Buzz
1. Khái niệm về chất điện li là gì?
Chất điện li là các chất có khả năng phân tách thành các ion âm và ion dương khi hòa tan trong dung dịch. Ví dụ như axit, bazơ và muối đều là những chất điện li.
Chất điện li được phân loại thành hai nhóm: chất điện li mạnh và chất điện li yếu.
- Chất điện li mạnh là những chất khi hòa tan trong nước sẽ hoàn toàn phân tách thành các ion. Các chất điện li mạnh bao gồm:
+ Các axit mạnh như: HCl, HNO3, H2SO4, HBr, HI, HClO4, HClO3, ...
+ Các bazơ tan trong nước như: NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2, ...
+ Hầu hết các loại muối.
+ Phương trình điện li của các chất điện li mạnh thường sử dụng mũi tên một chiều (→).
- Chất điện li yếu là những chất khi hòa tan trong nước chỉ phân tách một phần phân tử thành ion, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch. Các chất điện li yếu bao gồm:
+ Các axit trung bình và yếu như: H2S, H2CO3, H3PO4, HCOOH, ...
+ Các bazơ không tan trong nước như: Mg(OH)2, Fe(OH)2, Fe(OH)3, ...
+ Phương trình điện li của các chất điện li yếu thường sử dụng hai mũi tên ngược chiều (⇌).
+ Độ điện li của chất điện li yếu được xác định bằng tỷ lệ giữa số phân tử phân li và tổng số phân tử hòa tan, ký hiệu là α.
2. Chất điện li mạnh là gì?
Chất điện li mạnh, chẳng hạn như HNO3 (Axit nitric), là một hợp chất vô cơ với công thức hóa học HNO3. Đây là một dung dịch nitrat hidro, hình thành tự nhiên trong các cơn mưa do sấm sét tạo ra.
Theo thuyết điện li, trong dung dịch, các hợp chất như axit, bazơ và muối sẽ phân tách (hoàn toàn hoặc một phần) thành các ion tích điện. Các ion này di chuyển tự do trong dung dịch và đóng vai trò là các hạt tải điện. Ví dụ về sự phân li của một số hợp chất:
- Axit → gốc axit (ion âm) + H+ .
- Bazơ → OH– (ion âm) + ion dương (kim loại).
- Muối bao gồm gốc axit (ion âm) và ion dương (kim loại). Một số bazơ không chứa ion kim loại nhưng vẫn phân li thành ion trong dung dịch.
- Anion là phần của phân tử mang điện tích âm.
3. Những điều cần biết về Axit Nitric - HNO3
Axit nitric có công thức hóa học là HNO3, còn được gọi là dung dịch nitrat hydro hay axit nitric khan. Axit này hình thành tự nhiên từ mưa sấm sét.
HNO3 có những đặc điểm vật lý đặc trưng như sau:
- Axit nitric có thể tồn tại dưới dạng lỏng hoặc khí, không màu, dễ hòa tan trong nước (65%). Trong tự nhiên, nó có màu vàng nhạt do sự tích tụ của oxit nito.
- HNO3 là một axit mạnh, rất ăn mòn, dễ cháy và cực kỳ độc hại.
- Khi axit nitric có nồng độ 86% và tiếp xúc với không khí, sẽ xuất hiện hiện tượng khói trắng.
- Tỷ trọng của axit nitric tinh khiết là 1511 kg/m3.
- Nhiệt độ đông đặc của axit nitric là -41 độ C.
- Nhiệt độ sôi của axit nitric là 83 độ C.
- Khi tiếp xúc với ánh sáng, axit nitric phân hủy thành nito dioxit NO2 (ở nhiệt độ phòng): 4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2.
- Axit nitric cần được bảo quản trong các bình tối màu, tránh ánh sáng và nên được lưu trữ ở nhiệt độ dưới 0 độ C.
- Axit nitric có khả năng hòa tan nito dioxit tạo ra dung dịch màu vàng hoặc đỏ khi ở nhiệt độ cao. Điều này ảnh hưởng đến các đặc tính vật lý của chất, như áp suất hơi, màu dung dịch và nhiệt độ sôi, tùy thuộc vào nồng độ NO2.
- Khi chưng cất hỗn hợp HNO3 và H2O, thu được azeotrope có nồng độ 68% HNO3 và sôi ở 120,5 độ C, ở áp suất 1 atm.
Axit nitric không chỉ có các đặc điểm vật lý mà còn có những đặc trưng hóa học nổi bật, chẳng hạn như:
- Axit nitric là một dung dịch nitrat hydro, vừa là một axit khan vừa là một monoaxit mạnh với tính oxy hóa cao, có khả năng nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ và có hằng số cân bằng axit (pKa) = − 2.
