Dung Dịch đệm - Giảng Dạy - Học Tập

- Thêm 10-3 mol HCl hoặc 10-3 mol NaOH nguyên chất vào 1 lít nước.

- Thêm 10-3 mol HCl hoặc 10-3 mol NaOH nguyên chất vào 1 lít dung dịch hỗn hợp CH3COOH 0,1M và CH3COONa 0,1M.

- Thêm 1 lít nước vào 1 lít dung dịch hỗn hợp CH3COOH 0,1M và CH3COONa 0,1M.

Trước khi thêm axit, bazơ:

+ 1 lít nước có pH = 7

+ 1 lít dung dịch CH3COOH 0,1M và CH3COONa 0,1M có pH = 4,75

Sau khi thêm axit, bazơ:

+ Thêm 10-3 mol HCl vào 1 lít nước: dung dịch đơn axit, Ca = 10-3M

pH = - lgCa = - lg10-3 = 3

+ Thêm 10-3 mol HCl vào 1 lít dung dịch CH3COOH 0,1M và CH3COONa 0,1M : pH = = 4,74

+ Thêm 10-3 mol NaOH vào 1 lít nước: dung dịch đơn bazơ, Cb = 10-3M

pOH = - lgCb = - lg10-3 = 3 , pH = 14 – pOH = 11

+ Thêm 10-3 mol NaOH vào 1 lít dung dịch CH3COOH 0,1M và CH3COONa 0,1M :pH = 4,76

Khi thêm 1 lít H2O vào 1 lít dung dịch CH3COOH 0,1M và CH3COONa 0,1M thì: pH = 4,75

* Kết luận: dung dịch hỗn hợp axit axetic và natri axetat có pH hầu như không đổi khi thêm một lượng nhỏ axit, bazơ hoặc pha loãng.

Dung dịch đệm: là dung dịch giữ được pH hầu như không đổi khi thêm một lượng axit mạnh hay bazơ mạnh hoặc pha loãng. Thành phần của dung dịch đệm là hỗn hợp của axit yếu và bazơ liên hợp hoặc bazơ yếu và axit liên hợp.

pH của dung dịch đệm phụ thuộc vào bản chất của hỗn hợp (pKa) và nồng độ của các dạng ().

* Các loại dung dịch đệm hay sử dụng:

Trong hóa phân tích, các phản ứng hóa học nhiều khi đòi hỏi giá trị pH xác định, trước khi tiến hành phản ứng, người ta thêm dung dịch đệm vào để tạo môi trường pH thích hợp. Các dung dịch đệm thường dùng là:

- Đệm fomiat: HCOOH 0,1M và HCOONa 0,1M có pH = 3,22

- Đệm axetat: CH3COOH 0,1M và CH3COONa 0,1M có pH = 4,75

- Để có môi trường trung tính: NaH2PO4 0,1M và Na2HPO4 0,1M có pH = 7,2

- Đệm amoni: NH4OH 0,1M và NH4Cl 0,1M có pH = 9,25

Đệm dung

Khả năng đệm được xác định bằng một đại lượng gọi là dung lượng đệm hoặc đệm dung. Đệm dung của một dung dịch được tính bằng số mol axit mạnh hay bazơ mạnh cần thêm vào 1 lít dung dịch đệm để pH của nó thay đổi 1 đơn vị.

Ứng dụng của dung dịch đệm

a) Trong phân tích định tính:

- Tách Ba2+, Pb2+ ra khỏi hỗn hợp Ba2+, Pb2+, Sr2+ và Ca2+ ở dạng cromat.

Người ta thấy rằng: ở pH = 5, BaCrO4, PbCrO4 kết tủa hoàn toàn.

pH > 5, SrCrO4 bắt đầu kết tủa; pH < 5, BaCrO4, PbCrO4 bắt đầu tan.

Do đó để tách Ba2+, Pb2+ ở dạng cromat ta dùng hỗn hợp đệm axetat có Ca/Cb= 1 thì sẽ được môi trường có pH ≈ 5.

- Phát hiện ion bằng phản ứng đặc trưng

Tìm Ni2+ bằng đimetylglyoxym, phản ứng chỉ xảy ra ở pH ≈ 9 do đó ta dùng đệm amoni.

Tìm Al3+ bằng alizarin S tạo muối nội phức alizarinat Al ở pH ≈ 9 dùng hỗn hợp đệm amoni.

b) Trong phân tích định lượng

- Trong phương pháp iot xác định nồng độ AsO32- dựa vào phản ứng:

I2 + AsO32- + H2O --> 2I- + AsO43- + 2H+

Chỉ xảy ra ở pH ≈ 7, ta có thể dùng đệm cacbonat.

- Trong phương pháp complexon: dựa vào phản ứng tạo complexon – là phản ứng tạo muối nội phức giữa complexon với ion kim loại cần xác định – và dựa vào phản ứng tạo muối nội phức giữa thuốc thử hữu cơ là chất chỉ thị kim loại và ion kim loại cần xác định. Cả 2 phản ứng này chỉ xảy ra tốt ở pH nhất định, do đó phải dùng những hỗn hợp đệm thích hợp. Ngoài ra còn rất nhiều trường hợp trong các phương pháp định lượng khác nhau: phương pháp trắc quang, phương pháp cực phổ… cũng cần dùng hỗn hợp đệm.

Ngoài ra dung dịch đệm còn có vai trò rất to lớn trong đời sống và trong khoa học kĩ thuật. Các dịch của cơ thể người có giá trị pH xác định, để thực hiện chức năng sinh lí của nó vì vậy trị số pH chỉ được phép dao động trong một khoảng rất hẹp.

Ví dụ: dịch dạ dày có pH từ 1,6 đến 1,8. Máu có pH từ 7,35 đến 7,45. Nếu pH của máu thấp hơn 7 hay cao hơn 7,8 ta sẽ chết. Trong cơ thể động vật, hai hệ đệm H2CO3 + Na2CO3 và NaH2Po4 + Na2HPO4 có nhiệm vụ duy trì pH không biến đổi. Các men tiêu hóa thức ăn hoạt động mạnh nhất ở pH xác định. Nhiều phản ứng hóa học, phản ứng sinh hóa được tiến hành ở pH xác định nhờ dung dịch đệm.