CHÖÔNG VI:

DUNG DÒCH

1


VI.1. Khái niệm về dung dòch:
VI.1.1. Hệ phân tán và dung dòch:
 Định nghĩa: Hệ phân tán là hệ trong đó có 1 chất phân bố (chất
bò phân tán) vào 1 chất khác (môi trường phân tán). Các chất có thể
là khí (K), lỏng (L), rắn (R).
 Phân loại: • căn cứ theo kích thước hạt chất bò phân tán:
 Hệ phân tán thô (thể lơ lững): 10-5 cm. Hệ không bền, bò sa lắng.
VD: huyền phù đất sét trong nước (hệ R-L), nhủ tương sữa hệ (L-L).
 Hệ phân tán cao (hệ keo): 10-5 – 10-7cm. Hệ cũng không bền, do
các hạt liên hợp với nhau và sa lắng.
VD: gelatin, keo dán, sương mù (hệ L-K), khói (hệ R-K).
 Hệ phân tử –ion (dung dòch phân tử – ion): 10-7 -10-8cm. Hệ này
chính là dung dòch bền.
2


•

căn cứ theo trạng thái pha của các thành phần, có 9 hệ phân tán:
Loại hệ phân tán

Ví dụ

 Khí – khí

Không khí

 Khí - lỏng

Không khí trong nước

 Khí – rắn

Hidro trong Pt (hoặc Pd…)

 Lỏng - lỏng

Xăng

 Lỏng - khí

Nước trong không khí

 Lỏng - rắn

Thủy ngân trong vàng

 Rắn - lỏng

Nước đường

 Rắn - rắn

Kẽm trong đồng


 Rắn - khí

Naphtalen trong không khí
3


VI.1.2. Khái niệm về dung dòch:
Đònh nghiã: là hệ thống gồm 2 hay nhiều chất mà thành phần
của chúng có thể thay đổi trong giới hạn rộng.


Theo đònh nghiã dung dòch giống với:
• hợp chất hóa học ở tính đồng nhất;
• hỗn hợp cơ học ở có thành phần thay đổi,
 nghiã là dung dòch chiếm vò trí trung gian giữa 2 loại này,
nhưng gần với hợp chất hóa học hơn.
Đối với dung dòch:  chất bò phân tán là chất tan,
 môi trường phân tán là dung môi.
Dung dòch có thể là khí (VD: không khí), lỏng (VD: nước
biển), rắn (VD: hợp kim Ag –Au).
Dung dịch là hệ một pha nhiều cấu tử mà thành phần của nó có thể
biến đổi trong một giới hạn nhất định
Trong thực tế, các dung dịch quan trọng nhất là dung dòch
lỏng, đặc biệt dung dòch có dung mơi là nước.
4


VI.1.3. Lý thuyết tạo thành dung dòch:
 Quá trình hòa tan và cân bằng hòa tan:

Xét trường hợp tổng quát, quá trình hòa tan chất rắn trong chất lỏng
tạo dung dòch lỏng, là một q trình thuận nghịch bao gồm 2 quá
trình ngược nhau xảy ra đồng thời:
 tách các tiểu phân chất tan ra khỏi tinh thể chất tan và phân bố
chúng vào dung môi (quá trình hòa tan);
 kết tủa các tiểu phân chất tan trong dung dòch lên bề mặt tinh
thể chất tan (quá trình kết tủa).
 Do vậy quá trình hòa tan sẽ diễn ra cho đến khi đạt được trạng
thái cân bằng hòa tan (∆G = 0)  dung dịch bão hòa:
Tinh thể chất tan ⇔ Dung dòch chất tan
Nồng độ chất tan trong dung dịch bão hòa ở những điều kiện xác
định được gọi là độ tan của chất đó.
5


Cơ chế tạo thành dung dòch: Theo lý thuyết dung dòch hiện đại
cơ chế tạo thành dung dòch bao gồm:
Quá trình vật lý (quá trình chuyển pha): cần tiêu tốn NL để
phá vở mạng tinh thể chất tan và phân tán các tiểu phân chất tan
ra tòan bộ thể tích dung dịch (NL này là nhiệt chuyển pha 
∆Hcp> 0).
Quá trình hóa học (quá trình solvat hóa): là quá trình tương tác
của các tiểu phân chất tan với dung môi tạo thành hợp chất solvat.
(nếu dung môi là nước  quá trình hydrat hóa).
Q trình hóa học này tỏa ra một nhiệt lượng, ∆Hs< 0
∆Hht = ∆Hcp + ∆Hsh
 Nếu |∆Hsh| > |∆Hcp| q trình hòa tan phát nhiệt: ∆Hht < 0
 Nếu |∆Hsh| < |∆Hcp| q trình hòa tan thu nhiệt: ∆Hht > 0
 Quá trình hòa tan tự xảy ra (∆G < 0) và có thể là thu nhiệt hay
phát nhiệt tuỳ thuộc vào quá trình vật lý (thu nhiệt) hay quá

