Dung dịch và nồng độ

I. Dung dịch, chất tan và dung môi

Dung dịch là hỗn hợp đồng nhất của chất tan và dung môi.

Dung môi thường là nước ở thể lỏng, chất tan có thể ở thể rắn, lỏng hoặc khí.

Ví dụ: Hòa tan đường vào nước ta được dung dịch nước đường

Đường là chất tan	Dung môi là nước	Dung dịch nước đường

Phân biệt dung môi và chất tan của các chất cùng trạng thái tan được vào nhau tạo thành dung dịch là sự tương đối dựa chủ yếu vào thành phần (thường là thể tích)

• Thành phần chất nào chiếm nhiều hơn được coi là dung môi.
• Thành phần chất nào ít hơn được coi là chất tan.
• Nếu thành phần tương đương nhau thì khái niệm dung môi và chất tan chỉ là do cách gọi mà thôi.

Dung dịch chưa bão hoà là dung dịch có thể hoà tan thêm chất tan ở nhiệt độ, áp suất nhất định, còn dung dịch bão hoà là dung dịch không thể hoà tan thêm chất tan.

Ví dụ: Pha loãng dung dịch bão hòa của sodium carbonate (Na₂CO₃) trong nước.

Cho dần dần sodium carbonate (Na₂CO₃) vào cốc chứa một lượng nước xác định (giả sử 200 mL). Khuấy đều cho đến khi Na₂CO₃ không thể hòa tan thêm được nữa. Tách bỏ chất rắn không tan, ta thu được dung dịch bão hòa.

II. Độ tan

Khả năng tan của các chất trong cùng một dung môi khác nhau dù ở cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất.

Những chất tan tốt cần lượng lớn chất tan để tạo dung dịch bão hoà, còn những chất tan kém chỉ cần lượng nhỏ chất tan đã thu được dung dịch bão hoà.

Độ tan của một chất trong nước là số gam chất đó hoà tan trong 100 gam nước để tạo thành dung dịch bão hoà ở nhiệt độ, áp suất xác định.

Trong đó:

• S là độ tan, đơn vị g/100 g nước;
• m_ct là khối lượng chất tan, đơn vị là gam (g);
• m_nước là khối lượng nước, đơn vị là gam (g).

Ví dụ 1: Ở nhiệt độ 25^oC, khi cho 13 gam muối X vào 40 gam nước, khuấy kĩ thì còn lại 5 gam muối không tan. Tính độ tan của muối X.

Hướng dẫn

Độ tan của muối X được tính theo công thức:

 Trong đó: m_nước = 40 gam; m_ct = 13 – 5 = 8 gam. 

Độ tan của muối X là: 

Ví dụ 2: Ở 18^oC, khi hoà tan hết 53 gam Na₂CO₃ trong 250 gam nước thì được dung dịch bão hoà. Tính độ tan của Na₂CO₃ trong nước ở nhiệt độ trên.

Hướng dẫn

 Độ tan của Na₂CO₃ trong nước ở 18^oC là: 

III. Nồng độ dung dịch

Nồng độ dung dịch là đại lượng được sử dụng để định lượng một dung dịch đặc hay loãng. Có hai loại nồng độ dung dịch thường dùng là nồng độ phần trăm và nồng độ mol.

1. Nồng độ phần trăm

Nồng độ phần trăm (C%) của một dung dịch cho biết số gam chất tan có trong 100 gam dung dịch.

Trong đó: 

• C% là nồng độ phần trăm của dung dịch, đơn vị %;
• m_ct là khối lượng chất tan, đơn vị là gam (g);
• m_dd là khối lượng dung dịch, đơn vị là gam (g).

Ví dụ 1: Độ tan của muối NaCl ở 100^oC là 40 gam. Ở nhiệt độ này dung dịch bão hòa NaCl có nồng độ phần trăm là bao nhiêu?

Hướng dẫn

Ta có độ tan của muối NaCl là 40 gam tức là 40 gam NaCl hoà tan trong 100 gam nước để tạo thành dung dịch ở 100^oC

Khối lượng dung dịch là NaCl là: m_{dd NaCl} = m_NaCl + m_nước = 140 gam 

Áp dụng công thức tính nồng độ phần trăm được xác định bằng công thức:

⇒

Ví dụ 2: Tính khối lượng H₂SO₄ có trong 20 gam dung dịch H₂SO₄ 98%.

Hướng dẫn

Nồng độ phần trăm được xác định bằng biểu thức: 

 Vậy khối lượng H₂SO₄ có trong 20 gam dung dịch H₂SO₄ 98% là: 

2. Nồng độ mol

Nồng độ mol (C_M) của một dung dịch cho biết số mol chất tan có trong 1 lít dung dịch.

Trong đó:

• C_M là nồng độ mol của dung dịch, có đơn vị là mol/l và thường được biểu diễn là M;
• n là số mol chất tan, đơn vị là mol;
• V là thể tích dung dịch, đơn vị là lít (L).

Ví dụ: Nồng độ mol của 200 mL dung dịch NaOH có thể hòa tan 2 gam NaOH là bao nhiêu?

Hướng dẫn

Số mol NaOH là: n_NaOH = m_NaOH : M_NaOH = 2 : (23 + 16 +1) = 0,05 mol

Áp dụng công thức tính nồng độ mol

Nồng độ mol của dung dịch NaOH là: