Chemistry Labs

Hoá học đại cương

Dung dịch, độ tan, tính chất tập hợp

Mô tả thành phần dung dịch, trạng thái bão hoà và độ tan phụ thuộc nhiệt độ; giải thích tính chất tập hợp theo số hạt tan và giới hạn dung dịch lí tưởng.

1 THCS2 THPT3 Đại học4 Nâng cao5 Nghiên cứu

Trực giácTrực giác: hạt và sự biến đổi

食盐搅入水中看似消失，其实离子分散在液体中。继续加入足够多的溶质，最终会有固体残留并达到平衡。

Các hạt dung môi nhỏ (xanh) đi qua màng nét đứt; hạt chất tan lớn (đỏ) thì không. Chất tan ở lại một phía và làm phía đó “đông” hơn — nguồn gốc của áp suất thẩm thấu. Tăng nhiệt độ để các hạt chuyển động nhanh hơn.

Phổ thôngPhổ thông: mô hình và quy tắc

Định nghĩa: Ý chính

Dung dịch là hỗn hợp đồng nhất của dung môi và chất tan. Ở nhiệt độ, áp suất xác định, dung dịch bão hoà cân bằng với chất tan chưa tan; độ tan định lượng thành phần ở điều kiện đó.

Với dung dịch loãng lí tưởng, định luật Raoult cho pA=xApA∗p_A=x_Ap_A^\ast. Thêm chất tan không bay hơi làm giảm phần mol và áp suất hơi dung môi. Hỗn hợp thực có thể lệch lí tưởng.

Bốn hiệu ứng tập hợp
Hiệu ứngCông thức loãng lí tưởngVí dụ đời sống
Hạ áp suất hơip_A = x_A p_A*siro đường bay hơi chậm hơn
Tăng nhiệt độ sôiΔT_b = iK_b mnước luộc mì sôi cao hơn 100 °C chút ít
Hạ nhiệt độ đông đặcΔT_f = iK_f mmuối làm tan băng trên đường
Áp suất thẩm thấuΠ ≈ icRTtế bào co hay trương trong nước mặn/nước nguyên chất
Π≈i cRT,ΔTb=iKbm,ΔTf=iKfm\Pi\approx i\,cRT,\qquad \Delta T_b=iK_bm,\qquad \Delta T_f=iK_fm

Ví dụ: Ví dụ có lời giải

Dung dịch có 0,20 mol chất tan trong 0,50 L. Tính nồng độ.

Lời giải

c = n/V = 0,20/0,50 = 0,40 mol L⁻¹. Dùng thể tích dung dịch cuối cùng, không phải thể tích dung môi trước khi pha.

Ví dụ: Ví dụ thứ hai

Bình nước làm mát có 1,0 kg nước và 0,62 mol ethylene glycol (không điện li). Ước tính độ hạ đông đặc với K_f = 1,86 °C kg mol⁻¹.

Lời giải

m = 0,62 mol / 1,0 kg = 0,62 mol kg⁻¹; i = 1 với chất không điện li; ΔT_f = 1 × 1,86 × 0,62 ≈ 1,2 °C, nên dung dịch đông gần −1,2 °C.

Dung dịch loãng có độ tăng nhiệt độ sôi và hạ nhiệt độ đông đặc gần tỉ lệ với nồng độ molan: ΔTb=iKbm\Delta T_b=iK_bm, ΔTf=iKfm\Delta T_f=iK_fm. Hệ số ii phản ánh số hạt tan hiệu dụng.

Với dung dịch loãng, hiệu ứng tập hợp phụ thuộc số hạt tan chứ không phụ thuộc bản chất: 1 mol đường và 1 mol chất không điện li khác cho cùng độ hạ đông đặc. Chất điện li phân li nên hệ số i hiệu dụng lớn hơn.

Đại họcNhìn sâu hơn

Ở mức sâu hơn, hãy phân loại hiện tượng theo hạt liên quan và theo các đại lượng bất biến. Mô hình mô tả điện tích, mật độ electron hoặc cách đếm hạt; chọn mô hình đơn giản nhất giải thích được dữ kiện đo được.

Ví dụ: Ví dụ tính toán / vận dụng

Tính áp suất thẩm thấu ở 25 °C (298 K) của dung dịch saccarozơ 0,050 mol/L trong nước (chất không điện li, i = 1). Cho R = 0,0821 L·atm/(mol·K).

Lời giải

Π = i c R T = 1 × 0,050 mol/L × 0,0821 L·atm/(mol·K) × 298 K ≈ 1,22 atm (khoảng 124 kPa).

Tài liệu tham khảo