NT
Uploaded byNhân Trương
18,797 views

Hóa lí .

Tài liệu trình bày nội dung môn hóa lý 1, bao gồm các chủ đề chính như nhiệt hóa học, cân bằng hóa học và các quá trình nhiệt động học. Nó phân tích các khái niệm cơ bản về hệ thống, môi trường, năng lượng và nguyên lý nhiệt động học, đặc biệt là sự thay đổi entropi và năng lượng tự do. Tài liệu cuối cùng tóm tắt các ứng dụng thực tiễn và định luật liên quan đến các quá trình nhiệt động học.

Embed presentation

Downloaded 66 times
1 / 142
2 / 142
3 / 142
4 / 142
5 / 142
6 / 142
7 / 142
8 / 142
9 / 142
Most read
10 / 142
11 / 142
12 / 142
13 / 142
14 / 142
15 / 142
16 / 142
17 / 142
18 / 142
19 / 142
20 / 142
21 / 142
22 / 142
23 / 142
Most read
24 / 142
25 / 142
26 / 142
27 / 142
28 / 142
29 / 142
30 / 142
31 / 142
32 / 142
33 / 142
Most read
34 / 142
35 / 142
36 / 142
37 / 142
38 / 142
39 / 142
40 / 142
41 / 142
42 / 142
43 / 142
44 / 142
45 / 142
46 / 142
47 / 142
48 / 142
49 / 142
50 / 142
51 / 142
52 / 142
53 / 142
54 / 142
55 / 142
56 / 142
57 / 142
58 / 142
59 / 142
60 / 142
61 / 142
62 / 142
63 / 142
64 / 142
65 / 142
66 / 142
67 / 142
68 / 142
69 / 142
70 / 142
71 / 142
72 / 142
73 / 142
74 / 142
75 / 142
76 / 142
77 / 142
78 / 142
79 / 142
80 / 142
81 / 142
82 / 142
83 / 142
84 / 142
85 / 142
86 / 142
87 / 142
88 / 142
89 / 142
90 / 142
91 / 142
92 / 142
93 / 142
94 / 142
95 / 142
96 / 142
97 / 142
98 / 142
99 / 142
100 / 142
101 / 142
102 / 142
103 / 142
104 / 142
105 / 142
106 / 142
107 / 142
108 / 142
109 / 142
110 / 142
111 / 142
112 / 142
113 / 142
114 / 142
115 / 142
116 / 142
117 / 142
118 / 142
119 / 142
120 / 142
121 / 142
122 / 142
123 / 142
124 / 142
125 / 142
126 / 142
127 / 142
128 / 142
129 / 142
130 / 142
131 / 142
132 / 142
133 / 142
134 / 142
135 / 142
136 / 142
137 / 142
138 / 142
139 / 142
140 / 142
141 / 142
142 / 142
1 HÓA LÝ 1 (physical chemistry 1) ThS. NGUYỄN HỮU SƠN MÔN HỌC
2 NỘI DUNG 30 tiết Chương 1. Nhiệt hóa học Chương 2. Chiều và giới hạn của quá trình Chương 3. Cân bằng hóa học Chương 4. Lý thuyết cân bằng pha Chương 5. Cân bằng pha trong hệ một cấu tử Chương 6. Dung dịch, cân bằng lỏng - hơi Chương 7. Cân bằng lỏng – rắn Chương 8. Hóa keo
3 NHIỆT HÓA HỌC CHEMICAL THERMODYNAMICS CHƯƠNG 1
4 MỤC TIÊU CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC • Nghiên cứu các quy luật về sự biến chuyển tương hỗ của hóa năng và các dạng năng lượng khác trong các quá trình hóa học. • Nghiên cứu các điều kiện tự diễn biến (phản ứng hóa học) và các điều kiện bền vững (trạng thái cân bằng) của các hệ hóa học.
5 1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN • Systems and Surroundings (Hệ thống và môi trường) • System (Hệ): part of the universe we are interested in. • Surroundings(môi trường ): the rest of the universe.
6 a. Hệ: là lượng nhất định của một hay nhiều chất ở điều kiện nhiệt độ, áp suất và nồng độ nhất định - Hệ mở - hệ kín - hệ cô lập - hệ đoạn nhiệt - Hệ đồng thể, dị thể, 1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
7 b. Trạng thái tập hợp tất cả các tính chất vĩ mô của hệ - Thông số trạng thái: T, P, V, m, C, d, Cp,… - Thông số cường độ: T, P, C, d,.. - Thông số dung độ: V, m, U,.. - Hàm trạng thái U = f(T,P,n,…) 1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
8 c. Quá trình Con đường mà hệ chuyển từ TT này sang TT khác - Quá trình mở - Quá trình kín (chu trình) - Quá trình có V, P, T, q = const - Hàm quá trình d. Pha tập hợp những phần đồng thể của hệ có cùng tính chất lý hóa 1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
9 2. NHIỆT VÀ CÔNG Năng lượng là thước đo độ vận động của vật chất. ứng với những hình thái vận động khác nhau của vật chất chúng ta có những hình thái năng lượng khác nhau như thế năng, động năng, nội năng… Hai dạng thể hiện của năng lượng hóa học là: NHIỆT (Q) và CÔNG (W) Lưu ý: không có giá trị năng lượng bằng 0 tuyệt đối mà chỉ có năng lượng bằng 0 ứng với một hệ quy chiếu chuẩn nào đó.
10 Nhiệt Nhiệt (q) là thước đo sự chuyển động hỗn loạn (chuyển động nhiệt) của các tiểu phân tạo nên chất hay hệ. Công Công (w) là thước đo sự chuyển động có trật tự và có hướng của các tiểu phân theo hướng của trường lực Nội năng (U) Nội năng (U) là năng lượng có sẵn, ẩn dấu bên trong hệ
11 Quy ước về dấu Theo qui ước về dấu của nhiệt động học: • Nếu hệ tỏa nhiệt thì nhiệt có trị số âm, q < 0. • Nếu hệ thu nhiệt thì nhiệt có trị số dương, q > 0. • Nếu hệ nhận công thì công có trị số âm, W < 0. • Nếu hệ sinh công thì công có trị số dương, W > 0.
12 3. NGUYÊN LÝ I – NHIỆT ĐỘNG HỌC BIỂU THỨC TOÁN HỌC Nếu qi và wi là nhiệt và công trao đổi giữa hệ với môi trường ngoài theo đường quá trình i thì qi và wi riêng rẽ thay đổi theo đường quá trình nhưng tổng số qi + wi luôn luôn là một hằng số không tùy thuộc đường quá trình mà chỉ tùy thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối của hệ mà thôi U = Q+A∆ Do quy ýớc về dấu nên biểu thức nguyên lý 1 được viết lại như sau: U = Q- A∆
13 NHIỆT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ QUÁ TRÌNH a. Quá trình đẳng tích V= hằng số, dV=0 QV = ΔU b. Quá trình đẳng áp P = hằng số, dP=0 Qp = ΔH Nếu hệ là khí lý tưởng thì pV=nRT Wp = nRΔT ΔUp = Qp – nRΔT
14 c. Quá trình giản nở đẳng nhiệt KLT Định luật Joule: nội năng của khí lý tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ ΔUT = 0 NHIỆT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ QUÁ TRÌNH
15 4. ĐỊNH LUẬT HESS Nội dung định luật Hess Trong quá trình đẳng áp hay đẳng tích, nhiệt phản ứng chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối mà không phụ thuộc vào trạng thái trung gian của quá trình QV = ΔU và Qp = ΔH Đối với các quá trình của khí lý tưởng: ΔH = ΔU + RTΔn. H = U + PV ( enthalpy) – hàm trạng thái
16 4. ĐỊNH LUẬT HESS Hệ quả đ ịnh luật Hess ΔHnghịch = - ΔHthuận ΔHphản ứng = ΔHs sp ΔHs tc ΔHphản ứng = ΔHc tc ΔHc sp ΔHs : nhiệt sinh, nhiệt tạo thành ΔHc : nhiệt cháy, thiêu nhiệt
17 ∆H1 = ∆H2 + ∆H3
18 MỐI QUAN HỆ GIỮA ENTANPI VÀ NỘI NĂNG Đối với những quá trình có chất phản ứng hay sản phẩm phản ứng ở thể khí thì ∆H và ∆U có thể khác xa nhau. Với chất khí: P∆V = ∆nRT Trong đó ∆n là hiệu số phân tử gam của các sản phẩm khí với số phân tử gam của các chất khí tham gia phản ứng. Như vậy: ∆Η = ∆U + ∆nRT Khi ∆n = 0 thì ∆H = ∆U , nhưng khi ∆n ≠ 0 thì ∆H ≠ ∆U
19 5. NHIỆT DUNG (C) Nhiệt dung: Nhiệt dung riêng của một chất bất kỳ là nhiệt lượng cần cung cấp cho một đơn vị khối lượng chất đó để làm tăng nhiệt độ thêm 1o - Nhiệt dung riêng Q c dT δ = - Nhiệt dung đẳng tích - Nhiệt dung đẳng áp Qp cp dT δ = Qvcv dT δ = Ảnh hưởng của nhiệt độ đến nhiệt dung Cp = ao + a1.T + a2.T2 + ..
20 6. NHIỆT CHUYỂN PHA (λcp) • Nhiệt chuyển pha là nhiệt lượng cần thiết cần cung cấp cho một đơn vị khối lượng chất thực hiện quá trình chuyển pha • Quá trình chuyển pha các chất nguyên chất là đẳng nhiệt - Nhiệt hóa hơi và nhiệt ngưng tụ: λhh = - λnt - Nhiệt nóng chảy và nhiệt đông đặt: λnc = - λđđ - Nhiệt thăng hoa λth = λnc + λhh
21 7. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu ứng nhiệt phản ứng Định luật Kirchhoff ∆HT = ∆Ho + ∫∆CpdT Công thức gần đúng (trong khoảng nhiệt độ hẹp) ∆HT2 = ∆H1 + ∆Cp(T2 – T1)
Nguyen Huu Son1 CHƯƠNG 2 NGUYÊN LÝ II CHIỀU VÀ GIỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH
Nguyen Huu Son2 1. Sự biến đổi tự nhiên (spontaneous change)  Là một biến đổi xảy ra được một cách tự nhiên mà không cần tác động của yếu tố bên ngoài.  Một biến đổi tự nhiên không nhất thiết phải xảy ra nhanh.  Chiều của biến đổi tự nhiên có thể phụ thuộc vào nhiệt độ.  Xét về mặt năng lượng các quá trình hóa học có xu hướng tự diễn ra khi có sự giảm enthalpy.
Nguyen Huu Son3  Tuy nhiên, một số quá trình vẫn diễn ra khi enthalpy bằng 0 hoặc lớn hơn 0. Do đó, chỉ dựa vào sự biến đổi nội năng (hay Enthalpy ∆H) thì không thể tiên đoán được chiều phản ứng.  Để tiên đoán chính xác chiều hướng của phản ứng ta cần phải xem xét một yếu tố nữa đó là ĐỘ MẤT TRẬT TỰ của hệ (được thể hiện qua giá trị ENTROPY ký hiệu là S) 1. Sự biến đổi tự nhiên (spontaneous change)
Nguyen Huu Son4 Các quá trình thuận nghịch Reversible Processes Trong một quá trình thuận nghịch hệ thống thay đổi theo cách hệ thống và môi trường xung quanh có thể trở lại trạng thái ban đầu bởi quá trình thuận nghịch (In a reversible process the system changes in such a way that the system and surroundings can be put back in their original states by exactly reversing the process) Sự thay đổi là rất nhỏ ở quá trình thuận nghịch (Changes are infinitesimally small in a reversible process.)
Nguyen Huu Son5 Quá trình bất thuận nghịch Irreversible Processes  Quá trình bất thuận nghịch không thể thực hiện quá trình ngược lại khi hệ thống thay đổi (Irreversible processes cannot be undone by exactly reversing the change to the system)  Tất cả các quá trình tự phát đều là bất thuận nghịch (All Spontaneous processes are irreversible)  Tất cả các quá trình xảy ra thực tế là bất thuận nghịch (All Real processes are irreversible )
Nguyen Huu Son6 2. Entropy Entropi (S) là thước đo độ hỗn loạn của trạng thái của hệ thống. Các biến đổi xảy ra tự nhiên thì đi kèm với sự tăng entropy Entropy là một hàm trạng thái Cho 1 hệ thống: ∆S = Scuối - Sđầu Nếu ∆S > 0 hệ thống mất trật tự hơn ∆S < 0 hệ thống trật tự hơn
Nguyen Huu Son7 Tính chất của entropi Mỗi chất có giá trị entropi riêng của mình , phân tử càng phức tạp thì entropi càng lớn. Entropi của mọi chất ở 0K đều bằng 0 vì chúng chỉ còn một trạng thái sắp xếp duy nhất (W=1). Entropi của các chất tăng theo sự tăng của nhiệt độ. Entropi là một hàm trạng thái do đó sự tăng entropi của một quá trình tính theo công thức: ∆So r = ΣnSsản phẩm - ΣnStác chất
Nguyen Huu Son8 Entropy tiêu chuẩn Là giá trị Entropy của 1 mol chất đo ở điều kiện điều kiện tiêu chuẩn có áp suất 1 atm (760 mm Hg), và nhiệt độ bằng 25oC (298.15K) Đơn vị tính của S0 298 là cal/mol.K hoặc J/mol.K S0 298
Nguyen Huu Son9 Sự biến đổi entropy Entropy Changes  Nhìn chung, entropy tăng khi : +Khí được tạo ra từ dạng lỏng và rắn + Dung dịch hoặc chât hòa tan được tạo ra từ chất rắn + Số lượng phân tử khí tăng + Số lượng phân tử tăng  In general, entropy increases when  Gases are formed from liquids and solids.  Liquids or solutions are formed from solids.  The number of gas molecules increases.  The number of moles increases.
Nguyen Huu Son10 Định luật 3 nhiệt động học Third Law of Thermodynamics Entropy của chất kết tinh hoàn toàn ở nhiệt độ không tuyệt đối là bằng không (The entropy of a pure crystalline substance at absolute zero is 0).
Nguyen Huu Son11 Một số quy tắc để dánh giá sự biến thiên của entropy S trong các quá trình hóa học: So tăng (∆So>0) khi các chất chuyển từ trạng thái rắn sang lỏng hay khí. Ví dụ: H2O (r) → H2O (l) ∆So>0 So tăng (∆So>0) khi một chất rắn hay lỏng hòa tan vào nước hay dung môi. So giảm (∆So<0) khi một chất khí hòa tan vào nước hay dung môi. So tăng khi M (khối lượng phân tử) tăng. Ví dụ: So(O2) < So(O3)
Nguyen Huu Son12 So giảm ở chất rắn mạng liên kết cộng hóa trị, So tăng khi liên kết có một phần tính kim loại. Ví dụ: So C(diamond) < So C(graphite) So tăng tỷ lệ với độ yếu và độ mềm của liên kết giữa các nguyên tử. So tăng theo độ phức tạp của phân tử. Một số quy tắc để dánh giá sự biến thiên của entropy S trong các quá trình hóa học:
Nguyen Huu Son13 3. Nguyên lý II Nguyên lý II Không thể có quá trình tự chuyển năng lượng từ vật thể có các tiểu phân chuyển động trật tự sang vật thể có các tiểu phân chuyển động kém trật tự hơn. Hay Trong điều kiện năng lượng không đổi, hệ có khuynh hướng chuyển từ trạng thái có độ mất trật tự thấp sang trạng thái có độ mất trật tự cao hơn. Nếu hệ là cô lập và quá trình là TN: Nếu hệ là cô lập và quá trình là BTN:
Nguyen Huu Son14 Nếu xét chiều hệ không cô lập, ta có thể cô lập hệ bằng cách ghép thêm môi trường vào hệ Nếu: dS > 0 → Quá trình tự xảy ra Entropy là tiêu chuẩn xét chiều trong hệ cô lập dS = 0 → Quá trình đạt cân bằng ∆Stc = ∆Shệ + ∆Smôi trường
Nguyen Huu Son15 Entropy hệ cô lập – chiều hướng của quá trình Hệ cô lập = hệ khảo sát + nguồn nhiệt bên ngoài ∆Shệ cô lập = (∆Shệ khảo sát + ∆Snguồn nhiệt) ≥ 0 Nếu quá trình diễn ra là thuận nghịch (CB) thì entropy của hệ cô lập là không đổi: ∆Shệ cô lập = 0 Trong hệ cô lập diễn ra quá trình không thuận nghịch thì những quá trình này làm cho entropy của hệ cô lập tăng lên: ∆Shệ cô lập > 0 3. Nguyên lý II
Nguyen Huu Son16 TN Q dS T δ  =     Ở một nhiệt độ xác định Khi hệ chuyển từ TT1 sang TT2 Nếu quá trình là bất thuận nghịch (BTN) hay tự xảy ra Nếu quá trình thuận nghịch (TN) 2. Entropy một số quá trình
Nguyen Huu Son17 Quá trình đẳng áp hoặc đẳng tích Entropy của một số quá trình thuận nghịch dS = C.(dT/T) Quá trình đẳng nhiệt ∆ST = QT/T Nếu hệ là KLT: ∆ST = nR.ln(V2/V1) = nR.ln(P1/P2)
Nguyen Huu Son18 Ảnh hưởng của môi trường ∆Stổng cộng = ∆Shệ + ∆Smôi trường ∆Smôi trường tỷ lệ thuận với lượng nhiệt tỏa ra từ hệ thống (-∆H) và tỷ lệ nghịch với nhiệt độ T. Tại áp suất không đổi, ta có thể viết : ∆Smôi trường = -∆H/ T tức là: ∆Stổng cộng = ∆Shệ - ∆H/ T
Nguyen Huu Son19 Ví dụ: Phản ứng 2 Mg (r) + O2 (k) → 2 MgO(r) có ∆So r = -217 J.K-1.mol-1 <0 Tuy nhiên phản ứng vẫn xảy ra vì: ∆Ho r<<0 (∆Ho r=-1202 kJ.mol-1). Ta có: ∆Stổng cộng = ∆Shệ thống - ∆H/ T = -217 J.K-1.mol-1+ 1202.103 J.mol-1/298 K = 3.81.103 J.K-1.mol-1>0 Ảnh hưởng của môi trường
