BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ

LÊ BÍCH LIÊN

XÂY DỰNG THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT SỰ GIẢM NHIỆT
ĐỘ ĐÔNG ĐẶC CỦA DUNG DỊCH NaCl

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH: SƯ PHẠM VẬT LÝ
MÃ NGÀNH: 102

TP. HỒ CHÍ MINH – 2017
 
 


 

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ

LÊ BÍCH LIÊN

XÂY DỰNG THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT SỰ GIẢM NHIỆT
ĐỘ ĐÔNG ĐẶC CỦA DUNG DỊCH NaCl

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH: SƯ PHẠM VẬT LÝ
MÃ NGÀNH: 102

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
ThS. NGUYỄN THANH LOAN

TP. HỒ CHÍ MINH – 2017

 
 


 

Lời cảm ơn
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các Thầy, Cô trong khoa Vật lý trường Đại học
Sư phạm TP. Hồ Chí Minh đã tạo những điều kiện tốt nhất giúp đỡ em trong suốt quá
trình làm luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn cô hướng dẫn Th.S Nguyễn Thanh Loan - Đại học
Sư phạm TP. Hồ Chí Minh đã tận tình chỉ dẫn và đóng góp những ý kiến quý báu giúp
đỡ em hoàn thành luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm Vật lý nâng cao: thầy
Nguyễn Hoàng Long đã luôn tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành khóa luận.
Bên cạnh đó, em xin chân thành cảm ơn gia đình cùng bạn bè đã luôn bên cạnh giúp đỡ
tôi.
Kính chúc quý Thầy, Cô cùng bạn bè nhiều sức khỏe và thành công!
TP. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 04 năm 2017
Sinh viên


Lê Bích Liên

 
 


i
 

MỤC LỤC

MỤC LỤC ......................................................................................................................... i
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ...................................................................iv
LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 1
1. Lý do chọn đề tài .......................................................................................................... 1
2. Mục đích của đề tài ...................................................................................................... 1
3. Đối tượng nghiên cứu................................................................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................................. 2
5. Nhiệm vụ ...................................................................................................................... 2
6. Đóng góp luận văn ....................................................................................................... 3
7. Cấu trúc luận văn ......................................................................................................... 3
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN ..................................................................................... 4
1.1 Cơ sở khoa học ........................................................................................................... 4
1.1.1 Sự đông đặc ....................................................................................................... 4
1.1.2 Dung dịch .......................................................................................................... 5
1.1.3 Nguyên tắc xác định nhiệt độ đông đặc............................................................. 6
1.1.4 Các kiến thức liên quan ..................................................................................... 6
1.2 Cơ sở thực tiễn ........................................................................................................... 8
1.3 Phần mềm Cassy Lab ............................................................................................... 12

1.3.1 Định nghĩa Cassy Lab...................................................................................... 12
1.3.2 Giới thiệu phần mềm ....................................................................................... 12
CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ GIẢM NHIỆT ĐỘ ĐÔNG ĐẶC
CỦA DUNG DỊCH NaCl............................................................................................... 14

 
 


ii
 

2.1. Mục đích thí nghiệm ............................................................................................... 14
2.2. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................................ 14
2.3. Thực hành thí nghiệm ............................................................................................. 17
2.3.1 Dụng cụ thí nghiệm ......................................................................................... 17
2.3.2 Lắp ráp thí nghiệm ........................................................................................... 21
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM ..................................................................................... 25
3.1 Mục đích thí nghiệm ................................................................................................ 25
3.2 Tiến hành thí nghiệm ............................................................................................... 25
3.3 Kết quả ..................................................................................................................... 28
3.3.1 Kết quả thí nghiệm .......................................................................................... 28
3.3.2 Phân tích kết quả thí nghiệm ........................................................................... 32
3.3.3 Xử lí số liệu và nhận xét .................................................................................. 33
KẾT LUẬN .................................................................................................................... 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 40
PHỤ LỤC ....................................................................................................................... 41 

