Thang đo pH là gì? Công thức tính pH của dung dịch axit, bazo và muối như thế nào? Làm thế nào để đo chính xác độ pH trong nước hồ bơi, nước sinh hoạt hay bất cứ dung dịch nào? Trong bài viết này, Minchico sẽ tổng hợp đầy đủ, chi tiết nhất về pH để quý vị có thể áp dụng đúng đắn nhất cho mục đích của mình.
pH là gì?
pH là thước đo nồng độ ion hydro, axit hoặc bazo của một dung dịch nào đó. Thang đo pH giao động từ 0 – 14.
Nếu dung dịch ở nhiệt độ 25 ° C có pH 0 – 7 là có tính axit. Ngược lại, dung dịch có pH từ 7 – 14 sẽ có tính kiềm. Còn độ pH = 7 sẽ được xác định là trung tính. Bởi vì lúc này nồng độ H 3 O + bằng nồng độ OH -. Một số loại axit rất mạnh có thể có chỉ số pH âm. Và một số loại bazơ rất mạnh có thể có chỉ số pH lớn hơn 14.
Theo wikipedia, khái niệm pH lần đầu tiên được đưa ra bởi nhà hóa học Đan Mạch Søren Peder Lauritz Sørensen tại Phòng thí nghiệm Carlsberg vào năm 1909. Sau đó được sửa đổi thành pH hiện đại vào năm 1924 để phù hợp với các định nghĩa và phép đo về tế bào điện hóa.
Công thức tính pH dung dịch
Axit và bazơ có sự khác nhau trong công thức tính pH. Công thức tính này được đề xuất vào năm 1909 bởi nhà hóa sinh người Đan Mạch Søren Peter Lauritz Sørensen.
Công thức tính độ pH của dung dịch axit:
Được tính bằng cách xác định nồng độ mol/ lít của ion H+ trong dung dịch axit khi dung dịch ở trạng thái cân bằng.
pH = -log [H+]
Công thức tính độ pH của dung dịch bazơ:
Được tính bằng cách xác định nồng độ mol/ lít của ion OH- trong dung dịch bazơ khi dung dịch ở trạng thái cân bằng.
pH = 14 – pOH = 14 + log([OH-])
Ngoài ra còn có công thức khác cần phải nhớ thêm khi tính pH dung dịch:
[H+][OH-]= 10-14
Trong đó:
- pH: thang đo chỉ số của axits và bazơ
- [H+]: là hoạt độ ion H+ ([H3O+] – hydronium) trong dung dịch, đơn vị đo mol/lít.
- [OH-]: biểu thị hoạt độ ion OH- (ion hydroxit), đơn vị đo mol/ lít. Log: Logarit cơ số 10.
- pOH = -log[OH-] = log(1/[OH-]).
Công thức tính độ pH của dung dịch cụ thể
Tính độ pH của dung dịch axit và bazo mạnh
- B1: Tính số mol của ion H+/OH-, hoặc tính tổng số mol của ion H+/OH-
- B2: Tính nồng độ ion H+/OH-
- B3: Áp dụng công thức tính pH: Nếu là axit thì: pH = -log [H+]. Còn nếu là bazơ thì: pH = 14 – pOH = 14 + log([OH-])
Tính độ pH của axit và bazo yếu
Phương pháp tính tương tự như đối với axit và bazơ mạnh. Ngoài ra ta sẽ sử dụng kết hợp với công thức tính độ điện li α và hằng số điện li của axit (Ka) và bazơ (Kb).
Đối với axit yếu: pH = -1/2.logKa -1/2.logCa (Ca ở đây là nồng độ axit)
Đối với bazo yếu: pH = 14 +1/2logKb + 1/2.log(Cb) (Cb ở đây là nồng độ bazơ)
Trong đó:
Công thức tính α = n/n0. (n là số phân tử phân li ra ion và n0 là tổng số phân tử hòa tan).
Hằng số phân li axit sẽ là: HA⇔ [H+] + [A-]
Hằng số phân li bazo sẽ là: BOH ⇔ [B+] + [OH-]
Lúc này:
- Ka: chỉ phụ thuộc vào bản chất của dung dịch axit thử nghiệm và nhiệt độ.
- Kb: cũng chỉ phụ thuộc vào bản chất của dung dịch bazơ và nhiệt độ phân ly.
Tính dung dịch pH của dung dịch đệm
Dung dịch đệm là dung dịch chứa hỗn hợp axit yếu và bazơ liên hợp với nó. Hoặc ngược lại, chứa hỗn hợp của bazơ yếu và axit liên hợp. Dung dịch đệm có khả năng chống lại mọi biến đổi pH. Bởi vì trong hỗn hợp có một lượng nhỏ axit hoặc bazo được thêm vào.
Một số dung dịch đệm phổ biến như: CH3COOH và CH3COO; NH4+ và NH3; HCOOH và HCOONa; HCO3- và CO3^2-…
Công thức tính gần đúng độ pH của dung dịch đệm như sau:
pH = pKa – log(Ca/Cb)
Công thức tính nhanh độ pH dung dịch yếu
Dưới đây là một số công thức tính nhanh khác có thể áp dụng để tính độ pH của dung dịch axit, bazo yếu:
Công thức tính nhanh pH của axit yếu HA
pH = – ½ (logKa + log Ca) = – log(α.Ca)
Trong đó:
α (alpha): là độ điện ly.
Ka: là hằng số phân ly của dung dịch axit
Ca: là nồng độ mol/ lít của dung dịch axit
Công thức tính nhanh độ pH của bazơ yếu BOH
pH = 14 + ½(logKb + logCb)
Trong đó:
Kb: là hằng số phân ly của dung dịch bazơ yếu
Cb: là nồng độ mol/ lít của dung dịch bazơ yếu
Công thức tính nhanh pH của dung dịch muối NaA và axit yếu HA
pH = – (log Ka + log Ca/Cm)
Trong đó:
Ca: là nồng độ mol/ lít của axit
Cm: mà nồng độ mol/ lít của muối
Nếu dung dịch muối được tạo ra từ axit yếu hoặc bazơ mạnh thì sẽ tính độ pH theo công thức: pH= 14 + 1/2.logKb + 1/2.log(Cm).
Ví dụ bài tập minh họa:
Bài tập 1 dung dịch cần tính pH là axit mạnh. Vì vậy áp dụng công thức tính pH của axit mạnh.
Bài tập 2 là tính độ pH của dung dịch bazơ. Vì vậy sẽ áp dụng công thức tính pH của bazo mạnh.
Ví dụ minh họa tính pH của bazo yếu
Các công cụ đo độ pH của dung dịch nhanh, tiện lợi
Trên thực tế, rất nhiều trường hợp cần phải tính toán được độ pH của axit và bazo để tiến hành các thí nghiệm hoặc xử lý cân bằng. Một trong những ví dụ thường gặp nhất chính là độ pH của hồ bơi.
Theo quy định của Tiêu Chuẩn Việt Nam về nồng độ hóa chất hồ bơi, nước trong hồ phải được cân bằng ở độ pH từ 7,2 – 7,6 để đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Trong trường hợp này, nếu áp dụng các công thức tính toán phức tạp như ở trên thì sẽ rất khó chính xác. Mặt khác, bản thân người thực hiện cũng không đủ thời gian để tiến hành. Vì vậy, sử dụng công cụ đo độ pH là thích hợp hơn cả.
Sử dụng giấy quỳ tím
Giấy quỳ tím là một công cụ phổ biến được dùng để xác định độ pH của dung dịch. Giấy quỳ có từ 10 – 15 loại thuốc nhuộm khác nhau. Sau khi nhúng giấy quỳ tím vào dung dịch, màu sắc của giấy quỳ sẽ thay đổi. Ta dựa vào sự thay đổi màu sắc này mà xác định dung dịch là axit hay bazo.
- Nếu giấy quỳ chuyển sang màu xanh: dung dịch có tính bazo và độ pH sẽ trên 7 trở lên.
- Nếu giấy quỳ tím chuyển sang màu đỏ: dung dịch có tính axit, nồng độ pH dưới 7.
Ưu điểm của phương pháp này là nhanh, dễ dàng sử dụng và hiệu quả về kinh tế. Tuy nhiên, ta chỉ có thể xác định đó là dung dịch axit hay bazo. Hoàn toàn không thể biết chính xác độ pH của dung dịch đó là bao nhiêu.
Sử dụng hộp test thử nước pH và Clo
Hộp test thử nước pH và Clo được ứng dụng phổ biến nhất khi đo nồng độ pH trong nước hồ bơi, bồn sục. Một hộp kít sẽ gồm: 1 lọ hóa chất OTO, 1 lọ hóa chất Phenol, mức thang đo Clo và PH. Hiện nay Minchico đang có sẵn 2 bộ kit của hãng Procopi và SPS được khách hàng tin tưởng lựa chọn.
Sử dụng bộ test thử nước đơn giản như sau:
- Lấy nước bể bơi ở độ sâu dưới 40cm vào lọ đựng nước nhỏ trên thang đo.
- Nhỏ lần lượt dung dịch OTO và Phenol vào các lọ đứng theo đúng hướng dẫn của nhà sản xuất.
- Quan sát màu nước, so sánh màu nước với thang đo bên cạnh.
Công cụ này cho ta biết chính xác pH và mức độ Clo của nước bể bơi đang là bao nhiêu. Từ đó có phương án bổ sung thêm pH+ hoặc pH- để cân bằng nồng độ hóa chất hồ bơi.
Sở hữu đội ngũ kỹ thuật viên lành nghề, giàu kinh nghiệm với giải pháp công nghệ lắp đặt thông minh, hiện đại, Minchico tự hào mang đến dịch vụ thiết kế thi công bể bơi trọn gói tối ưu nhất cho mọi nhà. Liên hệ ngay 0975951345
Sử dụng bút đo pH
Bút đo pH có thiết kế tương đối nhỏ gọn, dễ dàng sử dụng. Phía trên bút có màn hình LED hiển thị chỉ số pH sau khi nhúng đầu bút vào dung dịch.
Độ chính xác của sản phẩm được đánh giá khá cao. Chưa kể thao tác nhanh gọn và siêu tiện lợi.
Sử dụng máy đo độ pH
Máy đo độ pH cũng là công cụ thông minh, hiện đại được ứng dụng phổ biến trong các công trình hồ bơi lớn nhỏ. Phạm vi đo pH của máy là từ 7,2 – 7,8. Phạm vi đo Clo từ 1,2 – 1,7ppm.
Khi sử dụng, ta vặn kim đồng hồ về chỉ số pH hoặc Clo muốn đo. Sau đó nhúng đầu dò của thiết bị xuống dưới nước. Kim đồng hồ sẽ di chuyển đến con số tương ứng với dung dịch nước.
Kết luận
Trên đây là công thức tính pH của dung dịch axit, bazo, muối cực kỳ chi tiết và có ví dụ minh họa. Ngoài ra, bạn cũng có thể áp dụng 4 công cụ mà chúng tôi gợi ý trên đây để thao tác nhanh gọn, tiết kiệm thời gian và cho kết quả chính xác nhất.