Ng�y nay dung dịch kh�ng phải l� một kh�i niệm xa lạ nhờ t�nh phổ biến của n�. Tuy nhi�n để hiểu đ�ng về dung dịch kh�ng phải l� chuyện đơn giản. Với c�c l� thuyết hiện đại về h�a học đến nay vẫn chưa giải th�ch được r� r�ng một số vấn đề về dung dịch như: t�nh tan của c�c chất trong dung m�i, c�c t�nh chất của dung dịch c� nồng độ chất tan lớn,... Do đ� vấn dề t�m hiểu dung dịch kh�ng chỉ xuất ph�t từ y�u cầu về mặt thực tiễn m� c�n do y�u cầu về mặt l� thuyết. a). C�c hệ ph�n t�n v� dung dịch Dung dịch l� c�c hệ ph�n t�n nhưng kh�ng phải hệ ph�n t�n n�o cũng l� dung dịch. Hệ ph�n t�n l� những hệ trong đ� c� �t nhất một chất ph�n bố( gọi l� chất ph�n t�n) v�o một chất kh�c( gọi l� m�i trường ph�n t�n) dưới dạng c�c hạt c� k�ch thước nhỏ. C�c hệ ph�n t�n c� thể được ph�n loại theo trạng th�i tập hợp của chất ph�n t�n v�o m�i trường ph�n t�n, hoặc theo k�ch thước của c�c hạt trong hệ ph�n t�n, hoặc theo cường độ tương t�c giữa c�c hạt trong hệ ph�n t�n,... T�y thuộc v�o trạng th�i tập hợp của chất ph�n t�n v� m�i trường ph�n t�n m� ta sẽ c� c�c hệ ph�n t�n sau ( K =kh�, L = lỏng, R =rắn ) K-K K-L K-R L- K L-L L-R R-K R-L R-R Tuy nhi�n do t�nh chất của hệ ph�n t�n phụ thuộc rất lớn v�o k�ch thước của c�c hạt n�n sự ph�n loại theo k�ch thước c�c hạt l� c� � nghĩa hơn cả. Hệ ph�n t�n th�: k�ch thước c�c hạt>  C�c hệ ph�n t�n th� kh�ng bền v� c�c hạt ph�n t�n c� k�ch thước qu� lớn so với c�c ph�n tử, ion n�n dễ d�ng lắng xuống. Hệ ph�n t�n cao hay hệ keo: C�c hạt ph�n t�n c� k�ch thước trong khoảng Dung dịch: khi c�c hạt c� k�ch thước cở ph�n tử hay ion, nghĩa l� c� k�ch thước< Từ c�c đặc điểm đ� n�u ta c� thể định nghĩa dung dịch như sau: Dung dịch l� hệ đồng thể gồm hai hay nhiều chất m� th�nh phần của ch�ng c� thể thay đổi trong một giới hạn rộng. �ịnh nghĩa n�y cho thấy dung dịch giống hợp chất về t�nh đồng nhất nhưng kh�c ở chổ c� th�nh phần thay đổi, trong khi đ� giống hỗn hợp cơ học ở chổ c� th�nh phần thay đổi nhưng kh�c ở t�nh đồng nhất. Bảng 5.1. Ph�n loại hệ ph�n t�n theo k�ch thước của tiểu ph�n Hệ K�ch thước tiểu ph�n. �ơn vị cm �ộ bền theo thời gian V� dụ Hệ ph�n t�n th� -Huyền ph� -Nhũ tương \>10-5 Kh�ng bền -Hạt s�t lơ lững trong nước. -Sữa Hệ keo 10-5 - 10-7 Kh�ng bền Gelatin Dung dịch <10-7 Bền NaCl tan trong nước b). Trạng th�i dung dịch Trong ho� học ch�ng ta thường l�m việc với c�c dung dịch lỏng, do đ�, đối với nhiều người dung dịch được hiểu l� ở trạng th�i lỏng. Thực ra về mặt trạng th�i tập hợp, dung dịch c� thể ở trạng th�i kh�, lỏng hoặc rắn. Bảng 5.2. C�c trạng th�i tập hợp của dung dịchV� dụ Trạng th�i của dung dịch Trạng th�i của chất tan Trạng th�i của dung m�i Kh�ng kh� Kh� Kh� Kh� Rượu trong nước Lỏng Lỏng Lỏng Th�p Rắn Rắn Rắn Nước đường Lỏng Rắn Lỏng Soda Lỏng Kh� Lỏng H2 tan trong Pd Rắn Kh� Rắn c). Chất tan v� dung m�i Như đ� tr�nh b�y dung dịch l� hệ đồng nhất gồm c�c chất ph�n t�n v�o nhau. Chất đ�ng vai tr� m�i trường ph�n t�n, gọi l� dung m�i. C�c chất c�n lại đ�ng vai tr� chất ph�n t�n, gọi l� chất tan. Với định nghĩa n�y ta thấy ranh giới ph�n biệt giữa chất tan v� dung m�i l� kh�ng r� rệt. Th�ng thường dung m�i được hiểu l� chất c� trạng th�i tập hợp kh�ng thay đổi khi h�nh th�nh dung dịch nếu c�c chất ban đầu kh�c nhau về trạng th�i, hoặc dung m�i l� chất chiếm lượng lớn khi tạo th�nh dung dịch nếu c�c chất ban đầu c�ng trạng th�i. ��i khi người ta c� thể sử dụng một t�nh chất cụ thể n�o đ� để x�c định dung m�i, v� dụ: đối với c�c hệ rắn-lỏng, kh�-lỏng th� dung m�i l� chất lỏng hoặc dung m�i sẽ l� chất kết tinh đầu ti�n khi l�m lạnh dung dịch. d). Dung dịch lo�ng, đậm đặc, chưa bảo h�a, qu� bảo h�a, độ tan Khi ho� tan đường v�o nước, đường đ�ng vai tr� chất tan, nước đ�ng vai tr� dung m�i. Nếu lượng đường tan trong nước �t, ta c� dung dịch nước đường lo�ng. Nếu lượng đường tan trong nước thật nhiều, ta c� dung dịch nước đường đậm đặc. Vậy ta c� thể hiểu: - Dung dịch lo�ng l� dung dịch chứa một lượng �t chất tan. - Dung dịch đậm đặc l� dung dịch chứa một lượng lớn chất tan. Nếu tiếp tục th�m đường v�o dung dịch, ta thấy đường tiếp tục tan ra, dung dịch b�y giờ sẽ chứa một lượng đường nhiều hơn ban đầu. Nhưng nếu tiếp tục th�m đường đến một l�c n�o đ� ta thấy đường kh�ng thể h�a tan th�m được nữa ở một nhiệt độ x�c định, l�c n�y ta c� dung dịch nước đường bảo h�a v� l�c n�y lượng đường c� trong dung dịch bằng độ tan của n�. Tổng qu�t ta hiểu như sau: - Dung dịch chưa bảo h�a l� dung dịch m� chất tan c� thể tiếp tục tan th�m. - Dung dịch bảo h�a l� dung dịch m� chất tan kh�ng thể tan th�m được nữa ở một nhiệt độ x�c định. - �ộ tan l� lượng chất tan được v�o dung dịch để tạo ra một dung dịch bảo h�a ở một nhiệt độ x�c định. B�y giờ nếu ta n�ng nhiệt độ dung dịch l�n cao hơn, đường sẽ tiếp tục h�a tan . Khi l�m nguội dung dịch về nhiệt độ ban đầu t0C th� lượng đường dư so với độ tan ở nhiệt độ t0C sẽ kết tinh t�ch ra khỏi dung dịch