Công thức tính độ tan và các yếu tố ảnh hưởng tới độ tan của một chất

Khi tìm hiểu các chất, hợp chất, chắc hẳn các bạn đều thấy yếu tố độ tan trong phần tính chất vật lý. Vậy độ tan là gì? Công thức tính độ tan, các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan ra sao? Hãy cùng với LabVIETCHEM đi tìm câu trả lời trong bài viết ngày hôm nay nhé.

A/ Chất tan và chất không tan

Thí nghiệm về chất tan và chất không tan

Tiến hành cho Canxi cacbonat CaCO₃ và Natri clorua NaCl vào trong 2 cốc nước khác nhau. Kết quả nhận được là CaCO₃ không tan trong nước còn NaCl tan được trong nước. Điều này chứng tỏ rằng có chất tan, cũng có chất không tan trong nước và có chất thì tan nhiều, có chất lại tan ít.

Tính tan của muối, axit, bazơ trong nước

- Phần lớn axit đều tan trong nước, trừ axit silixic (H₂SiO₃).

- Hầu hết các bazơ không tan trong nước, trừ một số bazơ của kim loại kiềm như NaOH, KOH, Ba(OH)₂,… Ca(OH)₂ tan ít.

- Tất cả các muối Natri, Kali đều tan.

- Tất cả muối nitrat (-NO₃) đều tan tốt trong nước.

- Phần lớn muối clorua (-Cl) và sunfat (=SO₄) tan được, còn muối cacbonat (=CO₃) hầu hết không tan.

B/ Độ tan là gì?

Độ tan là đại lượng đặc trưng cho khả năng hòa tan của các chất rắn, lỏng hoặc khí vào dung môi để tạo ra một dung dịch đồng nhất. Ngoài ra, theo công thức tính độ tan, nó cũng được hiểu theo nghĩa là số gam chất đó tan trong 100g dung dịch (nước) để tạo ra dung dịch bão hoà trong điều kiện nhiệt độ môi trường xác định.

Dựa vào khả năng hòa tan trong nước của một chất mà người ta chia ra thàng 3 loại sau:

+ Chất tan/chất dễ tan: 100g nước hòa tan được trên 10g chất.

+ Chất ít tan: 100g nước hòa tan được dưới 1g chất.

+ Chất không tan: 100g nước hòa tan được dưới 0,01g chất.

C/ Công thức tính độ tan

Công thức tính độ tan được xác định cụ thể như sau:

S = (m_ct/m_dm) x 100

Trong đó:

• m_ct là khối lượng chất tan
• m_dm là khối lượng dung môi
• S là độ tan

Thông qua công thức tính độ tan, chúng ta có thể xác định được mối quan hệ giữa độ tan của một chất với nồng độ phần trăm dung dịch bão hoà của chúng tại một nhiệt độ xác định, đó là:

C = 100 x S/ (100+S)

Độ tan càng nhỏ thì chất đó càng tan kém và ngược lại.

D/ Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan của một chất

• Nhiệt độ

- Đối với các chất khí, nhiệt độ càng cao thì độ tan của nó trong dung môi càng giảm. Vì vậy, chúng ta có thể đun nóng để loại bỏ các chất khí như O₂, CO₂ ra khỏi dung môi mà không làm biến đổi, phân hủy chất, đồng thời giữ được độ ổn định của dược chất.

- Đối với các chất rắn thu nhiệt khi hòa tan, nhiệt độ càng cao, độ tan càng lớn.

- Đới với chất rắn tỏa nhiệt khi hòa tan, nhiệt độ càng cao, độ tan càng giảm.

Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ tan

• Áp suất (đối với chất khí)

Theo định luật Henry, trong trường hợp các chất khí có độ tan nhỏ và áp suất không quá cao, lượng chất khí hoà tan trong một thể tích chất lỏng xác định tỉ lệ thuận với áp suất của nó trên bề mặt chất lỏng khi ở một nhiệt độ không đổi. Do đó, khi tăng áp suất, độ tan của chất khí tăng lên và ngược lại.

• Độ phân cực của chất tan và dung môi

- Các chất phân cực dễ tan trong dung môi phân cực như nước, dung dịch muối, kiềm, axit vô cơ, …

- Các chất ít phân cực dễ tan trong dung môi hữu cơ kém phân cực như dicloromethan, benzene, toluene, chloroform, …

• Dạng thù hình

- Độ tan của chất rắn dạng vô định hình lớn hơn độ tan của chất rắn dạng tinh thể. Nguyên nhân là do cấu trúc mạng lưới tinh thể ở dạng kết tinh tương đối bền vững, vì vậy mà nó cần nhiều năng lượng để phá vỡ cấu trúc hơn là dạng vô định hình. Tuy nhiên, chất rắn dạng vô định hình không ổn định được như dạng tinh thể và nó thường có xu hướng chuyển về dạng tinh thể.

• Hiện tượng hydrat hóa

Trong quá trình kết tinh, các chất rắn có thể tồn tại ở dạng khan hoặc dạng ngậm nước. So với dạng ngậm nước, độ tan của chất rắn dạng khan lớn hơn.

• Hiện tượng đa hình

Tùy vào điều kiện kết tinh mà một chất rắn có thể kết tinh thành nhiều dạng tinh thể khác nhau như tinh thể hydrat, đồng kết tinh,… với các tính chất vật lý và có độ tan trong dung môi cũng khác nhau. Những tinh thể kém bền hơn sẽ cần ít năng lượng để phá vỡ cấu trúc hơn nên dễ tan. Tuy nhiên, những tinh thể này có xu hướng chuyển về dạng bền để ổn định hơn và làm giảm độ tan của chất rắn.

• Độ pH của dung dịch

- Nếu kiềm hóa dung môi, độ tan của các axit yếu sẽ tăng lên.

- Nếu axit hóa dung môi, độ tan của các chất kiềm yếu sẽ tăng lên.

- Với những chất lưỡng tính, pH càng gần điểm đẳng điện, độ tan càng giảm và ngược lại.

• Chất điện ly

Các chất điện ly trong dung dịch có thể làm giảm độ tan của chất tan nên bạn cần pha loãng chất điện ly trước khi hòa vào dung dịch.

• Các ion cùng tên

Khi tăng nồng độ của các ion cùng tên, cân bằng điện ly của chất tan sẽ chuyển dịch về phía dạng phân tử ít tan và làm giảm độ tan của chất. Vì vậy, khi thực hiện việc hòa tan, bạn cần hòa tan chất ít tan trước, sau đó mới hòa tan chất dễ tan.

• Hỗn hợp dung môi

Khi kết hợp giữa các hỗn hợp dung môi đồng tan với nước như glycerin-ethanol-nước, độ tan của các chất khó tan sẽ tăng lên.

E/ Bảng tính tan hoá học của các muối, axit, bazo

Bảng tính tan hoá học của các muối, axit, bazo

Chú thích:

• T là chất dễ tan
• I là chất ít tan
• K là chất không tan (ô màu xanh)
• B là chất bay hơi
• (-) là chất không tồn tại hoặc bị nước phân huỷ

F/ Hướng dẫn cách đọc bảng tính tan - Cách ghi nhớ bảng tính tan

Bảng tính tan gồm các hàng (các anion gốc axit (hay OH-)) và các cột (các cation kim loại). Đối với từng chất cụ thể, chúng ta sẽ xác định ion dương và ion âm, sau đó dóng theo hàng và cột tương ứng thì sẽ biết được trạng thái của chất đó tại một ô.

Cách ghi nhớ bảng tính tan: 

Qua bài viết trên, các bạn hẳn đã biết được độ tan là gì cũng như công thức tính độ tan, bảng tính tan của các muối, axit, bazo. Hy vọng rằng, với những thông tin này của labvietchem, các bạn sẽ có thêm những kiến thức để học môn hóa học tốt hơn.