Tính pH của dung dịch

pH là chỉ số đo độ hoạt động của các ion H₃O⁺ (H⁺) trong dung dịch, thể hiện độ axit hay bazo của nó. Trong các hệ dung dịch nước, nếu giá trị pH<7 được coi là có tính axit, giá trị pH>7 thì dung dịch được coi là có tính kiềm. Vậy tính pH của dung dịch như thế nào? Hãy cùng Toploigiai tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé!

Công thức tính PH

Cách tính pH hóa 11 được thực hiện bởi công thức sau: 

- Tính pH của dung dịch axit bằng cách xác định nồng độ mol/l của H+ trong dung dịch ở trạng thái cân bằng, cụ thể như sau:

pH= −lg([H⁺])

- Tính pH của dung dịch bazo bằng cách xác định nồng độ mol/l của ion OH- trong dung dịch ở trạng thái cân bằng:

pH = 14 – pOH

Trong dung môi nước luôn có: 

pH + pOH = 14 hay [H⁺][OH^–] = 10^-14

Trong đó:

[H⁺] là biểu thị hoạt độ của các ion H⁺ (hay chính xác hơn là [H₃O⁺], được đo theo mol/lít (còn gọi là phân tử gam). Trong các dung dịch loãng (như nước sông hay từ vòi nước) thì hoạt động xấp xỉ bằng nồng độ của ion H⁺.

[OH_–] là biểu thị hoạt độ của các ion OH^– (ion hydroxit) cũng được đo theo đơn vị mol/l.

– Log là biểu thị lôgarit cơ số 10, và pH được định nghĩa là thang đo lôgarit của tính axít.

Nói cách khác pH là chỉ số biểu thị độ hoạt động của các ion H⁺ trong dung dịch, thang đo pH có giá trị từ 1 – 14.

Vì vậy, căn cứ vào chỉ số trên thang đo pH để xác định dung dịch có tính axit hay tính bazơ. Mức pH của nước là 7 thường được dùng làm mức chuẩn. Như vậy, nếu giá trị <7 thì dung dịch đó có tính axit, ngược lại nếu giá trị đo được >7 thì dung dịch có tính bazơ (kiềm).

Ví dụ: Hòa tan hoàn toàn 3,65 gam HCl vào nước thu được 1 lít dung dịch: Tính pH của dung dịch đó:

Cách giải:

Số mol của HCl là:

n_HCl = m/M = 3,65/36,5 = 0,1 (mol)

Phương trình điện ly

HCl → H⁺ + Cl^–

0,1 → 0,1 (mol)

Tổng nồng độ H⁺ của dung dịch là

[H⁺] = n/V = 0,1/1 = 0,1 (M)

pH = -log(0,1) = 1

Cách tính pH trong những trường hợp cụ thể

Công thức tính pH đối với axit

– Dung dịch axit mạnh: pH = -log(Ca) trong đó Ca là nồng độ của axit.

– Dung dịch axit yếu: pH = -1/2.logKa -1/2.logCa với Ka là hằng số điện ly của axit (axit yếu chỉ bị điện ly 1 phần).

Công thức tính pH đối với bazo

– Đối với bazơ mạnh: pH = 14 + log(Cb) ; Cb là nồng độ bazo.

– Bazơ yếu: pH = 14 +1/2logKb + 1/2.log(Cb) ; Kb là hằng số điện ly bazo.

Cách tính pH đối với muối:

– Đối với dung dịch muối: pH = -1/2.logKa – 1/2.log(Cm).

– Đặc biệt, dung dịch muối tạo ra từ bazo mạnh hoặc axit yếu thì tính theo công thức: pH= 14 + 1/2.logKb + 1/2.log(Cm).

Cách tính pH của dung dịch đệm

Nhiều bạn chưa biết khái niệm này, dung dịch đệm hay còn gọi hỗn hợp dung dịch chứa axit yếu và bazơ liên hợp với nó hoặc hỗn hợp của bazơ yếu và axit liên hợp, có khả năng chống các biến đổi pH di một lượng nhỏ của axit hoặc bazo được thêm vào hỗn hợp.