6
trình hóa học (phát nhiệt) chiếm ưu thế:


Đònh nghiã: Nhiệt hòa tan là lượng nhiệt thu vào hay phát ra
khi hòa tan một mol chất tan. VD:
 quá trình hòa tan NH4NO3 là thu nhiệt (∆H0 = + 25,10 kJ) ,
NH4NO3 + aq → NH4NO3.aq

∆Hht = + 25,10 kJ

 còn quá trình hòa tan KOH là phát nhiệt (∆H0 = - 54,39kJ)
KOH + aq

→

KOH.aq

∆Hht = - 54,39kJ

do có tương tác giữa các tiểu phân chất tan với các phân tử
dung mơi cho các solvat, ta khơng thể coi hòa tan là một q
trình lý học thuần túy.
7


VI.1.4. Nồng độ dung dòch và cách biểu diễn.
Độ tan và các yếu tố ảnh hưởng:
1.Nồng độ là đại lượng đặc trưng cho quan hệ giữa lượng chất
tan với lượng dung môi hay dung dòch.

Nồng độ phần trăm khối lượng (%)
là số gam chất tan có trong 100 g dung dòch.
C%

Số gam chất tan
= Số gam
= dung dịch.100

a
= a + b .100

a: khối lượng chất tan (g) ; b: khối lượng dung dịch (g)
VD: Dung dịch HCl 10% là dung dịch chứa 10g HCl ngun chất
và 90g H2O
8


Nong ủoọ molan: m l soỏ mol chaỏt tan coự trong 1000g dung
mụi:
S mol cht tan
Cm= = 1000a

S kilogam dung mụi
Mb
a: khi lng chaỏt tan (g) ; b: khi lng dung dch (g);
M: phõn t gam cht tan
VD: Dung dch cha 9g gluco trong 100g H2O cú nng molan bng 0,5m:
9 1000
Cm= x = 0,5
180 100


Nng phõn t gam,nong ủoọ mol (M hay mol/lớt)
l soỏ mol chaỏt tan coự trong moọt lớt dung dũch.
1000a
S mol cht tan
CM= S lớt dung dch =
MV
VD: Dung

a: khi lng chaỏt tan (g) ;
V: th tớch dung dch (ml);
M: phõn t gam cht tan

dch NaOH cú nng 0,1M hay 0,1 mol/lớt
9


 Nồng độ đương lượng gam - nồng độ nguyên chuâån (N hay
đlg/lít) là số đương lượng gam chất tan có trong một lít dung dòch.
Số đương lượng gam chất tan

a
CN =  1000
= 
Số lít dung dịch
ĐV
a: khối lượng chất tan (g) ; Đ: đương lượng gam chất tan;
V: thể tích dung dịch (ml)
VD: Dung dịch H2SO4 có nồng độ 0,1N hay 0,1 đlg/lít


 Nồng độ phần mol Ni (tức phân sôá mol ) là tỉ số giữa số mol
của chất cần tính nồng độ trên tổng số mol của các chất tạo
thành dung dòch.
NA = Số mol chất A
Tổng số mol chất
VD: Dung dịch gồm 2 chất A và B có nồng độ phần mol của 2 chất đó
là:
nA
nB
NA= 
và NB = 
; nA , nB : số mol10
của A và B
nA + nB
n A + nB


Mối liên hệ giữa thể tích dung dịch (V) với khối lượng (m)
của nó được biết thông qua đại lượng khối lượng riêng (d):


Số gam dung dịch (m)

Số kg dung dịch

d =  =
Số mililít dung dịch (V)
Số lít dung dịch

Mối liên hệ giữa 3 loại nồng độ trên được cho bởi các biểu thức:

10d
CM= C% x ;
M

10d
CN = C% x ;
Đ

CN = z x CM

Trong đó: • M là khối lượng mol phân tử chất tan;
• Đ là đương lượng phân tử chất tan
M ; Với z:
• z= 
Đ

là số H+hay OH-của 1 phân tử axit hay baz trao đổi trong pứ
là tổng điện tích của cation hay anion trao đổi trong pứ của 1 phân tử muối.
là số electron trao đổi của 1 phân tử chất oxy hóa hay khử trong pứ.
11


