Hóa học - Đại cương về dung dịch

pdf 48 trang vanle 8061
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Hóa học - Đại cương về dung dịch", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfhoa_hoc_dai_cuong_ve_dung_dich.pdf

Nội dung text: Hóa học - Đại cương về dung dịch

  1. ĐI CNG V DUNG DCH 1
  2. MC TIÊU 1. Đnh nghĩa đúng vƠ tính toán đc những loi nồng độ khác nhau sử dng trong hóa học. 2. Mô t hin tng thẩm thu vƠ gii thích đc biểu thức của đnh luật Van Hoff v áp sut thẩm thu. 0 3. So sánh vƠ gii thích đc sự khác nhau v T s 0 và T đ của dung dch vƠ dung môi. 4. Nêu đc ứng dng của vic đo áp sut thẩm thu, ẤTs , ẤTđ của dung dch trong vic xác đnh khối lng mol của các cht. 2
  3. 1. Định nghĩa và phân loại  Định nghĩa: Dung dịch là hệ đồng nhất của hai hay nhiều chất có tỉ lệ khác nhau thay đổi trong một phạm vi rộng  Phân loại: * Dựa vào bản chất của chất tan: - Dung dịch không điện li. - Dung dịch điện li. 3
  4. * Dựa vào kích thước tiểu phân hòa tan: - Dung dịch thực. - Dung dịch keo - Hệ thô. 4
  5. 2. Nồng độ dung dịch 2.1. Nồng độ phần trăm (C%) 2.2. Nồng độ mol (CM) 2.3. Nồng độ molan (Cm) - Số mol chất tan trong 1000gam dung môi. * Ví dụ: dung dịch Glucose 0,5m có nghĩa là: trong 1000g nước có 0,5 mol Glucose ( tương ứng với 0,5.180 = 90 gam Glucose) 5
  6. 2.4. Nồng độ đương lượng (N) 2.4.1. Đương lượng gam (E): - Định nghĩa: E của một chất là số gam chất đó phản ứng tương đương với 1 mol nguyên tử hidro - Cách tính: M E n M: khối lượng mol của chất n: - hóa trị nguyên tố - số điện tích mà 1 phân tử trao đổi - số electron mà 1 phân tử trao đổi 6
  7. .Mg + 2HCl MgCl2 + H2 EMg= M/2 =12 g, EHCl = M/1 .NaOH + H3PO4 NaH2PO4 + H2O ENaOH = M/1 = 40 g, EH3PO4 = M/1 = 98 g . 2NaOH + H3PO4 Na2HPO4 + 2H2O ENaOH = M/1 = 40 g, EH3PO4 = M/2 = 49 g 7
  8. .FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + MnSO4 + EFeSO4 = M/1 = 152g , EKMnO4 = M/5 = 31,6g .H2C2O4 + KMnO4 + H2SO4 CO2 + MnSO4 + + EH2C2O4 = M/2 = 45g , EKMnO4 = M/5 = 31,6g 8
  9. 2.4.2. Nồng độ đương lượng (N) * Định nghĩa: Là số đương lượng gam chất tan có trong 1 lit dung dịch. * Mối quan hệ giữa CM và N: N = n.CM * Định luật đương lượng: VANA = VBNB 9
  10. 3. Áp suất thẩm thấu của dung dịch: 3.1. Hiện tượng thẩm thấu: Glucose H2O A B h h Màng bán thấm 10
  11. Hiện tượng thẩm thấu: Là hiện tượng các phân tử dung môi khuyếch tán một chiều qua màng bán thấm từ dung môi sang dung dịch hoặc từ dung dịch có nồng độ loãng sang dung dịch có nồng độ đặc. 11
  12. 3.2. Áp suất thẩm thấu – Định luật Van Hốp * Áp suất thẩm thấu là áp suất gây nên bởi hiện tượng thẩm thấu * Định luật Van Hốp: Áp suất thẩm thấu của một dung dịch tỉ lệ thuận với nồng độ và nhiệt độ của dung dịch = R.C.T R = 0,082 lit.at/mol.K C: nồng độ mol/lit của dung dịch T: Nhiệt độ tuyệt đối của dung dịch 12
