đặc của dung dịch ( )  Điều kiện đông đặc: Á.suất hơi b.hòa = Á.suất ngoài (Png) Áp suất hơi Po(dm) > P(dd) Qúa trình đông đặc  Làm lạnh t1 Po(dm) = Png P(dd) < Png Đông đặc ~ Chưa đặc   t2 < t1 Po(dm) = Png P(dd) = Png Sôi ~ Đ.đặc ~  Nồng độ d.dịch L(d.m)  R L(d.d)  R * 9.2.3.Nhiệt độ đông đặc 3.Độ giảm nhiệt độ đông đặc-Định luật Raun 2 Độ giảm nhiệt độ đông đặc Định luật Raun 2 hay C-nồng độ molan m-số gam chất tan trong 1000g dung môi M-kh.lượng mol phân tử chất tan Ks-hằng số nghiệm đông “Độ giãm nhiệt độ đông đặc tỷ lệ với nồng độ của dung dịch “    * 9.2.3.Nhiệt độ đông đặc 4.Quá trình đông đặc của dung dịch  Quá trình đông đặc của dung môi  Quá trình đông đặc của dung dịch   Điểm ơtecti : các chất đồng thời cùng kết tinh Nhiệt độ ơtecti & Nồng độ ơtecti Trạng thái bão hòa : L(d.m)  R Kết tinh đồng thời : D.môi & Chất tan  Tổ chức ơtecti (tổ chức cùng tinh) Làm lạnh: L(d.m)  R Hiện tựợng thẩm thấu Hiện tượng chuyển một cách tự nhiên một lượng dung môi từ dung môi nguyên chất vào dung dịch qua màng bán thấm * 9.2.4.Áp suất thẩm thấu Áp suất thẩm thấu Áp suất cần đặt lên 1cm2 màng bán thấm để ngăn cản không cho dung môi nguyên chất đi vào pha loãng dung dịch * 9.2.4.Áp suất thẩm thấu Áp suất thẩm thấu Đo bằng áp suất bên ngoài tác dụng làm cho hiện tượng thẩm thấu dừng lại * 9.2.4.Áp suất thẩm thấu * Định luật Van’t Hoff  Ap suất thẩm thấu tỷ lệ thuận với nồng độ dung dịch & nhiệt độ : Áp suất thẩm thấu (atm) C: Nồng độ chất tan; T: Nhiệt độ tuyệt đối R: Hằng số khí (22,4/273 = 0,082 lít.atm/mol.độ). * Định luật Van’t Hoff Phương trình khí lý tưởng Áp suất thẩm thấu “Áp suất thẩm thấu của chất tan trong dung dịch loãng bằng áp suất gây nên bởi chất đó nếu như nó ở trạng thái khí và ở cùng nhiệt độ nó chiếm cùng thể tích như dung dịch” Ứng dụng : xác định khối lượng phân tử 2.5. Xaùc ñònh phaân töû löôïng chaát tan: * Trong đó : K - haèng soá nghieäm sôi hoặc nghiệm ñoâng Giải: Số gam glyxerin hòa tan trong 1000g nước: Nồng độ molan m= .1000= 13,8g Theo ĐL Raoult II, ta có : t = K. Cm = k  m M Hay : M = k  m t t - ñoä tăng ï nhieät ñoä sôi hay ñoä haï nhieät ñoä ñoâng ñaëc  Khi biết lượng chất tan đã hòa tan và đo được t của dung dịch là có thể xác địng KLPT chất tan VD: Khi hòa tan 2,76g glyxerin trong 200g nước thì nhiệt độ đông đặc của dung dịch thu được hạ xuống 0,2790C. Biết K = 1.86. Xác định KLPT glyxerin 2,76 200  M = 1,86x = 92 13,8 0,279