thực hiện và giải thích 10 thí nghiệm hóa học lý thú, dễ làm

8/19/2019 Thực hiện và giải thích 10 thí nghiệm hóa học lý thú, dễ làm

http://slidepdf.com/reader/full/thuc-hien-va-giai-thich-10-thi-nghiem-hoa-hoc-ly-thu-de 1/88

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

DƯƠNG THỊ TIẾM

THỰC HIỆN VÀ GIẢI THÍCH

10 THÍ NGHIỆM HÓA HỌC

LÝ THÚ, DỄ LÀM

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH: HÓA HỌC

Cần Thơ, 05/2011

W.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUY

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOng góp PDF bở i GV. Nguy ễ n Thanh Tú



TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

DƯƠNG THỊ TIẾM

THỰC HIỆN VÀ GIẢI THÍCH

10 THÍ NGHIỆM HÓA HỌC

LÝ THÚ, DỄ LÀM

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH: HÓA HỌC

Giáo viên hướng dẫn

ThS. VÕ HỒNG THÁI

Cần Thơ, 05/2011





Trang i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Năm học 2010-2011

THỰC HIỆN VÀ GIẢI THÍCH 10 THÍ NGHIỆM HÓA HỌC

LÝ THÚ, DỄ LÀM

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

Cần Thơ, ngày tháng năm 2011

Luận văn tốt nghiệp ngành Hóa Học

Chuyên ngành: Cử nhân Hóa Học

Mã số:…………………………..

Đã bảo vệ và được duyệt

Hiệu trưởng:……………………………

Trưởng Khoa:……………………………

Trưởng Chuyên ngành Cán bộ hướng dẫn hoặc phản biện

……………………… …………………………………...

……………………… …………………………………...





Trang ii

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BỘ MÔN HÓA …………

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

1. Cán bộ hướng dẫn: ThS. VÕ HỒNG THÁI

2. Đề tài: Thự c Hiện Và Giải Thích 10 Thí Nghiệm Hóa Học Lý Thú, Dễ Làm.

3. Sinh viên thực hiện: DƯƠNG THỊ TIẾM

MSSV: 2072109

Lớp: Cử nhân Hóa Học – KH0769A1

4.

Nội dung nhận xét:a. Nhận xét về hình thức luận văn tốt nghiệp:

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

b.

Nhận xét về nội dung của luận văn tốt nghiệp:

Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài:

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

Những vấn đề còn hạn chế:

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

Nhận xét đối với từng sinh viên tham gia thực hiện đề tài (ghi rõ từng nội

dung chính do sinh viên nào chịu trách nhiệm thực hiện nếu có):

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................





Trang iii

K ết luận, đề nghị và điểm:

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................


Cán bộ hướng dẫn

Võ Hồng Thái





Trang iv

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BỘ MÔN HÓA …………

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

1. Cán bộ hướng dẫn: ThS. VÕ HỒNG THÁI

2. Đề tài: Thực Hiện Và Giải Thích 10 Thí Nghiệm Hóa Học Lý Thú, Dễ Làm.

3. Sinh viên thực hiện: DƯƠNG THỊ TIẾM

MSSV: 2072109

Lớp: Cử nhân Hóa Học – KH0769A1

4. Nội dung nhận xét:a. Nhận xét về hình thức luận văn tốt nghiệp:

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

b.

Nhận xét về nội dung của luận văn tốt nghiệp:

Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài:

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

Những vấn đề còn hạn chế:

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

Nhận xét đối với từng sinh viên tham gia thực hiện đề tài (ghi rõ từng nội

dung chính do sinh viên nào chịu trách nhiệm thực hiện nếu có):

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................





Trang v

K ết luận, đề nghị và điểm:

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................

......................................................................................................................................


Cán bộ phản biện





Trang vi

LỜI CẢM ƠN

…………

Em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô của Trường, đặc biệt là thầy cô Bộ Môn

Hóa – Khoa Khoa Học Tự Nhiên, đã tận tình dạy bảo trong suốt thời gian em học ở

Trường. Thầy cô đã truyền đạt kiến thức và những kinh nghiệm sống quý báu, làm

hành trang cho chúng em bước vào tương lai.

Quyển luận văn này là những kiến thức được đúc kết trong những năm học tậ p tại

Trường và cũng là cơ hội để em ôn lại kiến thức đã học.

Để hoàn thành quyển luận văn này em đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ tận

tình của Thầy Võ Hồng Thái. Thầy đã hỗ trợ em về mặt lý thuyết, giúp đỡ em vượt qua

những khó khăn trong quá tr ình thực nghiệm và viết bài.

Xin chân thành cảm ơn Cô Lê Thị Bạch – cố vấn học tập của lớp, cô đã quan tâm

giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập.

Cuối cùng, xin gởi lời cảm ơn đến gia đình và tất cả bạn bè của tôi đã giúp đỡ,

động viên tôi vượt qua mọi khó khăn trong suốt thời gian học tại trường.

Tuy có nhiều cố gắng để hoàn thành luận văn này nhưng do kiến thức và thời gian

có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp

của quý thầy cô và các bạn để luận văn này hoàn chỉnh hơn. Xin chân thành cảm ơn!

Dương Thị Tiếm





Trang vii

MỤC LỤC

…………

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU ...........................................................................................1

1.1 Giới thiệu .........................................................................................................1

1.2 Mục đích nghiên cứu........................................................................................1

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ....................................................................................2

2.1 Tinh thể............................................................................................................2

2.1.1 Cấu trúc tinh thể ............................................................................................2

2.1.1.1 Khái niệm ...............................................................................................2

2.1.1.2 Ô đơn vị .................................................................................................2

2.1.2 Mạng lưới tinh thể .........................................................................................2

2.1.2.1 Khái niệm ...............................................................................................2

2.1.2.2 Hệ tọa độ định hướng tinh thể.................................................................3

2.1.3 Dạng thường tinh thể .....................................................................................4

2.1.4 Đường Kikuchi..............................................................................................5

2.1.4.1 Khái niệm ...............................................................................................5

2.1.4.2 Nguyên lý tạo ra đường Kikuchi .............................................................5

2.1.4.3 Ứng dụng trong tinh thể học ...................................................................7

2.1.5 Liên k ết hóa học trong tinh thể ......................................................................7 2.1.5.1 Mạng lưới tinh thể liên k ết ion................................................................7

2.1.5.2 Mạng lưới tinh thể liên k ết cộng hóa trị hay mạng lưới nguyên tử ..........7

2.1.5.3 Mạng lưới tinh thể phân tử......................................................................8

2.1.5.4 Mạng lưới tinh thể kim loại ....................................................................8

2.1.6 Tính đa hình và đồng hình.............................................................................9

2.1.6.1 Tính đa hình .................................................................... .......................9

2.1.6.2 Hiện tượng đồng hình.............................................................................9

2.1.6.3 Dung dịch rắn .......................................................................................10

2.1.7 Tính chất của tinh thể ..................................................................................11

2.1.7.1 Tính chất đặc trưng của tinh thể............................................................11

2.1.7.2 Những tính chất vật lý thông thường của tinh thể..................................12

2.2 K ết tinh và thăng hoa .....................................................................................14

2.2.1 K ết tinh .......................................................................................................14





Trang viii

2.2.1.1 Khái niệm sự kết tinh............................................................................14

2.2.1.2 Quá trình k ết tinh..................................................................................14

2.2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá tr ình k ết tinh .........................................15

2.2.1.4 K ết tinh tự nhiên, k ết tinh nhân tạo .......................................................15

2.2.1.5 Ứng dụng..............................................................................................15

2.2.2 Thăng hoa ...................................................................................................16

2.2.2.1 Khái niệm .............................................................................................16

2.2.2.2 Quá trình thăng hoa ..............................................................................16

2.2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thăng hoa......................................17

2.2.2.4 Ứng dụng..............................................................................................17

2.3 Dung dịch.......................................................................................................18

2.3.1 Khái niệm....................................................................................................18

2.3.2 Các hệ phân tán ...........................................................................................18

2.3.2.1 Hệ phân tán thô.....................................................................................19

2.3.2.2 Hệ keo ..................................................................................................19

2.3.2.3 Dung dịch thực .....................................................................................19

2.3.3 Thành phần dung dịch .................................................................................19

2.3.4 Quá trình hòa tan......................................................................................... 20

2.3.4.1 Bản chất thuận nghịch của quá tr ình hòa tan.........................................20

2.3.4.2 Nhiệt hòa tan ........................................................................................ 21

2.3.5 Độ tan .........................................................................................................21

2.3.5.1 Các yếu tố ảnh hưởng ...........................................................................22

2.3.5.2 Dung dịch bão hòa, dung dịch quá bão hòa...........................................23

2.3.6 Áp suất hơi của dung dịch ...........................................................................23

2.3.6.1 Áp suất hơi bão hòa của chất lỏng nguyên chất.....................................23

2.3.6.2 Áp suất hơi bão hòa của dung dịch chứa chất tan không bay hơi...........24

2.3.7 Nhiệt độ sôi và quá trình sôi của dung dịch .................................................24 2.3.7.1 Nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ................................................25

2.3.7.2 Nhiệt độ sôi của dung dịch chứa chất tan không bay hơi .......................25

2.3.7.3 Độ tăng nhiệt độ sôi – Định luật Raoult ................................................25

2.3.7.4 Quá trình sôi của dung dịch ..................................................................26

2.3.8 Nhiệt độ kết tinh (đông đặc) của dung dịch..................................................26





Trang ix

2.3.8.1 Nhiệt độ đông đặc của dung môi nguyên chất .......................................26

2.3.8.2 Nhiệt độ đông đặc của dung dịch ..........................................................26

2.3.8.3 Độ hạ điểm đông đặc – Định luật Raoult ..............................................27

2.3.8.4 Quá trình đông đặc của dung dịch .........................................................27

2.3.9 Áp suất thẩm thấu........................................................................................27

2.4 Phản ứng hóa học ...........................................................................................29

2.4.1 Khái niệm....................................................................................................29

2.4.2 Phân loại phản ứng hóa học .........................................................................29

2.4.2.1 Phản ứng hóa hợp .................................................................................29

2.4.2.2 Phản ứng trao đổi..................................................................................29

2.4.2.3 Phản ứng thế.........................................................................................29

2.4.2.4 Phản ứng phân hủy ...............................................................................30

2.4.3 Hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học ..........................................................30

2.4.4 Vận tốc phản ứng ........................................................................................31

2.4.5 Xúc tác................................................................ ........................................ 31

2.4.5.1 Khái niệm .............................................................................................31

2.4.5.2 Tính chất của chất xúc tác.....................................................................32

2.4.5.3 Tác động của chất xúc tác .....................................................................32

2.4.5.4 Xúc tác men................... ......................... .............................................. 34

2.4.6 Cân bằng hóa học ........................................................................................34

2.4.6.1 Phản ứng thuận nghịch .........................................................................34

2.4.6.2 Hằng số cân bằng..................................................................................35

2.4.6.3 Sự chuyển dịch cân bằng phản ứng. Định luật dời đổi mức cân bằng Le

Châtelier...............................................................................................35

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM..............................................................................38

3.1 Làm pha lê từ đồng (II) sulfat pentahydrat......................................................38

3.1.1 Dụng cụ và thiết bị ......................................................................................38 3.1.2 Hóa chất ......................................................................................................38

3.1.3 Cách tiến hành.............................................................................................38

3.1.4 Giải thích.....................................................................................................39

3.2 "Nước đá" nóng..............................................................................................42

3.2.1 Dụng cụ và thiết bị ......................................................................................42





Trang x

3.2.2 Hóa chất ......................................................................................................42

3.2.3 Tiến hành thí nghiệm...................................................................................42

3.2.4 Giải thích.....................................................................................................45

3.3 Cây phủ tuyết ................................................................ .................................45


3.3.2 Hóa chất ......................................................................................................46


3.3.4 Giải thích.....................................................................................................47

3.4 Viên đường bốc cháy......................................................................................48


3.4.2 Hóa chất ......................................................................................................48


3.4.4 Giải thích.....................................................................................................50

3.5 Tr ứng không vỏ..............................................................................................50

3.5.1 Dụng cụ.......................................................................................................50

3.5.2 Hóa chất ......................................................................................................51


3.5.4 Giải thích.....................................................................................................53

3.6 Nổi chìm những viên long não .......................................................................55

3.6.1 Dụng cụ.......................................................................................................55

3.6.2 Hóa chất ......................................................................................................55


3.6.4 Giải thích.....................................................................................................56

3.7 Cột than đen ...................................................................................................58

3.7.1 Dụng cụ.......................................................................................................58

3.7.2 Hóa chất ......................................................................................................58

3.7.3 Tiến hành thí nghiệm...................................................................................58 3.7.4 Giải thích.....................................................................................................59

3.8 Mực bí mật.....................................................................................................60


3.8.2 Hóa chất ......................................................................................................61






Trang xi

3.8.3.1 Chữ bí ẩn ..............................................................................................61

3.8.3.2 Nước cốt chanh – mực vô hình .............................................................62

3.8.3.3 Làm mực vô hình từ natri carbonat (soda) ............................................63

3.9 Núi lửa hóa học ..............................................................................................64

3.9.1 Dụng cụ.......................................................................................................65

3.9.2 Hóa chất ......................................................................................................65


3.9.3.1 Dung nham hóa học ..............................................................................65

3.9.3.2 Lửa và khói hóa học .............................................................................67

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................70

4.1 K ết quả...........................................................................................................70

4.2 Kiến nghị .......................................................................................................70

TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................71





Trang xii

DANH MỤC HÌNH

…………

Hình 2.1: Cơ chế hình thành các đường Kikuchi khi một chùm điện tử song song ....

chiếu qua mẫu tinh thể. ............................................................................................5 Hình 2.2: Phổ Kikuchi của mẫu Si đơn tinh thể khi mẫu được nghiêng sao cho chùm

tia điện tử đi đúng theo trục vùng của tinh thể. .........................................................6

Hình 2.3: Thí nghiệm xác định áp suất thẩm thấu. ..................................................28

Hình 3.1: Tinh thể đồng (II) sulfat pentahydrat lớn dần trong dung dịch. ..............39

Hình 3.2: Tinh thể đồng (II) sulfat pentahydrat ......................................................39

Hình 3.3: Tinh thể đồng (II) sulfat pentahydrat bám vào cây kim...........................39

Hình 3.4: Cấu trúc tinh thể đồng (II) sulfat pentahydrat. ........................................40 Hình 3.5: Tinh thể đồng (II) sulfat pentahydrat bán trên thị trường. .......................41

Hình 3.6: Tinh thể lớn bị các tinh thể nhỏ bám vào. ...............................................42

Hình 3.7: Dung dịch natri acetat quá bão hòa.........................................................43

Hình 3.8: Dung dịch natri acetat đang kết tinh........................................................43

Hình 3.9: Quá trình k ết tinh hoàn tất ......................................................................43

Hình 3.10: Nhiệt độ của dung dịch khi được làm lạnh. ...........................................44

Hình 3.11: Nhiệt độ tỏa ra khi dung dịch kết tinh ...................................................44

Hình 3.12: Dung dịch kết tinh ngay khi gặp tinh thể...............................................44

Hình 3.13: Tinh thể natri acetat hình dạng giống như con vật.................................44

Hình 3.14: Becher chứa acid benzoic và cành cây. .............................................. ...46

Hình 3.15: Cành cây đã được phủ đầy “tuyết”........................................................47

Hình 3.16: Viên đường chưa phủ tàn thuốc lá. .......................................................49

Hình 3.17: Viên đường đã được phủ tàn thuốc lá ...................................................49

Hình 3.18: Viên đường được phủ tàn thuốc lá bốc cháy khi đốt tr ên ngọn lửa đèn

cồn. ........................................................................................................................49

Hình 3.19: Quả trứng đặt trong một cái hũ có nắp đậy. ..........................................51

Hình 3.20: Quả trứng được ngâm trong dung dịch acid acetic loãng.......................52

Hình 3.21: Sau hai ngày quả trứng mất lớp vỏ bên ngoài. ......................................52

Hình 3.22: Một quả trứng không vỏ. ......................................................................53

Hình 3.23: Các viên long não chìm xuống đáy chậu thủy tinh. ...............................55





Trang xiii

Hình 3.24: Bọt khí bám lên các viên long não. .......................................................56

Hình 3.25: Các viên long não bắt đầu nổi lên .........................................................56

Hình 3.26: Các viên long não nổi chìm trong chậu thủy tinh có chứa màu thực

phẩm. .....................................................................................................................56

Hình 3.27: Becher chứa đường được đặt trong một becher khác.............................58

Hình 3.28: Cho từ từ acid vào becher chứa đường..................................................59

Hình 3.29: Đường bị hóa nâu. ................................................................................59

Hình 3.30: Đường bị than hóa tạo thành cột than đen. ............................................59

Hình 3.31: Chữ bị hóa đen khi hơ trên bếp điện. ....................................................61

Hình 3.32: Chữ có màu xám nhạt khi được hơ trên bếp điện. .................................62

Hình 3.33: Chữ hiện ra có màu nâu nhạt. ...............................................................63

Hình 3.34: Chữ chuyển sang màu hồng khi gặp phenoltalein. ................................64

Hình 3.35: Hỗn hợp tạo “dung nham” núi lửa. .......................................................66

Hình 3.36: Erlen được đặt trong chậu cát. ..............................................................66

Hình 3.37: Núi lửa hóa học đang phun tr ào “dung nham”. .....................................67

Hình 3.38: Mảnh gỗ được đặt trên đỉnh của đống amonium dicromat.....................68

Hình 3.39: Núi lửa hóa học đang phát ra các tia lửa và tro bụi .................................. 68

Hình 3.40: Núi lửa ngừng hoạt động (phản ứng kết thúc). ......................................68





CHƯƠNG 1: M Ở ĐẦU Luận văn tốt nghiệp

SVTH: Dương Thị Tiếm Trang 1

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 Giới thiệu

Khi nói đến hóa học, chúng ta đều ngh ĩ rằng đó là môn học phức tạp, khô khan vàviệc tiếp thu nó thì đầy khó khăn. Không hẳn là như vậy, ngoài tính chất phức tạp và

khô khan thì hóa học còn có cái đơn giản và sự mềm dẻo, đặc biệt là sự kỳ diệu trong

hóa học. Nếu chúng ta hiểu r õ vấn đề và vận dụng một cách khéo léo thì chúng ta có

thể làm nên những điều kỳ diệu. Núi lửa phun tr ào là hiện tượng tự nhiên nhưng chúng

ta có thể mô phỏng bằng hóa học; nước đá có thể nóng lên hay không?…; hay làm một

viên pha lê cho riêng mình… đặc biệt hơn là chúng ta có thể tr ở thành một nhà ảo

thuật hóa học. Ngoài ra, hóa học còn giúp chúng ta thư giản đầu óc khi học hành căngthẳng, vừa giúp chúng ta giải trí, vừa giúp chúng ta tiếp thu bài tốt hơn và biết thêm

nhiều kiến thức mới. Do đó, việc chọn đề tài: “Thực Hiện và Giải Thích 10 Thí

Nghiệm Hóa Học Lý Thú, Dễ Làm” sẽ giúp các bạn thêm hiểu r õ và thêm yêu hóa

học hơn. Như người ta vẫn thường nhận xét: “Hóa học thật kỳ diệu, thật thú vị”.

1.2 Mục đích nghiên cứu

Thực hiện các thí nghiệm hóa học đơn giản và giải thích các quá trình hóa học

xảy ra trong các thí nghiệm.





CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN Luận văn tốt nghiệp


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

2.1 Tinh thể

2.1.1 Cấu trúc tinh thể[9,10,12,14]

2.1.1.1 Khái niệm

Trong khoáng vật học và tinh thể học, một cấu trúc tinh thể là một sự sắp xếp đặc

biệt của các nguyên tử trong tinh thể. Một cấu trúc tinh thể gồm có một ô đơn vị và r ất

nhiều các nguyên tử sắp xếp theo một cách đặc biệt; vị trí của chúng được lặp lại một

cách tuần hoàn trong không gian ba chiều theo một mạng Bravais. Kích thước của ô

đơn vị theo các chiều khác nhau được gọi là các thông số mạng hay hằng số mạng.

Tùy thuộc vào tính chất đối xứng của ô đơn vị mà tinh thể đó thuộc vào một trong các

nhóm không gian khác nhau.

2.1.1.2 Ô đơn vị

Ô đơn vị là một cách sắp xếp của các nguyên tử trong không gian ba chiều, nếu ta

lặp lại nó thì nó sẽ chiếm đầy không gian và sẽ tạo nên tinh thể. Vị trí của các nguyên

tử trong ô đơn vị được mô tả bằng một hệ đơn vị hay còn gọi là một hệ cơ sở bao gồm

ba thông số tương ứng với ba chiều của không gian (xi,yi,zi).

Đối với mỗi cấu trúc tinh thể, tồn tại một ô đơn vị quy ước, thường được chọn để

mạng tinh thể có tính đối xứng cao nhất. Tuy vậy, ô đơn vị quy ước không phải luôn

luôn là lựa chọn nhỏ nhất. Ô nguyên tố mới là một lựa chọn nhỏ nhất mà từ đó ta có

thể tạo nên tinh thể bằng cách lặp lại ô nguyên tố. Ô Wigner-Seitz là một loại ô nguyên

tố mà có tính đối xứng giống như của mạng tinh thể.

2.1.2 Mạng lưới tinh thể[2,10,14]


Hình dạng và tính đối xứng của tinh thể là hệ quả của cách sắp xếp đều đặn, có

quy luật các hạt (nguyên tử, phân tử, ion,…) ở bên trong tinh thể. Hệ thống điểm đặt

các hạt này (mỗi điểm tr ùng với trọng tâm của hạt) tạo thành mạng lưới không gian

của tinh thể. Mỗi điểm đặt được gọi là một nút lưới hay một điểm mạng. Những nút

nằm tr ên cùng một đường thẳng được gọi là một hàng mạng. Khoảng cách giữa hai nút







lưới kề nhau tr ên cùng một hàng được gọi là không số của hàng. Mặt phẳng lập bởi ba

nút mạng không cùng một hàng được gọi là một mặt mạng. Trên một mặt mạng hình

bình hành mà các cạnh là những hàng mạng song song kề nhau được gọi là mắt mạng.

Những hình hộp mà đỉnh là nút mạng được gọi là ô mạng.

Ô mạng có thể tích nhỏ nhất còn giữ lại được đặc điểm đối xứng của toàn bộmạng lưới tinh thể được gọi là ô mạng cơ bản hay ô mạng đơn vị. Có thể coi mạng

lưới tinh thể là sự sắp xếp (hay tịnh tiến) một số lớn ô mạng cơ bản song song với nhau

theo cả ba chiều trong không gian. Ô mạng cơ bản thường được chọn sao cho có tính

đối xứng cao nhất. Các đặc trưng hình học của ô mạng cơ bản (độ dài của cạnh, độ lớn

của các góc) được gọi là thông số mạng lưới. Số các hạt (nguyên tử, ion, phân tử)

giống nhau nằm bao quanh và tiếp giáp với một hạt cho trước trong mạng lưới tinh thể

được gọi là số phối trí.

2.1.2.2 Hệ tọa độ định hướng tinh thể

Để mô tả mạng lưới tinh thể (các nút lưới, hàng mạng, mặt mạng) cũng như mô tả

tinh thể, người ta sử dụng các hệ tọa độ. Hệ tọa độ có góc đặt ở nút lưới, ba tr ục tr ùng

vớ i ba cạnh của ô mạng cơ bản. Ba trục được ký hiệu là x, y, z. Tr ục x hướng từ phía

sau ra phía trước, trục y hướng từ trái sang phải (khi ta nhìn vào), tr ục z hướng từ dưới

lên trên. Các góc giữa các trục là (góc giữa tr ục y và tr ục z), (góc giữa tr ục x và

tr ục z), (góc giữa tr ục x và tr ục y). Đơn vị độ dài trên mỗi trục bằng độ dài của cạnhô mạng cơ bản tr ên tr ục đó và ký hiệu lần lượt là a, b, c trên ba tr ục x, y, z.

Vì đặc trưng đối xứng của tinh thể bắt nguồn từ tính đối xứng của mạng lưới tinh

thể nên dựa vào đặc trưng hình học của ô mạng cơ bản thể hiện ở các thông số mạng

lưới ta có thể phân loại thành bảy hệ tinh thể. Hệ tinh thể đơn giản nhất và đối xứng

cao nhất là hệ lập phương, các hệ tinh thể khác có tính đối xứng thấp hơn là: hệ sáu

phương, hệ bốn phương, hệ ba phương (còn gọi là hình mặt thoi), hệ tr ực thoi, hệ một

nghiêng, hệ ba nghiêng. Một số nhà tinh thể học coi hệ tinh thể ba phương là một phầncủa hệ tinh thể sáu phương.







Bảng phân loại các hệ tinh thể

Mạng lưới tinh thể Hệ tinh

thể

Thông số

mạng lưới Đơn giản Tâm đáy Tâm khối Tâm mặt

Banghiêng

a b c

= = 90

Đơn

nghiêng

a b c

= = 90

90

Ba

phương(mặt thoi)

a = b = c

= = 90

Bốn

phương

a = b c

= =

90

Sáu

phương

a = b c

= = 90

=120

Lập

phương

a = b = c

= = =

90

Tr ực thoi

a b c

= = =

90

2.1.3 Dạng thường tinh thể[13]

Trong khoáng vật học, hình dạng và kích thước được sử dụng để mô tả cho các

tinh thể thường gặp nhất, hay các tinh thể xuất hiện phổ biến.







Một số thuật ngữ được các nhà khoáng vật học sử dụng dùng để mô tả các dạng

thường tinh thể để rất hữu dụng để phân biệt các khoáng vật giống nhau. Việc phân

biệt một số dạng thông thường giúp các nhà khoáng vật học xác định một lượng lớn

các khoáng vật. Một số dạng thường chỉ đặc trưng cho một số loại khoáng vật, mặc dù

hầu hết các khoáng vật tồn tại ở một số dạng thường khác nhau (sự hình thành các

dạng thường đặc biệt được xác định bởi các điều kiện chi tiết trong quá tr ình khoáng

vật đó kết tinh). Dạng thường tinh thể thường bị nhầm lẫn khi cấu trúc bên trong tinh

thể không thể hiện r õ.

Các yếu tố ảnh hưởng đến dạng thường tinh thể:

Sự kết hợp của hai hay nhiều dạng tinh thể.

Các tạp chất trong khi tinh thể phát triển.

Điều kiện phát triển tinh thể (như nhiệt độ, áp suất, không gian) .Các khoáng vật thuộc cùng một hệ tinh thể không nhất thiết phải có cùng dạng

thường.

2.1.4 Đường Kikuchi[11]


Đường K ikuchi (Kikuchi lines, Kikuchi pattern) là hình ảnh các đường thẳng tr ên

phổ nhiễu xạ điện tử khi một chùm điện tử hẹp nhiễu xạ trên mẫu đơn tinh thể vật rắn.

Phổ Kikuchi thường thu được trong kính hiển vi điện tử truyền qua với các mẫu đơn

tinh thể đủ dày để xảy ra hiện tượng nhiễu xạ nhiều lần tr ên tinh thể.

2.1.4.2 Nguyên lý tạo ra đường Kikuchi

Hình 2.1: Cơ chế hình thành các đường Kikuchi khi một chùm điện tử song song

chiếu qua mẫu tinh thể







Về bản chất, các đường Kikuchi là k ết quả của sự giao thoa của các chùm điện tử

bị tán xạ nhiều lần tr ên các mặt tinh thể của chất rắn. Giả thiết một chùm điện tử song

song chiếu tới một mẫu chất rắn tinh thể, do tương tác với mạng tinh thể, điện tử có thể

bị tán xạ theo nhiều phương khác nhau (tán xạ đàn hồi và không đàn hồi), nhưng chủ

yếu là đi thẳng. Các chùm tia tán xạ không đàn hồi sẽ theo nhiều phương khác nhau và

cường độ sẽ kém đi.

Với các tia điện tử tán xạ không đàn hồi đó, sẽ có những tia đi tới các mặt tinh thể

dưới góc θB thỏa mãn điều kiện nhiễu xạ Bragg. Do chùm tia song song và tính chất

đối xứng không gian, mỗi mặt tinh thể sẽ có một chùm tia hội tụ (là các tia tán xạ

không đàn hồi từ các mặt tinh thể song song khác tán xạ đến) chiếu tới, tạo nên một

mặt nón của chùm tia tán xạ đàn hồi lần thứ hai, gọi là nón Kossel. Và hình ảnh các

đường Kikuchi chính là đường giao tuyến của nón Kossel và mặt phẳng nhiễu xạ.

Trên lý thuyết, giao tuyến này sẽ là các đường parabol, và phổ Kikuchi sẽ là các

cặp đường Kikuchi tương ứng với các mặt tinh thể. Do các vùng này r ất gần với trục

quang học nên đường Kikuchi gần như là các đường thẳng, đi qua các chấm nhiễu xạ

do nhiễu xạ Bragg của các tia sơ cấp. Nếu chùm tia tới đi chính xác qua một trục vùng

(một hướng định hướng của tinh thể) thì khi đó mỗi cặp đường Kikuchi sẽ bị nhập làm

một và đi qua chấm nhiễu xạ trung tâm, tạo ra phổ Kikuchi là các đường thẳng đồng

quy qua chấm nhiễu xạ trung tâm.

Hình 2.2: Phổ Kikuchi của mẫu Si đơn tinh thể

khi mẫu được nghiêng sao cho chùm tia điện tử

đi đúng theo trục vùng của tinh thể







2.1.4.3 Ứng dụng trong tinh thể học

Mặc dù hình ảnh về các đường Kikuchi được giả thiết từ năm 1928 bởi S.

Kikuchi, nhưng mãi gần 40 năm sau (từ năm 1966) kỹ thuật này mới được phát triển

về mặt chi tiết các cách xây dựng bản đồ Kikuchi cũng như ứng dụng phổ Kikuchi .

Ngày nay, k ỹ thuật phân tích phổ Kikuchi kết hợp với phân tích nhiễu xạ điện tử

và phép chiếu hình lập thể đã tr ở thành một kỹ thuật quen thuộc và hết sức quan trọng

cho việc phân tích tinh thể học chất rắn. Phổ Kikuchi cho phép xác định một cách

chính xác định hướng của tinh thể, đồng thời có thể chỉ ra góc giữa chùm tia điện tử

với các mặt tương ứng, có nghĩa là có thể xác định các vị trí của các mặt tinh thể.

2.1.5 Liên kết hóa học trong tinh thể[2]

2.1.5.1 Mạng lưới tinh thể liên kết ion

Nút lưới là do các ion dương và âm lần lượt chiếm giữ. Các ion này liên k ết với

nhau bằng liên k ết ion. Do liên k ết ion không có tính định hướng và tính bão hòa nên

mỗi ion đều có khuynh hướng liên k ết với một số tối đa khả dĩ các ion ngược dấu bao

quanh. Khi đó số phối trí của mạng lưới tinh thể (thường là 6 hoặc 8) phụ thuộc vào tỷ

số giữa bán kính cation so với bán kính anion và tỷ lệ hai loại ion trong hợp chất.

Trong mạng lưới ion, các ion ngược dấu nhau được phân bố đều đặc trong khắp mạng

lưới nên không thể tách riêng thành từng phân tử riêng r ẽ và khái niệm phân tử không

còn ý ngh ĩa.

Liên k ết ion rất bền nên tinh thể ion bền, có nhiệt độ nóng chảy khá cao, độ cứng

tương đối lớn. Các ion mang điện tích được giữ chặt ở các vị trí xác định trong mạng

lưới, không thể di chuyển tự do nên tinh thể ion dẫn điện kém.

2.1.5.2 Mạng lưới tinh thể liên kết cộng hóa trị hay mạng lưới nguyên tử

Nút lưới do các nguyên tử chiếm giữ, các nguyên tử này liên k ết cộng hóa trị vớ i

nhau. Liên k ết cộng hóa trị có tính chất định hướng và là liên k ết mạnh nên trong mạng

lưới tinh thể cộng hóa trị các nguyên tử được sắp xếp chủ yếu theo phương liên kết,

không hoàn toàn tuân theo nguyên lý sắp xếp đặc khít nhất. Liên k ết cộng hóa trị là

liên k ết bền nên tinh thể cộng hóa trị rất bền, có nhiệt độ nóng chảy cao. Các chất tinh

thể liên k ết cộng hóa trị dẫn nhiệt và dẫn điện kém.







2.1.5.3 Mạng lưới tinh thể phân tử

Nút mạng do các phân tử chiếm giữ. Các phân tử này có cực hoặc không cực liên

k ết với nhau bằng lực Van Der Waals, hoặc liên k ết hydro. Các loại liên k ết này yếu

hơn nhiều so với liên k ết ion và liên k ết cộng hóa trị vì vậy tinh thể phân tử có nhiệt độ

nóng chảy thấp.

Lực Van Der Waals giảm nhanh khi tăng khoảng cách giữa các phân tử nên lực

hút giữa các phân tử phụ thuộc mạnh vào hình dạng phân tử. Các phân tử càng “chặt

chẽ” thì lực Van Der Waals càng mạnh do đó tinh thể phân tử càng bền.

Khi phân tử có cực, lực Van Der Waals có thành phần định hướng nên lực hút

giữa các phân tử thường mạnh hơn so với trường hợp phân tử không cực do đó tinh thể

bền hơn và có nhiệt độ nóng chảy cao hơn.

Tuy nhiên trong một số trường hợp, phân tử không cực nhưng có nhiều electron

không định chỗ nên phân tử dễ bị phân cực và lực khuếch tán mạnh nên tinh thể cũng

có nhiệt độ nóng chảy tương đối cao.

2.1.5.4 Mạng lưới tinh thể kim loại

Nút lưới là các cation kim loại chiếm giữ. Các electron hóa tr ị có thể di chuyển tự

do từ nguyên tử này sang nguyên tử khác trong khắp mạng lưới. Loại liên k ết nhờ tập

hợp các electron hóa trị tự do như vậy được gọi là liên k ết kim loại. Kim loại có thể tồn tại ở ba dạng mạng lưới.

Dạng mạng lưới lập phương tâm khối: có số phối trí bằng 8, độ chặt khít là

68%.

Dạng mạng lưới lập phương tâm mặt (lập phương tâm diện): có số phối trí

bằng 12, độ chặt khít là 72%.

Dạng mạng lưới lục phương: có số phối trí bằng 12, độ chặt khít là 72%.

Liên k ết kim loại khá bền nhưng yếu hơn liên kết cộng hóa trị. Liên k ết kim loạikhông có tính định hướng, các electron liên k ết không định chỗ làm cho kim loại có

tính dẻo, tính dẫn nhiệt và dẫn điện tốt, có ánh kim,…

Ngoài ra trong tinh thể, có thể tồn tại nhiều loại liên k ết hóa học như vừa có liên

k ết cộng hóa trị vừa có liên k ết kim loại, hay vừa có liên k ết ion vừa có liên k ết cộng

hóa tr ị,…







2.1.6 Tính đa h ình và đồng h ình[2,10,14]

2.1.6.1 Tính đa h ình

Đa hình là hiện tượng trong đó các chất có cùng thành phần hóa học lại liên k ết

theo những cấu trúc khác nhau. Đa hình là hiện tượng r ất phổ biến. Hầu như tất cả các

chất đều có thể tồn tại ở những biến thể đa hình (dạng thù hình) khác nhau. Mỗi dạng

thù hình có một phạm vi tồn tại (tùy điều kiện) tr ên biểu đồ trạng thái. Khi biến thể

này chuyển thành biến thể khác thì các tính chất của nó cũng thay đổi theo (phụ thuộc

vào sự phân bố lại của các nguyên tử trong cấu trúc).

Trên quan điểm hóa học tinh thể, phân biệt ra bốn loại biến đổi đa h ình.

Biến đổi đa hình có kèm theo sự thay đổi số phối trí.

Khi chuyển đổi đa hình số phối trí luôn được bảo toàn nhưng cách thức gắn

k ết các hình phối trí của các cation thay đổi.

Biến đổi đa hình kèm theo sự thay đổi trật tự của các hạt cấu trúc.

Loại biến đổi đa hình liên quan đến sự quay các phân tử trong tinh thể.

2.1.6.2 Hiện tượng đồng h ình

Các chất đồng hình là những chất rắn có công thức hóa học cùng dạng, có cùng

dạng cấu trúc mạng lưới tinh thể và có thể thay thế nhau trong các mạng lưới tinh thể

để tạo thành những tinh thể hỗn hợp. Dựa vào tính chất của các hạt thay thế đồng h ình, chia làm hai loại đồng hình:

đồng hình đồng hóa trị và đồng hình dị hóa trị.

Dựa vào tỷ lệ khối lượng thay thế nhau của các hạt thay thế đồng h ình, lại phân

làm hai loại đồng hình: đồng hình hoàn toàn và đồng hình bộ phận.

Đồng hình hoàn toàn: xảy ra nếu như các hạt thay thế đồng h ình có thể thay

thế cho nhau trong mọi phạm vi của tỷ lệ, từ 0-100%.

Đồng hình bộ phận: xảy ra khi các hạt thay thế đồng hình chỉ có thể thay thế

cho nhau trong một phạm vi của tỷ lệ.

Điều kiện để có sự thay thế đồng hình

Kích thước của các hạt thay thế đồng hình không được chênh lệch nhau

quá 15%.







Điều kiện bên ngoài, đặc biệt là nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến khả năng

đồng hình của các chất.

Ảnh hưởng của thành phần ion.

Ảnh hưởng của kích thước ô mạng cơ sở.

Dạng lực liên k ết của các chất.

2.1.6.3 Dung dịch rắn

Dung dịch rắn là những pha tinh thể có thành phần bao gồm thêm các nguyên tử

của nguyên tố chất hòa tan, phân bố ở trong mạng tinh thể dung môi. Các nguyên tử

của chất hòa tan thay thế các nguyên tử ở các nút mạng hay xen k ẽ vào chỗ trống giữa

các nút mạng. Trong trường hợp đầu tiên người ta gọi các tinh thể là các dung dịch rắn

thay thế còn trong tr ường hợp thứ hai là dung dịch rắn xen kẽ. Nói một cách khác,

dung dịch rắn là một thể rắn đồng nhất hình thành từ các pha rắn của dung dịch.

Đặc tính của dung dịch rắn

Về mặt cấu trúc dung dịch rắn của hợp kim có kiểu mạng tinh thể vẫn là kiểu

mạng của kim loại dung môi. Đặc tính cơ bản này quyết định các đặc trưng cơ lý hóa

tính của dung dịch rắn, về cơ bản vẫn giữ được các tinh chất của kim loại chủ hay nền.

