_____________________________________________________________________
_______
Chương 5
DUNG DỊCH

I.
DUNG DỊCH.
1. Khái niệm về dung dịch.
2.
Thành phần của dung dịch.
3. Tương tác giữa chất tan và dung môi.
4. Tính chất của dung dịch không điện ly.
5.
Tính chất của dung dịch điện ly-Hệ số Vant Hoff.
6. Dung dịch keo.

I. DUNG DỊCH
1. Khái niệm về dung dịch
T
Ngày nay dung dịch không phải là một khái niệm xa lạ nhờ tính phổ biến của nó. Tuy
nhiên để hiểu đúng về dung dịch không phải là chuyện đơn giản. Với các lý thuyết
hiện đại về hóa học đến nay vẫn chưa giải thích được rõ ràng một số vấn đề về dung
dịch như: tính tan của các chất trong dung môi, các tính chất của dung dịch có nồng độ
chất tan lớn,... Do đó vấn dề tìm hiểu dung dịch không chỉ xuất phát từ yêu cầu về mặt
thực tiễn mà còn do yêu cầu về mặt lý thuyết.
a). Các hệ phân tán và dung dịch
Dung dịch là các hệ phân tán nhưng không phải hệ phân tán nào cũng là dung dịch. Hệ
phân tán là những hệ trong đó có ít nhất một chất phân bố( gọi là chất phân tán) vào
một chất khác( gọi là môi trường phân tán) dưới dạng các hạt có kích thước nhỏ. Các
hệ phân tán có thể được phân loại theo trạng thái tập hợp của chất phân tán vào môi
trường phân tán, hoặc theo kích thước của các hạt trong hệ phân tán, hoặc theo cường

như làm cho hệ rất bền không bị phá hủy khi để yên theo thời gian. Ví dụ khi hòa tan
đường và muối ăn vào nước, các hạt đường phân tán dưới dạng phân tử, còn các hạt
muối phân tán dưới dạng ion.
Từ các đặc điểm đã nêu ta có thể định nghĩa dung dịch như sau:
Dung dịch là hệ đồng thể gồm hai hay nhiều chất mà thành phần của chúng có thể thay
đổi trong một giới hạn rộng.
Ðịnh nghĩa này cho thấy dung dịch giống hợp chất về tính đồng nhất nhưng khác ở
chổ có thành phần thay đổi, trong khi đó giống hỗn hợp cơ học ở chổ có thành phần
thay đổi nhưng khác ở tính đồng nhất.
Bảng 5.1. Phân loại hệ phân tán theo kích thước của tiểu phân
Hệ Kích thước tiểu phân.
Ðơn vị cm
Ðộ bền theo
thời gian
Ví dụ
Hệ phán tán thô
-Huyền phù
-Nhũ tương
>10
-5
Không bền -Hạt sét lơ lững trong
nước.
-Sữa
Hệ keo 10
-5
- 10
-7
Không bền Gelatin
Dung dịch <10
-7

