Phản ứng giữa bari hydroxit (Ba(OH)2) và natri nitrat (NaNO3) là một chủ đề thú vị, đặc biệt khi xem xét khả năng tạo thành kết tủa. Mặc dù về mặt lý thuyết không có sự thay đổi rõ rệt nào khi trộn dung dịch bari nitrat và natri hydroxit, trong thực tế, một kết tủa trắng nhẹ có thể hình thành. Bài viết này sẽ đi sâu vào các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng này, đặc biệt là sự hình thành kết tủa bari hydroxit và cách tối ưu hóa thí nghiệm.
Về mặt lý thuyết, phản ứng giữa dung dịch natri hydroxit 0.1 M và dung dịch bari nitrat 0.1 M sẽ tạo ra dung dịch natri nitrat và bari hydroxit không màu mà không có thay đổi trực quan nào.
2 NaOH + Ba(NO3)2 → 2NaNO3 + Ba(OH)2
Tuy nhiên, trong thực tế, thường quan sát thấy một lượng nhỏ kết tủa trắng bari hydroxit. Điều này là do bari hydroxit chỉ tan một phần trong nước, tạo ra dung dịch có nồng độ khoảng 0.1 M ở nhiệt độ phòng. Nếu nồng độ bari hydroxit vượt quá 0.1 M, nó sẽ kết tủa.
Sự hình thành kết tủa trắng nhẹ có thể do:
- Bari hydroxit chỉ tan vừa phải trong nước.
- Nồng độ bari hydroxit tạo ra gần với nồng độ tối đa cần thiết để kết tủa.
- Sai sót có thể xảy ra trong quá trình chuẩn bị các chất phản ứng.
- Sự có mặt của ion cacbonat trong dung dịch natri hydroxit tạo thành kết tủa bari cacbonat.
Kết tủa trắng bari hydroxit hình thành do nồng độ vượt quá độ tan.
Để tránh kết tủa bari hydroxit, nên sử dụng dung dịch có nồng độ thấp hơn. Khi sử dụng dung dịch bari nitrat và natri hydroxit 0.05 M, một dung dịch trong suốt sẽ hình thành, không có thay đổi rõ rệt nào. Ngoài ra, cần đảm bảo rằng dung dịch natri hydroxit được sử dụng là dung dịch mới. Theo thời gian, dung dịch natri hydroxit có thể hấp thụ carbon dioxide từ khí quyển để tạo thành ion cacbonat và thậm chí có thể kết tủa dưới dạng natri cacbonat xung quanh cổ chai. Bari có thể phản ứng với ion cacbonat để tạo thành bari cacbonat rắn, không tan.
Có thể thay thế bari nitrat bằng nitrat của kim loại kiềm để có dung dịch trong suốt hoặc bằng nitrat magiê hoặc canxi để có kết tủa trắng.
Đồ thị minh họa độ tan tăng dần của hydroxit kim loại kiềm thổ, giải thích hiện tượng kết tủa.
Ngoài ra, nên sử dụng phiến axetat có in bảng hoặc khay chấm thay vì ống nghiệm để giảm lượng chất thải hóa học tạo ra. Phương pháp này chỉ sử dụng một giọt của mỗi chất phản ứng và phiến axetat/khay chấm có thể được rửa sạch. Điều này tránh nhu cầu xử lý hoặc thu gom chất thải hóa học để tiêu hủy.
Để đảm bảo chất lượng thí nghiệm, tất cả các thùng chứa và chai phải được niêm phong khi không sử dụng.
Độ tan của hydroxit tăng lên khi đi xuống nhóm 2:
| Kim loại | Độ tan của hydroxit |
|---|---|
| Magiê | Không tan |
| Canxi | Không tan |
| Stronti | Ít tan |
| Bari | Tan vừa phải |
| Radi | Tan |
Tích số tan (Ksp) là thước đo số học của độ tan. Ksp của bari hydroxit ở 25°C là 5 x 10-3 mol3dm-6. Từ Ksp, có thể xác định nồng độ tối đa của ion Ba2+ và OH- có thể trộn lẫn trước khi kết tủa hình thành.
Ba(OH)2 (r) → Ba2+ (dd) + 2OH-(dd)
Nếu X là số mol Ba(OH)2 hòa tan trước khi kết tủa hình thành thì:
Nồng độ Ba2+ = X
Nồng độ OH- = 2X
Ksp= [Ba2+] [OH-]2 = 4X3 Trong đó [ ] = Nồng độ
4X3 = 5 x 10-3
X = 0.107 M ~ 0.1 M
Một muối được coi là:
Không tan —nếu nó hòa tan trong nước để tạo ra dung dịch có nồng độ nhỏ hơn 0.01 mol/L
Ít tan —nếu nó hòa tan trong nước để tạo ra dung dịch có nồng độ từ 0.01 mol/L đến 0.1 mol/L.
Tan —nếu nó hòa tan trong nước để tạo ra dung dịch có nồng độ lớn hơn 0.1 mol/L.
Thang đo này được sử dụng tùy ý. Các giá trị thu được từ các phép tính trên cho thấy bari hydroxit nằm giữa muối tan và ít tan và sẽ tạo kết tủa ở nồng độ cao.
Minh họa ảnh hưởng của nồng độ ion đến độ hòa tan và khả năng kết tủa của Ba(OH)2.