Như vậy dung dịch rắn trong hợp kim có các đặc tính cụ thể như sau:

Liên k ết vẫn là liên k ết kim loại, do vậy dung dịch vẫn giữ được tính dẻo

giống như kim loại nguyên chất.

Thành phần hóa học thay đổi theo phạm vi nhất định mà không làm thay đổi

kiểu mạng.

Tính chất biến đổi nhiều: độ dẻo, độ dai, hệ số nhiệt độ điện trở giảm, điện trở

độ bền, độ cứng tăng lên.

Do các đặc tính tr ên nên dung dịch rắn là cơ sở của hợp kim kết cấu dùng trong

cơ khí. Trong hợp kim này pha cơ bản là dung dịch rắn, nó chiếm xấp xỉ đến 90% có

trường hợp đến 100%.

Dung d ịch rắn thay thế

Ở các dung dịch rắn thay thế, các nguyên tử của chất tan thông thường được phân

bố thống k ê trong mạng dung môi. Mạng không gian xung quanh nguyên tử chất tan

xuất hiện những sai lệch cục bộ. Những sai lệch này dẫn tới sự thay đổi tính chất và sự







thay đổi thông số mạng trung bình. Sự hình thành các dung dịch rắn luôn luôn k èm

theo việc tăng điện trở và giảm hệ số nhiệt điện trở . Các kim loại ở dạng dung dịch rắn

thường kém dẻo, luôn luôn cứng hơn và bền hơn so với các kim loại nguyên chất.

Dung d ịch rắn xen kẽ

Trong kim loại, các dung dịch rắn loại này xuất hiện khi hợp kim hóa các kim loại

chuyển tiếp bằng các phi kim có bán kính nguyên tử nhỏ như hydrogen, nitrogen,

carbon, bor. Những xô lệch mạng xuất hiện khi tạo thành dung dịch rắn xen kẽ vượt

quá những xô lệch mạng khi tạo thành dung dịch rắn thay thế, do vậy các tính chất

cũng thay đổi mạnh hơn. Theo mức độ tăng nồng độ của nguyên tố hòa tan trong dung

dịch rắn mà điện trở , lực kháng từ, độ cứng và độ bền tăng, nhưng độ dẻo và độ dai

giảm đi r õ r ệt.

2.1.7 Tính chất của tinh thể[10,14]

2.1.7.1 Tính chất đặc trưng của tinh thể

Tinh thể là vật rắn nếu kết tinh tốt sẽ có dạng nhiều mặt, cân đối hình học. Bên

trong, các hạt vật chất nhỏ bé (nguyên tử, phân tử, ion) phân bố một cách có trật tự và

tuần hoàn trong mạng không gian. Chính sự sắp xếp của các hạt vất chất theo quy luật

mạng không gian đã tạo nên những tính chất rất đặc trưng cho tinh thể, đó là tính đồng

nhất và dị hướng.

Tinh thể có tính đồng nhất: trên toàn bộ thể tích tại những điểm khác nhau có

những tính chất tương tự nhau. Nói rõ hơn, nếu nghiên cứu theo những phương

song song với nhau qua các điểm khác nhau trong tinh thể ta thấy chúng có cùng

tính chất. Tính đồng nhất này là k ết quả tất nhiên của tính tuần hoàn của mạng:

những nút tương đương nhau lặp lại một cách tuần hoàn trong khắp không gian

mạng.

Tinh thể có tính dị hướng: xét theo những phương khác nhau tinh thể có tínhchất khác nhau. Tính dị hướng là hậu quả tất nhiên của việc phân bố các hạt theo

quy luật mạng không gian. Theo những phương khác nhau khoảng cách và lực liên

k ết giữa các hạt thông thường khác nhau.







Ngược với tính dị hướng trong tinh thể, chất lỏng và r ắn vô định hình có tính

đẳng hướng. Vì trong chúng số lượng nguyên tử (phân tử) trung bình trên một đơn vị

chiều dài và lực liên k ết giữa chúng như nhau theo mọi hướng.

2.1.7.2 Những tính chất vật lý thông thường của tinh thể

Tính cát khai hay tính d ễ tách của tinh thể

Tính cát khai của tinh thể là vỡ ra hay tách ra theo các mặt của nó dưới tác dụng

cơ học của một lực cơ học. Tùy theo mức độ dễ tách và độ nhẵn của mặt cát khai,

ngườ i ta phân ra làm sáu loại:

Cát khai r ất hoàn toàn

Cát khai hoàn toàn

Cát khai

Cát khai không hoàn toàn

Cát khai xấu

Không cát khai

Độ cứng

Độ cứng của tinh thể là mức độ đề kháng của nó đối với tác dụng cơ học. Một số

tính chất của độ cứng như:

Độ cứng của tinh thể có tính dị hướng: trong cùng một tinh thể nhưng độcứng theo những hướng khác nhau thì khác nhau.

Những mặt có mật độ nguyên tử lớn nhất sẽ có độ cứng lớn nhất (những

mặt này cũng là những mặt cát khai tốt nhất của tinh thể).

Độ cứng của vật chất còn có quan hệ với tỉ khối (độ chặt khít nguyên tử)

của nó.

Khi những điều kiện khác như nhau, độ cứng phụ thuộc vào khoảng cách

giữa các mặt mạng.

Độ cứng tăng cùng với số hóa trị.

Tính d ẫn nhiệt

Trong tinh thể, những hướng có độ dẫn nhiệt lớn thường ứng với những h àng

mạng có mật độ hạt lớn.







Tính dẫn nhiệt của tinh thể phụ thuộc nhiều vào mức độ sai hỏng trong cấu trúc

của chúng. Cấu trúc càng nhiều sai hỏng thì tinh thể càng kém dẫn nhiệt. Các dung

dịch rắn thường có độ dẫn nhiệt thấp hơn các tinh thể hợp phần. Một vật rắn ở trạng

thái vô định hình có độ dẫn nhiệt thấp hơn khi nó ở trạng thái tinh thể.

Tính áp điện, hỏa điện, sắt điện

Trong tinh thể các chất chỉ có tinh thể dạng liên k ết kim loại có tính dẫn điện tốt,

vì trong cấu trúc của chúng thường xuyên có mặt các điện tử tự do. Những tinh thể đặc

trưng bằng dạng liên k ết ion và cộng hóa trị thường là những tinh thể cách điện. Tuy

nhiên bản chất cách điện của chúng không phải là v ĩnh cửu, mà có thể thay đổi dưới

tác dụng của bức xạ hồng ngoại, tử ngoại, của áp lực hay của nhiệt độ…

Tính áp điện, hỏa điện, sắt điện là ba tính chất điện tương đối quan trọng và mớ i

của một số vật liệu điện môi. Một mặt nó góp phần xác định tính đối xứng của tinh thể,

mặt khác nó cho phép sử dụng tinh thể vớ i những hiệu ứng đặc biệt trong kỹ thuật.

Áp điện: là một tính chất khác thường của một vài vật liệu có cấu trúc tinh thể

phức tạp và có tính chất đối xứng thấp.

Hỏa điện: là khả năng dẫn điện của tinh thể không dẫn điện khi bị tác dụng

bởi nhiệt độ. Do hiệu ứng hỏa điện khi xuất hiện có k èm theo sự giãn nở nhiệt của

tinh thể nên nó có thể coi là trường hợp đặc biệt của áp điện.

Tính sắt điện: đó là tính phân cực tự phát tức là phân cực khi vắng mặt điện

trường của chất điện môi. Tương tự như tính sắt từ ở vật liệu có tính từ vĩnh cửu.

Trong các vật liệu sắt điện phải tồn tại những lưỡng cực vĩnh cửu.

Quang tính

Tính chất quang học của tinh thể là do đặc điểm truyền ánh sáng trong môi trường

này quyết định. Điều đó liên quan đến tính đối xứng của tinh thể.

Về tinh chất quang học, vật rắn được phân làm hai nhóm lớn: chất đẳng hướngquang học và chất dị hướng quang học. Tinh thể thuộc hệ lập phương và chất vô định

hình thuộc nhóm đẳng hướng quang học. Tinh thể của các hệ lục phương, tứ phương,

tam phương, trực thoi, một nghiêng, ba nghiêng đều là dị hướ ng quang học. Trong môi

trường đẳng hướng, sóng ánh sáng truyền đi theo các phương khác nhau với vận tốc







như nhau. Trong môi trường dị hướng quang học, tốc độ truyền sóng ánh sáng sẽ khác

nhau theo các phương khác nhau.

2.2 Kết tinh và thăng hoa[15-17]

2.2.1 Kết tinh 2.2.1.1 Khái niệm sự kết tinh

Sự kết tinh là quá trình hình thành (tự nhiên hoặc nhân tạo) các tinh thể rắn từ

dung dịch hoặc đôi khi được lắng đọng trực tiếp từ khí. Sự kết tinh cũng là một kỹ

thuật tách rắn – lỏng, trong đó xảy ra sự chuyển khối lượng của chất tan từ dung dịch

lỏng vào tinh thể nguyên chất trong pha rắn. Do đó kết tinh là một khía cạnh của sự kết

tủa, có được nhờ sự thay đổi điều kiện hòa tan của chất tan trong dung môi so vớ i sự

k ết tủa do phản ứng hóa học.

2.2.1.2 Quá trình kết tinh

Quá trình k ết tinh gồm hai giai đoạn chính: giai đoạn h ình thành hạt nhân và giai

đoạn tăng trưởng tinh thể.

Giai đoạn hình thành hạt nhân là giai đoạn mà các phân tử chất tan phân tán trong

dung môi và bắt đầu tập hợp thành đám, trên phạm vi nanomet (nâng cao nồng độ chất

tan trong một khu vực nhỏ), và chúng tr ở nên bền dưới những điều kiện thường. Khicác đám này bền sẽ tạo thành hạt nhân. Tuy nhiên, khi các đám này không bền chúng

sẽ hòa tan tr ở lại. Do đó, các đám này cần phải đạt tới kích thước tới hạn để tạo thành

hạt nhân bền. Kích thước tới hạn được quyết định bởi các yếu tố như nhiệt độ, trạng

thái quá bão hòa…

Giai đoạn tăng trưởng tinh thể là sự phát triển tiếp theo của hạt nhân, k ết thúc khi

các đám đạt tới kích thước tới hạn. Sự hình thành hạt nhân và tăng trưởng tinh thể tiếp

tục xảy ra đồng thời với sự tồn tại của tr ạng thái quá bão hòa. Tr ạng thái quá bão hòalà động lực của sự kết tinh, do đó tỉ lệ h ình thành hạt nhân và tăng trưởng tinh thể được

thúc đẩy nhờ tồn tại sự quá bão hòa trong dung dịch. Tùy thuộc vào điều kiện, hoặc sự

hình thành hạt nhân hoặc sự tăng trưởng tinh thể chiếm ưu thế hơn, và kết quả là thu

được các tinh thể với kích thước và hình dạng khác nhau. Một khi sự quá bão hòa cạn

kiệt, hệ rắn – lỏng đạt trạng thái cân bằng, tức sự kết tinh hoàn tất.







2.2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá tr ình kết tinh

Nồng độ dung dịch

Nhiệt độ kết tinh

Thời gian kết tinh

Không gian k ết tinh Bản chất tinh thể (hình dạng, kích thước…)

2.2.1.4 Kết tinh tự nhiên, kết tinh nhân tạo

K ết tinh trong tự nhiên

Là quá trình k ết tinh xảy ra trong tự nhiên trong thời gian dài. Sau đây là một vài

ví dụ về quá tr ình tự nhiên có liên quan đến quá tr ình k ết tinh.

Quá trình k ết tinh theo thang thời gian địa chất

Hình thành các tinh thể tự nhiên (khoáng sản, đá quý).

Hình thành thạch nhũ (do calcium carbonat kết tụ lại ở tr ên các hang

động); măng đá (do calcium carbonat kết tụ lại ở nền các hang động).

Quá trình k ết tinh theo thang thời gian thông thường: bông tuyết, mật ong

(gần như tất cả các loại mật ong đều kết tinh).

K ết tinh nhân tạo

Sự kết tinh xảy ra trong dung dịch quá bão hòa, tức dung dịch này phải chứa một

lượng thực thể chất tan (phân tử hoặc ion) lớn hơn trong dung dịch bão hòa. Để có

được dung dịch quá bão hòa, sử dụng các phương pháp sau:

Làm mát dung dịch.

Dùng dung môi thứ hai để làm giảm độ tan của chất tan (kỹ thuật pha

loãng).

Phản ứng hóa học.

Thay đổi độ pH.

Đây là các phương pháp được sử dụng rộng r ãi trong công nghiệp. Ngoài ra còn

sử dụng các phương pháp khác, chẳng hạn sự bốc hơi dung môi cũng có thể được sử

dụng.

2.2.1.5 Ứng dụng

Hai ứng dụng chính của kết tinh nhân tạo đó là sản xuất tinh thể và sự tinh chế.







S ản xuất tinh thể

Sản xuất tinh thể vĩ mô: để cung cấp nhu cầu tinh thể giống với tự nhiên, trong

công nghiệp người ta sử dụng phương pháp “ đẩy nhanh thời gian kết tinh” cho sản

xuất với quy mô lớn, như sản xuất tinh thể ion và sản xuất tinh thể cộng hóa trị. Sản

xuất tinh thể có kích thước nhỏ cỡ dạng bột, hạt cát và kích thước nhỏ hơn bằng côngnghệ nano.

S ự tinh chế

Được sử dụng để cải thiện độ tinh khiết của tinh thể. Tách sản phẩm kết tinh từ

dung dịch lỏng bằng cách làm lạnh dung dịch hoặc thêm vào chất làm k ết tủa - chất

làm giảm độ tan của các sản phẩm mong muốn để nó hình thành nên tinh thể.

Tinh thể hình thành được dự kiến có độ tinh khiết cao hơn so với ban đầu, bởi vì

mỗi phân tử hoặc ion hình thành sẽ phù hợp với mạng lưới tinh thể nên bám vào mạng

lưới và tách khỏi dung dịch, các tạp chất không phù hợp với mạng lưới sẽ bị giữ lại

trong dung dịch. Tuy nhiên cũng có trường hợp, khi các tạp chất kết hợp thành lưới

tinh thể, do đó, làm giảm độ tinh khiết của tinh thể. Ngoài ra trong một số trường hợp,

các dung môi có thể kết hợp vào mạng lưới tinh thể hình thành dạng solvat. Nếu dung

môi là nước sẽ thu được tinh thể ở dạng hydrat.

2.2.2 Thăng hoa[18-21]


Ở nhiệt độ và áp suất bình thường, hầu hết các hợp chất hóa học tồn tại ở ba tr ạng

thái r ắn, lỏng, khí. Nếu thay đổi nhiệt độ hoặc áp suất sẽ làm thay đổi trạng thái tồn tại

của vật chất. Quá tr ình chuyển đổi trực tiếp từ trạng thái rắn sang trạng thái khí mà

không qua tr ạng thái lỏng được gọi là quá trình thăng hoa.

2.2.2.2 Quá trình thăng hoa

Thăng hoa là một quá tr ình thu nhiệt. Khi cung cấp nhiệt, các nguyên tử trong

hợp chất di chuyển nhanh hơn làm mất đi cấu trúc vững chắc của chúng. Khi lượng

nhiệt cung cấp vượt quá lượng nhiệt cần thiết để chuyển các nguyên tử vào giai đoạn

tiế p theo (tr ạng thái lỏng). Lúc đó, các nguyên tử chuyển trực tiếp sang dạng hơi, khi

gặp lạnh đám hơi này ngưng tụ hình thành nên tinh thể của hợp chất đó. Quá trình

thăng hoa có thể biểu diễn bằng phương tr ình:







Quá trình thăng hoa xảy ra dễ dàng đối với các hợp chất có nhiệt độ thăng hoa

thấp hơn nhiệt độ nóng chảy. Một số hợp chất có nhiệt độ thăng hoa thấp như iod (I2),

napthalen ( ), acid benzoic (COOH

), băng khô (car bon dioxid r ắn, CO2).

Trái ngược với quá tr ình thăng hoa, vật chất cũng có thể chuyển trực tiếp từ trạng

thái khí sang tr ạng thái rắn. Quá tr ình này được gọi là ngưng hoa (ngưng tụ, lắng đọng,

tr ầm tích), xảy ra thường xuyên trong tự nhiên.

2.2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá tr ình thăng hoa

Năng lượng nhiệt: khi nhiệt độ được áp dụng cho vật chất, các nguyên tử

được kích thích bằng năng lượng, tốc độ di chuyển tăng lên và lan truyền ra

ngoài, k ết cấu vững chắc bị phá vỡ. Khi nhiệt bị lấy đi, các nguyên tử trở nên ít

kích thích, di chuyển chậm lại và đến gần nhau hơn.

Áp suất: khi áp suất không khí cao, vấn đề chuyển pha của vật chất trở nên

khó khăn vì cần nhiều năng lượng hơn. Khi áp suất thấp, các nguyên tử không

đòi hỏi năng lượng để di chuyển, do đó, quá trình chuyển pha xảy ra dễ dàng

hơn.

Như vậy để quá tr ình thăng hoa xảy ra dễ dàng cần phải có nguồn năng lượng

nhiệt cao và áp suất thấp.

2.2.2.4 Ứng dụng

Quá trình thăng hoa được dùng trong công nghiệp hóa chất để làm sạch các hợp

chất. Cung cấp năng lượng đồng thời giảm áp suất để chất rắn thăng hoa rồi sau đó

ngưng tụ tr ên bề mặt làm mát, để lại các tạp chất không bay hơi.

Sự thăng hoa cũng được ứng dụng trong công nghệ in ấn (chủ yếu in hình ảnh).

Loại máy in ứng dụng quá tr ình thăng hoa đó là máy in nhuộm thăng hoa. Trong quá

trình in ấn, có sử dụng nhiệt để chuyển thuốc nhuộm lên vật liệu như nhựa, giấy hoặc

vải. Thuốc nhuộm sẽ được thăng hoa thành dạng khí bám vào vật liệu. Máy in sử dụng

Nhiệt

Lạnh Tr ạng thái rắn Tr ạng thái hơi







phương pháp thăng hoa cho màu sắc đẹp, tỷ lệ màu chính xác. Phương pháp nhuộm

thăng hoa cho chất lượng hình ảnh tốt ngay cả với máy in có độ phân giải thấp.

2.3 Dung dịch[1,3,4,6]

2.3.1 Khái niệm

Dung dịch là hỗn hợp đồng thể của hai hay nhiều chất. Các chất tham gia tạo

thành dung dịch có thể là chất khí, chất lỏng và chất rắn. Trong dung dịch chất có mặt

với lượng ít hơn được gọi là chất tan, chất có mặt với lượng nhiều hơn được gọi là

dung môi. Dung môi là chất khi tạo thành dung dịch thì không thay đổi trạng thái tập

hợp.

Quá trình tạo thành dung dịch k hông thể xem một cách đơn giản như quá tr ình

khuếch tán chất tan vào dung môi mà luôn luôn gắn liền với các tương tác hóa học vàvật lý giữa chất tan và dung môi. Quan tr ọng là loại dung dịch lỏng tức dung dịch mà

dung môi là chất lỏng.

2.3.2 Các hệ phân tán

Một hệ gồm hai hay nhiều chất, trong đó một hay nhiều chất ở dạng các hạt kích

thước nhỏ phân bố vào trong chất kia thì hệ đó được gọi là hệ phân tán. Chất được

phân bố là pha phân tán, còn chất trong đó có pha phân tán phân bố là môi trường phân

tán.

