Đang tải bài học…

AP Chemistry

tính chất

property

Tính chất là đặc trưng cho phép nhận biết và phân biệt một chất với các chất khác.

Tính chất (property) là những đặc điểm riêng biệt giúp ta nhận ra một mẫu vật chất và phân biệt nó với các mẫu khác. Trong hóa học, việc quan sát và đo đạc các tính chất đóng vai trò nền tảng, bởi nhờ đó nhà khoa học mới xác định được chất đang nghiên cứu là gì và nó có thể tham gia vào những quá trình nào. Mỗi chất đều mang một tập hợp tính chất độc nhất, giống như dấu vân tay của con người vậy.

Cụ thể, các tính chất vật lý có thể được nhận biết mà không làm thay đổi bản chất hay thành phần của chất, chẳng hạn như màu sắc, mùi, khối lượng riêng, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi (boiling point). Ngược lại, khả năng chất đó biến đổi thành chất khác thông qua phản ứng hóa học (chemical reactions) được gọi là tính chất hóa học, ví dụ điển hình là tính cháy được của một chất trong môi trường oxi. Do đó, sự phân biệt này cho phép ta quyết định liệu một quá trình quan sát được chỉ là biến đổi vật lý (physical changes) thông thường hay đã xảy ra phản ứng thực sự.

Ngoài ra, một cách phân loại khác chia tính chất thành nhóm cường tính và dung lượng tính. Vì vậy, việc hiểu rõ sự khác biệt giữa hai nhóm này rất quan trọng trong thực tiễn. Cường tính không phụ thuộc vào lượng mẫu đang xét, bao gồm nhiệt độ, khối lượng riêng và nhiệt độ nóng chảy, trong khi dung lượng tính thay đổi theo kích thước mẫu như khối lượng và thể tích. Chính vì cường tính không bị ảnh hưởng bởi quy mô mẫu nên chúng thường được dùng để nhận dạng và xác định danh tính của một chất chưa biết.

Trực giác: Giống như nhận ra một người bạn qua giọng nói và dáng đi, ta phân biệt các chất qua những tính chất riêng biệt của chúng.

Hay hiểu sai

Nhiệt độ tăng nhiều hơn không có nghĩa chất đó tỏa nhiệt mạnh hơn.

Bốn đường phân bố tốc độ khác nhau không có nghĩa bốn khí có động năng khác nhau.

Tính chất dùng để nhận diện một chất phải độc lập với lượng chất.

Tính chất vật lý và tính chất hóa học khác nhau ở chỗ chất có biến thành chất khác hay không.

Ví dụ có lời giải

1Ví dụ 1/2

Hai học sinh cùng làm thí nghiệm hòa tan lithium chloride vào nước trong một nhiệt lượng kế cốc xốp. Số liệu thu được như sau: học sinh 1 dùng 2,0 g

\text{LiCl}

với 100,0 g

\text{H}_2\text{O}

, nhiệt độ nước tăng từ 20,0 °C lên 23,9 °C; học sinh 2 dùng 3,0 g

\text{LiCl}

với 100,0 g

\text{H}_2\text{O}

, nhiệt độ nước tăng từ 20,1 °C lên 26,1 °C. Giả thiết nhiệt dung riêng của dung dịch bằng

4{,}18\ \text{J}\,\text{g}^{-1}\,^\circ\text{C}^{-1}

, khối lượng dung dịch bằng tổng khối lượng chất tan và nước, và nhiệt lượng kế không hấp thụ nhiệt. Khối lượng mol của

\text{LiCl}

là

42{,}39\ \text{g}\,\text{mol}^{-1}

aTrong bảng số liệu, đại lượng nào là tính chất khuếch tính (extensive property) và đại lượng nào là tính chất cường tính (intensive property)? Giải thích ngắn gọn.
bTính nhiệt hòa tan mol của $\text{LiCl}$ theo số liệu của từng học sinh, rồi dùng kết quả đó để giải thích vì sao nhiệt hòa tan mol mới là tính chất dùng để nhận biết chất, còn nhiệt lượng đo được thì không.

Bạn nắm chắc chưa?

Quiz câu thật từ ngân hàng đề

Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.

Tạo tài khoản miễn phí

Học tiếp từ đây

Bài học chứa thuật ngữ nàyPhản ứng hóa học · bài “Biến đổi vật lý và hóa học” — khoá AP Chemistry

Dẫn tớichất

Hay nhầm với

Thuật ngữKhác nhau ở đâuHay nhầm khi

tính chất vật lí (physical properties)physical properties

Khác nhau ở đâuTính chất vật lí quan sát được mà không làm biến đổi chất. Tính chất hóa học chỉ thể hiện khi chất tham gia phản ứng và biến đổi thành chất khác.

