Môi trường_ Độ Ph
Thuật ngũ pH được sử dụng rộng rãi để biểu diễn tính acid hoặc tính kiềm của dung dịch. pH là chỉ số biểu diễn nồng độ của ion-hydro, hay nói chính xác hơn là nồng độ họat tính của ion-hydro.pH có vai trò quan trọng trong hầu hết các quá trình của lĩnh vực kỹ thuật môi trường.
Tel: (08)5150181
COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG
Fax: (08)8114594
TAÀM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT
CHÖÔNG 1
ÑOÄ PH
1.1 GIÔÙI THIEÄU CHUNG
Thuaät ngöõ pH ñöôïc söû duïng roäng raõi ñeå bieåu dieãn tính acid hoaëc tính kieàm cuûa dung dòch. pH
laø chæ soá bieåu dieãn noàng ñoä cuûa ion – hydro, hay noùi chính xaùc hôn laø noàng ñoä hoaït tính cuûa
ion – hydro. pH coù vai troø quan troïng trong haàu heát caùc quaù trình cuûa lónh vöïc kyõ thuaät moâi
tröôøng. Trong lónh vöïc caáp nöôùc, pH laø yeáu toá quan troïng aûnh höôûng ñeán quaù trình keo tuï hoùa
hoïc, khöû truøng, laøm meàm vaø kieåm soaùt tính aên moøn cuûa nöôùc. Trong xöû lyù nöôùc thaûi baèng caùc
quaù trình sinh hoïc, pH phaûi ñöôïc duy trì trong giôùi haïn toái öu cho söï phaùt trieån cuûa vi sinh vaät.
Caùc quaù trình hoùa hoïc söû duïng ñeå keo tuï nöôùc thaûi, laøm khoâ buøn hoaëc oxy caùc hôïp chaát nhö
ion cyanua, thöôøng ñoøi hoûi pH phaûi ñöôïc duy trì trong moät giôùi haïn heïp. Vì nhöõng lyù do treân
vaø vì caùc moái quan heä cô baûn giöõa pH, ñoä acid vaø ñoä kieàm, caàn phaûi hieåu bieát veà lyù thuyeát
cuõng nhö thöïc teá pH.
1.2 LYÙ THUYEÁT pH
Khaùi nieäm veà pH ñöôïc phaùt trieån töø haøng loaït caùc nghieân cöùu daãn ñeán hieåu bieát ñaày ñuû hôn veà
acid vaø base. Vôùi söï khaùm phaù cuûa Cavendish naêm 1366 veà hydro, ngay sau ñoù moïi ngöôøi ñeàu
bieát taát caû acid chöùa nguyeân toá hydro. Caùc nhaø hoùa hoïc ñaõ tìm thaáy raèng caùc phaûn öùng trung
hoøa giöõa acid vaø base luoân luoân taïo thaønh nöôùc. Töø khaùm phaù treân vaø caùc thoâng tin lieân quan,
ngöôøi ta keát luaän raèng base chöùa caùc nhoùm hydroxyl.
Naêm 1887 Arrhenius thoâng baùo lyù thuyeát cuûa oâng veà söï phaân ly thaønh ion (ionization). Töø ñoù
ñeán nay acid ñöôïc coi laø caùc chaát khi phaân ly taïo thaønh ion – hydro vaø base khi phaân ly taïo
thaønh ion hydroxyl. Theo khaùi nieäm cuûa Arrhenius, trong dung dòch, acid maïnh vaø base maïnh
coù khaû naêng phaân ly cao, acid yeáu vaø base yeáu coù khaû naêng phaân ly keùm trong dung dòch
nöôùc. Söï ra ñôøi vaø phaùt trieån caùc thieát bò thích hôïp ño noàng ñoä hoaëc hoaït tính cuûa ion – hydro
ñaõ chöùng minh lyù thuyeát treân.
ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 1-1
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181
COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG
Fax: (08)8114594
TAÀM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT
Ño hoaït ñoä cuûa ion hydro
Ñieän cöïc hydro laø thieát bò thích hôïp ñeå ño ñoä hoaït tính cuûa ion – hydro. Cuøng vôùi vieäc söû duïng
ñieän cöïc hydro, ngöôøi ta tìm thaáy raèng nöôùc tinh khieát phaân ly cho noàng ñoä ion hydro caân baèng
khoaûng 10-7 mol/l.
