Hệ số Van't Hoff là gì?
Hệ số Van't Hoff (i) cho biết một đơn vị công thức chất tan sinh ra bao nhiêu tiểu phân khi hòa tan trong dung dịch. Với chất không điện li như đường, \(i \approx 1\) vì mỗi phân tử vẫn giữ nguyên dạng. Với hợp chất ion như NaCl, i tiến tới 2 (Na⁺ + Cl⁻), còn CaCl₂ tiến tới 3. Vì các tính chất tập hợp phụ thuộc vào số tiểu phân hòa tan, nên việc so sánh hiệu ứng thực đo với hiệu ứng lý thuyết sẽ cho thấy chất tan phân li hoàn toàn đến mức nào.
Cách sử dụng công cụ
Bạn nhập ba giá trị: độ giảm nhiệt độ đông đặc thực đo ΔTf (tính bằng °C), hằng số nghiệm lạnh Kf của dung môi (với nước là 1,86 °C·kg/mol) và nồng độ molan m của dung dịch (số mol chất tan trên mỗi kg dung môi). Công cụ sẽ lấy độ giảm thực đo chia cho độ giảm lý thuyết (Kf × m) để cho ra hệ số Van't Hoff.
Giải thích công thức
Phương trình độ giảm nhiệt độ đông đặc là $$\Delta T_f = i \cdot \text{Kf} \cdot m.$$ Khi giải tìm i, ta được $$i = \frac{\text{Observed }\Delta T_f}{\text{Kf} \cdot \text{Molality}}$$ Mẫu số \(\text{Kf} \times m\) chính là độ giảm mà bạn kỳ vọng nếu \(i = 1\). Do đó, tỉ số này cho biết số tiểu phân hiệu dụng trên mỗi đơn vị công thức, đồng thời phản ánh sự phân li một phần (chưa hoàn toàn) cũng như hiện tượng ghép cặp ion.
Ví dụ minh họa
Một dung dịch nước có nồng độ 0,1 mol/kg cho độ giảm nhiệt độ đông đặc là 0,37 °C. Với Kf = 1,86 của nước, độ giảm lý thuyết là $$1,86 \times 0,1 = 0,186 \text{ °C}.$$ Khi đó $$i = \frac{0,37}{0,186} \approx 1,99$$ — gần bằng 2, phù hợp với một muối phân li hoàn toàn theo tỉ lệ 1:1 như NaCl.
Câu hỏi thường gặp
i > 1 có ý nghĩa gì? Chất tan phân li thành nhiều tiểu phân, tức là một chất điện li.
Vì sao giá trị i đo được thường thấp hơn một chút so với giá trị lý tưởng? Ở nồng độ cao, hiện tượng ghép cặp ion làm giảm số tiểu phân độc lập trong dung dịch.
Có thể áp dụng cho các tính chất tập hợp khác không? Có — cùng một tỉ số (thực đo ÷ lý thuyết) cũng áp dụng được cho độ tăng nhiệt độ sôi, áp suất thẩm thấu và độ giảm áp suất hơi.