 
 



iii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Danh mục các thiết bị. ................................................................................. 17
Bảng 3.1: Bảng số liệu độ giảm nhiệt độ đông đặc theo thực nghiệm của dung dịch
muối tinh khiết. ............................................................................................................. 32
Bảng 3.2: Bảng số liệu độ giảm nhiệt độ đông đặc theo lý thuyết của dung dịch muối
NaCl tinh khiết. ............................................................................................................. 33
Bảng 3.3: Bảng kết quả tính sai số của dung dịch muối NaCl tinh khiết..................... 35
Bảng 3.4: Bảng so sánh độ giảm nhiệt độ theo thực nghiệm và lý thuyết của dung dịch
muối NaCl tinh khiết. .................................................................................................... 35
Bảng 3.5: Bảng tính độ sai lệch tỉ đối của phép đo độ giảm nhiệt độ đông đặc của dung
dịch muối NaCl tinh khiết. ............................................................................................ 36
Bảng 3.6: Bảng số liệu độ giảm nhiệt độ đông đặc theo thực nghiệm của dung dịch
muối NaCl tạp chất........................................................................................................ 37
Bảng 3.7: Bảng so sánh độ hạ nhiệt độ đông đặc của muối tinh khiết và muối tạp chất.
....................................................................................................................................... 37

 
 


iv 

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Giản đồ pha của cân bằng lỏng / hơi và lỏng / rắn của dung dịch nước chứa

chất tan không bay hơi. ................................................................................................. 5
Hình 1.2: Thí nghiệm kết nối với máy tính sử dụng cảm biến và phần mềm Cassy Lab.
....................................................................................................................................... 12
Hình 1.3: Giao diện của phần mềm Cassy Lab. ........................................................... 13
Hình 1.4: Vẽ đồ thị sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian của dung dịch. ...................... 13

Hình 2.1: Trục giá đỡ. .................................................................................................. 22
Hình 2.2: Thiết bị hạ điểm hóa rắn. ............................................................................. 23
Hình 2.3: Gắn thiết bị lên giá đỡ. ................................................................................. 23 
Hình 2.4: Hai đầu dò nhiệt độ nối với cổng A của thiết bị Cassy. ............................... 24
Hình 2.5: Kết nối thiết bị Cassy với máy tính. ............................................................. 24
Hình 3.1: Cho hỗn hợp nước đá và muối vào cốc thủy tinh. ....................................... 26
Hình 3.2: Cân khối lượng muối NaCl. ......................................................................... 27
Hình 3.3: Dung dịch muối NaCl cần khảo sát.
....................................................................................................................................... 27

 
 


v

Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn đường cong lạnh của nước tinh khiết. ............................... 28
Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn đường cong lạnh của dung dịch nước và 0,5g NaCl. ........ 29
Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn đường cong lạnh của dung dịch nước và 0,6g NaCl. ........ 29
Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn đường cong lạnh của dung dịch nước và 0,72g NaCl. ...... 30
Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn đường cong lạnh của dung dịch nước và 0,92g NaCl. ...... 30
Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn đường cong lạnh của dung dịch 0,5g NaCl tạp chất. ........ 31
Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn đường cong lạnh của dung dịch 0,6g NaCl tạp chất. ...... 31



