Bài giảng Hóa đại cương - Chương X: Dung dịch - Nguyễn Minh Kha
Tóm tắt
I. KHÁI NIỆM VỀ DUNG DỊCH
II. DUNG DỊCH RẤT LOÃNG CHẤT KHÔNG ĐIỆN
LY, KHÔNG BAY HƠI VÀ CÁC TÍNH CHẤT
III. DUNG DỊCH CHẤT ĐIỆN LY
IV. CÂN BẰNG ION CỦA NưỚC TRONG DUNG
DỊCHI. KHÁI NIỆM VỀ DUNG DỊCH
1. Khái niệm về hệ phân tán và dung dịch
2. Khái niệm về độ tan S
3. Quá trình hoà tan
4. Dung dịch lý tưởng Hht = 0 và Vht = 0
5. Nồng độ dung dịch
oặc không phân cực: không điện ly. c. Thuyết điện ly hiện đại của Kablukov Quá trình ion hóa AmBn mA n+ + nBm- Quá trình phân tử hóa Số phân tử đã phân ly thành ion Tổng số phân tử đã hòa tan trong dung dịchα = = 0: dung dịch phân tử = 1: sự phân ly xảy ra hoàn toàn. d. Độ điện ly Phân loại: Chất điện ly yếu: < 1 Chất điện ly mạnh: = 1 Độ phân ly phụ thuộc vào: Bản chất chất tan và dung môi. Nồng độ dung dịch Nhiệt độ (ít) Mối liên hệ giữa và i: AmBn mA n+ + nBm- Ban đầu n0 Phân ly n0 mn0 nn0 Cb n0(1- mn0 nn0 )1()](1[ )1( 00 000 / 0 qnnmn nnmnnnnnnn mn nm BABA 1 1 q i q n qn n n RTC CRT i M M 1 )1(' 0 0 0 0 Quy ước theo độ điện ly biểu kiến: dd 0.1N Chất điện ly mạnh: có > 30% Chất điện ly yếu: có < 3% Chất điện ly trung bình: có 3% < < 30% AB A+ + B- Ban đầu C0 Điện ly C0 C0 C0 Cân bằng C0(1 - ) C0 C0 Hằng số cân bằng điện ly: 1 . 2 0C C CC K AB BA Khi << 1 : (1 - ) 1→ 0C K 3. Cân bằng trong dung dịch chất điện ly yếu Suy luận: Chất điên ly mạnh: điện ly hoàn toàn. CN 0.001 0.005 0.01 0.05 0.1 0.2 0.977 0.953 0.936 0.882 0.852 0.818 K 0.042 0.097 0.137 0.380 0.491 0.735 Thực tế: không tuân theo ĐL tác dụng khôí lượng. Ví dụ: NaCl Thực nghiệm: trong dung dịch không có phân tử trung hòa điện. Lập luận Thực tế độ điện ly = 1 < 1 hệ số đẳng trƣơng i Là số nguyên Không nguyên độ dẫn điện khi pha loãng dung dịch Không đổi Tăng lên 4. Trạng thái của chất điện ly mạnh trong dd Trong dung dịch xuất hiện lực hút tương hỗ giữa các ion → bầu khí quyển ion. Khi pha loãng, lực hút tƣơng hỗ giảm, độ dẫn điện tăng. Trong dung dịch chất điện ly mạnh có liên hiệp ion, khi pha loãng các liên hiệp ion phân ly thành các ion đơn giản. → dùng hoạt độ a thay cho nồng độ: a = fC → độ điện ly trên thực tế: độ điện ly biểu kiến. Lý thuyết chất điện ly mạnh: IIAz f ii 1 lg 2 I IzzA f mn nm BA BA 1 lg 221 ii zCI Đối với dung dịch nƣớc và ở 250C: A = 0,5 Khi I 0,01 pt trên có dạng đơn giản nhƣ sau: Izf ii 25,0lg Izzf mn nm BABA 5,0lg Phƣơng trình của Debye và Huckel 5. Cân bằng trong dung dịch chất điện ly khó tan và tích số tan a. Cân bằng dị thể của chất điện ly khó tan và tích số tan b. Tích số tan và độ tan của chất điện ly khó tan c. Ảnh hƣởng của các ion trong dung dịch đến độ tan của chất điện ly khó tan d. Điều kiện hoà tan và kết tủa của chất điện ly khó tan ddddr ClAgAgCl AgClClAg TCCK . mdd n ddrnm nBmABA n B m ABA mnnm CCT 000 ln STHTRTG nmBA Tích số tan của một chất phụ thuộc: Bản chất của dung môi và chất tan Nhiệt độ a. Cb dị thể của chất đly khó tan và tích số tan mdd n ddrnm nBmABA S mS nS nm nm BA nm T S nm nmnm nm n B m ABA Snm nSmS CCT mn nm b. Tích số tan và độ tan của chất điện ly khó tan Ion cùng loại: S mdd n ddrnm nBmABA Ion khác loại: S )()()()()( nmBA nmnmnm BA nm n B n B m A m A n B m ABA nmnm mmnnmn nm fSnmfnSmS fCfCaaT )( )( nm nm BA nm BA nm nm fnm T S c. Ảnh hƣởng của các ion trong dung dịch đến độ tan của chất điện ly khó tan Chất điện ly sẽ kết tủa khi: nmmn BA n B m A TCC Chất điện ly sẽ tan hết khi: nm mn BA n B m A TCC Trong dung dịch bão hòa n B m ABA mnnm CCT d. Điều kiện hoà tan và kết tủa của chất điện ly khó tan IV. CÂN BẰNG ION CỦA NƢỚC TRONG DUNG DỊCH 1. Sự ion hóa và tích số ion của nƣớc 2. Chỉ số pH và môi trƣờng dd 3. Khái niệm về axit, baz 4. Cách tính pH của các dung dịch Độ dẫn điện của H2O = 5,54.10 -18-1.cm-1 H2O + H2O H3O + + OH- H2O H + + OH- 14162 10 18 1000 .10.8,1]][[ OHKOHH 1410]][[ OHHKN 1610.8,1 2 OH OHHK 1. Sự ion hóa và tích số ion của nƣớc Trong nước nguyên chất: [H+] = [OH-] = 10-7 pH = 7 Trong dung dịch axit có môi trường axit: [H+] > [OH-] pH < 7 Trong dung dịch baz có môi trường baz: [H+] 7 2. Chỉ số pH và môi trƣờng dd 3. Khái niệm về axit, baz a. Thuyết cổ điển của Arrhenius b. Thuyết proton Bronsted c. Thuyết electron của Lewis a. Thuyết cổ điển của Arrhenius Axit: chất điện ly cho ion H+ Baz: chất điện ly cho ion OH- Định nghĩa: Dự đoán Axit :cho proton HA = H+ + A- Baz: nhận proton: B + H+ = BH+ Các cặp axit – baz liên hợp: HA/A-, BH+/B Tất cả các chất có chứa proton đều có thể là axit Bronsted Tất cả các chất có điện tích âm (anion) hay phân cực âm (phân tử phân cực) đều có thể là baz Bronsted b. Thuyết proton Bronsted Axit: HA + H2O A - + H3O + HA AOH Ka 3 Baz: B + H2O BH + + OH- B OHBH Kb Nƣớc: H2O + H2O H3O+ + OH - Kn = [H3O +][OH-] = 10-14 (ở 298K) Sự điện ly của axit và baz trong nước: HA + H2O A - + H3O + ][ ]][[ 3 )( HA AOH K HAa A- + H2O = HA + OH - ][ ]][[ )( A OHHA K Ab nAbHAa KOHOH A OHHA x HA AOH KK ]][[ ][ ]][[ ][ ]][[ 3 3 )()( pKa + pKb = pKn = 14 Đối với cặp axit – baz liên hợp: Định nghĩa: Axit: nhận cặp electron. Baz: cho cặp electron. Dự đoán: Axit Lewis: + có dƣ mật độ điện tích dƣơng, + có orbital trống Tất cả các cation kim loại đều là các axit Lewis. Baz Lewis + các anion (Cl-, Br-, F-, OH-) + các ptử trung hòa hoặc ion có tự do Phạm vi sử dụng: giải thích phức chất. c. Thuyết electron của Lewis aCpH lg bCpH lg14 aa CpKpH lg 2 1 bb CpKpH lg 2 1 14 m a a C C pKpH lg m b b C C pKpH lg14 mb CpKpH lg 2 1 7 ma CpKpH lg 2 1 7 ba pKpKpH 2 1 7 4. Cách tính pH của các dung dịch a. pH của dd axit mạnh và baz mạnh b. pH của dd axit yếu và baz yếu c. pH của dung dịch đệm d. pH của dung dịch muối Axit mạnh HA H+ + A- Ca Ca CaCpH H lglg Baz mạnh BOH B+ + OH- Cb Cb b bOH CpOHpH CCpOH lg1414 lglg a. pH của dd axit và baz mạnh. Axit yếu HA ↔ H+ + A- Ban đầuCa Điện ly Ca Ca Ca Cân bằng Ca(1- ) Ca Ca aa a a aaH CK C K CCC aaaaH CpKCKCpH lg2 1 lglg 2 1 lg bb CpKpOH lg 2 1 bb CpKpH lg 2 1 14 b. pH của dd axit yếu và baz yếu. Định nghiã: Dung dịch đệm là dd có pH ≈ const. Cấu tạo đệm axit: axit yếu + muối của nó đệm baz: baz yếu + muối của nó Cơ chế tác dụng của dung dịch đệm CH3COOH CH3COO - + H+ (1) CH3COONa CH3COO - + Na+ Thêm axit mạnh: cb (1) ← Thêm baz mạnh: H+ + OH- → H2O: lƣợng H +↓→ cb (1) → Pha loãng dd, độ điện ly CH3COOH ↑ c. pH của dung dịch đệm. CH3COOH CH3COO - + H+ (1) Ca(1-’) Ca’ Ca’ CH3COONa CH3COO - + Na+ Cm m a a m a a C C pK C C KHpH lglglg]lg[ HAc AcH Ka m a a am a aa C C K CC C K Ac HAc KH ' '1 ][ ][ ][ pH của dung dịch đệm d. pH của dung dịch muối Muối tạo thành từ axit mạnh và baz yếu Muối tạo thành từ axit yếu và baz mạnh Muối tạo thành từ axit yếu và baz yếu Muối tạo thành từ axit mạnh và baz mạnh HA (dd) + MOH(dd) Hthuỷ phan >0 Số phân tử muối hoà tan số phân tử muối thuỷ phân MA (dd) + H2O HẰNG SỐ THỦY PHÂN & ĐỘ THỦY PHÂN Htrung hoà <0 HẰNG SỐ THỦY PHÂN Kt: Hằng số cân bằng của quá trình thuỷ phân Độ thuỷ phân h = 1 Muối tạo thành từ axit yếu và baz mạnh anion bị thuỷ phân, dd có tính bazơ Sự điện ly:MA → M+ + A- Sự thủy phân: A- + H2O ⇌ HA + OH - Cm(1-h) Cmh Cmh Hằng số thủy phân: Độ thủy phân: Tính pH: a n t K K OHH AH HA A OHHA K 2 0 2 0 0 2 0 t hC h1 hC h1C hC A OHHA K ma n m t CK K C K h a mn ma n mm K CK CK K ChCOH m ann C KK OH K H maman ClgpK 2 1 7ClgpKpK 2 1 pH Muối tạo thành từ axit mạnh và baz yếu cation thuỷ phân, dd có tính axit Sự điện ly: MA → M+ + A- Sự thủy phân: M+ + H2O ⇌ MOH + H + Cm(1-h) Cmh Cmh Hằng số thủy phân: Độ thủy phân: Tính pH: b n t K K OHH OHM MOH M HMOH K 2 0 2 0 0 2 0 t hC h1 hC h1C hC M HMOH K mb n m t CK K C K h b mn mb n mm K CK CK K ChCH mbmbn ClgpK 2 1 7ClgpKpK 2 1 pH Muối tạo thành từ axit yếu và baz yếu Sự điện ly: MA → M+ + A- Sự thủy phân: M+ + A- + H2O ⇌ HA + MOH Cm(1-h) Cm(1-h) Cmh Cmh Hằng số thủy phân: Độ thủy phân: Tính pH: ba n t KK K OHH OHM MOH AH HA AM MOHHA K 2 2 2 22 0 2 0 t h h1 h h1C hC AM MOHHA K ba n t KK K Kh b an ba n aaa m m aa K KK KK K KhK h1 h K )h1(C hC K A HA KH baban pKpK 2 1 7pKpKpK 2 1 pH ĐIỀU KIỆN CHO PHẢN ỨNG TRAO ĐỔI MỘT CHIỀU aA + bB ⇌ cC + dD b B a A d D c C TT CC CC RTGG ln0 Nếu (∆GT )pƣ < 0 : phản ứng xảy ra theo chiều thuận. Phản ứng sẽ xảy ra nếu sản phẩm phản ứng : Chất kết tủa Chất điện ly yếu Chất bay hơi ∆GT < 0 Dựa vào (∆G0298)pƣ dự doán chiều hƣớng diễn ra của phản ứng trong thực tế (∆G0298)pƣ < - 40kJ : tự phát hoàn toàn theo chiều thuận (Kt ) (∆G0298)pƣ > +40kJ : phản ứng không tự xảy ra theo chiều thuận. - 40kJ < (∆G0298)pƣ< +40kJ : phản ứng thuận nghịch
File đính kèm:
- bai_giang_hoa_dai_cuong_chuong_x_dung_dich_nguyen_minh_kha.pdf