CHƯƠNG 1 - Nội dung: Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập.
- Phương pháp: Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng) Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có 1.1 Nguyên từ và phân tử 13 Phân tử là phần tử nhỏ nhất của một chất, có khả năng tồn tại độc lập, có tất cả các tính chất hóa học đặc trưng cho chất đó. Hiện thời người biết được khoảng 5 triệu chất, tức là khoảng 5 triệu loại phân tử. Mỗi phân tử do các phần tử nhỏ hơn cấu tạo nên, đó là các nguyên tử. Để tạo nên khoảng 5 triệu loại phân tử kể trên chỉ có khoảng 110 loại nguyên tử, mỗi loại nguyên tử như thế gọi là một nguyên tố.
Nguyên tử là phần tử nhỏ nhất của một nguyên tố tham gia vào thành phần phân tử các đơn chất và hợp chất. Mỗi nguyên tử là một hạt trung hòa điệngồm một hạt nhân mang điện tích dương và một số electron (điện tử) mang điện tích âm chuyển đidng quanh nhân. Mỗi loại nguyên tử (nguyên tố) được đặc trưng bằng một điện tích hạt nhân xác định và có cấu tạo vỏ electron giống nhau, do đó có những tính chất hóa học giống nhau. Phân tử đơn chất gồm một hay nhiều nguyên tử cùng nguyên tố.
Ví dụ: Natri (Na), Hydro (H2), ozôn (O3) là 3 đơn chất. Một số nguyên tử có thể tạo được vài đơn chất khác nhau (các dạng thù hình), ví dụ như ozôn (O3) và oxi (O2) là 2 dạng thù hình của oxi. Phân tử hợp chất gồm nhiều nguyên tử của các nguyên tố khác nhau. Ví dụ: Nước (H2O) và muối ăn (NaCl) là hai hợp chất.
Một nguyên tố hóa học là một tập hợp của những phân tử cùng loại. Trái lại, một hỗn hợp bao gồm nhiều loại phân tử. Một nguyên chất có tính chất hoàn toàn xác định, tính chất hỗn hợp thay đổi tuỳ theo tỷ lệ các thành phần.2 Khối lượng của nguyên tử và phân tử: Khối lượng của một nguyên tử thường được tính theo đơn vị Cácbon (gọi tắt là nguyên tử khối). Cứ một đơn vị cácbon là 1,6607.
Ví dụ: Một nguyên tử Hydro nặng 1,00797 đvc ( 1 đvc), một nguyên tử oxy nặng 15,9994 đvc ( 16 đvc). Khối lượng của một phân tử cũng được tính theo đơn vị cácbon (gọi tắt là phân tử khối). Ví dụ: Một phân tử nước gồm hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy nặng: 2. 15,9994 = 18,01534 đvc ( 18 đvc) Mol là đơn vị đo lượng chất.
Một mol chất bất kỳ chứa 6,02. 1023 - ch1inh xác phải là (6,02045 0,000031). 1023 được gọi là số Avôgadrô. Khối lượng mol nguyên tử (nguyên tử gam) là khối lượng tính bằng gam của một mol nguyên tử đó.
Ví dụ: Một nguyên tử gam hydro là một gam, một nguyên tử gam oxy là 16 gam,. Khối lượng mol nguyên tử và nguyên tử khối của cùng một nguyên tố thì có cùng số trị và khác đơn vị. 14 Khối lượng mol phân tử (phân tử gam) là khối lượng tính bằng gam của một mol phân tử chất đó. Ví dụ: Một phân tử gam nước là 18 gam, một phân tử gam khí cacbonic là 44 gam,.
Khối lượng mol phân tử và phân tử khối cùng một chất thì có cùng số trị và khác đơn vị. Khối lượng mol ion (ion gam) là khối lượng tính bằng gam của một mol ion. Ví dụ một ion gam Na+ nặng 23 gam. Có thể biểu thị một lượng chất khối lượng m gam qua số mol nhờ các biểu thức: Số gam nguyên tố (m) Số mol nguyên tố = Khối lượng mol nguyên tử (A) Số gam nguyên tố (m) Số mol chất = Khối lượng mol phân tử (M) Số gam ion (m) Số mol iom = Khối lượng mol ion (A) 1.2 Dung dịch Các khái niệm chung về dụng dịch là kiến thức cần thiết để có thể hiểu được các bản chất của nước thiên nhiên và nước thải trong ngành kỹ thuật môi trường.1 Các hệ phân tán - Dung dịch: Một hệ gồm 2 hay nhiều chất, trong đó một (hay nhiều) chất ở dạng các hạt kích thước nhỏ phân bố vào trong chất kia thì hệ đó được gọi là hệ phân tán.
Chất phân bố là pha phân tán, còn chất trong đó có pha phân tán phân bố là môi trường phân tán. Căn cứ vào trạng thái pha của các thành phần ta có 9 hệ phân tán: Loại hệ Ký hiệu Ví dụ phân tán Khí - Khí K-K Sư phân bố của hơi, khí thải trong không khí Khí - Lỏng K-L Sự hoà tàn của oxy, cacbonic trong nguồn nước Khí - Rắn K-R Hydro hòa tan trong Pt, Pd,. Lỏng - Lỏng L-L Sự phân bố của dầu, mỡ trong nguồn nước, nước thải 15 Lỏng - Khí L-K Sự phân bố của hơi nước trong không khí Lỏng - Rắn L-R Nước thải ngấm vào đất, Hg trong Au,. Rắn - Lỏng R-L Sự hoà tan một số muối vô cơ trong nguồn nước Rắn - Rắn R-R Fe(OH)3 , các hạt cặn bẩn khác phân bố trong vật liệu lọc (cát, sỏi, .) ở các bể lọc nước.
