Chương 4 : DUNG DỊCH
Một dung môi nguyên chất như H2O chẳng hạn ở điều kiện thường cũng ít nhiều bị bay hơi và nếu để lâu chất lỏng sẽ bay hơi đến hết. Nhưng nếu cốc nước được đậy kín lại thì nước cũng bay hơi, nhưng đến một lúc nào đó trong thể tích giới hạn đó, khi vận tốc H2O bay hơi bằng vận tốc H2O ngưng tụ, tức là đạt đến cân bằng : H2O (l) H2O(h) . Lúc ấy hơi H2O trong chậu gọi là hơi nước Hơi bão hòa bão hòa. Nó gây ra áp suất hơi bão hòa (của dung môi) p0. Nhưng nếu bây giờ ta thay dung môi nguyên chất bằng dung dịch nước đường chẳng hạn thì vẫn có hơi bão hòa do H2O gây ra, lúc ấy ta gọi hơi bão hòa đó là hơi bão hòa của dung dịch và áp suất do hơi H2O bão hòa gây ra lúc ấy là áp suất hơi bão H2O hòa của dung dịch p. 4.4.1.2.Áp suất hơi bão hòa của dung dịch, định luật Raoult 1 : Áp suất hơi bão hòa của dung dịch và dung môi khác nhau hay không ? Để đơn giản ta lấy dung môi là H2O. Khi nước nguyên chất đạt đến hơi bão hòa gây ra p0 tức là xảy ra quá trình cân bằng giữa nước lỏng và hơi nước trên bề mặt nước lỏng : H2O (l) H2O (h). Nếu ngay tại thời điểm này ta hòa tan một lượng chất tan không bay hơi (như đường) vào H2O (l), lúc ấy nồng độ của H2O (l) sẽ giảm và theo nguyên lý Le Châtelier thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều tạo ra H2O(l), như vậy lượng hơi H2O sẽ giảm, tức hơi bão hòa giảm. Vậy áp suất hơi bão hòa của dung dịch sẽ giảm Như vậy áp suất hơi bão hoà của dung dịch p nhỏ hơn áp suất hơi bão hoà của dung môi nguyên chất p 0. Ta cũng thấy khi nồng độ chất tan càng lớn thì áp suất hơi bão hòa p của dung dịch càng hạ (càng nhỏ), hay nói cách khác, nồng độ dung môi càng lớn thì áp suất hơi bão hòa của dung dịch p càng tăng. Vậy p tỉ lệ với nồng độ dung môi. Nếu gọi p0, p lần lượt là áp suất hơi bão hòa của dung môi nguyên chất và của dung dịch. Gọi No, N là nồng độ phần mol của dung môi và chất tan. Từ lập luận trên ta có : p = k.N0. Với k là một hằng số tỉ lệ. (Để ý N0 + N = 1) và khi N = 0 tức là dung môi nguyên chất thì p = p 0 k = p0 . Vậy : p = p0N0. Công thức này chính là nội dung của định luật Raoult 1 về áp suất hơi bão hòa : Áp suất hơi bão hòa của dung dịch bằng áp suất hơi bão hòa của dung môi nguyên chất nhân cho nồng độ phần mol của dung môi. Định luật này cũng có thể phát biểu dưới dạng khác. Thay N0 = 1 - N vào biểu thức trên ta được : p = p0(1-N). Nên p = p 0- p = p 0 - p 0 (1-N) ; p là độ hạ áp suất hơi bão hòa tuỵêt đối. Độ hạ áp suất hơi bão hòa tương đối là
p p0
p p0
=
p0 p p0
p p0
=N
Vậy : Độ hạ áp suất hơi bão hòa tương đối của dung dịch bằng nồng độ phần mol của chất tan. Đây cũng là một dạng phát biểu khác của định luật Raoult. Thí dụ : Người ta xác định được áp suất hơi bão hòa của dung dịch chứa 23g chất tan trong 250g rượu etylic ở 500C là 27623,8Nm -2 ; áp suất hơi bão hòa của C2H5OH ở 500C là 29303,73Nm -2 . Xác định khối lượng phân tử của chất tan. p n = N. Mà N (Với n, n0 lần lượt là số mol của chất p0 n0 n 23 23.46 M tan và dung môi). Lại có : n = m/M. Vậy : N 23 250 23.46 250.M M 46 29303,73 27623,8 23.46 M = 69,58 g.mol -1 29303,73 23.46 250.M
Giải : Từ định luật Raoult :
4.4.2.Sự tăng nhiệt độ sôi và sự giảm nhiệt độ hóa rắn của dung dịch, định luật Raoult 2 Để xét và giải thích các quá trình này ta có thể dùng quy tắc pha, hoặc dùng nguyên lý Le Châtelier 4.4.2.1.Nhiệt độ sôi, nhiệt độ đông đặc của chất nguyên chất. 52
HÓA ĐẠI CƯƠNG 2