Chương 11 DUNG DỊCH LỎNG KHÁI NIỆM VỀ DUNG DỊCH • Đònh nghóa • Dung dòch hệ đồng thể gồm chất tan (chiếm phần nhỏ) dung môi (chiếm phần lớn), thành phần dung dòch thay đổi giới hạn rộng • • Dung dòch pha khí, lỏng hay rắn • Mỗi chất dung dòch gọi cấu tử • Dung môi chất dùng để hòa tan chất tan Tùy thuộc kích thước hạt chất phân ta có: • Huyền phù: Hệ dò thể gồm cấu tử có kích thước lớn 1μm, lớn hệ keo • • Hệ keo: Hệ dò thể có hạt phân tán có kích thước từ đến 1000 nm – Nguồn: http://en.wikipedia.org/wiki/Colloid (and suspension) • • (Nhũ tương: Hệ hạt chất lỏng không tan dung môi lỏng) Các loại dung dòch • Vậy dung dòch lỏng tạo thành hòa tan chất K, L, R vào dung môi lỏng • Trong giới hạn chương trình, xét tính chất dung dòch lỏng, loãng phân tử Sự tạo thành dung dòch • Xét trình hòa tan NaCl vào nước: • Liên kết hydro nước phải bò phá vỡ • NaCl phân ly thành Na+và Cl- • Lực lưỡng cực-ion thiết lập: • Na+ … -OH2 Cl- … +H2O • Sự tương tác chất tan dung môi gọi solvat hóa (solvation) –Nếu dung môi nước ta gọi hydrat hóa Sự thay đổi lượng tạo thành dung dòch • Có loại (bước) lượng tạo thành dung dòch: – Năng lượng tách phân tử chất tan (H1) – Năng lượng tách phân tử dung môi (H2) – Năng lượng tạo thành liên kết phân tử chất tan – dung môi (H3) • Enthalpy trình hòa tan là: Hhoà tan = H1 + H2 + H3 • Hhòa tan âm dương phụ thuộc vào lực nội phân tử trình Phân bố Enthalpy • Quá trình phá vỡ liên kết phân tử thu nhiệt • Quá trình tạo liên kết phân tử tỏa nhiệt Tính chất enthalpy dung dòch • Để xác đònh Hht dương hay âm, ta xem xét độ mạnh liên kết phân tử chất tan-chất tan chất tandung môi: • H1 H2 dương • H3 âm • Nếu H3 > H1 + H2 trình hòa tan tỏa nhiệt (ví dụ hòa tan NH4NO3 vào nước có Hht = + 26.4 kJ/mol) • Nếu H3 < H1 + H2 trình hòa tan tỏa nhiệt (ví dụ hòa tan NaOH vào nước có Hht = -44.48 kJ/mol) Quá trình hòa tan • Qui luật: Chất phân cực hòa tan dung môi phân cực, chất không phân cực hòa tan dung môi không phân cực (độ phân cực gần độ tan lớn) Nếu Hht dương không tạo thành dung dòch • NaCl xăng: lực ion-lưỡng cực yếu xăng chất không cực Do lực ion-lưỡng cực không đủ bù với lực phân ly ion • Nước octane: Nước có liên kết Hydro mạnh Không có lực hút nước octane để bù vào lực liên kết hydro CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH Phần khối lượng, ppm (parts per million) ppb (parts per billion ) Definitions: mass of component in solution mass % of component   100 total mass of solution mass of component in solution ppm of component   106 total mass of solution mass of component in solution ppb of component   109 total mass of solution Nồng độ molan (Cm, mol/kg dung môi) moles solute Cm  kg of solvent Độ tan Dung dòch bão hòa • Hòa tan: chất tan + dung môi  dung dòch • Kết tinh: dung dòch  chất tan + dung môi Cân động • Sự bão hòa: Khi cân hòa tan – kết tinh thiết lập • Độ tan: Lượng chất tan cần thiết để tạo dung dòch bão hòa điều kiện xác đònh (g chất tan/ 100g dung môi) • Ví dụ: Độ tan NaCl 