Dung dịch đệm

Dung dịch đệm là dung dịch bao gồm 1 axit và 1 bazo yếu mà khi ta thêm vào dung dịch đó 1 lượng vừa phải ion H⁺ hoặc OH^– hoặc pha loãng bằng nước thì độ pH của nó hầu như không thay đổi hoặc thay đổi rất ít. Chẳng hạn như dung dịch đệm gồm NH₃ và NH₄Cl, vì NH₃ phản ứng với nước cho ra ion NH₄⁺ và OH^– và NH₄Cl phân ly hoàn toàn ra NH₄⁺ và Cl^– nên cân bằng sẽ được thiết lập giữa NH₃, NH₄⁺, OH^– và Cl^–. Từ đó, nếu thêm H⁺ vào dung dịch đệm này thì H⁺ lại phản ứng với NH₃ cho ra NH₄⁺, NH₄⁺ tiếp tục phản ứng với OH^– có sẵn trong dung dịch đệm ra nước. Tương tự cho OH^– vào cũng vậy, nó sẽ tiếp tục tác dụng với ion có sẵn trong dung dịch và tạo ra 1 lượng tương đương trùng với một trong những chất có sẵn còn lại, các phản ứng cứ lặp lại vì vậy độ pH hầu như không thay đổi.

Ví dụ :

Trong trường hợp có dung đệm gồm CH₃COOH và CH₃COONa 0,1M. CH₃COONa phân ly hoàn toàn thành CH₃COO^– và Na⁺ nên [CH₃COO^–] = 0,1 M. Còn CH₃COOH phân ly không hoàn toàn ra CH₃COO^– và H⁺, vì phân ly không hoàn toàn nên chỉ 1 phần nhỏ CH₃COOH bị phân ly. Đặt x=[H+] = [CH₃COO^–] thì phần [CH3COOH] bị phân ly cũng là x. [CH₃COOH] chưa bị phân ly còn lại 0,1-x. [CH₃COO^–] có ở sự phân ly của CH₃COONa và CH₃COOH nên tổng [CH₃COO^–] là 0,1+ x.

Từ đó, có thể thiết lập hằng số cân bằng K =10^-4,75 = ([CH₃COO^–].[H⁺])/[CH₃COOH] (nồng độ CH3COOH còn lại sau phân ly).

Mà [H+] phân ly ra là rất nhỏ nên xem như không đáng kể, do đó [CH3COOH] sau phân ly ~ 0,01M. Giải phương trình 0,1x/0,1 = 10^-4,75=> [H+]= x=10^-4,75

Vậy độ pH của dung dịch đệm trên = -lg [H+] = -lg 10^-4,75=4,75.

Xét sự biến đổi pH khi :

– 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 thì 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 dung dịch CH₃COOH 0,1M và CH₃COONa 0,1M : pH = 4,74

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

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

Ta nói: dung dịch hỗn hợp axit axetic và natri axetat có tác dụng đệm giữ cho pH hầu như không đổi khi thêm một lượng nhỏ axit, bazơ hoặc pha loãng với nước.

 Có 3 loại dung dịch đệm:
– Dung dịch đệm axit là hệ dung dịch đệm được hình thành bằng cách trộn lẫn một axit yếu với muối của nó với một bazơ mạnh.
– Dung dịch đệm bazơ là dung dịch đệm được hình thành bằng cách trộn lẫn một bazơ yếu với muối của nó với một axit mạnh.
– Dung dịch đệm tạo thành bởi 2 chất lưỡng tính axit-bazơ

Các hệ dung dịch đệm thông dụng : CH₃COOH và CH₃COO^– ; NH₄⁺ và NH_3, Na₂HPO₄ và NaH₂PO_4,…

Hiện công ty vật tư KHKT Thịnh Phát cung cấp gói dung dịch chuẩn pH Buffer Powder dạng bột với hệ đệm cao và nhiều điểm sử dụng cho việc hiệu chỉnh pH. 

Kha Linh