v� c� sự h�nh th�nh trở lại dung dịch bảo h�a. Trong một số trường hợp, qu� tr�nh kết tinh c� thể xảy ra lập tức hoặc sẽ xảy ra khi ta th�m v�o đ� v�i tinh thể của chất tan, hoặc lắc dung dịch. Dung dịch chứa một lượng chất tan vượt qu� so với độ tan được gọi l� dung dịch qu� bảo h�a, Sir� l� dung dịch nước đường qu� bảo h�a m� ch�ng ta thường gặp. Do th�nh phần của dung dịch c� thể thay đổi n�n mối quan hệ về lượng của c�c chất trong dung dịch phải được x�c định r� r�ng v� c� nhiều c�ch kh�c nhau để x�c định mối quan hệ đ� . a). Nồng độ phần trăm khối lượng (%) Số gam chất tan trong 100 gam dung dịch. V� dụ 5.1. Dung dịch NaOH 20% nghĩa l� cứ 100g dung dịch th� c� 20g NaOH tan trong đ�. b). Ph�n mol L� tỉ lệ giữa số mol chất n�o đ� với tổng số mol của c�c chất trong dung dịch. �ối với dung dịch tạo th�nh từ hai chất A, B với số mol tương ứng l� c). Nồng độ molan (m) Số mol của chất tan c� trong 1kg hoặc 1000g dung m�i. d). Nồng độ mol Số mol chất tan c� trong 1 l�t dung dịch V� dụ 5.2. Dung dịch V� dụ 5.3. Khi trộn lẫn 1,00g etanol với 100,0g nước ta thu được dung dịch c� thể t�ch l� 101ml. T�nh: nồng độ molan. Ph�n mol của etanol trong dung dịch. Giải: e). Nồng độ đương lượng Một loại nồng độ kh�c thường được sử dụng để t�nh to�n trong c�c phương ph�p ph�n t�ch thể t�ch l� nồng độ đương lượng được định nghĩa l� số đương lượng gam của chất tan trong một l�t dung dịch. Từ nồng độ mol ta c� thể dễ d�ng t�nh được nồng độ đương lượng theo biểu thức: V� dụ 5.4. Ta c� dung dịch Do đ� N�i chung ta đều c� thể thực hiện sự chuyển đổi qua lại giữa c�c loại nồng độ, v� qua đ� biết được th�nh phần của dung dịch. V� dụ 5.5. Dung dịch sử dụng b�nh acqui l� dung dịch H2SO4 3,75M, c� khối lượng ri�ng l�: 1,230 g/ml. T�nh nồng độ %, nồng độ molan v� nồng độ đương lượng của H2SO4 trong dung dịch tr�n. Giải: Khối lượng của 1 l�t dung dịch: 1000 x 1,230 = 1230g. Khối lượng của H2SO4 trong 1 l�t dung dịch: 3,75 x 98 = 368g. Khối lượng của H2O trong 1 l�t dung dịch: 1230 - 368 = 862g. Do đ�: a). Nhiệt h�a tan Khi h�a tan NaOH v�o nước ta thấy dung dịch n�ng l�n, ngược lại khi h�a tan ur� v�o nước th� ta lại thấy dung dịch lạnh đi. �iều n�y chứng tỏ khi h�a tan chất tan v�o dung m�i kh�ng chỉ đơn thuần xảy ra qu� tr�nh khuếch t�n c�c tiểu ph�n chất tan v�o c�c tiểu ph�n của dung m�i, m� c�n xảy ra qu� tr�nh tương t�c giữa c�c tiểu ph�n đ� với nhau. Những lực tương t�c giữa c�c tiểu ph�n của chất tan v� dung m�i cũng ch�nh l� những lực tương t�c quyểt định trạng th�i tập hợp của c�c chất. Ch�ng c� bản chất vật l� như lực h�t tĩnh điện, lực Van Der Waals... Hoặc bản chất h�a học như tương t�c cho-nhận, lực li�n kết hydro... C�c lực tương t�c thứ nhất gắn liền với c�c qu� tr�nh vật l� v� chỉ thể hiện tr�n những khoảng c�ch lớn hơn k�ch thước ph�n tử. Những lực tương t�c thứ hai được thực hiện tr�n những khoảng c�ch gần với sự tham gia của c�c obitan nguy�n tử v� ph�n tử. Sự khuếch t�n c�c tiểu ph�n chất tan v�o dung m�i l� nguy�n nh�n l�m cho nồng độ dung dịch đồng đều trong to�n bộ thể t�ch dung dịch. Trong trường hợp tổng qu�t c�c qu� tr�nh vật l� bao gồm c�c qu� tr�nh ph� vỡ mạng tinh thể, qu� tr�nh khuếch t�n chất tan v�o dung m�i,... Gọi chung l� qu� tr�nh chuyển pha. Qu� tr�nh h�a học bao gồm tất cả c�c qu� tr�nh tương t�c để tạo th�nh những hợp chất c� th�nh phần thay đổi giữa chất tan v� dung m�i được gọi l� sự solvat h�a, nếu dung m�i l� nước th� được gọi l� sự hidrat h�a. Trong đa số trường hợp c�c qu� tr�nh vật l� thường tương ứng với qu� tr�nh thu nhiệt, c�n c�c qu� tr�nh h�a học thường ứng với qu� tr�nh tỏa nhiệt. T�y chất tan v� dung m�i, cũng như t�y nhiệt độ v� �p suất m� một trong hai qu� tr�nh sẽ chiếm ưu thế, kết quả dẫn đến l� qu� tr�nh h�a tan sẽ tỏa nhiệt hay thu nhiệt. Người ta định nghĩa Lượng nhiệt thu v�o hay ph�t ra khi h�a tan một mol chất tan được gọi l� nhiệt h�a tan. �ể hiểu r� hơn ta x�t trường hợp h�a tan chất rắn v�o dung m�i lỏng, v� dụ h�a tan NaCl v�o nước, qu� tr�nh c� thể chia l�m 3 bước: Bước 1 Ph� vỡ cấu tr�c tinh thể của chất tan để tạo th�nh tiểu ph�n ri�ng biệt. Qu� tr�nh n�y đặc trưng bằng gi� trị Bước 2 Ph� vỡ lực li�n kết li�n ph�n tử giữa c�c ph�n tử dung m�i để tạo ra c�c khoảng trống cho c�c tiểu ph�n của c�c chất tan x�m nhập. Qu� tr�nh được đặc trưng bằng Bước 3 Xảy ra tương t�c giữa c�c tiểu ph�n của chất tan v� c�c ph�n tử của dung m�i để tạo th�nh dung dịch, tức xảy ra qu� tr�nh solvat h�a. Qu� tr�nh n�y đặc trưng bằng gi� trị T�y qu� tr�nh n�o chiếm ưu thế m� gi� trị �ối với qu� tr�nh h�a tan NaCl trong nước, gi� trị Từ đ�y ta c� nhiệt h�a tan NaCl trong nước l�: Về mặt nhiệt động học, một qu� tr�nh nếu đ�i hỏi cung cấp năng lượng c�ng lớn th� c�ng kh� xảy ra. Qu� tr�nh h�a tan NaCl v�o nước chỉ đ�i hỏi một năng lượng tương đối nhỏ, do đ� c� thể xảy ra một c�ch tự nhi�n. Gi� trị Tuy nhi�n ở đ�y chưa thể giải th�ch được tại sao NaCl tan tốt trong nước. Theo nguy�n l� II của nhiệt động lực học một qu� tr�nh xảy ra tự nhi�n l� một qu� tr�nh tiến đến một trạng th�i x�o trộn cao hơn. Do đ� NaCl tan tốt v� tuy phải cung cấp một năng lượng nhỏ nhưng trạng th�i dung dịch đạt độ x�o trộn lớn hơn rất nhiều so với ban đầu, kết quả l� c� sự h�nh th�nh dung dịch NaCl khi h�a tan NaCl v�o nước. C�c kết quả thu được ở đ�y ho�n to�n ph� hợp với qui luật kinh nghiệm về độ tan l� <C�c chất c� c�ng t�nh ph�n cực th� h�a tan tốt v�o nhau>. Bảng 5.3. Yếu tố năng lượng của qu� tr�nh h�nh th�nh dung dịch từ c�c chất tan v� dung m�i kh�c nhau Bản chất của c�c chất DH1 DH2 DH3 Kết quả Dung m�i ph�n cực-chất tan ph�n cực (+) lớn (+) lớn (-) lớn nhỏ H�nh th�nh dung dịch Dung m�i ph�n cực-chất tan kh�ng ph�n cực (+) nhỏ (+) lớn (-) nhỏ (+) lớn Kh� h�nh th�nh dung dịch Dung m�i kh�ng ph�n cực-chất tan kh�ng ph�n cực (+) nhỏ (+) nhỏ (-) nhỏ nhỏ H�nh th�nh dung dịch Dung m�i kh�ng ph�n cực-chất tan ph�n cực (+) lớn (+) nhỏ (-) nhỏ lớn (+) Kh� h�nh th�nh dung dịch b). Dung dịch l� tưởng Khi khảo s�t qu� tr�nh h�a tan về phương diện động lực học như đ� tr�nh b�y người ta nhận thấy c� những trường hợp m� dung dịch được h�nh th�nh với c). Ảnh hưởng của cấu tr�c chất tan đến độ tan Như đ� đề cập <chất c� c�ng bản chất ph�n cực h�a tan tốt v�o nhau>, m� sự sự ph�n cực của một chất được x�c định bởi cấu tr�c của n�, do đ�, giữa cấu tr�c v� độ tan c� một m�i quan hệ x�c định. C�c vitamin l� những v� dụ ti�u biểu cho thấy ảnh hưởng của cấu tr�c đến độ tan. Ta c� thể ph�n vitamin ra l�m hai nh�m ch�nh: tan trong dầu (vitamin A, D, E, K) v� tan trong nước (vitamin B, C). Vitamin A được cấu tạo chủ yếu bởi C v� H, c� �i lực electron tương đương nhau n�n trong ph�n tử kh�ng xảy ra sự ph�n cực li�n kết đ�ng kể v� do đ� l� chất kh�ng ph�n cực. �iều n�y cho thấy ch�ng dễ d�ng tan trong c�c dung m�i kh�ng ph�n cực, v� dụ như dầu mỡ, v� kh�ng tan trong c�c dung m�i ph�n cực, v� dụ như nước. H�nh 5.1 Cấu tạo của Vitamin A v� Vitamin C �ối với c�c vitamin tan trong nước, ch�ng dễ d�ng bị cơ thể thải bỏ v� do đ� phải được bổ sung thường xuy�n. Trước đ�y người ta ph�t hiện bệnh ph� chảy m�u của c�c thủy thủ sống xa đẩt liền do thiếu vitamin C, căn bệnh n�y được chặn đứng bằng c�ch bổ sung đầy đủ vitamin C. d). Ảnh hưởng của �p suất đến độ tan �p suất ảnh hưởng kh�ng đ�ng kể đến độ tan của chất rắn hoặc lỏng, nhưng c� t�c động lớn đến độ tan của chất kh�. C�c loại nước giải kh�t chứa ga khi đ�ng chai phải ở �p suất CO2 cao nhằm bảo đảm đạt được một nồng độ lớn của CO2 trong dung dịch. Khi mở nắp, do �p suất của CO2 trong kh� quyển b� n�n xảy ra sự tho�t CO2 khỏi dung dịch tạo n�n tiếng bọt vỡ đặc trưng. Sự gia tăng độ tan của kh� trong dung dịch c� thể được minh họa trong v� dụ sau: giả sử đang xảy ra c�n bằng giữa chất kh� v� chất lỏng, nghĩa l� số ph�n tử kh� tho�t ra hoặc tan v�o dung dịch với tốc độ bằng nhau. Nếu ta l�m tăng �p suất, số ph�n tử kh� trong một đơn vị thể t�ch sẽ gia tăng, kh� sẽ tan v�o dung dịch với tốc độ lớn hơn tốc độ tho�t ra, l�c n�y nồng độ kh� tan trong dung dịch sẽ tăng cho đến khi một c�n bằng mới được thiết lập, v� dĩ nhi�n l�c n�y dung dịch sẽ chứa một lượng kh� tan nhiều hơn. Mối li�n hệ giữa �p suất v� nồng độ kh� tan trong dung dịch được thể hiện qua phương tr�nh: P = kC. Với P l� �p suất ri�ng phần của kh� tan tr�n bề mặt dung dịch. C l� nồng độ của kh� tan trong dung dịch k l� hằng số đặc trưng của mỗi loại dung dịch. ��y l� phương tr�nh to�n học của định luật Henry, n� thể hiện nội dung sau: <lượng kh� tan trong dung dịch tỉ lệ với �p suất ri�ng phần của n�>. �iều quan trọng cần phải ch� � l� định luật Henry chỉ đ�ng trong trường hợp kh� tan kh�ng phản ứng với dung m�i, v� dụ: đ�ng với trường hợp kh� O2 tan trong nước, nhưng kh�ng đ�ng với trường hợp HCl tan trong nước v� ở đ�y xảy ra sự ph�n ly của HCl. V� dụ 5.6. Một loại nước giải kh�t được đ�ng nắp ở 250C chứa kh� CO2 với �p suất tr�n bề mặt dung dịch l� 5 atm. Nếu �p suất ri�ng phần của CO2 trong kh� quyển l� 4,0.10-4 atm, h�y t�nh nồng độ CO2 trong dung dịch trước v� sau khi mở nắp. Hằng số Henry của CO2 trong dung dịch l� 32 l.atm/mol ở 250C. Giải �p dụng định luật Henry ta c�: K = 32 l.atm/mol. Khi mở nắp, CO2 trong dung dịch tho�t ra v� đạt đến trạng th�i c�n bằng với �p suất của e). Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ tan Việc h�a tan c�c chất rắn v�o nước, v� dụ h�a tan đường hay muối v�o nước, m� ta gặp hằng ng�y c� thể l�m ta đi đến kết luận rằng độ tan của c�c chất tăng theo nhiệt độ. Thực sự kh�ng phải như vậy. Nhiệt độ cao gi�p qu� tr�nh h�a tan xảy ra nhanh hơn nhưng lượng chất tan c� thể giảm đi theo nhiệt độ. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ tan của c�c một số chất tan rắn trong nước được tr�nh b�y ở h�nh 5.2. Ta thấy rằng đa số c�c chất c� độ tan tăng khi tăng nhiệt độ, nhưng cũng c� một số chất c� độ tan giảm khi tăng nhiệt độ như: Na2SO4, Ce2(SO4)3... Rất kh� để m� ti�n đo�n sự phụ thuộc của độ tan của một chất theo nhiệt độ. Do đ� phương ph�p tốt nhất l� kiểm tra bằng thực nghiệm. H�nh 5.2. Sự phụ thuộc của độ tan của một số chất rắn theo nhiệt độ �ối với chất kh� th� hầu như l� độ tan giảm khi tăng nhiệt độ. H�nh 5.3. Sự phụ thuộc độ tan của c�c chất kh� kh�c nhau trong nước theo nhiệt độ ở �p suất 1 atm Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với độ tan của c�c chất kh� c� � nghĩa quan trọng về mặt m�i trường. Một lượng lớn nước được sử dụng để l�m nguội trong c�c qui tr�nh c�ng nghiệp, sau khi sử dụng sẽ bị n�ng l�n v� được thải trở lại s�ng hồ. Do n�ng hơn n�n nước sẽ chứa �t lượng O2 h�a tan hơn, điều n�y l�m ph� vỡ c�n bằng hấp phụ O2, l�m giảm lượng O2 h�a tan trong nước v� do vậy ảnh hưởng đến hoạt động sống của c�c sinh vật sống trong nước. Do kết quả tương t�c xảy ra giữa c�c tiểu ph�n của chất tan v� dung m�i, cũng như do sự giảm nồng độ c�c tiểu ph�n tự do của dung m�i trong qu� tr�nh tạo th�nh dung dịch m� t�nh chất của chất tan, dung m�i thay đổi v� kh�c với t�nh chất của dung dịch thu được. �iều n�y được chứng minh r� r�ng với hiệu ứng nhiệt, hiệu ứng thể t�ch, độ tăng nhiệt độ s�i, hạ nhiệt độ đ�ng đặc của dung dịch so với dung m�i tinh chất. Khi nồng độ chất tan tăng, ảnh hưởng của c�c yếu tố n�i tr�n tăng mạnh l�m cho t�nh chất của dung dịch trở n�n phức tạp hơn. Việc nghi�n cứu t�nh chất của c�c dung dịch đ� rất kh�, do đ�, đến nay vẫn chưa c� l� thuyết định lượng đối với những dung dịch c� nồng độ cao. �ối với c�c dung dịch c� nồng độ chất tan nhỏ, đặc biệt ở những nồng độ rất nhỏ, c�c ảnh hưởng của những yếu tố n�i tr�n c� thể bỏ qua, do đ� dung dịch trở th�nh gần với l� tưởng, nghĩa l� kh�ng c� hiệu ứng nhiệt v� hiệu ứng thể t�ch. Trong những trường hợp như vậy t�nh chất của dung m�i hầu như kh�ng thay đổi, c�n c�c t�nh chất của dung dịch th� c� một số thay đổi phụ thuộc bản chất chất tan, v� dụ như sự thay đổi m�u sắc, nhưng c� một số t�nh chất kh�c chỉ phụ thuộc nồng độ chất tan như �p suất hơi bảo h�a, nhiệt độ s�i, nhiệt độ đ�ng đặc, �p suất thẩm thấu. Việc nghi�n cứu c�c t�nh chất n�y tương đối đơn giản v� đ� x�y dựng được l� thuyết định lượng ho�n chỉnh về ch�ng đối với c�c dung dịch lỏng v� lo�ng. Dưới đ�y sẽ lần lượt khảo s�t c�c t�nh chất đ�. a). �p suất hơi của dung dịch C�c dung dịch lỏng c� �p suất hơi kh�c đ�ng kể so với dung m�i tinh chất. �ể hiểu được sự ảnh hưởng n�y ch�ng ta xem x�t th� nghiệm sau: C� hai cốc: một cốc đựng nước tinh chất v� một cốc đựng dung dịch nước đường, đặt trong một chậu thủy tinh như h�nh 5.4. Sau một thời gian ta thấy thể t�ch của nước giảm c�n thể t�ch của dung dịch nước đường tăng. H�nh 5.4. Th� nghiệm khảo s�t ảnh hưởng của chất tan đến t�nh chất của dung m�i �iều n�y chỉ c� thể giải th�ch được khi �p suất hơi của dung m�i tinh chất phải lớn hơn �p suất hơi của dung dịch chứa chất tan kh�ng bay hơi, nghĩa l� nếu hai b�nh độc lập nhau th� khi c�n bằng lỏng hơi được thiết lập �p suất hơi tạo ra tr�n bề mặt dung m�i tinh chất phải lớn hơn �p suất hơi tạo ra tr�n bề mặt dung dịch. Do đ� trong một hệ k�n sự h�a hơi mạnh của dung m�i tinh chất l�m c�n bằng lỏng hơi của dung dịch bị dịch chuyển theo chiều dung dịch phải hấp thụ hơi để l�m giảm �p suất hơi tr�n bề mặt dung dịch. Sự hấp thụ hơi dung m�i tr�n bề mặt dung dịch l�m giảm �p suất hơi của dung m�i trong hệ. �ể đạt c�n bằng lỏng hơi trở lại dung m�i tinh chất phải bốc hơi th�m, do đ� c�n bằng lỏng hơi của dung m�i tinh chất bị dịch chuyển theo chiều l�m tăng �p suất hơi của dung m�i tinh chất, kết quả l� xảy ra sự chuyển dung m�i tinh chất sang dung dịch. Sự hiện diện của chất tan trong dung dịch l�m giảm số ph�n tử dung m�i tự do trong một đơn vị thể t�ch, do đ� l�m giảm số ph�n tử dung m�i tr�n bề mặt v� do đ� l�m giảm khả năng h�a hơi của dung m�i. C�c nghi�n cứu về �p suất hơi của dung dịch lỏng l� tưởng chứa chất tan kh�ng bay hơi được thực hiện bởi Francois M.Raoult v� được c�ng thức h�a như sau: �ường biểu diễn phương tr�nh của định luật Raoult c� dạng đường thẳng: y = ax + b. Với: V� dụ 5.7. T�nh �p suất hơi của dung dịch được tạo th�nh bằng c�ch h�a tan 158,0g đường Saccaroz (M = 342,3g) trong Giải Trong trường hợp chất tan bay hơi, thường gặp đối với c�c dung dịch lỏng-lỏng l� tưởng, phương tr�nh mở rộng của dịnh luật Raoult c� dạng. Với: C�c dung dịch l� tưởng nghiệm đ�ng phương tr�nh của định luật Raoult. Nếu phương tr�nh kh�ng được nghiệm đ�ng ta c� sự sai lệch. Sự sai lệch n�y c� thể �m hoặc dương, nghĩa l� �p suất hơi dung dịch c� thể nhỏ hơn hoặc lớn hơn so với khi t�nh to�n bằng phương tr�nh Raoult. �ối với dung dịch chứa chất tan kh�ng bay hơi thường gặp sự sai lệch nhiều hơn so với dung dịch chứa chất tan bay hơi. �ồ thị biểu diễn sự phụ thuộc �p suất hơi của dung dịch chứa chất tan bay hơi theo ph�n mol của dung m�i v� chất tan được thể