SGK Hóa Học 11 - Bài 3: Sự điện ly của nước, pH - Chất chỉ thị aixit bazơ
sụ ĐIỆN LI CỦA NƯỚC. pH. CHẤT CHỈ THỊ AXIT-BAZO £3 Biết đánh giá độ axit và độ kiềm cúa các dung dịch theo nồng độ ion H+ và pH. & Biết màu của một số chất chí thị trong dung dịch ớ các khoáng pH khác nhau. - NƯỚC LÀ CHẤT ĐIỆN LI RẤT YÊU Sụ điện li của nước Bằng dụng cụ đo nhạy, người ta thấy nước cũng dẫn điện nhưng cực kì yếu. Nước điện li rất yếu : H2O H+ + OH- (1) Thực nghiệm đã xác định được rằng, ở nhiệt độ thường cứ 555 triệu phân tử HọO chỉ có một phân tử phân li ra ion. Tích số ion của nước Từ phương trình điện li của HọQ (1), ta thấy một phân tử H,0 phân li ra một ion H+ và một ion OH“, nghĩa là trong nước nồng độ H+ bằng nồng độ OH~. Nước có môi trường trung tính, nên có thể định nghĩa : Môi trường trung tính là môi trường trong đó [H+] = [OH-]. Bằng thực nghiệm, người ta đã xác định được nồng độ của chúng như sau : [H+] = [OH-] = 1,0.10-7 (mol/1) ở 25°c Đặt kh2o (25°C) = [H+].[OH-] = 1,0.10-7 X 1,0.10-7 = 1,0.10"14 Tích số KHoo =ị H+j.^OH- ! được gọi là tích số ion của nước. Tích số này là hằng số ở nhiệt độ xác định, tuy nhiên giá trị tích số ion của nước là 1,0.10“14 thường được dùng trong các phép tính, khi nhiệt độ không khác nhiều với 25°c. Một cách gần đúng, có thể coi giá trị tích số ion của nước là hằng số cả trong dung dịch loãng của các chất khác nhau. Ý nghĩa tích số ion cúa nước Mói trường axit Khi hoà tan axit vào nước, nồng độ H+ tãng, vì vậy nồng độ OH_ phải giảm sao cho tích số ion của nước không đổi. Thí dụ, hoà tan axit HC1 vào nước để nồng độ H+ bằng l,0.10~3M, thì nồng độ OH~ là : l,0.10~14 „„ [OH-] = = l,0.10_11M l,0.10~3 Vậy môi trường axit là môi trường trong đó : [H+] > [OH-] hay [H+] > 1,0.10"7M Môi trường kiềm Khi hoà tan bazơ vào nước, nồng độ OH“ tăng, vì vậy nồng độ H+ phải giảm sao cho tích số ion của nước không đổi. Thí dụ, hoà tan bazơ vào nước để nồng độ OH~ bằng l,0.10_5M thì nồng độ H+ là : [H+] = I’P/O-S = l,0.10’9M l,0.10"5 Vậy mỏi trường kiểm là môi trường trong đó : [H+] < [OH-] hay [H-] < Ẹ0.10~7M Những thí dụ trên cho thấy, nếu biết nồng độ H+ trong dung dịch nước thì nồng độ OH~ cũng được xác định và ngược lại. Vì vậy, độ axit và độ kiềm của dung dịch có thể được đánh giá chỉ bằng nồng độ H+ : Môi trường trung tính : [H+] = 1,0.10~7M. Môi trường axit: [H+] > l,0.10_7M. Môi trường kiềm : [H+] < l,0.10_7M. - KHÁI NIỆM VỀ pH CHẤT CHỈ THỊ AXIT - BAZƠ Khái niệm về pH Như đã thấy ở trên, có thể đánh giá độ axit và độ kiềm của dung dịch bằng nồng độ H+. Nhưng dung dịch thường dùng có nồng độ H+ nhỏ. Để tránh ghi nồng độ H+ với số mũ âm, người ta dùng giá trị pH với quy ước như sau : [H+] = 1,O.1O-PH« M. Nếu [H+] = l,0.10-aM thì pH = a Thí dụ : [H+] = 1,0.10~2M => pH - 2,00 : môi trường axit [H+] = l,0.10_7M => pH - 7,00 : môi trường trung tính. [H+] = l,0.10_1°M => pH = 10,00 : môi trường kiềm. Thang pH thường dùng có giá trị từ 1 đến 14. Giá trị pH có ý nghĩa to lớn trong thực tế. Chẳng hạn, pH của máu người và động vật có giá trị gần như không đổi. Thực vật chỉ có thể sinh trưởng bình thường khi giá trị pH của dung dịch trong đất ở trong khoảng xác định đặc trưng cho mỗi loại cây. Tốc độ ăn mòn kim loại trong nước tự nhiên phụ thuộc rất nhiều vào giá trị pH của nước mà kim loại tiếp xúc. Chất chí thị axit - bazơ Chất chỉ thị axit - bazơ là chất có màu biến đổi phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch. Thí dụ, màu của hai chất chỉ thị axit - bazơ là quỳ và phenolphtaỉein trong dung dịch ở các khoảng pH khác nhau được đưa ra trong bảng 1.1. Bang 1.1. Màu của quỳ và phenolphtalein trong dung dịch ở các khoảng pH khác nhau Quỳ đỏ pH < 6 ———J tím xanh pH > 8 Phenolphtalein pH < 8,3 không màu pH > 8,3 hồng(z) Về mặt toán học pH = -lg[H+]. Trong xút đặc, màu hồng bị mất. Trộn lẫn một số chất chỉ thị có màu biến đổi kế tiếp nhau theo giá trị pH, ta được hỗn hợp chất chỉ thị vạn năng. Dùng băng giấy tẩm dung dịch hỗn hợp này có thể xác định được gần đúng giá trị pH của dung dịch (hình 1.2). [H+] 10_1 10"2 10’3 10-4 10“5 10“6 10“7 10-8 10“9 10“1° 10’12 1Q-14 M •* t > độ axit tăng trung tính độ kiềm tăng Hình 1.2.A/ỔM của chất chỉ thị vạn năng (thuốc thử MERCK của Đức) ở các giá trị pH khác nhau Để xác định tưomg đối chính xác giá trị pH của dung dịch, người ta dùng máy đo pH. BÀI TẬP Tích số ion của nước là gì và bằng bao nhiêu ở 25°c ? Phát biểu các định nghĩa môi trường axit, trung tính và kiềm theo nồng độ H+ và pH. Chất chỉ thị axit - bazơ là gì ? Hãy cho biết màu của quỳ và phenolphtalein trong dung dịch ở các khoảng pH khác nhau. Một dung dịch có [OH ] = 1,5.10“5M. Môi trường của dung dịch này là axit trung tính c. kiềm D. không xác định được Tính nồng độ H+, OH-,và pH của dung dịch HCI 0.10M và dung dịch NaOH 0.010M. Trong dung dịch HCI 0,01 OM, tích số ion của nước là [H+] [OH-] > 1.0.10-14 c. [H+] [OH-] < 1.0.10-14 [H+] [OH“] = 1,0.10~14 D. không xác định được. -Tư liệu GIÁ TRỊ pH CỦA MỘT sô' DỊCH LỎNG THÔNG THƯỜNG Mau pH Dịch dạ dày 1,0 -2,0 Nước chanh -2,4 Giấm 3,0 Nước nho -3,2 Nước cam -3,5 Nước tiểu 4,8-7,5 Nước để ngoài không khí 5,5 Nước bọt 6,4-6,9 Sữa 6,5 Máu 7,30 - 7,45 Nước mát 7,4