1. Khái niệm về dung lượng đệm (β)

Dung lượng đệm β được định nghĩa là:

\[\beta = \frac{dC_b}{d(\mathrm{pH})} = -\frac{dC_a}{d(\mathrm{pH})}\]

trong đó:

  • \(C_b\)​: lượng bazơ mạnh thêm vào (mol/L),

  • \(C_a\): lượng axit mạnh thêm vào (mol/L).

Ý nghĩa: β biểu thị mức độ “chống lại” sự thay đổi pH của dung dịch.
β càng lớn ⇒ dung dịch càng ổn định với các tác động axit/bazơ ⇒ khả năng đệm cao.

Đơn vị: mol·L⁻¹·pH⁻¹.

2. Nguồn gốc các thành phần đệm trong nước

Trong nước tự nhiên và nước thải, hệ đệm quan trọng nhất là hệ cacbonat:

\[\mathrm{CO_2(aq) + H_2O \leftrightharpoons H_2CO_3 \leftrightharpoons H^+ + HCO_3^- \leftrightharpoons 2H^+ + CO_3^{2-}}\]

Các hằng số cân bằng ở 25°C:

\[K_1 = 10^{-6.35}, \quad K_2 = 10^{-10.33}, \quad K_w = 10^{-14}\]

Bên cạnh đó, nước tự thân cũng tạo một hệ đệm rất yếu:

\[\mathrm{H_2O \leftrightharpoons H^+ + OH^-}\]

3. Biểu thức tổng quát của β

Từ các phương trình cân bằng và bảo toàn điện tích, có thể biểu diễn β như sau (★):

\[\beta = 2.303 \Bigg( [\mathrm{H_2CO_3}]\frac{K_1[\mathrm{H^+}]}{(K_1+[\mathrm{H^+}])^2} + [\mathrm{HCO_3^-}]\frac{K_2[\mathrm{H^+}]}{(K_2+[\mathrm{H^+}])^2} + [\mathrm{H^+}] + [\mathrm{OH^-}] \Bigg)\]

  • Hai hạng đầu: đệm cacbonat.

  • Hai hạng cuối: đệm nước (ion H⁺, OH⁻).

Ta sẽ xét ba khoảng pH để rút gọn biểu thức (★).

4. Chứng minh mô hình β theo ba vùng pH

(1) Vùng pH < 6

Ở pH thấp:

  • [H+]≫K1,K2

  • [OH−]=Kw/[H+]≪[H+]

Khi đó, các hạng cacbonat trong (★) gần như bằng 0, chỉ còn đệm nước:

\[\beta \approx 2.303\,[\mathrm{H^+}]\]

Ý nghĩa: pH càng thấp, càng cần ít H⁺ để thay đổi pH ⇒ β nhỏ, nước mất đệm.

(2) V...

Nội dung này có tính phí.

Nếu là thành viên, bạn cần đăng nhập để xem hoặc đăng ký gói trả phí!

Đăng nhập / Đăng ký

Bạn nên đăng nhập trước khi trả phí.
Xem hướng dẫn đăng ký tài khoản trả phí bấm vào đây.
Bạn cần hỗ trợ vui lòng liên hệ Zalo hoặc Facebook.