hiện ở h�nh 5.5. H�nh 5.5. Sự phụ thuộc của �p suất hơi của dung dịch chứa chất tan bay hơi theo ph�n mol của dung m�i v� chất tan trong trường hợp l� tưởng v� c� xảy ra sai lệch 1: �p suất hơi dung dịch. 2: �p suất ri�ng phần của B. 3: �p suất ri�ng phần của A. �ối với c�c dung dịch m� tương t�c giữa chất tan- chất tan, dung m�i-dung m�i, chất tan- dung m�i c� c�ng bản chất th� t�nh chất của dung dịch c�ng gần với t�nh chất của dung dịch l� tưởng. Trong trường hợp n�y chất tan chỉ l�m nhiệm vụ pha lo�ng dung m�i v� ngược lại. V� dụ 5.8. Dung dịch benzen-toluen ch�ng c� c�ng bản chất l� kh�ng ph�n cực. Entanpy h�a tan coi như bằng 0, dung dịch n�y rất gần dung dịch l� tưởng v� c� thể xem l� dung dịch l� tưởng. Trong một số trường hợp dung m�i c� thể c� những �i lực đặc biệt đối với chất tan, v� dụ như tạo được li�n kểt hydro đối với chất tan, l�c n�y khả năng h�a hơi của chất tan cũng như dung m�i trong dung dịch đều giảm v� do đ� �p suất hơi của dung dịch nhỏ hơn so với t�nh to�n bằng phương tr�nh Raoult, ta c� sự sai lệch �m, v� dụ: dung dịch aceton trong nước c� sai lệch �m v� xảy ra li�n kết hydro giữa aceton v� nước. Ngược lại nếu tương t�c giữa chất tan-dung m�i yếu hơn tương t�c giữa c�c ph�n tử của chất tinh chất th� khi h�nh th�nh dung dịch nhiệt h�a tan thường c� gi� trị (+) v� cần năng lượng để l�m d�n khoảng c�ch giữa c�c ph�n tử chất tan v� dung m�i khi ch�ng được trộn lẫn v�o nhau. Trong trường hợp n�y c�c ph�n tử chất tan cũng như dung m�i c� khuynh hướng h�a hơi mạnh hơn, ta c� dung dịch sai lệch (+), nghĩa l� �p suất hơi của dung dịch sẽ lớn hơn so với gi� trị t�nh to�n bằng phương tr�nh Raoult. V� dụ về trường hợp n�y l� dung dịch etanol-hexan. C�c ph�n tử etanol ph�n cực, c�c ph�n tử hexan kh�ng ph�n cực, ch�ng tương t�c với nhau rất yếu. Entanpy h�a tan c� gi� trị (+)xảy ra sự sai lệch dương. Bảng 5.4. Bảng t�m tắt t�nh chất của c�c loại dung dịch kh�c nhauV� dụ 5.9. Một dung dịch được điều chế bằng c�ch h�a tan 5,81g aceton v�o 11,9g Cloroform. Ở 350C dung dịch c� �p suất hơi l� 260mmHg. ��y l� dung dịch l� tưởng hay kh�ng? Biết �p suất hơi của aceton v� cloroform ở 350C l� 345 v� 293mmHg. Giải: Muốn biết dung dịch c� l� tưởng kh�ng ta t�nh �p suất hơi của dung dịch theo phương tr�nh Raoult rồi so s�nh với gi� trị thực nghiệm. Theo thực nghiệm gi� trị đo được l� 260mmHg, vậy đ�y l� dung dịch kh�ng l� tưởng. Ở đ�y c� sự giảm �p suất hơi của dung dịch nhiều hơn dự kiến tức xảy ra sự sai lệch �m. �iều n�y cho thấy giữa chất tan v� dung m�i phải tương t�c nhau mạnh. Thực vậy, giữa aceton v� cloroform h�nh th�nh li�n kết hydrogen. �� nghĩa của sự giảm �p suất hơi của dung dịch chứa chất tan kh�ng bay hơi cho ta một phương ph�p thực tiển để đếm số ph�n tử v� qua đ� gi�p ta x�c định được ph�n tử lượng của một chất chưa biết. D�ng phương tr�nh Raoult ch�ng ta biết được số ph�n tử chất tan hiện diện, v� do đ� ch�ng ta đ� biết khối lượng tương ứng n�n sẽ x�c định được ph�n tử lượng. V� dụ 5.10. Một dung dịch được điều chế bằng c�ch h�a tan 20,0g urea v�o 125g nước ở 250C. �p suất hơi của dung dịch đo được ở 250C l� 22,67mmHg. X�c định ph�n tử lượngcủa urea biết �p suất hơi của nước tinh chất ở nhiệt độ tr�n l� 23,76mmHg. Ph�n tử lượng đ�ng của urea l� 60,0. Kết quả thực nghiệm ph� hợp tốt với thực tế. Một � nghĩa kh�c nữa l� c� thể d�ng định luật Raoult để nghi�n cứu t�nh chất của dung dịch. Khi h�a tan 1 mol NaCl v�o nước th� người ta thấy rằng �p suất hơi dung dịch giảm gấp 2 lần so với dự kiến bởi v� c�c ph�n tử NaCl khi h�a tan v�o nước ph�n ly ho�n to�n th�nh ion n�n tiểu ph�n trong dung dịch tăng l�n gấp đ�i, m� độ giảm �p suất hơi của dung dịch th� tỉ lệ với số lượng tiểu ph�n c� trong dung dịch. Th� nghiệm n�y khẳng định NaCl ph�n ly ho�n to�n khi h�a tan v�o nước l� đ�ng. V� dụ 5.11. Dự đo�n �p suất hơi của dung dịch được điều chế bằng c�ch h�a tan Giải: Khi h�a tan v�o nước, b). �ộ tăng nhiệt độ s�i Nhiệt độ s�i b�nh thường của một chất lỏng được định nghĩa l� nhiệt độ l�c đ� �p suất hơi của chất lỏng đạt được 1 atm. C�c chất tan kh�ng bay hơi l�m giảm �p suất hơi của dung dịch, do đ� dung dịch phải được đun n�ng đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ s�i của dung m�i tinh chất mới c� thể đạt được �p suất 1atm. �iều n�y c� nghĩa l� chất tan kh�ng bay hơi l�m tăng nhiệt độ s�i của dung m�i. Mức độ gia tăng nhiệt độ s�i phụ thuộc v�o nồng độ của chất tan trong dung dịch. �ối với c�c dung dịch lo�ng mối quan hệ đ� được biểu diễn bằng phương tr�nh: Với: T: độ tăng nhiệt độ s�i so với dung m�i tinh chất. Bảng 5.5. Gi� trị KS v� Kđ của một số dung m�i kh�c nhau Dung m�i Nhiệt độ s�i (C) Ks0C.Kg/mol Nhiệt độ Kd0C.Kg/mol Nước 100,0 0,51 0 1,86 CCl4 76,5 5,03 -22,99 3,00 CHCl3 61,2 3,63 -63,5 4,70 C6H6 80,1 2,53 5,5 5,12 CS2 46,2 2,34 -111,5 3,83 �te etylic 34,5 2,02 -116,2 1,79 Camphor 208,0 5,95 179,8 40 Dựa v�o độ tăng nhiệt độ s�i so với