  13. 4. Nhiệt độ sôi và nhiệt độ đông đặc của dung dịch. 4.1. Áp suất hơi của dung dịch • Là áp suất gây nên bởi những phân tử trên mặt thoáng của chất lỏng • Khi quá trình bay hơi đạt trạng thái cân bằng gọi là áp suất hơi bão hòa • Phụ thuộc vào bản chất của chất tan, bản chất của dung môi, nhiệt độ và nồng độ dung dịch. 13
  14. 4.2. Nhiệt độ sôi và nhiệt đô đông đặc của dung dịch Nhit độ sôi Nhit đô đông đặc Áp suất hơi bão hòa của Áp suất hơi bão hòa trên pha dung dịch bằng áp suất khí lỏng và pha rắn bằng nhau quyển Cao hơn nhiệt độ sôi của Thấp hơn nhiệt độ đông đặc dung môi của dung môi Càng cao khi nồng độ dung Càng thấp khi nồng độ dung dịch càng cao dịch càng cao 0 0 0 0 ∆Ts = t s,dd - t s,dm ∆Tđ = t đ,dm - t đ,dd (độ tăng điểm sôi) (độ hạ điểm đông) 14
  15. 4.3. Định luật Raun Độ tăng điểm sôi hay độ hạ điểm đông của dung dịch tỉ lệ thuận với nồng độ molan của dung dịch ∆Ts = ks . Cm ∆Tđ = kđ . Cm ks , kđ là hằng số nghiệm sôi và hằng số nghiệm đông, chỉ phụ thuộc vào bản chất của dung môi. 15
  16. DUNG DCH CÁC CHT ĐIN LI 17
  17. Mc tiêu 1. Nêu đc một số quan nim v Acid-Base. Nhận bit đc acid – base theo Bronsted. 2. Tính toán đc pH của các dung dch cht đin li ( acid, base, muối, acid amin) 3. Nêu đc thành phần, c ch và tính đc pH của dung dch đm. 4. Đnh nghĩa đúng tích số tan của cht đin li mnh khó tan và nêu đc mối quan h giữa tích số tan và độ tan. 5. Trình bày đc sự hình thành, cu to và cu trúc không gian của phức cht. 6. Trình bày đc bn cht, đặc điểm của các phng pháp phân tích thể tích. 18
  18. 1. Một số khái nim vƠ đi lng 1.1. Thuyt đin li 1.2. Hằng số đin li (K) - Đi lng đặc trng cho các cht đin li yu - LƠ hằng số cơn bằng của phn ứng phơn li cht đó trong dung dch - Không ph thuộc nồng độ - Ch ph thuộc bn cht cht đin li, nhit độ vƠ dung môi. 19
  19. 1.3. Độ đin li (α) α = n/n0 LƠ t số giữa số phơn tử đư phơn li thƠnh ion n vƠ tổng số phơn tử đư hòa tan n0. Có thể có giá tr 0≤ α ≤1. Ph thuộc vƠo bn cht dung môi, nhit độ vƠ nồng độ dung dch. Đặc trng cho kh năng đin li của một dung dch đin li nói chung 20
  20.  Mối tng quan giữa K và α của một cht đin li yu: AB  A+ + B- C – Cα Cα Cα [A+ ].[B-] Cα . Cα Cα2 K = = = [AB] C.(1- α) (1- α) Khi α<<1(α<0,1) có thể coi K Cα2 α = Độ đin li t l nghch với căn bậc 2 của nồng độ cht đin li (đnh luật pha loãng Ostwald) 21
  21. 1.4. Sự đin li của nớc – pH của dung dch  + - H2O H + OH + - 0C có [H ] . [OH ] = 1,8.10-16 25 K [H2O] H2O = 1000g/18 = 55,5 mol/l H+.OH- =10-14 gọi lƠ tích số ion của nớc ( 250C) 22
  22. 1.5. Cht ch th pH - Có mƠu sắc thay đổi ph thuộc vƠo pH HInd  H+ + Ind- - Khi H+ tăng, cơn bằng mƠu của HInd - Khi H+ gim, cơn bằng mƠu của Ind- - Khong chuyển mƠu: khong pH cht ch th chuyển hoƠn toƠn từ mƠu của dng nƠy sang mƠu của dng kia. 23