Nguyen Huu Son20 Sự biến đổi Entropi của quá trình chuyển pha
Nguyen Huu Son21 4. Năng lượng tự do G (Free Energy) ∆Stổng cộng = ∆Shệ - ∆H/ T Hay: -T.∆Stổng cộng = ∆H – T.∆Shệ Biểu diễn khái niệm biến đổi của entropy tổng bằng một đại lượng gọi là năng lượng tự do Gibbs: ∆G = -T∆Stổng cộng Ta có: ∆G = ∆H - T∆S Như vậy, thay vì xem xét sự biến đổi của entropy tổng cộng cuả cả hệ thống và môi trường xung quanh, nay ta chỉ xét sự biến đổi của năng lượng tự do G của bản thân hệ thống để dự đoán một biến đổi có xảy ra tự nhiên hay không.
Nguyen Huu Son22 = – Gibbs Free Energy Cân bằng này tương tự (Make this equation nicer) 4. Năng lượng tự do G (Free Energy)
Nguyen Huu Son23 1. Nếu dG số âm, phản ứng là tự phát (If DG is negative, the forward reaction is spontaneous). • Nếu dG bằng 0 , hệ thống cân bằng If DG is 0, the system is at equilibrium. 3. Nếu dG là số dương, phản ứng là tự phát ở hướng ngược lại (If ∆G is positive, the reaction is spontaneous in the reverse direction). 4. Năng lượng tự do G (Free Energy)
Nguyen Huu Son24 Năng lượng tự do tiêu chuẩn Là biến thiên năng lượng tự do của quá trình tạo thành 1 mol chất ở điều kiện tiêu chuẩn (250C, 1 atm) xuất phát từ các đơn chất bền.  Đơn vị của ∆G0 là Kcal/mol hoặc KJ/mol  Các đơn chất bền ở điều kiện tiêu chuẩn có ∆G0 = 0  Giá trị ∆G0 của các chất được xác định bằng thực nghiệm.  Có thể tra cứu các đại lượng ∆G0 trong các sổ tay hóa học. ∆Go 298 Năng lượng tự do của phản ứng hóa học ∆G = Σ∆Gsản phẩm - Σ∆Gtác chất
Nguyen Huu Son25  Năng lượng tự do tiêu chuẩn ∆Go chính là thước đo độ bền tương đối của một hợp chất so với các nguyên tố tạo thành nó.  Nếu ∆Go <0 tại một nhiệt độ xác định thì có nghĩa là các nguyên tố có khuynh hướng tự nhiên tạo thành hợp chất tại nhiệt độ đó tức tại điều kiện chuẩn hợp chất này là bền hơn các nguyên tố tạo thành nên nó.  Còn nếu ∆Go >0 thì điều ngược lại sẽ xảy ra, hợp chất có khuynh hướng tự nhiên là phân hủy trở lại thành các nguyên tố. 4. Năng lượng tự do G (Free Energy)
Nguyen Huu Son26 Ở điều kiện bình thường, Chúng ta có thể sử dụng DG thay cho DG°. Under non-standard conditions, we need to use DG instead of DG°. Q is the reaction quotiant from chapter 15. Note: at equilibrium: ∆G = 0. away from equil, sign of ∆G tells which way rxn goes spontaneously. Mối quan hệ giữa thế đẳng áp và HSCB K
Nguyen Huu Son27 Mối quan hệ giữa thế đẳng áp và HSCB K Ta có: ∆Gr = ∆Go r + RT lnK Tại cân bằng: 0 = ∆Go r + RT lnK hay ∆Go r= – RT lnK Ví dụ: Tính Kp tại 25oC cho cân bằng sau N2O4 (k)  2 NO2 (k) Ta có: ∆Go r = 2 ∆Go r (NO2,k) - ∆Go r(N2O4,k) = 2 × 51.31 – 97.89 kJ.mol-1 = +4.73 kJ.mol-1 Mà ln Kp = -∆Go r / RT = -(4.73 kJ.mol-1/ 2.4790 kJ.mol-1) = -1.91 Suy ra Kp = 0.15
Nguyen Huu Son28 1 J = 1 N.m= 1 Pa.m3 = 1 kg. m2. s-2 1 erg = 10-7 J 1 cal = 4,184 J 1 eV = 1,6021892 x 10-19 J L.atm = 101,325 J cm-1 = 1,986477 x 10-23 J 1 Pa = 1 N.m-2 = 1 kg. m-1. s-1 1 bar = 105 Pa 1 atm = 101,325 Pa 1 atm = 760 torr 1 psi = 6897, 7572 Pa Chuyển đổi đơn vị đo lường R = 8,31441 J.K-1mol-1 = 1,987 cal. K-1mol-1 = 0,0831441 L.bar. K-1.mol-1 = 0,0820568 L.atm.K-1.mol-1
CÂN BẰNG HOÁ HỌC http://www.chem1.com/acad/webtext/chemeq/
2 Nguyen Huu Son 1. Khái niệm về cân bằng hóa học Phản ứng thuận nghịch Cân bằng hóa học Là trạng thái mà tại đó nồng độ các chất trong phản ứng không đổi theo thời gian N2O4(g) 2NO2(g) G dG=0 Cân bằng (Kcb)
3 Nguyen Huu Son V Vt Vn Vcb tcb t 0 1. Khái niệm về cân bằng hóa học dC dt = 0
4 Nguyen Huu Son 1. Khái niệm về cân bằng hóa học
5 Nguyen Huu Son Toùm laïi:  Caân baèng coù tính chaát ñoäng, nghóa laø luùc caân baèng veà maët thöïc teá thaønh phaàn caùc hôïp chaát khoâng thay ñoåi nhöng thöïc teá phaûn öùng vaãn xaûy ra vôùi vthuaän = vnghòch .  Khuynh höôùng töï nhieân cuûa moät phaûn öùng hoùa hoïc laø luoân höôùng tôùi caân baèng.  Caân baèng seõ ñaït ñöôïc khi ∆G=0, luùc naøy caân baèng hoùa hoïc laø söï caân baèng giöõa hai yeáu toá aûnh höôûng leân phaûn öùng laø nhieät vaø entropy. 1. Khái niệm về cân bằng hóa học
6 Nguyen Huu Son Xét phản ứng H2 + I2 → 2HI a) Nếu ta bắt đầu bằng một hỗn hợp I2 và H2 (tỷ lệ bất kỳ), phản ứng sẽ đạt tới cân bằng tương ứng với nồng độ không đổi của H2, I2 và HI. b) Tuy nhiên nếu ban đầu ta chỉ có HI và không I2 hay H2, phản ứng vẫn xảy ra. I2 và H2 được tạo thành cho tới khi các nồng độ đạt tới cân bằng 2. Hằng số cân bằng hóa học
7 Nguyen Huu Son 2. Hằng số cân bằng hóa học
8 Nguyen Huu Son Dù thành phần tác chất ban đầu và thành phần sản phẩm ra sao, các nồng độ luôn đạt tới một tỷ lệ như nhau tại cân bằng Cho một phản ứng bất kỳ Biểu thức của hằng số cân bằng là với Kc là hằng số cân bằng aA + bB(g) pP + qQ [ ] [ ] [ ] [ ]ba qp cK BA QP = 2. Hằng số cân bằng hóa học
9 Nguyen Huu Son Các dạng hằng số cân bằng 2. Hằng số cân bằng hóa học
10 Nguyen Huu Son 2. Hằng số cân bằng hóa học
11 Nguyen Huu Son 2. Hằng số cân bằng hóa học Mối quan hệ giữa HSCB và năng lượng nhiệt động Ở điều kiện V= const ,T= const P= const ,T= const ∆Go r= – RT lnKcb
12 Nguyen Huu Son Độ lớn của hằng số cân bằng Hằng số cân bằng, K, là tỷ lệ của sản phẩm trên tác chất. Do đó:  K càng lớn thì tại cân bằng nồng độ sản phẩm càng lớn.  Ngược lại, K càng nhỏ thì tại cân bằng nồng độ tác chất càng lớn  Nếu K >> 1, các sản phẩm chiếm ưu thế tại cân bằng và cân bằng chuyển sang phải  Nếu K << 1, các tác chất chiếm ưu thế tại cân bằng và cân bằng chuyển sang trái 2. Hằng số cân bằng hóa học
13 Nguyen Huu Son 2. Hằng số cân bằng hóa học
14 Nguyen Huu Son ÖÙng duïng cuûa haèng soá caân baèng trong hoùa hoïc Xét chiều của phản ứng We define Q, the reaction quotient, for a general reaction as where [A], [B], [P], and [Q] are molarities at any time. Q = K only at equilibrium. aA + bB(g) pP + qQ [ ] [ ] [ ] [ ]ba qp Q BA QP =
15 Nguyen Huu Son Predicting the Direction of Reaction • If Q > K then the reverse reaction must occur to reach equilibrium (i.e., products are consumed, reactants are formed, the numerator in the equilibrium constant expression decreases and Q decreases until it equals K). • If Q < K then the forward reaction must occur to reach equilibrium. ÖÙng duïng cuûa haèng soá caân baèng trong hoùa hoïc
16 Nguyen Huu Son 3. Nguyên lý Le Chatelier Henri le Châtelier (1850-1936) Contents of this page What is the le Châtelier Principle and why is it important? How do changes in temperature affect equilibria? How do changes in pressure affect equilibria? The le Châtelier Principle and physiology
17 Nguyen Huu Son 3. Nguyên lý Le Chatelier Xét phản ứng As the pressure increases, the amount of ammonia present at equilibrium increases. As the temperature decreases, the amount of ammonia at equilibrium increases. Can this be predicted? Nguyên lý Le Chatelier: Trong một phản ứng cân bằng, nếu thay đổi một yếu tố làm xáo trộn mức cân bằng sẽ làm cân bằng dời đổi theo chiều chống lại sự thay đổi ấy. N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
18 Nguyen Huu Son 3. Nguyên lý Le Chatelier
19 Nguyen Huu Son Change in Reactant or Product Concentrations  The unreacted nitrogen and hydrogen are recycled with the new N2 and H2 feed gas.  The equilibrium amount of ammonia is optimized because the product (NH3) is continually removed and the reactants (N2 and H2) are continually being added. Effects of Volume and Pressure  As volume is decreased pressure increases.  Le Chatelier’s Principle: if pressure is increased the system will shift to counteract the increase. 3. Nguyên lý Le Chatelier
20 Nguyen Huu Son Effects of Volume and Pressure  That is, the system shifts to remove gases and decrease pressure.  An increase in pressure favors the direction that has fewer moles of gas.  In a reaction with the same number of product and reactant moles of gas, pressure has no effect.  Consider N2O4(g) 2NO2(g) 3. Nguyên lý Le Chatelier
21 Nguyen Huu Son Effects of Volume and Pressure  An increase in pressure (by decreasing the volume) favors the formation of colorless N2O4.  The instant the pressure increases, the system is not at equilibrium and the concentration of both gases has increased.  The system moves to reduce the number moles of gas (i.e. the forward reaction is favored).  A new equilibrium is established in which the mixture is lighter because colorless N2O4 is favored. 3. Nguyên lý Le Chatelier
22 Nguyen Huu Son Effect of Temperature Changes  The equilibrium constant is temperature dependent.  For an endothermic reaction, ∆H > 0 and heat can be considered as a reactant.  For an exothermic reaction, ∆H < 0 and heat can be considered as a product.  Adding heat (i.e. heating the vessel) favors away from the increase: • if ∆H > 0, adding heat favors the forward reaction, • if ∆H < 0, adding heat favors the reverse reaction. 3. Nguyên lý Le Chatelier
23 Nguyen Huu Son Effect of Temperature Changes  Removing heat (i.e. cooling the vessel), favors towards the decrease: • if ∆H > 0, cooling favors the reverse reaction, • if ∆H < 0, cooling favors the forward reaction.  Consider for which DH > 0. • Co(H2O)6 2+ is pale pink and CoCl4 2- is blue. Cr(H2O)6(aq) + 4Cl- (aq) CoCl4 2- (aq) + 6H2O(l) 3. Nguyên lý Le Chatelier
24 Nguyen Huu Son Effect of Temperature Changes 3. Nguyên lý Le Chatelier
25 Nguyen Huu Son Effect of Temperature Changes • If a light purple room temperature equilibrium mixture is placed in a beaker of warm water, the mixture turns deep blue. • Since ∆H > 0 (endothermic), adding heat favors the forward reaction, i.e. the formation of blue CoCl4 2-. • If the room temperature equilibrium mixture is placed in a beaker of ice water, the mixture turns bright pink. • Since ∆H > 0, removing heat favors the reverse reaction which is the formation of pink Co(H2O)6 2+. Cr(H2O)6(aq) + 4Cl- (aq) CoCl4 2- (aq) + 6H2O(l) 3. Nguyên lý Le Chatelier
26 Nguyen Huu Son The Effect of Catalysts  A catalyst lowers the activation energy barrier for the reaction.  Therefore, a catalyst will decrease the time taken to reach equilibrium.  A catalyst does not effect the composition of the equilibrium mixture. 3. Nguyên lý Le Chatelier
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH CÂN BẰNG PHA CHƯƠNG 4
1. MỘT SỐ KHÁI NiỆM CƠ BẢN  Pha  Là tập hợp các phần đồng thể tồn tại của hệ. Chúng phải có thành phần hóa học, tính chất hóa lý ở mọi điểm là như nhau.  Pha thường ký hiệu là f.  Số hợp phần  Hay còn gọi là hợp phần là tổng số các chất có mặt trong hệ. Ký hiệu là r.  Số cấu tử  Là số tối thiểu hợp phần đủ để tạo ra hệ.  Ký hiệu là k
1. MỘT SỐ KHÁI NiỆM CƠ BẢN  Số cấu tử  Trong một hệ có thể tồn tại nhiều cấu tử (hợp phần) tuy nhiên để tạo thành hệ không nhất thiết phải có mặt đầy đủ các cấu tử mà chỉ cần một trong số cấu tử đó là có thể tạo nên hệ. Vậy  k = r – q. Trong đó q là số các phương trình quan hệ về nồng độ của các cấu tử tại điểm cân bằng  Độ tự do  Hay còn gọi là bậc tự do, là số thông số nhiệt động độc lập đủ để xác định hệ tại điển cân bằng. Ký hiệu là c.  Hệ có c = 0 gọi là hệ vô biến.  Hệ có c = 1 gọi là hệ nhất biến.  Hệ có c = 2 gọi là hệ nhị biến.
2. ĐiỀU KiỆN CÂN BẰNG PHA  Hệ dị thể bao gồm k cấu tử và f pha nằm cân bằng nhau.  3 điều kiện cân bằng pha như sau:  Nhiệt độ  Áp suất  Hóa học βα κT =T =...=T βα κP =P =...=P βα κμ =μ =...=μ 1 1 1 βα κμ =μ =...=μ 2 2 2 βα κμ =μ =...=μ 3 3 3 ---------- βα κμ =μ =...=μ k k k
3. QUI TẮC PHA GIBBS  Với n thông số bên ngoài tác động và hệ c = k – f + n  Nếu T và P là hằng số c = k – f  Nếu T là hằng số hoặc P là hằng số c = k – f + 1 Ví dụ: Tính độ tự do cho hệ gồm nước lỏng cân bằng với hơi nước. H2O (l) = H2O (h).
4. GiẢN ĐỒ PHA VÀ QUY TẮC PHA 4.1. Cách biểu diễn các thông số nhiệt động trên giản đồ pha.  Đối với các thông số nhiệt độ, thể tích hay áp suất  Biểu diễn trên trục số  Biến độ lớn  Nghịch đảo  logarit  Biểu diễn thành phần của hệ 2 cấu tử
4. GiẢN ĐỒ PHA VÀ QUY TẮC PHA  Biểu diễn thành phần của hệ 3 cấu tử hh h CA B%A = ,%B = và%C = h h h xA + xB + xC = 1 hay yA + yB + yC = 100%.
4. GiẢN ĐỒ PHA VÀ QUY TẮC PHA Với cách biểu diễn như trên, ta có nhận xét  Những điểm nằm trên cùng một đường thẳng song song với cạnh của tam giác thì tất cả điểm ấy đều có cùng thành phần của cấu tử đối diện với cạnh đó.  Những điểm nằm trên đường thẳng đi qua một đỉnh của tan giác thì biểu diễn những hệ có cùng tỷ lệ thành phần của 2 cấu tử ứng với hai đỉnh kia.  Khi tăng lượng tương đối của một cấu tử thì điểm hệ chung sẽ di chuyển về gần với cấu tử đó trên đường thẳng đi qua đỉnh đó.
4. GiẢN ĐỒ PHA VÀ QUY TẮC PHA 4.2. Các qui tắc của giản đồ pha  Qui tắc liên tục “các đường hoặc các mặt trên giản đồ pha biểu diễn sự phụ thuộc giữa các thông số nhiệt động của hệ sẽ liên tục nếu trong hệ không xảy sự thay đổi số pha hoặc dạng các pha”
4. GiẢN ĐỒ PHA VÀ QUY TẮC PHA 4.2. Các qui tắc của giản đồ pha  Qui tắc đòn bẩy “Nếu có ba điểm hệ liên hợp M, N và H thì lượng tương đối của chúng được tính theo qui tắc đòn bẩy như sau ”
4. GiẢN ĐỒ PHA VÀ QUY TẮC PHA 4.2. Các qui tắc của giản đồ pha  Qui tắc khối tâm “nếu một hệ gồm n hệ con thì điểm biểu diễn của nó phải nằm ở khối tâm vật lý của đa giác có đỉnh là các điểm biểu diễn của n hệ con ” Ví dụ: Hệ H gồm ba hệ con là H1, H2 và H3 vậy H phải nằm ở khối tâm vật lý của tam giác H1H2H3.
