Đang tải bài học…

AP Chemistry

tính chất vật lí

physical properties

Tính chất vật lí là đặc trưng của một chất có thể quan sát hoặc đo được mà không làm thay đổi thành phần của chất đó.

Mọi chất đều mang những đặc trưng riêng biệt giúp ta phân biệt chất này với chất khác. Tính chất vật lí (physical properties) là những đặc trưng mà ta có thể quan sát hoặc đo đạc trực tiếp mà không làm thay đổi bản chất và thành phần của chất đang khảo sát. Các ví dụ điển hình bao gồm màu sắc, mùi, khối lượng riêng, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi (boiling point) và độ cứng.

Vì việc đo đạc các tính chất vật lí không biến chất ban đầu thành chất khác, nên chúng trở thành công cụ nhận diện hữu hiệu. Chẳng hạn, khi xác định nhiệt độ sôi của một chất lỏng (liquid), ta vẫn thu lại nguyên vẹn chất lỏng ấy sau phép đo. Bên cạnh đó, các tính chất vật lí còn được chia thành hai nhóm: tính chất cường tính — không phụ thuộc lượng mẫu, như khối lượng riêng hay nhiệt độ (temperature) — và tính chất quảng tính — thay đổi tỉ lệ với khối lượng và thể tích.

Ngược lại với tính chất vật lí, tính chất hóa học mô tả khả năng chất phản ứng để tạo thành chất mới, ví dụ như tính cháy hay khả năng phản ứng với axit. Do đó, ranh giới giữa hai loại tính chất này đặc biệt quan trọng khi tách hỗn hợp, bởi các phương pháp như chưng cất hay sắc kí đều khai thác sự khác biệt về tính chất vật lí mà không phá vỡ bất kì liên kết hóa học nào. Nhờ vậy, ta có thể thu lại từng chất nguyên vẹn từ hỗn hợp ban đầu.

Trực giác: Giống như nhận ra mật ong qua màu vàng sánh và độ đặc quánh mà không cần đun nóng hay trộn nó với bất kì chất nào khác.

Thử nghiệm tương tác

Bấm từng thao tác lên mẫu đồng — xem thành phần có đổi không

Hay hiểu sai

Đun sôi nước không phá vỡ liên kết O–H trong phân tử.

Khối lượng và thể tích không dùng để nhận dạng một chất.

Hòa tan muối vào nước là biến đổi vật lí, không phải phản ứng.

Tính dễ cháy, tính khử hay khả năng phản ứng với acid không phải tính chất vật lí.

Ví dụ có lời giải

1Ví dụ 1/2

Trong một bài thực hành, học sinh khảo sát nguyên tố kim loại E. Mẫu E có màu trắng bạc, ánh kim, dễ dát mỏng thành lá và dẫn điện tốt; mẫu nóng chảy ở 660 °C. Học sinh cân được 27.05 g mẫu E rồi thả nhẹ vào ống đong chứa nước, mực nước dâng từ 25.0 mL lên 35.0 mL. Sau đó, khi cho một mẩu E vào dung dịch HCl dư thì mẩu kim loại tan dần và có khí không màu thoát ra. Cho khối lượng mol nguyên tử của một số kim loại nhẹ: Mg 24.31 g/mol, Al 26.98 g/mol, Ti 47.87 g/mol.

aPhân loại từng quan sát nêu trên thành tính chất vật lí hay tính chất hóa học, và giải thích ngắn gọn tiêu chí phân loại.
bTính khối lượng riêng của E theo g/cm³, kèm số chữ số có nghĩa hợp lí.
cKhối lượng riêng là tính chất phụ thuộc hay không phụ thuộc lượng chất? Nếu cắt mẫu 27.05 g thành hai nửa bằng nhau thì khối lượng và khối lượng riêng của mỗi nửa thay đổi ra sao?

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 tớichưng cất (sắp có)

Hay nhầm với

Thuật ngữKhác nhau ở đâuHay nhầm khi

tính chất hóa học (chemical properties)chemical properties

Khác nhau ở đâuTính chất vật lí quan sát được mà không làm thay đổi thành phần hóa học của chất, ví dụ nhiệt độ sôi hay mật độ. Tính chất hóa học chỉ thể hiện khi chất phản ứng và biến đổi thành chất khác, ví dụ khả năng cháy hay tính oxi hóa.

Hay nhầm khiĐề yêu cầu phân loại một tính chất là vật lí hay hóa học, chẳng hạn 'màu sắc' hay 'tính dễ cháy' trong câu hỏi trắc nghiệm

Nguồn tham khảo

[1]Chemistry The Central Science in SI Units 15th Expanded Global Edition. tr. 21, 58, 61.

Bấm từng thao tác lên mẫu đồng — xem thành phần có đổi không

Kéo tham số, thấy khái niệm chuyển động — mở khoá bằng tài khoản 0đ.

Tạo tài khoản miễn phí

Mẹo phòng thi

Câu hỏi "explain" về nhiệt độ sôi phải gọi tên lực liên phân tử cụ thể mới được điểm.

Trong bài thí nghiệm xác định kim loại, phải trình bày phép tính kèm đơn vị và số chữ số có nghĩa.

Phân loại theo tiêu chí thành phần có đổi không, đừng dựa vào dấu hiệu quan sát.

Tần suất trong đề AP ChemistryÍt gặp

1Bước 1: Xác định tiêu chí phân loại trước khi xếp từng quan sát. Một tính chất là tính chất vật lí nếu ta quan sát hoặc đo được nó mà chất vẫn giữ nguyên bản chất và thành phần; ngược lại, tính chất hóa học chỉ bộc lộ khi chất biến đổi thành chất khác. Vì vậy màu trắng bạc, ánh kim, tính dát mỏng (malleability), tính dẫn điện, nhiệt độ nóng chảy 660 °C và khối lượng riêng đều là tính chất vật lí: nấu chảy E xong để nguội thì vẫn là E.

2Bước 2: Xét quan sát cuối cùng. Khi E tan trong HCl và sinh khí không màu, mẫu kim loại không còn là kim loại nữa mà đã chuyển thành ion trong dung dịch, kèm khí

\text{H}_2

theo phản ứng dạng

\text{E}(s) + \text{H}^+(aq) \rightarrow \text{E}^{n+}(aq) + \text{H}_2(g)

. Do bản chất chất ban đầu đã thay đổi, khả năng phản ứng với acid là tính chất hóa học, không phải tính chất vật lí.

3Bước 3: Tính thể tích mẫu bằng phương pháp dời chỗ nước (water displacement):

V = 35.0 - 25.0 = 10.0

= 10.0

cm³. Thể tích nước dâng lên đúng bằng thể tích phần kim loại chìm, nên đây là cách đo thể tích của vật rắn có hình dạng bất kì.

4Bước 4: Áp dụng

d = m/V

với

m = 27.05

g và

V = 10.0

cm³:

d = \frac{27.05\ \text{g}}{10.0\ \text{cm}^3} = 2.705 \approx 2.71\ \text{g/cm}^3.

Thể tích chỉ có ba chữ số có nghĩa nên kết quả cũng làm tròn về ba chữ số. Giá trị 2.71 g/cm³ rất gần khối lượng riêng của nhôm, và nhiệt độ nóng chảy 660 °C cũng khớp, nên E nhiều khả năng là Al; khi đó số mol trong mẫu là

27.05/26.98 = 1.00

mol.

5Bước 5: Phân biệt hai loại tính chất theo lượng chất. Khối lượng là tính chất phụ thuộc lượng chất (extensive property), còn khối lượng riêng là tính chất không phụ thuộc lượng chất (intensive property) vì nó là tỉ số của hai đại lượng cùng tỉ lệ với lượng mẫu. Do đó mỗi nửa chỉ còn

27.05/2 = 13.53

g và chiếm 5.0 cm³, nhưng

13.53/5.0 = 2.71

g/cm³ vẫn y nguyên.

