Công thức tính pH - Cách tính pH ra kết quả chính xác

pH là gì?

Theo Wikipedia, pH là một đại lượng chỉ mức hoạt độ của ion H⁺ (hidro). Dựa vào thang đo pH chúng ta có thể biết được dung dịch có tính kiềm (pH>7) hay là tính axit (pH<7). Một dung dịch có độ pH càng nhỏ thì tính axit của nó càng cao và ngược lại thì tính kiềm của nó sẽ càng lớn. Để xác định được độ pH, chúng ta cùng tham khảo qua một số cách tính pH dưới đây.

Độ pH xuất phát từ thuật ngữ tiếng Pháp “pouvoir hydrogène”. Trong tiếng Anh, pH có thể là viết tắt của từ “hydrogen power”, “power of hydrogen”, hoặc “potential of hydrogen”. Tất cả các thuật ngữ này đều đúng về mặt kỹ thuật.

Trong các hệ dung dịch nước, hoạt độ của ion hiđrô được quyết định bởi hằng số điện ly của nước (K_w) = 1,008 × 10⁻¹⁴ ở 25 °C) và tương tác với các ion khác có trong dung dịch. Do hằng số điện ly này nên một dung dịch trung hòa có pH xấp xỉ 7. Các dung dịch nước có giá trị pH nhỏ hơn 7 được coi là có tính axít. Trong khi các giá trị pH lớn hơn 7 được coi là có tính kiềm. (Theo: wikipedia)

Công thức tính PH

Cách tính pH hóa 11 được thực hiện bởi công thức sau: 

• Tính pH của dung dịch axit bằng cách xác định nồng độ mol/l của H+ trong dung dịch ở trạng thái cân bằng, cụ thể như sau:

pH= −lg([H⁺])

• Tính pH của dung dịch bazo bằng cách xác định nồng độ mol/l của ion OH- trong dung dịch ở trạng thái cân bằng:

pH = 14 – pOH

Trong dung môi nước luôn có: 

pH + pOH = 14 hay [H⁺][OH^–] = 10^-14

Trong đó:

[H⁺] là biểu thị hoạt độ của các ion H⁺ (hay chính xác hơn là [H₃O⁺], được đo theo mol/lít (còn gọi là phân tử gam). Trong các dung dịch loãng (như nước sông hay từ vòi nước) thì hoạt động xấp xỉ bằng nồng độ của ion H⁺.

[OH^–] là biểu thị hoạt độ của các ion OH^– (ion hydroxit) cũng được đo theo đơn vị mol/l.

– Log là biểu thị lôgarit cơ số 10, và pH được định nghĩa là thang đo lôgarit của tính axít.

Nói cách khác pH là chỉ số biểu thị độ hoạt động của các ion H⁺ trong dung dịch, thang đo pH có giá trị từ 1 – 14.

Vì vậy, căn cứ vào chỉ số trên thang đo pH để xác định dung dịch có tính axit hay tính bazơ. Mức pH của nước là 7 thường được dùng làm mức chuẩn. Như vậy, nếu giá trị <7 thì dung dịch đó có tính axit, ngược lại nếu giá trị đo được >7 thì dung dịch có tính bazơ (kiềm).

Ví dụ: Hòa tan hoàn toàn 3,65 gam HCl vào nước thu được 1 lít dung dịch: Tính pH của dung dịch đó:

Cách giải:

Số mol của HCl là:

n_HCl = m/M = 3,65/36,5 = 0,1 (mol)

Phương trình điện ly

HCl → H⁺ + Cl^–

Cách tính pH của các dung dịch Axit và Bazơ như thế nào?

Cách tính độ pH của dung dịch axit

• Với axit mạnh (HCl; H₂SO₄; HNO₃; HBr; HI;HClO₄;H₂SeO₄)

pH = -log(z.C_a) trong đó C_a là nồng độ của axit.

• Với axit yếu (H₃BO₃; H₃PO4; H₂CO₃; H₄P₂O₇; H₂SO₃; CH₃COOH; HCOOH; C₆H₅COOH): pH = -1/2.logK_a -1/2.logC_a với K_a là hằng số điện ly của axit (axit yếu chỉ bị điện ly 1 phần).

Cách tính độ pH của dung dịch bazo

• Với bazơ mạnh (NaOH; KOH; Ba(OH)₂; Ca(OH)₂): pH = 14 + log(C_b) ; C_b là nồng độ bazơ.
• Với Bazơ yếu (NH₃): pH = 14 +1/2logK_b + 1/2.log(C_b) ; K_b hằng số điện ly bazo.