dung m�i tinh chất ta c� thể x�c định được ph�n tử lượng của chất tan trong dung dịch. V� dụ 5.12. Một dung dịch được điều chế bằng c�ch h�a tan 18,00g Gluc� trong 150,00g nước. Dung dịch c� nhiệt độ s�i l� 100,340C. x�c định ph�n tử lượng của Gluc�, biết hằng số nghiệm s�i của nước l� 0,510C.Kg/mol. Giải: c). �ộ hạ nhiệt độ đ�ng đặc Người ta định nghĩa nhiệt độ đ�ng đặc của một chất lỏng l� nhiệt độ m� l�c đ� �p suất hơi của pha lỏng bằng với �p suất hơi của pha rắn, cụ thể đối với nước tinh chất c� nhiệt độ đ�ng đặc l� 00C (ch�nh x�c l� 0,00990C) ứng với �p suất hơi bảo h�a của nước đ� v� nước lỏng l� 0,006atm. Việc h�a tan chất tan v�o nước sẽ l�m cho dung dịch c� nhiệt độ đ�ng đặc thấp hơn nước tinh chất, bởi v� sự hiện diện của chất tan trong nước sẽ l�m cho �p suất hơi của nước trong dung dịch thấp hơn �p suất hơi của nước đ�, do đ� tại nhiệt độ n�y dung dịch kh�ng thể đ�ng đặc v� kh�ng c� sự bằng nhau của �p suất hơi giữa pha lỏng v� pha rắn. Nếu ta hạ nhiệt độ, �p suất hơi của pha rắn giảm nhanh hơn pha lỏng, kết quả sẽ dẫn đến sự c�n bằng �p suất hơi của 2 pha lỏng v� rắn v� l�c n�y dung dịch sẽ đ�ng đặc. Do chất tan l�m hạ nhiệt độ đ�ng đặc của nước, n�n c�c chất như NaCl, CaCl2 thường được r�i tr�n vĩa h� hoặc đường để tr�nh sự đ�ng băng trong m�a đ�ng ở c�c nước Ch�u �u, dĩ nhi�n với điều kiện nhiệt độ b�n ngo�i kh�ng qu� thấp. H�nh 5.6. Giản đồ pha của c�n bằng lỏng / hơi v� lỏng / rắn của dung dịch nước chứa chất tan kh�ng bay hơi Từ giản đồ ta c� thể kết luận: sự hiện diện của chất tan kh�ng bay hơi l�m mở rộng khoảng nhiệt độ m� dung dịch tồn tại ở trạng th�i lỏng-cũng giống như độ tăng nhiệt độ s�i-độ hạ nhiệt độ đ�ng đặc của dung dịch so với dung m�i tinh chất phụ thuộc v�o nồng độ của chất tan, phương tr�nh biểu diễn sự li�n hệ, đối với dung dịch lo�ng, cũng c� dạng tương tự v� cũng được d�ng để x�c định ph�n tử lượng của c�c chất tan. Kd : hằng số nghiệm đ�ng phụ thuộc v�o bản chất dung m�i. m ct: nồng độ molan của chất tan. Gi� trị hằng số Kd của một số dung dịch kh�c nhau được tr�nh b�y ở bảng 5.5. V� dụ 5.13a. T�nh gần đ�ng khối lượng của etylen glycol cần th�m v�o 10 l�t nước để thu được một dung dịch c� nhiệt độ đ�ng đặc l� -23,3�C. Biết M etylen glycol = 62,1 . Khối lượng ri�ng của nước 1g/ml, hằng số nghiệm đ�ng của nước 1,86�C.kg/mol Giải V� dụ 5.13b. h�a tan 0,546g thyroxin (một loại hocmon động vật) v�o 15,0g benzen. Dung dịch thu được c� độ hạ nhiệt độ đ�ng đặc l� 0,2400C. x�c định ph�n tử lượng của thyroxin. Giải d). �p suất thẩm thấu Ta x�t th� nghiệm sau đ�y: một ống thủy tinh h�nh chữ U được ngăn c�ch bởi một m�ng b�n thẩm ở giữa (m�ng b�n thẩm l� một loại m�ng ngăn c� t�nh chất đặc biệt l� chỉ cho c�c ph�n tử dung m�i thấm qua nhưng kh�ng cho c�c ph�n tử chất tan thấm qua). Cho v�o hai b�n ống thể t�ch bằng nhau của dung m�i tinh chất v� dung dịch chứa chất tan. Sau một thời gian thể t�ch của dung dịch tăng c�n thể t�ch của dung m�i tinh chất giảm. Qu� tr�nh chuyển dung m�i tinh chất sang dung dịch th�ng qua m�ng b�n thẩm được gọi sự thẩm thấu. �ến một l�c n�o đ� mực chất lỏng b�n phần ống đựng dung dịch kh�ng d�ng cao l�n nữa, qu� tr�nh thẩm thấu đạt đến c�n bằng. Mực chất lỏng trong ống đựng dung dịch cao hơn trong phần ống đựng dung m�i tinh chất, điều n�y c� � nghĩa l� �p suất tĩnh của dung dịch lớn hơn của dung m�i tinh chất. Phần �p suất ch�nh lệch được gọi l� �p suất thẩm thấu. H�nh 5.7. Th� nghiệm x�c định �p suất thẩm thấu Ch�ng ta c� thể x�t một th� nghiệm kh�c như sau: ch�ng ta cũng bố tr� th� nghiệm tương tự th� nghiệm tr�n, v� c� thể ngăn chặn sự thẩm thấu bằng c�ch �p đặt l�n dung dịch một �p suất x�c định n�o đ�. A�p suất cần �p đặt l�n dung dịch để ngăn chặn sự thẩm thấu phải bằng với �p suất thẩm thấu. Khi 2 chất lỏng tiếp x�c nhau qua m�ng b�n thẩm, c� sự chuyển c�c ph�n tử dung m�i từ dung m�i tinh chất sang dung dịch v� ngược lại. Do trong dung dịch c� xảy ra sự tương t�c giữa c�c ph�n tử chất tan v� dung m�i n�n tốc độ chuyển c�c ph�n tử dung m�i từ dung dịch v�o dung m�i tinh chất sẽ nhỏ hơn tốc độ của qu� tr�nh ngược lại. Kết quả l� số ph�n tử dung m�i sẽ chuyển v�o dung dịch nhiều hơn, l�m tăng thể t�ch dung dịch. Sự gia tăng thể t�ch dung dịch, sẽ tạo n�n một �p suất c� t�c động l�m tăng vận tốc của qu� tr�nh chuyển c�c ph�n tử dung m�i từ dung dịch trở lại dung m�i tinh chất. Khi vận tốc của hai qu� tr�nh n�y bằng nhau, hệ đạt c�n bằng v� thể t�ch dung dịch kh�ng gia tăng được nữa. Từ điều n�y cho thấy �p suất thẩm thấu cũng phụ thuộc v�o nồng độ chất tan trong dung dịch. �ối với c�c dung dịch lo�ng mối li�n hệ đ� được biểu diễn bằng phương tr�nh: �p suất thẩm thấu cũng được sử dụng để x�c định ph�n tử lượng của chất tan v� được d�ng nhiều hơn c�c phương ph�p kh�c bởi v� chỉ cần một nồng độ nhỏ của chất tan cũng tạo n�n được một �p suất thẩm thấu c� gi� trị đ�ng kể. V� dụ 5.14. h�a tan 1,00.10-3 g một protein