chất kết tinh đầu tiên khi làm lạnh dung dịch.
d). Dung dịch loãng, đậm đặc, chưa bảo hòa, quá bảo hòa, độ tan
Khi hoà tan đường vào nước, đường đóng vai trò chất tan, nước đóng vai trò dung môi.
Nếu lượng đường tan trong nước ít, ta có dung dịch nước đường loãng. Nếu lượng
đường tan trong nước thật nhiều, ta có dung dịch nước đường đậm đặc. Vậy ta có thể
hiểu:
- Dung dịch loãng là dung dịch chứa một lượng ít chất tan.
- Dung dịch đậm đặc là dung dịch chứa một lượng lớn chất tan.
Nếu tiếp tục thêm đường vào dung dịch, ta thấy đường tiếp tục tan ra, dung dịch bây
giờ sẽ chứa một lượng đường nhiều hơn ban đầu. Nhưng nếu tiếp tục thêm đường đến
một lúc nào đó ta thấy đường không thể hòa tan thêm được nữa ở một nhiệt độ xác
định, lúc này ta có dung dịch nước đường bảo hòa và lúc này lượng đường có trong
dung dịch bằng độ tan của nó. Tổng quát ta hiểu như sau:
- Dung dịch chưa bảo hòa là dung dịch mà chất tan có thể tiếp tục tan thêm.
- Dung dịch bảo hòa là dung dịch mà chất tan không thể tan thêm được nữa ở một
nhiệt độ xác định.
- Ðộ tan là lượng chất tan được vào dung dịch để tạo ra một dung dịch bảo hòa ở một
nhiệt độ xác định.
Bây giờ nếu ta nâng nhiệt độ dung dịch lên cao hơn, đường sẽ tiếp tục hòa tan . Khi
làm nguội dung dịch về nhiệt độ ban đầu t0C thì lượng đường dư so với độ tan ở nhiệt
độ t0C sẽ kết tinh tách ra khỏi dung dịch và có sự hình thành trở lại dung dịch bảo hòa.
Trong một số trường hợp, quá trình kết tinh có thể xảy ra lập tức hoặc sẽ xảy ra khi ta
thêm vào đó vài tinh thể của chất tan, hoặc lắc dung dịch. Dung dịch chứa một lượng
chất tan vượt quá so với độ tan được gọi là dung dịch quá bảo hòa, Sirô là dung dịch
nước đường quá bảo hòa mà chúng ta thường gặp.
2. Thành phần của dung dịch
Do thành phần của dung dịch có thể thay đổi nên mối quan hệ về lượng của các chất
trong dung dịch phải được xác định rõ ràng và có nhiều cách khác nhau để xác định
mối quan hệ đó .
a). Nồng độ phần trăm khối lượng (%)

đương lượng theo biểu thức:

là số đương lượng gam ứng với 1 mol chất tan.
Ví dụ 5.4. Ta có dung dịch ứng với số đương lượng gam là 2.
Do đó

Nói chung ta đều có thể thực hiện sự chuyển đổi qua lại giữa các loại nồng độ, và qua
đó biết được thành phần của dung dịch.
Ví dụ 5.5. Dung dịch sử dụng bình acqui là dung dịch H2SO4 3,75M, có khối
lượng riêng là: 1,230 g/ml. Tính nồng độ %, nồng độ molan và nồng độ đương lượng
của H2SO4 trong dung dịch trên.
Giải:
Khối lượng của 1 lít dung dịch: 1000 x 1,230 = 1230g.
Khối lượng của H2SO4 trong 1 lít dung dịch: 3,75 x 98 = 368g.
Khối lượng của H2O trong 1 lít dung dịch: 1230 - 368 = 862g.
Do đó:

3. Tương tác giữa chất tan và dung môi
a). Nhiệt hòa tan
Khi hòa tan NaOH vào nước ta thấy dung dịch nóng lên, ngược lại khi hòa tan urê vào
nước thì ta lại thấy dung dịch lạnh đi. Ðiều này chứng tỏ khi hòa tan chất tan vào dung
môi không chỉ đơn thuần xảy ra quá trình khuếch tán các tiểu phân chất tan vào các
tiểu phân của dung môi, mà còn xảy ra quá trình tương tác giữa các tiểu phân đó với
nhau. Những lực tương tác giữa các tiểu phân của chất tan và dung môi cũng chính là
những lực tương tác quyểt định trạng thái tập hợp của các chất. Chúng có bản chất vật
lý như lực hút tĩnh điện, lực Van Der Waals... Hoặc bản chất hóa học như tương tác
cho-nhận, lực liên kết hydro... Các lực tương tác thứ nhất gắn liền với các quá trình vật
lý và chỉ thể hiện trên những khoảng cách lớn hơn kích thước phân tử. Những lực
tương tác thứ hai được thực hiện trên những khoảng cách gần với sự tham gia của các
obitan nguyên tử và phân tử.

có thể (+) hoặc (-) hay nói cách khác
quá trình hòa tan thu nhiệt hoặc tỏa nhiệt.
Ðối với quá trình hòa tan NaCl trong nước, giá trị
phải lớn và có dấu (+) do phải
tốn nhiều năng lượng để bẻ gãy lực hút giữa các ion trong tinh thể. Giá trị
cũng rất
lớn và có dấu (-) vì xảy ra tương tác rất mạnh giữa các ion
với các phân tử
H
2
O.

Từ đây ta có nhiệt hòa tan NaCl trong nước là:

Về mặt nhiệt động học, một quá trình nếu đòi hỏi cung cấp năng lượng càng lớn thì
càng khó xảy ra. Quá trình hòa tan NaCl vào nước chỉ đòi hỏi một năng lượng tương
đối nhỏ, do đó có thể xảy ra một cách tự nhiên. Giá trị
chính là biến đổi entalpi
của quá trình hòa tan.
Tuy nhiên ở đây chưa thể giải thích được tại sao NaCl tan tốt trong nước. Theo nguyên
lý II của nhiệt động lực học một quá trình xảy ra tự nhiên là một quá trình tiến đến một
trạng thái xáo trộn cao hơn. Do đó NaCl tan tốt vì tuy phải cung cấp một năng lượng
nhỏ nhưng trạng thái dung dịch đạt độ xáo trộn lớn hơn rất nhiều so với ban đầu, kết
quả là có sự hình thành dung dịch NaCl khi hòa tan NaCl vào nước. Các kết quả thu
được ở đây hoàn toàn phù hợp với qui luật kinh nghiệm về độ tan là <Các chất có cùng
tính phân cực thì hòa tan tốt vào nhau>.
Bảng 5.3. Yếu tố năng lượng của quá trình hình thành dung dịch
từ các chất tan và dung môi khác nhau
Bản chất của các chất DH
1

cực-chất tan không phân
cực (+)
nhỏ
(+)
nhỏ
(-)
nhỏ

nhỏ
Hình thành dung
dịch
Dung môi không phân
cực-chất tan phân cực
(+)
lớn
(+)
nhỏ
(-)
nhỏ
lớn
(+)
Khó hình thành
dung dịch
b). Dung dịch lý tưởng
Khi khảo sát quá trình hòa tan về phương diện động lực học như đã trình bày người ta
nhận thấy có những trường hợp mà dung dịch được hình thành với
. Ðó là

động lớn đến độ tan của chất khí. Các loại nước giải khát chứa ga khi đóng chai phải ở
áp suất CO2 cao nhằm bảo đảm đạt được một nồng độ lớn của CO2 trong dung dịch.
Khi mở nắp, do áp suất của CO2 trong khí quyển bé nên xảy ra sự thoát CO2 khỏi
dung dịch tạo nên tiếng bọt vỡ đặc trưng.
Sự gia tăng độ tan của khí trong dung dịch có thể được minh họa trong ví dụ sau: giả
sử đang xảy ra cân bằng giữa chất khí và chất lỏng, nghĩa là số phân tử khí thoát ra
hoặc tan vào dung dịch với tốc độ bằng nhau. Nếu ta làm tăng áp suất, số phân tử khí
trong một đơn vị thể tích sẽ gia tăng, khí sẽ tan vào dung dịch với tốc độ lớn hơn tốc
độ thoát ra, lúc này nồng độ khí tan trong dung dịch sẽ tăng cho đến khi một cân bằng
mới được thiết lập, và dĩ nhiên lúc này dung dịch sẽ chứa một lượng khí tan nhiều hơn.
Mối liên hệ giữa áp suất và nồng độ khí tan trong dung dịch được thể hiện qua phương
trình:
P = kC.
Với P là áp suất riêng phần của khí tan trên bề mặt dung dịch.
C là nồng độ của khí tan trong dung dịch
k là hằng số đặc trưng của mỗi loại dung dịch.
Ðây là phương trình toán học của định luật Henry, nó thể hiện nội dung sau:
<lượng khí tan
trong dung dịch tỉ lệ với áp suất riêng phần của nó>.

Ðiều quan trọng cần phải chú ý là định luật Henry chỉ đúng trong trường hợp khí tan
không phản ứng với dung môi, ví dụ: đúng với trường hợp khí O2 tan trong nước,
nhưng không đúng với trường hợp HCl tan trong nước vì ở đây xảy ra sự phân ly của
HCl.

Ví dụ 5.6. Một loại nước giải khát được đóng nắp ở 250C chứa khí CO2 với áp suất
trên bề mặt dung dịch là 5 atm. Nếu áp suất riêng phần của CO2 trong khí quyển là
4,0.10-4 atm, hãy tính nồng độ CO2 trong dung dịch trước và sau khi mở nắp. Hằng số
Henry của CO2 trong dung dịch là 32 l.atm/mol ở 250C.
Giải