Cân bằng trong dung dịch nước SVIP

I. SỰ ĐIỆN LI

1. Hiện tượng điện li

Sự điện li là hiện tượng các chất tan trong nước phân li thành ion.

Chất điện li là chất có khả năng tan trong nước tạo ra ion.

Ví dụ: Thử tính dẫn điện của nước, tinh thể muối ăn và dung dịch muối ăn.

Đèn sáng cho thấy dung dịch NaCl dẫn điện, chứng tỏ trong dung dịch NaCl đã phân li thành các ion.

\(NaCl\rarr Na^{+}+Cl^{-}\)

2. Chất điện li

a. Chất điện li và chất không điện li

Chất không điện li là chất khi tan trong nước không phân li ra ion.

Chất điện li là chất khi tan trong nước phân li ra ion.

Thử tính dẫn điện đối với một số dung dịch sau:

b. Chất điện li mạnh và chất điện li yếu

- Chất điện li mạnh là chất khi tan trong nước phân li hoàn toàn thành ion.

- Chất điện li yếu là chất khi tan trong nước chỉ phân li một phần thành ion, phần còn lại tồn tại dưới dạng phân tử.

Thử tính dẫn điện đối với một số dung dịch sau:

 - Chất điện li mạnh thường là các acid mạnh, base mạnh và muối tan.

Ví dụ: HCl, HNO₃, Ba(OH)₂, Na₂SO₄, BaCl₂,...

Phương trình phân li:

\(Na_2SO_4\rarr2Na^{+}+SO_4^{2-}\)

- Chất điện li yếu thường là các acid yếu, base yếu.

Ví dụ: CH₃COOH, H₂CO₃, H₂S, NH₃,...

Phương trình phân li:

\(CH_3COOH\rightleftharpoons CH_3COO^{-}+H^{+}\)

II. THUYẾT ACID - BASE CỦA BRØNSTED - LOWRY

1. Khái niệm acid và base theo thuyết Brønsted – Lowry

Theo thuyết Brønsted – Lowry:

- Acid là chất cho proton (H⁺).

- Base là chất nhận proton (H⁺).

Ví dụ: HCl cho H⁺ nên đóng vai trò là acid, H₂O nhận H⁺ nên đóng vai trò là base.

Ví dụ: Đối với phản ứng thuận, NH₃ nhận H⁺ nên đóng vai trò là base, H₂O cho H⁺ nên đóng vai trò là acid. Đối với phản ứng nghịch, ion NH₄⁺ là acid còn OH^- là base.

Ví dụ: Ion HCO₃^- vừa có thể cho H⁺, vừa có thể nhận H⁺ nên ion này có tính chất lưỡng tính.

2. Ưu điểm của thuyết Brønsted - Lowry

Thuyết Brønsted - Lowry mở rộng phạm vi định nghĩa acid - base dựa trên sự chuyển proton và cho phép áp dụng trong nhiều môi trường phản ứng, không giới hạn ở dung dịch nước.

III. KHÁI NIỆM pH VÀ Ý NGHĨA CỦA pH TRONG THỰC TIỄN

Trong dung dịch nước, nước tự phân li một phần thành ion H+ và OH-:

\(H_2O\rightleftharpoons H^{+}+OH^{-}\)

Tích số ion của nước (hằng số phụ thuộc vào nhiệt độ): K_W=[H⁺][OH^-]

Ở 25 ^oC, nước tinh khiết có tích số ion K_W = 10^-14, khi đó: [H⁺] = [OH⁻] = 10⁻⁷ mol/L

1. Khái niệm pH

pH là đại lượng dùng để đánh giá độ acid hoặc base của dung dịch.

Công thức tính pH:

pH = −log[H⁺]

- Môi trường acid: [H⁺] > [OH⁻], , khi đó pH < 7.

- Môi trường base: [H⁺] < [OH⁻], khi đó pH > 7.

