Dung dịch là gì?
Dung dịch là hỗn hợp đồng nhất gồm dung môi và chất tan. Trong dung dịch, chất tan được phân tán đều trong dung môi ở mức rất nhỏ, nên khi quan sát thông thường ta không nhìn thấy các phần riêng biệt. Nước muối, nước đường, giấm ăn, nước khoáng, dung dịch hydrochloric acid loãng và dung dịch sodium hydroxide đều là những ví dụ quen thuộc về dung dịch.
Hiểu dung dịch là gì rất quan trọng vì phần lớn phản ứng hoá học trong chương trình phổ thông xảy ra trong dung dịch. Khi học acid, base, muối, nồng độ mol, nồng độ phần trăm, phản ứng trao đổi hay nhận biết chất, bạn đều cần nắm chắc khái niệm dung dịch.
Dung dịch cũng liên quan trực tiếp đến kiến thức về chất, hỗn hợp và các nguyên tố trong bảng tuần hoàn hóa học. Ví dụ, khi muối ăn NaCl tan trong nước, các ion Na+ và Cl– phân tán trong nước; khi đường tan trong nước, các phân tử đường phân tán đều trong dung môi nước.
Thành phần của dung dịch
Một dung dịch thường gồm hai thành phần chính: chất tan và dung môi. Chất tan là chất được hoà tan, còn dung môi là chất có khả năng hoà tan chất tan. Trong nhiều dung dịch quen thuộc, nước là dung môi.
| Thành phần | Ý nghĩa | Ví dụ trong nước muối |
|---|---|---|
| Chất tan | Chất được hoà tan trong dung môi | Muối NaCl |
| Dung môi | Chất hoà tan chất tan | Nước |
| Dung dịch | Hỗn hợp đồng nhất sau khi chất tan phân tán trong dung môi | Nước muối |
Ví dụ, khi cho đường vào nước và khuấy đều, đường là chất tan, nước là dung môi, còn nước đường là dung dịch. Khi cho ethanol vào nước, hai chất lỏng có thể trộn lẫn tạo dung dịch ethanol trong nước.
Dung dịch có phải là hỗn hợp không?
Có. Dung dịch là một loại hỗn hợp đồng nhất. Nó gồm ít nhất hai chất trộn lẫn với nhau nhưng không tạo thành chất mới theo nghĩa phản ứng hoá học thông thường. Các thành phần trong dung dịch có thể được tách ra bằng các phương pháp vật lý phù hợp như bay hơi, chưng cất hoặc kết tinh.
Ví dụ, nước muối là dung dịch vì muối tan đều trong nước. Nếu cô cạn nước muối, nước bay hơi và muối có thể kết tinh lại. Điều này cho thấy nước muối là hỗn hợp chứ không phải một hợp chất mới.
Dung dịch khác với hỗn hợp không đồng nhất như dầu và nước, cát trong nước hoặc nước bùn. Trong các hệ đó, thành phần không phân bố đều và có thể nhìn thấy phần riêng biệt.
Ví dụ về dung dịch trong đời sống
Dung dịch xuất hiện rất nhiều trong đời sống, học tập, y tế và công nghiệp. Nhiều chất chúng ta dùng hằng ngày thực chất là dung dịch.
| Dung dịch | Chất tan | Dung môi | Ứng dụng |
|---|---|---|---|
| Nước muối | NaCl | Nước | Nấu ăn, súc miệng, thí nghiệm |
| Nước đường | Đường | Nước | Thực phẩm, đồ uống |
| Giấm ăn | Acetic acid và một số chất khác | Nước | Gia vị, bảo quản thực phẩm |
| Nước khoáng | Các ion khoáng | Nước | Đồ uống |
| Dung dịch HCl | Hydrogen chloride | Nước | Thí nghiệm, công nghiệp |
Trong cơ thể người, máu, dịch tế bào và nhiều dịch sinh học cũng là các hệ dung dịch hoặc hệ phân tán phức tạp chứa nước, ion, protein và nhiều chất hoà tan khác.
Dung dịch đồng nhất nghĩa là gì?
Dung dịch đồng nhất nghĩa là thành phần của dung dịch phân bố đều trong toàn bộ mẫu. Nếu lấy một lượng nhỏ dung dịch ở vị trí khác nhau, thành phần tương đối giống nhau nếu dung dịch đã được trộn đều.
Ví dụ, một cốc nước muối đã khuấy tan hoàn toàn có vị mặn tương đối đều ở mọi phần. Ta không thấy hạt muối riêng biệt vì các ion trong muối đã phân tán trong nước. Đây là đặc điểm quan trọng giúp phân biệt dung dịch với hỗn hợp không đồng nhất.
Tuy nhiên, dung dịch vẫn có thể thay đổi nồng độ nếu bị bay hơi nước, thêm dung môi, thêm chất tan hoặc xảy ra phản ứng hoá học.
Các loại dung dịch thường gặp
Dung dịch có thể được phân loại theo trạng thái của dung môi hoặc theo mức độ hoà tan của chất tan.
Dung dịch lỏng
Dung dịch lỏng là loại thường gặp nhất trong chương trình phổ thông, đặc biệt là dung dịch nước. Ví dụ gồm nước muối, nước đường, dung dịch acid, dung dịch base và dung dịch muối.
Dung dịch khí
Không khí có thể được xem là hỗn hợp khí đồng nhất, trong đó nitơ, oxi, argon, carbon dioxide và một số khí khác trộn lẫn với nhau. Đây là ví dụ của dung dịch khí theo nghĩa rộng.
Dung dịch rắn
Một số hợp kim có thể được xem là dung dịch rắn, trong đó các nguyên tử của một chất phân bố trong mạng tinh thể của chất khác. Ví dụ, đồng thau là hợp kim của đồng và kẽm.
| Loại dung dịch | Ví dụ | Ghi chú |
|---|---|---|
| Dung dịch lỏng | Nước muối, HCl loãng | Phổ biến nhất trong bài học |
| Dung dịch khí | Không khí | Hỗn hợp khí đồng nhất |
| Dung dịch rắn | Một số hợp kim | Liên quan vật liệu kim loại |
Dung dịch bão hoà và chưa bão hoà
Dựa vào khả năng hoà tan thêm chất tan, dung dịch có thể được chia thành dung dịch chưa bão hoà, dung dịch bão hoà và trong một số điều kiện đặc biệt có thể có dung dịch quá bão hoà.
Dung dịch chưa bão hoà là dung dịch vẫn có thể hoà tan thêm chất tan ở điều kiện xác định. Dung dịch bão hoà là dung dịch không thể hoà tan thêm chất tan ở điều kiện đó. Nếu thêm chất tan vào dung dịch bão hoà, phần chất tan dư thường không tan thêm.
Ví dụ, nếu cho một ít muối vào nước và muối tan hết, dung dịch có thể chưa bão hoà. Nếu tiếp tục cho muối đến khi không tan thêm, ta thu được dung dịch bão hoà ở nhiệt độ đó.
Nồng độ dung dịch là gì?
Nồng độ dung dịch cho biết lượng chất tan có trong một lượng dung dịch nhất định. Hai loại nồng độ thường gặp ở phổ thông là nồng độ mol và nồng độ phần trăm.
| Loại nồng độ | Ký hiệu | Cho biết điều gì? | Bài liên quan |
|---|---|---|---|
| Nồng độ mol | CM | Số mol chất tan trong 1 lít dung dịch | Nồng độ mol là gì? |
| Nồng độ phần trăm | C% | Khối lượng chất tan trong 100 phần khối lượng dung dịch | Nồng độ phần trăm là gì? |
Ví dụ, dung dịch NaOH 1 M nghĩa là trong 1 lít dung dịch có 1 mol NaOH. Dung dịch NaCl 10% nghĩa là trong 100 gam dung dịch có 10 gam NaCl.
Quá trình hoà tan xảy ra như thế nào?
