Chương 4 : DUNG DỊCH
Nhưng để tiện dụng người ta vẫn viết : AnBm → nAm+ + mBn- nhưng vẫn lưu ý sự phân ly chỉ xảy ra được khi có dung môi phân cực. Tóm lại dung dịch điện ly được tạo bởi chất điện ly và dung môi, dưới tác dụng của dung môi sẽ tách các chất điện ly thành các phần tử nhỏ - các ion gọi là sự solvat hóa, nếu dung môi là nước gọi là hydrat hóa, vậy trong dung dịch chất điện ly có các dạng tương tác cơ bản (không phải là không tương tác như thuyết điện ly của Arrhenius) : ion - lưỡng cực và ion - ion. 4.5.3.Chất điện ly mạnh, yếu : - Chất điện ly mạnh là chất khi hòa tan vào nước thì tất cả các phân tử của chúng phân ly hoàn toàn thành các ion. Đó là các axit mạnh, các bazơ mạnh và đa phần các muối tan . Thí dụ : HCl, Ba(OH)2, NaCl,… - Chất điện ly yếu là chất khi hòa tan vào nước chỉ một phần các phân tử phân ly thành các ion. Đó là các axit yếu như H2S, CH3COOH,…; các bazơ yếu như NH3, amin,… một số ít muối như CuCl2, CdCl2, HgCl2 ... Vì vậy, trong dung dịch chất điện ly yếu, phân tử không phân ly nằm cân bằng với các ion của chúng. Khi có cân bằng, ta có thể áp dụng những kiến thức về cân bằng hóa học cho loại chất điện ly yếu này như áp dụng cách tính hằng số cân bằng K, nguyên lý Le Châtelier ..., 4.5.4.Độ điện ly, hằng số điện ly : 4.5.4.1.Độ điện ly : Để biểu diễn khả năng phân ly của một chất trong một dung dịch, người ta đưa ra đại lượng độ điện ly Số phân tử bị phân ly Độ điện ly = Như vậy : 0 < 1 Số phân tử hòa tan Người ta còn biểu diễn độ điện ly dưới dạng %, thí dụ một dung dịch HX 0,2M có 0,1 hay có độ điện ly bằng 10%, tức có nghĩa 1 lít dung dịch này đã hòa tan 0,2 mol HX và trong đó có 0,02 mol HX bị phân ly để cho H+ và X-. Độ điện ly phụ thuộc vào bản chất chất điện ly, bản chất dung môi, nhiệt độ và nồng độ. Người ta quy ước khi > 30% thì đó là chất điện ly mạnh. 4.5.4.2.Hằng số điện ly, định luật Ostwald : Hằng số điện ly chính là hằng số cân bằng của phản ứng điện ly. Vì vậy, hằng số điện ly K chỉ sử dụng đối với chất điện ly yếu và K cũng chỉ phụ thuộc vào bản chất chất điện ly, bản chất của dung môi và nhiệt độ mà thôi. Với chất điện ly yếu, khi hòa tan vào trong nước có cân bằng : AmBn mAn+ + nBmHằng số điện ly K của phản ứng : K
[ A n ] m [ B m ] n [ Am B n ]
Sự liên quan giữa độ điện ly và hằng số điện ly K. Định luật Ostwald. Giả sử AB là chất điện ly yếu : AB A+ + BNồng độ lúc ban đầu : C O O Nồng độ lúc cân bằng : C - C C C Vậy :
K=
[ A ][ B ] C 2 2 C 2 [ AB ] C C 1
Biểu thức có như trên gọi là biểu thức Ostwald. Từ biểu thức Ostwald ta thấy khi tăng thì (1- ) giảm. Vậy
2 tăng mà K là hằng số ở nhiệt độ không đổi, nên C phải giảm. Như vậy khi 1
dung dịch càng loãng, thì độ điện ly càng lớn. 4.5.5. Chất điện ly mạnh, hoạt độ : Theo định nghĩa về chất điện ly mạnh : phân ly hoàn toàn tức lẽ ra = 1, nhưng trong thực tế với chất điện ly mạnh và khi dung dịch không loãng thì < 1, chỉ khi dung dịch rất loãng → 1. Như vậy những chất điện ly mạnh ở nồng độ không loãng đến đậm đặc trong dung dịch vẫn còn phân tử ư ? Không phải vậy, khi khảo sát bằng quang phổ với những dung dịch đậm đặc của chất điện ly mạnh vẫn không thấy dấu vết phân tử. Điều này được giải thích thế nào ? Với những chất điện ly mạnh sự phân ly là hoàn toàn và với nồng độ đậm đặc thì nồng độ các ion rất lớn, khoảng cách giữa các ion rất nhỏ và như vậy có tương tác tĩnh điện giữa các ion 56
HÓA ĐẠI CƯƠNG 2