4. GIẢN ĐỒ PHA VÀ QUY TẮC PHA 4.2. Các qui tắc của giản đồ pha  Qui tắc khối tâm Ví dụ: Hệ H gồm ba hệ con là H1, H2 và H3 vậy H phải nằm ở khối tâm vật lý của tam giác H1H2H3.
Giản đồ pha của nước
CÂN BẰNG PHA TRONG HỆ MỘT CẤU TỬ Chương 5
1. Đặc điểm của quá trình chuyển pha trong hệ một cấu tử  Trong các hệ một cấu tử, các pha riêng biệt đều là cùng một chất ở các trạng thái tập hợp khác nhau như rắn, lỏng và khí  Ở trạng thái rắn thì có nhiều dạng thù hình khác nhau thì mỗi dạng thù hình là một pha  Có hai phương pháp khảo sát các hệ, nhiệt động:  Phương pháp giải tích  phương pháp giản đồ trạng thái
2. Phương trình Clapeyron A (α) ↔ A (β) Ldp dT VT = ∆ L: là nhiệt quá trình pha hoặc nhiệt chuyển pha ∆V = V(β) - V(α)
3. Áp dụng phương trình Clapeyron cho các trường hợp chuyển pha 3.1. Hệ rắn - lỏng Quá trình nóng chảy hầu hết các chất đều kèm theo tăng thể tích của chúng, có nghĩa là Vl - Vr >0 > 0 l r nc T(V V )dT dp L − = dT dp
3. Áp dụng phương trình Clapeyron cho các trường hợp chuyển pha 3.2. Hệ rắn -hơi Phương trình Clapeyron = ∆ dT L dp T V H H Hncth hh ∆ = ∆ + ∆ Phương trình Clausius dp L dT TV h = ∆ = 2 dlnp H dT RT
4. Một số giản đồ pha cơ bản 4.1. Giản đồ pha của nước Đường OK: đường hóa hơi Ở những nhiệt độ T > TK sự chuyển pha từ lỏng sang hơi là liên tục không có giới hạn phân chia pha Đường OA là đường thăng hoa Đường OB là đường nóng chảy Đường OC là đường quá lạnh
4.2. Giản đồ pha của Lưu huỳnh Điểm O là điểm ba không bền ứng với cân bằng không bền của lưu huỳnh lỏng quá lạnh, tinh thể quá nóng và hơi lưu huỳnh quá bão hòa trên tinh thể rắn 4. Một số giản đồ pha cơ bản
4. Một số giản đồ pha cơ bản 4.3. Giản đồ pha của Cacbon
Chương 6 DUNG DỊCH VÀ CÂN BẰNG LỎNG - HƠI
1. MỘT SỐ KHÁI NiỆM 1.1. Dung dịch Dung dịch là 1 hỗn hợp đồng nhất của một hay nhiều chất, các chất phân tán đều nhau, dung dịch là hệ 1 pha 1.2. Dung môi & Chất tan  Dung môi  Chất tan 1.3. Sự tạo thành dung dịch  Dung dịch là 1 hệ vật lý vừa là hệ hóa học  Dung dịch bão hòa
2. CÁCH BiỄU DiỄN THÀNH PHẦN  Nồng độ %  Nồng độ phân tử gam (CM)  Nồng độ đương lượng gam (CN)  Nồng độ Molan (Cm)  Nồng độ phần mol (Ni)
3. PHÂN LOẠI DUNG DỊCH 3.1. Dung dịch lý tưởng Dung dịch mà hóa thế của mọi cấu tử i ở mọi nồng độ đều tuân theo phương trình: Lực tương tác giữa các phân tử cùng loại và khác loại giống nhau  Tính chất của dung dịch chỉ phụ thuộc vào thành phần của các chất  Khi tạo thành dung dịch không kèm theo hiệu ứng nhiệt và sự thay đổi thể tích (ΔU=0, ΔH=0, ΔV=0) 0 ι ι iμ =μ (T,P)+RTlnx
3. PHÂN LOẠI DUNG DỊCH 3.2. Dung dịch vô cùng loãng  Xem như dd lý tưởng 3.3. Dung dịch thực  Lực tương tác giữa các phân tử khác nhau  Luôn kèm theo các hiệu ứng khi hòa tan
4. SỰ HÒA TAN KHÍ TRONG LỎNG  Là quá trình hấp thụ  Độ hòa tan của chất khí trong chất lỏng phụ thuộc vào  Bản chất của dung môi và chất tan  Các tạp chất có trong dung môi (chất điện ly)  Nhiệt độ  Ảnh hưởng của áp suất Định luật Henry (khí lý tưởng): Xi = KH. Pi
 Ảnh hưởng của nhiệt độ Áp dụng phương trình đẳng nhiệt Van’t- Hoff cho cân bằng Quá trình hòa tan của khí vào trong lỏng = ngưng tụ và pha loãng x 2 p lnK ΔH = T RT ∂    ∂  ht nt plΔH = λ + ΔH 4. SỰ HÒA TAN KHÍ TRONG LỎNG
4. SỰ HÒA TAN KHÍ TRONG LỎNG  Ảnh hưởng của nhiệt độ Phương trình Sreder: dung dịch lý tưởng thì ΔHpl = 0 i i 2 p lnx λ = T RT ∂    ∂        i i 0 λ 1 1 lnx = - - R T T Trong đó: xi: là độ tan của khí trong dung dịch. T0: nhiệt độ ngưng tụ hay nhiệt độ sôi của khí khi nguyên chất.
5. CÂN BẰNG LỎNG-HƠI 5.1. Dung dịch lý tưởng tan lẫn vô hạn a) Áp suất hơi – ĐL Raoult Pi = kR.xl i Áp suất hơi dung môi của dd vô cùng loãng Pi = Po i.xl i b) Giản đồ áp suất – thành phần
b) Giản đồ áp suất – thành phần Trong trường hợp này ta chỉ xét hệ gồm 2 chất lỏng tan lẫn vô hạn vào nhau 5. CÂN BẰNG LỎNG-HƠI
c) Thành phần pha hơi Định luật Konovalop 1 Xét dung dịch gồm 2 cấu tử A - B cân bằng nhau với pha hơi của chúng. Theo định luật Dalton Áp dụng định luật Raoult ta có . l l x x x x α h 0 l B B B B h 0 l A A A A x P = = x P h h B B B h h A A A x n P = = x n P α 0 B 0 A P = P 5. CÂN BẰNG LỎNG-HƠI
d) Giản đồ thành phần lỏng - hơi . l l x x x x α h 0 l B B B B h 0 l A A A A x P = = x P ( ) l h B B l B α.x x = 1+ α-1 x 5. CÂN BẰNG LỎNG-HƠI
e) Giản đồ nhiệt độ - thành phần Định luật Konovalop 2 1. Đường TS AlTS B là đường sôi hay gọi là đường lỏng. 2. Đường TS AhTS B là đường hơi hay còn gọi là đường sương. 5. CÂN BẰNG LỎNG-HƠI
CÂN BẰNG LỎNG – RẮN ThS. NGUYỄN HỮU SƠN CHƯƠNG 7
ThS. NGUYỄN HỮU SƠN 1. TÍNH CHẤT DUNG DỊCH LOÃNG Ảnh hưởng của nồng độ chất tan (không bay hơi) đối với tính chất của dung dịch  Giảm áp suất hơi  Tăng nhiệt độ sôi và giảm nhiệt độ kết tinh  Xuất hiện áp suất thẩm thấu
ThS. NGUYỄN HỮU SƠN 1. TÍNH CHẤT DUNG DỊCH LOÃNG 1.1. Sự giảm áp suất hơi Áp suất hơi của dung dịch chứa chất tan không bay hơi P = P1 = P0 1 . x1 = P0 1. (1-x). Suy ra x 0 1 P ΔP 0 1 P P0 1 P x0 1 P0 1 PP == − −=
ThS. NGUYỄN HỮU SƠN 1. TÍNH CHẤT DUNG DỊCH LOÃNG 1.2. Sự tăng điểm sôi & hạ điểm đông ∆T = K . Cm ∆T = T0 – T . Cm là nồng độ mplan của dung dịch. K là hằng số nghiệm đông Kđ hoặc hằng số nghiệm sôi Ks.
ThS. NGUYỄN HỮU SƠN 1. TÍNH CHẤT DUNG DỊCH LOÃNG Solvent Tb(oC) Kb Tf(oC) Kf acetic acid 118.2 2.93 17 3.90 chloroform 61.2 3.63 naphthalene 80 6.8 water 100 0.52 0 1.86 camphor 179 40 carbon tetrachloride 76.6 5.03 ethanol 78.6 1.22 n-octane 125.7 4.02 1.2. Sự tăng điểm sôi & hạ điểm đông
ThS. NGUYỄN HỮU SƠN 1. TÍNH CHẤT DUNG DỊCH LOÃNG 1.3. Áp suất thẩm thấu CRT=π : là áp suất thẩm thấu. C: là nồng độ, mol/l. R: hằng số khí lý tưởng. T: nhiệt độ tuyệt đối. π
ThS. NGUYỄN HỮU SƠN 2. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN SỰ HÒA TAN Phương trình Sreder i(rắn) = i (dung dịch, xi) + ∆Hht incphlncht HH λλλ ==∆+=∆ 2 ln RTdT Kd ix λ = )( )( rx dx K i i x = 2 . RT i i ekx λ− =
ThS. NGUYỄN HỮU SƠN 3. SỰ KẾT TINH DUNG DỊCH HAI CẤU TỬ 3.1. Giản đồ nhiệt độ - thành phần
ThS. NGUYỄN HỮU SƠN 3. SỰ KẾT TINH DUNG DỊCH HAI CẤU TỬ 3.2. Giản đồ đa nhiệt Hệ Q2 = lỏng l2 + rắn r2 22 22 rQ Ql = 2 B ml mr Tính toán lượng tương đối của các pha trong hệ Hệ H = pha lỏng e + hệ rắn chung Rc eH HR m m C R e C = CA CB R R RR RR m m B A =
ThS. NGUYỄN HỮU SƠN 3. SỰ KẾT TINH DUNG DỊCH HAI CẤU TỬ 3.3. Hỗn hợp Eutecti Ở áp suất không đổi, hỗn hợp eutecti sẽ kết tinh ở nhiệt độ không đổi theo đúng thành phần của nó (phù hợp với độ tự do c = 0) Khi có sự tác động của cả nhiệt độ và áp suất bên ngoài: c = k - f + 2 = 2 - 3 + 2 = 1 Điều này chứng tỏ rằng nếu thay đổi áp suất thì không những nhiệt độ kết tinh của dung dịch eutecti thay đổi mà cả thành phần của hỗn hợp eutecti cũng thay đổi theo
ThS. NGUYỄN HỮU SƠN 3. SỰ KẾT TINH DUNG DỊCH HAI CẤU TỬ 3.4. Quá trình kết tinh đẳng nhiệt mr lm m m l r =
ThS. NGUYỄN HỮU SƠN 4. HỆ HAI CẤU TỬ TẠO THÀNH DUNG RẮN TAN LẪN VÔ HẠN Giản đồ nhiệt độ - thành phần (T-X)
ThS. NGUYỄN HỮU SƠN 5. HỆ HAI CẤU TỬ TẠO THÀNH DUNG RẮN TAN LẪN GIỚI HẠN Giản đồ nhiệt độ - thành phần (T-X) có Eutecti Có các hệ như NaNO3-KNO3, Pb-Sn, Cu-Ag P là dung dịch rắn của Sn tan trong Pb và S là dung dịch rắn của Pb tan trong Sn Đường aeb là đường lỏng, biểu diễn nhiệt độ bắt đầu kết tinh của các dung dịch rắn P và S nằm cân bằng với nhau
ThS. NGUYỄN HỮU SƠN 5. HỆ HAI CẤU TỬ TẠO THÀNH DUNG RẮN TAN LẪN GIỚI HẠN Giản đồ nhiệt độ - thành phần (T-X) có Peritecti P là dung dịch rắn của Ag tan trong Pt và A là dung dịch rắn của Pt tan trong Ag Đường apb là đường lỏng Đường ar1 và br2 là những đường rắn Đường r1x và r2y là những đường rắn
ThS. NGUYEN HUU SON HÓA KEO CHƯƠNG 8
1.1. Hệ phân tán • Chất phân tán • Môi trường phân tán Người ta chia hệ phân tán làm 2 loại • Hệ đồng thể • Hệ vi dị thể Độ phân tán 1 D a = 1. MỘT SỐ KHÁI NiỆM
1.2. Phân loại hệ phân tán a. Phân loại dựa trên trạng thái tập hợp của các pha • Nếu môi trường phân tán là rắn: Xerosol – R/R: bê tông – L/R: tế bào, trái cây – K/R :bông gòn • Nếu môi trường phân tán là lỏng (L): Liosol – R/L huyền phù – L/L nhũ tương – K/L soda,nước ngọt 1. MỘT SỐ KHÁI NiỆM
1.2. Phân loại hệ phân tán a. Phân loại dựa trên trạng thái tập hợp của các pha • Nếu môi trường phân tán là khí ( K): Aserosol – R/K bụi – L/K sương mù – K/K khói, hương thơm trong không khí b. Phân loại dựa trên mức độ liên kết giữa pha phân tán và môi trường phân tán • Hệ keo ưu lưu: fA-S > fA-A, fS-S • Hệ keo ghét lưu: fA-S < fA-A, fS-S 1. MỘT SỐ KHÁI NiỆM
1.2. Phân loại hệ phân tán c. Phân loại dựa trên trạng thái tập hợp của các pha • Hệ phân tán thô: > 10-5 cm • Hệ keo:10-5đến 10-7 cm • Dung dịch: < 10-7 cm d. Phân loại theo sự đồng nhất • Hệ đơn phân tán: đồng đều • Hệ đa phân tán: không đồng đều 1. MỘT SỐ KHÁI NiỆM
2.1. Khái niệm  Các hạt có kích thước lớn hơn phân tử và ion nhưng không đủ lớn để có thể quan sát được bằng kính hiển vi quang học được gọi là các hạt keo  Hạt keo là một hệ phức tạp tạo nên bởi một số lượng lớn khoảng từ 103 đến 105 nguyên tử, có khối lượng khoảng 104-109 đvC  Một hệ keo luôn luôn bao gồm các hạt keo gọi là chất phân tán và một chất làm môi trường phân tán 2. HỆ KEO
2.2. Phân loại hệ keo  Dựa trên trạng thái vật lý của hạt keo và môi trường phân tán  Dựa vào hình dạng của hạt keo: dạng không gian 3 chiều giống như quả bóng, dạng không gian hai chiều giống như tấm phim, dạng không gian một chiều như sợi chỉ… Hệ Môi trường phân tán Chất phân tán Loại hệ Sương mù Khí Lỏng aerosol lỏng Khói Khí Rắn aerosol rắn Sữa Lỏng Lỏng Nhũ tương Sơn Lỏng Rắn Dung dịch keo Hợp kim Rắn Rắn Dung dịch keo rắn Kem Lỏng Khí Bọt 2. HỆ KEO
2.3. Cấu tạo hạt keo  Nhân keo: là tinh thể ion rất nhỏ, hoặc một nhóm phân tử, hoặc chỉ có thể là một phân tử kích thước lớn  Lớp ion tạo thế: lớp ion hấp phụ trên nhân keo  Lớp ion hấp phụ: lớp ion nghịch  Lớp ion khuếch tán 2. HỆ KEO
2.3. Cấu tạo hạt keo m (1) (2) (3) (4) (1): nhaân (2): lôùp ion quyeát ñònh theá hieäu (3): lôùp ion nghòch haáp phuï (4): lôùp ion nghòch khueách taùn 2. HỆ KEO
2.3. Cấu tạo hạt keo Khảo sát quá trình hình thành keo AgI bằng cách người ta cho từ từ KI vào dung dịch AgNO3: AgNO3 + KI → KNO3 + Ag I  Khi thiếu KI: Lúc này hạt keo tích điện dương. 2. HỆ KEO
2.3. Cấu tạo hạt keo  Khi thừa KI: Lúc này hạt keo tích điện âm m (1) (2) (4) (1): nhaân (2): lôùp ion quyeát ñònh theá hieäu (3): lôùp ion nghòch haáp phuï (4): lôùp ion nghòch khueách taùn I (3) K+. - K+ 2. HỆ KEO
3. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ HỆ KEO Điều kiện hình thành hệ keo: - Chất phân tán và môi trường phân tán không tan vào nhau hay tan rất ít - Hạt keo phải có một lớp hấp phụ và có chất ổn định để giữ cho hệ keo không bị tách pha gây nên sự keo tụ. Chất ổn định thường sử dụng là chất hoạt động bề mặt hay bằng phản ứng hóa học để tạo ra chất ổn định Các phương pháp điều chế: • Phương pháp phân tán • Phương pháp ngưng tụ
3. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ HỆ KEO 3.1. Phương pháp phân tán Phương pháp cơ học Phương pháp siêu âm: Người dùng những bước sóng cực ngắn có tần số 20.000 → 50.000 Hz để bắn bể những hạt to thành những hạt nhỏ hơn Phương pháp hồ quang: Dùng một dòng điện có hiệu điện thế lớn để hóa hơi chất phân tán Phương pháp keo tán: Đây là một quá trình ngược với quá trình keo tụ, tức là người ta dùng một nhân tố nào đó để phân tán khối keo tụ trở lại môi trường phân tán • Biện pháp rữa giải • Bằng chất điện ly
3. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ HỆ KEO 3.2. Phương pháp ngưng tụ Là quá trình ngưng tụ hệ keo là quá trình kết tinh từ dung dịch quá bão hòa. Quá trình này gồm 2 giai đoạn: - Giai đoạn tạo mầm tinh thể q b 1 1 b C C V k x C − = - Giai đoạn phát triển mầm 2 q b DS V (C C )= − δ Nếu V1 > V2: Hệ đơn phân tán. Nếu V1 < V2 : Hệ đa phân tán.
3. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ HỆ KEO 3.2. Phương pháp ngưng tụ a. Phương pháp vật lý - Ngưng tụ trực tiếp: khi thay đổi các thông số trạng thái của hệ - Sự thay thế dung môi: Cũng như trên khi thay đổi thông số trạng thái b. Phương pháp hóa học Nhóm phương pháp hóa học này cũng dựa trên nguyên tắc tạo tướng mới bằng cách ngưng tụ các chất từ dung dịch quá bão hòa AgNO3 + KI → AgI + KNO3
3. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ HỆ KEO 3.3. Tinh chế hệ keo a. Phương pháp thẩm tích b. Phương pháp điện thẩm tích Phương pháp điện thẩm tích dùng một phương tiện để thúc đẩy quá trình trao đổi chất nhanh hơn bằng điện trường c. Phương pháp siêu lọc
4. SỰ KEO TỤ 4.1. Keo tụ bởi yếu tố vật lý Tác động cơ học Sự thay đổi nhiệt độ 4.2. Keo tụ bởi chất điện ly -Ngưỡng keo tụ: là nồng độ tối thiểu của chất điện ly cần thiết để gây ra sự keo tụ với một tốc độ ổn định, đơn vị của nó là mMol/l - Ion chất điện ly gây ra sự keo tụ là ion trái dấu với ion quy định thế hiệu - Trong cùng một điện tích ion nào có bán kính càng lớn tiết diện bề mặt càng cao thì sự tương tác với ion quy định thế hiệu càng mạnh
5. TÍNH CHẤT HỆ KEO 5.1. Tính chất điện học 5.2. Tính chất quang học Tính chất điện di Tính điện thẩm Tính sa lắng Tính chảy a. Tính phân tán ánh sáng Trường hợp phản xạ ánh sáng Trường hợp tán xạ ánh sáng b. Tính hấp thụ ánh sáng IL=I0.e-kd
5. TÍNH CHẤT HỆ KEO 5.3. Tính chất động học Tính chuyển động nhiệt Tính khuếch tán Tính thẩm thấu

More Related Content

PPT
Hoa dai_cuong_quyen_chuong_3 (dành cho sinh viên đại học))
bylinh nguyen
 
PPT
14394582 seminar-dien-hoa
byCanh Dong Xanh
 
PDF
Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử
bySEO by MOZ
 
PDF
Cac phuong phap phan tich cau truc hop chat huu co
byNguyen Thanh Tu Collection
 
PDF
Gthoa phan tich_2
byĐức Nguyễn Xuân
 
PPTX
Phuong phap phan tich volt ampe
byNam Phan
 
PDF
Lecture chuong 4 nguon dien dong hoc cac qua trinh dien hoa ts van thanh khue
byNguyen Thanh Tu Collection
 
PDF
Report phuong phap von ampe hoa tan chuan do do dan
byNguyen Thanh Tu Collection
 
Hoa dai_cuong_quyen_chuong_3 (dành cho sinh viên đại học))
bylinh nguyen
 
14394582 seminar-dien-hoa
byCanh Dong Xanh
 
Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử
bySEO by MOZ
 
Cac phuong phap phan tich cau truc hop chat huu co
byNguyen Thanh Tu Collection
 
Gthoa phan tich_2
byĐức Nguyễn Xuân
 
Phuong phap phan tich volt ampe
byNam Phan
 
Lecture chuong 4 nguon dien dong hoc cac qua trinh dien hoa ts van thanh khue
byNguyen Thanh Tu Collection
 
Report phuong phap von ampe hoa tan chuan do do dan
byNguyen Thanh Tu Collection
 

What's hot

PDF
Hóa lý 2 (hay)- ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG
byThành Lý Phạm
 
PDF
Can bang hoa hoc
byDanh Lợi Huỳnh
 
PDF
Bao cao thuc hanh hoa ly
byNguyen Thanh Tu Collection
 
DOC
Hóa lý
bytuantai1302
 
PDF
Chuong 7 do ben vung va su keo tu cua he keo
byNguyen Thanh Tu Collection
 
PPTX
Phuong phap phan tich volt ampe
bytuongtusang
 
PDF
Slides de cuong hoa dai cuong 1
byNguyen Thanh Tu Collection
 
PDF
Phuong phap ket tua
byDanh Lợi Huỳnh
 
PDF
Hóa phân tích và môi trường
byĐỗ Quang
 
PPTX
Kim loại chuyển tiếp
byVi Văn Thượng
 
PDF
Phức chất - Hóa học ( sưu tầm )
byThai Nguyen Hoang
 
PPTX
Phuong phap phan tich dien the
byNam Phan
 
PDF
Bao cao thuc hanh hoa huu co vo thi my le
byNguyen Thanh Tu Collection
 
PDF
Phuong phap khoi luong
byDanh Lợi Huỳnh
 
PDF
Phuong phap acid base
byDanh Lợi Huỳnh
 
PDF
Pin dien hoa va the dien cuc
byNguyễn Quốc Bảo
 
PDF
Bài báo cáo hướng dẫn thí nghiệm hóa phân tích, Trương Dục Đức.pdf
byMan_Ebook
 
PDF
Acid benzoic
byMo Giac
 
PDF
Bao cao power point thuc hanh hoa phan tich
byNguyen Thanh Tu Collection
 
PDF
Hướng dẫn thí nghiệm hóa phân tích (Tài liệu miễn phí cho sinh viên Đại học B...
byNguyễn Hữu Học Inc
 
Hóa lý 2 (hay)- ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG
byThành Lý Phạm
 
Can bang hoa hoc
byDanh Lợi Huỳnh
 
Bao cao thuc hanh hoa ly
byNguyen Thanh Tu Collection
 
Hóa lý
bytuantai1302
 
Chuong 7 do ben vung va su keo tu cua he keo
byNguyen Thanh Tu Collection
 
Phuong phap phan tich volt ampe
bytuongtusang
 
Slides de cuong hoa dai cuong 1
byNguyen Thanh Tu Collection
 
Phuong phap ket tua
byDanh Lợi Huỳnh
 
Hóa phân tích và môi trường
byĐỗ Quang
 
Kim loại chuyển tiếp
byVi Văn Thượng
 
Phức chất - Hóa học ( sưu tầm )
byThai Nguyen Hoang
 
Phuong phap phan tich dien the
byNam Phan
 
Bao cao thuc hanh hoa huu co vo thi my le
byNguyen Thanh Tu Collection
 
Phuong phap khoi luong
byDanh Lợi Huỳnh
 
Phuong phap acid base
byDanh Lợi Huỳnh
 
Pin dien hoa va the dien cuc
byNguyễn Quốc Bảo
 
Bài báo cáo hướng dẫn thí nghiệm hóa phân tích, Trương Dục Đức.pdf
byMan_Ebook
 
Acid benzoic
byMo Giac
 
Bao cao power point thuc hanh hoa phan tich
byNguyen Thanh Tu Collection
 
Hướng dẫn thí nghiệm hóa phân tích (Tài liệu miễn phí cho sinh viên Đại học B...
byNguyễn Hữu Học Inc
 

Similar to Hóa lí .

