GIÁO TRÌNH HÓA LÝ LỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG - Chương 3 DUNG DỊCH

KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA VỀ DUNG DỊCH3.1.1. Hệ phân tánHệ phân tán là hệ gồm một hay nhiều chất ở dạng hạt có kích thước rất nhỏ phân tán đều trong một chất khác. Chất ở dạng rất nhỏ gọi là pha phân tán. Chất chứa pha phân tán gọi là môi trường phân tán. Pha phân tán có thể ở trạng thái khí, lỏng, rắn. Môi trường phân tán phụ thuộc vào kích thước phần tử phân tán. Các hệ phân tán được phân biệt như sau: ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
GIÁO TRÌNH HÓA LÝ LỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG - Chương 3 DUNG DỊCH Chöông 3 DUNG DÒCH3.1. KHAÙI NIEÄM VAØ ÑÒNH NGHÓA VEÀ DUNG DÒCH3.1.1. Heä phaân taùn Heä phaân taùn laø heä goàm moät hay nhieàu chaát ôû daïng haït coù kích thöôùc raát nhoû phaântaùn ñeàu trong moät chaát khaùc. Chaát ôû daïng raát nhoû goïi laø pha phaân taùn. Chaát chöùa pha phaân taùn goïi laø moâi tröôøng phaân taùn. Pha phaân taùn coù theå ôû traïng thaùi khí, loûng, raén. Moâi tröôøng phaân taùn phuï thuoäc vaøo kích thöôùc phaàn töû phaân taùn. Caùc heä phaân taùnñöôïc phaân bieät nhö sau: • Heä huyeàn phuø (haït phaân taùn laø haït raén phaân taùn trong moâi tröôøng loûng). • Heä nhuõ töông (haït phaân taùn laø haït loûng phaân taùn trong moâi tröôøng loûng) chuùng ñeàu coù kích thöôùc haït d = 10–5 ÷10-7 mm. • Heä phaân taùn keo hay coøn goïi laø dung dòch keo coù ñöôøng kính haït phaân taùn naèm trong khoaûng 10-9 mm < d < 10-7 mm. • Dung dòch laø heä phaân taùn maø caùc phaàn töû phaân taùn laø caùc phaân töû hay ion coù ñöôøng kính ≤10-9 mm. Dung dòch laø heä phaân taùn trong ñoù pha phaân taùn goàm caùc haït phaân taùn laø phaân töûhay ion phaân boá ñeàu trong caùc phaàn töû moâi tröôøng. Do vaäy dung dòch laø heä ñoàngnhaát, ñoàng theå goàm hai hay nhieàu chaát phaân boá ñeàu trong nhau coù thaønh phaàn thayñoåi trong giôùi haïn nhaát ñònh. Dung dòch laø traïng thaùi trung gian giöõa hôïp chaát hoùa hoïc vaø hoãn hôïp. Trong dung dòch chaát phaân taùn goïi laø chaát tan, coøn moâi tröôøng phaân taùn goïi laødung moâi. Dung moâi laø traïng thaùi taäp hôïp ôû daïng nguyeân chaát nhö traïng thaùi taäp hôïp cuûadung dòch. Phoå bieán trong thöïc teá laø dung dòch loûng.3.1.2. Söï taïo thaønh dung dòch Dung dòch taïo thaønh do töông taùc giöõa caùc phaân töû chaát tan vaø dung moâi. Nhöõnglöïc tham gia vaøo quaù trình naøy laø löïc vaät lyù vaø hoùa hoïc. Taùc duïng töông hoã vaät lyù giöõa chaát tan vaø dung moâi toàn taïi ôû khoaûng caùch lôùnhôn kích thöôùc phaân töû (sonvat hoùa lyù) baèng löïc huùt giöõa caùc phaân töû. Taùc duïng hoùa hoïc giöõa phaân töû chaát tan vaø dung moâi ôû khoaûng caùch gaàn hôn kíchthöôùc phaân töû (sonvat hoùa hoïc) thöïc hieän bôûi caùc töông taùc hoùa hoïc tham gia taïothaønh phaân töû giöõa chaát tan vaø dung moâi nhôø lieân keát cho nhaän vaø lieân keát hidro. 