Rắn - Khí R-K Bụi, các chất thải dạng hạt, sợi rắn phát tán theo gió trong không khí Dựa vào kích thước hệ phân tán được chia ra thành 3 loại: * Hệ phân tán thô: Các hạt phân tán có kích thước cỡ 10-5 - 10-2 cm, có thể thấy được bằng kính hiển vi hoặc đôi khi bằng mắt thường. Huyền phù và nhũ tương là các hệ phân tán thô. Huyền phù là hệ phân tán thô, trong đó pha phân tán là chất rắn, môi trường phân tán là chất lỏng, phù sa ở các con sông là một ví dụ về huyền phù. Nhũ tương là hệ phân tán thô trong đó pha phân tán và môi trường phân tán đều là chất lỏng, dầu mỡ trong các nguồn nước là một ví dụ về nhũ tương.
* Hệ keo (còn gọi là dung dịch keo): các hạt phân tán có kích thước 10-7 - 10-5 cm, có thể thấy được bằng kính siêu hiển vi. Ví dụ: sương mù (hệ phân tán L - K), khói (hệ phân tán R - K). * Dung dịch thực : các hạt phân tán có kích thước phân tử hoặc ion (cở 10- 8 cm). Giữa pha phân tán và môi trường phân tán không có bề mặt phân chia, toàn bộ dung dịch là một pha, như vậy dung dịch thực là một hệ đồng thể.
Chất phân tán được gọi là chất tan, môi trường được gọi là dung môi. Hầu hết các nguồn nước thiên nhiên và nước thải đều là các dạng của dung dịch thực. Tóm lại: Dung dịch là một hệ pha nhiều cấu tử mà thành phần của nó có thể biến đổi trong một giới hạn nhất định.2 Cách biểu diễn thành phần dung dịch: * Nồng độ % khối lượng: Cho biết số gam chất tan có trong 100 gam dung dịch: Số gam chất tan (mct ) C%= ×100% Số gam dung dịch (mdd ) * Nồng độ mol: Cho biết số mol chất tan có trong 1 lít dung dịch: Số mol chất tan (n) CM= Số lit dung dịch (V) * Nồng độ đương lượng gam: Cho biết số đương lượng gam chất tan có trong 1 lít dung dịch: 16 Số đương lượng gam chất tan (n) CN= Số lit dung dịch (V) Mối liên hệ giữa thể tích dung dịch V với khối lượng m của nó được biết thống qua đại lượng khối lượng riêng d: Số gam dung dịch (m) Số kg dung dịch (m) d= = Số ml dung dịch (V) Số lit dung dịch (V) Mối liên hệ giữa 3 đại lượng trên được cho bởi các biểu thức: CM = C% x 100/M (trong đó M: khối lượng phân tử chất tan) CN = C% x 10d/Đ (Đ: đương lượng gam chất tan) CM = z x CM (trong đó z = M/Đ) 1.3 Độ tan của dung dịch: Hòa tan là một quá trình thuận nghịch. Lúc đầu chất tan chuyển vào dung dịch là chiều ưu thế, khi thêm dần chất tan, chiều ngược lại mạnh dần lên: chất tan trong dung dịch kết tinh lại và chuyển thành pha rắn.
Tới một lúc quá trình hòa tan và kết tinh đạt trạng thái cân bằng: trong một đơn vị thời gian, lượng chất tan chuyển vào dung dịch bằng lượng chất từ dung dịch chuyển vào pha rắn. Dung dịch ứng với trạng thái này gọi là dung dịch bảo hòa. Dung dịch có lượng chất tan thấp hơn lượng chất tan chứa trong dung dịch bảo hòa được gọi là dung dịch chưa bảo hòa. Khi hạ nhiệt độ dung dịch bảo hòa của một số chất như Na2S2O3 , Na2P4O7,.
lượng chất tan có dư không kết tinh ngay, các dung dịch như thế gọi là dung dịch quá bảo hòa. Nồng độ chất tan trong dung dịch bảo hòa ở những điều kiện xác định được gọi là độ tan của chất đó. Theo định nghĩa độ tan biểu thị bằng nồng độ. Trong thực hành người ta còn hay biểu diễn độ tan (ký hiệu S) bàng số gam chất tan có trong 100 gam dung môi (của dung dịch bảo hòa).
Thông thường các chất có S > 10 được gọi là dễ tan, S < 1 là khó tan và S < 0,01 là hầu như không tan. Độ tan của hầu hết các chất rắn tăng khi nhiệt độ tăng. Ap suất ít ảnh hưởng đến độ tan của các chất rắn. Độ tan của chất khí trong chất lỏng tăng lên khi tăng áp suất.
Định luật Henry: " ở nhiệt độ không đổi, độ tan của chất khí tỷ lệ thuận với áp suất của nó trên dung dịch". Khi tăng nhiệt độ, độ tan của các chất khí giảm.4 Axit và bazơ - độ pH của dung dịch. Theo khái niệm mở rộng (lý thuyết về proton do Bronsted và Lowry khởi xướng năm 1923) Axít là tất cả những tiểu phân (phân tử hoặc ion) có khả năng cho proton H+, bazơ là tất cả những tiểu phân có khả năng nhận proton H+. Khi cho proton, axít tạo thành bazơ liên hợp với nó, khi nhận proton, bazơ tạo thành axít liên hợp với nó: 17 Ví dụ: CH3COOH - H+ ---> CH3COO- Axít Bazơ liên hợp Thực chất của một phản ứng giữa axít và bazơ là sự chuyển proton.
Độ mạnh của một axít thể hiện khả năng cho proton, còn độ mạnh của một bazơ thể hiện ở khả năng nhận proton.