2. Độ tan là đại lượng đặc trưng cho khả năng hòa tan của một chất
trong một dung môi xác đònh.
 Cách biểu thò :
Độ tan (kí hiệu S) là số gam chất tan tan trong 100 g dung môi
(ví dụ nước) cho dung dòch bão hòa tại nhiệt độ xác đònh.
 S> 10: dễ tan, S < 1: khó tan, S < 0,01 : xem như khơng tan
Độ tan của một số chất trong nước( g/100g nước) ở 200C
Chất


Độ tan

Chất

Độ tan

SbCl3

931,5

Ag2SO4

0,79

ZnI2

432

CaSO4

0,2

C6H12O6

200,0

C6H6

0,08


KOH

112,0

PbSO4

0,0041

NaCl

36

MgO

0,00052
12


 Ảnh hưởng của bản chất chất tan và dung môi:
Dung môi phân cực dễ hòa tan chất tan phân cực.
Dung môi không phân cực dễ hòa tan chất tan không phân cực.
VD: • phân tử lưu huỳnh S8khơng có cực nên S8 tan tốt trong benzen
(dung mơi khơng cực) và khơng tan trong nước (dung mơi phân cực).
• Trái lại phân tử muối ăn phân cực mạnh nên muối ăn tan trong
nước và khơng tan trong benzen.

 Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất đến độ tan
• Trong nhiều trường hợp, độ tan của chất rắn tăng theo nhiệt độ.
• Độ tan của chất khí trong nước giảm khi nhiệt độ tăng.

• Ở nhiệt độ không đổi, độ tan của chất khí trong chất lỏng tỉ lệ
thuận với áp suất khí – Định luật Henri.
• Áp suất ít ảnh hưởng đến độ tan chất rắn hay chất lỏng.
13


VI.2. Dung dòch chất không điện li và các tính chất:
Trong quá trình tạo thành dung dòch tính chất của chất tan,
dung môi thay đổi và khác với tính chất của dung dòch thu được.
 Nguyên nhân do sự tương tác giữa các tiểu phân chất tan và
dung môi và sự giảm nồng độ tiểu phân tự do của dung môi khi tạo
thành dung dòch.
Khi tăng nồng độ chất tan ảnh hưởng của 2 yếu tố trên tăng
lên mạnh làm cho các tính chất của dung dòch trở nên phức tạp.
Ngược lại khi giảm nồng độ chất tan, đặc biệt ở những nồng độ
rất loãng, ảnh hưởng của những yếu tố trên giảm mạnh đến mức
có thể bỏ qua.
Khi đó có một số tính chất của dung dòch không phụ thuộc vào
bản chất chất tan mà chỉ phụ thuộc vào nồng độ chất tan, như:
áp suất hơi bảo hòa , nhiệt độ sôi, nhiệt độ đông đặc, áp suất
thẩm thấu
14


VI.2.1. p suất hơi bão hòa :
p suất hơi bão hòa của một chất lỏng nguyên chất:
Các chất lỏng ít nhiều đều bay hơi, hơi này gây trên bề mặt chất
lỏng của nó một áp suất gọi là áp suất hơi bão hòa.
áp suất hơi bão hòa là đại lượng đặc trưng cho cân bằng L⇔H
Chất lỏng


Bay hơi, ∆H>0
Ngưng tụ,∆H<0

(∆Gbh= 0)

Chất hơi

và là đại lượng không đổi tại nhiệt độ nhất đònh đối với chất lỏng
(nguyên chất) nhất đònh.
 Vì q trình bay hơi thu nhiệt, nên khi tăng nhiệt độ thì sự bay
hơi tăng cường, do đó áp suất hơi bão hòa tăng.

VD: Sự phụ thuộc của áp suất hơi nước bão hòa vào nhiệt độ
Nhiệt độ(0C)

0

20

40

Áp suất hơi bão hòa (mmHg)

4,6

17,4

55,3


60

80

149,2
15 355,5

100
760


 Áp suất hơi bão hòa của dung dịch chứa chất tan khó bay hơi
Khi thêm một chất tan khơng bay hơi (VD: đường) vào dung mơi lỏng
(VD: nước) thì áp suất hơi bão hòa của nước sẽ giảm.
vì khi thêm chất tan, nồng độ dung mơi giảm đi, cân bằng:
nước lỏng  hơi nước phải chuyển dịch theo chiều nghịch (ngưng
tụ hơi) để bù lại sự giảm nồng độ của nước, do đó lượng hơi nước trên
bề mặt giảm, nghĩa là áp suất hơi bão hòa của dung dịch giảm.
 Ở cùng nhiệt độ, áp suất hơi bão hòa của dung dòch (P1)

luôn luôn thấp hơn áp suất hơi bão hòa của dung môi nguyên chất (Po).

