Độ tan là gì?

Độ tan là gì?

Độ tan là đại lượng cho biết lượng chất tan tối đa có thể hoà tan trong một lượng dung môi nhất định ở một điều kiện xác định, thường là ở một nhiệt độ cụ thể. Nói dễ hiểu, độ tan cho biết một chất “tan được nhiều hay ít” trong một dung môi.

Ví dụ, đường tan khá nhiều trong nước, muối ăn tan được trong nước ở mức đáng kể, còn cát gần như không tan trong nước. Vì vậy, mỗi chất có độ tan khác nhau. Độ tan không chỉ phụ thuộc vào chất tan mà còn phụ thuộc vào dung môi và nhiệt độ.

Khái niệm độ tan liên quan trực tiếp đến dung dịch, chất tan, dung môi, dung dịch bão hoà và dung dịch chưa bão hoà. Khi học các chất trong bảng tuần hoàn hóa học, bạn cũng sẽ thấy nhiều hợp chất của các nguyên tố có khả năng tan khác nhau trong nước.

Định nghĩa độ tan trong hoá học

Trong chương trình phổ thông, độ tan của một chất trong nước thường được hiểu là số gam chất đó có thể tan tối đa trong 100 gam nước để tạo dung dịch bão hoà ở một nhiệt độ xác định.

Ví dụ, nếu ở một nhiệt độ nhất định, tối đa 36 gam chất A tan trong 100 gam nước để tạo dung dịch bão hoà, ta nói độ tan của chất A ở nhiệt độ đó là 36 gam trong 100 gam nước.

Điểm quan trọng là khi nói độ tan, cần kèm điều kiện nhiệt độ và dung môi. Cùng một chất có thể tan rất khác nhau trong nước, ethanol hoặc dầu.

Độ tan phụ thuộc vào những yếu tố nào?

Độ tan phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất là bản chất chất tan, bản chất dung môi, nhiệt độ và với chất khí còn phụ thuộc vào áp suất.

Bản chất của chất tan và dung môi

Một số chất tan tốt trong nước, một số chất tan kém hoặc gần như không tan. Muối ăn NaCl tan trong nước vì nước là dung môi phân cực có thể tương tác tốt với các ion Na⁺ và Cl^–. Dầu ăn hầu như không tan trong nước vì dầu gồm nhiều phân tử ít phân cực, không tương tác tốt với nước.

Quy tắc kinh nghiệm thường gặp là “chất giống nhau dễ hoà tan nhau”. Chất phân cực thường tan tốt trong dung môi phân cực; chất không phân cực thường tan tốt trong dung môi không phân cực.

Nhiệt độ

Nhiệt độ ảnh hưởng mạnh đến độ tan. Với nhiều chất rắn, khi nhiệt độ tăng, độ tan trong nước tăng. Vì vậy, đường thường tan nhanh và tan nhiều hơn trong nước nóng so với nước lạnh.

Tuy nhiên, không phải mọi chất đều tăng độ tan khi nhiệt độ tăng. Một số chất có độ tan thay đổi ít hoặc có quy luật khác. Do đó, khi làm bài tập, cần dựa vào dữ liệu đề bài hoặc bảng độ tan.

Áp suất với chất khí

Với chất khí tan trong chất lỏng, áp suất có ảnh hưởng quan trọng. Khi áp suất khí phía trên dung dịch tăng, khí thường tan nhiều hơn trong chất lỏng. Đây là lý do nước có gas được đóng chai dưới áp suất cao để giữ CO₂ hoà tan.

Khi mở nắp chai nước có gas, áp suất giảm, khí CO₂ thoát ra tạo bọt. Đây là ví dụ đời sống rất dễ quan sát về độ tan của khí phụ thuộc vào áp suất.

Độ tan và tốc độ tan có giống nhau không?

Độ tan và tốc độ tan là hai khái niệm khác nhau. Độ tan cho biết lượng chất tan tối đa có thể hoà tan trong dung môi ở điều kiện xác định. Tốc độ tan cho biết chất tan tan nhanh hay chậm.

Ví dụ, nghiền nhỏ đường làm đường tan nhanh hơn vì diện tích tiếp xúc với nước tăng. Nhưng việc nghiền nhỏ không làm thay đổi đáng kể độ tan tối đa của đường ở cùng nhiệt độ.

Chất tan nhiều, tan ít và không tan

Dựa vào khả năng tan trong nước, các chất có thể được mô tả là tan nhiều, tan ít hoặc không tan. Cách phân loại này giúp học sinh dự đoán hiện tượng trong phản ứng dung dịch, nhất là phản ứng tạo kết tủa.

Trong hoá học phổ thông, “không tan” thường có nghĩa là tan rất ít đến mức có thể xem như không tan trong bài tập. Thực tế, nhiều chất vẫn tan một lượng cực nhỏ.

Độ tan liên quan gì đến dung dịch bão hoà?

Dung dịch bão hoà là dung dịch chứa lượng chất tan tối đa ở điều kiện xác định. Độ tan chính là lượng chất tan tương ứng với trạng thái bão hoà đó.

Ví dụ, ở một nhiệt độ nhất định, nếu tối đa 40 gam chất X tan trong 100 gam nước, thì dung dịch chứa 40 gam X trong 100 gam nước là dung dịch bão hoà. Nếu chỉ có 20 gam X tan trong 100 gam nước, dung dịch đó chưa bão hoà và có thể tan thêm chất X.

Bài liên quan nên đọc là Dung dịch bão hoà là gì? và Dung dịch chưa bão hoà là gì?.

Cách đọc bảng độ tan

Bảng độ tan cho biết khả năng tan của các chất trong nước, thường ở một nhiệt độ nhất định. Trong chương trình phổ thông, học sinh hay dùng bảng tính tan để biết muối, acid, base nào tan, ít tan hoặc không tan.

Ví dụ, nhiều muối nitrate tan trong nước; nhiều muối chloride tan, trừ một số muối như AgCl ít tan; BaSO₄ thường được xem là không tan trong nước. Những quy tắc này giúp dự đoán phản ứng trao đổi có tạo kết tủa hay không.

Khi dùng bảng độ tan, cần chú ý tên ion dương, ion âm và điều kiện nếu bảng có nêu. Không nên học máy móc từng chất riêng lẻ mà nên học theo nhóm ion.

Độ tan trong phản ứng tạo kết tủa

Độ tan giúp giải thích hiện tượng kết tủa. Khi hai dung dịch phản ứng tạo ra một chất ít tan hoặc không tan, chất đó tách ra khỏi dung dịch dưới dạng kết tủa.

Ví dụ:

AgNO₃ + NaCl → AgCl↓ + NaNO₃

AgCl là chất ít tan, nên xuất hiện kết tủa trắng. Đây là phản ứng thường dùng để nhận biết ion chloride Cl^– trong dung dịch.

Ví dụ khác:

BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2NaCl

BaSO₄ là chất rất ít tan, tạo kết tủa trắng.

Độ tan và nồng độ dung dịch khác nhau thế nào?

Độ tan cho biết lượng chất tan tối đa có thể tan ở điều kiện xác định. Nồng độ cho biết lượng chất tan thực tế đang có trong dung dịch. Một dung dịch có nồng độ thấp hơn độ tan thì thường chưa bão hoà; nếu đạt mức tối đa theo độ tan thì là dung dịch bão hoà.

Ví dụ, nếu độ tan của một chất là 40 gam trong 100 gam nước ở nhiệt độ xác định, dung dịch có 10 gam chất đó trong 100 gam nước là chưa bão hoà, dù vẫn có nồng độ xác định.

Ví dụ bài tập về độ tan

Bài 1

Ở một nhiệt độ, 50 gam chất A tan tối đa trong 100 gam nước. Hỏi độ tan của chất A ở nhiệt độ đó là bao nhiêu?

Lời giải: Độ tan của chất A là 50 gam trong 100 gam nước.

Bài 2

Ở 20°C, độ tan của chất B là 30 gam trong 100 gam nước. Nếu cho 20 gam chất B vào 100 gam nước ở 20°C, dung dịch thu được bão hoà hay chưa bão hoà?

Lời giải: Vì 20 gam nhỏ hơn 30 gam, dung dịch chưa bão hoà và còn có thể tan thêm chất B.

Bài 3

Ở một nhiệt độ, độ tan của chất C là 25 gam trong 100 gam nước. Nếu cho 30 gam chất C vào 100 gam nước, có bao nhiêu gam chất C không tan?

Lời giải: Tối đa tan 25 gam, nên chất C không tan là 30 – 25 = 5 gam.

Những lỗi thường gặp khi học độ tan

Lỗi đầu tiên là nhầm độ tan với tốc độ tan. Một chất tan nhanh chưa chắc tan được nhiều, và một chất tan chậm vẫn có thể có độ tan lớn.

Lỗi thứ hai là quên điều kiện nhiệt độ. Độ tan thường thay đổi theo nhiệt độ, nên cần nói rõ ở nhiệt độ nào.

Lỗi thứ ba là nghĩ “không tan” nghĩa là tuyệt đối không có hạt nào tan. Trong thực tế, nhiều chất được gọi là không tan vẫn tan một lượng rất nhỏ.

Lỗi thứ tư là nhầm độ tan với nồng độ dung dịch. Độ tan là giới hạn tối đa, còn nồng độ là lượng chất tan thực tế trong dung dịch.

Kết luận

Độ tan là đại lượng cho biết lượng chất tan tối đa có thể hoà tan trong một lượng dung môi nhất định ở điều kiện xác định. Độ tan phụ thuộc vào bản chất chất tan, dung môi, nhiệt độ và với chất khí còn phụ thuộc vào áp suất.

Hiểu độ tan giúp học sinh phân biệt dung dịch bão hoà, chưa bão hoà, giải thích hiện tượng kết tủa và làm tốt các bài toán dung dịch. Đây là kiến thức quan trọng trong phần dung dịch và phản ứng trong dung dịch.

Tài liệu tham khảo

• IUPAC Gold Book – Solubility: https://goldbook.iupac.org/terms/view/S05740
• Royal Society of Chemistry – Solubility: https://edu.rsc.org/
• Chemistry LibreTexts – Solubility: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry
• PubChem – Periodic Table: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/periodic-table/