a. Tìm hiểu hiện tượng điện li

 

Hình 2.1. Mô phỏng thí nghiệm khảo sát tính dẫn điện của nước cất và một số dung dịch

 

Hình 2.2. Cấu tạo của phân tử nước

– H₂O là phân tử có cực.

– Khi cho NaCl tinh thể vào nước, xảy ra quá trình tương tác giữa các phân tử nước có cực và các ion của muối, kết hợp với sự chuyển động hỗn loạn không ngừng của các phân tử nước làm cho các ion Na và Cl của muối tách dần khỏi tinh thể và hoà tan vào nước, gọi là quá trình điện li hay sự điện li.

– NaCl được gọi là chất điện li, tan vào nước tạo ra ion và thu được dung dịch dẫn điện, gọi là dung dịch chất điện li.

– Sự điện li của NaCl trong nước có thể được biểu diễn bằng phương trình điện li như sau:

NaCl + (n + m)H₂O→ Na⁺.nH₂O + Cl^–.mH₂O

– Để đơn giản, người ta thường viết:

NaCl → Na⁺ + Cl^–

 

Quá trình phân li các chất trong nước tạo thành các ion được gọi là sự điện li.

 

b. Tìm hiểu sự phân loại các chất điện li

Hình 2.3. Mô phỏng thí nghiệm tính dẫn điện của dung dịch hydrochloric acid (a), acetic acid (b), glucose (c)

 

– Chất điện li mạnh bao gồm acid mạnh, base mạnh và hầu hết các muối tan.

– Trong phương trình điện li của chất điện li mạnh, người ta dùng một mũi tên chỉ chiều của quá trình điện li.

Ví dụ: HCl → H⁺ + Cl^–

– Chất điện li yếu bao gồm các acid yếu, base yếu. Trong phương trình điện li của chất điện li yếu, người ta dùng hai nửa mũi tên ngược chiều nhau.

Ví dụ: CH₃COOH \(\rightleftharpoons \) CH₃COO^– + H⁺

– Chất điện li mạnh là chất khi tan trong nước, các phân tử hoà tan đều phân li thành ion.

– Chất điện li yếu là chất khi tan trong nước chỉ có một số phân tử hoà tan phân li thành ion, phần còn lại vẫn tồn tại dưới dạng phân tử trong dung dịch.

– Chất không điện li là chất khi hoà tan vào trong nước, các phân tử không phân li thành ion.

Hình 2.4. Sơ đồ minh hoạ quá trình tương tác của HCl và nước trong dung dịch

 

Hình 2.5. Sơ đồ minh hoạ quá trình tương tác giữa NH₃ và nước trong dung dịch

 

Thuyết Brønsted – Lowry: Acid là chất cho proton (H⁺), base là chất nhận proton. Acid và base có thể là phân tử hoặc ion.

– Trong dung dịch NaHCO₃ có các cân bằng sau:

HCO₃^– + H₂O \(\rightleftharpoons \) H₃O⁺ + CO₃^2-

HCO₃^– + H₂O \(\rightleftharpoons \) H₂CO₃ + OH^–

– Ion HCO₃^– trong nước vừa có thể cho proton (H⁺), vừa có thể nhận proton nên gọi là chất lưỡng tính.

a. Tìm hiểu khái niệm pH

Nước là chất điện li yếu:

H₂O+H₂O\(\rightleftharpoons \) H₃O⁺ +OH^–

hay viết đơn giản:

H₂O \(\rightleftharpoons \) H⁺ + OH^–

– Tích số nồng độ các ion H⁺ và OH^– trong nước nguyên chất hoặc trong dung dịch nước có nồng độ chất tan không quá cao ở mỗi nhiệt độ là một hằng số, gọi là tích số ion của nước, kí hiệu K_w:

 

Kw = [H+].[OH–]

 

– Ở 25°C, K_w = [H⁺].[ OH^–] = 10^–14

+ Nước có môi trường trung tính nên có thể hiểu môi trường trung tính là môi trường trong đó [H] = [OH ] = 10^–7 M.

+ Môi trường acid là môi trường trong đó [H⁺] > [OH^–] hay [H⁺] > 10^–7 M.

+ Môi trường base là môi trường trong đó [H⁺] < [OH^–] hay [H⁺] < 10^–7 M.

– Độ acid và độ kiềm của dung dịch có thể được đánh giá bằng nồng độ H⁺ hoặc quy về một giá trị gọi là pH với quy ước như sau:

 

pH = -lg[H+]

 

Nếu [H] = 10^–a M thì pH = a

Trong đó, [H⁺] là nồng độ mol của ion H⁺ trong dung dịch.

– pH là chỉ số đánh giá độ acid hay độ base của một dung dịch.

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

 

Hình 2.6. Thang pH

b.  Tìm hiểu ý nghĩa của pH trong thực tiễn

 

Hình 2.7. pH trong hệ tiêu hoá của con người

c. Tìm hiểu chất chỉ thị acid-base

 

 

Hình 2.8. Sự thay đổi màu trong các môi trường đối với giấy pH (a), dung dịch phenolphthalein (b), giấy quỳ tím (c)

 

Người ta có thể dùng máy đo pH để xác định giá trị pH của một dung dịch.

Tìm hiểu phương pháp chuẩn độ acid – base

Nguyên tắc:

– Chuẩn độ acid – base là phương pháp được sử dụng để xác định nồng độ dung dịch acid hoặc dung dịch base bằng dung dịch base hoặc dung dịch acid đã biết chính xác nồng độ (gọi là dung dịch chuẩn).

– Trong phương pháp này, người ta sử dụng dung dịch acid đã biết nồng độ làm dung dịch chuẩn để xác định nồng độ dung dịch base hoặc dùng dung dịch base đã biết nồng độ làm dung dịch chuẩn để xác định nồng độ dung dịch acid.

– Khi chuẩn độ, người ta thêm từ từ dung dịch đựng trong burette vào dung dịch đựng trong bình tam giác.

– Thời điểm mà hai chất tác dụng vừa đủ với nhau gọi là điểm tương đương.

– Để nhận biết điểm tương đương, người ta thường dùng những chất chỉ thị acid – base gây ra sự đổi màu ở khoảng pH gần với điểm tương đương.

Thao tác khi chuẩn độ: Tay thuận cầm bình tam giác, lắc nhẹ dung dịch trong bình, tay không thuận điều khiển khoá burette để thêm từ từ từng giọt dung dịch trên burette vào bình tam giác (Hình 2.9).

 

Hình 2.9. Thao tác chuẩn độ

 

Hình 2.10. Thí nghiệm chuẩn độ dung dịch NaOH bằng dung dịch chuẩn HCl