PDF
Bài giảng hóa lý 1 _ Ch-1.pdf
by08CngHun
 
PDF
Bai giang nhiet dong hoa hoc 74 p
byNguyen Thanh Tu Collection
 
PPT
Nhiet dong luc hoc hoa hoc.ppt
byTunNguynVn75
 
PPTX
Nhiệt Động Học - Lý Sinh
byVuKirikou
 
PDF
Chuong 6 thermochemistry nhiet hoa hoc
byNguyen Thanh Tu Collection
 
PDF
GIÁO TRÌNH HÓA ĐẠI CƯƠNG NĂM HỌC 2021-2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI T...
byNguyen Thanh Tu Collection
 
PDF
Sang kien-kinh-nghiem-bai-toan-nhiet-hoc-va-can-bang-hoa-hoc
byThuong Nguyen
 
PDF
nhiệt động lực học - cân bằng hoá học - hoá thế
bythunng16
 
PDF
Chuong 2 Dinh luat nhiet dong thu nhat.pdf
byNguyninhVit
 
PDF
Bài 1. Nhiệt hóa học và động hóa học.pdf
byNttMisa
 
PDF
NHIỆT-ĐỘNG-HÓA-HỌC-pnt-1234567.pdf
byDuy Võ
 
PDF
C2-Nguyen ly thu nhat nhiet dong hoa hoc.pdf
byhonguyen16161818
 
PDF
Chuong 4 - Nhiet dong hoc_231.pdf HÓA ĐẠI CƯƠNG HCMUT
byndtkhoi2005
 
PPT
Slide giới thiệu về môn học nhiệt động hóa học
byphamlanitt
 
PDF
DEMO_HÓA_LÝ_1 (1).pdfre tru eu ẻ rt rteu
byhoaingolop91
 
PDF
Chuong 19&20 final.pdf dja djajdla jssj o
byHuyCao72
 
PDF
C5-Ap dung NLND trong cac QTHH.pdf hli 1
byhonguyen16161818
 
DOC
1ygm3hwjpgu090312060334 tài liệu bồi dưỡng giáo viên trường thpt chuyên mon...
byTâm Kisu
 
PDF
21 co so lt hoa hoc dhbk hn
bythanhliem101283
 
PDF
1.-vat-ly-2021.pdf 1.-vat-ly-2021.pdf 1.-vat-ly-2021.pdf
bytranhoa13905
 
Bài giảng hóa lý 1 _ Ch-1.pdf
by08CngHun
 
Bai giang nhiet dong hoa hoc 74 p
byNguyen Thanh Tu Collection
 
Nhiet dong luc hoc hoa hoc.ppt
byTunNguynVn75
 
Nhiệt Động Học - Lý Sinh
byVuKirikou
 
Chuong 6 thermochemistry nhiet hoa hoc
byNguyen Thanh Tu Collection
 
GIÁO TRÌNH HÓA ĐẠI CƯƠNG NĂM HỌC 2021-2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI T...
byNguyen Thanh Tu Collection
 
Sang kien-kinh-nghiem-bai-toan-nhiet-hoc-va-can-bang-hoa-hoc
byThuong Nguyen
 
nhiệt động lực học - cân bằng hoá học - hoá thế
bythunng16
 
Chuong 2 Dinh luat nhiet dong thu nhat.pdf
byNguyninhVit
 
Bài 1. Nhiệt hóa học và động hóa học.pdf
byNttMisa
 
NHIỆT-ĐỘNG-HÓA-HỌC-pnt-1234567.pdf
byDuy Võ
 
C2-Nguyen ly thu nhat nhiet dong hoa hoc.pdf
byhonguyen16161818
 
Chuong 4 - Nhiet dong hoc_231.pdf HÓA ĐẠI CƯƠNG HCMUT
byndtkhoi2005
 
Slide giới thiệu về môn học nhiệt động hóa học
byphamlanitt
 
DEMO_HÓA_LÝ_1 (1).pdfre tru eu ẻ rt rteu
byhoaingolop91
 
Chuong 19&20 final.pdf dja djajdla jssj o
byHuyCao72
 
C5-Ap dung NLND trong cac QTHH.pdf hli 1
byhonguyen16161818
 
1ygm3hwjpgu090312060334 tài liệu bồi dưỡng giáo viên trường thpt chuyên mon...
byTâm Kisu
 
21 co so lt hoa hoc dhbk hn
bythanhliem101283
 
1.-vat-ly-2021.pdf 1.-vat-ly-2021.pdf 1.-vat-ly-2021.pdf
bytranhoa13905
 

Hóa lí .