Căn cứ vào các tr ạng thái pha của các thành phần, có 9 hệ phân tán.

Loại hệ phân tán Ví dụ

Khí – khí

Khí – lỏng

Khí – r ắn

Lỏng – lỏng Lỏng - khí

Lỏng – r ắn

R ắn – lỏng

R ắn – r ắn

R ắn - khí

Không khí

Không khí trong nước

Hydro trong platin (hoặc palladium…)

Xăng Nước trong không khí (sương mù)

Thủy ngân trong vàng

Nước đường

Hợp kim kẽm trong đồng

Khói trong không khí







Tính chất của hệ phân tán (đặc biệt là tính bền) phụ thuộc vào kích thước của pha

phân tán. Khi các hạt của pha phân tán càng lớn thì pha phân tán càng dễ lắng xuống

và như thế hệ càng không bền. Dựa vào kích thước, hệ phân tán chia làm ba loại.

2.3.2.1 Hệ phân tán thô

Các hạt phân tán có kích thước cỡ 10-710-4 m, có thể thấy được bằng kính hiển

vi hoặc đôi khi bằng mắt thường. Huyền phù là hệ phân tán thô, trong đó pha phân tán

là chất rắn, môi tr ườ ng phân tán là chất lỏng. Nhũ tương là hệ phân tán thô, trong đó

pha phân tán và môi trường phân tán đều là chất lỏng. Hệ phân tán thô không bền, theo

thời gian chúng có thể tách lớp.

2.3.2.2 Hệ keo

Các hạt phân tán có kích thước 10-910-7 m, có thể thấy được bằng kính siêu hiển

vi. Ví dụ: sương mù (hệ phân tán lỏng – khí), khói (hệ phân tán rắn – khí).

2.3.2.3 Dung dịch thực

Các hạt phân tán có kích thước phân tử hoặc ion (cỡ 10-10 m). Giữa pha phân tán

và môi trường phân tán không có bề mặt phân chia, toàn bộ dung dịch là một pha, do

đó dung dịch thực là một hệ đồng thể. Chất phân tán được gọi là chất tan, môi trường

được gọi là dung môi.

2.3.3 Thành phần dung dịch[3]

N ồng độ phần trăm k hối lượng: cho biết số gam chất tan có trong 100 gam

dung dịch.

N ồng độ mol: cho biết số mol chất tan có trong một lít dung dịch.

Số gam chất tan

Số gam dung dịch = * 100%

Nồng độ phần trămkhối lượng

Số mol chất tan (n)

Số lít dung dịch (V) = (đơn vị mol/L)

Nồng độmol







N ồng độ đương lượng : cho biết số đương lượng gam chất tan có trong một lít

dung dịch.

N ồng độ molal: cho biết số mol chất tan có trong 1000 gam dung môi.

Phần mol (phân số mol): tỷ số giữa số mol của cấu tử chia cho tổng số mol

chất có trong dung dịch.

2.3.4 Quá trình hòa tan[3,4]

2.3.4.1 Bản chất thuận nghịch của quá tr ình hòa tan

Tr ạng thái bão hòa của dung dịch khi hòa tan một chất (rắn, lỏng…) vào trongmột dung môi nào đó luôn xảy ra hai quá tr ình: quá trình phá vỡ cấu trúc của chất tan

gọi là quá trình vật lý, thu nhiệt và quá trình k ết hợp giữa các phân tử dung môi và các

phân tử chất tan gọi là quá trình solvat hóa (nếu dung môi là nước – quá trình hydrat

hóa). Có thể coi quá tr ình sau là một quá trình hóa học và là quá trình phát nhiệt (giống

như có sự tạo liên k ết).

Khi cho chất tinh thể vào dung môi lỏng, do tương tác của dung môi với các hạt

chất tan và do chuyển động nhiệt, các hạt nằm tr ên bề mặt tinh thể chất tan tách ra khỏimạng lưới tinh thể, bị khuếch tán vào dung dịch được phân bố đều vào toàn bộ thể tích

dung môi. Những hạt chất rắn nằm trong dung dịch lại chuyển động không ngừng va

chạm vào bề mặt tinh thể và một số hạt lại có thể bị hút trở lại mạng lưới tinh thể. Như

vậy hai quá tr ình hòa tan và k ết tinh là hai quá trình ngược chiều nhau đồng thời xảy

ra.

Số mol chất tan A

Tổng số mol chất =A

Số mol chất tan * 1000

Số gam dung môi = (đơn vị mol/kg) Nồng độ

molan

Số đương lượng gam chất tan

Số lít dung dịch = (đơn vị đlg/L)

Nồng độđương lượng







Tinh thể Dung dịch

Lúc đầu vận tốc hòa tan hơi lớn hơn vận tốc kết tinh, nhưng dần nồng độ chất tan

tăng cho đến khi vận tốc hòa tan bằng vận tốc kết tinh thì hệ đạt tớ i tr ạng thái cân

bằng, chất rắn không tan thêm được nữa và hệ đạt tới trạng thái bão hòa.

2.3.4.2 Nhiệt hòa tan

Lượng nhiệt phát ra hay thu vào khi hòa tan một mol chất tan vào một lượng đủ

lớn dung môi được gọi là nhiệt hòa tan. Kí hiệu Ht

Nếu quá tr ình hòa tan phát nhiệt thì: Ht < 0

Nếu quá tr ình hòa tan thu nhiệt thì: Ht > 0

Vì quá trình hòa tan bao gồm sự thay đổi trạng thái tập hợp của chất tan và sự

solvat hóa (hay hydrat hóa) chất tan nên nhiệt hòa tan bao gồm nhiệt thay đổi trạngthái (nhiệt chuyển pha) kí hiệu H ph và nhiệt solvat hóa (hydrat hóa) kí hiệu Hs.

Khi đó: Ht = H ph + Hs

Tùy theo dấu và tr ị số tuyệt đối của ∆H ph và ∆Hs mà ∆Ht có tr ị số dương (sự hòa tan

thu nhiệt) hay âm (sự hòa tan tỏa nhiệt). ∆Hs luôn luôn có tr ị số âm (sự solvat hóa tỏa

nhiệt), bởi vì coi như có sự tạo liên k ết giữa chất tan với dung môi. Với chất khí, ∆H ph

có tr ị số âm (sự chuyển pha từ khí vào dung dịch lỏng, coi như có sự ngưng tụ, nên là

quá trình tỏa nhiệt). Do đó, quá trình hòa tan chất khí vào dung môi lỏng là quá trình

tỏa nhiệt (∆Ht < 0). Còn với chất rắn hay chất lỏng, ∆Hs âm, nhưng ∆H ph dương (phải

cần cung cấp năng lượng để phá vỡ tinh thể chất rắn hay cắt đứt sự li ên k ết giữa các

phân tử chất tan để chúng khuếch tán trong dung môi. Do đó sự hòa tan chất rắn hay

chất lỏng trong dung môi lỏng có thể thu nhiệt hay tỏa nhiệt (tùy theo tr ị số tương quan

giữa ∆H ph và ∆Hs).

2.3.5 Độ tan[4]

Độ tan của một chất trong một dung môi được xác định bằng nồng độ bão hòa của

chất đó tại nhiệt độ xác định.

Độ tan của một chất phụ thuộc vào bản chất tan, dung môi và điều kiện lúc hòa

tan (nhiệt độ, áp suất…)







2.3.5.1 Các yếu tố ảnh hưởng

Bản chất dung môi

Chất khí: độ tan của chất khí không phân cực vào dung môi không phân cực

không phụ thuộc vào bản chất dung môi.

Chất khí mà phân tử có cực tan nhiều trong dung môi có cực hơn dung môi không

cực. Khi có mặt chất điện ly thì độ tan của chất khí giảm.

Chất lỏng:

Tan vô hạn, như etanol và nước.

Coi như không tan, như benzen và nước.

Tan có hạn, như nước và anilin.

Chất rắn: độ tan phụ thuộc vào bản chất dung môi và chất tan.

Ảnh hưởng của áp suất

Định luật Henry: “Ở nhiệt độ không đổi, độ tan chất khí trong chất lỏng tỷ lệ

thuận với áp suất riêng phần của khí trên bề mặt chất lỏng”.

S = K.P

Trong đó: S - độ tan của chất khí

K – hệ số, phụ thuộc bản chất chất tan, dung môi, nhiệt độ. Chất lỏng, chất rắn: độ tan hầu như không phụ thuộc vào áp suất.

Ảnh hưởng của nhiệt độ

Chất khí: Khí tự do Khí hòa tan Ht < 0

Do đó, k hi nhiệt độ tăng thì độ tan của chất khí trong chất lỏng giảm.

Chất rắn, lỏng:

Chất tan ở trạng thái chưa hòa tan Chất tan trong dung dịch

Như vậy, nếu sự hòa tan thu nhiệt, ∆Ht > 0, (chỉ xảy ra khi sự hòa chất rắn, chất

lỏng, như sự hòa tan NH4 NO3 trong nước), khi nhiệt độ tăng thì độ tan của chất rắn,

lỏng tăng theo. Còn nếu sự hòa tan chất rắn trong chất lỏng tỏa nhiệt, ∆Ht < 0, (như

sự hòa tan NaOH trong nước), thì khi tăng nhiệt độ, sự hòa tan sẽ giảm. Có thể giải

thích điều này dựa vào nguyên lý dịch chuyển cân bằng Le Châtelier.







2.3.5.2 Dung dịch bão hòa, dung dịch quá bão hòa

Dung dịch bão hòa là dung dịch trong đó chất tan trong dung dịch ở trạng thái cân

bằng với chất tan (nguyên chất) nằm bên ngoài dung dịch. Về mặt nhiệt động lực học,

dung dịch bão hòa là tr ạng thái bền, tại đó năng lượng tự do Gibbs của hệ có trị số cực

tiểu.

Dung dịch chưa bão hòa có nồng độ chất tan nhỏ hơn nồng độ chất tan trong dung

dịch bão hòa. Dung dịch chưa bão hòa có thể hòa tan thêm chất tan để đạt tới trạng thái

bão hòa.

Dung dịch quá bão hòa là dung dịch có nồng độ chất tan lớn hơn nồng độ chất tan

trong dung dịch bão hòa ở một nhiệt độ xác định. Tr ạng thái quá bão hòa là tr ạng thái

không bền, nó có khuynh hướng kết tinh phần chất tan (r ắn) dư khỏi dung dịch để

chuyển thành dung dịch bão hòa. Tuy nhiên, cũng có khi trạng thái quá bão hòa tồn tại

khá lâu là do sự kết tinh lượng chất rắn dư đòi hỏi phải có mầm kết tinh, thiếu mầm kết

sự kết tinh chất rắn dư không thể xảy ra. Để tạo ra mầm kết tinh ta có thể cho một tinh

thể nhỏ của chất tan vào dung dịch quá bão hòa, hoặc dùng đũa thủy tinh cọ vào thành

cốc chứa dung dịch…

2.3.6 Áp suất hơi của dung dịch[2,3]

2.3.6.1 Áp suất hơi bão hòa của chất lỏng nguyên chất

Các chất lỏng không nhiều thì ít đều bay hơi. Nếu bình chất lỏng không đậy kín

thì chất lỏng sẽ bay hơi dần cho đến hết. Nếu chất lỏng được giữ trong một bình kín thì

sự bay hơi và ngưng tụ là hai chiều của một quá tr ình thuận nghịch: khi tốc độ bay hơi

bằng tốc độ ngưng tụ, cân bằng động được thiết lập:

Hơi cân bằng động với chất lỏng của nó được gọi là hơi b ão hòa của chất lỏng.

Áp suất do hơi bão hòa gây ra trên bề mặt chất lỏng gọi là áp suất hơi bão hòa. Vì quá

trình bay hơi thu nhiệt, nên khi tăng nhiệt độ thì sự bay hơi tăng, do đó áp suất hơi bão

hòa tăng theo nhiệt độ.

Chất lỏng

Bay hơi (H > 0)

Chất hơi

Ngưng tụ (H < 0)







Áp suất hơi bão hòa là đại lượng đặc trưng cho sự bay hơi các chất lỏng. Các chất

lỏng khác nhau có áp suất hơi bão hòa khác nhau. Ở cùng nhiệt độ, chất nào dễ bay hơi

sẽ có áp suất hơi bão hòa lớn.

2.3.6.2 Áp suất hơi bão hòa của dung dịch chứa chất tan không bay hơi

Khi thêm một chất tan không bay hơi vào dung môi lỏng thì áp suất hơi bão hòa

của dung môi sẽ giảm. Nguyên nhân là khi thêm chất tan, nồng độ dung môi giảm, cân

bằng chuyển dịch theo chiều nghịch (ngưng tụ hơi) để bù lại sự giảm nồng độ của

dung môi, do đó lượng hơi dung môi trên bề mặt giảm, ngh ĩa là áp suất hơi bão hòa

của dung dịch giảm.

Ở cùng nhiệt độ, áp suất hơi bão hòa của dung dịch luôn luôn thấp hơn áp suất

hơi bão hòa của dung môi nguyên chất.

Gọi: Po – áp suất hơi bão hòa của dung môi nguyên chất.

P1 - áp suất hơi bão hòa của dung dịch (áp suất hơi bão của dung môi trong

dung dịch).

Ta có P = Po - P1 là độ giảm tuyệt đối áp suất hơi bão hòa của dung dịch (so với

dung môi nguyên chất).

o 12

o o

P - P ΔP = = χ

P P là độ giảm tương đối áp suất hơi bão hòa.

Định luật Raoult I: “Độ giảm tương đối áp suất hơi bão hòa của dung dịch loãng,

chứa chất tan không bay hơi, không điện ly, bằng phần mol chất tan trong dung dịch”.

Với dung dịch rất loãng, ta có:

(2 là phần mol chất tan trong dung dịch)

Do đó: 2o

1

nΔP P

n

2.3.7 Nhiệt độ sôi và quá trình sôi của dung dịch[2,3,6]

Số mol chất tan n2

Số mol dung môi n1 ≈

2







2.3.7.1 Nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất

Ở trạng thái lỏng lực hút giữa các phân tử còn đủ lớn để giữ chúng lại với nhau,

chỉ một số phân tử riêng biệt có động năng lớn mới có thể tách khỏi bề mặt chất lỏng

biến thành hơi.

Khi đun nóng, số phân tử có động năng lớn tăng và áp suất hơi bão hòa tăng cho

đến khi áp suất hơi bão hòa bằng áp suất khí quyển bên ngoài thì sự bay hơi diễn ra

trong toàn bộ thể tích chất lỏng. Đó là hiện tượng sôi.

Vậy nhiệt độ sôi của chất lỏng là nhiệt độ tại đó áp suất hơi bão hòa của chất lỏng

bằng áp suất khí quyển bên ngoài (760 mmHg hay 1 atm).

2.3.7.2 Nhiệt độ sôi của dung dịch chứa chất tan không bay hơi

Dung dịch sôi khi áp suất dung dịch bằng áp suất bên ngoài. Vì ở nhiệt độ xácđịnh áp suất dung dịch nhỏ hơn áp suất dung môi nên khi dung môi sôi thì dung dịch

chưa sôi. Để cho dung dịch sôi phải tăng nhiệt độ, do đó:

ts (dung dịch) > t

s (dung môi)

Nồng độ dung dịch càng tăng thì nhiệt độ sôi của dung dịch càng lớn.

2.3.7.3 Độ tăng nhiệt độ sôi – Định luật Raoult

Nội dung định luật: “Độ tăng nhiệt độ sôi của dung dịch tỉ lệ với nồng độ molalcủa dung dịch”.

Gọi: ts - nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất.

ts – nhiệt độ sôi của dung dịch.

Ta có độ tăng nhiệt độ sôi: ts = ts - ts

Do đó ts = K s C

Hay ts = K s(m/M)

Trong đó: C – nồng độ molal;

K s – hằng số nghiệm sôi, phụ thuộc bản chất dung môi;

m – số gam chất tan trong 1000 gam dung môi;

M – khối lượng mol phân tử chất tan.







2.3.7.4 Quá trình sôi của dung dịch

Trong quá trình sôi của dung môi nguyên chất, nhiệt độ không thay đổi.

Trong quá trình sôi của dung dịch, do dung môi bay hơi, nên nồng độ tăng và nhiệt sôi

cũng tăng.

Đến một lúc nào đó do sự bay hơi của dung môi dung dịch đạt mức bão hòa vàkhi đó một lượng dung môi bay ra thì có một lượng tương ứng chất tan kết tinh khỏi

dung dịch làm nồng độ dung dịch không đổi và nhiệt độ sôi của dung dịch cũng không

đổi.

2.3.8 Nhiệt độ kết tinh (đông đặc) của dung dịch[3,6]

2.3.8.1 Nhiệt độ đông đặc của dung môi nguyên chất

Xét quá trình làm lạnh cốc nước nguyên chất: lượng hơi nằm tr ên bề mặt pha lỏng

gây nên áp suất hơi. Khi giảm nhiệt độ thì áp suất hơi giảm, đến 0C thì xuất hiện tinh

thể nước đá hay xuất hiện pha rắn, pha rắn cũng bay hơi.

Để có cân bằng giữa pha rắn và pha lỏng thì áp suất hơi trên hai pha rắn và lỏng

phải bằng nhau.

Hay:

Trong quá trình đông đặc của dung môi nguyên chất, nhiệt độ không đổi.

2.3.8.2 Nhiệt độ đông đặc của dung dịch

Xét quá trình đông đặc của dung dịch trong nước. Do áp suất hơi của dung dịch

nhỏ hơn áp suất hơi của dung môi nguyên chất ở nhiệt độ xác định, nên khi dung môi

đông đặc thì dung dịch chưa đông đặc vì P pha

lỏng

P pha

r ắn

. Muốn dung dịch đông đặc

phải hạ nhiệt độ xuống. Do đó nhiệt độ đông đặc của dung dịch nhỏ hơn nhệt độ đông

đặc của dung môi.

hơi

Phơi(l) = P’hơi(r)

R ắn lỏng

Phơi(l) Phơi(r)







Khi nồng độ dung dịch tăng, áp suất hơi giảm nên nhiệt độ đông đặc của dung

dịch giảm.

2.3.8.3 Độ hạ điểm đông đặc – Định luật Raoult

Nội dung định luật: “Độ hạ điểm đông đặc của dung dịch tỷ lệ với nồng độ của

dung dịch”.

Gọi: tđ(dm) – nhiệt độ đông đặc của dung môi.

tđ(dd) – nhiệt độ đông đặc của dung dịch.

Ta có độ hạ điểm đông đặc: tđ = tđ(dm) - tđ(dd)

Nồng độ dung dịch tăng, áp suất giảm, nhiệt độ đông đặc giảm và tđ tăng.

Do đó: tđ = K đ.C (với C là nồng độ molal của dung dịch)

Hay: tđ = K đ(m/M)

(m: số gam chất tan trong 1000 gam dung môi; M: khối lượng phân tử chất tan)

2.3.8.4 Quá trình đông đặc của dung dịch

Khi làm k ết tinh dung dịch loãng của chất tan không bay hơi thì tinh thể rắn tách

ra lúc đầu là của dung môi nguyên chất.

Vì vậy trong quá tr ình này, nồng độ dung dịch tăng (do dung môi hóa r ắn tách

khỏi dung dịch còn chất tan thì hòa tan trong dung dịch) thì nhiệt độ đông đặc của

dung dịch giảm. Tuy nhiên nó không giảm mãi mà tới một lúc nào đó dung dịch đạt tới

tr ạng thái bão hòa thì đồng thời với sự kết tinh của dung dịch còn xảy ra sự k ết tinh

của chất tan.