v�o nước v� chỉnh đến thể t�ch 1ml. Dung dịch thu được c� �p suất thẩm thấu l� 1,12mmHg ở 250C, t�nh ph�n tử lượng của protein. Giải: Qu� tr�nh thẩm thấu tương tự được nghi�n cứu thấy xảy ra ở th�nh tế b�o của thực vật v� động vật, nhưng trong trường hợp n�y m�ng b�n thẩm cho ph�p c�c ph�n tử dung m�i, c�c ion v� c�c ph�n tử chất tan c� k�ch thước nhỏ thấm qua. Một trong những ứng dụng quan trọng của sự thẩm thấu l� tạo ra m�y lọc m�u cho những bệnh nh�n bị bệnh thận. M�u được cho chảy qua một ống l�m bằng cellophane, đ�ng vai tr� m�ng b�n thẩm, ống được đặt trong dung dịch rửa (dialyzing). Dung dịch n�y chứa c�c ion cũng như chứa c�c chất tan c� nồng độ bằng nồng độ của ch�ng trong m�u, do sự thẩm thấu c�c chất thảy sẽ thấm qua m�ng đi v�o dung dịch v� do đ� m�u được lọc sạch. Dung dịch c� �p suất thẩm thấu như nhau gọi l� dung dịch đẳng trương. C�c chất lỏng bơm v�o m�u phải đẳng trương với chất lỏng trong m�u. Nếu tế b�o được ng�m v�o dung dịch ưu trương, nghĩa l� dung dịch c� �p suất thẩm thấu lớn hơn chất lỏng trong tế b�o, th� tế b�o sẽ bị co lại do sự mất nước. Ngược lại, nếu tế b�o được ng�m v�o dung dịch nhược trương, tức dung dịch c� �p suất thẩm thấu nhỏ hơn chất lỏng của tế b�o, tế b�o sẽ bị trương phồng v� vỡ ra do sự th�m nhập của nước. Khi ướp thịt, c� bằng muối, ch�ng ta đ� tạo ra một dung dịch ưu trương so với dung dịch trong tế b�o vi khuẩn do đ� xảy ra qu� tr�nh loại nước khỏi c�c tế b�o của vi khuẩn l�m vi khuẩn bị co r�t lại v� chết, n�n ch�ng ta c� thể d�ng muối để bảo quản thịt, c�... B�y giờ nếu ch�ng ta cho nước tinh chất tiếp x�c với dung dịch nước muối th�ng qua một m�ng b�n thẩm v� t�c động l�n dung dịch nước muối một �p suất lớn hơn �p suất thẩm thấu của dung dịch nước muối th� sẽ xảy ra qu� tr�nh thẩm thấu ngược nghĩa l� nước sẽ chuyển từ dung dịch v�o nước tinh chất. Ư�ng dụng n�y c� � nghĩa thực tiễn lớn. C�c m�y khử muối x�ch tay ứng dụng nguy�n tắc tr�n cho ph�p lọc được 5 l�t nước từ nước biển trong 1 giờ, nghĩa l� c� thể cứu sống 25 người. C�c phương tr�nh thu được tr�n đ�y chỉ �p dụng được cho c�c chất tan kh�ng ph�n ly khi h�a tan v�o dung m�i. Trong trường hợp chất tan ph�n ly, tức dung dịch thu được l� dung dịch điện ly, để �p dụng được cần phải c� sự hiệu chỉnh bằng c�ch th�m một hệ số th�ch hợp i, được gọi l� hệ số Vant Hoff. Hệ số i t�nh theo l� thuyết cho một chất l� tổng số mol ion m� 1 mol chất tan c� thể ph�n ly ra, hay n�i c�ch kh�c l� số ion ứng với c�ng thức của chất. V� dụ NaCl c� i =2, K2SO4 c� i = 3. Nhưng thực tế gi� trị i x�c định được bằng thực nghiệm thường nhỏ hơn gi� trị i t�nh được bằng l� thuyết. �iều n�y cho thấy rằng trong dung dịch thực sự kh�ng phải chất tan ho�n to�n ph�n ly th�nh c�c ion ri�ng lẻ, độc lập m� sẽ một phần tồn tại dưới dạng cặp ion. �ối với c�c dung dịch c�ng lo�ng th� gi� trị i c�ng gần với gi� trị l� thuyết. �ối với c�c chất tan tạo ion c� điện t�ch lớn th� gi� trị i c�ng kh�c biệt đ�ng kể so với l� thuyết. �iều n�y n�i l�n rằng c�c dung dịch c� ion mang điện t�ch lớn, sự h�nh th�nh c�c cặp ion xảy ra mạnh. C�c phương tr�nh �p dụng cho dung dịch điện ly cũng c� dạng tương tự như c�c phương tr�nh đ� tr�nh b�y nhưng được bổ sung th�m hệ số Vant Hoff. Bảng 5.6. Bảng gi� trị i của một số chất điện ly kh�c nhau t�nh theo l� thuyết v� thực nghiệm (0,05m) Chất điện ly i l� thuyết i thực nghiệm NaCl MgCl2 MgSO4 FeCl3 HCl �ường 2 3,0 2,0 4,0 2,0 1,0 1,9 2,7 1,3 3,4 1,9 1,0 a). Kh�i niệm v� ph�n loại hệ keo C�c chất tồn tại dưới dạng c�c hạt c� k�ch thước kh�c nhau. Một số hạt như hạt c�t c� thể nh�n thấy bằng mắt thường; một số kh�c như c�c tế b�o vi khuẩn kh�ng thể nh�n thấy bằng mắt thường nhưng c� thể quan s�t thấy nhờ k�nh hiển vi quang học; với c�c k�nh hiển vi chuy�n dụng hiện đại c� thể ph�t hiện được cả nguy�n tử. Người ta định nghĩa C�c hạt c� k�ch thước hơn ph�n tử v� ion nhưng kh�ng đủ lớn để c� thể quan s�t được bằng k�nh hiển vi quang học được gọi l� c�c hạt keo. Hạt keo l� một hệ phức tạp tạo n�n bởi một số lượng lớn khoảng từ 103 đến 105 nguy�n tử, c� khối lượng khoảng 104 đến 109 đơn vị nguy�n tử, với k�ch thước từ 10-5 đến 10-7 cm. Hạt keo c� thể l� chất v� cơ hay hữu cơ. Hầu như tất cả c�c chất đều c� thể tồn tại ở dạng keo. Một hệ keo lu�n lu�n bao gồm c�c hạt keo gọi l� chất ph�n t�n v� một chất l�m m�i trường ph�n t�n. M�i trường ph�n t�n quan trọng thường gặp l� nước v� kh�ng kh�. b). T�nh chất của hệ keo C�c hệ keo c� t�nh chất tương tự như dung dịch. C�c hạt keo kh�ng t�ch ra khỏi hệ như c�c hạt c� k�ch thước lớn kh�c, v� c� thể xuy�n qua được giấy lọc. Tuy nhi�n tốc độ khuếch t�n của c�c hạt keo trong hệ chậm hơn tốc độ khuếch t�n của c�c hạt trong dung dịch như ph�n tử v� ion. Sự t�n xạ �nh s�ng cũng l� một thuộc t�nh quan trọng của hệ keo. Khi chiếu �nh s�ng đi qua một hệ keo ta c� thể quan s�t đường đi của ch�m s�ng từ mặt b�n thẳng g�c với phương truyền của ch�m s�ng. ��y