Công thức tính gần đúng nồng độ pH của dung dịch đệm: pH= pKa – lg Ca/Cb.

Các phương pháp đo độ pH thông dụng nhất hiện nay

#1. Sử dụng chất chỉ thị màu

Dùng chất chỉ thị màu để đo độ pH gồm 2 phương thức đo:

– Thứ nhất ta so sánh màu chuẩn tương ứng với một giá trị pH đã biết với màu chất chỉ thị nhúng trong dung dịch cần đo sử dụng trong dung dịch đệm.

– Thứ hai là chuẩn bị giấy kiểm tra pH được ngâm trong chất chỉ thị, sau đó nhúng giấy vào dung dịch cần kiểm tra và so sánh màu của nó với thang màu

#2. Sử dụng giấy quỳ tím

Đây được xem là công cụ trong phòng thí nghiệm, để nhận biết tính acid, kiềm của dung dịch. Phương pháp này rất dễ thực hiện và cho kết quả nhanh, bạn chỉ cần nhúng giấy quỳ tím vào dung dịch, nếu giấy quỳ tím hóa xanh thì dung dịch có tính bazo và giấy hóa đỏ thì dung dịch có tính axit. Để xác định được chỉ số pH cụ thể, ta so sánh màu của giấy quỳ với thang đo tiêu chuẩn.

Cách thực hiện như sau:

- Dùng giấy quỳ nhúng vào dung dịch cần thử

- Trường hợp giấy quỳ chuyển màu xanh thì dung dịch sẽ có tính bazo. Tức là độ pH của nước ở mức >7.

- Trường hợp giấy quỳ chuyển sang màu đỏ thì dung dịch sẽ có tính axit. Tức là độ pH <7.

Phương pháp sử dụng giấy quỳ có ưu điểm là giá thành thấp và quá trình sử dụng dễ dàng. Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là khó có thể xác định chính xác độ mạnh yếu của Bazơ hay axit.

#3. Sử dụng bộ test thử nước bể bơi

Phương pháp nhanh chóng và cho độ chính xác cao là sử dụng bộ dụng cụ test nước. 

Quy trình thực hiện vô cùng đơn giản như sau:

- Bước 1: Cho tay xuống bể sâu khoảng 50cm để lấy nước, tránh lấy nước bề mặt sẽ không chính xác.

- Bước 2: Cho 5 giọt Phenol vào ống nghiệm chứa nước bên lọ màu hồng

- Bước 3: Lắc ống nghiệm để pha trộn thuốc vào nước, đậy kín nắp ống nghiệm.

- Bước 4: Đợi nước chuyển màu, so sánh mẫu thử nghiệm với bảng màu kết quả

Nước ở mức đạt chuẩn là 7.2 – 7.6. Nếu dưới 7.2 thì sử dụng hóa chất pH⁺ để tăng nồng độ pH trong nước bể bơi, bạn cũng có thể sử dụng phương pháp sốc Clo cao hơn 2 – 3 lần. Tuy nhiên phương pháp này gây tốn kém chi phí và nếu bạn lỡ sử dụng hàm lượng quá lớn có thể gây ra những hậu quả kích ứng da, mắt của người bơi lội.

Nếu màu nước ở mức trên 7.6 trên thang đo pH tiêu chuẩn bạn sử dụng hóa chất pH^- hoặc HCl để giảm nồng độ pH về mức an toàn.

#4. Sử dụng máy đo chuyên dụng

Đây là thiết bị dễ dàng sử dụng, cho ra kết quả nhanh chóng và chính xác. Khi sử dụng bạn chỉ cần nhúng 2 đầu kim loại của máy vào nước rồi đợi sự thay đổi con số trên bảng điện tử, đó chính là kết quả.