- Với từng acid hoặc bazơ yếu, xin xem bài Tác nhân đệm. Với những bài viết không liên quan đến acid-baz hoá học, xin xem Đệm (định hướng).
Dung dịch đệm là một dạng dung dịch lỏng chứa đựng trong đó một hỗn hợp acid yếu và bazơ liên hợp của nó hoặc bazơ yếu và acid liên hợp. Tính chất đặc biệt của dung dịch này là khi ta cho thêm vào một lượng chất có tính bazơ hay acid thì pH của dung dịch mới thay đổi rất ít so với dung dịch khi chưa có tác động. Dung dịch đệm được ứng dụng rất nhiều trong ngành thí nghiệm và trong tự nhiên để giữ độ pH cố định.)
Trong dung dịch Acid yếu luôn sống sót một cân đối giữa phân tử acid và bazơ phối hợp của nó, được trình diễn như sau : [ 1 ]
- HA + H2O ⇌ H3O+ + A-
Khi thêm ion H + vào dung dịch, cân đối sẽ chuyển dời về phía bên trái theo nguyên tắc chuyển dời Le Chatelier ; và cân đối sẽ sang phải nếu ion H + trong dung dịch bị giảm đi theo phản ứng H + + OH – → H2O. Do vậy, khi có tác động ảnh hưởng cân đối mới sẽ thiết lập và làm biến hóa pH .
Hằng số phân ly acid HA được định nghĩa bằng biểu thức dưới đây:
Bạn đang đọc: Dung dịch đệm – Wikipedia tiếng Việt
- K a = [ H + ] [ A − ] [ H A ] { \ displaystyle K \ mathrm { _ { a } = { \ frac { [ H ^ { + } ] [ A ^ { – } ] } { [ HA ] } } } }
![{\displaystyle K\mathrm {_{a}={\frac {[H^{+}][A^{-}]}{[HA]}}} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c7efc1d914dfb0e855febed8859112810b12a9e6)
Dùng một số thao tác biến đổi logarit ta được phương trình Henderson-Hasselbalch, trong đó pH phụ thuộc vào pKa
- pH = p K a + lg [ A − ] [ H A ]. { \ displaystyle { \ mbox { pH = p } } K \ mathrm { _ { a } + \ lg { \ frac { [ A ^ { – } ] } { [ HA ] } } }. }
![{\displaystyle {\mbox{pH=p}}K\mathrm {_{a}+\lg {\frac {[A^{-}]}{[HA]}}} .}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/21045a5862021629e31004a1e0461bb5f69a42a6)
Gọi [A−] là nồng độ của baz liên hợp, [HA] là nồng độ của acid yếu tại thời điểm cân bằng được thiết lập. Ta có được đẳng thức pH=pKa khi nồng độ của acid và baz liên hợp bằng nhau, thường được gọi là bán trung hoà. Nhìn chung, việc tính toán pH của dung dịch đệm không khó khăn, chỉ cần biết các chất trong hỗn hợp, xem bảng Bắt đầu-Phản ứng-Cân bằng (hay còn gọi là ICE table).
Nên lưu ý, việc đo độ pH và tính toán pH không giống nhau. Điện cực thủy tinh điện sử dụng trong hầu hết các máy đo pH, điện cực này không chỉ dựa vào nồng độ ion hydro mà còn dựa vào hoạt tính của riêng nó do nhiều yếu tố gây ra, chủ yếu là độ mạnh ion của môi trường. Ví dụ, tính pH của dung dịch đệm phosphat thì được giá trị 7,96 nhưng pH thực lại là 7,4.
Xét tiếp ví dụ trên cho trường hợp bazơ yếu ( B ) và acid phối hợp ( BH + ) .
- B + H2O ⇌ BH+ + OH-.
Giá trị pKa được dùng cho acid liên hợp với bazơ trên.
Nhìn chung, một dung dịch đệm hoàn toàn có thể tạo thành từ nhiều hơn một acid yếu và những baz phối hợp của nó ; ta hoàn toàn có thể tạo ra một vùng đệm rộng hơn vùng đệm bắt đầu bằng cách trộn những tác nhân đệm riêng không liên quan gì đến nhau .
Nội dung chính
Khả năng đệm.
Độ đệm là một đại lượng định lượng dùng trong đo lường mức dung dịch cản trở quá trình thay đổi pH khi cho ion hydroxid vào. Nó được định nghĩa bằng công thức sau.
Xem thêm: 0283 là mạng gì, ở đâu? Cách nhận biết nhà mạng điện thoại bàn cố định – http://139.180.218.5
- Độ đệm = d n d ( p H ) { \ displaystyle \ mathrm { \ frac { dn } { d ( pH ) } } }
trong đó dn là lượng bazơ biến thiên rất nhỏ và kéo theo d ( pH ) là sự biến hóa pH rất nhỏ. Với định nghĩa này, độ đệm hoàn toàn có thể trình diễn bằng công thức [ 2 ]
- d n d ( p H ) = 2, 303 ( K w [ H + ] + [ H + ] + C A K a [ H + ] ( K a + [ H + ] ) 2 ), { \ displaystyle \ mathrm { { \ frac { dn } { d ( pH ) } } = 2,303 \ left ( { \ frac { { \ mathit { K } } _ { w } } { [ H ^ { + } ] } } + [ H ^ { + } ] + { \ frac { C_ { A } { \ mathit { K } } _ { a } [ H ^ { + } ] } { \ left ( { \ mathit { K } } _ { a } + [ H ^ { + } ] \ right ) ^ { 2 } } } \ right ) }, }
![{\displaystyle \mathrm {{\frac {dn}{d(pH)}}=2,303\left({\frac {{\mathit {K}}_{w}}{[H^{+}]}}+[H^{+}]+{\frac {C_{A}{\mathit {K}}_{a}[H^{+}]}{\left({\mathit {K}}_{a}+[H^{+}]\right)^{2}}}\right)} ,}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0117d647d1c3ef62c1b4dce78ce68af7ee203e6b)
với Kw là hằng số tự ion hoá của nước và CA là nồng độ acid ghi nhận được, bằng với [HA]+[A-]. Cụm Kw/[H+] đóng vai trò quan trọng khi pH lớn hơn 11,5 và cụm kế đóng vai trò quan trọng khi pH nhỏ hơn khoảng 2. Cả hai đều là những đặc trưng của nước và không phụ thuộc vào acid yếu. Xét cụm còn lại, ta thấy
- Độ đệm của acid yếu đạt cực đại khi giá trị pH = pKa
- Tại pH = pKa ± 1 độ đệm giảm còn lại 33% giá trị cực đại. Đây là khoảng xấp xỉ nằm trong vùng đệm hiệu quả của acid yếu. Ghi chú: khi pH = pKa – 1, phương trình Henderson-Hasselbalch cho ta kết quả [HA]:[A-] bằng 10:1.