Khi một chất tan vào dung môi, các hạt của chất tan tách ra và phân tán trong dung môi. Với chất ion như NaCl, khi tan trong nước, mạng tinh thể bị phá vỡ và tạo các ion Na+, Cl– được nước bao quanh. Với chất phân tử như đường, các phân tử đường phân tán trong nước nhưng không tách thành ion đáng kể.
Khả năng hoà tan phụ thuộc vào bản chất của chất tan, dung môi, nhiệt độ và trong một số trường hợp là áp suất. Nhiều chất rắn tan tốt hơn khi nhiệt độ tăng, trong khi độ tan của khí trong nước thường giảm khi nhiệt độ tăng.
Dung dịch điện li là gì?
Dung dịch điện li là dung dịch có chứa ion tự do nên có thể dẫn điện. Dung dịch muối, acid và base tan trong nước thường có khả năng dẫn điện vì chúng tạo ion trong dung dịch.
Ví dụ, dung dịch NaCl chứa ion Na+ và Cl–, nên dẫn điện. Dung dịch HCl chứa ion H+ và Cl–. Dung dịch NaOH chứa ion Na+ và OH–.
Ngược lại, dung dịch đường thường dẫn điện rất kém vì đường tan trong nước chủ yếu dưới dạng phân tử, không tạo nhiều ion.
Dung dịch có tạo chất mới không?
Không phải lúc nào tạo dung dịch cũng tạo chất mới. Khi muối tan trong nước hoặc đường tan trong nước, thường chỉ là quá trình hoà tan, không phải phản ứng tạo chất mới theo nghĩa phổ thông. Chất tan phân tán trong dung môi và có thể thu lại bằng phương pháp phù hợp.
Tuy nhiên, cũng có trường hợp chất tan phản ứng với dung môi hoặc với chất khác trong dung dịch. Ví dụ, một số oxide phản ứng với nước tạo acid hoặc base; kim loại hoạt động mạnh có thể phản ứng với nước. Vì vậy, cần phân biệt quá trình hoà tan đơn thuần và phản ứng hoá học.
Những lỗi thường gặp khi học dung dịch
Lỗi đầu tiên là nhầm dung dịch với mọi hỗn hợp. Dung dịch là hỗn hợp đồng nhất, còn các hỗn hợp không đồng nhất như nước bùn, dầu và nước không được xem là dung dịch thật sự trong cách học cơ bản.
Lỗi thứ hai là nhầm dung môi với chất tan. Trong nước muối, nước là dung môi, muối là chất tan. Trong đa số dung dịch nước, nước đóng vai trò dung môi.
Lỗi thứ ba là nghĩ dung dịch luôn là chất lỏng. Dung dịch lỏng phổ biến nhất, nhưng cũng có dung dịch khí và dung dịch rắn theo nghĩa rộng.
Lỗi thứ tư là dùng thể tích dung môi thay cho thể tích dung dịch khi tính nồng độ mol. Công thức nồng độ mol dùng thể tích dung dịch sau khi pha.
Kết luận
Dung dịch là hỗn hợp đồng nhất gồm chất tan và dung môi. Trong dung dịch, chất tan phân tán đều trong dung môi, tạo thành hệ có thành phần tương đối đồng nhất. Dung dịch có thể là dung dịch lỏng, khí hoặc rắn, nhưng dung dịch nước là loại thường gặp nhất trong hoá học phổ thông.
Hiểu dung dịch giúp học sinh học tốt nồng độ mol, nồng độ phần trăm, độ tan, acid, base, muối và các phản ứng xảy ra trong dung dịch. Đây là một mảng kiến thức rất quan trọng trong hoá học cơ bản.
Tài liệu tham khảo
- IUPAC Gold Book – Solution: https://goldbook.iupac.org/terms/view/S05746
- IUPAC Gold Book – Solvent: https://goldbook.iupac.org/terms/view/S05747
- Royal Society of Chemistry – Periodic Table: https://periodic-table.rsc.org/
- Chemistry LibreTexts – Solutions: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry
