Nồng độ pH có lẽ là cụm từ đã quen thuộc đối với nhiều người. Nhưng nồng độ pH là gì? Cách tính pH như nào và làm sao để đo pH thì không phải ai cũng rõ. Để có câu trả lời chính xác nhất, các bạn hãy tham khảo nội dung chi tiết trong bài viết sau.
Nồng độ pH là thước đo dùng để xác định một dung dịch có tính axit hay bazo. Nó là tỷ lệ giữa các ion mang điện tích dương (tạo axit) và các ion mang điện tích âm (tạo bazo). Trong dung dịch, hoạt động của ion hydro được quyết định bởi hằng số điện ly của nước (Kw) = 1,008 × 10−14 ở 25 °C) và tương tác với các ion khác có trong dung dịch. Giới hạn nồng độ pH nằm trong khoảng từ 0-14, trong đó:
+> pH = 7: Môi trường trung tính.
+> pH > 7: Môi trường kiềm (bazo).
+> pH < 7: Môi trường axit.
Độ pH ảnh hưởng tới con người, sinh vật, cũng như hoạt động sản xuất dù cho cao hay thấp
+> Đối với con người, nồng độ pH của máu nằm trong khoảng từ 7.35- 7.45. Nếu ngoài khoảng này, người đó có dấu hiệu của bệnh tật. Khi độ pH nhỏ hơn 6.8 hoặc lớn hơn 7.8, các tế bào trong cơ thể sẽ dừng hoạt động và nạn nhân có thể tử vong.
+> Đối với sinh vật sống trong nước như cá, tôm,… chúng sẽ không tồn tại được nếu độ pH thấp hơn 4 hoặc lớn hơn 10.
– Nồng độ pH là đại lượng không có đơn vị đo, nhưng nó cũng không phải là thang đo ngẫu nhiên. Người ta tính pH của dung dịch theo công thức:
– Trong đó [H+] biểu thị hoạt động của các ion H+ (hay chính xác hơn là [H3O+], tức các ion hydronium), được đo theo mol/l. Trong các dung dịch loãng (như nước sông hoặc nước máy) thì hoạt độ xấp xỉ bằng nồng độ của ion H+.
– Log10 biểu thị logarit cơ số 10, và pH vì thế được định nghĩa là thang đo logarit của tính axít. Ví dụ như sau:
+> Dung dịch có pH=8.2 sẽ có độ hoạt động [H+] (nồng độ) là 10−8.2 mol/l, hay khoảng 6.31 × 10−9 mol/l
+> Dung dịch có hoạt độ của [H+] là 4,5 × 10−4mol/l sẽ có giá trị pH là −log10(4.5 × 10−4), hay khoảng 3.35.
– Độ pH sẽ cho biết dung dịch đó có tính axit mạnh hay yếu.
+> Đối với các axit mạnh, phản ứng phân ly HX + H2O ↔ H3O++ X- diễn ra hoàn toàn. Điều đó có nghĩa là nếu dung dịch HX có nồng độ mol 0.01 mol/l thì nồng độ các ion hydro hòa tan sẽ là 0.01 mol/l. Ta có thể tính độ pH theo công thức như sau:
pH = −log10 [H+]
pH = −log (0,01)
Tức là độ pH = 2.
+> Đối với các axit yếu, quá trình phân ly không diễn ra hoàn toàn. Sự cân bằng sẽ đạt được giữa cá ion hydro và gốc bazo. Ví dụ như
HCOOH(dd) ↔ H+ + HCOO-
Để tính độ pH trong trường hợp này, chúng ta cần phải biết hằng số cân bằng của phản ứng cho mỗi axit tương ứng. Công thức tính hằng số cân bằng của axit:
Ka = [ion hydro][ion axít] / [axít]
3. Các phương pháp đo nồng độ pH
3.1. Sử dụng chất chỉ thị màu
– Chất chỉ thị là những chất sẽ đổi màu theo độ pH của dung dịch. Màu sắc của chất chỉ thị pH thường được chia ra thành 14 thang bậc. Phương pháp này về cơ bản sẽ bao gồm hai cách thức đo độ pH sau:
+> So sánh màu chuẩn tương ứng với một giá trị pH đã biết với màu của chất chỉ thị được đem ngâm trong dung dịch cần đo sử dụng dung dịch đệm.
+> Chuẩn bị giấy kiểm tra pH được ngâm trong chất chỉ thị rồi nhúng giấy này vào dung dịch cần kiểm tra và so sánh màu của nó với màu chuẩn.
Độ pH tương ứng với màu sắc của 14 bảng màu của chất chỉ thị
– Cách đọc độ pH trên chất chỉ thị màu
+> Nếu pH < 8, giấy chỉ thị có màu trắng.
+> Nếu pH > 8, giấy chỉ thị có màu chuyển từ hồng nhạt đến đậm. Màu càng đậm, tính bazo càng cao.
– Mỗi giá trị độ pH đo được sẽ ứng với một tổ hợp nhiều màu. Càng nhiều chỉ thị thì xác suất các tổ hợp màu đó trùng nhau càng ít và độ pH xác định càng chính xác.
– Nhược điểm của phương pháp đo độ pH dùng chất chỉ thị:
+> Những sai số có thể có do nồng độ của muối trong dung dịch cao, nhiệt độ hoặc sự có mặt của các chất hữu cơ trong dung dịch.
+> Kết quả đo độ pH chỉ mang tính tương đối do kết quả được nhìn nhận bằng mắt thường.
Giá trị quan sát được chỉ mang tính tương đối
3.2. Sử dụng giấy quỳ tím
– Giấy quỳ trung tính có chứa từ 10 đến 15 loại thuốc nhuộm khác nhau, bao gồm azolitmin, leucazolitmin, leucoorcein và spaniolitmin.Khi nhúng giấy quỳ vào dung dịch, nếu nó chuyển sang màu đỏ thì dung dịch đó có tính bazo, còn nếu hóa xanh thì là tính axit.
– Ưu điểm: Giá thành của giấy quỳ khá rẻ, được bán nhiều nên dễ tìm mua và dễ sử dụng, cho kết quả nhanh.
– Nhược điểm: Cách đo độ pH bằng giấy quỳ cho độ chính xác thấp với khoảng rộng lên đến một đơn vị.
Sử dụng giấy quỳ tuy đơn giản nhưng chỉ dùng cho những phép đo dễ thực hiện
3.3. Sử dụng điện cực thủy tinh
Đây là phương pháp sử dụng để đo độ pH khá phổ biến. Phương pháp này sử dụng hai điện cực gồm một điện cực thủy tinh và một điện cực so sánh để xác định độ pH bằng cách đo điện thế giữa chúng. Với cách này, sự có mặt của các chất oxy hóa và chất khử không thể ảnh hưởng nhiều đến kết quả đo.
Hình ảnh của điện cực thủy tinh đo pH
3.4. Sử dụng bút đo pH điện tử
Đây là phương pháp đang được ứng dụng rộng rãi để đo độ pH, hiện tại có bút đo pH được phân thành 2 loại:
– Bút đo pH đất: Là loại bút chuyên đo độ ph của nhiều loại đất khác nhau để xác định được đâu là loại đất phù hợp và cây trồng tương ứng với đất đó.
– Bút đo pH nước: Là loại bút dùng để đo pH dung dịch. Đây là cách đo độ kiềm trong dung dịch được nhiều người sử dụng nhất.
– Cách sử dụng: Tháo đầu nắp > mở nguồn > chọn chế độ > nhúng bút xuống nước cần đo ngập vạch giới hạn > đợi đến khi hiện kết quả > đọc kết quả.
Bút đo pH điện tử chống nước
– Ưu điểm:
+> Kết quả hiển thị nhanh chóng, chính xác đến phần thập phân.
+> Được chạy bằng pin sạc hoặc pin than.
+> Kích thước nhỏ gọn, dễ dàng vận chuyển, có thể mang theo bên người.
+> Có khả năng nổi trên mặt nước nên người dùng có thể yên tâm hơn khi sử dụng.
– Nhược điểm
+>Độ chính xác thấp hơn so với việc sử dụng máy đo pH.
3.5. Sử dụng máy đo độ pH
Máy đo độ pH là thiết bị đo nồng độ pH tốt nhất hiện nay. Những loại máy đo pH hiện nay xác định đến 2 con số thập phân giá trị pH. Các loại máy đo độ pH:
– Máy đo pH để bàn: Chuyên dùng trong phòng thí nghiệm, tự động bù nhiệt và tự động hiệu chuẩn và đo được nhiều thông số hơn.
– Máy đo pH cầm tay: Với các loại máy này, người ta có thể thao tác một cách nhanh gọn do máy được thiết kế nhỏ gọn, linh hoạt trong mọi thao tác đo.
– Ưu điểm
+> Máy có thang đo rộng, ngay cả các dạng mẫu khó không thể đo bằng các phương pháp thông thường vẫn có thể đo được bằng biết bị này như xác định chính xác nồng độ pH của tất cả các loại dung dịch, đồ uống, máu hay các nguồn nước.
+> Có thể hiệu chuẩn máy bằng dung dịch chuẩn một cách dễ dàng.
+> Các thao tác đều tự động và hiện thị kết quả ra màn hình hoặc lưu trữ kết quả trên máy tính.
– Nhược điểm
+>Chi phí của máy đo pH khá cao.
Trên đây là những thông tin Hóa Chất Đại Việt muốn chia sẻ với các bạn về Nồng độ, cách tính và đo nồng độ pH như thế nào. Hãy đón chờ những bài viết thú vị tiếp theo từ chúng tôi nhé!
>>> Xem thêm: Những lưu ý khi sử dụng nước tẩy Javen để tránh tác hại