1
 

LỜI MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Như chúng ta đã biết vật lý là một môn khoa học thực nghiệm do đó thí nghiệm đóng
vai trò hết sức quan trọng trong việc dạy học vật lý. Từ thí nghiệm mới cho ta kết quả,
cơ sở để kết luận một vấn đề. Nhưng muốn làm thí nghiệm có hiệu quả cao, cho ra kết
quả đáng tin cậy thì tốn không ít thời gian, công sức và việc trước tiên đó là phải thiết
kế thí nghiệm. Sau đó mới áp dụng thí nghiệm để tiến hành đo đạc, xử lí kết quả và kết
luận.
Áp dụng phương pháp thực nghiệm, bắt đầu từ việc quan sát những hiện tượng trong
đời sống như đối với các nước khí hậu lạnh khi tuyết rơi nhiều đường phố bị đóng băng
gây khó khăn cho việc giao thông. Vậy làm sao để khắc phục hiện tượng trên? Ta đã
biết rằng nước có nhiệt độ đông đặc ở 0ºC, do đó để tránh tình trạng nước đóng băng
tại nhiệt độ 0ºC thì ta sẽ sử dụng một số loại muối để làm giảm nhiệt độ đông đặc của
nước nghĩa là nước có thể tan ở nhiệt độ 0 độ và chỉ có thể đóng băng tại nhiệt độ có
thể dưới -10ºC. Vậy làm sao ta có thể xác định chính xác được sự giảm nhiệt độ đông
đặc này? Ta sẽ phải làm thí nghiệm để đo đạc, tính toán, từ đó, xây dựng một thí
nghiệm để khảo sát sự giảm nhiệt độ đông đặc. Chính vì thế, tôi quyết định thực hiện
đề tài: “Xây dựng thí nghiệm khảo sát sự giảm nhiệt độ đông đặc của dung dịch
NaCl”.
2. Mục đích của đề tài
 Xây dựng thí nghiệm sự giảm điểm đông đặc nhằm xác định sự giảm điểm đông
đặc sau khi hòa tan chất điện phân NaCl vào nước bằng cách so sánh giữa giá trị lý
thuyết và thực nghiệm. Xác định số ion mà chất điện phân phân ly.

SVTH: Lê Bích Liên


GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Loan


2
 

 Xác định khối lượng mol biểu kiến của chất phi điện phân từ giá trị của sự giảm
điểm đông đặc.
3. Đối tượng nghiên cứu
Cơ sở lý thuyết về điểm đông đặc của một dung dịch; cách xây dựng thí nghiệm sự
giảm điểm đông đặc; sự giảm điểm đông đặc của dung dịch NaCl.
4. Phương pháp nghiên cứu
 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: đọc và nghiên cứu tài liệu về sự biến đổi pha
của vật chất, sự nóng chảy và sự đông đặc; cấu tạo và công dụng của các dụng cụ để
thiết kế thí nghiệm, tham khảo những thí nghiệm tương tự.
 Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia: Nhờ giảng viên hướng dẫn và các giảng viên
khác trong khoa vật lý góp ý về thiết kế bộ thí nghiệm.
 Phương pháp thực nghiệm: thiết kế và lắp rắp thí nghiệm; đo đạc, xử lí và phân tích
các kết quả thực nghiệm so sánh với kết quả lý thuyết, đánh giá độ chính xác của bộ thí
nghiệm.
5. Nhiệm vụ
 Nghiên cứu cơ sở lý luận về sự đông đặc của dung dịch NaCl.
 Nghiên cứu cấu tạo và công dụng các dụng cụ thí nghiệm và lắp rắp thí nghiệm.
 Tiến hành thực nghiệm: khảo sát sự giảm điểm đông đặc của hỗn hợp chất điện
phân NaCl và nước; khảo sát dung dịch muối tạp chất và so sánh với dung dịch muối
tinh khiết.
 Xử lí kết quả thí nghiệm.
 Đánh giá thí nghiệm rút ra ưu nhược điểm từ đó đề xuất hướng cải tiến phù hợp.

SVTH: Lê Bích Liên


GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Loan


3
 

6. Đóng góp luận văn
 Xây dựng thành một bài báo cáo thí nghiệm có thể đóng góp vào học phần thí
nghiệm cơ nhiệt.
 Làm tài liệu tham khảo.
7. Cấu trúc luận văn
Dựa vào mục đích, hướng nghiên cứu trên luận văn trình bày gồm 3 chương sau:
Chương 1: Cơ sở lí luận.
Chương 2: Xây dựng thí nghiệm đo độ giảm nhiệt độ đông đặc của dung dịch muối
NaCl.
Chương 3: Thực nghiệm.

