Phụ lục 5: Cách giải chính xác hơn cho cân bằng axit-bazơ

Trở về Mục lục cuốn sách

Trong Chương 5, chúng tôi đã giới thiệu một số cân bằng axit-bazơ đơn giản, với các biểu thức cân bằng không phức tạp và giải được bằng những công thức bậc hai, hoặc bằng phương pháp xấp xỉ. Trong nhiều trường hợp, các biểu thức trên chỉ phù hợp với các dung dịch loãng, hoặc trong trường hợp mà một thành phần có mặt với lượng rất nhỏ. Những phương thức này thường vẫn áp dụng được, ngoại trừ những trường hợp đặc biệt. Ở phụ lục này, chúng tôi sẽ rút ra những biểu thức chính xác mà ta phải sử dụng khi cách tính xấp xỉ ở Chương 5 không phát huy tác dụng. Ta sẽ thấy cách giải quyết bài toán cân bằng khi sự đóng góp của proton hoặc các ion hydroxit từ sự phân li nước không thể bỏ qua được nữa. Ta sẽ tiến hành tính toán chính xác để suy ra phương trình cân bằng cho các axit yếu cùng muối của chúng, và sẽ thấy rằng các cân bằng axit yếu ở Mục 5-7 và cân bằng thủy phân ở Mục 5-8 thực ra chỉ là những trường hợp đặc biệt của cùng một quá trình chung. Phương trình chính xác, do đó, sẽ cho phép ta tính được ứng xử chuẩn độ của một axit yếu khi được chuẩn độ bằng bazơ mạnh, và so sánh được những kết quả này với kết quả chuẩn độ axit mạnh ở Mục 5-5.

Axit mạnh và yếu: đóng góp từ sự phân ly của nước

Ở mục 5-5, ta đã nói rằng khi thêm một axit mạnh vào nước, hiệu ứng này tương đương với việc thêm cùng lượng ion hydro, bởi axit nêu trên hoàn toàn phân ly. Song axit không phải là nguồn duy nhất cung cấp các ion hydro: bản thân nước cũng phân ly:

H2O  H+ + OH

với một hằng số phân ly hay tích số ion là

[H+][OH] = Kw = 1014

Liệu nguồn cấp proton này có quan trọng không?

Với một dung dịch axit nitric 0,01M, câu trả lời là không. Hằng số ion hydro từ axit là 1012 mol lit1, còn [H+] phân ly từ nước thì ngay cả trong nước tinh khiết chỉ có 107, chỉ bằng 1 phần một trăm nghìn. Bởi lượng H+ bổ sung từ axit sẽ áp đảo sự phân ly của nước, nên mức độ đóng góp của [H+] từ nước thực tế còn nhỏ hơn. Ta có thể tính nồng độ ion hydroxit (vốn chỉ do nước phân ly) từ biểu thức cân bằng sau:

[OH] = \frac{K_w}{{[H^+]}_t} = \frac{10^{-14}}{10^{-2}} = 10^{-2}

Ở đây [H+]t là tổng lượng cấp ion hydro từ tất cả các nguồn khác nhau.

Proton không có nhãn hiệu gì. Với từng ion hydroxit được tạo ra nhờ phân ly của nước thì có một ion hydro được tạo ra. Bởi vậy nồng độ của các ion hydro chỉ do sự phân ly của nước là

[H+]w = [OH] = 1012 mol lit1

và lượng này hoàn toàn bỏ qua được khi so với 102 mol lit1 ion hydro từ axit nitric.

Ví dụ 1

Độ pH của dd HCl 106 M bằng bao nhiêu?

Lời giải gần đúng.

[H+] = 106 mol lit1 và pH = 6,0

Kiểm tra hệ số phân ly của nước

[H+]w = [OH] = 1014  / 106 = 108 mol lit1

Lượng đóng góp nồng độ ion hydro từ nước mới chỉ bằng 1% so với lượng đóng góp từ axit thêm vào. Nếu bỏ qua [H+]w  thì chỉ phạm phải sai số 1% về nồng độ ion hydro.

(Còn tiếp)

1 Phản hồi

Filed under Tin học

One response to “Phụ lục 5: Cách giải chính xác hơn cho cân bằng axit-bazơ

  1. Pingback: Những nguyên lý hóa học | Blog của Chiến

Gửi phản hồi

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Log Out / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Log Out / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Log Out / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Log Out / Thay đổi )

Connecting to %s