- Axit nitric chỉ có một proton phân ly trong dung dịch, vì vậy nó hoàn toàn điện ly thành các ion nitrat NO3− và một ion hiđroni H3O+: HNO3 + H2O → H3O+ + NO3−.
- Là một axit bình thường, axit nitric làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ. Nó cũng phản ứng với các bazơ, oxit bazơ và muối cacbonat để tạo ra các muối nitrat, ví dụ:
+ 2HNO3 + CuO → Cu(NO3)2 + H2O
+ 2HNO3 + Mg(OH)2 → Mg(NO3)2 + 2H2O
+ 2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2
- Axit nitric phản ứng với hầu hết các kim loại, trừ vàng và bạch kim, để tạo thành muối nitrat và nước.
+ Kim loại + HNO3 đặc → muối nitrat + NO + H2O (tạo thành ở nhiệt độ cao)
+ Kim loại + HNO3 loãng → muối nitrat + NO + H2O
+ Kim loại + HNO3 loãng lạnh → muối nitrat + khí H2
+ Mg (rắn) + 2HNO3 loãng lạnh → Mg(NO3)2 + khí H2
- Nhôm, sắt và crom sẽ không phản ứng với axit nitric đặc khi nguội, vì lớp oxit trên bề mặt kim loại ngăn cản quá trình oxy hóa.
- Khi phản ứng với phi kim (các nguyên tố á kim, ngoại trừ silic và halogen), axit nitric đặc tạo ra nito dioxit, trong khi axit nitric loãng sinh ra oxit nito và nước cùng với oxit của phi kim.
+ C + 4HNO3 đặc → 4NO2 + 2H2O + CO2
+ P + 5HNO3 đặc → 5NO2 + H2O + H3PO4
+ 3C + 4HNO3 loãng → 3CO2 + 4NO + 2H2O
- Axit nitric phản ứng với oxit bazơ, bazơ và muối khi kim loại trong hợp chất chưa đạt mức hóa trị cao nhất, ví dụ:
+ FeO + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
+ FeCO3 + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O + CO2
- Axit nitric phản ứng với các hợp chất cụ thể như sau:
+ 3H2S + 2HNO3 (>5%) → 3S (kết tủa) + 2NO + 4H2O
+ PbS + 8HNO3 đặc → PbSO4 (kết tủa) + 8NO2 + 4H2O
+ Ag3PO4 sẽ tan trong HNO3, trong khi HgS không phản ứng với HNO3.
- Axit nitric có khả năng phá hủy nhiều hợp chất hữu cơ, vì vậy rất nguy hiểm nếu tiếp xúc với cơ thể người.
Axit nitric có nhiều ứng dụng thực tế, bao gồm:
- Trong phòng thí nghiệm:
+ Các hợp chất axit nitric thường được dùng làm thuốc thử trong các phản ứng liên quan đến clorit.
+ Axit nitric cũng được sử dụng để tổng hợp các muối nitrat.
- Trong công nghiệp:
+ Axit nitric 68% được dùng để chế tạo thuốc nổ như TNT, nitroglycerin, RDX và các loại phân bón chứa nitơ như phân đạm amoni NH4NO3, cũng như các muối nitrat như Ca(CO3)2 và KNO3.
+ HNO3 với nồng độ từ 0,5 - 2% được dùng làm chất nền để phát hiện kim loại trong dung dịch, nhưng để có kết quả chính xác, cần sử dụng HNO3 tinh khiết hoàn toàn.
+ HNO3 rất phổ biến trong luyện kim, tinh chế và xi mạ do khả năng phản ứng với hầu hết các hợp chất hữu cơ.
+ Axit nitric cũng được dùng trong sản xuất chất hữu cơ, sơn, bột màu, thuốc nhuộm vải, và làm thuốc tẩy màu để phân biệt morphine với heroin.
+ HNO3 được sử dụng để sản xuất nitrobenzen, tiền chất cho anilin và các dẫn xuất của nó, ứng dụng quan trọng trong sản xuất sợi aramit, bọt xốp polyuretan và dược phẩm.
+ Axit nitric cũng đóng vai trò là hợp chất trung gian trong việc sản xuất chất kết dính, lớp phủ, chất bịt kín, và các loại chất đàn hồi từ toluen diisocyanat.
+ Axit nitric được dùng để loại bỏ tạp chất và điều chỉnh độ tiêu chuẩn của nước.