Hay nhầm khiKhi đề hỏi 'đâu là tính chất vật lí' trong một danh sách có cả tính chất hóa học

tính chất cường độ (intensive property)intensive property

Khác nhau ở đâuTính chất cường độ không phụ thuộc lượng chất, như nhiệt độ hay mật độ. Tính chất dung độ thay đổi theo lượng chất, như khối lượng hay thể tích.

Hay nhầm khiKhi đề cho một đại lượng và hỏi nó thuộc loại tính chất nào

Nguồn tham khảo

[1]Chemistry The Central Science in SI Units 15th Expanded Global Edition. tr. 8, 49, 58.

Mẹo phòng thi

Với câu hỏi đồ thị phân bố tốc độ, viết "same temperature ⇒ same average kinetic energy" trước.

Khi so sánh hai thí nghiệm nhiệt lượng kế, luôn chuẩn hóa về một mol trước khi kết luận.

Khi đề hỏi "what property", câu trả lời phải là một danh từ chỉ tính chất, kèm lý do.

Tần suất trong đề AP ChemistryHiếm gặp

Bước 1: Phân loại các đại lượng trong bảng. Khối lượng

\text{LiCl}

và khối lượng

\text{H}_2\text{O}

đều thay đổi theo lượng mẫu lấy ra, nên chúng là tính chất khuếch tính (extensive property); nhiệt lượng tỏa ra

q

cũng thuộc loại này vì lấy gấp đôi lượng chất thì tỏa ra gấp đôi nhiệt. Ngược lại, nhiệt độ ban đầu của nước là tính chất cường tính (intensive property): 100 g nước hay 1000 g nước ở cùng điều kiện đều cho cùng một số đọc trên nhiệt kế. Độ tăng nhiệt độ

\Delta T

không phải là tính chất của riêng

\text{LiCl}

, vì nó phụ thuộc đồng thời vào lượng chất tan và lượng nước, nên không dùng để nhận biết chất được.

2Bước 2: Tính nhiệt lượng dung dịch nhận được ở thí nghiệm của học sinh 1. Khối lượng dung dịch là

2{,}0 + 100{,}0 = 102{,}0\ \text{g}

và

\Delta T = 23{,}9 - 20{,}0 = 3{,}9\ ^\circ\text{C}

, do đó

q = mc\Delta T = (102{,}0)(4{,}18)(3{,}9) = 1{,}66\times 10^{3}\ \text{J} = 1{,}66\ \text{kJ}.

Đây là nhiệt lượng dung dịch hấp thụ; vì nhiệt độ tăng nên quá trình hòa tan tỏa nhiệt và

q_{\text{soln}} = -1{,}66\ \text{kJ}

3Bước 3: Chia nhiệt lượng cho số mol để loại bỏ ảnh hưởng của lượng mẫu. Số mol chất tan là

n = 2{,}0/42{,}39 = 0{,}0472\ \text{mol}

, nên

\Delta H_{\text{soln}} = \frac{-1{,}66\ \text{kJ}}{0{,}0472\ \text{mol}} = -35{,}2\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}.

Phép chia này chính là thao tác biến một đại lượng khuếch tính thành một đại lượng cường tính.

4Bước 4: Lặp lại với số liệu của học sinh 2. Khối lượng dung dịch là

103{,}0\ \text{g}

và

\Delta T = 26{,}1 - 20{,}1 = 6{,}0\ ^\circ\text{C}

, nên

q = (103{,}0)(4{,}18)(6{,}0) = 2{,}58\times 10^{3}\ \text{J} = 2{,}58\ \text{kJ}

. Với

n = 3{,}0/42{,}39 = 0{,}0708\ \text{mol}

, ta được

\Delta H_{\text{soln}} = \frac{-2{,}58}{0{,}0708} = -36{,}5\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}.

Nhiệt lượng đo được đã tăng khoảng 1,6 lần khi tăng lượng chất tan, nhưng giá trị tính trên mỗi mol thì gần như không đổi.

5Bước 5: So sánh hai kết quả và rút ra kết luận. Hai giá trị

-35{,}2

và

-36{,}5\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}

chỉ lệch nhau chừng 4 %, sai lệch này hoàn toàn nằm trong phạm vi sai số của một nhiệt lượng kế cốc xốp. Vì vậy nhiệt hòa tan mol (molar enthalpy of solution) là một hằng số đặc trưng cho

\text{LiCl}

, không phụ thuộc người làm hay lượng cân, còn

q

và

\Delta T

thì thay đổi theo quy mô thí nghiệm.

Khối lượng $\text{LiCl}$ , khối lượng nước và nhiệt lượng $q$ là các tính chất khuếch tính, còn nhiệt độ và nhiệt hòa tan mol là các tính chất cường tính. Hai học sinh đo được nhiệt lượng khác hẳn nhau (1,66 kJ so với 2,58 kJ) chỉ vì họ cân lượng chất khác nhau, nhưng khi quy về một mol thì cả hai đều thu được khoảng $-35$ đến $-36{,}5\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$ . Do đó chỉ có nhiệt hòa tan mol mới là tính chất nhận biết được $\text{LiCl}$ ; muốn dùng dữ liệu nhiệt lượng kế để so sánh các chất, luôn phải chia cho số mol trước đã.

