›
›

Giáo trình Hóa đại cương - Chương 5: Trạng thái tập hợp (2 tiết)

pdf 50 trang huongle 2530
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Hóa đại cương - Chương 5: Trạng thái tập hợp (2 tiết)", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_hoa_dai_cuong_chuong_5_trang_thai_tap_hop_2_tiet.pdf

Nội dung text: Giáo trình Hóa đại cương - Chương 5: Trạng thái tập hợp (2 tiết)

  1. HĨA ĐẠI CƯƠNG Chapter 5:Trạng thái tập hợp (2 TIẾT) Slide 1 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  2. Trạng thái tập hợp của các chất 1. Các trạng thái tập hợp của các chất 2. Trạng thái khí 3. Trạng thái lỏng 4. Trạng rắn Slide 2 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  3. 5.1 Các trạng thái tập hợp chất - Trạng thái tồn tại của chất (khí, lỏng, rắn) ở điều kiện nào đĩ phụ thuộc vào: Chuyển động nhiệt của các tiểu phân làm cho chúng phân bố hỗn độn và cĩ khuynh hướng chiếm tịan bộ thể tích khơng gian của bình đựng. Yếu tố này được đánh giá bằng động năng chuyển động nhiệt của hạt. Lực tương tác giữa các tiểu phân thành những tập hợp chặt chẽ cĩ cấu trúc xác định. Yếu tố này được đánh giá bằng năng lượng tương tác giữa các tiểu phân (cịn gọi là thế năng tương tác giữa các phân tử) . Slide 3 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  4. Slide 4 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  5. Một số đặc trưng của các trạng thái Trạng thái Rắn Lỏng khí Chuyển động dao động Tịnh tiến, quay, dao Tịnh tiến, quay, động dao động khoảng cách bé, kích cỡ tăng lên quá cỡ kích khá lớn so với giữa các hạt hạt thước hạt kích thước hạt Hình dạng Hình dạng cĩ thể tích nhưng khơng cĩ thể và thể tích ko cĩ hình dạng tích và hình bảo tồn dạng Slide 5 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  6. Các trạng thái tập hợp chất Khí Lỏng Rắn Slide 6 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  7. Các trạng thái tập hợp chất Slide 7 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  8. Quá trình chuyển trạng thái Liberates Khí Energy Hĩa hơi Ngưng tụ Lỏng Nĩng chảy Hĩa rắn Rắn Requires EnergySlide 8 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  9. 5.2 Trạng thái khí • Khơng cĩ thể tích và hình dạng cố định, khi nạp chất khí vào bình chứa, nĩ chiếm thể tích cả bình và cĩ hình dạng bình chứa. • Khi cho các chất khí vào cùng một bình chứa, chúng trộn đều nhau. Slide 9 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  10. Trạng thái khí  Khi cho các chất khí vào cùng một bình chứa, chúng trộn đều nhau. Slide 10 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  11. Trạng thái khí Cĩ thể nén hay giãn chất khí dễ dàng. Các chất khí tác dụng áp lực lên bề mặt tiếp xúc với chúng. Các chất khí cĩ khối lượng riêng nhỏ hơn chất lỏng và chất rắn. Slide 11 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  12. Phương trình trạng thái khí lý tưởng  5.2.1.Các định luật chất khí lý tưởng. Tại nhiệt độ khơng đổi, thể tích của một khối khí tỉ lệ nghịch với áp suất của nĩ. V = k1/P hay V x P = k1 (k1: hằng số tỷ lệ) Slide 12 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  13. • (Tại áp suất khơng đổi, thể tích của một khối khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối của nĩ. • V = k2T hay V/T = k2 hay V1/V2 = T1/T2 (k2: hằng số tỷ lệ) Nước Nước sơi đá Slide 13 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  14. • Phương trình trạng thái khí lý tưởng: PV = nRT • Trong đĩ: • P áp suất • V thể tích • n số mol • T nhiệt độ (0K) • R hằng số khí lý tưởng phụ thuộc vào đơn vị đo. • Ở nhiệt độ 00C, áp suất 1 atm, một mol khí bất kỳ đều cĩ thể tích 22,414 lít. Slide 14 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  15. Bảng gía trị R phụ thuộc vào đơn vị đo P V R Đơn vị N/m2 m3 8,3144 J./mol.K atm lít 22,4/273 = 0,0821 l.atm/mol.K mmHg ml 62400 ml.mmHg/mol.K Slide 15 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  16. Áp suất riêng chất khí – Định luật Dalton • Áp suất riêng: Pr = (V0 /Vhh) * P0 Trong đĩ: Pr : áp suất riêng V0: thể tích ban đầu của chất khí Vhh: thể tích hỗn hợp P0 : áp suất ban đầu của chất khí. Slide 16 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  17. Áp suất riêng chất khí – Định luật Dalton Slide 17 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  18. • Định luật Dalton: Áp suất chung của hỗn hợp các chất khí khơng tham gia tương tác hĩa học với nhau bằng tổng áp suất riêng của các khí tạo hỗn hợp. • Phh = P1 + P2 + P3 + .+ Pn • Trong đĩ: • Phh : áp suất hỗn hợp • P1, P2, P3, , Pn: áp suất riêng chất khí. Slide 18 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  19. Slide 19 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  20. 5.2.2 Phương trình trạng thái khí thực Slide 20 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  21. Phương trình trạng thái khí thực  Khi tăng áp suất (khỏang cách giữa các phân tử khí giảm). Lực tương hỗ giữa các Áp suất phân tử đủ lớn và ảnh hưởng thấp đến chuyển động của chúng.  Thừa số hiệu chỉnh áp 2 2 suất: Plt = Pt + (an /V ) Trong đĩ: a : hằng số cho từng chất Áp suất khí cao n: số mol khí V: thể tích Slide 21 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  22. Phương trình trạng thái khí thực  Khi hạ nhiệt độ, động năng chuyển động trung bình của các phân tử khí giảm, khi đĩ lực tương tác Lực hút – đẩy giữa các phân tử tương thể hiện rõ hơn. tác giữa các  Thừa số hiệu chỉnh thể tích: phân tử 2 (P + an )(V – nb) = n.R.T khí Trong đĩ: b : hằng số đặc trưng cho từng thể tích riêng của chất khí n: số mol khí V: thể tích của bình Slide 22 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  23. 5.3 Trạng thái lỏng 5.3.1 Cấu tạo chất lỏng Slide 23 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  24. Trạng thái lỏng Màng bán thấm Phân tử nước Sau thời Phân tử gian t chất tan Màng bán thấm Phân tử nước Phân tử chất tan Slide 24 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  25. Trạng thái lỏng 5.3.2. Áp suất hơi bão hịa chất lỏng - Áp suất hơi chất lỏng ở trạng thái bão hịa được gọi là áp suất hơi bão hịa. Mỗi chất lỏng cĩ áp suất hơi bão hịa xác định. - Áp suất hơi bão hịa tỷ lệ thuận với nhiệt độ. Slide 25 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  26. Trạng thái lỏng 5.3.3 Nhiệt độ sơi của chất lỏng Nhiệt độ sơi là nhiệt độ tại đĩ áp suất hơi bão hịa của một chất lỏng bằng áp suất khí quyển (1 atm). Slide 26 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  27. Slide 27 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  28. Trạng thái lỏng 5.3.4 Nhiệt hĩa hơi Nhiệt hĩa hơi là nhiệt lượng cần hấp thụ để làm hĩa hơi 1 mol chất lỏng tại nhiệt độ sơi. Kí hiệu: Hhh và đơn vị nhiệt hĩa hơi: kJ/mol. 5.3.5 Độ nhớt Các lớp chất lỏng cản lại chuyển động của chúng đối với nhau gọi là tính nhớt. Slide 28 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  29. Sự hĩa hơi của chất lỏng ΔHhh = Hhơi – Hlỏng = - ΔHngưng tụ Slide 29 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  30. Trạng thái lỏng 5.3.6 Sức căng bề mặt Bề mặt Là tính chất đặc trưng của lơp bề mặt chất lỏng tiếp xúc vơi những pha khác. Bên trong Slide 30 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  31. Sức căng bề mặt của nước và thủy ngân Slide 31 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  32. Sức căng bề mặt Slide 32 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  33. Trạng thái lỏng 5.3.7 Hiện tượng mao dẫn Nếu lực hút giữa các tiểu phân chất lỏng yếu hơn lực hút giữa các tiểu phân chất rắn và chất lỏng thì chất lỏng sẽ tẩm ướt chất rắn và cĩ bề mặt lõm xuống. Ví dụ: ống thủy tinh tiếp xúc với nước. Nếu lực hút giữa các tiểu phân của chất lỏng lớn hơn lực hút giữa các tiểu phân của chất rắn và chất lỏng thì khơng xuất hiện hiện tượng tẩm ướt chất rắn và cĩ bề mặt lồi lên. Ví dụ: ống thủy Slidetinh 33 of 48 tiếp xúc vơi thủyGeneral ngân. Chemistry: HUI© 2006
  34. Capillary Slide 34 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  35. Mao dẫn Slide 35 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  36. Mao dẫn Chiều cao của hc1 chất lỏng phụ hc2 hc3 hc4 thuộc vào đường kính của mao quản Slide 36 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  37. 5.4 Trạng thái rắn • 5.4.1 Chất rắn tinh thể và chất rắn vô định hình • Chất rắn tinh thể + Cĩ khả năng tự kết tinh thành các hạt nhiều mặt, nhiều cạnh, nhiều chĩp. + Gĩc tạo bởi hai mặt tương ứng của tinh thể luơn luơn cĩ giá trị khơng đổi. + Bên trong tinh thể các nguyên tử, phân tử, ion được phân bố một cách tuần hịan theo những quy luật nhất định tạo thành mạng lưới khơng gian đều đặn. + Nhiệt độ nĩng chảy của tinh thể xác định và khơng thay đổi trong suốt quá trình nĩng chảy. + Cĩ tính định hướng. Slide 37 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  38. • Chất rắn vơ định hình + Khơng cĩ khả năng kết tinh thành tinh thể cĩ hình dạng xác định. + Các cấu tử sắp xếp hỗn độn. + Khơng cĩ nhiệt độ nĩng chảy nhất định. + Khơng cĩ tính định hướng. Slide 38 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  39. 5.4.2 Mạng tinh thể và cách sắp xếp khít nhất Slide 39 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  40. Hốc trong tinh thể Slide 40 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  41. Sự sắp xếp các quả cầu Slide 41 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  42. Số ion chứa trong một tế bào 1/8 n t 1/8 1/8 1 1/2 Tâm khối Tâm diện Nguyên tử Slide 42 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  43. Mật độ xếp khít và tỷ số bán kính ion • Mật độ xếp khít (P) – P = N x Vc/Vtb – P = 1. 4/3 πr3/a3= 0.52 – Như vậy cầu chiếm 52% và 48% rỗng – Tính P đối với mạng lập phương nội tâm (tâm diện) Tỷ số bán kình (độ xếp khít) = r+/r- Slide 43 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  44. 5.4.3 Các kiểu mạng lưới tinh thể 1.Mạng lưới cộng hĩa trị (Mạng lưới nguyên tử) Được tạo thành từ những nguyên tử liên kết với nhau bằng lực liên kết cộng hĩa trị ( than chì, kim cương ) Slide 44 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  45. 2 Mạng lưới phân tử . Các tiểu phân cấu trúc là những phân tử (trừ khí hiếm), chúng hút nhau bằng lực hút yếu Van der Waals, đơi khi cả liên kết hydro. Vì vậy, cấu trúc mạng lưới phân tử dễ nĩng chảy, dễ hĩa hơi, tương đối mềm. Slide 45 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  46. 3 Mạng lưới tinh thể ion • Được tạo thành từ những ion ngược dấu luân phiên nằm tại nút mạng và liên kết với nhau bằng lực hút tĩnh điện. NaCl: Slide 46 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  47. Slide 47 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  48. • Độ bền của mạng lưới tinh thể đặc trưng bởi • U (năng lượng mạng lưới tinh thể) = NMe2Z Z U (1 1/ n) ro N số Avogadro, M: hằng số Madelung, e điện tích electron, Z điện tích dương và âm, ro khoảng cách ngắn nhất 2 ion, n hệ số borh (9-10) Slide 48 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  49. 4. Mạng kim loại Được đặc trưng bằng các ion dương nằm tại nút mạng và liên kết giữa chúng là liên kết kim lọai Slide 49 of 48 General Chemistry: HUI© 2006
  50. Slide 50 of 48 General Chemistry: HUI© 2006