100 ml H2O 100oC 35.9g Dung dòch bão hòa CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ TAN Tương tác Chất tan – Dung môi Áp suất: Độ tan khí ảnh hưởng áp suất • Đònh luật Henry: Nếu Sk độ tan chất khí A, k số, Pk áp suất riêng phần A: • S k  kPk – Hằng số Henry, phụ thuộc chất trình, đơn vò l.atm/mol, atm/(NA) Pa.m3/mol • Một số giá trò k: – Oxygen (O2) : 769.2 l.atm/mol – Carbon dioxide (CO2) : 29.4 l.atm/mol – Hydrogen (H2) : 1282.1 l.atm/mol Equation: Dimension: O2 769.23 1.3 E-3 4.259 E4 H2 1282.05 7.8 E-4 7.099 E4 CO2 29.41 3.4 E-2 0.163 E4 N2 1639.34 6.1 E-4 9.077 E4 He 2702.7 3.7 E-4 14.97 E4 Ne 2222.22 4.5 E-4 12.30 E4 Ar 714.28 1.4 E-3 3.955 E4 CO 1052.63 9.5 E-4 5.828 E4 Ảnh hưởng nhiệt độ Đònh luật Raoult • Áp suất cấu tử i dung dòch loãng phụ thuộc vào áp suất riêng phần mol dung dòch Pi  N i Pi • Nhắc lại đònh luật Dalton hỗn hợp khí: PA  N A Ptotal Psolution   N i Pi i • P0i áp suất cấu tử tinh khiết • Ni phần mol cấu tử i dung dòch •Đònh luật Raoult không lực hút dung môi – dung môi chất tan – chất tan lớn lực hút chất tan – dung môi dung dòch ĐỘ TĂNG NHIỆT ĐỘ SÔI • Tại điểm sôi chất lỏng tinh khiết, áp suất dung dòch < 1atm Do đó, cần nhiệt độ cao để đạt áp suất atm cho dung dòch (TS) Ta có: TS  K S Cm • KS số, phụ thuộc chất dung môi ĐỘ HẠ NHIỆT ĐỘ ĐÔNG ĐẶC Độ hạ nhiệt độ đông đặc đònh nghóa: Tđ = Kđ.Cm Bảng Kđ Ks cho số dung môi Boiling Point (°C) Kb (°C/(mol kg-1)) Freezing Point (°C) Kf (°C/(mol kg-1)) Aniline 184.3 3.69 –5.96 –5.87 Acetic Acid 118.1 3.07 16.6 –3.90 Benzene 80.1 2.65 5.5 –4.90 Carbon Disulfide 46.2 2.34 –111.5 –3.83 Carbon Tetrachloride 76.8 4.88 –22.8 –29.8 Chloroform 61.2 3.88 –63.5 –4.90 Cyclohexane 80.74 2.79 6.55 –20.2 Diethyl Ether 34.5 2.16 –116.2 –1.79 Ethanol 78.4 1.19 –114.6 –1.99 Formic acid 101.0 2.4 8.0 –2.77 Nitrobenzene 210.8 5.24 5.7 –7.00 Phenol 181.75 3.60 43.0 –7.27 Water 100.00 (exact) 0.52 0.0 –1.86 Solvent Sự thẩm thấu • Là di chuyển dung môi từ dung dòch có nồng độ cao đến dung dòch có nồng độ thấp thông qua màng bán thẩm • Màng bán thẩm: Chỉ cho số cấu tử dung dòch qua Ví dụ màng tế bào • Màng bán thẩm cho cấu tử chuyển qua theo hướng • Khi dung môi chuyển động qua màng, mức dung dòch cân Áp suất thẩm thấu (Đònh luật van’t Hoff) • Áp suất thẩm thấu, , áp suất cần thiết để chống lại thẩm thấu: V  nRT n     RT V   CM RT • Quá trình thẩm thấu trình tự xảy ... hạt chất lỏng không tan dung môi lỏng) Các loại dung dòch • Vậy dung dòch lỏng tạo thành hòa tan chất K, L, R vào dung môi lỏng • Trong giới hạn chương trình, xét tính chất dung dòch lỏng, loãng...KHÁI NIỆM VỀ DUNG DỊCH • Đònh nghóa • Dung dòch hệ đồng thể gồm chất tan (chiếm phần nhỏ) dung môi (chiếm phần lớn), thành phần dung dòch thay đổi giới hạn rộng • • Dung dòch pha khí, lỏng hay rắn... Nồng độ molan (Cm, mol/kg dung môi) moles solute Cm  kg of solvent Độ tan Dung dòch bão hòa • Hòa tan: chất tan + dung môi  dung dòch • Kết tinh: dung dòch  chất tan + dung môi Cân động • Sự