2Ví dụ 2/2

Đồ thị phân bố tốc độ phân tử Maxwell–Boltzmann (Maxwell–Boltzmann distribution) được vẽ cho bốn chất khí W, X, Y và Z, tất cả đều ở cùng nhiệt độ 300 K. Đỉnh của mỗi đường cong (tốc độ có xác suất lớn nhất) lần lượt nằm ở khoảng 1570 m/s đối với W, 555 m/s đối với X, 395 m/s đối với Y và 335 m/s đối với Z. Biết W là khí hydrogen,

\text{H}_2

, có khối lượng mol

2{,}0\ \text{g}\,\text{mol}^{-1}

aTính chất nào của bốn chất khí có thể xếp hạng được từ đồ thị, và vì sao?
bƯớc lượng khối lượng mol của khí Z, rồi chỉ ra một tính chất mà đồ thị này KHÔNG cho phép xếp hạng.

1Bước 1: Xác định đại lượng nào bị giữ cố định. Bốn chất khí ở cùng nhiệt độ, mà nhiệt độ tuyệt đối tỉ lệ thuận với động năng trung bình của các phân tử, nên

\overline{KE} = \tfrac{3}{2}k_BT

giống nhau cho cả bốn khí. Đây là chìa khóa của bài: tính chất duy nhất còn được phép thay đổi giữa các đường cong là khối lượng của phân tử.

2Bước 2: Liên hệ vị trí đỉnh với khối lượng mol (molar mass). Vì

\overline{KE} = \tfrac{1}{2}m\overline{u^2}

bằng nhau, phân tử nào nặng hơn buộc phải chuyển động chậm hơn để bù lại. Cụ thể, tốc độ có xác suất lớn nhất thỏa mãn

u_{mp} = \sqrt{\frac{2RT}{M}},

tức là

u_{mp}

tỉ lệ nghịch với căn bậc hai của

M

. Vậy tính chất xếp hạng được chính là khối lượng mol, và thứ tự tăng dần là

\text{W} < \text{X} < \text{Y} < \text{Z}

vì đỉnh của chúng dịch dần về phía tốc độ thấp.

3Bước 3: Lập tỉ số giữa Z và W để loại bỏ hằng số. Do

T

R

như nhau, ta có

\frac{u_{mp,\text{W}}}{u_{mp,\text{Z}}} = \sqrt{\frac{M_{\text{Z}}}{M_{\text{W}}}} \quad\Rightarrow\quad \frac{M_{\text{Z}}}{M_{\text{W}}} = \left(\frac{u_{mp,\text{W}}}{u_{mp,\text{Z}}}\right)^{2}.

Cách viết dưới dạng tỉ số này giúp ta không cần đổi đơn vị hay thay số

R

vào.

4Bước 4: Thay số vào. Ta có

u_{mp,\text{W}}/u_{mp,\text{Z}} = 1570/335 = 4{,}69

, do đó

\frac{M_{\text{Z}}}{M_{\text{W}}} = (4{,}69)^{2} = 22{,}0 \quad\Rightarrow\quad M_{\text{Z}} = 22{,}0 \times 2{,}0 = 44\ \text{g}\,\text{mol}^{-1}.

Giá trị 44 g/mol ứng với

\text{CO}_2

, còn phép tính tương tự cho X và Y sẽ cho khoảng 16 và 32 g/mol, tức

\text{CH}_4

và

\text{O}_2

5Bước 5: Chỉ ra tính chất không xếp hạng được. Động năng trung bình không thể xếp hạng vì nó chỉ phụ thuộc nhiệt độ, mà bốn khí lại có chung một nhiệt độ, nên bốn giá trị bằng nhau chứ không hơn kém. Khối lượng riêng cũng không xếp hạng được từ đồ thị, bởi đại lượng này còn cần biết áp suất và thể tích của mỗi mẫu khí — những thông tin mà đường cong phân bố tốc độ hoàn toàn không chứa.

Tính chất xếp hạng được từ đồ thị là khối lượng mol: ở cùng nhiệt độ, mọi phân tử có chung động năng trung bình, nên phân tử càng nặng thì đỉnh phân bố càng dịch về tốc độ thấp, cho thứ tự $M_{\text{W}} < M_{\text{X}} < M_{\text{Y}} < M_{\text{Z}}$ . Từ tỉ số bình phương tốc độ đỉnh, khối lượng mol của Z vào khoảng $44\ \text{g}\,\text{mol}^{-1}$ . Ngược lại, động năng trung bình là như nhau ở cả bốn khí nên không thể xếp hạng, và đồ thị cũng không đủ dữ kiện để so sánh khối lượng riêng.

Mục tiêu và lộ trình unit xem miễn phí — làm bài tập và lưu tiến độ cần tài khoản 0đ.