Độ pH là gì? Nguyên lý hoạt động và các chất thử phổ biến

Trong hóa học và nấu ăn, nhiều chất hòa tan trong nước để làm cho nó có tính axit hoặc bazơ / kiềm. Một dung dịch cơ bản có độ pH lớn hơn 7, trong khi dung dịch axit có độ pH nhỏ hơn 7. Các dung dịch nước có độ pH là 7 được coi là trung tính. Các thử axit-bazơ là các chất được sử dụng để xác định đại khái nơi dung dịch rơi vào thang pH.

Định nghĩa axit-bazơ

Một chỉ số acid-base hoặc là một axit yếu hoặc bazơ yếu đó thể hiện một sự thay đổi màu sắc khi nồng độ hydro (H + ) hoặc hydroxit (OH – ) các ion thay đổi trong một dung dịch nước. Các thử axit-bazơ thường được sử dụng nhất trong chuẩn độ để xác định điểm cuối của phản ứng axit-bazơ. Chúng cũng được sử dụng để đánh giá các giá trị pH và cho các cuộc biểu tình khoa học thay đổi màu sắc thú vị.

Ví dụ về chỉ số axit-bazơ pH

Có lẽ chỉ số pH được biết đến nhiều nhất là litmus . Thymol xanh dương, Phenol đỏ và Methyl Orange đều là các chỉ số axit-bazơ phổ biến. Bắp cải đỏ cũng có thể được sử dụng như một thử axit-bazơ.

Nguyên lý hoạt động của chất thử pH

Nếu chất thử là một axit yếu, thì axit và bazơ liên hợp của nó có màu khác nhau. Nếu thử là một bazơ yếu, thì bazơ và axit liên hợp của nó hiển thị các màu khác nhau. Đối với chất thử axit yếu có công thức HIn, trạng thái cân bằng đạt được trong dung dịch theo phương trình hóa học: HIn (aq) + H 2 O (l) Trong – (aq) + H 3 O + (aq)

HIn (aq) là axit, có màu khác với gốc In – (aq). Khi pH thấp, nồng độ của ion hydronium H 3 O + cao và cân bằng về phía bên trái, tạo ra màu A.

Ở pH cao, nồng độ H 3 O + thấp, do đó trạng thái cân bằng có xu hướng về phía bên phải của phương trình và màu B được hiển thị. Một ví dụ về chất thử axit yếu là phenolphtalein, không màu như một axit yếu, nhưng phân ly trong nước tạo thành anion màu đỏ tươi hoặc đỏ tím. Trong dung dịch axit, trạng thái cân bằng nằm ở bên trái, do đó dung dịch không màu (có thể nhìn thấy quá ít anion magenta), nhưng khi pH tăng, trạng thái cân bằng sẽ dịch sang phải và màu đỏ tươi có thể nhìn thấy được.

Hằng số cân bằng cho phản ứng có thể được xác định bằng phương trình: K In = [H 3 O + ] [Trong – ] / [HIn]. Trong đó K In là hằng số phân ly thử. Sự thay đổi màu xảy ra tại điểm mà nồng độ của axit và bazơ anion bằng nhau: [HIn] = [In-]

Định nghĩa pH trong hóa học

pH là thước đo nồng độ ion hydro , thước đo độ axit hoặc độ kiềm của dung dịch . Thang đo pH thường dao động từ 0 đến 14.  Các dung dịch nước ở 25 ° C có độ pH nhỏ hơn 7 là axit , trong khi các dung dịch có độ pH lớn hơn 7 là cơ bản hoặc kiềm . Độ pH 7,0 ở 25 ° C được định nghĩa là ” trung tính ” vì nồng độ H 3 O + bằng với nồng độ OH – trong nước tinh khiết. Các axit rất mạnh có thể có độ pH âm, trong khi các bazơ rất mạnh có thể có độ pH lớn hơn 14.

Phương trình pH

Phương trình tính pH được đề xuất vào năm 1909 bởi nhà hóa sinh người Đan Mạch Søren Peter Lauritz Sørensen: pH = -log [H + ]

trong đó log là logarit cơ số 10 và [H + ] là viết tắt của nồng độ ion hydro tính theo đơn vị mol trên mỗi lít dung dịch. Thuật ngữ “pH” xuất phát từ tiếng Đức “potenz”, có nghĩa là “sức mạnh”, kết hợp với H, ký hiệu nguyên tố của hydro, do đó pH là tên viết tắt của “sức mạnh của hydro”.

Ví dụ về giá trị pH của hóa chất thông thường

Chúng tôi làm việc với nhiều axit (pH thấp) và bazơ (pH cao) mỗi ngày. Ví dụ về giá trị pH của hóa chất phòng thí nghiệm và các sản phẩm gia dụng bao gồm:

  • 0: axit clohydric
  • 2.0: nước chanh
  • 2.2: giấm
  • 4.0: rượu
  • 7.0: nước tinh khiết (trung tính)
  • 7.4: máu người
  • 13.0: dung dịch kiềm
  • 14.0: natri hydroxit

Không phải tất cả các chất lỏng đều có giá trị pH

pH chỉ có ý nghĩa trong dung dịch nước (trong nước). Nhiều hóa chất, bao gồm cả chất lỏng, không có giá trị pH. Nếu không có nước, sẽ không có pH. Ví dụ, không có giá trị pH cho dầu thực vật , xăng hoặc rượu nguyên chất.

Định nghĩa pH của IUPAC

Liên minh Hóa học thuần túy và ứng dụng quốc tế (IUPAC) có thang đo pH hơi khác nhau dựa trên các phép đo điện hóa của dung dịch đệm tiêu chuẩn. Về cơ bản, định nghĩa sử dụng phương trình: pH = -log a H +

trong đó H + là viết tắt của hoạt động hydro, là nồng độ hiệu quả của các ion hydro trong dung dịch. Điều này có thể hơi khác với nồng độ thực sự. Thang đo IUPAC pH cũng bao gồm các yếu tố nhiệt động, có thể ảnh hưởng đến pH.

Đối với hầu hết các tình huống, định nghĩa pH tiêu chuẩn là đủ.

Độ pH được đo như thế nào?

Các phép đo pH thô có thể được thực hiện bằng cách sử dụng giấy quỳ hoặc một loại giấy pH khác được biết là thay đổi màu sắc xung quanh một giá trị pH nhất định. Hầu hết các chỉ số và giấy pH chỉ hữu ích để cho biết liệu một chất là axit hay bazơ hoặc để xác định pH trong phạm vi hẹp. Một chỉ báo phổ quát là một hỗn hợp các giải pháp chỉ thị nhằm cung cấp sự thay đổi màu sắc trong phạm vi pH từ 2 đến 10.

Các phép đo chính xác hơn được thực hiện bằng cách sử dụng các tiêu chuẩn chính để hiệu chỉnh điện cực thủy tinh và máy đo pH. Điện cực hoạt động bằng cách đo sự khác biệt tiềm năng giữa điện cực hydro và điện cực tiêu chuẩn. Một ví dụ về điện cực tiêu chuẩn là bạc clorua.

Định nghĩa máy đo pH: Máy đo pH là thiết bị đo độ pH của dung dịch bằng cách đo điện áp giữa hai điện cực chìm trong dung dịch.

Công dụng của pH

pH được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày cũng như khoa học và công nghiệp. Nó được sử dụng trong nấu ăn (ví dụ, phản ứng với bột nở và axit để làm cho các sản phẩm nướng tăng lên), để thiết kế các loại cocktail, trong chất tẩy rửa và bảo quản thực phẩm. Nó quan trọng trong việc bảo trì hồ bơi và lọc nước, nông nghiệp, y học, hóa học, kỹ thuật, hải dương học, sinh học và các ngành khoa học khác.

Bảng các chỉ số pH phổ biến

Một số loại thực vật và hóa chất gia dụng có thể được sử dụng làm chỉ số pH , nhưng trong môi trường phòng thí nghiệm, đây là những hóa chất phổ biến nhất được sử dụng làm chỉ số:

Chất thửMàu axitMàu ba-zơKhoảng pHpKIn
thymol xanh dươngđỏvàng1.2 – 2.81.5
methyl orangeđỏvàng3.2 – 4.43.7
bromocresol greenvàngxanh dương3.8 – 5.44.7
methyl đỏvàngđỏ4.8 – 6.05.1
bromothymol xanh dươngvàngxanh dương6.0 – 7.67.0
phenol đỏvàngđỏ6.8- 8.47.9
thymol xanh dươngvàngxanh dương8.0 – 9.68.9
phenolphthaleinkhông màumagenta8.2 -10.09.4

Các màu “axit” và “bazơ” là tương đối. Cũng lưu ý rằng một số chỉ báo phổ biến hiển thị nhiều hơn một thay đổi màu vì axit yếu hoặc bazơ yếu phân tách nhiều lần.

Các chỉ số axit-bazơ

Các thử axit-bazơ là các hóa chất được sử dụng để xác định xem dung dịch nước có tính axit, trung tính hoặc kiềm. Bởi vì độ axit và độ kiềm liên quan đến pH, chúng cũng có thể được gọi là chỉ số pH. Ví dụ về các chỉ số axit-bazơ bao gồm giấy quỳ, phenolphtalein và nước ép bắp cải đỏ.

Một thử axit-bazơ là một axit yếu hoặc bazơ yếu phân ly trong nước để tạo ra axit yếu và bazơ liên hợp của nó, nếu không thì bazơ yếu và axit liên hợp của nó. Các loài và liên hợp của nó có màu sắc khác nhau. Điểm tại đó một thử thay đổi màu sắc là khác nhau đối với mỗi hóa chất. Có một phạm vi pH mà chỉ số này hữu ích. Vì vậy, chỉ báo có thể tốt cho một giải pháp có thể là một lựa chọn kém để kiểm tra giải pháp khác.

Một số chỉ tiêu thực sự không thể xác định axit hoặc bazơ, nhưng chỉ có thể cho bạn biết độ pH gần đúng của axit hoặc bazơ. Ví dụ, methyl cam chỉ hoạt động ở độ pH axit. Nó sẽ có cùng màu trên một độ pH nhất định (có tính axit) và cả ở giá trị trung tính và kiềm.

Đọc thêm:

Domin Võ

Dành ra 12 tiếng/ngày cho công việc tẻ nhạt ở ngân hàng, chỉ khi viết bài cho Mingeek, anh ấy mới thật sự là chính mình. Anh muốn cho mọi người thấy rằng, khoa học không nhàm chán như trong SGK đâu! Nếu các bạn phát hiện sai sót gì trong bài, có thể liên hệ với anh ấy qua Facebook bên dưới. Hoặc nếu bạn muốn trò chuyện về Khoa học, hãy kết bạn luôn nào <3

Related Articles

Back to top button

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker