1. Khái niệm dung lượng đệm (β)
Dung lượng đệm (Buffer Capacity) ký hiệu là β, cho biết lượng axit hoặc bazơ mạnh cần thêm vào 1 lít dung dịch để thay đổi pH 1 đơn vị.
Công thức định nghĩa tổng quát:
\[\beta = \frac{dC_b}{d(\text{pH})} = -\frac{dC_a}{d(\text{pH})}\]
Trong đó:
-
\(C_b\): nồng độ bazơ mạnh (mol/L) đã thêm vào.
-
\(C_a\): nồng độ axit mạnh (mol/L) đã thêm vào.
Nếu β lớn → dung dịch có khả năng chống biến động pH cao.
Nếu β nhỏ → pH thay đổi mạnh chỉ với lượng nhỏ axit/bazơ.
2. Mối quan hệ giữa β và độ kiềm
Với các dung dịch có hệ đệm cacbonat (H₂CO₃ / HCO₃⁻ / CO₃²⁻), như hầu hết nước tự nhiên và nước thải trung tính, β có thể ước tính từ độ kiềm (Alkalinity) như sau:
\[\boxed{\beta \approx 2.303 \times \text{Alk}_{eq}}\]
Trong đó:
\[\text{Alk}_{eq} = \frac{\text{Alk (mg/L as CaCO₃)}}{50 \times 1000}\]
(vì 1 đương lượng CaCO₃ = 50 g)
Ví dụ:
Cho nước thải có Alk = 100 mg/L CaCO₃
\[\text{Alk}_{eq} = \frac{100}{50\times1000} = 0.002\ \text{eq/L}\]
Suy ra :
\[\boxed{\beta = 2.303 \times 0.002 = 0.0046~\mathrm{mol\,L^{-1}\,pH^{-1}}}\]
→ Cần 0.0046 mol OH⁻ (≈ 0.18 g NaOH/L) để tăng pH 1 đơn vị quanh vùng 7–8.
3. Dung lượng đệm và vùng pH
Dung lượng đệm phụ thuộc mạnh vào pH và hệ ion hiện diện.
Với hệ cacbonat, vùng đệm mạnh...