Màu sắc, ánh kim, tính dát mỏng, tính dẫn điện, nhiệt độ nóng chảy 660 °C và khối lượng riêng 2.71 g/cm³ là các tính chất vật lí của E, còn phản ứng với HCl sinh khí hydrogen là tính chất hóa học. Khối lượng riêng đo được là $2.71\ \text{g/cm}^3$ , phù hợp với nhôm. Vì khối lượng riêng không phụ thuộc lượng chất nên cắt mẫu làm đôi chỉ làm khối lượng giảm còn 13.53 g mỗi nửa, trong khi khối lượng riêng của cả hai nửa vẫn là 2.71 g/cm³ — đó chính là lí do các bảng tra dùng khối lượng riêng, chứ không dùng khối lượng, để nhận biết chất.

2Ví dụ 2/2

Một hỗn hợp lỏng gồm ethanol (

\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}

, khối lượng mol 46.07 g/mol, nhiệt độ sôi 78.4 °C ở 1 atm) và nước (

\text{H}_2\text{O}

, khối lượng mol 18.02 g/mol, nhiệt độ sôi 100.0 °C ở 1 atm). Học sinh đun nóng từ từ hỗn hợp trong bộ chưng cất phân đoạn (fractional distillation) và hứng riêng phần hơi ngưng tụ ở khoảng 78–79 °C.

aTính chất vật lí nào là cơ sở của phép tách này, và chênh lệch giữa hai giá trị đó bằng bao nhiêu?
bGiải thích vì sao nước có khối lượng mol nhỏ hơn ethanol nhưng lại sôi ở nhiệt độ cao hơn.
cQuá trình chưng cất là biến đổi vật lí hay biến đổi hóa học? Nêu bằng chứng.

1Bước 1: Xác định tính chất được dùng để tách. Chưng cất khai thác sự khác nhau về nhiệt độ sôi, một tính chất vật lí đo được mà không phá hủy chất. Chênh lệch ở đây là

100.0 - 78.4 = 21.6

°C, đủ lớn để phần hơi thoát ra trước giàu ethanol, còn nước ở lại nhiều hơn trong bình đun.

2Bước 2: Giải thích chênh lệch bằng lực liên phân tử (intermolecular forces). Cả hai chất đều tạo được liên kết hydrogen (hydrogen bonding), nhưng mỗi phân tử nước có hai nguyên tử H phân cực và hai cặp electron chưa liên kết trên O, nên trung bình tham gia được nhiều liên kết hydrogen hơn phân tử ethanol vốn chỉ có một nhóm

-\text{OH}

. Ngoài ra phần đuôi

-\text{C}_2\text{H}_5

kị nước của ethanol cản trở mạng liên kết hydrogen. Vì vậy cần nhiều năng lượng hơn để tách các phân tử nước khỏi nhau, và nước sôi cao hơn dù nhẹ hơn.

3Bước 3: Lưu ý một sai lầm thường gặp: khối lượng mol chỉ chi phối lực phân tán London, và khi hai chất đều có liên kết hydrogen mạnh thì số lượng liên kết hydrogen mới là yếu tố quyết định. Do đó lập luận "phân tử nặng hơn thì sôi cao hơn" không áp dụng được cho cặp nước–ethanol.

4Bước 4: Kết luận về loại biến đổi. Trong suốt quá trình, ethanol chỉ chuyển từ lỏng sang hơi rồi ngưng tụ lại thành lỏng:

\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}(l) \rightleftharpoons \text{C}_2\text{H}_5\text{OH}(g)

. Liên kết cộng hóa trị bên trong phân tử không bị cắt, chỉ có lực liên phân tử bị vượt qua, và phần cất được vẫn cho đúng các phản ứng đặc trưng của ethanol.

Phép tách dựa trên nhiệt độ sôi — một tính chất vật lí — với chênh lệch 21.6 °C giữa ethanol (78.4 °C) và nước (100.0 °C). Nước sôi cao hơn vì mỗi phân tử tạo được nhiều liên kết hydrogen hơn, chứ không phải vì khối lượng mol. Vì thành phần và bản chất phân tử của cả hai chất được giữ nguyên, chưng cất là một biến đổi vật lí.

tính chất cường độ (sắp có)

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