  23. Khong Cht ch th Màu HInd Màu Ind- chuyển màu Phenolphtalein không màu hồng 8 - 10 Quì tím hồng xanh 5 - 8 Metyl đỏ hồng (đỏ) vàng 4,4 - 6,2 Metyl da cam da cam vàng 3,1 - 4,5 24
  24. 2. Acid - Base 2.1. Thuyt Bronsted Acid lƠ cht có kh năng nhng proton Base lƠ cht có kh năng nhận proton HA  H+ + A- HA/A- lƠ cặp acid/base liên hp Với một cặp acid/base liên hp luôn có: -14 Ka.Kb=10 pKa+ pKb=14 25
  25. 2.2. pH của dung dch acid mnh, base mnh . Acid mnh: nồng độ ban đầu Ca + n- HnA nH + A -7 * Nu Ca không quá nhỏ (Ca > 10 M), bỏ qua sự đin li của nớc + * pH = - lgH  = - lg(nCa) * Tính pH của các dung dch sau: -3 -8 HCl 0,2M; H2SO4 10 M; HNO3 10 M 26
  26. .Base mnh: nồng độ ban đầu Cb n+ - B(OH)n B + nOH -7 * Nu Cb không quá nhỏ (Cb > 10 ), bỏ qua sự đin li của nớc - - * OH  = nCb ; pOH = - lgOH  = - lg(nCb) pH = 14 - lgOH- pH = 14 + lg(nCb) * Tính pH của các dung dch sau: -3 -8 NaOH 0,2M; Ba(OH)210 M; KOH 10 M 27
  27. Ví d 1: Cho pKCH3COOH = 4,76, tính pH của dung dch CH3COOH 0,5M  pH = ½ (4,76 – lg 5.10-1) = 2,53 Ví d 2: Tính pH của dung dch NH3 0,2M, cho pKb = 4,74 pH = 14 - ½ (4,74 – lg 2.10-1) = 11,28 30
  28. 3. Sự đin li của acid amin - - COOH - H + COO - H + COO R-CH R-CH R-CH + + NH3 NH3 NH2 cation lỡng cực anion pK 1+ pK2 pH = i 2  Trong dd có pH = pHi a.a tồn ti dng lỡng cực pH pHi a.a tồn ti dng anion 31
  29. 4. pH của dung dch muối acid mnh vƠ base mnh có pH = 7 Dung acid mnh vƠ base yu có pH 7 pH = 14 - ½(pKb – lgCb) acid yu vƠ base yu có pH không ph thuộc nồng độ Ca, Cb 32
  30. Ví d: Tính pH của dung dch:  a/ NH4Cl 0,01M bit pKNH3 = 4,74 pKa = 14 - pKb = 14 - 4,74 = 9,26 pH = ½ (pKa – lgCa) pH = ½ (9,26 – lg0,01) = 5,63  b/ NaCH3COO 0,01M bit pKCH3COOH = 4,76 pKb = 14 - pKa = 14 - 4,76 = 9,24 pH = 14 - ½ (pKb – lgCb) pH = 14 - ½ (9,24 – lg0,01) = 8,38 33
  31. 5. Dung dch đm 5.1. Đnh nghĩa – ThƠnh phần – C ch - Đnh nghĩa: lƠ dung dch có pH thay đổi không đáng kể khi thêm vƠo đó một ít acid, base hay khi pha loưng - ThƠnh phần: gồm 1acid yu vƠ base liên hp của nó -Ví d: CH3COOH/CH3COONa NH4Cl/NH3 34
  32. C ch: HA H+ + A- - Thêm một ít acid (H+ tăng) cơn bằng - Thêm một ít base (H+ gim) cơn bằng 5.2. pH của dung dch đm n Cb pH = pK + lg b pH = pKa + lg a Ca na Cb, Ca lƠ nồng độ của dng base, acid sau khi trộn 35
  33. Ví d 1: Tính pH của dung dch thu đc khi trộn 300ml dung dch CH3COOH 0,2M với 100ml dung dch CH3COOK 0,4M, cho pKCH3COOH = 4,76 Ví d 2: Tính thể tích dung dch NaH2PO4 0,1M và dung dch Na2HPO4 0,1M cần ly để pha đc 100 ml dung dch đm có pH = 7,81. Cho pK2 = 7,21 36
  34. 6. Dung dch các cht đin li mnh ít tan – Tích số tan *Các hp cht ion ít tan trong nớc, nhng những phơn tử nƠo đư tan thì sẽ phơn li hoƠn toƠn thƠnh các ion gọi lƠ các cht đin li mnh ít tan. Ví d: AgCl, Mg(OH)2 , BaSO4 , PbI2 , Ag3PO4 2+ 2- 2+ 2- BaSO4(r)  Ba + SO4 TBaSO4 = Ba SO4  2+ - 2+ - 2 PbI2(r)  Pb + 2I TPbI2 = Pb I  + 3- T = Ag+ 3 PO 3- Ag3PO4(r)  3Ag + PO4 Ag3PO4    4  37
  35. *Tích số tan T của cht đin li mnh, ít tan: n+ m- AmBn ↔ mA + nB T = [An+]m[Bm-]n - ph thuộc vào nhit độ, bn cht dung môi và bn cht cht tan - cho bit kh năng tan của một cht đin li mnh ít tan (tính đc độ tan S của nó nhit độ xác đnh) - xác đnh đc điu kin hòa tan hay kt tủa của nó 38
  36. Cht T Cht T -10 -5 AgCl 1,78.10 MgCO3 1.10 -13 -6 AgBr 5,3.10 CaSO4 9,1.10 -17 -12 AgI 8,3.10 Mg(OH)2 7,1.10 -5 -33 Ag2SO4 7,7.10 Al(OH)3 1,9.10 -9 -20 PbI2 9,8.10 Cu(OH)2 5,6.10 -9 -38 BaCO3 5,1.10 Fe(OH)3 3,8.10 -10 -16 BaSO4 1,1.10 Fe(OH)2 7,9.10 -9 -19 CaCO3 4,8.10 FeS 8.10 39
  37. 0 *Ví d 1: Tính độ tan (S) của BaSO4 25 C a/Trong nớc b/Trong dung dch K2SO4 0,01M 0 -10 (bit TBaSO4 25 C là 1,1.10 ) 0 -5 *Ví d 2: Cho TAg2SO4 25 C là 7,7.10 Có kt tủa to thƠnh hay không khi trộn: a/ AgNO3 0,2M với Na2SO4 0,1M theo tỷ l 1:1 (V) b/ Pha loãng AgNO3 100 lần rồi trộn theo tỷ l 1:1 40
  38. - Sự to phức của một cht đin li mnh ít tan sẽ làm tăng độ tan của cht đó -5 - Ví d: Độ tan của AgCl trong H2O là 1,3.10 mol/l trong NH3 1M là 0,1 mol/l 42
  39. 8. Phng pháp phân tích thể tích 8.1. Đi cng v phng pháp phân tích thể tích Bn cht: Xác đnh nồng độ của một cht dựa vào một cht đư bit nồng độ  Sự chuẩn độ.  Điểm tng đng.  Cht ch th pH.  Tính toán: NA. VA = NB. VB  Phân loi: + Phng pháp phân tích trung hòa + Phng pháp phân tích to phức + Phng pháp phân tích oxy hóa khử. 43
  40. 8.2. Phng pháp phân tích trung hòa + -  C s: H + OH = H2O  Đặc điểm: * Xác đnh nồng độ của các dung dch acid hoặc base * Phi dùng ch th pH  Đng cong chuẩn độ: đng biểu din sự bin đổi pH của dd trong quá trình chuẩn độ  Bớc nhy pH: pH b bin đổi đột ngột ti thi điểm sát trớc và sau điểm tng đng  Nguyên tắc chọn cht ch th: cht ch th có khong chuyển màu nằm trong bớc nhy pH. 44
  41. pH V(ml) NaOH V(ml) NaOH V(ml) HCl Chuẩn acid mnh Chuẩn acid yu Chuẩn base yu bằng base mnh bằng base mnh bằng acid mnh metyl đỏ hoặc phenolphtalein metyl đỏ phenolphtalein 45
  42. 8.3. Pp chuẩn độ to phức (pp complexon) n+  C s: Dựa vào phn ứng to phức giữa M với cht to phức (complexon III) Erioc + Mn+ Erioc- M + 2H+ xanh biển hồng tím Na2H2Y + Erioc - M Na2MY + Erioc hồng tím xanh biển 46
  43.  Đặc điểm: *Xác đnh nồng độ ion kim loi *Ch th có thể to phức với Mn+, màu của phức khác với màu của dng tự do *Kkb của Na2MY < Kkb của Erioc-M *Phi dùng thêm dd đm 47
  44. 8.4. Pp chuẩn độ oxy hóa - khử (pp pemanganat) - +  C s: Dựa vào tính oxy hóa mnh của MnO4 /H - + 2+ MnO4 + 5e + 8H Mn + 4H2O tím hồng không màu  Đặc điểm: *Xác đnh nồng độ cht khử (trực tip hoặc gián tip) *Không cần dùng cht ch th *Phi dùng môi trng acid 48