l� hiệu ứng Tyndall được d�ng để ph�n biệt hệ keo với dung dịch. �ộ tăng nhiệt độ s�i, độ hạ nhiệt độ đ�ng đặc, độ giảm �p suất hơi v� �p suất thẩm thấu cũng phụ thuộc v�o c�c hạt keo c� trong hệ. Do k�ch thước nhỏ n�n c�c hạt keo c� tỷ lệ bề mặt lớn so với thể t�ch của hạt keo n�n c�c hạt keo c� khả năng hoạt động bề mặt lớn, ch�ng c� khả năng hấp thụ c�c ph�n tử v� ion c� mặt trong hệ. c). Ph�n loại hệ keo Một phương ph�p ph�n loại c�c hệ keo rất thường được sử dụng l� dựa tr�n trạng th�i vật l� của hạt keo v� m�i trường ph�n t�n. Bảng 5.7 tr�nh b�y c�ch ph�n loại hệ keo theo phương ph�p n�y. Một phương ph�p quan trọng kh�c để ph�n loại hệ keo l� dựa v�o h�nh dạng của hạt keo. Dạng kh�ng gian 3 chiều giống như quả b�ng, dạng kh�ng gian hai chiều giống như tấm phim, dạng kh�ng gian một chiều như sợi chỉ. H�nh dạng kh�c nhau n�y l�m cho việc ph�n loại c�c hạt keo chiều d�i hoặc đường k�nh rất kh� khăn. Bảng 5.7. Ph�n loại hệ keo V� dụ M�i trường ph�n t�n Chất ph�n t�n Loại hệ Sương m� Kh� Lỏng aerosol lỏng Kh�i Kh� Rắn aerosol rắn Sữa Lỏng Lỏng Nhũ tương Sơn Lỏng Rắn Dung dịch keo Hợp kim Rắn Rắn Dung dịch keo rắn Kem Lỏng Kh� Bọt C�c t�nh chất cơ học của hạt keo phụ thuộc chủ yếu v�o h�nh dạng hạt keo: v� dụ hạt keo c� dạng h�nh cầu sẽ c� độ nhớt nhỏ hơn c�c hạt keo c� dạng h�nh sợi. Ngo�i ra người ta c�n ph�n biệt hệ keo dựa tr�n t�nh kỵ nước hay ưa nước. d). Cấu tạo hạt keo Trung t�m của hạt keo c� thể l� tinh thể ion rất nhỏ, hoặc c� thể l� một nh�m ph�n tử, hoặc chỉ c� thể l� một ph�n tử k�ch thước lớn. Ch�ng hấp thụ một lớp ion c� c�ng điện t�ch từ m�i trường, lớp ion n�y đến lượt n� lại hấp thụ một lớp ion c� điện t�ch tr�i dấu bao quanh, kết quả dẫn đến c�c hạt keo phần b�n ngo�i đều c� c�ng điện t�ch. Do c� c�ng điện t�ch n�n c�c hạt keo sẽ đẩy nhau, kh�ng thể kết hợp lại được th�nh hạt c� k�ch thước lớn t�ch ra khỏi hệ. Ch�nh lực đẩy tĩnh điện n�y l�m cho hệ keo bền trong một khoảng thời gian d�i. e). Phương ph�p điều chế keo Ch�ng ta c� thể tạo ra hệ keo bằng c�ch tạo ra c�c hạt c� k�ch thước hạt keo v� ph�n t�n ch�ng v�o m�i trường. Hạt c� k�ch thước hạt keo c� thể được tạo th�nh bằng hai phương ph�p: - Phương ph�p ph�n t�n: bằng c�ch ph�n chia c�c hạt c� k�ch thước lớn th�nh c�c hạt c� k�ch thước hạt keo, v� dụ nghiền mịn bột m�u. - Phương ph�p c� đặc: kết hợp c�c hạt c� k�ch thước nhỏ với nhau tạo th�nh c�c hạt c� k�ch thước hạt keo, v� dụ: m�y được h�nh th�nh khi c� lượng lớn c�c ph�n tử nước đ�ng tụ lại, ch�ng sẽ tạo ra c�c giọt nước rất nhỏ. Một số �t chất rắn khi cho v�o nước, ch�ng tự ph�n t�n một c�ch tự nhi�n v�o nước, v� h�nh th�nh hệ keo-G�latin, hồ, bột thuộc loại n�y v� qu� tr�nh n�y được gọi l� sự pepti h�a. C�c hạt đ�, bản th�n ch�ng đ� c� k�ch thước của hạt keo, nước chỉ l�m nhiệm vụ ph�n t�n ch�ng- Sữa được điều chế với k�ch thước của hạt keo bằng c�ch l�m kh� c�c hạt nước từ c�c tia sửa. Một hệ nhũ tương được điều chế bằng c�ch lắc chung hai chất lỏng kh�ng c� khả năng tan lẫn v�o nhau. Sự lắc mạnh l�m vỡ chất lỏng th�nh c�c hạt nhỏ c� k�ch thước hạt keo v� ph�n t�n ch�ng v�o nhau. Tuy nhi�n c�c hạt chất lỏng của chất ph�n t�n thường c� khuynh hướng t�i hợp với nhau, h�nh th�nh giọt lớn hơn v� sau đ� t�ch th�nh hai lớp chất lỏng ri�ng biệt-do đ� để l�m cho c�c hệ keo n�y bền vững phải sử dụng c�c chất nhũ h�a-v� dụ: sửa l� một hệ nhũ bền của c�c hạt mỡ trong nước với chất nhũ h�a l� casein. Nước sốt l� hệ nhũ của dầu trong giấm với chất nhũ h�a l� l�ng đỏ trứng. C�c chất dầu loang tr�n biển rất kh� l�m sạch do xảy ra sự tạo nhũ giữa dầu v� nước. C�c chất bẩn, dầu mỡ b�m tr�n vải, sợi bị h�t bởi mạch hidrocacbon của x� ph�ng hay bột giặt h�nh th�nh c�c hạt keo lơ lững trong nước v� do đ� dễ d�ng bị rửa sạch bởi nước Phương ph�p c� đặc thường đi k�m với c�c phản ứng h�a học. V� dụ keo hidroxit sắt (III) taọ ra bằng c�ch cho dung dịch muối sắt (III) đậm đặc v�o nước n�ng, dung dịch nhũ v�ng c� thể tạo ra bằng c�ch khử Au 3+ trong dung dịch rất lo�ng bởi aldehyt.
�ể ph� hủy hệ keo, c�n gọi l� sự keo tụ, ch�ng ta c� thể d�ng c�ch đun n�ng hoặc th�m c�c chất điện ly. Sự đun n�ng l�m tăng tốc độ của c�c hạt, l�m cho ch�ng c� đủ năng lượng để vượt ra lớp r�o ion b�n ngo�i v� do đ� c� thể kết hợp lại với nhau. Qu� tr�nh n�y được lập lại nhiều lần n�n k�ch thướt hạt sẽ lớn l�n v� lắng xuống được. Sự th�m chất điện ly v�o c� t�c dụng trung h�a lớp ion bị hấp thụ b�n ngo�i hạt keo v� do đ� c�c hạt keo c� thể kết hợp lại với nhau để lắng xuống. Sự keo tụ dẫn đến sự h�nh th�nh c�c tam gi�c ch�u ở cửa s�ng. Khi gặp biển, nồng độ chất điện ly cao trong nước biển l�m cho c�c hạt keo trong nước s�ng đ�ng tụ h�nh th�nh c�c tam gi�c ch�u. Sự loại bỏ bồ h�ng khỏi kh�i l� một v� dụ kh�c về sự keo tụ. Kh� từ c�c nh� m�y được dẫn qua một hệ tĩnh điện, c�c hạt bụi mồ h�ng sẽ bị giữ lại do keo tụ, điều n�y gi�p l�m sạch kh�ng kh� ở c�c th�nh phố c�ng nghiệp nặng. |