H 2O H+ + OH- (1 – 1)
Vì nöôùc phaân ly taïo thaønh moät ion – hydroxyl vaø moät ion – hydro neân roõ raøng raèng coù khoaûng
10-7 mol/l ion – hydroxyl cuõng ñöôïc taïo thaønh. Thay theá vaøo phöông trình caân baèng ta coù:
{H }{OH } = K
+ −
(1 – 2)
{H 2 O}
Nhöng vì noàng ñoä cuûa nöôùc laø raát lôùn ([6,02 x 1023 x 1.000/18] mol/l) vaø giaûm ñi raát ít do bò
phaân ly neân coù theå ñöôïc xem laø haèng soá (hoaït tính cuûa noù töông ñöông vôùi 1,0) vaø phöông
trình (1 – 2) coù theå ñöôïc vieát thaønh:
{H+} {OH-} = Kn (1 – 3)
vaø ñoái vôùi nöôùc tinh khieát ôû 200C,
{H+} {OH-} = 10-7 x 10-7 = 10-14
Haèng soá naøy laø tích ion hoaëc haèng soá phaân ly cuûa nöôùc.
Khi cho vaøo nöôùc moät acid, noù phaân ly trong nöôùc vaø hoaït tính ion – hydro taêng leân; tieáp theo,
hoaït tính ion – hydroxyl phaûi giaûm xuoáng tuaân theo haèng soá phaân ly. Ví duï, neáu acid ñöôïc cho
vaøo nöôùc ñeå taêng noàng ñoä hoaït tính {H+} ñeán 10-1 thì noàng ñoä hoaït tính {OH-} phaûi giaûm ñeán
10-13, ñeå coù:
10-1 x 10-13 = 10-14
Ngöôïc laïi, neáu base ñöôïc cho vaøo nöôùc ñeå taêng noàng ñoä {OH-} ñeán 10-3 thì noàng ñoä {H+}
giaûm ñeán 10-11. Vaø moät ghi nhôù quan troïng laø {OH-} vaø {H+} khoâng bao giôø giaûm ñeán zero.
ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 1-2
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181
COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG
Fax: (08)8114594
TAÀM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT
Khaùi nieäm cô baûn pH
Vieäc bieåu diễn hoaït tính ion – hydro döôùi daïng noàng ñoä mol laø khoâng thuaän tieän. Ñeå khaéc
phuïc khoù khaên naøy, naêm 1909 Sorenson kieán nghò bieåu dieån noàng ñoä hoaït tính cuûa ion –
hydro döôùi daïng logarithm aâm vaø kí hieäu laø pH+. Kyù hieäu cuûa oâng ñöôïc thay theá baèng kyù hieäu
ñôn giaûn hôn laø pH vaø ñöôïc bieåu dieån baèng
1
pH = - log{H+} hoaëc pH = log (1 – 5)
+
{H }
vaø pH thöôøng naèm trong daõy töø 0 ñeán 14, vôùi pH 7 ôû 250C bieåu diễn tính trung hoøa tuyeät ñoái.
Daõy acid Daõy kieàm
0 7 14
Thang pH
Vì haèng soá Kn thay ñoåi theo söï thay ñoåi nhieät ñoä, neân pH cuûa tính trung hoøa cuõng thay ñoåi
cuøng vôùi nhieät ñoä, laø 7,5 ôû 00C vaø 6,5 ôû 600C. Tính acid taêng khi giaù trò pH giaûm vaø tính kieàm
taêng khi giaù trò pH taêng.
1.3 ÑO pH
Ñieän cöïc hydro laø tieâu chuaån tuyeät ñoái ñeå ño pH. Nhöng noù khoâng thuaän lôïi vaø khoâng thích
öùng ñöôïc vieäc söû duïng roäng raõi, ñaëc bieät trong caùc nghieân cöùu ngoaøi hieän tröôøng hoaëc ñoái vôùi
caùc dung dòch coù chöùa caùc chaát haáp phuï leân platin ñen. Söï thay ñoåi cuûa caùc chaát chæ thò ñöôïc
chuaån ñoä vôùi ñieän cöïc ñeå xaùc ñònh tính chaát ñoä maøu cuûa chuùng ôû caùc möùc ñoä thay ñoåi cuûa pH.
Töø nhöõng nghieân cöùu naøy, coù theå xaùc ñònh moät caùch chính xaùc vieäc choïn chaát chæ thò coù khaû
naêng thay ñoåi ñoä maøu moät caùch ñaùng keå trong daõy pH coù lieân quan. Vieäc söû duïng chaát chæ thò
ñöôïc thay theá baèng vieäc phaùt trieån ñieän cöïc thuûy tinh.
Khoaûng naêm 1925, ngöôøi ta ñaõ tìm thaáy ñieän cöïc coù theå ñöôïc cheá taïo baèng thuûy tinh vaø coù khaû
naêng ño ñöôïc hoaït tính cuûa ion – hydro maø khoâng bò aûnh höôûng cuûa haàu heát caùc ion khaùc.
Vieäc söû duïng noù trôû thaønh phöông phaùp tieâu chuaån ñeå ño pH.
ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 1-3
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181
COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG
Fax: (08)8114594
TAÀM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT
Ño baèng ñieän cöïc thuûy tinh
Caùc loaïi maùy ño pH söû duïng ñieän cöïc thuûy tinh do nhieàu coâng ty cheá taïo. Chuùng thay ñoåi töø
caùc loaïi maùy pH coâng tröôøng söû duïng pin vôùi giaù vaøi traêm USD ñeán caùc loaïi thieát bò coù ñoä
chính xaùc cao vôùi giaù hôn ngaøn USD. Caùc loaïi maùy ño pH söû duïng ñieän 110V ñöôïc cheá taïo töø
nhöõng naêm 1940 vaø ñaùp öùng ñöôïc haàu heát caùc yeâu caàu cuûa phoøng thí nghieäm, chuùng coù khaû
naêng ño ñöôïc pH vôùi ñoä chính xaùc 0,1 ñôn vò. Caùc maùy ño pH di ñoäng söû duïng pin thích hôïp
vôùi vieäc ñi coâng tröôøng.
Vieäc ño pH coù theå ñöôïc thöïc hieän trong raát nhieàu loaïi vaät lieäu vaø ôû caùc ñieàu kieän raát khaùc
nhau, ñieàu naøy cho thaáy phaûi löu yù ñeán loaïi ñieän cöïc. Vieäc ño caùc giaù trò pH cao hôn 10 vaø ôû
nhieät ñoä cao toát nhaát ñöôïc thöïc hieän vôùi caùc ñieän cöïc thuûy tinh ñaëc bieät. Caùc thieát bò ño pH
thöôøng ñöôïc chuaån ñoä baèng caùc dung dòch pH chuaån.
1.4 PHAÂN TÍCH SOÁ LIEÄU pH
Soá lieäu pH luoân luoân ñöôïc phaân tích döôùi daïng hoaït tính cuûa ion – hydro, laø soá ño cuûa tính
acid hoaëc kieàm cuûa dung dòch. Moät caùch gaàn ñuùng, coù theå giaû thieát noàng ñoä cuûa ion – hydro
{H+} = {H+} noàng ñoä hoaït tính cuûa ion – hydro. Vì vaäy,
ôû pH = 2 {H+} = 10-2
ôû pH = 10 {H+} = 10-10
ôû pH = 4,5 {H+} = 10-4,5
pH khoâng ño ñoä acid toång coäng hoaëc ñoä kieàm toång coäng. Ñieàu naøy coù theå ñöôïc trình baøy baèng
vieäc so saùnh pH cuûa dung dòch acid sulfuric vaø acid acetic N/10. pH cuûa dung dòch acid
sulfuric khoaûng 1 vì noù coù phaân ly maïnh hôn vaø pH cuûa dung dòch acid acetic khoaûng 3 vì noù
phaân ly yeáu hôn.
Trong moät vaøi thí duï pOH, hoaëc hoaït tính cuûa ion-hydroxyl, cuûa dung dòch laø moái quan taâm
chính. Ngöôøi ta thöôøng tính pOH baèng caùch söû duïng moái quan heä ñaõ cho trong Phöông trình
(1-3). Pheùp tính gaàn ñuùng ñöôïc thöïc hieän töø moái quan heä:
pH + pOH = 14 (1 - 6)
hoaëc pOH = 14 – pH (1 - 7)
ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 1-4
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181
COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG
Fax: (08)8114594
TAÀM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT
[OH-] vaø [H+] cuûa dung dòch khoâng bao giôø giaûm ñeán zero.
Khaùi nieäm cô baûn cuûa pOH, hoaëc hoaït tính cuûa ion – hydroxyl laø ñaëc bieät quan troïng trong caùc
phaûn öùng keát tuûa lieân quan ñeán vieäc taïo thaønh hydroxide. Ví duï, vieäc keát tuûa Mg2+ trong quaù
trình laøm meàm nöôùc baèng voâi vaø trong quaù trình keo tuï hoùa hoïc söû duïng pheøn saét vaø pheøn
nhoâm.
Các vấn đề :
1. Mối quan hệ (a) giữa pH và ion Hidro (b) giữa pH và ion Hidroxit
2. Tìm pH của dung dịch chứa :
a) 1.008 g H+ / lit
b) 0.1008 g H+ / lit
c) 1.7x10^8 g OH / lit
3. Hai dung dịch có pH lần lượt là 4.0 và 6.0 .Tìm nồn độ H+ và OH trong mỗi dung dịch.
4. Nếu pH giảm di 1 đơn vị thì hoạt độ ion H+ sẽ tăng bao nhiêu ?
5. Nếu hoạt độ ion H+ giảm đi một nửa thì pH sẽ tăng bao nhiêu đơn vị ?
6. Tính pH của dung dịch HCL 2.0 N
7. Tính pH của dung dịch NaOH 0.02 N
8. Nồng độ [OH] bằng bao nhiêu nếu [H+] =3.0x10^2 mol/lit
ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 1-5
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