  • 1.
    1 HÓA LÝ 1 (physicalchemistry 1) ThS. NGUYỄN HỮU SƠN MÔN HỌC
  • 2.
    2 NỘI DUNG 30tiết Chương 1. Nhiệt hóa học Chương 2. Chiều và giới hạn của quá trình Chương 3. Cân bằng hóa học Chương 4. Lý thuyết cân bằng pha Chương 5. Cân bằng pha trong hệ một cấu tử Chương 6. Dung dịch, cân bằng lỏng - hơi Chương 7. Cân bằng lỏng – rắn Chương 8. Hóa keo
  • 3.
    3 NHIỆT HÓA HỌC CHEMICALTHERMODYNAMICS CHƯƠNG 1
  • 4.
    4 MỤC TIÊU CỦANHIỆT ĐỘNG HỌC • Nghiên cứu các quy luật về sự biến chuyển tương hỗ của hóa năng và các dạng năng lượng khác trong các quá trình hóa học. • Nghiên cứu các điều kiện tự diễn biến (phản ứng hóa học) và các điều kiện bền vững (trạng thái cân bằng) của các hệ hóa học.
  • 5.
    5 1. MỘT SỐKHÁI NIỆM CƠ BẢN • Systems and Surroundings (Hệ thống và môi trường) • System (Hệ): part of the universe we are interested in. • Surroundings(môi trường ): the rest of the universe.
  • 6.
    6 a. Hệ: là lượngnhất định của một hay nhiều chất ở điều kiện nhiệt độ, áp suất và nồng độ nhất định - Hệ mở - hệ kín - hệ cô lập - hệ đoạn nhiệt - Hệ đồng thể, dị thể, 1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
  • 7.
    7 b. Trạng thái tậphợp tất cả các tính chất vĩ mô của hệ - Thông số trạng thái: T, P, V, m, C, d, Cp,… - Thông số cường độ: T, P, C, d,.. - Thông số dung độ: V, m, U,.. - Hàm trạng thái U = f(T,P,n,…) 1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
  • 8.
    8 c. Quá trình Conđường mà hệ chuyển từ TT này sang TT khác - Quá trình mở - Quá trình kín (chu trình) - Quá trình có V, P, T, q = const - Hàm quá trình d. Pha tập hợp những phần đồng thể của hệ có cùng tính chất lý hóa 1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN
  • 9.
    9 2. NHIỆT VÀCÔNG Năng lượng là thước đo độ vận động của vật chất. ứng với những hình thái vận động khác nhau của vật chất chúng ta có những hình thái năng lượng khác nhau như thế năng, động năng, nội năng… Hai dạng thể hiện của năng lượng hóa học là: NHIỆT (Q) và CÔNG (W) Lưu ý: không có giá trị năng lượng bằng 0 tuyệt đối mà chỉ có năng lượng bằng 0 ứng với một hệ quy chiếu chuẩn nào đó.
  • 10.
    10 Nhiệt Nhiệt (q) làthước đo sự chuyển động hỗn loạn (chuyển động nhiệt) của các tiểu phân tạo nên chất hay hệ. Công Công (w) là thước đo sự chuyển động có trật tự và có hướng của các tiểu phân theo hướng của trường lực Nội năng (U) Nội năng (U) là năng lượng có sẵn, ẩn dấu bên trong hệ
  • 11.
    11 Quy ước vềdấu Theo qui ước về dấu của nhiệt động học: • Nếu hệ tỏa nhiệt thì nhiệt có trị số âm, q < 0. • Nếu hệ thu nhiệt thì nhiệt có trị số dương, q > 0. • Nếu hệ nhận công thì công có trị số âm, W < 0. • Nếu hệ sinh công thì công có trị số dương, W > 0.
  • 12.
    12 3. NGUYÊN LÝI – NHIỆT ĐỘNG HỌC BIỂU THỨC TOÁN HỌC Nếu qi và wi là nhiệt và công trao đổi giữa hệ với môi trường ngoài theo đường quá trình i thì qi và wi riêng rẽ thay đổi theo đường quá trình nhưng tổng số qi + wi luôn luôn là một hằng số không tùy thuộc đường quá trình mà chỉ tùy thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối của hệ mà thôi U = Q+A∆ Do quy ýớc về dấu nên biểu thức nguyên lý 1 được viết lại như sau: U = Q- A∆
  • 13.
    13 NHIỆT ĐỘNG CỦAMỘT SỐ QUÁ TRÌNH a. Quá trình đẳng tích V= hằng số, dV=0 QV = ΔU b. Quá trình đẳng áp P = hằng số, dP=0 Qp = ΔH Nếu hệ là khí lý tưởng thì pV=nRT Wp = nRΔT ΔUp = Qp – nRΔT
  • 14.
    14 c. Quá trìnhgiản nở đẳng nhiệt KLT Định luật Joule: nội năng của khí lý tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ ΔUT = 0 NHIỆT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ QUÁ TRÌNH
  • 15.
    15 4. ĐỊNH LUẬTHESS Nội dung định luật Hess Trong quá trình đẳng áp hay đẳng tích, nhiệt phản ứng chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối mà không phụ thuộc vào trạng thái trung gian của quá trình QV = ΔU và Qp = ΔH Đối với các quá trình của khí lý tưởng: ΔH = ΔU + RTΔn. H = U + PV ( enthalpy) – hàm trạng thái
  • 16.
    16 4. ĐỊNH LUẬTHESS Hệ quả đ ịnh luật Hess ΔHnghịch = - ΔHthuận ΔHphản ứng = ΔHs sp ΔHs tc ΔHphản ứng = ΔHc tc ΔHc sp ΔHs : nhiệt sinh, nhiệt tạo thành ΔHc : nhiệt cháy, thiêu nhiệt
  • 17.
  • 18.
    18 MỐI QUAN HỆGIỮA ENTANPI VÀ NỘI NĂNG Đối với những quá trình có chất phản ứng hay sản phẩm phản ứng ở thể khí thì ∆H và ∆U có thể khác xa nhau. Với chất khí: P∆V = ∆nRT Trong đó ∆n là hiệu số phân tử gam của các sản phẩm khí với số phân tử gam của các chất khí tham gia phản ứng. Như vậy: ∆Η = ∆U + ∆nRT Khi ∆n = 0 thì ∆H = ∆U , nhưng khi ∆n ≠ 0 thì ∆H ≠ ∆U
  • 19.
    19 5. NHIỆT DUNG(C) Nhiệt dung: Nhiệt dung riêng của một chất bất kỳ là nhiệt lượng cần cung cấp cho một đơn vị khối lượng chất đó để làm tăng nhiệt độ thêm 1o - Nhiệt dung riêng Q c dT δ = - Nhiệt dung đẳng tích - Nhiệt dung đẳng áp Qp cp dT δ = Qvcv dT δ = Ảnh hưởng của nhiệt độ đến nhiệt dung Cp = ao + a1.T + a2.T2 + ..
  • 20.
    20 6. NHIỆT CHUYỂNPHA (λcp) • Nhiệt chuyển pha là nhiệt lượng cần thiết cần cung cấp cho một đơn vị khối lượng chất thực hiện quá trình chuyển pha • Quá trình chuyển pha các chất nguyên chất là đẳng nhiệt - Nhiệt hóa hơi và nhiệt ngưng tụ: λhh = - λnt - Nhiệt nóng chảy và nhiệt đông đặt: λnc = - λđđ - Nhiệt thăng hoa λth = λnc + λhh
  • 21.
    21 7. Ảnh hưởngcủa nhiệt độ đến hiệu ứng nhiệt phản ứng Định luật Kirchhoff ∆HT = ∆Ho + ∫∆CpdT Công thức gần đúng (trong khoảng nhiệt độ hẹp) ∆HT2 = ∆H1 + ∆Cp(T2 – T1)
  • 22.
    Nguyen Huu Son1 CHƯƠNG2 NGUYÊN LÝ II CHIỀU VÀ GIỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH
  • 23.
    Nguyen Huu Son2 1.Sự biến đổi tự nhiên (spontaneous change)  Là một biến đổi xảy ra được một cách tự nhiên mà không cần tác động của yếu tố bên ngoài.  Một biến đổi tự nhiên không nhất thiết phải xảy ra nhanh.  Chiều của biến đổi tự nhiên có thể phụ thuộc vào nhiệt độ.  Xét về mặt năng lượng các quá trình hóa học có xu hướng tự diễn ra khi có sự giảm enthalpy.
  • 24.
    Nguyen Huu Son3 Tuy nhiên, một số quá trình vẫn diễn ra khi enthalpy bằng 0 hoặc lớn hơn 0. Do đó, chỉ dựa vào sự biến đổi nội năng (hay Enthalpy ∆H) thì không thể tiên đoán được chiều phản ứng.  Để tiên đoán chính xác chiều hướng của phản ứng ta cần phải xem xét một yếu tố nữa đó là ĐỘ MẤT TRẬT TỰ của hệ (được thể hiện qua giá trị ENTROPY ký hiệu là S) 1. Sự biến đổi tự nhiên (spontaneous change)
  • 25.
    Nguyen Huu Son4 Cácquá trình thuận nghịch Reversible Processes Trong một quá trình thuận nghịch hệ thống thay đổi theo cách hệ thống và môi trường xung quanh có thể trở lại trạng thái ban đầu bởi quá trình thuận nghịch (In a reversible process the system changes in such a way that the system and surroundings can be put back in their original states by exactly reversing the process) Sự thay đổi là rất nhỏ ở quá trình thuận nghịch (Changes are infinitesimally small in a reversible process.)
  • 26.
    Nguyen Huu Son5 Quátrình bất thuận nghịch Irreversible Processes  Quá trình bất thuận nghịch không thể thực hiện quá trình ngược lại khi hệ thống thay đổi (Irreversible processes cannot be undone by exactly reversing the change to the system)  Tất cả các quá trình tự phát đều là bất thuận nghịch (All Spontaneous processes are irreversible)  Tất cả các quá trình xảy ra thực tế là bất thuận nghịch (All Real processes are irreversible )
  • 27.
    Nguyen Huu Son6 2.Entropy Entropi (S) là thước đo độ hỗn loạn của trạng thái của hệ thống. Các biến đổi xảy ra tự nhiên thì đi kèm với sự tăng entropy Entropy là một hàm trạng thái Cho 1 hệ thống: ∆S = Scuối - Sđầu Nếu ∆S > 0 hệ thống mất trật tự hơn ∆S < 0 hệ thống trật tự hơn
  • 28.
    Nguyen Huu Son7 Tínhchất của entropi Mỗi chất có giá trị entropi riêng của mình , phân tử càng phức tạp thì entropi càng lớn. Entropi của mọi chất ở 0K đều bằng 0 vì chúng chỉ còn một trạng thái sắp xếp duy nhất (W=1). Entropi của các chất tăng theo sự tăng của nhiệt độ. Entropi là một hàm trạng thái do đó sự tăng entropi của một quá trình tính theo công thức: ∆So r = ΣnSsản phẩm - ΣnStác chất
  • 29.
    Nguyen Huu Son8 Entropytiêu chuẩn Là giá trị Entropy của 1 mol chất đo ở điều kiện điều kiện tiêu chuẩn có áp suất 1 atm (760 mm Hg), và nhiệt độ bằng 25oC (298.15K) Đơn vị tính của S0 298 là cal/mol.K hoặc J/mol.K S0 298
  • 30.
    Nguyen Huu Son9 Sựbiến đổi entropy Entropy Changes  Nhìn chung, entropy tăng khi : +Khí được tạo ra từ dạng lỏng và rắn + Dung dịch hoặc chât hòa tan được tạo ra từ chất rắn + Số lượng phân tử khí tăng + Số lượng phân tử tăng  In general, entropy increases when  Gases are formed from liquids and solids.  Liquids or solutions are formed from solids.  The number of gas molecules increases.  The number of moles increases.
  • 31.
    Nguyen Huu Son10 Địnhluật 3 nhiệt động học Third Law of Thermodynamics Entropy của chất kết tinh hoàn toàn ở nhiệt độ không tuyệt đối là bằng không (The entropy of a pure crystalline substance at absolute zero is 0).
  • 32.
    Nguyen Huu Son11 Mộtsố quy tắc để dánh giá sự biến thiên của entropy S trong các quá trình hóa học: So tăng (∆So>0) khi các chất chuyển từ trạng thái rắn sang lỏng hay khí. Ví dụ: H2O (r) → H2O (l) ∆So>0 So tăng (∆So>0) khi một chất rắn hay lỏng hòa tan vào nước hay dung môi. So giảm (∆So<0) khi một chất khí hòa tan vào nước hay dung môi. So tăng khi M (khối lượng phân tử) tăng. Ví dụ: So(O2) < So(O3)
  • 33.
    Nguyen Huu Son12 Sogiảm ở chất rắn mạng liên kết cộng hóa trị, So tăng khi liên kết có một phần tính kim loại. Ví dụ: So C(diamond) < So C(graphite) So tăng tỷ lệ với độ yếu và độ mềm của liên kết giữa các nguyên tử. So tăng theo độ phức tạp của phân tử. Một số quy tắc để dánh giá sự biến thiên của entropy S trong các quá trình hóa học:
  • 34.
    Nguyen Huu Son13 3.Nguyên lý II Nguyên lý II Không thể có quá trình tự chuyển năng lượng từ vật thể có các tiểu phân chuyển động trật tự sang vật thể có các tiểu phân chuyển động kém trật tự hơn. Hay Trong điều kiện năng lượng không đổi, hệ có khuynh hướng chuyển từ trạng thái có độ mất trật tự thấp sang trạng thái có độ mất trật tự cao hơn. Nếu hệ là cô lập và quá trình là TN: Nếu hệ là cô lập và quá trình là BTN:
  • 35.
    Nguyen Huu Son14 Nếuxét chiều hệ không cô lập, ta có thể cô lập hệ bằng cách ghép thêm môi trường vào hệ Nếu: dS > 0 → Quá trình tự xảy ra Entropy là tiêu chuẩn xét chiều trong hệ cô lập dS = 0 → Quá trình đạt cân bằng ∆Stc = ∆Shệ + ∆Smôi trường
  • 36.
    Nguyen Huu Son15 Entropyhệ cô lập – chiều hướng của quá trình Hệ cô lập = hệ khảo sát + nguồn nhiệt bên ngoài ∆Shệ cô lập = (∆Shệ khảo sát + ∆Snguồn nhiệt) ≥ 0 Nếu quá trình diễn ra là thuận nghịch (CB) thì entropy của hệ cô lập là không đổi: ∆Shệ cô lập = 0 Trong hệ cô lập diễn ra quá trình không thuận nghịch thì những quá trình này làm cho entropy của hệ cô lập tăng lên: ∆Shệ cô lập > 0 3. Nguyên lý II
  • 37.
    Nguyen Huu Son16 TN Q dS T δ =     Ở một nhiệt độ xác định Khi hệ chuyển từ TT1 sang TT2 Nếu quá trình là bất thuận nghịch (BTN) hay tự xảy ra Nếu quá trình thuận nghịch (TN) 2. Entropy một số quá trình
  • 38.
    Nguyen Huu Son17 Quátrình đẳng áp hoặc đẳng tích Entropy của một số quá trình thuận nghịch dS = C.(dT/T) Quá trình đẳng nhiệt ∆ST = QT/T Nếu hệ là KLT: ∆ST = nR.ln(V2/V1) = nR.ln(P1/P2)
  • 39.
    Nguyen Huu Son18 Ảnhhưởng của môi trường ∆Stổng cộng = ∆Shệ + ∆Smôi trường ∆Smôi trường tỷ lệ thuận với lượng nhiệt tỏa ra từ hệ thống (-∆H) và tỷ lệ nghịch với nhiệt độ T. Tại áp suất không đổi, ta có thể viết : ∆Smôi trường = -∆H/ T tức là: ∆Stổng cộng = ∆Shệ - ∆H/ T
  • 40.
    Nguyen Huu Son19 Vídụ: Phản ứng 2 Mg (r) + O2 (k) → 2 MgO(r) có ∆So r = -217 J.K-1.mol-1 <0 Tuy nhiên phản ứng vẫn xảy ra vì: ∆Ho r<<0 (∆Ho r=-1202 kJ.mol-1). Ta có: ∆Stổng cộng = ∆Shệ thống - ∆H/ T = -217 J.K-1.mol-1+ 1202.103 J.mol-1/298 K = 3.81.103 J.K-1.mol-1>0 Ảnh hưởng của môi trường
  • 41.
    Nguyen Huu Son20 Sựbiến đổi Entropi của quá trình chuyển pha
  • 42.
    Nguyen Huu Son21 4.Năng lượng tự do G (Free Energy) ∆Stổng cộng = ∆Shệ - ∆H/ T Hay: -T.∆Stổng cộng = ∆H – T.∆Shệ Biểu diễn khái niệm biến đổi của entropy tổng bằng một đại lượng gọi là năng lượng tự do Gibbs: ∆G = -T∆Stổng cộng Ta có: ∆G = ∆H - T∆S Như vậy, thay vì xem xét sự biến đổi của entropy tổng cộng cuả cả hệ thống và môi trường xung quanh, nay ta chỉ xét sự biến đổi của năng lượng tự do G của bản thân hệ thống để dự đoán một biến đổi có xảy ra tự nhiên hay không.
  • 43.
    Nguyen Huu Son22 =– Gibbs Free Energy Cân bằng này tương tự (Make this equation nicer) 4. Năng lượng tự do G (Free Energy)
  • 44.
    Nguyen Huu Son23 1.Nếu dG số âm, phản ứng là tự phát (If DG is negative, the forward reaction is spontaneous). • Nếu dG bằng 0 , hệ thống cân bằng If DG is 0, the system is at equilibrium. 3. Nếu dG là số dương, phản ứng là tự phát ở hướng ngược lại (If ∆G is positive, the reaction is spontaneous in the reverse direction). 4. Năng lượng tự do G (Free Energy)
  • 45.
    Nguyen Huu Son24 Nănglượng tự do tiêu chuẩn Là biến thiên năng lượng tự do của quá trình tạo thành 1 mol chất ở điều kiện tiêu chuẩn (250C, 1 atm) xuất phát từ các đơn chất bền.  Đơn vị của ∆G0 là Kcal/mol hoặc KJ/mol  Các đơn chất bền ở điều kiện tiêu chuẩn có ∆G0 = 0  Giá trị ∆G0 của các chất được xác định bằng thực nghiệm.  Có thể tra cứu các đại lượng ∆G0 trong các sổ tay hóa học. ∆Go 298 Năng lượng tự do của phản ứng hóa học ∆G = Σ∆Gsản phẩm - Σ∆Gtác chất
  • 46.
    Nguyen Huu Son25 Năng lượng tự do tiêu chuẩn ∆Go chính là thước đo độ bền tương đối của một hợp chất so với các nguyên tố tạo thành nó.  Nếu ∆Go <0 tại một nhiệt độ xác định thì có nghĩa là các nguyên tố có khuynh hướng tự nhiên tạo thành hợp chất tại nhiệt độ đó tức tại điều kiện chuẩn hợp chất này là bền hơn các nguyên tố tạo thành nên nó.  Còn nếu ∆Go >0 thì điều ngược lại sẽ xảy ra, hợp chất có khuynh hướng tự nhiên là phân hủy trở lại thành các nguyên tố. 4. Năng lượng tự do G (Free Energy)
  • 47.
    Nguyen Huu Son26 Ởđiều kiện bình thường, Chúng ta có thể sử dụng DG thay cho DG°. Under non-standard conditions, we need to use DG instead of DG°. Q is the reaction quotiant from chapter 15. Note: at equilibrium: ∆G = 0. away from equil, sign of ∆G tells which way rxn goes spontaneously. Mối quan hệ giữa thế đẳng áp và HSCB K
  • 48.
    Nguyen Huu Son27 Mốiquan hệ giữa thế đẳng áp và HSCB K Ta có: ∆Gr = ∆Go r + RT lnK Tại cân bằng: 0 = ∆Go r + RT lnK hay ∆Go r= – RT lnK Ví dụ: Tính Kp tại 25oC cho cân bằng sau N2O4 (k)  2 NO2 (k) Ta có: ∆Go r = 2 ∆Go r (NO2,k) - ∆Go r(N2O4,k) = 2 × 51.31 – 97.89 kJ.mol-1 = +4.73 kJ.mol-1 Mà ln Kp = -∆Go r / RT = -(4.73 kJ.mol-1/ 2.4790 kJ.mol-1) = -1.91 Suy ra Kp = 0.15
  • 49.
    Nguyen Huu Son28 1J = 1 N.m= 1 Pa.m3 = 1 kg. m2. s-2 1 erg = 10-7 J 1 cal = 4,184 J 1 eV = 1,6021892 x 10-19 J L.atm = 101,325 J cm-1 = 1,986477 x 10-23 J 1 Pa = 1 N.m-2 = 1 kg. m-1. s-1 1 bar = 105 Pa 1 atm = 101,325 Pa 1 atm = 760 torr 1 psi = 6897, 7572 Pa Chuyển đổi đơn vị đo lường R = 8,31441 J.K-1mol-1 = 1,987 cal. K-1mol-1 = 0,0831441 L.bar. K-1.mol-1 = 0,0820568 L.atm.K-1.mol-1
  • 50.
    CÂN BẰNG HOÁHỌC http://www.chem1.com/acad/webtext/chemeq/
  • 51.
    2 Nguyen HuuSon 1. Khái niệm về cân bằng hóa học Phản ứng thuận nghịch Cân bằng hóa học Là trạng thái mà tại đó nồng độ các chất trong phản ứng không đổi theo thời gian N2O4(g) 2NO2(g) G dG=0 Cân bằng (Kcb)
  • 52.
    3 Nguyen HuuSon V Vt Vn Vcb tcb t 0 1. Khái niệm về cân bằng hóa học dC dt = 0
  • 53.
    4 Nguyen HuuSon 1. Khái niệm về cân bằng hóa học
  • 54.
    5 Nguyen HuuSon Toùm laïi:  Caân baèng coù tính chaát ñoäng, nghóa laø luùc caân baèng veà maët thöïc teá thaønh phaàn caùc hôïp chaát khoâng thay ñoåi nhöng thöïc teá phaûn öùng vaãn xaûy ra vôùi vthuaän = vnghòch .  Khuynh höôùng töï nhieân cuûa moät phaûn öùng hoùa hoïc laø luoân höôùng tôùi caân baèng.  Caân baèng seõ ñaït ñöôïc khi ∆G=0, luùc naøy caân baèng hoùa hoïc laø söï caân baèng giöõa hai yeáu toá aûnh höôûng leân phaûn öùng laø nhieät vaø entropy. 1. Khái niệm về cân bằng hóa học
  • 55.
    6 Nguyen HuuSon Xét phản ứng H2 + I2 → 2HI a) Nếu ta bắt đầu bằng một hỗn hợp I2 và H2 (tỷ lệ bất kỳ), phản ứng sẽ đạt tới cân bằng tương ứng với nồng độ không đổi của H2, I2 và HI. b) Tuy nhiên nếu ban đầu ta chỉ có HI và không I2 hay H2, phản ứng vẫn xảy ra. I2 và H2 được tạo thành cho tới khi các nồng độ đạt tới cân bằng 2. Hằng số cân bằng hóa học
  • 56.
    7 Nguyen HuuSon 2. Hằng số cân bằng hóa học
  • 57.
    8 Nguyen HuuSon Dù thành phần tác chất ban đầu và thành phần sản phẩm ra sao, các nồng độ luôn đạt tới một tỷ lệ như nhau tại cân bằng Cho một phản ứng bất kỳ Biểu thức của hằng số cân bằng là với Kc là hằng số cân bằng aA + bB(g) pP + qQ [ ] [ ] [ ] [ ]ba qp cK BA QP = 2. Hằng số cân bằng hóa học
  • 58.
    9 Nguyen HuuSon Các dạng hằng số cân bằng 2. Hằng số cân bằng hóa học
  • 59.
    10 Nguyen HuuSon 2. Hằng số cân bằng hóa học
  • 60.
    11 Nguyen HuuSon 2. Hằng số cân bằng hóa học Mối quan hệ giữa HSCB và năng lượng nhiệt động Ở điều kiện V= const ,T= const P= const ,T= const ∆Go r= – RT lnKcb
  • 61.
    12 Nguyen HuuSon Độ lớn của hằng số cân bằng Hằng số cân bằng, K, là tỷ lệ của sản phẩm trên tác chất. Do đó:  K càng lớn thì tại cân bằng nồng độ sản phẩm càng lớn.  Ngược lại, K càng nhỏ thì tại cân bằng nồng độ tác chất càng lớn  Nếu K >> 1, các sản phẩm chiếm ưu thế tại cân bằng và cân bằng chuyển sang phải  Nếu K << 1, các tác chất chiếm ưu thế tại cân bằng và cân bằng chuyển sang trái 2. Hằng số cân bằng hóa học
  • 62.
    13 Nguyen HuuSon 2. Hằng số cân bằng hóa học
  • 63.
    14 Nguyen HuuSon ÖÙng duïng cuûa haèng soá caân baèng trong hoùa hoïc Xét chiều của phản ứng We define Q, the reaction quotient, for a general reaction as where [A], [B], [P], and [Q] are molarities at any time. Q = K only at equilibrium. aA + bB(g) pP + qQ [ ] [ ] [ ] [ ]ba qp Q BA QP =
  • 64.
    15 Nguyen HuuSon Predicting the Direction of Reaction • If Q > K then the reverse reaction must occur to reach equilibrium (i.e., products are consumed, reactants are formed, the numerator in the equilibrium constant expression decreases and Q decreases until it equals K). • If Q < K then the forward reaction must occur to reach equilibrium. ÖÙng duïng cuûa haèng soá caân baèng trong hoùa hoïc
  • 65.
    16 Nguyen HuuSon 3. Nguyên lý Le Chatelier Henri le Châtelier (1850-1936) Contents of this page What is the le Châtelier Principle and why is it important? How do changes in temperature affect equilibria? How do changes in pressure affect equilibria? The le Châtelier Principle and physiology
  • 66.
    17 Nguyen HuuSon 3. Nguyên lý Le Chatelier Xét phản ứng As the pressure increases, the amount of ammonia present at equilibrium increases. As the temperature decreases, the amount of ammonia at equilibrium increases. Can this be predicted? Nguyên lý Le Chatelier: Trong một phản ứng cân bằng, nếu thay đổi một yếu tố làm xáo trộn mức cân bằng sẽ làm cân bằng dời đổi theo chiều chống lại sự thay đổi ấy. N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
  • 67.
    18 Nguyen HuuSon 3. Nguyên lý Le Chatelier
  • 68.
    19 Nguyen HuuSon Change in Reactant or Product Concentrations  The unreacted nitrogen and hydrogen are recycled with the new N2 and H2 feed gas.  The equilibrium amount of ammonia is optimized because the product (NH3) is continually removed and the reactants (N2 and H2) are continually being added. Effects of Volume and Pressure  As volume is decreased pressure increases.  Le Chatelier’s Principle: if pressure is increased the system will shift to counteract the increase. 3. Nguyên lý Le Chatelier
  • 69.
    20 Nguyen HuuSon Effects of Volume and Pressure  That is, the system shifts to remove gases and decrease pressure.  An increase in pressure favors the direction that has fewer moles of gas.  In a reaction with the same number of product and reactant moles of gas, pressure has no effect.  Consider N2O4(g) 2NO2(g) 3. Nguyên lý Le Chatelier
  • 70.
    21 Nguyen HuuSon Effects of Volume and Pressure  An increase in pressure (by decreasing the volume) favors the formation of colorless N2O4.  The instant the pressure increases, the system is not at equilibrium and the concentration of both gases has increased.  The system moves to reduce the number moles of gas (i.e. the forward reaction is favored).  A new equilibrium is established in which the mixture is lighter because colorless N2O4 is favored. 3. Nguyên lý Le Chatelier
  • 71.
    22 Nguyen HuuSon Effect of Temperature Changes  The equilibrium constant is temperature dependent.  For an endothermic reaction, ∆H > 0 and heat can be considered as a reactant.  For an exothermic reaction, ∆H < 0 and heat can be considered as a product.  Adding heat (i.e. heating the vessel) favors away from the increase: • if ∆H > 0, adding heat favors the forward reaction, • if ∆H < 0, adding heat favors the reverse reaction. 3. Nguyên lý Le Chatelier
  • 72.
    23 Nguyen HuuSon Effect of Temperature Changes  Removing heat (i.e. cooling the vessel), favors towards the decrease: • if ∆H > 0, cooling favors the reverse reaction, • if ∆H < 0, cooling favors the forward reaction.  Consider for which DH > 0. • Co(H2O)6 2+ is pale pink and CoCl4 2- is blue. Cr(H2O)6(aq) + 4Cl- (aq) CoCl4 2- (aq) + 6H2O(l) 3. Nguyên lý Le Chatelier
  • 73.
    24 Nguyen HuuSon Effect of Temperature Changes 3. Nguyên lý Le Chatelier
  • 74.
    25 Nguyen HuuSon Effect of Temperature Changes • If a light purple room temperature equilibrium mixture is placed in a beaker of warm water, the mixture turns deep blue. • Since ∆H > 0 (endothermic), adding heat favors the forward reaction, i.e. the formation of blue CoCl4 2-. • If the room temperature equilibrium mixture is placed in a beaker of ice water, the mixture turns bright pink. • Since ∆H > 0, removing heat favors the reverse reaction which is the formation of pink Co(H2O)6 2+. Cr(H2O)6(aq) + 4Cl- (aq) CoCl4 2- (aq) + 6H2O(l) 3. Nguyên lý Le Chatelier
  • 75.
    26 Nguyen HuuSon The Effect of Catalysts  A catalyst lowers the activation energy barrier for the reaction.  Therefore, a catalyst will decrease the time taken to reach equilibrium.  A catalyst does not effect the composition of the equilibrium mixture. 3. Nguyên lý Le Chatelier
  • 76.
    CƠ SỞ LÝTHUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH CÂN BẰNG PHA CHƯƠNG 4
  • 77.
    1. MỘT SỐKHÁI NiỆM CƠ BẢN  Pha  Là tập hợp các phần đồng thể tồn tại của hệ. Chúng phải có thành phần hóa học, tính chất hóa lý ở mọi điểm là như nhau.  Pha thường ký hiệu là f.  Số hợp phần  Hay còn gọi là hợp phần là tổng số các chất có mặt trong hệ. Ký hiệu là r.  Số cấu tử  Là số tối thiểu hợp phần đủ để tạo ra hệ.  Ký hiệu là k
  • 78.
    1. MỘT SỐKHÁI NiỆM CƠ BẢN  Số cấu tử  Trong một hệ có thể tồn tại nhiều cấu tử (hợp phần) tuy nhiên để tạo thành hệ không nhất thiết phải có mặt đầy đủ các cấu tử mà chỉ cần một trong số cấu tử đó là có thể tạo nên hệ. Vậy  k = r – q. Trong đó q là số các phương trình quan hệ về nồng độ của các cấu tử tại điểm cân bằng  Độ tự do  Hay còn gọi là bậc tự do, là số thông số nhiệt động độc lập đủ để xác định hệ tại điển cân bằng. Ký hiệu là c.  Hệ có c = 0 gọi là hệ vô biến.  Hệ có c = 1 gọi là hệ nhất biến.  Hệ có c = 2 gọi là hệ nhị biến.
  • 79.
    2. ĐiỀU KiỆNCÂN BẰNG PHA  Hệ dị thể bao gồm k cấu tử và f pha nằm cân bằng nhau.  3 điều kiện cân bằng pha như sau:  Nhiệt độ  Áp suất  Hóa học βα κT =T =...=T βα κP =P =...=P βα κμ =μ =...=μ 1 1 1 βα κμ =μ =...=μ 2 2 2 βα κμ =μ =...=μ 3 3 3 ---------- βα κμ =μ =...=μ k k k
  • 80.
    3. QUI TẮCPHA GIBBS  Với n thông số bên ngoài tác động và hệ c = k – f + n  Nếu T và P là hằng số c = k – f  Nếu T là hằng số hoặc P là hằng số c = k – f + 1 Ví dụ: Tính độ tự do cho hệ gồm nước lỏng cân bằng với hơi nước. H2O (l) = H2O (h).
  • 81.
    4. GiẢN ĐỒPHA VÀ QUY TẮC PHA 4.1. Cách biểu diễn các thông số nhiệt động trên giản đồ pha.  Đối với các thông số nhiệt độ, thể tích hay áp suất  Biểu diễn trên trục số  Biến độ lớn  Nghịch đảo  logarit  Biểu diễn thành phần của hệ 2 cấu tử
  • 82.
    4. GiẢN ĐỒPHA VÀ QUY TẮC PHA  Biểu diễn thành phần của hệ 3 cấu tử hh h CA B%A = ,%B = và%C = h h h xA + xB + xC = 1 hay yA + yB + yC = 100%.
  • 83.
    4. GiẢN ĐỒPHA VÀ QUY TẮC PHA Với cách biểu diễn như trên, ta có nhận xét  Những điểm nằm trên cùng một đường thẳng song song với cạnh của tam giác thì tất cả điểm ấy đều có cùng thành phần của cấu tử đối diện với cạnh đó.  Những điểm nằm trên đường thẳng đi qua một đỉnh của tan giác thì biểu diễn những hệ có cùng tỷ lệ thành phần của 2 cấu tử ứng với hai đỉnh kia.  Khi tăng lượng tương đối của một cấu tử thì điểm hệ chung sẽ di chuyển về gần với cấu tử đó trên đường thẳng đi qua đỉnh đó.
  • 84.
    4. GiẢN ĐỒPHA VÀ QUY TẮC PHA 4.2. Các qui tắc của giản đồ pha  Qui tắc liên tục “các đường hoặc các mặt trên giản đồ pha biểu diễn sự phụ thuộc giữa các thông số nhiệt động của hệ sẽ liên tục nếu trong hệ không xảy sự thay đổi số pha hoặc dạng các pha”
  • 85.
    4. GiẢN ĐỒPHA VÀ QUY TẮC PHA 4.2. Các qui tắc của giản đồ pha  Qui tắc đòn bẩy “Nếu có ba điểm hệ liên hợp M, N và H thì lượng tương đối của chúng được tính theo qui tắc đòn bẩy như sau ”
  • 86.
    4. GiẢN ĐỒPHA VÀ QUY TẮC PHA 4.2. Các qui tắc của giản đồ pha  Qui tắc khối tâm “nếu một hệ gồm n hệ con thì điểm biểu diễn của nó phải nằm ở khối tâm vật lý của đa giác có đỉnh là các điểm biểu diễn của n hệ con ” Ví dụ: Hệ H gồm ba hệ con là H1, H2 và H3 vậy H phải nằm ở khối tâm vật lý của tam giác H1H2H3.
  • 87.
    4. GIẢN ĐỒPHA VÀ QUY TẮC PHA 4.2. Các qui tắc của giản đồ pha  Qui tắc khối tâm Ví dụ: Hệ H gồm ba hệ con là H1, H2 và H3 vậy H phải nằm ở khối tâm vật lý của tam giác H1H2H3.
  • 88.
    Giản đồ phacủa nước
  • 89.
    CÂN BẰNG PHATRONG HỆ MỘT CẤU TỬ Chương 5
  • 90.
    1. Đặc điểmcủa quá trình chuyển pha trong hệ một cấu tử  Trong các hệ một cấu tử, các pha riêng biệt đều là cùng một chất ở các trạng thái tập hợp khác nhau như rắn, lỏng và khí  Ở trạng thái rắn thì có nhiều dạng thù hình khác nhau thì mỗi dạng thù hình là một pha  Có hai phương pháp khảo sát các hệ, nhiệt động:  Phương pháp giải tích  phương pháp giản đồ trạng thái
