Dung dịch và nồng độ

Pha một cốc trà đường: thìa đầu tan hết, thìa thứ hai vẫn tan, nhưng cho mãi thì đến lúc đường nằm lì dưới đáy cốc. Vì sao nước lại "no" đường? Và con số 5% trên chai giấm ăn nghĩa là gì?

1. Dung dịch, chất tan, dung môi

• Dung dịch là hỗn hợp đồng nhất của chất tan và dung môi (thường là nước).
• Ví dụ 1: nước đường (chất tan: đường; dung môi: nước), trong suốt, chỗ nào cũng ngọt như nhau.
• Ví dụ 2: nước ngọt có ga (chất tan là khí CO₂). Còn bột mì khuấy vào nước thì đục, để yên sẽ lắng: không phải dung dịch.
• Dung dịch chưa bão hoà: còn hoà tan thêm được chất tan. Dung dịch bão hoà: không hoà tan thêm được nữa (ở nhiệt độ đó).

2. Độ tan

Độ tan (S) của một chất trong nước là số gam chất đó hoà tan trong 100 gam nước để tạo thành dung dịch bão hoà ở nhiệt độ xác định.

S = m(chất tan) : m(nước) · 100 (đơn vị: g/100 g nước)

• Ví dụ 1: ở 20 °C, 50 g nước hoà tan tối đa 18 g muối ăn. S = 18 : 50 · 100 = 36.
• Ví dụ 2: ở 30 °C, cho 40 g KNO₃ vào 80 g nước, còn 3,2 g không tan. Phần đã tan: 40 − 3,2 = 36,8 g. S = 36,8 : 80 · 100 = 46.

Nước càng nóng, chất rắn thường tan càng nhiều; chất khí thì tan ít đi (lon nước ngọt để nóng, mở ra là ga trào mạnh).

3. Nồng độ phần trăm

C% cho biết số gam chất tan có trong 100 gam dung dịch.

C% = m(chất tan) : m(dung dịch) · 100% · với m(dung dịch) = m(chất tan) + m(dung môi)

• Ví dụ 1: hoà 15 g đường vào 135 g nước. m(dd) = 150 g. C% = 15 : 150 · 100% = 10%.
• Ví dụ 2: giấm ăn là dung dịch acetic acid 5%. Trong 200 g giấm có 200 · 5 : 100 = 10 g acetic acid.

4. Nồng độ mol

C_M cho biết số mol chất tan có trong 1 lít dung dịch. Đơn vị mol/L, thường viết là M.

C_M = n : V (V tính bằng lít)

• Ví dụ 1: 0,2 mol NaOH trong 0,5 L dung dịch. C_M = 0,2 : 0,5 = 0,4 mol/L.
• Ví dụ 2: hoà 5,85 g NaCl thành 200 mL dung dịch. n = 5,85 : 58,5 = 0,1 mol; V = 0,2 L; C_M = 0,1 : 0,2 = 0,5 mol/L.

Bảng kí hiệu

Lỗi hay gặp

1. Tính C% mà chia cho khối lượng nước. 20 g muối trong 180 g nước: không phải 20 : 180 mà là 20 : 200 = 10%.
2. Nhầm độ tan với C%. Độ tan tính trên 100 g nước, C% tính trên 100 g dung dịch.
3. Quên đổi mL sang L khi tính nồng độ mol.
4. Nói độ tan mà không kèm nhiệt độ. Độ tan thay đổi theo nhiệt độ.
5. Tính độ tan bằng cả lượng chất cho vào dù còn phần không tan. Phải trừ phần không tan trước.
6. Cân chất tan còn ẩm khi pha chế: khối lượng chất tan thật sẽ ít hơn, nồng độ sai.

Bài tập theo dạng

Dạng 1. Tính độ tan

Bài 1. a) Ở 25 °C, 50 g nước hoà tan tối đa 11 g CuSO₄. Tính độ tan. b) Ở 20 °C, độ tan của đường khoảng 200 g/100 g nước. 30 g nước hoà tan được tối đa bao nhiêu gam đường?

Dạng 2. Nồng độ phần trăm

Bài 2. a) Hoà tan 20 g muối vào 180 g nước. Tính C%. b) Cần pha 500 g nước muối 2% để ngâm rau. Phải cân bao nhiêu gam muối, bao nhiêu gam nước?

Dạng 3. Nồng độ mol

Bài 3. a) Hoà tan 8 g NaOH thành 400 mL dung dịch. Tính C_M. b) Trộn 1 L dung dịch glucose 0,5 M với 3 L dung dịch glucose 0,1 M. Tính nồng độ mol của dung dịch thu được.

Chuyện bên lề

Năm 1971, hàng triệu người chạy loạn dồn về các trại tị nạn ở Tây Bengal, Ấn Độ. Dịch tả bùng phát, còn dịch truyền tĩnh mạch thì cạn sạch. Bác sĩ Dilip Mahalanabis quyết định làm một việc khi đó còn bị nhiều người nghi ngờ: cho bệnh nhân uống một dung dịch rất đơn giản gồm nước, muối và đường glucose, pha theo đúng tỉ lệ. Người nhà bệnh nhân tự cho uống bằng cốc và thìa.

Kết quả: ở trại của ông, tỉ lệ tử vong chỉ còn 3,6%, so với khoảng 30% ở những nơi chỉ trông vào dịch truyền. Bí mật nằm ở một phát hiện từ những năm 1960: ruột chỉ hấp thu được muối và nước khi có mặt glucose, và phải đúng nồng độ. Pha quá đặc, dung dịch còn kéo thêm nước ra khỏi cơ thể.

Gói Oresol trong tủ thuốc nhà bạn chính là hậu duệ của dung dịch ấy. Đó là lí do trên gói luôn ghi rõ: pha cả gói với đúng bao nhiêu mililít nước, không pha đặc hơn, không chia nhỏ gói.

Trò chơi ở nhà (5 phút)

"Nước no đường": lấy 2 cốc, mỗi cốc 50 mL nước (khoảng 50 g): một cốc nước lạnh, một cốc nước ấm. Cho từng thìa cà phê đường vào mỗi cốc, khuấy đều, đếm xem tới thìa thứ mấy thì đường bắt đầu không tan. Cốc nào "no" muộn hơn? Nếu nhà có cân bếp, cân lượng đường đã tan rồi tính thử độ tan và nồng độ phần trăm của cốc nước đường bão hoà.