Trong Hóa học có rất nhiều dung dịch đệm. Ví dụ như máu của chúng ta là một dung dịch đệm được hợp thành bởi rất nhiều chất đệm. Nước biển cũng là một dung dịch đệm với chỉ số hidro dao động ở khoảng 8.4, và tác nhân đệm chính ở đây là natri bicacbonat.
Bài viết này trình bày cách tính pH của dung dịch natri bicacbonat (
) trong nước.
Ví dụ:
Xem xét dung dịch
. Sự điện li diễn ra như sau:
Trong nước
có hai chiều hướng
[img]http://latex.codecogs.com/gif.latex?K_a^{HCO_3^-}=\frac{[H^+][CO_3^{2-}]}{[HCO_3^-]}[/img]
[img]http://latex.codecogs.com/gif.latex?K_a^{CO_2^*}=\frac{[CO_2^*]}{[HCO_3^-][H^+]}[/img]
2 cân bằng này tạo nên tính đệm cho dung dịch natri bicacbonat
Ta có:
[img]http://latex.codecogs.com/gif.latex?K_a^{HCO_3^-}\times%20K_a^{CO_2^*}=\frac{[H^+][HCO_3^-]}{[CO_2^*]}\times\frac{[H^+][CO_3^{2-}]}{[HCO_3^-]}=%20[H^+]^2\times%20\frac{[CO_3^{2-}]}{[CO_2^*]}[/img]
Chỉ đơn giản, chúng ta xét trong một dung dịch luôn trung hòa về điện.
[img]http://latex.codecogs.com/gif.latex?[Na^+]%20-%20[HCO_3^-]%20-%202%20[CO_3^{2-}]%20+%20[H^+]%20-%20[OH^-]%20=%200[/img]
Như đã biết
được phân ly thành
và
tùy thuộc vào pH.
Đặt [img]http://latex.codecogs.com/gif.latex?TIC%20(Total%20Inorganic%20Carbon)%20=%20[CO_2^*]+[HCO_3^-]+[CO_3^{2-}][/img]
Ta có:
[img]http://latex.codecogs.com/gif.latex?\small%20[Na^+]-\frac{TIC}{1%20+%20\frac{[H^+]}{K_a^{CO_2^*}}%20+%20\frac{K_a^{HCO_3^-}}{[H^+]}}-%20\frac{2\times%20TIC}{1%20+%20\frac{[H^+]^2}{K_a^{HCO_3^-}\times%20K_a^{CO_2}}%20+%20\frac{[H^+]}{K_a^{HCO_3^-}}}%20+%20[H^+]-\frac{10^{-14}}{[H^+]}=0[/img]
Qua
bảng tính cho thấy khi [img]http://latex.codecogs.com/gif.latex?[H^+]%20=%2010^{-8.31}[/img] thì cân bằng được thiết lập. Điều đó cũng có nghĩa dung dịch
có pH = 8.31.
Tất cả các tính toán cho thấy các dung dịch có nồng độ đáng kể khác của dung dịch
như 0,5M, 0,7M... đều có pH trong khoảng giá trị 8,31. Chỉ có dung dịch rất rất loãng của nó mới có pH tiến dần tới 7.
Các bạn đọc bài viết gốc:
http://www.phscale.net/pH/equilibriums.htm