  • 91.
    2. Phương trìnhClapeyron A (α) ↔ A (β) Ldp dT VT = ∆ L: là nhiệt quá trình pha hoặc nhiệt chuyển pha ∆V = V(β) - V(α)
  • 92.
    3. Áp dụngphương trình Clapeyron cho các trường hợp chuyển pha 3.1. Hệ rắn - lỏng Quá trình nóng chảy hầu hết các chất đều kèm theo tăng thể tích của chúng, có nghĩa là Vl - Vr >0 > 0 l r nc T(V V )dT dp L − = dT dp
  • 93.
    3. Áp dụngphương trình Clapeyron cho các trường hợp chuyển pha 3.2. Hệ rắn -hơi Phương trình Clapeyron = ∆ dT L dp T V H H Hncth hh ∆ = ∆ + ∆ Phương trình Clausius dp L dT TV h = ∆ = 2 dlnp H dT RT
  • 94.
    4. Một sốgiản đồ pha cơ bản 4.1. Giản đồ pha của nước Đường OK: đường hóa hơi Ở những nhiệt độ T > TK sự chuyển pha từ lỏng sang hơi là liên tục không có giới hạn phân chia pha Đường OA là đường thăng hoa Đường OB là đường nóng chảy Đường OC là đường quá lạnh
  • 95.
    4.2. Giản đồpha của Lưu huỳnh Điểm O là điểm ba không bền ứng với cân bằng không bền của lưu huỳnh lỏng quá lạnh, tinh thể quá nóng và hơi lưu huỳnh quá bão hòa trên tinh thể rắn 4. Một số giản đồ pha cơ bản
  • 96.
    4. Một sốgiản đồ pha cơ bản 4.3. Giản đồ pha của Cacbon
  • 97.
    Chương 6 DUNG DỊCHVÀ CÂN BẰNG LỎNG - HƠI
  • 98.
    1. MỘT SỐKHÁI NiỆM 1.1. Dung dịch Dung dịch là 1 hỗn hợp đồng nhất của một hay nhiều chất, các chất phân tán đều nhau, dung dịch là hệ 1 pha 1.2. Dung môi & Chất tan  Dung môi  Chất tan 1.3. Sự tạo thành dung dịch  Dung dịch là 1 hệ vật lý vừa là hệ hóa học  Dung dịch bão hòa
  • 99.
    2. CÁCH BiỄUDiỄN THÀNH PHẦN  Nồng độ %  Nồng độ phân tử gam (CM)  Nồng độ đương lượng gam (CN)  Nồng độ Molan (Cm)  Nồng độ phần mol (Ni)
  • 100.
    3. PHÂN LOẠIDUNG DỊCH 3.1. Dung dịch lý tưởng Dung dịch mà hóa thế của mọi cấu tử i ở mọi nồng độ đều tuân theo phương trình: Lực tương tác giữa các phân tử cùng loại và khác loại giống nhau  Tính chất của dung dịch chỉ phụ thuộc vào thành phần của các chất  Khi tạo thành dung dịch không kèm theo hiệu ứng nhiệt và sự thay đổi thể tích (ΔU=0, ΔH=0, ΔV=0) 0 ι ι iμ =μ (T,P)+RTlnx
  • 101.
    3. PHÂN LOẠIDUNG DỊCH 3.2. Dung dịch vô cùng loãng  Xem như dd lý tưởng 3.3. Dung dịch thực  Lực tương tác giữa các phân tử khác nhau  Luôn kèm theo các hiệu ứng khi hòa tan
  • 102.
    4. SỰ HÒATAN KHÍ TRONG LỎNG  Là quá trình hấp thụ  Độ hòa tan của chất khí trong chất lỏng phụ thuộc vào  Bản chất của dung môi và chất tan  Các tạp chất có trong dung môi (chất điện ly)  Nhiệt độ  Ảnh hưởng của áp suất Định luật Henry (khí lý tưởng): Xi = KH. Pi
  • 103.
     Ảnh hưởngcủa nhiệt độ Áp dụng phương trình đẳng nhiệt Van’t- Hoff cho cân bằng Quá trình hòa tan của khí vào trong lỏng = ngưng tụ và pha loãng x 2 p lnK ΔH = T RT ∂    ∂  ht nt plΔH = λ + ΔH 4. SỰ HÒA TAN KHÍ TRONG LỎNG
  • 104.
    4. SỰ HÒATAN KHÍ TRONG LỎNG  Ảnh hưởng của nhiệt độ Phương trình Sreder: dung dịch lý tưởng thì ΔHpl = 0 i i 2 p lnx λ = T RT ∂    ∂        i i 0 λ 1 1 lnx = - - R T T Trong đó: xi: là độ tan của khí trong dung dịch. T0: nhiệt độ ngưng tụ hay nhiệt độ sôi của khí khi nguyên chất.
  • 105.
    5. CÂN BẰNGLỎNG-HƠI 5.1. Dung dịch lý tưởng tan lẫn vô hạn a) Áp suất hơi – ĐL Raoult Pi = kR.xl i Áp suất hơi dung môi của dd vô cùng loãng Pi = Po i.xl i b) Giản đồ áp suất – thành phần
  • 106.
    b) Giản đồáp suất – thành phần Trong trường hợp này ta chỉ xét hệ gồm 2 chất lỏng tan lẫn vô hạn vào nhau 5. CÂN BẰNG LỎNG-HƠI
  • 107.
    c) Thành phầnpha hơi Định luật Konovalop 1 Xét dung dịch gồm 2 cấu tử A - B cân bằng nhau với pha hơi của chúng. Theo định luật Dalton Áp dụng định luật Raoult ta có . l l x x x x α h 0 l B B B B h 0 l A A A A x P = = x P h h B B B h h A A A x n P = = x n P α 0 B 0 A P = P 5. CÂN BẰNG LỎNG-HƠI
  • 108.
    d) Giản đồthành phần lỏng - hơi . l l x x x x α h 0 l B B B B h 0 l A A A A x P = = x P ( ) l h B B l B α.x x = 1+ α-1 x 5. CÂN BẰNG LỎNG-HƠI
  • 109.
    e) Giản đồnhiệt độ - thành phần Định luật Konovalop 2 1. Đường TS AlTS B là đường sôi hay gọi là đường lỏng. 2. Đường TS AhTS B là đường hơi hay còn gọi là đường sương. 5. CÂN BẰNG LỎNG-HƠI
  • 110.
    CÂN BẰNG LỎNG– RẮN ThS. NGUYỄN HỮU SƠN CHƯƠNG 7
  • 111.
    ThS. NGUYỄN HỮUSƠN 1. TÍNH CHẤT DUNG DỊCH LOÃNG Ảnh hưởng của nồng độ chất tan (không bay hơi) đối với tính chất của dung dịch  Giảm áp suất hơi  Tăng nhiệt độ sôi và giảm nhiệt độ kết tinh  Xuất hiện áp suất thẩm thấu
  • 112.
    ThS. NGUYỄN HỮUSƠN 1. TÍNH CHẤT DUNG DỊCH LOÃNG 1.1. Sự giảm áp suất hơi Áp suất hơi của dung dịch chứa chất tan không bay hơi P = P1 = P0 1 . x1 = P0 1. (1-x). Suy ra x 0 1 P ΔP 0 1 P P0 1 P x0 1 P0 1 PP == − −=
  • 113.
    ThS. NGUYỄN HỮUSƠN 1. TÍNH CHẤT DUNG DỊCH LOÃNG 1.2. Sự tăng điểm sôi & hạ điểm đông ∆T = K . Cm ∆T = T0 – T . Cm là nồng độ mplan của dung dịch. K là hằng số nghiệm đông Kđ hoặc hằng số nghiệm sôi Ks.
  • 114.
    ThS. NGUYỄN HỮUSƠN 1. TÍNH CHẤT DUNG DỊCH LOÃNG Solvent Tb(oC) Kb Tf(oC) Kf acetic acid 118.2 2.93 17 3.90 chloroform 61.2 3.63 naphthalene 80 6.8 water 100 0.52 0 1.86 camphor 179 40 carbon tetrachloride 76.6 5.03 ethanol 78.6 1.22 n-octane 125.7 4.02 1.2. Sự tăng điểm sôi & hạ điểm đông
  • 115.
    ThS. NGUYỄN HỮUSƠN 1. TÍNH CHẤT DUNG DỊCH LOÃNG 1.3. Áp suất thẩm thấu CRT=π : là áp suất thẩm thấu. C: là nồng độ, mol/l. R: hằng số khí lý tưởng. T: nhiệt độ tuyệt đối. π
  • 116.
    ThS. NGUYỄN HỮUSƠN 2. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN SỰ HÒA TAN Phương trình Sreder i(rắn) = i (dung dịch, xi) + ∆Hht incphlncht HH λλλ ==∆+=∆ 2 ln RTdT Kd ix λ = )( )( rx dx K i i x = 2 . RT i i ekx λ− =
  • 117.
    ThS. NGUYỄN HỮUSƠN 3. SỰ KẾT TINH DUNG DỊCH HAI CẤU TỬ 3.1. Giản đồ nhiệt độ - thành phần
  • 118.
    ThS. NGUYỄN HỮUSƠN 3. SỰ KẾT TINH DUNG DỊCH HAI CẤU TỬ 3.2. Giản đồ đa nhiệt Hệ Q2 = lỏng l2 + rắn r2 22 22 rQ Ql = 2 B ml mr Tính toán lượng tương đối của các pha trong hệ Hệ H = pha lỏng e + hệ rắn chung Rc eH HR m m C R e C = CA CB R R RR RR m m B A =
  • 119.
    ThS. NGUYỄN HỮUSƠN 3. SỰ KẾT TINH DUNG DỊCH HAI CẤU TỬ 3.3. Hỗn hợp Eutecti Ở áp suất không đổi, hỗn hợp eutecti sẽ kết tinh ở nhiệt độ không đổi theo đúng thành phần của nó (phù hợp với độ tự do c = 0) Khi có sự tác động của cả nhiệt độ và áp suất bên ngoài: c = k - f + 2 = 2 - 3 + 2 = 1 Điều này chứng tỏ rằng nếu thay đổi áp suất thì không những nhiệt độ kết tinh của dung dịch eutecti thay đổi mà cả thành phần của hỗn hợp eutecti cũng thay đổi theo
  • 120.
    ThS. NGUYỄN HỮUSƠN 3. SỰ KẾT TINH DUNG DỊCH HAI CẤU TỬ 3.4. Quá trình kết tinh đẳng nhiệt mr lm m m l r =
  • 121.
    ThS. NGUYỄN HỮUSƠN 4. HỆ HAI CẤU TỬ TẠO THÀNH DUNG RẮN TAN LẪN VÔ HẠN Giản đồ nhiệt độ - thành phần (T-X)
  • 122.
    ThS. NGUYỄN HỮUSƠN 5. HỆ HAI CẤU TỬ TẠO THÀNH DUNG RẮN TAN LẪN GIỚI HẠN Giản đồ nhiệt độ - thành phần (T-X) có Eutecti Có các hệ như NaNO3-KNO3, Pb-Sn, Cu-Ag P là dung dịch rắn của Sn tan trong Pb và S là dung dịch rắn của Pb tan trong Sn Đường aeb là đường lỏng, biểu diễn nhiệt độ bắt đầu kết tinh của các dung dịch rắn P và S nằm cân bằng với nhau
  • 123.
    ThS. NGUYỄN HỮUSƠN 5. HỆ HAI CẤU TỬ TẠO THÀNH DUNG RẮN TAN LẪN GIỚI HẠN Giản đồ nhiệt độ - thành phần (T-X) có Peritecti P là dung dịch rắn của Ag tan trong Pt và A là dung dịch rắn của Pt tan trong Ag Đường apb là đường lỏng Đường ar1 và br2 là những đường rắn Đường r1x và r2y là những đường rắn
  • 124.
    ThS. NGUYEN HUUSON HÓA KEO CHƯƠNG 8
  • 125.
    1.1. Hệ phântán • Chất phân tán • Môi trường phân tán Người ta chia hệ phân tán làm 2 loại • Hệ đồng thể • Hệ vi dị thể Độ phân tán 1 D a = 1. MỘT SỐ KHÁI NiỆM
  • 126.
    1.2. Phân loạihệ phân tán a. Phân loại dựa trên trạng thái tập hợp của các pha • Nếu môi trường phân tán là rắn: Xerosol – R/R: bê tông – L/R: tế bào, trái cây – K/R :bông gòn • Nếu môi trường phân tán là lỏng (L): Liosol – R/L huyền phù – L/L nhũ tương – K/L soda,nước ngọt 1. MỘT SỐ KHÁI NiỆM
  • 127.
    1.2. Phân loạihệ phân tán a. Phân loại dựa trên trạng thái tập hợp của các pha • Nếu môi trường phân tán là khí ( K): Aserosol – R/K bụi – L/K sương mù – K/K khói, hương thơm trong không khí b. Phân loại dựa trên mức độ liên kết giữa pha phân tán và môi trường phân tán • Hệ keo ưu lưu: fA-S > fA-A, fS-S • Hệ keo ghét lưu: fA-S < fA-A, fS-S 1. MỘT SỐ KHÁI NiỆM
  • 128.
    1.2. Phân loạihệ phân tán c. Phân loại dựa trên trạng thái tập hợp của các pha • Hệ phân tán thô: > 10-5 cm • Hệ keo:10-5đến 10-7 cm • Dung dịch: < 10-7 cm d. Phân loại theo sự đồng nhất • Hệ đơn phân tán: đồng đều • Hệ đa phân tán: không đồng đều 1. MỘT SỐ KHÁI NiỆM
  • 129.
    2.1. Khái niệm Các hạt có kích thước lớn hơn phân tử và ion nhưng không đủ lớn để có thể quan sát được bằng kính hiển vi quang học được gọi là các hạt keo  Hạt keo là một hệ phức tạp tạo nên bởi một số lượng lớn khoảng từ 103 đến 105 nguyên tử, có khối lượng khoảng 104-109 đvC  Một hệ keo luôn luôn bao gồm các hạt keo gọi là chất phân tán và một chất làm môi trường phân tán 2. HỆ KEO
  • 130.
    2.2. Phân loạihệ keo  Dựa trên trạng thái vật lý của hạt keo và môi trường phân tán  Dựa vào hình dạng của hạt keo: dạng không gian 3 chiều giống như quả bóng, dạng không gian hai chiều giống như tấm phim, dạng không gian một chiều như sợi chỉ… Hệ Môi trường phân tán Chất phân tán Loại hệ Sương mù Khí Lỏng aerosol lỏng Khói Khí Rắn aerosol rắn Sữa Lỏng Lỏng Nhũ tương Sơn Lỏng Rắn Dung dịch keo Hợp kim Rắn Rắn Dung dịch keo rắn Kem Lỏng Khí Bọt 2. HỆ KEO
  • 131.
    2.3. Cấu tạohạt keo  Nhân keo: là tinh thể ion rất nhỏ, hoặc một nhóm phân tử, hoặc chỉ có thể là một phân tử kích thước lớn  Lớp ion tạo thế: lớp ion hấp phụ trên nhân keo  Lớp ion hấp phụ: lớp ion nghịch  Lớp ion khuếch tán 2. HỆ KEO
  • 132.
    2.3. Cấu tạohạt keo m (1) (2) (3) (4) (1): nhaân (2): lôùp ion quyeát ñònh theá hieäu (3): lôùp ion nghòch haáp phuï (4): lôùp ion nghòch khueách taùn 2. HỆ KEO
  • 133.
    2.3. Cấu tạohạt keo Khảo sát quá trình hình thành keo AgI bằng cách người ta cho từ từ KI vào dung dịch AgNO3: AgNO3 + KI → KNO3 + Ag I  Khi thiếu KI: Lúc này hạt keo tích điện dương. 2. HỆ KEO
  • 134.
    2.3. Cấu tạohạt keo  Khi thừa KI: Lúc này hạt keo tích điện âm m (1) (2) (4) (1): nhaân (2): lôùp ion quyeát ñònh theá hieäu (3): lôùp ion nghòch haáp phuï (4): lôùp ion nghòch khueách taùn I (3) K+. - K+ 2. HỆ KEO
  • 135.
    3. PHƯƠNG PHÁPĐIỀU CHẾ HỆ KEO Điều kiện hình thành hệ keo: - Chất phân tán và môi trường phân tán không tan vào nhau hay tan rất ít - Hạt keo phải có một lớp hấp phụ và có chất ổn định để giữ cho hệ keo không bị tách pha gây nên sự keo tụ. Chất ổn định thường sử dụng là chất hoạt động bề mặt hay bằng phản ứng hóa học để tạo ra chất ổn định Các phương pháp điều chế: • Phương pháp phân tán • Phương pháp ngưng tụ
  • 136.
    3. PHƯƠNG PHÁPĐIỀU CHẾ HỆ KEO 3.1. Phương pháp phân tán Phương pháp cơ học Phương pháp siêu âm: Người dùng những bước sóng cực ngắn có tần số 20.000 → 50.000 Hz để bắn bể những hạt to thành những hạt nhỏ hơn Phương pháp hồ quang: Dùng một dòng điện có hiệu điện thế lớn để hóa hơi chất phân tán Phương pháp keo tán: Đây là một quá trình ngược với quá trình keo tụ, tức là người ta dùng một nhân tố nào đó để phân tán khối keo tụ trở lại môi trường phân tán • Biện pháp rữa giải • Bằng chất điện ly
  • 137.
    3. PHƯƠNG PHÁPĐIỀU CHẾ HỆ KEO 3.2. Phương pháp ngưng tụ Là quá trình ngưng tụ hệ keo là quá trình kết tinh từ dung dịch quá bão hòa. Quá trình này gồm 2 giai đoạn: - Giai đoạn tạo mầm tinh thể q b 1 1 b C C V k x C − = - Giai đoạn phát triển mầm 2 q b DS V (C C )= − δ Nếu V1 > V2: Hệ đơn phân tán. Nếu V1 < V2 : Hệ đa phân tán.
  • 138.
    3. PHƯƠNG PHÁPĐIỀU CHẾ HỆ KEO 3.2. Phương pháp ngưng tụ a. Phương pháp vật lý - Ngưng tụ trực tiếp: khi thay đổi các thông số trạng thái của hệ - Sự thay thế dung môi: Cũng như trên khi thay đổi thông số trạng thái b. Phương pháp hóa học Nhóm phương pháp hóa học này cũng dựa trên nguyên tắc tạo tướng mới bằng cách ngưng tụ các chất từ dung dịch quá bão hòa AgNO3 + KI → AgI + KNO3
  • 139.
    3. PHƯƠNG PHÁPĐIỀU CHẾ HỆ KEO 3.3. Tinh chế hệ keo a. Phương pháp thẩm tích b. Phương pháp điện thẩm tích Phương pháp điện thẩm tích dùng một phương tiện để thúc đẩy quá trình trao đổi chất nhanh hơn bằng điện trường c. Phương pháp siêu lọc
  • 140.
    4. SỰ KEOTỤ 4.1. Keo tụ bởi yếu tố vật lý Tác động cơ học Sự thay đổi nhiệt độ 4.2. Keo tụ bởi chất điện ly -Ngưỡng keo tụ: là nồng độ tối thiểu của chất điện ly cần thiết để gây ra sự keo tụ với một tốc độ ổn định, đơn vị của nó là mMol/l - Ion chất điện ly gây ra sự keo tụ là ion trái dấu với ion quy định thế hiệu - Trong cùng một điện tích ion nào có bán kính càng lớn tiết diện bề mặt càng cao thì sự tương tác với ion quy định thế hiệu càng mạnh
  • 141.
    5. TÍNH CHẤTHỆ KEO 5.1. Tính chất điện học 5.2. Tính chất quang học Tính chất điện di Tính điện thẩm Tính sa lắng Tính chảy a. Tính phân tán ánh sáng Trường hợp phản xạ ánh sáng Trường hợp tán xạ ánh sáng b. Tính hấp thụ ánh sáng IL=I0.e-kd
  • 142.
    5. TÍNH CHẤTHỆ KEO 5.3. Tính chất động học Tính chuyển động nhiệt Tính khuếch tán Tính thẩm thấu