Thành phần dung dịch lúc này không biến đổi nữa và nhiệt độ đông đặc của dung

dịch không đổi cho đến khi toàn bộ dung dịch chuyển sang thể rắn. Lúc này nhiệt độ

đông đặc của dung dịch thấp nhất.

2.3.9 Áp suất thẩm thấu[3,6]

Xét thí nghiệm sau: một ống thủy tinh hình chữ U được ngăn cách bởi một màng

bán thẩm ở giữa (màng bán thẩm là một loại màng ngăn có tính chất đặc biệt là chỉ cho

các phân tử dung môi thấm qua nhưng không cho các phân tử chất tan thấm qua). Cho

vào hai bên ống thể tích bằng nhau của dung môi nguyên chất và dung dịch chứa chất







tan. Sau một thời gian thể tích của dung dịch tăng còn thể tích dung môi nguyên chất

giảm. Quá tr ình chuyển dung môi nguyên chất sang dung dịch thông qua màng bán

thẩm được gọi là sự thẩm thấu. Tổng quát dung môi đi từ dung dịch loãng vào dung

dịch có nồng độ cao hơn qua màng bán thấm được gọi sự thẩm thấu.

Hình 2.3: Thí nghiệm xác định áp suất thẩm thấu

Khi hai chất lỏng tiếp xúc nhau qua màng bán thẩm, có sự chuyển các phân tử

dung môi từ dung môi nguyên chất sang dung dịch và ngược lại. Do trong dung dịch

có xảy ra sự tương tác giữa các phân tử chất tan và dung môi nên tốc độ chuyển các

phân tử dung môi từ dung dịch vào dung môi nguyên chất sẽ nhỏ hơn tốc độ của quá

trình ngược lại. Kết quả là số phân tử của dung môi sẽ chuyển vào dung dịch nhiều

hơn, làm tăng thể tích dung dịch. Sự gia tăng thể tích dung dịch, sẽ tạo nên một áp suấtcó tác động làm tăng vận tốc của quá tr ình chuyển các phân tử dung môi từ dung dịch

tr ở lại dung môi nguyên chất. Khi vận tốc của hai quá tr ình này bằng nhau, hệ đạt cân

bằng và thể tích dung dịch không gia tăng được nữa. Áp suất sinh ra do sự chênh lệch

cột chất lỏng của sự thẩm thấu được gọi là áp suất thẩm thấu.

Đối với các dung dịch loãng, mối liên hệ được biểu diễn bằng phương tr ình:

= CRT

Trong đó: - áp suất thẩm thấu trong khí quyển (atm).

C – nồng độ mol của chất tan.

R – hằng số khí lý tưởng.

T – nhiệt độ Kelvin (K).

Như vậy áp suất thẩm thấu cũng phụ thuộc vào nồng độ chất tan trong dung dịch.

Áp suấtthẩm thấu

Màng bánthẩm







Áp suất thẩm thấu cũng được sử dụng để xác định phân tử lượng của chất tan và được

dùng nhiều hơn các phương pháp khác bởi vì chỉ cần một nồng độ nhỏ của chất tan

cũng tạo nên một áp suất thẩm thấu có giá trị đáng kể.

2.4 Phản ứng hóa học[2,4,5]

2.4.1 Khái niệm

Phản ứng hóa học là quá trình chuyển đổi vật chất (biến đổi từ chất này thành

chất khác), các liên k ết hóa học trong các chất phản ứng trao đổi và tạo ra chất mới

(sản phẩm). Quá trình này luôn kèm theo một sự thay đổi năng lượng và tuân theo định

luật bảo toàn năng lượng. Phản ứng hóa học kết thúc khi có sự cân bằng hóa học h ay

các chất phản ứng đã được chuyển hóa hoàn toàn. Phản ứng hóa học có thể diễn ra

“tức thời”, không yêu cầu cung cấp năng lượng ban đầu, hoặc “không tức thời”, yêu

cầu cung cấp năng lượng ban đầu (nhiệt, ánh sáng, năng lượng điện).

2.4.2 Phân loại phản ứng hóa học[4,22]

2.4.2.1 Phản ứng hóa hợp

Phản ứng hóa hợp là phản ứng hóa học trong đó chỉ có một chất mới được tạo

thành (sản phẩm) từ hai hay nhiều chất ban đầu.

Ví dụ: CaO + H2O Ca(OH)

2

2.4.2.2 Phản ứng trao đổi

Phản ứng trao đổi là phản ứng hóa học trong đó các chất trao đổi cho nhau thành

phần cấu tạo của nó. Từ sự trao đổi này, chúng hình thành nên những chất mới.

Ví dụ: KI (dd) + AgNO3(dd) AgI + KNO3 (dd)

2.4.2.3 Phản ứng thế

Phản ứng thế là phản ứng trong đó một nguyên tử hay nhóm nguyên tử của phântử này được thay thế một nguyên tử hay một nhóm nguyên tử khác.

Ví dụ: CH4 + Cl2 as CH3Cl + HCl







2.4.2.4 Phản ứng phân hủy

Phản ứng phân hủy là phản ứng hóa học trong đó một chất bị phân hủy tạo ra hai

hay nhiều chất khác.

Ví dụ: 2KClO3 ot 2KCl + 3O2

2.4.3 Hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học[4,5]

Đặc điểm của phản ứng hóa học là có sự phóng thích hay hấp thụ năng lượng. Sự

tiến hành phản ứng có liên quan với sự phá vỡ các liên k ết hóa học này và xuất hiện

các liên k ết hóa học khác. Như vậy hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học được xác

định bởi hiệu năng lượng các liên k ết bị phá vỡ với các liên k ết được tạo thành, năng

lượng được giải phóng ở phản ứng hóa học được gọi là hóa năng. Thường phản ứng

hóa học xảy ra có k èm theo sự chuyển hóa năng thành nhiệt năng, và ngược lại trong

nhiều trường hợp nhiệt năng chuyển thành hóa năng.

Phản ứng hóa học k èm theo sự phát nhiệt được gọi là phản ứng tỏa nhiệt, còn

phản ứng xảy ra với sự hấp thụ nhiệt được gọi là phản ứng thu nhiệt.

Phản ứng tỏa nhiệt: là phản ứng hóa học trong đó có sự giải phóng năng

lượng dưới nhiều dạng. Năng lượng sinh ra ban đầu được lưu trữ trong các liên k ết hóa

học của các chất phản ứng. Thường nhiệt phát ra làm cho sản phẩm nóng lên.

Ví dụ: 2H2(k) + O2(k) 2H2O(l) H = - 285,84 kJ

Phản ứng thu nhiệt: là phản ứng hóa học trong đó xảy ra sự hấp thụ năng

lượng dưới dạng nhiệt hoặc năng lượng điện.

CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O H = + 45,77 kJ

Nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào khi một phản ứng hóa học xảy ra được gọi là hiệu

ứng nhiệt phản ứng. Sự phân hủy hợp chất phát nhiệt đi đôi với sự hấp thụ nhiệt, còn

sự phân hủy hợp chất thu nhiệt đi đôi với sự thoát nhiệt. Thường nhiệt thoát ra càng

nhiều khi phản ứng xảy ra thì chất tạo thành càng bền.

Nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào của một phản ứng hóa học được tính dựa vào định

luật Hess, do giáo sư G.I. Hess tìm ra năm 1840. Nội dung định luật: “Hiệu ứng nhiệt

của quá tr ình hóa học chỉ phụ thuộc vào bản chất và tr ạng thái của các chất ban đầu và

sản phẩm mà không phụ thuộc vào cách thực hiện phản ứng”.







2.4.4 Vận tốc phản ứng[5]

Vận tốc phản ứng là đại lượng cho biết sự nhanh hay chậm của phản ứng. Vận tốc

phản ứng được xác định bằng cách đo độ giảm số mol của tác chất hay độ tăng số mol

của sản phẩm trong một đơn vị thời gian.

Đối với phản ứng đồng thể trong pha khí hay trong dung dịch có thể tích không

đổi thì vận tốc phản ứng thường được xác định bằng cách đo độ giảm nồng độ mol của

tác chất hay độ tăng nồng độ mol sản phẩm trong một đơn vị thời gian.

Xét phản ứng đồng thể đồng pha: A + B C + D

Ở thời điểm t, giả sử nồng độ mol của A, B, C, D lần lượt l à [A], [B], [C], [D]. Ở

thời điểm t + t (t > 0), nồng độ của các chất lần lượt là:

[A] + [A], [B] + [B], [C] + [C], [D] + [D] với [A], [B] < 0; [C], [D] > 0

tb

Δ[A] Δ[B] Δ[C] Δ[D] v = - = - = =

Δt Δt Δt Δt

(Dấu trừ được thêm vào để vận tốc có trị số dương)

Vậy vận tốc thay đổi theo thời gian.

Vận tốc tức thời ở thời điểm t là:

d[A] d[B] d[C] d[D]V = - = - = =

dt dt dt dt

Tổng quát với phản ứng: mA + nB = pC + qD

Vậy vận tốc phản ứng là:

1 d[A] 1 d[B] 1 d[C] 1 d[D]V = - = - = =

m dt n dt p dt q dt

2.4.5 Xúc tác[5]


Chất xúc tác là những chất được dùng với một lượng rất nhỏ so với chất phản ứng

có tác dụng làm thay đổi vận tốc phản ứng hoặc định hướng phản ứng theo chiều mong







muốn, nhưng không đi vào thành phần của các sản phẩm phản ứng. Khi phản ứng kết

thúc, chất xúc tác không bị biến đổi về số lượng cũng như bản chất.

Những chất xúc tác làm tăng vận tốc phản ứng gọi là xúc tác dương (xúc tác).

Ngược lại những chất xúc tác làm giảm tốc độ phản ứng được gọi là xúc tác âm (chất

ức chế).

2.4.5.2 Tính chất của chất xúc tác

Chất xúc tác có tính chọn lọc. Mỗi chất xúc tác thường chỉ có tác dụng đối

với một phản ứng nhất định.

Trong trường hợp phản ứng thuận nghịch thì chất xúc tác không làm thay

đổi mức độ cân bằng, mà chỉ làm cho phản ứng mau đạt tới trạng thái cân bằng.

Tuy nhiên, chất xúc tác không làm mức cân bằng thiên về chiều nào nhiều hơn.

Như vậy chất xúc tác vừa làm tăng vận tốc phản ứng thuận vừa làm tăng vận

tốc phản ứng nghịch.

Chất xúc tác làm thay đổi vận tốc của một phản ứng chứ không thể gây

nên một phản ứng.

Có một số chất có mặt với số lượng rất nhỏ cũng đủ làm giảm hoặc làm

mất hoạt tính của chất xúc tác. Những chất như vậy được gọi là chất độc xúc

tác và lúc đó chất xúc tác được gọi là bị nhiễm độc. Ngược lại, có một số chất

tự nó không có tính xúc tác nhưng khi thêm vào chất xúc tác th ì nó lại làm tăng

hoạt tính của chất xúc tác này, những chất như vậy được gọi là chất kích thích

xúc tác.

Có những phản ứng mà trong đó tác chất hay sản phẩm của nó đóng vai

trò chất xúc tác thì được gọi là phản ứng tự xúc tác. Những phản ứng nào thay

đổi vận tốc do chính các chất được sinh ra trong phản ứng làm xúc tác thì vận

tốc của các phản ứng này tăng theo thời gian.

2.4.5.3 Tác động của chất xúc tác

Xúc tác trong môi trường đồng thể

Đây là trường hợp chất xúc tác và tác chất cùng hòa tan trong dung môi thích hợp

hay cùng hòa tan vào nhau để tạo thành một môi trường đồng nhất. Chất xúc tác đồng

thể thường gặp là các dung dịch acid, base, muối của các kim loại chuyển tiếp. Sự xúc







tác đồng thể thường gặp trong pha khí và pha lỏng. Trong sự xúc tác đồng thể, thường

chất xúc tác tác dụng với tác chất tạo một chất trung gian có hoạt tính mạnh nên chất

trung gian này dễ tham gia phản ứng tạo sản phẩm hơn, đồng thời trả lại chất xúc tác

lúc đầu.

Ví dụ: Phản ứng oxi hóa SO2 (khí) bằng O

2 (khí) với NO làm xúc tác để tạo khí SO

3

(khí).

2NO O2 2NO2

2SO2 NO2 2SO3 2NO

2SO2 2NO2 2SO3

NO

Chất xúc tác NO đã tham gia vào sự tạo thành chất trung gian NO2 r ồi sau đó chấtxúc tác NO được tái tạo.

Xúc tác trong môi trường dị thể

Đây là trường hợp chất xúc tác và tác chất không hòa tan vào nhau hoặc chất xúc

tác không hòa tan trong dung môi của môi trường phản ứng và do đó môi trường phản

ứng không đồng nhất nữa. Chất xúc tác dị thể thường gặp nhất ở pha rắn, còn các tác

chất phản ứng ở pha khí hoặc lỏng. Chất xúc tác dị thể thường gặp là kim loại chuyển

tiếp, các oxid kim loại.

Trong quá trình xúc tác dị thể, phản ứng xảy ra trên bề mặt chất xúc tác, tức phản

ứng xảy ra ở lớp giới hạn phân cách pha. Vì vậy đối với các phản ứng xúc tác dị thể

việc chuyển chất tham gia phản ứng từ trong thể tích tác chất đến miền phản ứng có

vai trò quan tr ọng. Mặt khác, hoạt tính của chất xúc tác phụ thuộc vào độ lớn và tính

chất bề mặt, thành phần hóa học của lớp bề mặt, cấu tạo và tr ạng thái của nó. Các yếu

tố này có liên quan đến hiện tượng bề mặt của sự khuếch tán và hấp phụ.

Một quá tr ình hóa học dị thể gồm một số giai đoạn nối tiếp nhau như sau:

Chuyển chất tới miền phản ứng.

Hấp phụ chất phản ứng lên bề mặt phân cách pha.

Phản ứng xảy ra tr ên bề mặt phân chia pha.

Quá trình tách (giải hấp phụ) sản phẩm khỏi bề mặt phân chia pha.

Chuyển sản phẩm phản ứng ra khỏi miền phản ứng.







Quá trình chuyển chất tới miền phản ứng đóng vai tr ò quan tr ọng. Việc chuyển

này được thực hiện chủ yếu bởi sự khuếch tán (khuếch tán tự nhiên hay khuếch tán

khuấy trộn).

Quá trình xúc tác dị thể có hai đặc trưng:

Quá trình xảy ra ở lớp đơn phân tử tr ên bề mặt chất xúc tác. Chất xúc tác không phải là những phân tử hay ion riêng r ẽ mà là một tập

hợp gồm những nguyên tử, phân tử hay ion.

Trong phản ứng xúc tác dị thể, tính chuyên biệt (chọn lọc, đặc thù) thể hiện rất r õ.

Tính chất chọn lọc của chất xúc tác cho phép hướng phản ứng theo chiều mong muốn.

Với chất xúc tác rắn dị thể muốn được hiệu nghiệm, chất xúc tác phải ở trạng thái bột

thật nhuyễn. Do chất xúc tác tác dụng ở bề mặt tiếp xúc nên cần diện tích tiếp xúc càng

lớn càng tốt. Tuy nhiên, không phải tất cả diện tích của chất xúc tác đều được sử dụngmà có những vị trí đặc biệt có hoạt tính mạnh mới gây ra sự xúc tác và những vị trí này

được gọi là các tâm hoạt động (hoạt tâm). Số tâm hoạt động này tỷ lệ với diện tích tiếp

xúc và có tác dụng thu hút tác chất tr ên bề mặt chất xúc tác để gây ra phản ứng. Vì lý

do nào đó mà các tâm này bị nghẽn, không hoạt động nữa, chất xúc tác mất hiệu

nghiệm, khi dó chất xúc tác bị nhiễm độc.

2.4.5.4 Xúc tác men

Men (enzyme) là những chất xúc tác có nguồn gốc sinh học, là những phân tử cấu

tạo từ acid amin và có cấu trúc không gian xác định của mạch polypeptid. Mỗi chất

men thường chỉ xúc tác cho một quá tr ình hóa học xác định nên có tính chuyên biệt rất

cao. Ngoài tính chuyên biệt cao, chất xúc tác men còn có đặc tính làm cho vận tốc

phản ứng xảy ra r ất nhanh trong điều kiện khá êm dịu (ở nhiệt độ, áp suất thông

thường).

2.4.6 Cân bằng hóa học[4,5]

2.4.6.1 Phản ứng thuận nghịch

Phản ứng thuận nghịch là phản ứng ở cùng điều kiện có thể xảy ra theo hai chiều

ngược nhau.

Ví dụ: CH3COOH(l) + C2H5OH(l) CH3COOC2H5(l) + H2O(l)Thuận

Nghịch







Sau một thời gian phản ứng đạt tới trạng thái cân bằng, nồng độ các chất không

thay đổi nữa. Đến khi vận tốc phản ứng thuận bằng với vận tốc phản ứng nghịch thì

nồng độ các chất trung bình không thay đổi nữa, khi đó phản ứng đạt tới trạng thái cân

bằng. Tr ạng thái cân bằng hóa học có các đặc điểm:

Tr ạng thái cân bằng hóa học bất biến theo thời gian. Có thể đi tới trạng thái cân bằng hóa học từ hai chiều ngược nhau.

Cân bằng hóa học là cân bằng động, tức khi đạt tới trạng thái cân bằng, hai

phản ứng thuận và nghịch vẫn tiếp tục xảy ra vớ i vận tốc bằng nhau.

Đại lượng đặc trưng cho trạng thái cân bằng của một phản ứng thuận nghịch là

hằng số cân bằng K.

2.4.6.2 Hằng số cân bằng

Giá tr ị của hằng số cân bằng trước hết phụ thuộc vào bản chất các chất phản ứng

và nhiệt độ.

Nếu hằng số cân bằng áp suất riêng của phản ứng thuận nghịch (K p) > 1 thì chiều

thuận chiếm ưu thế hơn chiều nghịch, K p càng lớn chiều thuận càng chiếm nhiều ưu

thế. Ngược lại, K p < 1 thì chiều nghịch ưu thế hơn chiều thuận.

Ngoài hằng số cân bằng áp suất riêng, còn sử dụng hằng số cân bằng cân bằng

nồng độ mol (K c), lượng chất biểu thị dưới dạng nồng độ mol.

2.4.6.3 Sự chuyển dịch cân bằng phản ứng. Định luật dời đổi mứ c cân bằng

Le Châtelier

S ự chuyển dịch cân bằng

Khi một hệ phản ứng đang ở trạng thái cân bằng thì áp suất riêng (hay nồng độ)

của các chất là không đổi. Dưới tác động từ bên ngoài (thay đổi nhiệt độ, áp suất,…),

cân bằng sẽ bị phá vỡ để rồi sau đó đạt tới trạng thái cân bằng mới ứng với giá trị mớicủa áp suất riêng (hay nồng độ), như vậy cân bằng đã chuyển dịch. Nếu kết quả của sự

chuyển dịch làm tăng áp suất riêng (hay tăng nồng độ) của sản phẩm, th ì cân bằng

chuyển dịch theo chiều thuận; trường hợp ngược lại, cân bằng chuyển dịch theo chiều

nghịch.

Định luật dời đổi mức cân bằng Le Châtelier [5]







Định luật dời đổi mức cân bằng Le Châtelier được nhà khoa học người Pháp

Henri Le Châtelier nghiên cứu và khái quát hóa. Nội dung định luật: “Trong một phản

ứng cân bằng, sự thay đổi một yếu tố làm xáo tr ộn mức cân bằng sẽ làm cân bằng dời

đổi theo chiều chống lại sự thay đổi ấy”.

Ảnh hưởng của nồng độ

Sự thay đổi nồng độ của một chất sẽ làm cân bằng dời đổi theo chiều chống lại sự

thay đổi ấy. Ngh ĩa là nếu làm tăng nồng độ một chất thì cân bằng sẽ dịch chuyển theo

chiều làm giảm nồng độ của chất này xuống (chiều chất này tham gia phản ứng); nếu

làm giảm nồng độ của một chất (lấy bớt chất này ra khỏi hệ phản ứng) thì cân bằng sẽ

dịch chuyển theo chiều làm tăng nồng độ chất này lên (chiều phản ứng tạo thêm chất

này).

Ảnh hưởng của áp suất

Trong một phản ứng cân bằng có liên hệ đến khí, khi làm tăng áp suất thì mức

cân bằng sẽ dời đổi theo chiều chống lại sự tăng áp suất, tức chiều làm giảm số mol

khí, còn khi làm giảm áp suất thì mức cân bằng sẽ dời đổi theo chiều làm tăng áp suất

lên, tức chiều tạo ra nhiều số mol khí hơn.

Gọi = tổng số hệ số mol khí sản phẩm - tổng số hệ số mol khí tác chất.

Nếu < 0 số mol khí bên sản phẩm < số mol khí bên tác chất.

Áp suất tăng (P tăng) phản ứng thiên về chiều thuận (chiều ít số mol khí

hơn).

Áp suất giảm (P giảm) phản ứng thiên về chiều nghịch (chiều tạo ra nhiều

số mol khí hơn).

Nếu = 0 số mol khí bên sản phẩm = số mol khí bên tác chất.

Sự thay đổi áp suất trong trường hợp này không ảnh hưởng đến sự dời đổi mức cân

bằng.

Nếu > 0 số mol khí bên sản phẩm > số mol khí bên tác chất.

Áp suất tăng (P tăng) phản ứng thiên về chiều nghịch (chiều ít số mol khí

hơn).

Áp suất giảm (P giảm) phản ứng thiên về chiều thuận (chiều tạo ra nhiều

số mol khí hơn).





CHƯƠNG 2: T ỎNG QUAN Luận văn tốt nghiệp


Ảnh hưởng của nhiệt độ

Trong một phản ứng cân bằng, khi tăng nhiệt độ, mức cân bằng sẽ dời đổi theo

chiều chống lại sự tăng nhiệt tức là chiều làm nhiệt độ hạ xuống (chiều thu nhiệt). Trái

lại, khi hạ nhiệt độ mức cân bằng sẽ dời đổi theo chiều làm nhiệt độ tăng lên (chiều tỏa

nhiệt).





CHƯƠNG 3: TH ỰC NGHIỆM Luận văn tốt nghiệp


CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM

3.1 Làm pha lê từ đồng (II) sulfat pentahydrat

3.1.1 Dụng cụ và thiết bị Becher 100 mL: 2 cái

Đũa thủy tinh, muỗng nhựa nhỏ.

Bếp điện

3.1.2 Hóa chất

Đồng (II) sulfat pentahydrat (CuSO4.5H2O)

Nước cất

3.1.3 Cách tiến hành[24,25]

Thực hiện theo các bước sau:

1. Đun khoảng 200 mL nước cất tr ên bếp điện đến khi nước nóng (không cần

sôi). Nhắc khỏi bếp.

2. Hòa tan đồng (II) sulfat pentahydrat vào nước đến khi không thể hòa tan

thêm được nữa. Sau đó rót phần dung dịch vào becher khác và loại bỏ phần chấtr ắn không tan còn lại. Thu được dung dịch đồng (II) sulfat quá bão hòa.

3. Khi dung dịch đồng (II) sulfat bão hòa nguội, cho vào becher chứa dung dịch

bão hòa một tinh thể đồng (II) sulfat pentahydrat nhỏ, hoặc có thể treo lơ lững

một cây kim trong dung dịch bằng cách buộc sợi chỉ vào một cây thước hoặc bút

chì hoặc bất kỳ vật gì có thể giữ cố định kim trong dung dịch. Tránh đừng để kim

chạm vào thành cốc. Khi dung dịch nguội xuất hiện các tinh thể nhỏ li ti tr ên mặt

dung dịch, dùng muỗng cẩn thận vớt bỏ đi. Để cốc ở nơi yên tĩnh và quan sát sự

phát triển của tinh thể.

4. Sau khoảng một ngày, tinh thể sẽ to dần lên. Nếu sử dụng cây kim thì các

tinh thể sẽ bám vào cây kim. Để các tinh thể lớn hơn nữa, ta rót phần dung dịch

trong cốc ra rồi tiếp tục hòa tan thêm đồng (II) sulfat pentahydrat đến khi được

dung dịch quá bão hòa, r ồi lại cho tinh thể vừa phát triển ở tr ên vào cốc.







Hình 3.1: Tinh thể đồng (II) sulfat pentahydrat

lớn dần trong dung dịch

Quá trình cứ lặp lại như vậy không bao lâu sẽ được một tinh thể đồng (II) sulfat

pentahydrat khổng lồ có màu xanh lam và lấp lánh ánh sáng giống như pha lê vậy.

Hình 3.2: Tinh thể đồng (II) sulfat pentahydrat Hình 3.3: Tinh thể đồng (II) sulfat

dạng khối lớn pentahydrat bám vào cây kim

Nếu không có đồng (II) sulfat pentahydrat thì có thể dùng kali dicromat

(K 2Cr 2O7), phèn chua, muối ăn (NaCl), nickel sulfat (NiSO4),…để làm pha lê với

nhiều màu sắc khác nhau nhưng thời gian kết tinh có thể sẽ nhanh hoặc chậm hơn.

3.1.4 Giải thích

Đồng (II) sulfat pentahydrat (CuSO4.5H2O) là một tinh thể tam tà màu xanh lam,

trong đó ion Cu2+ được bố trí kiểu bát diện lệch. Bao quanh ion Cu2+ có bốn phân tử

nước cùng nằm tr ên một mặt phẳng, hai nhóm SO42- nằm ở hai phía của mặt phẳng và







trên cùng một trục. Còn phân tử nước thứ năm, bằng liên k ết hydro liên k ết với một

phân tử nước của mặt phẳng và với một nhóm SO42-.

[23]

Hình 3.4: Cấu trúc tinh thể

đồng (II) sulfat pentahydrat

Đồng (II) sulfat pentahydrat tan trong nước (320 g/L (20C), 618 g/L (60C),

1140 g/L (100C)); tan trong metanol (10,4 g/L (18C)); không tan trong etanol. Khiđun nóng, đồng (II) sulfat pentahydrat mất nước dần và đến 200C biến thành muối

khan đồng sulfat (CuSO4), tại 650C bị phân hủy thành đồng (II) oxid.[23]

CuSO4.5H2O CuSO4.3H2O CuSO4.H2O CuSO4

CuSO4.5H2O CuO

Đồng (II) sulfat pentahydrat được điều chế bằng cách hòa tan đồng (II) oxid,

hydroxid hay muối carbonat trong dung dịch acid sulfuric.[23]

Đồng (II) sulfat pentahydrat được dùng vào việc tinh chế đồng kim loại bằng

phương pháp điện phân, dùng làm thuốc trừ sâu trong công nghiệp và dùng để điều chế

nhiều hợp chất của đồng.[23]

Đồng (II) sulfat pentahydrat là một chất kích thích. Gây ngứa da nếu tiếp xúc; mắt

tiếp xúc với đồng (II) sulfat pentahydrat có thể gây ra viêm k ết mạc, viêm màng mí

mắt, viêm loét và làm đục giác mạc; gây ngộ độc nếu nuốt phải (1 – 12 gam).[23]

Đồng (II) sulfat pentahydrat bán trên thị trường có dạng là các tinh thể nhỏ, để có

được dạng khối lớn ta phải hòa tan chúng vào nước rồi kết tinh lại. Thông thường, quá

trình k ết tinh lại được dùng để loại bỏ tạp chất có trong hợp chất r ắn ban đầu. Ở đây,

k ết tinh lại để tạo ra các pha lê đồng (II) sulfat pentahydrat dạng khối lớn, tuy nhiên

650C

63C 109C 200C







quá trình k ết tinh lại còn tùy thuộc vào các điều kiện như nhiệt độ kết tinh, thời gian

k ết tinh, nồng độ dung dịch kết tinh… Nếu làm lạnh dung dịch đột ngột, kích thước

tinh thể nhỏ và không thể kết thành khối lớn, ngược lại để nguội dung dịch từ từ và

trong vài ngày thì các tinh thể có điều kiện để phát triển thành khối lớn.[26]

Hình 3.5: Tinh thể đồng (II) sulfat pentahydrat bán trên thị trường

Trong thí nghiệm, cho vào dung dịch bão hòa một tinh thể đồng (II) sulfat

pentahydrat nhỏ hay cây kim để tạo trung tâm kết tinh. Các tinh thể tạo thành sẽ tập

trung k ết dính vào trung tâm đó. Nếu không có tâm kết tinh, các tinh thể sẽ kết tinh

thành các tinh thể nhỏ và r ời rạc, khó tạo thành khối lớn. Tuy nhiên cũng sẽ có vài tinh

thể lớn hơn, ta có thể chọn các tinh thể đó để kết tinh tiếp tục.

Trong quá trình làm nguội dung dịch, trên mặt dung dịch có xuất hiện các tinh thể

nhỏ li ti, cần phải vớt bỏ, vì các tinh thể này nếu to dần lên sẽ rơi xuống đáy dung dịch

và k ết dính vào tinh thể mà ta muốn phát triển, làm tinh thể phát triển không như ý

muốn. Thêm nữa, cần phải để cốc chứa dung dịch bão hòa đồng (II) sulfat pentahydrat

ở nơi yên tĩnh vì đây là một trong những điều kiện để tinh thể phát triển to hơn. Tùy

vào ý thích, mà ta có thể phát triển tinh thể từ nhỏ đến lớn theo ý muốn.







Hình 3.6: Tinh thể lớn bị các tinh thể nhỏ bám vào

3.2 “Nước đá” nóng

3.2.1 Dụng cụ và thiết bị

Becher 100 mL: 1 cái

Đũa thủy tinh

Chậu thủy tinh

Bếp điện, máy khuấy từ gia nhiệt.

3.2.2 Hóa chất

Natri acetat trihydrat (CH3

COONa.3H2

O)

Nước cất

3.2.3 Tiến hành thí nghiệm[29,30,31]


1. Đun khoảng 50 mL nước cho đến khi nước nóng hoặc gần sôi. Không nên

đun quá sôi.

2. Hòa tan natri acetat vào nước. Hòa tan vào trong nước càng nhiều càng tốt,

các tinh thể sẽ càng dày đặc khi chúng đóng thành băng. Khuấy đều cho đến

khi natri acetat không còn có thể hòa tan trong nước. Liên tục khuấy đều hỗn

hợp. Thu được dung dịch quá bão hòa.

3. Đổ dung dịch vào một becher khác. Đặt becher chứa dung dịch natri acetat

quá bão hòa trong tủ lạnh để làm mát dung dịch, hoặc để dung dịch nguội từ







từ. Nhưng dung dịch lạnh là tốt nhất. Tuy nhiên, không nên làm lạnh bằng

cách ngâm đá.

4. Khi dung dịch đã lạnh, đổ dung dịch vào chậu thủy tinh. Chậu thủy tinh phải

khô ráo.

Hình 3.7: Dung dịch natri acetat quá bão hòa

5.

Sau đó rắc một ít tinh thể natri acetat (bằng đầu tăm) vào chậu chứa dung

dịch trên.

Hình 3.8: Dung dịch natri acetat Hình 3.9: Quá trình k ết tinh hoàn tất

đang kết tinh

Ngay lập tức tinh thể k ết tinh có màu tr ắng trông giống như nước đá k ết tinh,

đồng thời tỏa nhiệt (~ 55,5C). Như vậy ta đã có được “nước đá” nóng.







Hình 3.10: Nhiệt độ của dung dịch Hình 3.11: Nhiệt độ tỏa ra

khi được làm lạnh khi dung dịch kết tinh

Ngoài ra ta có thể trổ tài điêu khắc bằng cách cho một ít tinh thể natri acetat lên

đĩa petry hoặc chậu thủy tinh, khay. Tiếp theo đổ dung dịch natri acetat quá bão hòa

lên đĩa petry. Tinh thể kết tinh nhanh chóng theo vị trí dung dịch ta đổ lên đĩa petry.

Tùy vào sở thích, có thể tạo các hình khác nhau.

Hình 3.12: Dung dịch kết tinh ngay Hình 3.13: Tinh thể natri acetat

khi gặp tinh thể hình dạng giống như con vật







3.2.4 Giải thích

Natri acetat trihydrat là một tinh thể đơn tà màu tr ắng không màu, nóng chảy ở

58C, nhiệt độ sôi là 122C. Tan hoàn toàn trong nước (36,2 g/100 mL (0C), 46,4

g/100 mL (20C), 139 g/100 mL (60C), 170,15 g/100 mL (100C)); tan trong etanol

(5,3 g/100 mL).[28]

Natri acetat trihydrat sử dụng rất rộng r ãi, được dùng trong các ngành công

nghiệp thuộc da, nhuộm; là chất phụ gia thực phẩm; sản xuất dầu mỏ; sơn tĩnh điện;

xây dựng; dùng làm dung dịch đệm,…[27,28]

Khi dung dịch natri acetat đạt trạng thái quá bão hòa và được làm lạnh, dung dịch

này có khả năng làm chậm đông đến nhiệt độ phòng mà không bị kết tinh. Đó là do

dung dịch chưa có “nhân” kết tinh. Nếu ta thêm vào một ít tinh thể hoặc dùng đũa thủy

tinh cọ vào thành becher thì dung dịch sẽ kết tinh ngay lập tức. Mặt khác, do natri

acetat khi hòa tan trong nước đã hấp thu nhiệt nên khi k ết tinh sẽ giải phóng lượng

nhiệt đã hấp thu, làm quá trình k ết tinh nóng lên. Lượng natri acetat hòa tan trong nước

càng nhiều thì khi k ết tinh, tinh thể thu được sẽ cứng như đá. Đồng thời tinh thể natri

acetat có màu tr ắng. Kết hợp các tính chất trên, ta có được “nước đá” nóng khi natri

acetat k ết tinh. Natri acetat trihydrat dễ dàng nạp lại nhiệt bằng cách đun nóng chảy

cho đến khi tất cả các tinh thể bị tan chảy. Vì thế, nó có thể tái chế để sử dụng không

ngừng.

Trong thí nghiệm, không nên làm lạnh dung dịch bằng cách ngâm nước đá vì nếu

dung dịch lạnh đột ngột, các tinh thể có thể sẽ kết tinh ta sẽ không làm được “nước đá”

nóng.

3.3 Cây phủ tuyết


Becher 250 mL hoặc 400 mL: 1 cái

Đĩa petry: 1 cái

Muỗng nhựa nhỏ

Bếp điện







3.3.2 Hóa chất

Acid benzoic (C6H5COOH)

Etanol (C2H5OH)

Một cành cây nhỏ

3.3.3 Tiến hành thí nghiệm[33]


1. Cho khoảng 20 gam acid benzoic vào becher. Dùng nút nhựa cao su có lỗ

r ỗng ở giữa để đặt cành cây vào giữ cho cành cây được thẳng đứng, hoặc có

thể dùng vật khác để giữ cành cây. Sau đó đặt cành cây vào becher, dùng đĩa

petry như một cái nắp đậy lên miệng becher. Không nên đậy kín miệng cốc.

Hình 3.14: Becher chứa acid benzoic và cành cây

2. Đặt becher lên bếp điện, chỉnh nhiệt độ của bếp điện đến khoảng 100C

(không đun nóng quá nhiệt độ này).Sau một khoảng thời gian, quan sát thấy có khói trắng bốc lên trong becher. Khi

bay lên đến miệng cốc, gặp lạnh các đám khói ngưng tụ rơi xuống và bám lên cành cây

đặt trong cốc và thành trong của becher. Chỉ vài phút sau đó cành cây đã được phủ đầy

“tuyết” bằng các tinh thể của acid benzoic.







Hình 3.15: Cành cây đã được phủ đầy “tuyết”

Khi thí nghiệm kết thúc, tưới etanol lên trên cành cây và thành trong của becher

để hòa tan tinh thể acid benzoic. Không nên mở nắp đậy becher ra. Sau đó rửa thật

sạch dụng cụ bằng nước.

3.3.4 Giải thích

Acid benzoic là tinh thể đơn tà không màu hoặc có màu tr ắng, nóng chảy ở

122,35C, nhiệt độ sôi là 249C, thăng hoa ở 100C. Độ hòa tan trong nước là 0,34

g/100 mL (25C), tan trong metanol, etanol và tetrahydrofuran (THF).[32]

Acid benzoic được sử dụng như nguồn nguyên liệu để sản xuất các hóa chất khác

như benzoyl clorur, phenol, natri benzoat,…; dùng trong bảo quản thực phẩm; trong

dược phẩm.[32]

Acid benzoic gây kích thích khi tiếp xúc, nếu hàm lượng vượt quá 5 mg/kg thể

tr ọng/ngày sẽ gây độc, làm ảnh hưởng đến gan và thận.[32]

Acid benzoic thăng hoa chuyển trực tiếp từ trạng thái rắn sang khí m à không qua

tr ạng thái lỏng. Khi đun nóng hơi acid bốc lên trong cốc tạo thành một đám sương mù,

r ồi sau đó ngưng tụ thành dạng tinh thể. Các tinh thể acid benzoic phát triển ngay tr ên

bề mặt rắn mà nó tiếp xúc (tr ên cành cây và thành trong của becher nếu bề mặt này có

vài vết xước). Hình dạng của tinh thể bám lên cành cây trông giống như cây được phủ

đầy “tuyết”.







Trong thí nghiệm này phải điều chỉnh nhiệt độ của bếp điện ở 100C vì acid

benzoic thăng hoa ở 100C, nếu đun nóng quá nhiệt độ này, acid sẽ nóng chảy (nhiệt

độ nóng chảy của acid benzoic là 122,35C).

Cần phải đậy cốc, vì hơi acid benzoic độc, nếu hít phải sẽ ảnh hưởng đến sức

khỏe. Tuy nhiên không đậy kín cốc khi đun để tránh vỡ cốc nếu áp suất bên trong quálớn.

Acid benzoic tan trong metanol, etanol và tetrahydrofuran (THF). Do đó dùng

etanol để hòa tan tinh thể acid benzoic vì etanol là dung môi dễ tìm và tính độc thấp.

Phương tr ình phản ứng.

CO OH

C2H5OH

CO OC2H5

H2O

Benzoic acid Ethanol Ethyl benzoate

Lưu ý

Đeo khẩu trang, kính bảo hiểm (nếu có) và tiến hành thí nghiệm ở nơi

thoáng khí.

Nếu bị dính acid benzoic, hãy r ửa ngay bằng xà phòng và xối nhiều nước.

3.4 Viên đường bốc cháy


Một cái kẹp sắt

Que diêm, đèn cồn

3.4.2 Hóa chất Hai viên đường thật khô

Một ít tàn thuốc lá








Dùng k ẹp sắt, kẹp viên đường và hơ nó trên ngọn lửa đèn cồn. Viên đường dần

dần chuyển sang màu vàng thẫm và sau đó, đường chảy ra, chuyển hóa thành một dạng

polymer gọi là caramel. Nếu dùng đèn bunsen (có nguồn năng lượng lớn) đốt cũng cho

hiện tượng tương tự. Chứ đường không cháy.

Lấy một viên đường khác, phủ tàn tro thuốc lá khắp viên đường.

Hình 3.16: Viên đường chưa phủ Hình 3.17: Viên đường đã được phủ

tàn thuốc lá tàn thuốc lá

Dùng k ẹp sắt kẹp viên đường, đưa lên ngọn lửa đền cồn đốt, viên đường bốc cháy

dần chuyển thành carbon (màu đen). Chứ không nóng chảy thành caramel. Hoặc dùng

que diêm đốt, viên đường cũng bốc cháy.

Hình 3.18: Viên đường được phủ tàn thuốc lá

bốc cháy khi đốt tr ên ngọn lửa đèn cồn







3.4.4 Giải thích

Đường ăn (saccarose, sucrose – C12H22O11) là các tinh thể đơn tà màu trắng,

không mùi có vị ngọt. Tan hoàn toàn trong nước (2000 g/L ở 25C). Phân tử saccarose

được cấu tạo bởi glucose và frutose liên k ết với nhau bằng liên k ết glycosid. Saccarose

phân hủy khi nóng chảy ở 186C tạo thành caramel.[34]

Saccarose được sản xuất trong công nghiệp chủ yếu từ mía và củ cải đường. Nó

được sử dụng chính trong thực phẩm, sản xuất bánh kẹo…[34]

Phản ứng hóa học xảy ra luôn luôn kèm theo sự đứt và ráp liên k ết. Sự đứt liên

k ết và ráp liên k ết có thể xảy ra đồng thời hoặc không đồng thời. Muốn cho phản ứng

xảy ra thì hai phân tử phải va chạm vào nhau và phải có năng lượng thích hợp để tạo

phản ứng hóa học. Năng lượng tối thiểu mà hóa chất cần phải có thêm so với trạng thái

ban đầu để tạo phản ứng hóa học được gọi là năng lượng hoạt hóa (năng lượng kích

động). Năng lượng hoạt hóa càng cao thì phản ứng xảy ra càng chậm.[5]

Là một chất hữu cơ, đường có thể cháy được dưới tác dụng của ngọn lửa và oxi

không khí. Tuy nhiên, năng lượng của ngọn lửa đèn cồn hay đèn bunsen không đủ để

“khơi mào” phản ứng cháy mà chỉ đủ làm đường chảy ra và tạo thành caramel (phản

ứng polymer hóa).

Muốn cho đường cháy được, ta phải: hoặc nâng năng lượng của ngọn lửa lên nữa,

hoặc làm thế nào để phản ứng cháy cần ít năng lượng hơn. Trong hai phương pháp trên

thì phương pháp làm giảm năng lượng của phản ứng cháy là đơn giản hơn. Đó là dùng

tàn thuốc lá, có tác dụng như một chất xúc tác cho phản ứng cháy. Chất xúc tác l à chất

không bị mất đi trong quá tr ình phản ứng mà chỉ có tác dụng làm cho phản ứng xảy ra

được dễ dàng hơn bằng cách giảm “năng lượng hoạt hóa” của phản ứng xuống.

Trong tàn tro thuốc lá chứa một số muối, oxid vô cơ và một số hợp chất của litium (Li)

có tác dụng xúc tác cho phản ứng cháy. Sự có mặt của chất xúc tác khiến phản ứng

cháy có thể xảy ra ngay cả khi dùng ngọn lửa que diêm có năng lượng thấp.

3.5 Trứng không vỏ

3.5.1 Dụng cụ

Hũ nhựa có nắp đậy: 1 cái







Muỗng nhựa lớn: 1 cái

3.5.2 Hóa chất

Acid acetic đậm đặc (99,6%)

Nước cất

Tr ứng gà (vịt): 1 quả

3.5.3 Tiến hành thí nghiệm[37,38]


1. Trước tiên, pha acid acetic đậm đặc (99,6%) thành acid acetic loãng có nồng

độ ~ 5% (giấm ăn). Đong khoảng 50 mL acid acetic đậm đặc pha với 950

mL nước cất, ta được 1000 mL acid acetic loãng có nồng độ ~ 5%. Hoặc có

thể dùng giấm ăn thay cho acid acetic loãng.2. Đặt quả trứng vào hũ chứa.

Hình 3.19: Quả trứng đặt trong một cái hũ có nắp đậy

3.

Cho từ từ acid acetic loãng vừa pha ở tr ên vào hũ đến khi ngập trứng. Quansát thấy xuất hiện những bọt nhỏ li ti xuất hiện bao xung quanh quả trứng.

Đậy nắp hũ chứa và cho vào tủ lạnh, để trong 24 giờ .







Hình 3.20: Quả trứng được ngâm trong dung dịch

acid acetic loãng

4. Dùng muỗng nhựa lớn vớt quả trứng ra. Cẩn thận đổ bỏ dung dịch acid

acetic cũ. Đặt quả trứng trở lại hũ và cho acid acetic loãng mới vào. Sau đó

đặt hũ vào tủ lạnh trong khoảng 24 giờ tiếp.

Hình 3.21: Sau hai ngày quả trứng mất lớp vỏ bên ngoài

5.

Sau đó, lấy quả trứng ra, để ráo.







Hình 3.22: Một quả tr ứng không vỏ

Như vậy ta đã có quả trứng không vỏ, trong mờ với màng bao bên ngoài r ất mềm

dẻo chứ không còn cứng như trước nữa.

3.5.4 Giải thích Acid acetic là một acid hữu cơ, dạng lỏng không màu có vị chua. Nóng chảy ở

16,5C do đó acid acetic chủ yếu tồn tại ở dạng lỏng ở điều kiện thường, sôi ở

118,1C. Tan hoàn toàn trong nước. Phân tử gồm nhóm metyl (-CH3) liên k ết với

nhóm carboxyl (-COOH). Nguyên tử hydro trong nhóm carboxyl có thể cung cấp một

ion H+ (proton) làm cho acid acetic có tính acid. Khi nung trên 440C, acid acetic phân

hủy tạo ra carbon dioxid và metan.[36]

CH3COOH CO2 + CH4

Acid acetic được sản xuất theo cả hai phương pháp sinh học và tổng hợp. Lượng

acid sản xuất theo phương pháp sinh học chỉ chiếm 10% sản lượng, nhưng đó là

phương pháp quan trọng để sản xuất giấm (nồng độ acid acetic 2 – 6%). Khoảng 75%

acid acetic sản xuất trong công nghiệp theo phương pháp carbonyl hóa metanol, 15%

còn lại được sản xuất từ các phương pháp thay thế (oxi hóa acetaldehyd, oxi hóa

etylen, lên men oxi hóa, lên men k ỵ khí).[36]

Acid acetic được sử dụng chủ yếu trong sản xuất hóa chất như sản xuất monome r

vinyl acetat, anhydrid acetic; dùng làm dung môi…[36]

Trong vỏ trứng có chứa các hợp chất vô cơ mà thành phần chính là calcium

carbonat (CaCO3). Acid acetic có thể phá vỡ tinh thể calcium carbonat r ắn hình thành

440C







nên vỏ trứng khi ngâm quả trứng vào acid acetic loãng. Acid acetic tuy là một acid hữu

cơ yếu, nhưng vẫn mạnh hơn acid carbonic nên nó đẩy được CO2 ra khỏi muối

carbonat (có trong vỏ trứng). Các cation calcium hòa tan trong dung dịch, trong khi

anion carbonat chuyển thành carbon dioxid (CO2) – chính là những bọt nhỏ li ti xuất

hiện xung quanh vỏ trứng. Phương tr ình phản ứng:

2CH3COOH + CaCO3 (CH3COO)2Ca + CO2 + H2O

(CH3COO)2Ca 2CH3COO- + Ca2+

Cần phải pha loãng acid acetic đậm đặc, vì nếu ngâm trứng trong acid đậm đặc sẽ

làm biến tính bất thuận nghịch các thành phần có trong trứng. Dựa vào công thức tính

nồng độ phần trăm, ta tính được thể tích cần pha như sau: Gọi: C% là nồng độ phần trăm của acid acetic.

mct là khối lượng của acid acetic.

mdd là khối lượng của dung dịch.

Vdd là thể tích dung dịch.

D là khối lượng riêng của dung dịch.

V1, V2 lần lượt là thể tích của dung dịch acid acetic đậm đặc và loãng.

Ta có:

ct ct

dd dd

ct ct

1 2

2

1

m mC% = *100 = *100

m V *D

m *100 m *10099,6% = ; 5% =

V *D V *D

V99,6 =

5 V

Nếu muốn pha 1000 mL dung dịch acid acetic loãng thì lấy V2 = 1000.

500 mL dung dịch acid acetic loãng thì lấy V2 = 500.

Với V2 = 1000 thì thể tích acid acetic đậm đặc cần lấy là:

1

5*1000V = = 50,2

99,6 (mL)







Vậy thể tích acid acetic đậm đặc cần lấy để pha được 1000 mL dung dịch acid

acetic loãng có nồng độ ~ 5% là 50,2 mL.

Tuy nhiên không cần lấy chính xác, nồng độ chênh lệch không lớn sẽ ảnh hưởng

không không đáng kể đến k ết quả thí nghiệm.

Khi vỏ trứng đã hòa tan hoàn toàn trong dung dịch acid acetic loãng, bây giờ quả

tr ứng chỉ còn một màng bao bọc bên ngoài r ất mỏng manh.

3.6 Nổi ch ìm những viên long não

3.6.1 Dụng cụ

Chậu thủy tinh hoặc becher 400 mL

Muỗng nhựa nhỏ

3.6.2 Hóa chất

Acid acetic loãng (~ 5%)

Natri carbonat (Na2CO3)

Màu thực phẩm

Vài viên long não

Nước cất


Cho acid acetic loãng vào chậu thủy tinh, sau đó thả các viên long não vào. Quan

sát thấy các viên long não chìm xuống đáy.

Hình 3.23: Các viên long não chìm xuống đáy chậu thủy tinh







Sau đó, thêm vào chậu thủy tinh một lượng nhỏ natri carbonat (Na2CO3) thì có

hiện tượng sủi bọt khí và các viên long não nổi dần lên. Nhưng khi nổi lên tới mặt

nước trong chậu thì lại chìm xuống đáy. Hiện tượng cứ như vậy lặp đi lặp lại nhiều lần

trông r ất thú vị.

Hình 3.24: Bọt khí bám lên Hình 3.25: Các viên long não

các viên long não bắt đầu nổi lên

Thêm vào chậu một ít màu thực phẩm (xanh, hồng, vàng,…) sẽ góp phần làm thí

nghiệm thêm đẹp mắt.

Hình 3.26: Các viên long não nổi chìm trong chậu thủy tinh có chứa màu thực phẩm

3.6.4 Giải thích

Natri carbonat có dạng là chất rắn màu tr ắng, không mùi, hút ẩm trong không khí.

Nóng chảy ở 851C (khan, Na2CO3), 100C (natri carbonat monohydrat,







Na2CO3.H2O), 34C (natri carbonat decahydrat, Na2CO3.10H2O). Sôi ở 1600C

(khan). Tan hoàn toàn trong nước, không tan trong rượ u. Được sản xuất với số lượng

lớn từ muối ăn (NaCl) và đá vôi (CaCO3) theo phương pháp solvay. Natri carbonat

được sử dụng trong nhiều lĩnh vực: sản xuất thủy tinh, chất làm mềm nước, phẩm

nhuộm, làm chất phụ gia trong thực phẩm.[41]

Natri carbonat là muối của acid yếu và base mạnh, trong dung dịch nó bị thủy

phân tạo dung dịch có tính base. Khi gặp acid acetic loãng sẽ phát sinh phản ứng tạo ra

khí carbonic (CO2). Bọt khí carbonic bám vào các viên long não, tựa như những “cái

phao” bám vào viên long não, làm cho viên long não được nâng lên. Khi các viên long

não nổi lên mặt nước, chất khí trong bọt khí khuếch tán vào không khí, viên long não

mất “phao” đỡ nên lại chìm xuống. Các bọt khí tiếp tục bám vào viên long não làm các

viên long não nổi lên r ồi lại chìm xuống. Do các viên long não có cấu tạo xốp nên các bọt khí dễ bám vào và cũng dễ vỡ để phân tán vào không khí. Quá trình cứ lặp đi lặp

lại. Phương tr ình phản ứng:

2CH3COOH + Na2CO3 2CH3COONa + CO2 + H2O

Trong thí nghiệm nên cho natri carbonat vào sau cùng, nếu cho vào trước natri

carbonat sẽ phản ứng với acid acetic làm giảm lượng khí carbonic sinh ra, lượng khí

còn lại bám vào viên long não sẽ ít, làm thí nghiệm kém hấp dẫn.

Nên chọn các viên long não với nhiều màu sắc khác nhau để thí nghiệm thêm thú

vị. Có thể thay acid acetic loãng bằng giấm ăn và natri carbonat bằng natri bicarbonat

(NaHCO3).

Hoặc có thể sử dụng acid clorhydric (HCl) đậm đặc (phản ứng sẽ xảy ra nhanh

hơn so với acid clorhydric loãng) cho phản ứng với calcium carbonat (CaCO3) cũng

cho hiện tượng tương tự. Phương tr ình phản ứng.

2HCl + CaCO3 CaCl2 + CO2 + H2O

Đây là thí nghiệm vui nên chọn các hóa chất dễ tìm, r ẻ tiền và ít độc hại để sử

dụng.







3.7 Cột than đen

3.7.1 Dụng cụ


Becher 100 mL: 1 cái Becher 400 mL: 1 cái

Đũa thủy tinh

3.7.2 Hóa chất

Acid sulfuric đậm đặc (95% - 98%)

Đường saccarose (C12H22O11 - đường ăn)


Tiến hành theo các bước sau:

1. Trước tiên, cho khoảng 30 gam đường saccarose vào becher 100 mL và đặt

becher trong một becher khác có dung tích 400 mL.

2. Đong khoảng 15-20 mL acid sulfuric đậm đặc cho vào becher 50 mL.

Hình 3.27: Becher chứa đường được đặt trong một becher khác

3. Sau đó, đổ từ từ becher chứa acid sulfuric đậm đặc vào becher có chứa

đường. Dùng đũa thủy tinh khuấy đều.







Hình 3.28: Cho từ từ acid vào becher chứa đường

Quan sát thấy đường chuyển sang màu vàng thẫm rồi hóa đen. Sau một vài phút

đường bị than hóa. Cột than bị đẩy giật lên từ từ khỏi miệng cốc và có khói tr ắng bay

ra đồng thời tr ên bề mặt cột than có sủi bọt khí.

Hình 3.29: Đường bị hóa nâu Hình 3.30: Đường bị than hóa

tạo thành cột than đen

3.7.4 Giải thích

Acid sulfuric (H2SO4) là một acid vô cơ mạnh, thường tồn tại ở dạng dầu trong

suốt, không màu, không mùi. Nó hòa tan trong nước theo bất kỳ tỷ lệ nào, đồng thời







tỏa nhiệt. Nóng chảy ở 10C, đó là lý do tại sao acid sulfuric thườ ng tồn tại ở dạng

lỏng. Sôi ở 338C. Acid sulfuric là một chất ăn mòn mạnh.[43]

Trong tự nhiên, acid sulfuric được tạo thành bởi quá tr ình oxi hóa quặng pyrit

(pyrit sắt). Trong công nghiệp, acid sulfuric được sản xuất từ lưu huỳnh, oxi và nước

theo công nghệ tiếp xúc. Mặc dù có thể sản xuất acid sulfuric 100%, nhưng nó sẽ mấtSO3 ở điểm sôi để tạo ra acid 98,3%. Vì vậy mà chỉ có acid sulfuric 98,3% chứ không

có acid sulfuric 100%.[42]

Acid sulfuric được sử dụng rộng r ãi trong nhiều lĩnh vực như phẩm nhuộm, luyện

kim, chất dẻo, chất tẩy rửa, giấy sợi, phân bón, thuốc trừ sâu, acquy, dầu mỏ…[42]

Do ái lực của acid sulfuric đậm đặc đối với nước rất mạnh, nên nó đã chiếm các

nguyên tử hydro và oxi từ các hợp chất chứa chúng. Vì vậy mà acid sulfuric r ất háo

nước nên đã lấy nước của các phân tử đường saccarose (sucrose) và chuyển đường

thành than. Một phần than tạo thành đã phản ứng với acid sulfuric đậm đặc sinh ra khí

lưu huỳnh dioxid (SO2) và khí carbonic (CO2). Các bọt khí này thoát ra từ trong lòng

chất rắn, vì vậy làm cho khối chất rắn trở nên xốp dẫn đến tăng thể tích. Và bị đẩy giật

lên trông giống như một “cột than đen”. Phương tr ình phản ứng như sau:

C12H22O11 12C + 11H2O

C + 2H2SO4đ CO2 + 2SO2 + 2H2O

Trong thí nghiệm nên đặt becher chứa đường trong một becher khác nhằm tránh

acid sulfuric bị bắn văng ra ngoài gây nguy hiểm.

3.8 Mực bí mật


Bút lông (hết mực) hoặc cọ vẽ

Giấy

Đũa thủy tinh


Ống đong 10 mL: 1 cái

H2SO4đđ







Ống nhỏ giọt: 1 cái

K ẹp, dao

Bếp điện, bình phun

3.8.2 Hóa chất

Acid sulfuric đậm đặc (H2SO4)

Natri carbonat r ắn (Na2CO3)

Phenolptalein

Nước cất

Một quả chanh


Có nhiều cách để làm mực bí mật, sau đây là một số phương pháp.

3.8.3.1 Chữ bí ẩn

Trước tiên cần phải pha dung dịch acid sulfuric loãng từ acid sulfuric đậm đặc.

Dùng ống đong 10 mL đong 2 mL nước cất cho vào becher 50 mL, dùng ống nhỏ giọt

hút lấy acid sulfuric đặc rồi nhỏ một giọt acid đặc vào becher có chứa 2 mL nước cất,

dùng đũa thủy tinh khuấy đều. Sau đó dùng bút lông đã hết mực chấm dung dịch acid

sulfuric loãng r ồi vết lên tờ giấy lọc chữ “Acid”. Khi nét chữ khô, tr ên tờ giấy sẽ

không nhìn thấy gì hết. Đem hơ tờ giấy tr ên bếp điện, vài giây sau trên tờ giấy hiện ra

chữ “Acid” có màu đen.

Hình 3.31: Chữ bị hóa đen khi hơ trên bếp điện







Giải thích

Khi hơ tờ giấy tr ên bếp điện, nước của dung dịch acid sulfuric loãng ở nét chữ sẽ

bay hơi làm cho acid sulfuric trở nên đậm đặc, và do đặc tính háo nước nó sẽ chiếm

nước của chất cellulose là thành phần chính của giấy và giải phóng carbon làm giấy bị

than hóa và nét chữ hiện ra có màu đen. Phương tr ình phản ứng.

(C6H10O5)n 6nC + 5nH2O

Cần phải pha loãng acid sulfuric đậm đặc, nếu dùng acid đậm đặc giấy sẽ bị than

hóa ngay khi vẽ lên và thí nghiệm diễn ra không theo ý muốn. Nếu không có bếp điện

có thể dùng bếp than hoặc bàn là nóng.