- Môi trường trung tính: [H⁺] = [OH^-] = \(10^{- 7}\) mol/L, khi đó pH = 7.

Thang pH:

2. Ý nghĩa của pH trong thực tiễn

Chỉ số pH có vai trò quan trọng trong tự nhiên, y học và đời sống hằng ngày.

- Trong cơ thể người, pH của máu và các dịch tiêu hóa phải ổn định để đảm bảo sức khỏe; sự thay đổi bất thường có thể là dấu hiệu bệnh lí.

- Nhiều loài sinh vật chỉ phát triển tốt trong môi trường có pH thích hợp.

- Các sản phẩm như dầu gội, xà phòng, mỹ phẩm,... cần có pH phù hợp để an toàn cho người sử dụng.

3. Xác định pH

- Giá trị pH có thể xác định gần đúng bằng chất chỉ thị acid – base hoặc chính xác bằng máy đo pH.

- Chất chỉ thị acid – base là chất đổi màu theo pH của dung dịch.

Ví dụ: Giấy quỳ (1), phenolphthalein (2), giấy pH (3).

IV. SỰ THỦY PHÂN CỦA CÁC ION

Các ion sinh ra từ muối hòa tan có khả năng tương tác với nước, dẫn đến sự thay đổi môi trường của dung dịch. Quá trình này được gọi là phản ứng thủy phân.

Ví dụ: Trong dung dịch Na₂CO₃, ion CO₃^2- có thể thủy phân tạo thành môi trường kiềm. Nhờ đó, Na₂CO₃ được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, sản xuất chất tẩy rửa và thủy tinh.

\(CO_3^{2-}+H_2O\rightleftharpoons HCO_3^{-}+OH^{-}\)

Ví dụ: Trong dung dịch AlCl₃ hoặc FeCl₃, ion Al³⁺ và Fe³⁺ thủy phân tạo thành môi trường acid. Nhờ đó, AlCl₃ và FeCl₃ được dùng làm chất keo tụ trong xử lí nước, nhuộm, chống nhớt trong công nghiệp giấy,...

\(Al^{3+}+H_2O\rightleftharpoons Al\left(OH\right)^{2+}+H^{+}\)

\(Fe^{3+}+H_2O\rightleftharpoons Fe\left(OH\right)^{2+}+H^{+}\)

Phèn nhôm và phèn sắt được sử dụng làm chất keo tụ

V. CHUẨN ĐỘ ACID - BASE

1. Nguyên tắc

Chuẩn độ là phương pháp xác định nồng độ của một chất dựa trên phản ứng với một dung dịch chuẩn đã biết nồng độ và đo thể tích phản ứng vừa đủ.

Ví dụ: Chuẩn độ dung dịch HCl bằng dung dịch NaOH với chất chỉ thị thường dùng là phenolphthalein.

\(NaOH+HCl\rarr NaCl+H_2O\)

Phản ứng theo tỉ lệ mol 1:1 nên khi hai chất phản ứng vừa đủ, ta có:

V_HCl​.C_HCl ​= V_NaOH​.C_NaOH​

Trong đó:

+ V_HCl và C_HCl lần lượt là thể tích và nồng độ của HCl (đề bài đã cung cấp)

+ V_NaOH​ và C_NaOH lần lượt là thể tích và nồng độ của HCl (V_NaOH đã biết sau khi chuẩn độ)

2. Thực hành chuẩn độ acid - base

⚡THÍ NGHIỆM

- Dùng pipette lấy 10 mL dung dịch HCl 0,1 M cho vào bình tam giác, thêm 1 - 2 giọt phenolphthalein làm chất chỉ thị.

- Rót dung dịch NaOH vào burette và chỉnh mức về vạch số 0.

- Nhỏ từ từ NaOH vào bình tam giác, vừa nhỏ vừa lắc đều cho đến khi dung dịch chuyển sang màu hồng nhạt bền vững (khoảng 10 giây).

- Ghi lại thể tích NaOH đã sử dụng để tính toán.