 Nồng độ dung dịch càng lớn, áp suất hơi bão hòa của dung dịch
càng nhỏ, nghĩa là áp suất hơi của dung dịch P1 phải tỷ lệ thuận với
nồng độ phần mol của dung mơi N1: P1= k.N1
P1
Khi dung dịch rất lỗng: N1→1, P1→ P0 và k = 
= P0  P1= P0.N1
N1


16


Đònh luật Raoult I:
p suất hơi bão hòa của dung dòch bằng áp suất hơi bão hòa
của dung mơi ngun chất nhân với phần mol của dung dịch
Hay "Độ giảm tương đối áp suất hơi bão hòa của dung dòch, chất
tan không điện li bằng phần mol của chất tan".
P0 – P1 ∆P
P1 = P0N1 hay  =  N2
P0
P0
=
N1, N2: nồng độ phần mol của dung môi và chất tan trong dung dòch.

∆ P = P0 – P1: độ giảm tuyệt đối áp suất hơi bão hòa của dung dòch.
∆ P/P0: độ giảm tương đối áp suất hơi bão hòa của dung dòch.
n2
n2
Với những dung dòch rất loãng ta có:  ≈n
∆P

Do đó : 
P0


n2
≈
n1


⇒ ∆P≈ P0

n2
xn
1

n1 + n2

Trong đó: n2: số mol chất tan, n1: số mol dung mơi 17

1


VI.2.2. Nhieät ñoä soâi:
Nhiệt độ sôi của một chất lỏng là đại lượng đặc trưng cho cân
Bay hơi, ∆H > 0
bằng pha
L Ngưng tụ, ∆H<0 H

 ứng với mỗi áp suất nhất định chất lỏng có nhiệt độ sôi xác định
 Nhiệt độ sôi của một chất lỏng là nhiệt độ tại đó áp suất hơi bão
hòa của chất lỏng bằng áp suất ngoài và là đại lượng không đổi đ/v
áp suất bên ngoài nhất định.
VD:  nước lỏng có nhiệt độ sôi là 1000C, ứng với Pkhí quyển = 1 atm.


Sự phụ thuộc của nhiệt độ sôi của nước vào áp suất ngoài

Áp suất ngoài (mmHg)


730

760

760,2

760,4

Nhiệt độ sôi của nước (0C)

89,9

100

120

143

18


Xét dung dịch chứa chất tan khó bay hơi:
• Ở cùng áp suất bên ngồi nhất định nhiệt độ sôi của dung dòch
ln ln cao hơn so với dung môi nguyên chất.
⇒ Nồng độ dung dòch càng lớn, nhiệt độ sôi của nó càng cao.
• Định luật Raoult II:
"Độ tăng nhiệt độ sôi của dung dòch loãng chất tan không điện li
tỉ lệ thuận với nồng độ molan chất tan trong dung dòch".
∆Ts = K s × Cm
o

∆Ts = Tsdd− Tsdm( Nhiệt độ sôi của dd − nhiệt độ sôi dung môi)

 ∆Ts: độ tăng nhiệt độ sôi của dung dòch.
 Ks : hằng số nghiệm sôi của dung môi.
⇒ Giá trò của nó chỉ phụ thuộc vào bản chất dung môi.
Khi nồng độ molan bằng 1 mol kg-1, độ tăng nhiệt độ sôi đúng bằng Ks. Nước có Ks =
0,52 0C/1 mol kg-1.
 Cm: nồng độ molan của dung dịch
19


• Đ/v dung dịch chưa bão hòa ban đầu nhiệt độ sôi của dung
dịch tăng lên, chỉ đến khi dung dịch trở thành bão hòa nhiệt
độ sôi mới dừng lại không thay đổi nữa. Vì vậy nhiệt độ sôi
của dung dịch thực tế là nhiệt độ bắt đầu sôi của dung dịch.
VD: Tìm nhiệt độ bắt đầu sôi của dung dịch 9g glucose C6H12O6 hòa
tan trong 100g H2O, biết rằng hằng số nghiệm sôi của H2O là 0,52 0.
Giải: Nồng độ molan của dung dịch glucose:
9 x 
1000 = 0,5
Cm= 
180 100
m
Độ tăng nhiệt độ sôi của dung dịch: ∆Ts= 0,52 x 0,5 = 0,26
Nhiệt độ sôi của dung dịch ở 760mmHg là : 1000 + 0,260= 100,260
 Trong quá trình sôi, T0dd tiếp tục tăng tới T0 giới hạn, là T0 tại đó
bắt đầu xuất hiện tinh thể chất tan (∆ G =0).
20



VI.2.3. Nhiệt độ đông đặc:

 Nhiệt độ đông đặc của một chất lỏng là nhiệt độ tại đó áp suất
hơi bão hòa trên mặt pha lỏng bằng áp suất hơi bão hòa trên mặt
pha rắn và là đại lượng khơng đổi tại áp suất bên ngồi nhất định.
 Nhiệt độ đông đặc là đại lượng đặc trưng cho cân bằng L R
VD:  Ở 00C áp suất hơi bão hòa của H2O lỏng bằng 4,6 mmHg
và bằng áp suất hơi bão hòa của nước đá, do đó nước bắt đầu
đơng đặc.
 Nước có nhiệt độ đơng đặc là 00C, ứng với P khí quyển =1atm.

 Nhiệt độ đơng đặc của dung dịch chứa chất tan khó bay hơi:
Ở cùng áp suất bên ngồi, dung dòch có nhiệt độ đông đặc ln ln
thấp hơn so với dung môi nguyên chất.
Nồng độ dung dòch càng lớn, nhiệt độ đông đặc của nó càng thấp.
21


Đònh luật Raoult II:"Độ hạ nhiệt độ đông đặc của dung dòch
loãng chất tan không điện li tỉ lệ thuận với nồng độ molan chất tan
trong dung dòch".


∆Tđ= Tđdm – Tđdd = Kđ. Cm
∆Tđ : độ hạ nhiệt độ đông đặc của dung dòch.
Kđ: hằng số nghiệm đông của dung môi.
Nước có Kđ = 1,86 0C/ mol kg-1.
 Cũng giống như nhiệt độ sơi, nhiệt độ đơng đặc của dung dịch là
nhiệt độ bắt đầu đơng đặc.


22


VD: Tìm nhiệt độ bắt đầu đơng đặc của dung dịch 54g glucose
C6H12O6 hòa tan trong 250g H2O, biết rằng hằng số nghiệm đơng của
nước là 1,860.
Giải:
54x 
1000 = 1,2

Nồng độ molan của dung dịch glucose: Cm= 180
250
m
Độ hạ điểm đơng đặc của dung dịch: ∆Tđ= 1,86 x 1,2 = 2,230
Vậy dung dịch bắt đầu đơng đặc tại -2,230C
Trong q trình đơng đặc , T0dd tiếp tục giảm
Đònh luật Raoult II:
"Độ tăng nhiệt độ sôi và độ hạ nhiệt độ đông đặc của dung
dòch loãng, chất tan không bay hơi và không điện li tỉ lệ thuận
với nồng độ molan chất tan trong dung dòch".
23


VI.2.4. Áp suất thẩm thấu
Hiện tượng thẩm thấu:
Khi cho dung dòch chất tan trong nước tiếp xúc trực tiếp với
nước sẽ xảy ra sự khuyếch tán 2 chiều:
• các tiểu phân chất tan chuyển từ phần dung dòch sang phần
nước và
• các tiểu phân nước từ phần nước chuyển sang phần dung dòch;

còn khi không cho dung dòch chất tan và nước tiếp xúc trực tiếp
mà cho tiếp xúc qua 1 màng đặc biệt chỉ cho các tiểu phân nước
dung môi đi qua thì chỉ xảy ra sự khuyếch tán 1 chiều của các
tiểu phân nước từ phần nước sang phần dung dòch
Màng đặc biệt đó được gọi là màng bán thấm (màng colion,
nguyên sinh chất, bong bóng động vật…); sự khuyếch tán 1 chiều
được gọi là sự thẩm thấu và hiện tượng thẩm thấu được gây ra bởi
1 áp suất mà được gọi là áp suất thẩm thấu
24


Áp suất thẩm thấu đặc trưng cho khả năng thẩm thấu của dung
dòch là áp suất gây ra sự thẩm thấu và bằng áp suất bên ngoài cần
tác dụng lên dung dòch để cho hiện tượng thẩm thấu không xảy ra.
• Đònh luật Van’t Hoff
"Áp suất thẩm thấu của dung dòch có độ lớn bằng áp suất gây bởi
chất tan, nếu như ở cùng nhiệt độ đó, nó ở trạng thái khí và chiếm
thể tích bằng thể tích dung dòch".

π = RCT
π : áp suất thẩm thấu (atm); C: nồng độ mol chất tan;
T: nhiệt độ tuyệt đối;
R: hằng số khí (22,4/273 = 0,082 lít.atm/mol.độ).

25