3.8.3.2 Nước cốt chanh – mực vô h ình

Đầu tiên dùng dao cắt trái chanh thành lát mỏng rồi vắt lấy nước, thu được nước

cốt chanh. Dùng bút lông chấm nước cốt chanh rồi vẽ lên tờ giấy lọc chữ “Hoá học”.

Khi các nét chữ tr ên tờ giấy khô, không nhìn thấy gì hết. Sau đó hơ tờ giấy tr ên bếp

điện, cẩn thận không gia nhiệt nhiều làm cháy tờ giấy. Quan sát thấy nét chữ dần hiện

ra r ồi từ từ chuyển sang màu nâu nhạt, càng hơ lâu nét chữ sẽ càng đậm màu.

Hình 3.32: Chữ có màu xám nhạt khi được hơ trên bếp điện

H2SO4đđ







Giải thích

Trong nước cốt chanh có chứa acid citric (HOOC-CH2-C(OH)(COOH)-CH2-

COOH), đây là một loại acid hữu cơ có tính acid yếu. Khi cung cấp nhiệt cho giấy,

nước trong dung dịch nước cốt chanh khi vẽ lên giấy bị bốc hơi acid trở nên đậm đặc

sẽ lấy nước của giấy lọc, mặt khác tính acid của acid citric yếu n ên không làm giấy bịthan hóa như acid sulfuric. Do đó nét chữ hiện ra chỉ là màu nâu nhạt chứ không phải

là màu đen.

Nếu không có nước cốt chanh ta có thể thay bằng nước cốt cam, giấm trắng hay

acid acetic loãng. Cách làm và tính chất tương tự như chanh.

3.8.3.3 Làm mực vô h ình từ natri carbonat (soda)

Đong khoảng 5 mL nướ c cất cho vào becher 50 mL, cho natri carbonat (Na2CO3)

hòa tan vào trong nước cho đến khi được dung dịch bão hòa. Dùng bút lông đã hết

mực chấm dung dịch natri carbonat bão hòa r ồi viết lên hai tờ giấy lọc chữ “Vô cơ”.

Để nét chữ khô. Có hai cách để làm hiện nét chữ.

1. Hơ tờ giấy tr ên bếp điện. Vài giây sau nét chữ màu nâu nhạt dần hiện ra.

Chú ý không gia nhiệt nhiều làm cháy tờ giấy.

Hình 3.33: Chữ hiện ra có màu nâu nhạt

2. Dùng bình phun, phun dung dịch phenol ptalein lên tờ giấy, ngay lập tức xuất

hiện nét chữ màu hồng rất đẹp.







Hình 3.34: Chữ chuyển sang màu hồng khi gặp phenolptalein

Giải thích

Natri carbonat là muối của base mạnh (NaOH) và acid yếu (CH3COOH), do đó

nó bị thủy phân, dung dịch có tính base. Khi gia nhiệt, dung dịch natri carbonat viết

lên giấy bị mất nước, nó sẽ lấy nước của chất cellulose có trong giấy làm giấy chuyển

sang màu nâu nhạt.

Mặt khác do có tính base, khi gặp phenol ptalein, natri carbonat sẽ chuyển sang

màu hồng.

Ngoài ra, có thể dùng cobalt clorur (cobalt chloride, CoCl2) để làm mực bí mật.Hòa tan muối cobalt (cobalt clorur - CoCl2) vào nước cất, dung dịch có màu hồng.

Dùng cọ viết lên giấy có màu hồng (pơluyza), sẽ không nhìn thấy chữ. Đợi giấy khô.

Đem hơ trên bếp điện. Dung dịch muối cobalt clorur bị mất nước, chuyển sang dạng

khan có màu xanh. Do đó, hiện ra nét chữ có màu xanh.

3.9 Núi lửa hóa học

Khi núi lửa hoạt động thì dung nham phun trào, lửa và khói bụi bốc ra đồng thời

có những tiếng nổ vang. Đối với núi lửa được làm bằng hóa học, không thể nào tạo ra

vừa có dung nham vừa có lửa và khói vừa có tiếng nổ. Do đó chỉ có thể tạo ra núi lửa

hoặc có dung nham phun tr ào và bốc khói hoặc có lửa và khói bụi bốc lên hoặc có

những tiếng nổ. Sau đây là hai phương pháp làm núi lửa với dung nham phun tr ào và

núi lửa với lửa và khói bụi bốc lên.







3.9.1 Dụng cụ

Chậu thủy tinh loại lớn

Erlen 250 mL: 1 cái



Đũa thủy tinh

3.9.2 Hóa chất

Natri carbonat (Na2CO3) dạng bột

Amonium dicromat r ắn ((NH4)2Cr 2O7)

Acid acetic loãng (CH3COOH)

Etanol (C2H5OH)

Nước cất

Nước rửa chén

Màu thực phẩm (màu đỏ)

Que diêm

3.9.3 Tiến hành thí nghiệm

3.9.3.1 Dung nham hóa học[46-48]

1. Đầu tiên, cho vào erlen 250 mL 10 gam natri carbonat và 15 mL nước cất,

tiếp theo cho vào khoảng 6 muỗng nước rửa chén (số lượ ng không cần

chính xác), cuối cùng cho màu thực phẩm vào r ồi khuấy đều hỗn hợp.







Hình 3.35: Hỗn hợp tạo “dung nham” núi lửa

2. Đặt erlen chứa hỗn hợp vào chậu thủy tinh rồi đắp cát xung quanh sao cho

trông như một ngọn núi lửa.

Hình 3.36: Erlen được đặt trong chậu cát

3.

Sau khi đã chuẩn bị xong một ngọn núi lửa với “dung nham” sẵn sàng

“phun trào”, cho acid acetic loãng vào becher 100 mL r ồi rót vào erlen

được đặt trong chậu cát. Ngay lập tức, các “dung nham” tr ào ra trông giống

như núi lửa đang “phun tr ào”.







Hình 3.37: Núi lửa hóa học đang phun tr ào “dung nham”

Giải thích

Khi natri carbonat gặp acid acetic sẽ phát sinh phản ứng hóa học tạo khí carbonic

(CO2) làm dung dịch sủi bọt, lượng natri carbonat và acid acetic càng nhiều thì bọt sủi

càng mạnh. Phương tr ình phản ứng.

2CH3COOH + Na2CO3 2CH3COONa + CO2 + H2O

Thêm nước rửa chén vào hỗn hợp nhằm làm cho lượng bọt sinh nhiều hơn và bền

hơn. Hơn nữa, sắc đỏ của màu thực phẩm càng làm cho hiện tượng phun tr ào giốngnhư “dung nham” đang trào ra thật.

3.9.3.2 Lửa và khói hóa học[50,51,53]

1. Trước tiên, cho etanol vào becher 50 mL, lấy một mảnh gỗ nhỏ dài

khoảng 3 cm ngâm trong etanol.

2. Amonium dicromat được đổ thành đống có dạng hình nón trên nền gạch,

lượng amonium dicromat cần dùng là khoảng 15 gam.

3.

Vớ t mảnh gỗ ra và đặt lên trên đỉnh đống amonium dicromat sao cho phần

mảnh gỗ nhô ra khoảng 2 cm.







Hình 3.38: Mảnh gỗ được đặt trên đỉnh

của đống amonium dicromat

4. Bật que diêm đốt mảnh gỗ ở tr ên. Mảnh gỗ cháy làm cho amonium

dicromat bị phân hủy, sinh ra tia lửa và khói, một lượng lớn “tro” được tạo

thành, một phần “tro” bị bắn tung tóe lên không trung, đồng thời có hơi

nước sinh ra. Hiện tượng cứ như một núi lửa đang hoạt động. Khi phản

ứng kết thúc, thu được một ngọn núi lửa đã ngừng hoạt động và r ỗng ở

giữa.

Hình 3.39: Núi lửa hóa học đang phát ra Hình 3.40: Núi lửa ngừng hoạt động

các tia lửa và tro bụi (phản ứng kết thúc)

Giải thích

Amonium dicromat là các tinh thể màu đỏ da cam, nóng chảy ở 180C. Tan hoàn

toàn trong nước, tan trong rượu, không tan trong aceton. Nó là một muối gồm có ion

amonium và ion dicromat. Trong hợp chất này, crom trong gốc cromat và dicromat ở

tr ạng thái oxi hóa là +6. Amonium dicromat được sử dụng trong pháo hoa, nhiế p ảnh,

phẩm nhuộm, thuộc da, tinh dầu và dùng làm chất xúc tác.[49,52]







Khi mảnh gỗ cháy làm phát sinh năng lượng dưới dạng nhiệt. Amonium dicromat

được cung cấp năng lượng bị phân hủy tạo thành crom (III) oxid (Cr 2O3), khí nitơ (N2)

và hơi nước. Lúc đầu amonium dicromat bị phân hủy từ từ xung quanh mảnh gỗ, quan

sát thấy có sự tạo thành crom (III) oxid màu xanh đen giống màu trà khô. Vài giây sau

phản ứng xảy ra mãnh liệt, sinh ra các tia lửa, crom (III) oxid được tạo thành với dungtích lớn (do mật độ của các hạt crom oxid xốp) giống như “tro” của núi lửa. Trong

phản ứng, “khói” có được là do khí nitơ được giải phóng. K hí nitơ và hơi nước sinh ra

đẩy các hạt crom (III) oxid bắn vào không khí, k ết hợp với các tia lửa, ta có được một

ngọn núi lửa đang hoạt động. Phương tr ình phản ứng.

(NH4)2Cr 2O7 Cr 2O3 + N2 + H2O (H = - 429,1 kcal)

Cần phải ngâm mảnh gỗ trong etanol và đặt mảnh gỗ ở đỉnh của đống amoniumdicromat để mảnh gỗ dễ cháy và khi đó nhiệt tỏa ra xung quanh, amonium dicromat

xung quanh đó nhận được năng lượng sẽ phân hủy và từ từ lan ra, đồng thời các crom

(III) oxid tạo thành bị đẩy ra bên ngoài, dần dần tạo nên hình dạng giống như một

ngọn núi lửa.

Khi lượng amonium dicromat đã phân hủy hết, khí nitơ và hơi nước không còn

thoát ra, lượng crom (III) oxid tạo thành đã bị đẩy ra bên ngoài hết nên đã để lại một lỗ

r ỗng ở giữa đống crom (III) oxid mới tạo thành. Có thể thay mảnh gỗ bằng miếng giấyđã được cuộn tr òn.





CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ V À KI ẾN NGHỊ Luận văn tốt nghiệp


CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ KIẾN NGHỊ

4.1 Kết quả

1. Làm được hai viên “pha lê” từ đồng (II) sulfat pentahydrat bằng cách sử dụng

phương pháp kết tinh lại.

2. Làm được “nước đá” nóng bằng natri acetat trihydrat. Nhiệt độ tỏa ra khi natri

acetat k ết tinh là khoảng 55,5C.

3.

Tạo được một “cây phủ tuyết”, sử dụng acid benzoic làm tuyết hóa học.

4. Đốt cháy hoàn toàn đường ăn (sucrose, saccarose) với sự có mặt chất xúc tác

tàn thuốc lá.

5. Tạo được một quả trứng gà không vỏ bằng cách ngâm quả trứng trong dung

dịch acid acetic loãng có nồng độ ~ 5%. 6. Làm các viên long não nổi lên r ồi lại chìm xuống bằng cách sử dụng phản ứng

hóa học giữa acid acetic loãng (nồng độ ~ 5%) và natri carbonat.

7. Thí nghiệm thành công tính háo nước của acid sulfuric đậm đặc.

8. Làm được các loại mực bí mật bằng các hóa chất như acid sulfuric loãng,

nước cốt chanh, natri carbonat.

9. Làm núi lửa phun tr ào “dung nham” bằng cách cho acid acetic loãng tác dụng

với carbonat. 10. Làm núi lửa nổ phát ra các “tia lửa” và bốc “khói” mù mịt bằng phản ứng

phân hủy amonium dicromat.

4.2 Kiến nghị

Do hạn chế về kiến thức và điều kiện ở phòng thí nghiệm nên không thể tiến hành

các thí nghiệm đòi hỏi thiết bị cao. Vì vậy có thể thực hiện thêm các thí nghiệm.

1. Làm pha lê từ nickel sulfat, kali dicromat và natri clorur.

2. Phản ứng nhiệt nhôm dùng kali permanganat r ắn tác dụng với glycerol

nguyên chất làm phản ứng khơi mào .

3.

Thí nghiệm chứng minh tính khử của khí hydro (H2), cho khí hydro tác

dụng với đồng (II) oxid có được bằng cách đốt miếng đồng kim loại.

4. Làm núi lửa hóa học với bột lưu huỳnh, kali nitrat và than. Tr ộn lẫn hỗn

hợp rồi cho vào một mô đất được đắp giống như một ngọn núi lửa.





TÀI LI ỆU THAM KHẢO Luận văn tốt nghiệp


TÀI LIỆU THAM KHẢO

------

(1)

Bùi Ngọc Dũng (1970), Hóa H ọc Đại Cương , NXB Đại Học và Trung Học

Hà Nội.

(2) PGS. Nguyễn Đình Chi (1999), Hóa H ọc Đại Cương , NXB Giáo Dục.

(3)

Nguyễn Đức Chung (2002), Hóa H ọc Đại Cương , NXB Đại Học Quốc Gia

TPHCM.

(4) Bùi Thị Huệ và Lê Khánh An (2003), Bài giảng Cơ sở lý thuyết hóa học,

NXB Xây Dựng, Hà Nội.

(5) Võ Hồng Thái (1999), Hóa H ọc Đại Cương T ập II , Trường Đại Học Cần

Thơ.

(6)

Lâm Phước Điền (2006), Hóa H ọc Đại Cương Tập III , Trường Đại Học Cần

Thơ.

(7) Vũ Bội Tuyền (2000), Du Lịch Trong Thế Giới Hóa Học, NXB Văn Hóa –

Thông Tin, Hà Nội.

(8) Nguyễn Xuân Trường (1995), Thí Nghiệm Vui và Ảo Thuật Hóa Học, NXB

Giáo Dục.

(9)

http://vi.wikipedia.org/wiki/C%E1%BA%A5u_tr%C3%BAc_tinh_th%E1%

BB%83

(10) http://www.google.com.vn/url?sa=t&source=web&cd=5&ved=0CEsQFjAE

&url=http%3A%2F%2Fwww.huse.edu.vn%2Felearningbook%2FPDF

%2Fvat%2520lieu%2520vo%2520co%2FChuong%25201.pdf&rct=j

&q=c%E1%BA%A5u%20tr%C3%BAc%20m%E1%BA%A1ng%20ti

nh%20th%E1%BB%83&ei=fSS2TbqKH5C-

uwPvs6WyDw&usg=AFQjCNGs3MAnWJwrSbUaY6yP3YvgrDqwNQ

(11) http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%C6%B0%E1%BB%9Dng_Kikuchi

(12) http://en.wikipedia.org/wiki/Crystal_structure

(13) http://vi.wikipedia.org/wiki/D%E1%BA%A1ng_th%C6%B0%E1%BB%9D

ng_tinh_th%E1%BB%83







(14) http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/giao-trinh-tinh-the-hoc.110249.html

(15) http://www.lenntech.com/chemistry/crystallization.htm

(16) http://library.thinkquest.org/11430/research/crystal.htm

(17) http://en.wikipedia.org/wiki/Crystallization

(18)

http://www.tutorvista.com/content/chemistry/chemistry-iii/organic-

compounds/sublimation.php

(19) http://www.newworldencyclopedia.org/entry/Sublimation_(chemistry)

(20)

http://www.ehow.com/how-does_4924954_sublimation-process.html

(21) http://en.wikipedia.org/wiki/Sublimation_(phase_transition)

(22) http://vi.wikipedia.org/wiki/Ph%E1%BA%A3n_%E1%BB%A9ng_h%C3%

B3a_h%E1%BB%8Dc

(23) http://en.wikipedia.org/wiki/Copper(II)_sulfate

(24)

http://diendankienthuc.net/diendan/cong-nghe-hoa-hoc-va-ung-dung/24341-

lam-pha-le-tu-tinh-the-dong-sunfat.html

(25) http://chemistry.about.com/od/crystalrecipes/a/coppersulfate.htm

(26) http://chemistry.about.com/cs/growingcrystals/a/aa012604.htm

(27) http://en.wikipedia.org/wiki/Sodium_acetate

(28) http://vi.wikipedia.org/wiki/Natri_axetat

(29) http://video.vietgiaitri.com/xem-phim-video/fun-with-sodium-

acetate/uy6eKm8IRdI.vgt

(30) http://www.wikihow.com/Make-Hot-Ice

(31) http://chemistry.about.com/od/homeexperiments/a/make-hot-ice-sodium-

acetate.htm

(32) http://en.wikipedia.org/wiki/Benzoic_acid

(33) http://scienceamusante.net/wiki/index.php?title=Th%E1%BB%AD_l%C3%

A0m_b%C3%B4ng_tuy%E1%BA%BFt_(hi%E1%BB%87n_t%C6%

B0%E1%BB%A3ng_th%C4%83ng_hoa_v%C3%A0_ng%C6%B0ng _t%E1%BB%A5)

(34) http://de.wikipedia.org/wiki/Saccharose

(35) http://scienceamusante.net/wiki/index.php?title=Ph%E1%BA%A3n_%E1%

BB%A9ng_ch%C3%A1y_c%C3%B3_ch%E1%BA%A5t_x%C3%B






Ac_t%C3%A1c_:_Vi%C3%AAn_%C4%91%C6%B0%E1%BB%9D

ng_t%E1%BB%B1_b%E1%BB%91c_ch%C3%A1y

(36) http://vi.wikipedia.org/wiki/Ax%C3%ADt_axetic

(37) http://tink9.4rumer.com/t143-topic

(38)

http://diendankienthuc.net/diendan/cong-nghe-hoa-hoc-va-ung-dung/24349-

trung-khong-vo.html

(39) http://www.dayhocintel.net/diendan/showthread.php?t=962

(40)

http://giatoca8.5forum.net/t996-topic

(41) http://en.wikipedia.org/wiki/Sodium_carbonate

(42) http://vi.wikipedia.org/wiki/Ax%C3%ADt_sunfuric

(43) http://en.wikipedia.org/wiki/Sulfuric_acid

(44) http://www.youtube.com/watch?v=PKnqQ_2uDws

(45)

http://www.vn-zoom.com/f58/ao-thuat-hoa-hoc-30958.html

(46)

http://chemistry.about.com/od/chemistryhowtoguide/ht/foamfight.htm

(47) http://www.youtube.com/watch?v=qGnHQkiyoys&feature=related

(48) http://dayhoahoc.com/index.php/Ban-co-biet/Nhung-dieu-ky-thu/Lam-nui-

lua-bang-Soda.html

(49) http://en.wikipedia.org/wiki/Ammonium_dichromate

(50) http://www.practicalchemistry.org/experiments/ammonium-dichromate-

volcano,56,EX.html

(51) http://www.youtube.com/watch?v=Ula2NWi3Q34

(52) http://en.wikipedia.org/wiki/Ammonium_dichromate

(53)

http://www.google.com.vn/#q=AMMONIUM+DICHROMATE&hl=vi&biw

=1345&bih=555&rlz=1R2GZEF_viVN395&prmd=ivns&source=univ

&tbm=vid&tbo=u&sa=X&ei=bJqRTbroMILBceDxpIkH&ved=0CDg


thực hiện và giải thích 10 thí nghiệm hóa học lý thú, dễ làm

Documents