Công thức tính pH của dung dịch muối

• Với dung dịch muối: pH = -1/2.logK_a – 1/2.log(C_m)
• Với dung dịch muối tạo ra từ bazo mạnh hoặc axit yếu thì công thức như sau: pH= 14 + 1/2.logK_b + 1/2.log(C_m).

Công thức tính pH của dung dịch đệm

Dung dịch đệm là dung dịch gồm có axit và bazo yếu mà khi ta thêm vào đó 1 lượng vừa phải ion H+ hoặc OH- hoặc pha loãng bằng nước mà nồng độ pH gần như là không đổi.

Công thức tính nồng độ pH của dung dịch đệm: pH= pK_a – lg C_a/C_b.z

Có thể bạn quan tâm:

• Giấy quỳ tím là gì? Bạn sẽ phải gật gù với công dụng của giấy quỳ
• Độ kiềm là gì? Alkalinity là gì? Cách đo độ kiềm của nước

Các phương pháp đo độ pH thông dụng nhất hiện nay

#1. Sử dụng chất chỉ thị màu

Màu của chất chỉ thị biến đổi theo độ pH của dung dịch. Màu sắc của chất chỉ thị pH thường được chia ra thành 14 thang bậc.

#2. Sử dụng giấy quỳ tím

Giấy quỳ trung tính có chứa từ 10 đến 15 loại thuốc nhuộm khác nhau. Khi nhúng giấy quỳ tím vào dung dịch, nếu nó chuyển sang màu đỏ thì dung dịch đó có tính bazơ, còn nếu hóa xanh thì là tính axit. Phương pháp này có ưu điểm là giá thành rẻ, dễ tìm mua và sử dụng nhưng nhược điểm là độ chính xác thấp hơn các phương pháp khác.

Cách thực hiện như sau:

• Dùng giấy quỳ nhúng vào dung dịch cần thử
• Trường hợp giấy quỳ chuyển màu xanh thì dung dịch sẽ có tính bazo. Tức là độ pH của nước ở mức >7.
• Trường hợp giấy quỳ chuyển sang màu đỏ thì dung dịch sẽ có tính axit. Tức là độ pH <7.

Phương pháp sử dụng giấy quỳ có ưu điểm là giá thành thấp và quá trình sử dụng dễ dàng. Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là khó có thể xác định chính xác độ mạnh yếu của Bazơ hay axit.

#3. Sử dụng bộ test thử nước bể bơi

Phương pháp nhanh chóng và cho độ chính xác cao là sử dụng bộ dụng cụ test nước. Hiện nay, Bilico Miền Nam đang cung cấp bộ dụng cụ do các thương hiệu nổi tiếng như: Bộ test thử nước Procopi ( Pháp), SPS (Trung Quốc) sản xuất.

Quy trình thực hiện vô cùng đơn giản như sau:

• Bước 1: Cho tay xuống bể sâu khoảng 50cm để lấy nước, tránh lấy nước bề mặt sẽ không chính xác.
• Bước 2: Cho 5 giọt Phenol vào ống nghiệm chứa nước bên lọ màu hồng
• Bước 3: Lắc ống nghiệm để pha trộn thuốc vào nước, đậy kín nắp ống nghiệm.
• Bước 4: Đợi nước chuyển màu, so sánh mẫu thử nghiệm với bảng màu kết quả

Nước ở mức đạt chuẩn là 7.2 – 7.6. Nếu dưới 7.2 thì sử dụng hóa chất Ph+ để tăng nồng độ Ph trong nước bể bơi, bạn cũng có thể sử dụng phương pháp sốc Clo cao hơn 2 – 3 lần. Tuy nhiên phương pháp này gây tốn kém chi phí và nếu bạn lỡ sử dụng hàm lượng quá lớn có thể gây ra những hậu quả kích ứng da, mắt của người bơi lội.

Nếu màu nước ở mức trên 7.6 trên thang đo pH tiêu chuẩn bạn sử dụng hóa chất PH- hoặc HCL để giảm nồng độ Ph về mức an toàn.

#4. Sử dụng máy đo chuyên dụng

Đây là thiết bị dễ dàng sử dụng, cho ra kết quả nhanh chóng và chính xác. Khi sử dụng bạn chỉ cần nhúng 2 đầu kim loại của máy vào nước rồi đợi sự thay đổi con số trên bảng điện tử, đó chính là kết quả.

Trên đây là toàn bộ thông tin về những công thức tính pH chuẩn xác nhất được áp dụng từ hóa 11 mà Bilico Miền Nam gửi tới quý bạn đọc. Hy vọng rằng các kiến thức bổ ích trên sẽ giúp các bạn có những cách tính pH nhanh nhất, hiệu quả nhất nhé.