Hỗn hợp các chất – KHTN 6 Bài 16

1. Chất tinh khiết và hỗn hợp

Chất tinh khiết chỉ gồm một chất. Hỗn hợp gồm hai hay nhiều chất trộn lẫn. Nước tinh khiết được dùng làm mô hình đơn giản của một chất; nước đường gồm nước và đường nên là hỗn hợp. Không khí cũng là hỗn hợp vì có nitrogen, oxygen và những chất khí khác.

Hỗn hợp có thể ở thể rắn, lỏng hoặc khí. Hợp kim như thép là hỗn hợp rắn; nước muối là hỗn hợp lỏng; không khí là hỗn hợp khí. Vì vậy, không nên chỉ tìm hỗn hợp trong các cốc chất lỏng.

Tính chất của hỗn hợp phụ thuộc loại chất và tỉ lệ các thành phần. Khi pha thêm nước vào một lượng nước màu, màu thường nhạt hơn dù chất tạo màu chưa bị tách hết. Khi thêm nhiều đường hơn vào cùng lượng nước và đường đều tan, thành phần dung dịch đã thay đổi.

Trong suốt không đồng nghĩa tinh khiết. Nước muối có thể trong suốt nhưng vẫn có ít nhất hai chất. Tên thương mại như “nước sạch”, “nước khoáng” cũng không phải chứng nhận chỉ có một chất; nước khoáng chứa các chất khoáng hòa tan.

2. Đồng nhất và không đồng nhất

Một hỗn hợp đồng nhất có thành phần phân bố đều trong phần hỗn hợp đang xét. Nước đường được hòa tan hoàn toàn và trộn đều là ví dụ. Ta không quan sát thấy lớp đường riêng hay hạt đường lắng ở đáy.

Hỗn hợp không đồng nhất có các thành phần không phân bố đều ở mức quan sát thích hợp. Cát trong nước, dầu với nước khi tách lớp là ví dụ dễ nhận biết. Có hỗn hợp trông gần như đều bằng mắt thường nhưng khi quan sát kĩ mới thấy các giọt hoặc hạt phân tán; do đó không nên chỉ dựa vào một lần nhìn thoáng qua.

Ví dụ giải thích: một cốc có nước đường phía trên và nhiều đường chưa tan ở đáy không phải toàn bộ là một dung dịch đồng nhất. Phần chất lỏng phía trên có thể là dung dịch, còn cả cốc gồm phần dung dịch và phần đường rắn dư.

3. Dung dịch, dung môi và chất tan

Dung dịch là hỗn hợp đồng nhất của dung môi và chất tan. Trong những ví dụ dùng nước ở bài này, dung môi là nước; chất tan là chất hòa tan vào nước. Với nước muối, muối là chất tan. Với nước đường, đường là chất tan.

Khi đường tan, những phần rất nhỏ của đường phân bố trong nước nên mắt thường không nhìn thấy hạt đường ban đầu. Đường vẫn có trong dung dịch. Đây là sự hòa tan, khác với nóng chảy: nóng chảy là chất rắn chuyển thành chất lỏng của chính chất đó khi có điều kiện thích hợp.

Chất tan có thể ban đầu ở thể rắn, lỏng hoặc khí. Muối là ví dụ chất rắn; một số chất lỏng hòa tan được vào nước; oxygen hòa tan trong nước là ví dụ chất khí. Sinh vật dưới nước sử dụng oxygen hòa tan, không phải lấy trực tiếp phần oxygen cấu tạo nên phân tử nước.

Dung dịch có thể không màu hoặc có màu. Màu sắc không tự quyết định đó có phải dung dịch hay không; điều quan trọng là tính đồng nhất và sự hòa tan. Khi hai chất lỏng hòa tan vào nhau, cách gọi chất tan và dung môi còn dựa vào thành phần, lượng tương đối và quy ước; không áp dụng máy móc “chất rắn luôn là chất tan”.

4. Huyền phù và nhũ tương

Huyền phù thường đục; nhiều loại có hạt lắng khi để yên. Với dầu ăn và nước, sau khi khuấy các giọt dầu có thể phân tán tạm thời; để yên đủ lâu, chúng hợp lại và tách thành lớp. Khi đã tách lớp rõ, mô tả đúng trạng thái quan sát là “hai lớp chất lỏng”, không gọi mọi trạng thái của cốc đều là một nhũ tương đang phân tán.

Sữa có các giọt chất béo phân tán trong phần nước nên có đặc điểm của nhũ tương, đồng thời còn chứa nhiều thành phần khác. Một số sản phẩm có chất giúp hệ phân tán bền hơn; không phải nhũ tương nào cũng tách lớp ngay lập tức.

Độ đục, sự lắng và sự tách lớp là dấu hiệu hỗ trợ. Muốn kết luận, cần biết chất phân tán là rắn hay lỏng và có hòa tan hay không. Không dùng vị để phân loại các mẫu trong phòng thực hành.

5. Tan nhanh khác với tan được nhiều

Trong cùng lượng nước và cùng điều kiện, các chất có khả năng tan khác nhau. Đường tan rõ trong nước, còn cát thông thường hầu như không tan ở điều kiện sinh hoạt. Nước hòa tan được nhiều chất, nhưng không hòa tan được mọi chất.

Tốc độ hòa tan cho biết quá trình diễn ra nhanh hay chậm. Khuấy và làm nhỏ hạt thường giúp một lượng chất rắn phù hợp tan nhanh hơn. Điều đó không có nghĩa cứ khuấy lâu là có thể hòa tan một lượng chất bất kì vào một cốc nước.

Khả năng hòa tan liên quan đến lượng chất có thể tan trong một lượng dung môi ở điều kiện xác định. Với nhiều chất rắn như đường, tăng nhiệt độ thường làm lượng có thể hòa tan tăng. Mức thay đổi tùy chất; không khẳng định mọi chất rắn đều tăng như nhau.

Đối với nhiều chất khí như oxygen, nước ấm thường giữ được ít khí hòa tan hơn nước lạnh khi so sánh ở các điều kiện tương ứng. USGS giải thích mối liên hệ này đối với oxygen trong nước. Lượng khí hòa tan còn chịu ảnh hưởng của áp suất và môi trường, nên nhiệt độ không phải yếu tố duy nhất.

Ví dụ: hai cốc có cùng lượng nước, cùng nhiệt độ và cùng lượng đường chưa vượt khả năng hòa tan. Cốc được khuấy có thể hết hạt đường sớm hơn. Kết luận thích hợp là “đường tan nhanh hơn”, chưa có căn cứ để nói “cốc được khuấy hòa tan tối đa nhiều đường hơn”.

6. Lỗi dễ nhầm và ghi nhớ

• “Không thấy chất tan nghĩa là chất đã biến mất.” Chất tan vẫn có trong dung dịch.
• “Hỗn hợp nào cũng đục.” Nhiều dung dịch trong suốt là hỗn hợp.
• “Cứ khuấy dầu với nước là được dung dịch.” Khuấy có thể tạo nhũ tương tạm thời; dầu không vì thế hòa tan vào nước.
• “Nước nóng luôn hòa tan nhiều mọi chất.” Cần xét từng chất; nhiều khí có xu hướng ngược với nhiều chất rắn.
• “Nghiền nhỏ làm tăng lượng tan tối đa.” Nghiền nhỏ chủ yếu giúp tan nhanh hơn trong điều kiện so sánh phù hợp.

Ghi nhớ: xác định số chất → xem phân bố → nhận ra chất tan, hạt rắn hoặc giọt lỏng → xét điều kiện hòa tan. Bài này không yêu cầu học thuộc công thức nồng độ; trước hết cần mô tả đúng thành phần và hiện tượng.

Học tiếp và luyện tập

Sơ đồ tư duy cuối bài

• THÀNH PHẦN: Tinh khiết: một chất; Hỗn hợp: từ hai chất.
• DUNG DỊCH: Đồng nhất; dung môi + chất tan; Chất tan vẫn còn trong nước.
• HỆ PHÂN TÁN: Huyền phù: hạt rắn trong lỏng; Nhũ tương: giọt lỏng trong lỏng.
• ĐIỀU KIỆN HÒA TAN: Tùy chất, nhiệt độ, áp suất; Nước không hòa tan mọi chất.
• TRÁNH NHẦM LẪN: Tan nhanh ≠ tan tối đa nhiều; Trong suốt ≠ tinh khiết.