SVTH: Lê Bích Liên

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Loan


4
 

CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN

1.1 Cơ sở khoa học
1.1.1 Sự đông đặc

Sự chuyển từ thể lỏng sang thể rắn gọi là sự đông đặc. Phần lớn các chất đông đặc ở
một nhiệt độ xác định. Nhiệt độ đó gọi là nhiệt độ đông đặc, nhiệt độ đông đặc của các
chất khác nhau thì khác nhau. Trong thời gian đông đặc, nhiệt độ của chất không thay
đổi.
Một cách định nghĩa khác: “Nhiệt độ đông đặc của chất lỏng là nhiệt độ mà tại đó
áp suất hơi bão hoà của pha lỏng bằng áp suất hơi bão hoà của pha rắn”. [4].
Ví dụ như, với nước nguyên chất có nhiệt độ đông đặc là 00C ứng với áp suất hơi bão
hòa của nước đá và nước lỏng là 0,006atm. Việc hòa tan chất tan vào nước sẽ làm cho
dung dịch có nhiệt độ đông đặc thấp hơn nước nguyên chất, bởi vì sự hiện diện của
chất tan trong nước sẽ làm cho áp suất hơi của nước trong dung dịch thấp hơn áp suất
hơi của nước đá, do đó tại nhiệt độ này dung dịch không thể đông đặc vì không có sự
cân bằng của áp suất hơi giữa pha lỏng và pha rắn. Nếu ta hạ nhiệt độ, áp suất hơi của
pha rắn giảm nhanh hơn pha lỏng, kết quả sẽ dẫn đến sự cân bằng áp suất hơi của hai
pha lỏng và rắn và lúc này dung dịch sẽ đông đặc. Do chất tan làm hạ nhiệt độ đông
đặc của nước, nên các chất như NaCl, CaCl2 thường được rải trên các vỉa hè hoặc
đường lộ để tránh sự đóng băng trong mùa đông ở các nước ở vùng lạnh giá, dĩ nhiên
với điều kiện nhiệt độ bên ngoài không quá thấp.

SVTH: Lê Bích Liên

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Loan


5
 

Hình 1.1 Giản đồ pha của cân bằng lỏng / hơi và lỏng / rắn của dung dịch nước chứa
chất tan không bay hơi.
Từ giản đồ ta có thể kết luận: sự hiện diện của chất tan không bay hơi làm mở rộng
khoảng nhiệt độ mà dung dịch tồn tại ở trạng thái lỏng. Cũng giống như độ tăng nhiệt

độ sôi, độ hạ nhiệt độ đông đặc của dung dịch so với dung môi nguyên chất phụ thuộc
vào nồng độ của chất tan.
1.1.2 Dung dịch
1.1.2.1 Định nghĩa dung dịch
Dung dịch là một hệ đồng nhất của hai hay nhiều chất mà thành phần của chúng có
thể thay đổi trong một giới hạn xác định. [7].
1.1.2.2 Dung dịch NaCl
Tên gọi là natri clorua, muối ăn, muối, muối mỏ, hay halua, là hợp chất hóa học với
công thức hóa học NaCl, là muối chủ yếu tạo ra độ mặn trong các đại dương và của
chất lỏng ngoại bào của nhiều cơ thể đa bào.

SVTH: Lê Bích Liên

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Loan


6
 

Khối lượng phân tử: 58,44 g/mol.
Tính chất vật lí: chất rắn màu trắng, tan tốt trong nước, nhiệt độ nóng chảy cao,
nặng hơn nước.
1.1.2.3 Nồng độ dung dịch
Nồng độ dung dịch là đại lượng biểu thị chất tan trong dung dịch. Có một số cách
biểu thị tùy vào mục đích sử dụng. Trong bài luận văn này, tôi sử dụng nồng độ molan.
Nồng độ molan biểu thị số mol chất tan trong 1000g dung môi. [5].
Kí hiệu: m hay Cm.
1.1.3 Nguyên tắc xác định nhiệt độ đông đặc
Nhiệt độ đông đặc của một dung dịch là thấp hơn so với các dung môi tinh khiết.
Nhiệt độ đông đặc của dung dịch có thể được xác định bằng thực nghiệm sử dụng một

thiết bị phù hợp. Và biết được hằng số nghiệm lạnh của một dung môi thì khối lượng
phân tử của các chất hòa tan trong nó có thể được xác định.
1.1.4 Các kiến thức liên quan
 Hóa thế.
Hóa thế là số đo khả năng sinh công của hệ khi thêm một cấu tử nào đó vào hệ, đặc
trưng cho độ hoạt động của cấu tử ở trạng thái đang xét, khả năng tham gia vào quá
trình hóa học của cấu tử và tính không bền của cấu tử: tự chuyển từ trạng thái hóa thế
cao sang trạng thái có hóa thế thấp hơn. [6].
|

μ

SVTH: Lê Bích Liên

μ

|

RTln

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Loan


7
 

|

 μ : thế hóa chuẩn của i.
 xi: phần tử của i trong dung dịch.

 Phương trình Gibbs-Helmholtz: dạng vi phân mô tả ảnh hưởng của nhiệt độ đến
thế đẳng áp G. [6].
⁄

d
d

;

const.

 Định luật Raoult II: “Độ hạ nhiệt độ đông đặc của dung dịch loãng chất tan
không điện ly tỷ lệ thuận với nồng độ molan chất tan trong dung dịch”. [5], [7].
Định luật này chỉ nghiệm đúng với dung dịch loãng.
∆TF = mKc
 ∆TF: độ giảm nhiệt độ đông đặc.
 m: nồng độ molan chất tan trong dung dịch.
 Kc: hằng số nghiệm lạnh của dung môi. Kc không phụ thuộc vào bản chất của
chất tan mà chỉ phụ thuộc vào bản chất của dung môi.
Để áp dụng được định luật Raoult, Van’t Hoff phải đưa thêm hệ số điều chỉnh i
(gọi là hệ số đẳng trường hay hệ số Van’t Hoff). [5].
 Đối với dung dịch loãng của các chất không điện li: i = 1.
 Đối với dung dịch loãng của axit, bazo hay muối: i > 1.

SVTH: Lê Bích Liên

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Loan


8

 

1.2 Cơ sở thực tiễn
Để xây dựng một bài thí nghiệm hoàn chỉnh nhất thì việc tham khảo phương pháp của
một số nhà nghiên cứu đã làm là cần thiết. Bài thí nghiệm này được xây dựng và áp
dụng chủ yếu ở nước ngoài [8], tại Việt Nam chưa có một báo cáo hoàn chỉnh về vấn
đề xây dựng thí nghiệm này. Họ đã xây dựng thành các bài thí nghiệm cho học sinh,
sinh viên thực hành. Với phương pháp xây dựng như sau:
Dựa trên những cơ sở, nguyên tắc xác định nhiệt độ đông đặc, họ khảo sát nhiều dung
dịch khác nhau như muối NaCl, dung dịch Methanol CH3OH, Axit Stearic CH3(CH2)16-COOH, cyclohexane C6H12,…Trên nguyên tắc làm lạnh dung dịch bằng hỗn
hợp nước đá và muối. Sau đó, ghi lại sự thay đổi nhiệt độ của dung dịch từng phút một
bằng những cách sau :
 Dùng nhiệt kế và đồng hồ bấm giây để đo. Cách này cần sự tỉ mỉ, thủ công, thường
kết quả chính xác không cao, tốn nhiều thời gian vì phải làm đi làm lại nhiều lần để có
kết quả chính xác.
 Do đó, các nhà nghiên cứu đã cải tiến và đưa ra những phần mềm kết nối với máy
tính để đo chính xác nhiệt độ hơn. Trong các bài thí nghiệm trên, họ đa số sử dụng
những thiết bị, phần mềm kết nối với máy tính để việc đo đạc trở nên chính xác hơn.
Một số chương trình phần mềm họ sử dụng như là LabPro System, MicroLab,
CassyLab,…
Từ đó, tính toán theo lý thuyết để kiểm chứng lại thực nghiệm.
Xây dựng công thức xác định nhiệt độ đông đặc
Áp suất hơi của một chất lỏng được hạ xuống khi chất lỏng được làm lạnh. Tại thời
điểm đóng băng, áp lực hơi của pha lỏng và rắn đều giống nhau. Nếu một lượng nhỏ
chất B tan trong dung môi A, nhiệt độ chảy của dung dịch giảm so với của dung môi A.
Điều này được dự báo là dung môi thì có thể kết tinh còn hỗn hợp thì không thể thành