- Độ đệm tỉ lệ trực tiếp với nồng độ ghi nhận được của acid.
Khả năng chống lại sự thay đổi pH đột ngột giúp dung dịch đệm được dùng phổ biến trong các quá trình hoá học và cần thiết cho các chu trình hoá sinh. Đệm lý tưởng cho một độ pH xác định cần phải có một con số pKa bằng với pH, vì thế mới tạo được dung dịch có khả năng đệm tối đa.
Dung dịch đệm giúp giữ nguyên độ pH cho những enzym trong những khung hình sống hoạt động giải trí. Nhiều enzym chỉ hoạt động giải trí trong một điều kiện kèm theo cố định và thắt chặt ; nếu độ pH vươn ra xa mốc khởi đầu, enzym sẽ bị chậm hoá, ngừng thao tác hoặc tệ hơn là bị biến tính, do đó mãi mãi mất đi năng lực xúc tác. [ 3 ] Hỗn hợp đệm của acid carbonic ( H2CO3 ) và bicarbonat ( HCO3 − ) hiện hữu trong huyết tương, nhằm mục đích duy trì pH trong giữa 7,35 và 7,45 .Trong công nghiệp, dung dịch đệm được dùng trong những quy trình lên men và được dùng trong từng trường hợp nhuộm riêng không liên quan gì đến nhau. Chúng cũng được dùng trong ngành hoá nghiên cứu và phân tích [ 2 ] và chuẩn độ pH .Phần lớn vật mẫu sinh học được nghiên cứu và điều tra trong chất đệm đặc biệt quan trọng PBS ( dung dịch muối đệm phosphat ) tại pH 7,4. )
Hỗn hợp đệm.
Hỗn hợp đa năng.
Bằng cách kết hợp các chất tan có pKa cách biệt nhau khoảng 2 đơn vị thì ta có thể thu được một dung dịch có khoảng đệm rất rộng. Acid citric là hợp chất được dùng rất phổ biến vì nó có 3 nấc pKa. Khoảng đệm có thể rộng hơn tuỳ thuộc vào chất thêm vào. Hỗn hợp dưới đây cho một khoảng đệm dài từ pH 3 đến 8.
-
0,2M Na2HPO4/mL 0,1M Acid citric/mL pH… 20,55 79,45 3,0 38,55 61,45 4,0 51,50 48,50 5,0 63,15 36,85 6,0 82,35 17,65 7,0 97,25 2,75 8,0
Hỗn hợp gồm acid citric, kalium dihydrophosphat, acid boric, và acid dietyl barbituric hoàn toàn có thể phủ từ giá trị 2,6 đến 12 trong thang pH. [ 4 ]
Một số hợp chất đệm sinh học.
| Tên thường | pKa tại 25 °C |
Khoảng đệm | Tác động nhiệt d(pH)/dT trong (1/K) ** |
Khối lượng mol | Tên đầy đủ |
|---|---|---|---|---|---|
| TAPS | 8,43 | 7,7-9,1 | −0,018 | 243,3 | acid 3-{[tri(hydroxymetyl)methyl]amino}propansulfonic |
| Bicine | 8,35 | 7,6-9,0 | −0,018 | 163,2 | N,N-bis(2-hydroxyetyl)glycin |
| Tris | 8,06 | 7,5-9,0 | −0,028 | 121,14 | tri(hydroxymetyl)metylamin |
| Tricine | 8,05 | 7,4-8,8 | −0,021 | 179,2 | N-tri(hydroxymetyl)metylglycin |
| HEPES | 7,48 | 6,8-8,2 | −0,014 | 238,3 | acid 4-2-hydroxyetyl-1-piperazineetansulfonic |
| TES | 7,40 | 6,8-8,2 | −0,020 | 229,20 | acid 2-{[tri(hydroxymetyl)metyl]amino}etansulfonic |
| MOPS | 7,20 | 6,5-7,9 | −0,015 | 209,3 | acid3-(N-morpholino)propansulfonic |
| PIPES | 6,76 | 6,1-7,5 | −0,008 | 302,4 | piperazine-N,N′-bi(axit 2-etansulfonic) |
| Cacodylate | 6,27 | 5,0-7,4 | 138,0 | acid dimetylarsinic | |
| MES | 6,15 | 5,5-6,7 | −0,011 | 195,2 | acid 2-(N-morpholino)etansulfonic |
* * Các giá trị được lấy xê dịch. [ 5 ]
Liên kết ngoài.
Source: http://139.180.218.5
Category: Thuật ngữ đời thường