Dung dịch bão hoà là gì?
Dung dịch bão hoà là dung dịch đã hoà tan lượng chất tan tối đa ở một điều kiện xác định, thường là ở một nhiệt độ nhất định. Khi dung dịch đã bão hoà, nếu tiếp tục thêm chất tan vào thì chất đó không tan thêm đáng kể mà thường còn dư lại ở dạng rắn, lắng xuống hoặc tách khỏi dung dịch.
Ví dụ, khi cho muối vào nước và khuấy, ban đầu muối tan hết. Nếu tiếp tục thêm muối đến một lúc muối không tan thêm nữa, dung dịch nước muối lúc đó được xem là dung dịch bão hoà ở nhiệt độ đang xét.
Khái niệm dung dịch bão hoà liên quan trực tiếp đến dung dịch, chất tan, dung môi và độ tan. Đây là kiến thức nền tảng khi học phần dung dịch trong hoá học phổ thông.
Đặc điểm của dung dịch bão hoà
Dung dịch bão hoà có đặc điểm chính là không thể hoà tan thêm chất tan ở điều kiện đang xét. Nói cách khác, dung dịch đã đạt tới giới hạn độ tan của chất đó trong dung môi.
| Đặc điểm | Giải thích | Ví dụ |
|---|---|---|
| Đã đạt giới hạn hoà tan | Chứa lượng chất tan tối đa ở điều kiện xác định | Nước đã tan tối đa muối ở nhiệt độ đó |
| Thêm chất tan không tan thêm đáng kể | Phần chất tan dư có thể lắng xuống | Muối còn lại dưới đáy cốc |
| Phụ thuộc vào nhiệt độ | Thay đổi nhiệt độ có thể làm thay đổi lượng chất tan tối đa | Nước nóng có thể tan thêm nhiều đường hơn |
Điểm quan trọng là dung dịch bão hoà luôn gắn với một điều kiện cụ thể. Nếu nhiệt độ thay đổi, trạng thái bão hoà cũng có thể thay đổi.
Ví dụ về dung dịch bão hoà
Một ví dụ dễ hiểu là dung dịch đường bão hoà. Khi cho đường vào nước và khuấy, đường tan dần. Nếu thêm đường liên tục đến khi đường không tan thêm và còn lắng ở đáy cốc, phần dung dịch phía trên có thể được xem là dung dịch đường bão hoà ở nhiệt độ đó.
Tương tự, dung dịch muối bão hoà là dung dịch chứa lượng muối tối đa có thể tan trong nước ở điều kiện xác định. Nếu tiếp tục thêm muối, muối không tan thêm đáng kể.
Trong phòng thí nghiệm, dung dịch bão hoà còn được dùng trong quá trình kết tinh. Khi làm lạnh dung dịch nóng bão hoà hoặc gần bão hoà, chất tan có thể kết tinh ra khỏi dung dịch.
Dung dịch bão hoà và chưa bão hoà khác nhau thế nào?
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 thì không thể hoà tan thêm chất tan đáng kể ở điều kiện đó.
| Tiêu chí | Dung dịch chưa bão hoà | Dung dịch bão hoà |
|---|---|---|
| Lượng chất tan | Chưa đạt mức tối đa | Đã đạt mức tối đa |
| Khi thêm chất tan | Có thể tan thêm | Không tan thêm đáng kể |
| Ví dụ | Nước muối loãng | Nước muối đã tan tối đa muối |
Bài liên quan: Dung dịch chưa bão hoà là gì?.
Dung dịch bão hoà có phải là dung dịch đặc không?
Dung dịch bão hoà không nhất thiết luôn là dung dịch đặc theo cảm nhận thông thường. Bão hoà nghĩa là đã đạt giới hạn tan của chất tan trong dung môi ở điều kiện xác định, còn đặc hay loãng là cách nói tương đối về lượng chất tan trong dung dịch.
Một chất có độ tan nhỏ có thể tạo dung dịch bão hoà nhưng nồng độ vẫn thấp. Ngược lại, một chất có độ tan lớn có thể tạo dung dịch rất đậm đặc trước khi đạt bão hoà.
Ví dụ, nếu một chất chỉ tan rất ít trong nước, dung dịch bão hoà của nó vẫn có thể chứa rất ít chất tan. Vì vậy, không nên đồng nhất “bão hoà” với “rất đặc”.
Dung dịch bão hoà phụ thuộc vào nhiệt độ như thế nào?
Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến trạng thái bão hoà. Với nhiều chất rắn, khi tăng nhiệt độ, độ tan tăng, nên dung dịch bão hoà ở nhiệt độ thấp có thể hoà tan thêm chất tan khi được đun nóng.
Ví dụ, nước nóng thường hoà tan được nhiều đường hơn nước lạnh. Nếu một dung dịch đường đã bão hoà ở nhiệt độ thấp được đun nóng, nó có thể trở thành chưa bão hoà ở nhiệt độ cao hơn và tan thêm đường.
Ngược lại, khi làm lạnh một dung dịch nóng chứa nhiều chất tan, độ tan giảm và chất tan có thể kết tinh ra. Đây là nguyên tắc quan trọng trong phương pháp kết tinh để tách và tinh chế chất.
Làm thế nào để tạo dung dịch bão hoà?
Để tạo dung dịch bão hoà, có thể thêm chất tan vào dung môi từng ít một và khuấy đều cho đến khi chất tan không tan thêm ở điều kiện đó. Phần chất tan còn dư cho thấy dung dịch đã đạt hoặc gần đạt trạng thái bão hoà.
Các bước đơn giản:
| Bước | Cách làm | Lưu ý |
|---|---|---|
| Bước 1 | Cho dung môi vào cốc | Ví dụ: nước |
| Bước 2 | Thêm chất tan từng ít một | Khuấy đều sau mỗi lần thêm |
| Bước 3 | Quan sát chất tan còn dư | Nếu không tan thêm, dung dịch đã bão hoà ở điều kiện đó |
Trong thí nghiệm thật, cần kiểm soát nhiệt độ vì độ tan thay đổi theo nhiệt độ.
Dung dịch bão hoà có liên quan gì đến kết tinh?
Kết tinh là quá trình chất tan tách khỏi dung dịch dưới dạng tinh thể. Quá trình này thường xảy ra khi dung dịch bão hoà hoặc quá bão hoà bị làm lạnh, bay hơi dung môi hoặc bị thay đổi điều kiện làm giảm độ tan.
Ví dụ, nếu đun nóng nước để hoà tan nhiều muối hoặc đường, sau đó để dung dịch nguội, một phần chất tan có thể kết tinh lại nếu lượng chất tan vượt quá độ tan ở nhiệt độ thấp hơn.
Kết tinh được dùng để tách chất rắn khỏi dung dịch và tinh chế một số chất trong phòng thí nghiệm, công nghiệp và đời sống.
Dung dịch bão hoà và dung dịch quá bão hoà
Dung dịch quá bão hoà là dung dịch chứa lượng chất tan nhiều hơn mức bão hoà bình thường ở cùng điều kiện. Trạng thái này thường không bền và chất tan có thể kết tinh nhanh nếu bị khuấy, thêm tinh thể mồi hoặc có tác động phù hợp.
Dung dịch quá bão hoà thường được tạo bằng cách hoà tan nhiều chất tan ở nhiệt độ cao rồi làm nguội cẩn thận mà không để chất tan kết tinh. Đây là hiện tượng thú vị nhưng cần điều kiện kiểm soát tốt hơn so với dung dịch bão hoà thông thường.
Ở mức cơ bản, học sinh cần nắm chắc sự khác nhau giữa chưa bão hoà và bão hoà trước khi học quá bão hoà.
Ví dụ bài tập về dung dịch bão hoà
Bài 1
Ở 25°C, tối đa 40 gam chất A tan trong 100 gam nước. Nếu hoà tan 40 gam chất A vào 100 gam nước ở 25°C, dung dịch thu được là gì?
Lời giải: Dung dịch thu được là dung dịch bão hoà vì đã chứa lượng chất tan tối đa ở 25°C.
Bài 2
Ở một nhiệt độ, độ tan của chất B là 30 gam trong 100 gam nước. Nếu cho 35 gam chất B vào 100 gam nước, có bao nhiêu gam chất B không tan?
Lời giải: Tối đa tan 30 gam, nên chất không tan là 35 – 30 = 5 gam.
Bài 3
Một dung dịch muối đã bão hoà ở nhiệt độ phòng. Nếu đun nóng dung dịch, nó có thể tan thêm muối không?
Lời giải: Có thể, nếu độ tan của muối tăng khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiên cần xét chất cụ thể và dữ liệu độ tan.
Những lỗi thường gặp khi học dung dịch bão hoà
Lỗi đầu tiên là nghĩ dung dịch bão hoà luôn rất đặc. Thực tế, nếu chất tan có độ tan nhỏ, dung dịch bão hoà vẫn có thể khá loãng.
Lỗi thứ hai là quên điều kiện nhiệt độ. Một dung dịch bão hoà ở nhiệt độ này có thể chưa bão hoà hoặc quá bão hoà ở nhiệt độ khác.
Lỗi thứ ba là nhầm chất tan còn dư với phần dung dịch. Khi có chất rắn lắng dưới đáy, phần dung dịch phía trên mới là dung dịch bão hoà; phần rắn dư không thuộc phần dung dịch đã hoà tan.
Lỗi thứ tư là nhầm bão hoà với phản ứng hoá học. Chất tan không tan thêm vì đạt giới hạn hoà tan, không nhất thiết vì đã xảy ra phản ứng.
Kết luận
Dung dịch bão hoà là dung dịch đã hoà tan lượng chất tan tối đa ở điều kiện xác định. Nếu thêm chất tan vào, chất đó không tan thêm đáng kể. Trạng thái bão hoà phụ thuộc vào bản chất chất tan, dung môi và đặc biệt là nhiệt độ.
Hiểu dung dịch bão hoà giúp học sinh học tốt độ tan, kết tinh, pha chế dung dịch và các bài toán liên quan đến lượng chất tan tối đa trong dung môi.
Tài liệu tham khảo
- IUPAC Gold Book – Saturated solution: https://goldbook.iupac.org/terms/view/S05471
- IUPAC Gold Book – Solubility: https://goldbook.iupac.org/terms/view/S05740
- Royal Society of Chemistry – Learn Chemistry: https://edu.rsc.org/
- Chemistry LibreTexts – Saturated and Unsaturated Solutions: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry
