Dung dịch chưa bão hoà là gì?
Dung dịch chưa bão hoà là dung dịch vẫn có thể hoà tan thêm chất tan ở một điều kiện xác định. Nói cách khác, lượng chất tan hiện có trong dung dịch chưa đạt tới giới hạn độ tan của chất đó trong dung môi tại nhiệt độ đang xét.
Ví dụ, nếu cho một thìa nhỏ muối vào cốc nước và muối tan hết, dung dịch nước muối thu được thường là dung dịch chưa bão hoà vì nước vẫn có thể hoà tan thêm muối. Chỉ khi thêm muối đến mức muối không tan thêm đáng kể, dung dịch mới đạt trạng thái bão hoà.
Khái niệm này liên quan chặt chẽ đến độ tan và dung dịch bão hoà. Khi học hoá học dung dịch, phân biệt chưa bão hoà và bão hoà giúp bạn hiểu quá trình hoà tan, pha dung dịch và kết tinh.
Đặc điểm của dung dịch chưa bão hoà
Dung dịch chưa bão hoà có đặc điểm quan trọng là còn khả năng hoà tan thêm chất tan ở điều kiện hiện tại. Nếu thêm một lượng chất tan phù hợp và khuấy, chất tan có thể tiếp tục tan.
| Đặc điểm | Giải thích | Ví dụ |
|---|---|---|
| Chưa đạt giới hạn độ tan | Lượng chất tan còn thấp hơn lượng tối đa | Nước muối loãng |
| Có thể tan thêm chất tan | Thêm chất tan vẫn có thể tan | Thêm muối vào nước muối loãng |
| Có thể chuyển thành bão hoà | Khi thêm đủ chất tan hoặc thay đổi điều kiện | Thêm đường đến khi không tan thêm |
Dung dịch chưa bão hoà thường gặp nhiều trong đời sống vì đa số dung dịch sử dụng hằng ngày không chứa lượng chất tan tối đa.
Ví dụ về dung dịch chưa bão hoà
Nước muối loãng là ví dụ dễ hiểu. Khi chỉ hoà tan một lượng nhỏ muối vào nước, dung dịch vẫn có thể tan thêm muối, nên là dung dịch chưa bão hoà.
Nước đường loãng cũng là dung dịch chưa bão hoà nếu vẫn có thể hoà tan thêm đường. Một cốc trà đường thường chưa bão hoà vì vẫn có thể cho thêm đường và khuấy tan, nhất là khi trà còn ấm.
Dung dịch HCl loãng, dung dịch NaOH loãng hoặc dung dịch CuSO4 loãng trong phòng thí nghiệm cũng có thể là dung dịch chưa bão hoà nếu lượng chất tan thấp hơn độ tan tối đa ở điều kiện đó.
Dung dịch chưa bão hoà và bão hoà khác nhau thế nào?
| Tiêu chí | Dung dịch chưa bão hoà | Dung dịch bão hoà |
|---|---|---|
| Lượng chất tan | Chưa đạt lượng tối đa | Đã đạt lượng tối đa |
| Khi thêm chất tan | Có thể tan thêm | Không tan thêm đáng kể |
| Liên hệ với độ tan | Nồng độ thấp hơn giới hạn độ tan | Nồng độ đạt giới hạn độ tan |
| Ví dụ | Nước đường loãng | Nước đường đã tan tối đa đường |
Cách phân biệt đơn giản là thêm một ít chất tan vào dung dịch và khuấy. Nếu chất tan tiếp tục tan hết, dung dịch còn chưa bão hoà. Nếu chất tan không tan thêm và còn dư, dung dịch đã bão hoà ở điều kiện đó.
Dung dịch chưa bão hoà có phải là dung dịch loãng không?
Dung dịch chưa bão hoà thường có thể là dung dịch loãng, nhưng hai khái niệm này không hoàn toàn giống nhau. “Chưa bão hoà” nói về việc dung dịch còn có thể tan thêm chất tan hay không. “Loãng” nói về lượng chất tan tương đối ít trong dung dịch.