SVTH: Lê Bích Liên

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Loan



9
 

|

tinh thể. Thế hóa μ của chất A trong hỗn hợp tại nồng độ cao:
|

μ

|

μ

(1.1)

RT ⋅ ln

Thế hóa của pha rắn tinh khiết μ cân bằng với pha lỏng tương ứng với thế hóa chuẩn
μ

μ

của dung môi A (μ
μ

|


μ

). Khi cả 2 pha cân bằng ta được μ

|

μ

(1.2)

RT ⋅ ln

Thế hóa của chất tinh khiết cân bằng với enthalpy GF, biểu thức (1.2) thành
|

(1.3)

RT ⋅ ln

Từ phương trình Gibbs-Helmholtz
d G⁄T
dT

H
;
T

const.

(1.4)


dlnx
dT

(1.5)

Và phương trình (1.3), ta được:
H

H

|

RT

Δ H
RT

Các phản ứng tổng hợp enthalpyΔ

có thể được coi là liên tục với sự thay đổi nhiệt

độ nhỏ. Tích phân phương trình (5) với xa tiến tới 1 và T tiến tới T0
Δ H 1
R T

lnx
Bởi ∆T

T


1
T

Δ H T T
TT
R

(1.6)

T rất nhỏ so với T0 , do đó TT0 = T02. Nếu 1 lượng xB thay thế, do đó

xA được thay bằng 1

SVTH: Lê Bích Liên

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Loan


10
 

Δ H T T
R
T

ln 1

x


(1.7)

Biểu thức (1.7) có thể khai triển:
Δ H ⋅ ∆T
RT

x

1
x
2

1
x
3

. ..

(1.8)

Do xB nhỏ, chỉ xét số hạng đầu tiên. Nhiệt độ giảm điểm đông đặc:
∆T

RT
⋅x
Δ H

(1.9)

Trong dung dịch loãng, lượng chất tan có thể biểu thị gần đúng bằng mB MA / mA MB.

MA, MB và mA, mB là khối lượng mol và khối lượng của dung môi A và chất tan B.
RT m M
⋅
Δ H m M

∆T

RT M
m
⋅
Δ H m M

(1.10)

mà mB / mA MB = m / 1000, m : nồng độ phân tử gam
∆T

RT M
m
⋅
Δ H 1000

(1.11)

K ⋅m

Với KC không đổi được gọi là hằng số nghiệm lạnh.
Ta có Kc của nước là 1,858 kg.K/mol
Khi xác định khối lượng mol của một chất hòa tan, thực tế là số mol nB tương ứng với
số lượng của các hạt tự do chuyển động phải được đưa vào xem xét. Nếu nB phân tách

thành các hạt nhỏ hơn z trong dung dịch, sau đó số mol thực hiện là

SVTH: Lê Bích Liên

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Loan


11
 

n

n 1

z

1 α

(1.12)

Với α là mức độ phân ly. Dưới những điều kiện nhất định, việc xác định khối lượng
mol bằng phép nghiệm sôi, do đó chỉ cung cấp khối lượng mol rõ ràng MS có sau đó
được chuyển đổi:
M

1

M
z 1 α


(1.13)

Khi nồng độ cao hơn, sự tương tác giữa các ion cũng được đưa vào. Hệ số thẩm thấu f0
được sử dụng để mô tả sự tương tác này. Hệ số này có giá trị vào khoảng 0 đến 1 và giá
trị 1 là giá trị lý tưởng.
n

n 1

zf

1 α

(1.14)

Định luật van’t Hoff và Raoult chỉ áp dụng đúng cho các dung dịch loãng của các chất
không bay hơi, không điện li.
Để có thể áp dụng được cho cả dung dịch điện li van’t Hoff đã đưa thêm vào các công
thức một số hệ số bổ sung i

1

1 α . Khi đó:

zf
∆T

K . m. i

Như vậy, với dung dịch không điện li thì i = 1, còn đối với dung dịch điện li thì i > 1

Vậy để xác định nhiệt độ đông đặc của một dung dịch ta có công thức:
ΔTF = T0F - TF =K . m. i

SVTH: Lê Bích Liên

(1.15)

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Loan


12
 

1.3 Phần mềm Cassy Lab
1.3.1 Định nghĩa Cassy Lab
Cassy Lab là phần mềm xử lí số liệu thu thập được từ cảm biến Cassy. Phần mềm
này cung cấp cho người dùng nhiều tiện ích, giao diện đơn giản và dễ sử dụng để phân
tích các kết quả thí nghiệm.

Hình 1.2 Thí nghiệm kết nối với máy tính sử dụng cảm biến và phần mềm Cassy Lab.
1.3.2 Giới thiệu phần mềm
Trong thí nghiệm này, tôi sử dụng phần mềm Cassy Lab để vẽ đồ thị. Phần mềm
Cassy Lab có thể:
 Thu thập dữ liệu trực tiếp từ cảm biến.
 Lấy ra các số liệu và vẽ đồ thị để mô tả kết quả thí nghiệm.
 In đồ thị và bảng dữ liệu.

SVTH: Lê Bích Liên

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Loan



13
 

Mở chương trình Cassy trên máy tính ta thấy hộp thoại.

Hình 1.3 Giao diện của phần mềm Cassy Lab.
Sau khi thu thập số liệu về nhiệt độ của dung dịch từ cảm biến Cassy sẽ được phần
mềm Cassy Lab vẽ thành đồ thị theo thời gian và bảng số liệu tương ứng của nhiệt độ
theo thời gian cũng được ghi lại một cách chính xác. Từ đó, ta thu được đồ thị biểu
diễn đường cong lạnh của dung dịch và xác định được nhiệt độ đông đặc của dung dịch
theo thực nghiệm.

Hình 1.4 Vẽ đồ thị sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian của dung dịch.

SVTH: Lê Bích Liên

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Loan


14
 

CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG THÍ NGHIỆM ĐO ĐỘ GIẢM NHIỆT ĐỘ
ĐÔNG ĐẶC CỦA DUNG DỊCH NaCl

2.1. Mục đích thí nghiệm
 Xác định sự giảm điểm đông đặc của dung dịch muối NaCl bằng cách so sánh giữa
giá trị lý thuyết và thực nghiệm, xác định số ion mà dung dịch phân ly.

 Xác định khối lượng mol biểu kiến của chất phi điện phân từ giá trị của sự giảm
điểm đông đặc.
2.2. Cơ sở lý thuyết
Do áp suất hơi của dung dịch chứa chất hòa tan không bay hơi thấp hơn của dung môi
tinh khiết. Vì vậy, điểm đông đặc của dung dịch chứa chất tan thấp hơn của dung môi
tinh khiết. Độ giảm nhiệt độ đông đặc của dung dịch là
ΔTF = T0F - TF

(2.1)

Trong đó, T0F: điểm đông đặc của dung môi tinh khiết (nước).
ΔTF: độ giảm nhiệt độ đông đặc của dung dịch (dung dịch NaCl).
TF: điểm đông đặc của dung dịch.
Điểm đông đặc dưới của một dung dịch phụ thuộc vào số hạt chất tan mà không phụ
thuộc vào loại chất tan nếu điều kiện sau được thỏa mãn:
Chất tan không phản ứng với dung môi, không tạo thành kết tủa hoặc tạo hợp chất
mới. Cấu trúc phân tử của chất tan và dung môi phải khác nhau nếu không sẽ tạo ra
các tinh thể hỗn hợp.

SVTH: Lê Bích Liên

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Loan


15
 

Đối với dung dịch loãng: ∆TF = mKc = T°F – TF
Trong đó, m: nồng độ Molan của dung dịch.
Kc: hằng số nghiệm lạnh của dung dịch.

Giá trị của Kc của nước là 1,858 kg.K/mol
 Xét dung dịch chất điện li như NaCl, tan trong nước; trong trường hợp này tách ra
chất hòa tan để tạo thành ion trong dung dịch. Do đó, dung dịch chứa chất tan điện ly
có nhiều hạt hơn là dung dịch chứa chất tan không điện ly. Như là dung dịch NaCl sẽ
phân ly thành ion (+) Na+ và ion (-) Cl- .
NaCl  Na   Cl 

Việc này dẫn tới nồng độ Molan của chất hòa tan (ion trong trường hợp này) gấp đôi so
với chất tan không điện li và ∆TF lớn gấp hai lần. Mặt khác, nếu hạt chất hòa tan liên
kết trong dung dịch tạo thì số hạt chất hòa tan giảm, gây ra ∆TF sẽ nhỏ hơn so với chất
hòa tan không liên kết.
Mức độ phân ly hoặc việc kết hợp hạt chất hòa tan được đưa ra bởi yếu tố Van't Hoff i.
Yếu tố này là tỷ lệ số mol của hạt chất hòa tan trong giải pháp cho số mol của chất hòa
tan.
Nếu chất hòa tan tồn tại dưới dạng các phân tử đơn (không tách ra hoặc liên kết) trong
dung dịch thì i = 1.
Nếu chất hòa tan phân ly trong dung dịch thì i > 1.
Nếu chất hòa tan liên kết trong dung dịch thì i < 1.

SVTH: Lê Bích Liên

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Loan


16
 

Giá trị của yếu tố Van't Hoff phụ thuộc vào: bản chất của chất hòa tan, dung môi và
nồng độ chất hòa tan trong dung dịch. Chúng ta có thể xác định các yếu tố Van't Hoff
nghiệm cho một chất tan nhất định, dung môi và hàm lượng các chất hòa tan, bằng

cách so sánh nhiệt độ đông đặc đo bằng thực nghiệm với nhiệt độ đông đặc tính toán
được đưa ra bởi phương trình
i=



ự
ý

ệ
ế

Công thức khác của nhiệt độ đông đặc: ∆TF = imKc

(2.2)

Từ công thức này cũng có thể xác định được số ion mà dung dịch phân ly.
 Từ độ giảm nhiệt độ đông đặc của một dung dịch có thể xác định được khối lượng
mol của chất tan.
Nếu biết hằng số nghiệm lạnh của dung môi và sử dụng phương trình (2.2), ta tính
được nồng độ mol của chất tan:
m=

∆

(2.3)

Từ nồng độ mol và khối lượng được biết đến của dung môi, ta có thể được tìm được số
mol chất tan. Từ mol của chất tan và khối lượng được biết đến của chất tan thì khối
lượng mol của chất tan có thể được xác định.


SVTH: Lê Bích Liên

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Loan


17
 

2.3. Thực hành thí nghiệm
2.3.1 Dụng cụ thí nghiệm
Bảng 2.1: Danh mục các thiết bị.
STT

Tên thiết bị

Số lượng

1

Thiết bị hạ điểm hóa rắn

1

2

Thiết bị cảm biến Cassy

1


SVTH: Lê Bích Liên

GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Loan