Chất không điện li | Khái niệm hoá học

1. Định nghĩa

Chất không điện li: Là những chất mà dung dịch không dẫn điện được.

Thí dụ : dung dịch rượu etylic, dung dịch đường saccarozơ…là những dung dịch không dẫn điện. Rượu etylic, đường saccarozơ… là những chất không điện li.

2. Tính chất của dung dịch không điện li

a. Áp suất hơi bão hòa của dung dịch chứa chất tan không điện li và không bay hơi

Áp suất hơi của một chất lỏng là áp suất gây nên bởi những phân tử của nó trên mặt thoáng chất lỏng. 

Áp suất hơi bão hòa là áp suất tạo ra trên mặt thoáng khi quá trình bay hơi đạt tới trạng thái cân bằng.

Khi hòa tan một chất tan không điện li và không bay hơi vào một dung môi thì các phân tử chất tan sẽ phân bố đều trong toàn bộ thể tích của dung môi. Một số phân tử dung môi có trên mặt thoáng được thay thế bởi các phân tử chất tan không bay hơi, một số phân tử dung môi bay hơi giảm và do đó áp suất hơi bão hòa của dung môi trong dung dịch bé hơn so với áp suất hơi bão hòa của dung môi nguyên chất. Số phân tử chất tan càng tăng thì số phân tử dung môi thoát ra càng ít, do đó áp suất hơi bão hòa của dung dịch (P₁) luôn luôn nhỏ hơn áp suất hơi bão hòa của dung môi nguyên chất (P₀)

Sự giảm áp suất hơi bão hòa của dung dịch tuân theo định luật Raoult I

“Áp suất hơi bão hòa của dung dịch bằng áp suất hơi bão hòa của dung môi nguyên chất nhân với phần mol của dung môi trong dung dịch.”

P₁ = P₀. $\mathrm{\chi }$( dm)= P₀ * n_(dm)/(n_(ct)+ n_(dm))

b. Độ tăng nhiệt độ sôi

Nhiệt độ của chất lỏng là nhiệt độ mà tại đó áp suất hơi bão hòa của chất lỏng bằng áp suất hơi bão hoà của khí quyển. Do dung dịch có áp suất hơi bão hòa nhỏ hơn áp suất hơi bão hoà của dung môi nguyên chất nên muốn cho áp suất hơi bão hòa của dung dịch bằng áp suất khí quyển cần phải tăng nhiệt độ của dung dịch lên nên nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất.

Nhiệt độ sôi bình thường của một chất lỏng được định nghĩa là nhiệt độ lúc đó áp suất hơi của chất lỏng đạt được 1 atm. Các chất tan không bay hơi làm giảm áp suất hơi của dung dịch, do đó dung dịch phải được đun nóng đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi của dung môi tinh chất mới có thể đạt được áp suất 1atm. Ðiều này có nghĩa là chất tan không bay hơi làm tăng nhiệt độ sôi của dung môi. Mức độ gia tăng nhiệt độ sôi phụ thuộc vào nồng độ của chất tan trong dung dịch. Ðối với các dung dịch loãng mối quan hệ đó được biểu diễn bằng phương trình: 

ΔΤ = Κ_S .C_m

Với: T: độ tăng nhiệt độ sôi so với dung môi tinh chất.

 K_S :gọi là hằng số nghiệm sôi phụ thuộc vào bản chất dung môi.

 C_m: nồng độ molan của chất tan trong dung dịch. 

c. Độ hạ nhiệt độ đông đặc

Nhiệt độ đông đặc (kết tinh) của chất lỏng là nhiệt độ mà tại đó áp suất hơi bão hoà của pha lỏng bằng áp suất hơi bão hoà của pha rắn. Do áp suất hơi bão hoà của dung dịch nhỏ hơn áp suất hơi bão hoà của dung môi nguyên chất nên để cho áp suất hơi bão hoà trên pha rắn bằng áp suất hơi bão hoà trên pha lỏng (của dung dịch) cần phải hạ nhiệt độ đông của dung dịch xuống, nghĩa là: nhiệt độ đông của dung dịch nhỏ hơn nhiệt độ đông của dung môi nguyên chất.

Ví dụ: Với nước nguyên chất có nhiệt độ đông đặc là 0⁰ C (chính xác là 0,0099⁰ C) ứng với áp suất hơi bão hòa của nước đá và nước lỏng là 0,006atm. Việc hòa tan chất tan vào nước sẽ làm cho dung dịch có nhiệt độ đông đặc thấp hơn nước nguyên chất, bởi vì sự hiện diện của chất tan trong nước sẽ làm cho áp suất hơi của nước trong dung dịch thấp hơn áp suất hơi của nước đá, do đó tại nhiệt độ này dung dịch không thể đông đặc vì không có sự cân bằng của áp suất hơi giữa pha lỏng và pha rắn. Nếu ta hạ nhiệt độ, áp suất hơi của pha rắn giảm nhanh hơn pha lỏng, kết quả sẽ dẫn đến sự cân bằng áp suất hơi của 2 pha lỏng và rắn và lúc này dung dịch sẽ đông đặc. Do chất tan làm hạ nhiệt độ đông đặc của nước, nên các chất như NaCl, CaCl₂ thường được rãi trên các vĩa hè hoặc đường lộ để tránh sự đóng băng trong mùa đông ở các nước ở vùng lạnh giá, dĩ nhiên với điều kiện nhiệt độ bên ngoài không quá thấp.