Một dung dịch có thể khá đậm đặc nhưng vẫn chưa bão hoà nếu chất đó có độ tan rất lớn. Ngược lại, một chất có độ tan rất nhỏ có thể tạo dung dịch bão hoà dù lượng chất tan trong dung dịch không nhiều.
Vì vậy, không nên đồng nhất chưa bão hoà với loãng. Cần xét độ tan của chất ở điều kiện cụ thể.
Làm thế nào để nhận biết dung dịch chưa bão hoà?
Cách nhận biết đơn giản là thêm một ít chất tan vào dung dịch ở cùng điều kiện nhiệt độ và khuấy đều. Nếu chất tan tan thêm, dung dịch ban đầu là chưa bão hoà. Nếu chất tan không tan thêm đáng kể, dung dịch có thể đã bão hoà.
| Thao tác | Hiện tượng | Kết luận |
|---|---|---|
| Thêm chất tan và khuấy | Chất tan tan hết | Dung dịch ban đầu chưa bão hoà |
| Thêm chất tan và khuấy | Chất tan còn dư, không tan thêm | Dung dịch có thể đã bão hoà |
Khi làm thí nghiệm, cần giữ nhiệt độ tương đối ổn định vì độ tan phụ thuộc vào nhiệt độ.
Cách chuyển dung dịch chưa bão hoà thành bão hoà
Có nhiều cách làm dung dịch chưa bão hoà trở thành bão hoà. Cách đơn giản nhất là thêm chất tan cho đến khi không tan thêm. Ngoài ra, có thể làm bay hơi bớt dung môi hoặc làm giảm nhiệt độ với những chất có độ tan giảm khi nhiệt độ giảm.
| Cách làm | Giải thích | Ví dụ |
|---|---|---|
| Thêm chất tan | Lượng chất tan tăng đến giới hạn độ tan | Thêm muối vào nước muối |
| Bay hơi dung môi | Lượng dung môi giảm, dung dịch đậm đặc hơn | Cô cạn nước muối |
| Làm lạnh dung dịch | Với nhiều chất rắn, độ tan giảm khi nhiệt độ giảm | Làm lạnh dung dịch đường nóng |
Những cách này cũng liên quan đến quá trình kết tinh trong hoá học.
Nhiệt độ ảnh hưởng gì đến dung dịch chưa bão hoà?
Nhiệt độ có thể làm thay đổi khả năng hoà tan thêm chất tan. Với nhiều chất rắn, khi tăng nhiệt độ, độ tan tăng, nên một dung dịch có thể trở nên “chưa bão hoà hơn” và tan thêm chất tan. Khi giảm nhiệt độ, độ tan giảm, dung dịch có thể tiến gần trạng thái bão hoà hoặc xuất hiện kết tinh.
Ví dụ, nước nóng có thể tan nhiều đường hơn nước lạnh. Một dung dịch đường chưa bão hoà ở nhiệt độ phòng có thể tan thêm đường khi đun nóng. Ngược lại, dung dịch nóng chứa nhiều đường có thể kết tinh khi nguội.
Với chất khí tan trong nước, tăng nhiệt độ thường làm khí tan kém hơn. Vì vậy, nước có gas ấm thường dễ mất gas hơn nước lạnh.
Dung dịch chưa bão hoà trong bài toán độ tan
Khi giải bài toán độ tan, có thể xác định dung dịch chưa bão hoà bằng cách so sánh lượng chất tan thực tế với độ tan tối đa.
Ví dụ 1
Ở 20°C, độ tan của chất A là 40 gam trong 100 gam nước. Nếu hoà tan 25 gam chất A vào 100 gam nước ở 20°C, dung dịch là bão hoà hay chưa bão hoà?
Lời giải: Vì 25 gam nhỏ hơn 40 gam, dung dịch chưa bão hoà.
Ví dụ 2
Ở một nhiệt độ, độ tan của chất B là 30 gam trong 100 gam nước. Nếu dung dịch chứa 30 gam B trong 100 gam nước, dung dịch ở trạng thái nào?
Lời giải: Dung dịch bão hoà vì lượng chất tan đã đạt đúng độ tan.
Ví dụ 3
Ở một nhiệt độ, độ tan của chất C là 20 gam trong 100 gam nước. Nếu có 10 gam C trong 50 gam nước, dung dịch có bão hoà không?
Lời giải: 20 gam/100 gam nước tương đương 10 gam/50 gam nước. Vậy dung dịch đạt bão hoà nếu 10 gam C tan hết trong 50 gam nước ở nhiệt độ đó.
Dung dịch chưa bão hoà có liên quan gì đến pha loãng?
Khi pha loãng dung dịch bằng cách thêm dung môi, nồng độ chất tan giảm. Nếu dung dịch ban đầu bão hoà, sau khi thêm dung môi, nó thường trở thành chưa bão hoà vì dung môi mới có thể hoà tan thêm chất tan.
Ví dụ, một dung dịch muối bão hoà ở nhiệt độ phòng có thể trở thành chưa bão hoà nếu thêm nhiều nước và khuấy đều, vì lượng nước tăng lên làm khả năng hoà tan tổng cộng tăng.
Đây là lý do pha loãng làm dung dịch giảm nồng độ và thường tăng khả năng hoà tan thêm chất tan.
Ứng dụng của dung dịch chưa bão hoà
Dung dịch chưa bão hoà rất phổ biến trong đời sống. Nước uống, nước đường, nước muối loãng, nhiều dung dịch thuốc và dung dịch trong thí nghiệm thường là chưa bão hoà. Trạng thái này thuận lợi vì dung dịch ổn định, ít có chất rắn kết tinh hoặc lắng xuống.
Trong phòng thí nghiệm, dung dịch chưa bão hoà được dùng để pha chế nồng độ xác định, thực hiện phản ứng và chuẩn bị mẫu. Trong công nghiệp thực phẩm, nhiều sản phẩm lỏng chứa chất tan ở mức chưa bão hoà để tránh kết tinh hoặc lắng cặn không mong muốn.
Những lỗi thường gặp khi học dung dịch chưa bão hoà
Lỗi đầu tiên là nghĩ dung dịch chưa bão hoà luôn rất loãng. Thực tế, một dung dịch có thể khá đậm đặc nhưng vẫn chưa bão hoà nếu chất tan có độ tan lớn.
Lỗi thứ hai là quên điều kiện nhiệt độ. Một dung dịch chưa bão hoà ở nhiệt độ cao có thể trở thành bão hoà khi làm lạnh.
Lỗi thứ ba là chỉ nhìn thấy chất tan tan hết rồi kết luận ngay dung dịch chưa bão hoà. Nếu lượng chất tan vừa đúng bằng độ tan, dung dịch có thể bão hoà dù không còn chất rắn dư.
Lỗi thứ tư là nhầm dung dịch chưa bão hoà với dung dịch không có chất tan. Dung dịch chưa bão hoà vẫn có chất tan, chỉ là chưa đạt mức tối đa.
Kết luận
Dung dịch chưa bão hoà là dung dịch vẫn có thể hoà tan thêm chất tan ở điều kiện xác định. Nó khác dung dịch bão hoà ở chỗ lượng chất tan chưa đạt giới hạn độ tan. Trạng thái chưa bão hoà phụ thuộc vào bản chất chất tan, dung môi, nhiệt độ và lượng chất tan hiện có.
Hiểu dung dịch chưa bão hoà giúp học sinh làm tốt bài tập độ tan, pha chế dung dịch, kết tinh và phân biệt các trạng thái của dung dịch trong hoá học phổ thông.
Tài liệu tham khảo
- IUPAC Gold Book – Solubility: https://goldbook.iupac.org/terms/view/S05740
- IUPAC Gold Book – Solution: https://goldbook.iupac.org/terms/view/S05746
- Royal Society of Chemistry – Learn Chemistry: https://edu.rsc.org/
- Chemistry LibreTexts – Saturated and Unsaturated Solutions: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry
