Công thức tính độ tan và bảng tính chất

Công thức tính độ tan giúp xác định khả năng hòa tan chất trong nước và dung dịch bão hòa. Điện giải ion kiềm sẽ  hướng dẫn chi tiết, bảng tính chất, yếu tố ảnh hưởng và ứng dụng của công thức tính độ tan trong đời sống.

Độ tan là gì?

Đây là một khái niệm trong hóa học, cho biết khả năng hòa tan tối đa của một chất tan trong một dung môi cụ thể. Độ tan có kí hiệu S của một chất mà số gam chất đó tan trong 100g nước để tạo thành dung dịch bão hòa ở một nhiệt độ và áp suất nhất định. 

Dung dịch bão hòa hay dung dịch bão hoà là trạng thái mà dung dịch không thể hòa tan thêm lượng chất tan nữa ở nhiệt độ đó. Nếu vượt quá mức độ tan của một chất, chất tan thừa sẽ kết tụ lại thành kết tủa. 

Công thức tính độ tan là gì? 

Công thức tính độ tan: S = (m_ct / m_dm) × 100

Trong đó: S là độ tan (g/100g dung môi), 
m_ct là khối lượng chất tan (gam), 
m_dm là khối lượng dung môi (gam).
Ví dụ, hòa tan 90 gam NaCl trong 250 gam nước ở 25°C: S = (90 / 250) × 100 = 36 g/100g nước. 

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan là gì?

1. Nhiệt độ

Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng quan trọng nhất đến độ tan của chất rắn dạng tinh thể trong nước. Theo nguyên lý hóa học dung dịch, khi nhiệt độ tăng, đa số chất rắn có độ tan tăng do năng lượng nhiệt giúp phá vỡ mạng tinh thể. 

Tuy nhiên, có ngoại lệ như Ca(OH)₂ - khi tăng nhiệt độ, độ tan lại giảm. Làm lạnh dung dịch bão hòa, chất tan sẽ kết tinh và tách ra.

2. Áp suất

Theo nguyên lý Le Chatelier, áp suất ảnh hưởng đáng kể đến độ tan của chất khí trong nước. Khi tăng áp suất, độ tan chất khí tăng theo tỉ lệ thuận, ngược lại khi giảm áp suất độ tan giảm. Đối với chất rắn dạng tinh thể, áp suất có ảnh hưởng rất nhỏ nên thường bị bỏ qua.

Đọc thêm: Công thức tính pH

3. Độ phân cực của chất tan và dung môi

Độ phân cực quyết định khả năng hòa tan chất: những chất có tính chất vật lý tương tự nhau sẽ hòa tan tốt hơn. Nước là dung môi phân cực mạnh nên hòa tan rất tốt các chất ion và chất có cation kim loại. Ngược lại, dung môi hữu cơ kém phân cực sẽ hòa tan tốt các chất không phân cực như hydrocarbon.

4. Dạng thể và cấu trúc tinh thể

Dạng thể của chất tinh thể hay vô định hình ảnh hưởng đến độ tan của chất rắn. Chất vô định hình dạng ngậm nước thường tan dễ hơn chất tinh thể vì cấu trúc kết tinh ổn định hơn. Các loại tinh thể khác nhau của cùng một hợp chất (hiện tượng đa hình) có độ tan khác nhau, giải thích tại sao một số muối có độ tan khác nhau mặc dù thành phần hóa học giống nhau.

5. Hiện tượng hóa dung và ngậm nước

Khi hợp chất hòa tan trong nước, phân tử nước bao quanh các ion hoặc phân tử chất tan, hình thành các phức ngậm nước. Sự ngậm nước giải phóng năng lượng để phá vỡ cấu trúc, thuận lợi cho quá trình hòa tan. Những hợp chất có khả năng dạng ngậm nước tốt sẽ có độ tan cao hơn, đặc biệt với ion nhỏ hoặc có điện tích cao.

6. pH dung dịch

Độ axit hay độ bazơ của dung dịch ảnh hưởng đến độ tan của chất khó tan khi chúng tham gia phản ứng axit-bazơ. Ví dụ, độ tan của CaCO₃ tăng đáng kể ở pH thấp vì H⁺ phản ứng với CO₃²⁻ tạo HCO₃⁻ và CO₂, dịch chuyển cân bằng về phía hòa tan. Trong các hệ thống sinh học, pH đóng vai trò quan trọng trong kiểm soát độ tan.

7. Ảnh hưởng của các ion cùng tên và anion gốc axit

Hiện tượng ion cùng tên common ion effect xảy ra khi bạn thêm một ion dương hoặc anion gốc axit đã có trong dung dịch bão hòa. Điều này sẽ làm giảm độ tan của chất tan. Ví dụ, nếu bạn thêm NaCl vào dung dịch bão hòa AgCl, tan của chất rắn dạng AgCl sẽ giảm do cơ chế dịch chuyển cân bằng điện.

Ứng dụng của công thức tính độ tan trong thực tế

Độ tan là khả năng của một chất hòa tan vào dung môi, có nhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống. 

• Trong lĩnh vực dược phẩm, độ tan của các hoạt chất ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hấp thụ và hiệu quả của thuốc. 
• Trong thực phẩm, độ tan quyết định cách pha chế các loại đồ uống và sản phẩm khác. Trong xử lý nước, kiến thức về độ tan giúp loại bỏ các chất ô nhiễm bằng cách thay đổi điều kiện pH hoặc nhiệt độ. 
• Trong công nghiệp hóa chất, nhà máy sử dụng độ tan để tối ưu hóa quá trình hòa tan và phản ứng hóa học. 
• Trong nhuộm vải, độ tan của chất nhuộm quyết định mức độ màu sắc bền vững trên vải. 
• Cuối cùng, trong bảo quản thực phẩm, kiểm soát độ tan của các chất bảo quản giúp ngăn chặn vi khuẩn và kéo dài thời hạn sử dụng.

Câu hỏi thường gặp

1. Công thức tính độ tan trong nước là gì?

Độ tan (S) của một chất trong nước được xác định bằng khối lượng chất tan tối đa hòa tan trong 100 g nước để tạo thành dung dịch bão hòa ở một nhiệt độ xác định.
 Công thức:
 S = (m chất tan / m nước) × 100
 Trong đó m tính bằng gam, điều kiện nhiệt độ phải được giữ cố định.

2. Công thức tính nồng độ tan (nồng độ dung dịch) là gì?

Nồng độ dung dịch thường được biểu diễn dưới dạng nồng độ phần trăm hoặc nồng độ mol:
Nồng độ phần trăm (C%):
 C% = (m chất tan / m dung dịch) × 100
Nồng độ mol (CM):
 CM = n / V, với n là số mol chất tan và V là thể tích dung dịch (lít).

Đọc thêm: Cách xử lý nước có độ pH thấp hiệu quả

3. Công thức tính độ tan dựa vào tích số tan 

Đối với các chất điện li ít tan, độ tan có thể tính thông qua tích số tan Ksp.
 Ví dụ với muối MX:
 MX ⇌ M⁺ + X⁻ → Ksp = S²

Nếu muối có dạng M₂X hoặc MX₂, biểu thức Ksp sẽ thay đổi theo hệ số phân ly. Phương pháp này thường dùng trong các bài toán nâng cao và phân tích dung dịch bão hòa.

Trong thực tế, việc hiểu rõ công thức tính độ tan giúp chúng ta chủ động kiểm soát quá trình hòa tan trong sinh hoạt, chế biến thực phẩm, xử lý nước và sản xuất công nghiệp. Nếu bạn cần tư và tìm giải pháp , hãy liên hệ Điện Giải Ion Kiềm để được hỗ trợ chi tiết và lựa chọn thiết bị phù hợp nhất.