Bài giảng Hóa phân tích - Chương 2: Các khái niệm và định luật cơ bản

CHƯƠNG 2
CÁC KHÁI NIỆM VÀ 
ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN
1
NỘI DUNG
1.
DUNG DỊCH VÀ
NỒNG ĐỘ
DUNG DỊCH
¾ Khái niệm dung dịch
¾ Các loại nồng độ dung dịch và cách biểu thị
¾ Các cách quy đổi giữa các dạng nồng độ
2.
CÂN BẰNG HOÁ
HỌC – ĐL TÁC DỤNG KHỐI 
LƯỢNG
3.
ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG ĐƯƠNG LƯỢNG
2
DUNG DỊCH –
NỒNG ĐỘ
DD
1.
KHÁI NIỆM DUNG DỊCH
Dung dịch (dd) là
hệ đồng thể
do sự
phân tán của các phân 
tử
hay ion vào nhau
1.
R/L
(dd NaCl)
2.
L/L (Rượu/H2
O)
3.
K/L (DD HCl)
4.
R/K (bụi/ko khí)
5.
R/R (hợp kim)
6.
 L/K (sương mù)
chất phân tán 
(chất tan)
Môi trường phân 
tán (d_môi)
Tùy trạng thái tập 
hợp của chất phân 
tán và
MT phân tán
Thành phần thay đổi trong một 
giới hạn rộng
các dạng dd khác nhau
3
DUNG DỊCH –
NỒNG ĐỘ
DD
¾ Nồng độ dd: lượng chất tan trong lượng dmôi xác định.
¾ Dung dịch loãng ⇒ chất tan ít
¾ Dung dịch đậm đặc ⇒ chất tan chiếm tỷ lệ lớn.
¾ Dung dịch bão hoà ⇒ chứa chất tan tối đa.
• m (g): Khối lượng chất tan •
q (g) : Khối lượng dung môi
• Vx
(ml): Thể
tích chất tan
• V (ml) : Thể
tích dd cho hoà
tan m (g) vào Vx
(ml) dung môi
• d (g/ml): Khối lượng riêng của dd thu được.
Các đại lượng liên quan đến chất tan và
dung môi 
trong dung dịch
4
DUNG DỊCH –
NỒNG ĐỘ
DD
™ CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DD
¾Độ tan S: lượng chất tan trong 100 g dung môi để tạo 
nên dd bão hoà (ở điều kiện to và P xác định).
¾Nồng độ khối lượng (g/l): Số g chất tan có trong 1 lít 
dd
¾Độ chuẩn (T): Số g (hay mg) chất tan trong 1 ml DD
100.
q
mS =
1000./ V
mC lg =
V
mT mlg =/ 1000./ V
mT mlmg =
5
DUNG DỊCH –
NỒNG ĐỘ
DD
™CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DD
¾ Nồng độ phần trăm (%): Có ba dạng biểu diễn 
™%(khối lượng/khối lượng): số g chất tan trong 100 g dd.
™%(khối lượng/thể tích): số g chất tan trong 100 ml dd.
™%(thể tích/thể tích): số ml chất tan trong 100 ml dd.
100.)/%(
qm
mKLKLC +=
100.)/%(
V
mTTKLC =
100.)/%(
V
VTTTTC x=
6
DUNG DỊCH –
NỒNG ĐỘ
DD
™ CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DD
¾ Nồng độ phần triệu (ppm): Biểu diễn khối lượng chất 
tan có trong 106 lần khối lượng mẫu cùng đơn vị
1 ppm = 1 g chất tan trong 106
g hay 1000 kg mẫu
= 1 mg chất tan trong 106
mg hay 1 kg mẫu
™ Nếu mẫu lỏng và dd loãng ⇒ d ≈ 1 g/ml
⇒
C(ppm) = C(mg/l)
¾ Nồng độ mol: Số mol chất tan trong 1 lít dd
610.)(
qm
mppmC +=
VM
mCM
1000.=
7
DUNG DỊCH –
NỒNG ĐỘ
DD
™CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DD
¾ Nồng độ molan: biểu diễn số mol chất tan trong 1000 
g dung môi
¾ Nồng độ phần mol: là tỷ số giữa số mol của cấu tử i
(ni) trên tổng số mol các chất tạo thành dd
qM
mCm
1000.=
N
nN ii =
8
DUNG DỊCH –
NỒNG ĐỘ
DD
™CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ DD
¾ Nồng độ đương lượng: Số đương lượng chất tan trong 
1 lít dung dịch.
¾ Đương lượng (Đ): là phần khối lượng của nguyên tố hay 
hợp chất kết hợp hay thay thế vừa đủ với một đơn vị 
đương lượng, hoặc một đương lượng của nguyên tố khác
Một đơn vị đương lượng
bằng 1,008 phần khối lượng H2
 hay 8 phần khối lượng O2
.
VĐ
mCN
1000.=
9
DUNG DỊCH –
NỒNG ĐỘ
DD
™ CÁCH TÍNH ĐƯƠNG LƯỢNG
¾ Đối với nguyên tố: 
¾ Đối với hợp chất AB: 
⇒
Số đơn vị đương lượng n thay đổi tùy theo phản ứng
n
M
Đ XX =
• ĐX
 : Đ của nguyên tố
X
• MX
: KLNT của X
• n : Số
hoá
trị
của X
n
M
Đ ABAB =
• ĐAB
 : Đ của hợp chất AB
• MAB
: KLPT của AB
• n : Số đơn vị đương lượng
10
DUNG DỊCH –
NỒNG ĐỘ
DD
™ ĐƯƠNG LƯỢNG HỢP CHẤT
¾ AB là chất oxy hoá - khử: n là số điện tử trao đổi ứng với 
1 mol AB
2KMnO4
+ 10FeSO4
+ 8H2
SO4
= 2MnSO4
+ 5Fe2
(SO4
)3
+ K2
SO4
+ 8H2
O
KMnO4
: Mn7+
Mn2+: Nhận 5 e-
⇒ 631
5
03158
5
4
4
,,
M
Đ KMnOKMnO ===
Cl2
+ 2e−
→ 2Cl−
Đ(Cl2
) = M (Cl2
) / 2
Đ(HCl) = M(HCl) / 1
Cr2
O72−
+ 6e−
→ 2Cr3+
Đ(K2
Cr2
O7
) = M/ 6
Đ(CrCl3
) = M / 3
S4
O62−
+ 2e−
→ 2 S2
O32−
Đ(Na2
S4
O6
) = M / 2
Đ(Na2
S2
O3
) = M / 1
Fe2
(SO4
)3 + 2e−
→ 2FeSO4
Đ(FeSO4
) = M / 1
Đ(Fe2
(SO4
)3 )
= M / 2
11
DUNG DỊCH –
NỒNG ĐỘ
DD
™ ĐƯƠNG LƯỢNG HỢP CHẤT
¾ AB là axit hay baz: n là số ion H+ hay OH- thực sự tham 
gia phản ứng trong 1 mol AB.
™ Với các axit đơn chức (HCl, HNO3), baz đơn chức (NaOH, 
KOH hay NH4OH (NH3)) ⇒ Đ = M.
™ Với các axit hay bazo đa chức ⇒ đương lượng tuỳ thuộc 
vào phản ứng. 
Ví
dụ, với Na2
CO3
, có hai đương lượng khác nhau tuỳ
phản ứng
Na2
CO3
+ HCl = NaHCO3
+ NaCl ⇒ Đ = M/1
Na2
CO3
+ 2HCl = NaCl + CO2
+ H2
O ⇒ Đ = M/2
12
DUNG DỊCH –
NỒNG ĐỘ
DD
™ ĐƯƠNG LƯỢNG HỢP CHẤT
¾ AB là hợp chất ion (muối): ĐAB là lượng AB có khả năng 
trao đổi với 1 mol ion mang điện tích +1 hay -1.
Đ(NaCl) = M/ 1
 Đ(BaCl2
) = M / 2
Đ(Fe2
(SO4
)3 )
= M / 6
13
DUNG DỊCH –
NỒNG ĐỘ
DD
™ ĐƯƠNG LƯỢNG HỢP CHẤT
¾ AB là phức chất:
¾ Nếu AB là phức chất được tạo thành từ sự kết hợp ion 
kim loại trung tâm Mn+ với các phối tử L (ligand) theo PỨ:
Mn+
+ x L = [MLx
]m
⇒
Đương lượng của phức chất (hoặc thành phần) được xác 
định giống ĐL của muối
Ví dụ: Cu2+
+ 4 NH3
= [Cu(NH3
)4
]2+
Đ(Cu2+) = M /2
Đ [Cu(NH3
)4
]2+ = M /2
 Đ(NH3
) = M / ½
= 2M
14
DUNG DỊCH –
NỒNG ĐỘ
DD
™Pha trộn từ hai dung dịch đã biết nồng độ
™Liên hệ giữa một số nồng độ thông dụng
ca
bc
m
m
b
a
−
−=
+ a, b: Nồng
độ
% của
các
dung dịch
ban đầu
(a > b)
+ c : Nồng
độ
% của
dung dịch
mong
muốn
+ ma
, mb
: Khối lượng
của
dung dịch
nồng
độ
a và
b
n
CC NM = M
dCCM
%..10=
Đ
dCCN
%..10=
15
HOẠT ĐỘ
™ Trong dd, các chất tan → các ion. Khi có đồng thời nhiều 
ion trong dd ⇒ lực tương tác ion μ
⇒ Giảm khả năng hoạt động ion
⇒ Ion chỉ
còn hiện diện với nồng độ
hiệu dụng a (thay vì
c)
a = f . c
™ Công thức tính lực ion μ
™
™ Từ μ ⇒ suy ra f theo các công thức nghiệm hay bảng tra 
trong sổ tay (sách trang 30 – 31).
∑
=
=
n
i
ii ZC
1
2
2
1μ
hoạt độ hệ
số
hoạt độ
(phụ
thuộc μ)
16
HOẠT ĐỘ
Ví dụ : Tính hoạt độ của dung dịch KCl và
của K+, Cl− 
trong nước có C = 0,01M
KCl → K+
+ Cl−
aKCl
= aK
+ = aCl
−
= 0,89×0,01 = 0,0089 M
Lưu ý:
™ Dung dịch loãng ⇒ μ ≈ 0 nên f = 1 và a = c
™ Hoạt độ thường được ký hiệu bằng dấu ().
™ Trong HPT, dd thường loãng nên thường lấy f =1 
17
QUÁ
TRÌNH HOÀ
TAN VÀ
TẠO TỦA
Quan sát các hiện tượng sau:
™ Khi cho muối vào trong nước ⇒ muối tan ⇒ Hoà tan
™ Khi tiếp tục cho muối vào dung dịch ⇒ dung dịch bão hòa 
⇒ muối không tan nữa.
™ Khi cho bay hơi dung dịch bão hoà⇒ muối rắn tách ra 
⇒ Quá
trình kết tủa
¾ Quá trình hòa tan và kết tủa là hai hiện tượng ngược 
nhau của một phản ứng thuận nghịch. 
AgNO3
+ NaCl AgCl ↓
+ NaNO3
 Theo (1) : phản ứng tạo tủa AgCl với vkt
 Theo (2) : phản ứng hòa tan AgCl với vht
(1) = (2) khi vkt
= vht
⇒
Hệ đạt trạng thái cân bằng
⎯→⎯ )1(⎯⎯← )2(
18
QUÁ
TRÌNH HOÀ
TAN VÀ
TẠO TỦA
AgNO3
+ NaCl AgCl ↓
+ NaNO
¾ Tại trạng thái cân bằng, tích số hoạt độ (Ag+)(Cl-) là hằng 
số và được gọi là tích số tan của AgCl, ký hiệu TAgCl.
TAgCl
= (Ag+)(Cl-) = aAg+.aCl-.
¾ Tổng quát:
¾ Nếu là hợp chất AB: AB↓ ⇔ An+ + Bn-
TAB
= aA+.aB−
= [An+].[Bn−].fA
.fB 
(fA
,fB : hệ số hoạt độ của A,B)
¾ Nếu là hợp chất AmBn : AmBn→ mAn+ + nBm−
TAmBn
= aAn+m×
aBm−n
= [An+]m.[Bm−]n. fAm.fBn
⎯→⎯ )1(⎯⎯← )2(
19
QUÁ
TRÌNH HOÀ
TAN VÀ
TẠO TỦA
LIÊN HỆ
GIỮA ĐỘ
TAN VÀ
TÍCH SỐ
TAN
™ Độ tan: Với chất điện ly ít tan, độ tan là khả năng tan tối 
đa→ tạo thành các ion trong dung dịch.
Đơn vị độ
tan: g/l hay mol/l.
™ Xét tổng quát, nếu AmBn là chất điện ly ít tan và trong dung 
dịch không có ion nào khác hiện diện, ta có
Am
Bn
↔ mAn+
+ nBm−
S mS nS
Do chất ít tan nên c rất nhỏ
và
f ~1 ⇒
a ~ c
TAmBn
= [An+]m.[Bm−]n
S = nm nm
AmBn
nm
T+
.
20
CÂN BẰNG HOÁ
HỌC 
ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG KHỐI LƯỢNG
¾ Thực tế, có nhiều loại phản ứng hoá học khác nhau:
™ Phản ứng hoàn toàn: các chất phản ứng hết với nhau,
ví
dụ: 2H2
+ O2
→
2H2
O
™ Phản ứng không hoàn toàn (thuận nghịch): phản ứng 
không diễn ra đến cùng ⇒ đạt cân bằng.
H2
+ I2
⇔
2HI
¾ Với PƯ thuận nghịch, định luật tác dụng khối lượng:
aA + bB cC + dD
ba
cd
ba
cd
BA
CD
BA
CDK
][][
][][
).()(
).()( ==
⎯⎯← )2(⎯→⎯
)1(
21
ĐỊNH LUẬT TÁC DỤNG ĐƯƠNG LƯỢNG
¾ ĐL Danton: “Trong một phản ứng hóa học, một đương 
lượng của chất này chỉ thay thế hay kết hợp với 
một đương lượng của chất khác mà thôi”.
Với phản ứng: A + B →
D + E
BBAA CVCV .. =
• mA
, mB
 : khối lượng của A, B
• ĐA
, ĐB
 : đương lượng gam của A, B
• VA,
, VB
: Thể
tích của A và
B tác dụng vừa đủ
với nhau
B
A
B
A
B
B
A
A
Ñ
Ñ
m
m
hay
Ñ
m
Ñ
m ==
22