Sự điện li của nước, tích số ion của nước. pH là gì? Chất chỉ thị Axit Bazơ là gì? - Lý thuyết hóa 11 bài 3

Bài viết cũng giúp các em có thể trả lời nhiều câu hỏi về sự điện li của nước, tích số ion của nước bằng bao nhiêu? pH là gì? cách xác định môi trường axit, trung tính và kiềm theo nồng độ H⁺ và pH như thế nào ? chất chỉ thị axit bazơ là gì?...

I. Nước là chất điện li rất yếu

1. Sự điện li của nước

- Từ thực nghiệm cho thấy, nước là chất điện ly cực yếu (nước điện li theo phản ứng thuận nghịch):

 H₂O  H⁺ + OH^-

2. Tích số ion của nước

- Môi trường trung tính là môi trường trong đó: [H⁺] = [OH^-]

- Bằng thực nghiệm, người ta xác định được nồng độ của H⁺ và OH^- như sau:

  [H⁺] = [OH^-] = 1,0.10^-7 (mol/l) ở 25⁰C.

- Tích số ion của nước là:

 K_{H2O (25⁰C)} = [H⁺].[OH^-] = 1,0.10^-14.

> Lưu ý: Tích số ion của nước chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.

3. Ý nghĩa tích số ion của nước

a) Môi trường axit

- Khi hoà tan axit vào nước, nồng độ H⁺ tăng, vì vậy nồng độ OH⁻ phải giảm sao cho tích số ion của nước không đổi.

* Ví dụ: Khi hòa tan axit HCl vào nước để nồng độ H⁺ bằng 1,0.10^-3M, thì nồng độ OH⁻ là:

Vì có: 

→ Môi trường axit là môi trường trong đó:

 [H⁺] > [OH^–] ⇒ [H⁺] > 1,0.10^-7.

b) 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.

* Ví dụ: Khi hoà tan bazơ vào nước để nồng độ OH⁻ bằng 1,0.10⁻⁵ M thì nồng độ H⁺ là:

Vì có: 

→ Môi trường kiềm là môi trường trong đó:

 [H⁺] < [OH^–] ⇒ [H⁺] < 1,0.10^-7.

⇒ Nếu cho biết nồng độ H⁺ trong dung dịch nước thì ta sẽ xác định được nồng độ OH^- và ngược lại. Độ axit và độ kiềm của dung dịch có thể được đánh giá chỉ bằng nồng độ H⁺:

- Môi trường trung tính có : [H⁺] = 1,0.10^-7M.

- Môi trường axit có : [H⁺]  > 1,0.10^-7M.

- Môi trường kiềm (bazơ) có : [H⁺] < 1,0.10^-7M.

- pH càng nhỏ thì dung dịch có độ axit càng lớn. pH càng lớn thì dung dịch có độ bazơ càng lớn.

II. Khái niệm về pH. Chất chỉ thị axit - bazơ

1. Khái niệm về pH

• Để đánh giá độ axit và độ kiềm của dung dịch một cách thuận lợi (tránh dùng những nồng độ với số mũ âm) người ta dùng chỉ số pH với quy ước như sau:

Khi đó, ta thấy:

- Môi trường trung tính có : [H⁺] = 10^-7M → pH = -lg[H⁺] = 7;

- Môi trường axit có : [H⁺]  > 10^-7M →  pH < 7 ;

- Môi trường kiềm (bazơ) có : [H⁺] < 10^-7M →  pH > 7.

• Thang pH thường dùng có giá trị từ 1 đến 14.

• Giá trị pH có ý nghĩa to lớn trong thực tế như 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.

2. Chất chỉ thị axit - bazơ

• Chất chỉ thị axit - bazơ là chất có màu biến đổi phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch.

• Màu của hai chất chỉ thị axit - bazơ là quỳ và phenolphtalein trong dung dịch ở các khoảng pH khác nhau được đưa ra trong bảng dưới đây:

Màu của quỳ và phenolphtalein trong dung dịch ở các khoảng pH khác nhau

• 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 theo như hình sau:

Màu của chất chỉ thị vạn năng

• Để xác định tương đối chính xác giá trị pH của dung dịch, người ta dùng máy đo pH.