46 Tuøy thuoäc vaøo baûn chaát löïc töông taùc giöõa phaân töû dung moâi vaø chaát tan maø saûnphaåm cuûa dung dòch laø sonvat coù ñoä beàn khaùc nhau. Neáu dung moâi laø nöôùc thì hôïpchaát laø hydrat. Söï taïo thaønh dung dòch laø quaù trình töï dieãn bieán. Ñoäng löïc cuûa quaù trình laø söïgiaûm enthalpy töï do: ΔG hoøa tan = ∑ΔG dung dòch -∑ΔG chaát tan vaø dung moâi < 0 Quaù trình ngöøng laïi khi heä ñaït tôùi traïng thaùi caân baèng töùc laø dung dòch baõo hoøa: ΔG = 0 Naêng löôïng ñaëc tröng cho quaù trình hoøa tan laø nhieät taïo thaønh dung dòch ΔH (ñobaèng J/mol) laø nhieät löôïng toûa ra hay thu vaøo khi hoøa tan moät mol chaát tan vaøolöôïng dung moâi nhaát ñònh, vaø ñöôïc goïi laø nhieät hoøa tan. Quaù trình hoøa tan goàm quaù trình phaù huyû lieân keát giöõa caùc phaân töû chaát tan ñoøihoûi tieâu toán naêng löôïng goàm hai quaù trình vaät lyù (ΔH1 ) vaø quaù trình hoùa hoïc (ΔH2) : ΔHht = ΔH1 + ΔH2ΔHht > 0 khi ΔH1 > ΔH2: tröôøng hôïp naøy xaûy ra ñoái vôùi ña soá caùc chaát raén, chaát loûngkhi hoøa tan trong dung moâi loûng.ΔHht < 0 khi ⏐ΔH1 ⏐ < ⏐ΔH2 ⏐ : tröôøng hôïp xaûy ra ñoái vôùi chaát khí hoøa tan trongdung moâi loûng . Vì caùc phaân töû khí ôû xa nhau neân ΔH1 = 0. Khi taïo thaønh dung dòch, entropy cuûa heä thay ñoåi lôùn. Tính hoãn ñoän cuûa heä taêngleân neân entropy taêng, theå tích cuûa heä taêng thì entropy taêng, theå tích cuûa heä giaûmtrong quaù trình taïo dung dòch thì entropy giaûm. Hoøa tan chaát khí vaøo trong dung moâi loûng thì heä giaûm theå tích roõ reät, ΔS > 0: ΔG = ΔH - TΔS Neáu quaù trình hoøa tan thu nhieät ΔHht > 0 thì TΔS phaûi lôùn hôn ΔH, nhieät ñoä caøngtaêng thì quaù trình hoøa tan caøng thuaän lôïi. Ña soá quaù trình hoøa tan chaát raén, chaátloûng trong dung moâi loûng thuoäc tröôøng hôïp naøy. Neáu khi taïo thaønh dung dòch, ΔHht < 0 töùc laø quaù trình hoøa tan toûa nhieät, heä coùtheå coù hai khaû naêng töï dieãn bieán sau:a, ΔHht < 0, tröôøng hôïp cho caùc khí hoøa tan.Khi ñoù muoán ΔGht < 0 thì ⎪TΔS⎥ < ⎪TΔH⎥ . Heä seõ töï dieãn bieán ôû nhieät ñoä thaáp. Thaät vaäy khi taêng nhieät ñoä caùc khí hoøa tan seõthoaùt khoûi dung dòch. ÔÛ nhieät ñoä thaáp caùc khí hoøa tan thuaän lôïi . 47b, TΔSht > 0 ; tröôøng hôïp naøy ΔG luoân luoân coù giaù trò aâm (ΔG < 0) quaù trình luoânluoân töï xaûy ra. Ví duï NaOH, H2SO4 ñaëc hoøa tan trong nöôùc theo baát cöù tyû leä naøo.3.2. NOÀNG ÑOÄ DUNG DÒCH Dung dòch coù thaønh phaàn khoâng xaùc ñònh nghieâm ngaët neân caàn phaûi ñaùnh giaù haømlöôïng cuûa chaát hoøa tan trong dung dòch. Ñaïi löôïng xaùc ñònh haøm löôïng chaát tanchöùa trong dung dòch goïi laø noàng ñoä dung dòch.3.2.1. Phöông phaùp bieåu dieãn noàng ñoä dung dòch Hai phöông phaùp bieåu dieãn noàng ñoä thaønh phaàn cuûa chaát loûng vaø chaát khí:1, Khoái löôïng / theå tích. Khoái löôïng cuûa chaát tan trong moät ñôn vò theå tích cuûa dungdòch.2, Khoái löôïng / khoái löôïng hoaëc troïng löôïng / troïng löôïng. Khoái löôïng cuûa chaát tantrong khoái löôïng ñaõ cho cuûa dung dòch (mg/kg, ppm).Neáu tyû troïng cuûa dung dòch laø ρ thì :ρ = ( khoái löôïng cuûa dung dòch) / (theå tích cuûa dung dòch) (kg/l) ...