• Như chúng ta đã biết mỗi lọai cá chỉ sống và sinh sản trong một môi trường nước có độ PH ổn định nằm trong một gới hạn nào đó, vì vậy việc tìm hiểu, đ

    Thảo luận trong 'Cá cảnh' , 26/10/07

    1. Guest Guest

      Như chúng ta đã biết mỗi lọai cá chỉ sống và sinh sản trong một môi trường nước có độ PH ổn định nằm trong một gới hạn nào đó, vì vậy việc tìm hiểu, đo đạt và điều chỉnh pH là hết sức cần thiết trong khâu chuẩn bị nước để nuôi cá.
      Trị số pH</b>

      Trị số pH của một chất lỏng là đơn vị đo lường cho tính axit, trung tính hay kiềm của chất lỏng đó. Mỗi lọai axit đều chứa ion H+ và mỗi lọai chất kiềm đều chứa ion OH-. Nồng độ các ion này xác định họat tính của axit hay kiềm của dung dịch.

      Theo thuyết phân li của Arrhenius thì trong mỗi dung dịch có một phần các phân tử trung hòa phân li thành ion dương hay ion âm. Tỉ lệ số phân tử phân li và tòan thể phân tử được gọi là độ phân giải. Vì các ion chuyển tải điện tích, cho nên càng nhiều các phân tử được phân li, dung dịch dẫn điện càng tốt.
      Nước tinh khiết dẫn điện rất kém, do có rất ít phân tử nước bị phân li. Khi phân li, nước có thể được viết dưới công thức:
      H2O<=> H+ + OH-
      Số lượng ion H+ và ion OH- bằng nhau, do đó nước trung tính.
      Ở trạng thái cân bằng ta có: k={[H+].[OH-]}/[H2O] (1)
      [H2O]: Nồng độ của nước tính theo Mol/l.
      [H+]: Nồng độ của ion H+ tính theo g-ion/l.
      [OH-]: Nồng độ của ion OH- tính theo g-ion/l.
      k: Hằng số phân li của nước.
      Từ phương trình (1) ta có hằng số phân li của nước ở nhiệt độ 25 độ C với trị số 1,8.10E(-16) trong các dung dịch có nước, số phân tử của nước chưa phân li chiếm đa số. Hay nói cách khác vì nước có độ phân li rất thấp, cho nên ta có thể coi nồng độ chưa phân li của nước bằng nồng độ tòan phần của nước.
      Một lít nước ở nhiệt độ 25 độ C nặng 997g. Như vậy trong một lít nước ở 25 độ C chứa 997/18 = 55,3 Mol nước. Trị số này thực tế không thay đổi, do đó ta có tích số :
      [H+].[OH?] = k.[H2O]
      [H+].[OH?] = 1,8.10E(-16).55,3
      [H+].[OH?] = 1,0.10E(-14)
      Tích số này là tích số ion của nước. Trị số của tích số này chỉ có giá trị ở 25 độ C, tuy nhiên nó cũng có giá trị cho tất cả tích số ion của các dung dịch khác. Điều đó có nghĩa rằng: Tích số của nồng độ H+ và nồng độ OH- cho tất cả các dung dịch có nước ở cùng một nhiệt độ là một hằng số. Trong nước tinh khiết có số lượng ion H+ bằng số ion OH-. Do đó:
      [H+] = [OH-] = 10E(-7) g-ion/lit
      Vậy trong 10 triệu lít nước tinh khiết ta có 1g ion H+ và 17g ion OH- !
      Nếu ta cho axít vào nước, nồng độ ion H+ tăng lên. Đồng thời nồng độ ion OH- bắt buộc phải giảm đi.
      Nếu ta cho một chất kiềm vào nước, nồng độ ion OH- tăng lên. Đồng thời nồng độ ion H+ bắt buộc phải giảm đi.
      Trong cả hai trường hợp tích số [H+].[OH?] ở 250C luôn bằng 10E(-14) .
      Nói tóm lại nếu cho kiềm hay axít vào nước thì tích số ion H+ và ion OH- không thay đổi và giữ một trị số cố định là 10E(-14). Khi biết nồng độ ion H+ trong một dung dịch có nước, ta có thể tính được nồng độ ion OH- dễ dàng. Do đó nồng độ ion H+ không chỉ cho biết tính chất axít của một dung dịch mà còn là thước đo tính chất kiềm của một dung dịch. [H+] còn có thể hiểu là họat tính của nồng độ hiện dụng của ion H+.
      Năm 1909 Sørensen đề xuất khái niệm pH (potentia Hydrogenii)
      Thay vì nồng độ ion H+ người ta thay vào đấy trị số pH.
      pH là (-1) nhân với logarit thập phân của nồng độ ion H+ tính theo g-ion/lit.
      pH = log 1/[H+] = -log [H+] (2)
      Như vậy với [H+] = 10E(-7) g-ion/lít, nước tinh khiết có độ pH = 7.
      Theo thời gian, người ta nhận thấy rằng định nghĩa của trị số pH do Sørensen đề xuất không thỏa mãn yêu cầu thực tế. Thay vào đấy là một định nghĩa khác:
      pH = -log aH+ (3)
      aH+ là họat tính của ion hydro.
      Họat tính này chịu ảnh hưởng của 3 thông số fm, fH+ và mH+
      pH = -log aH+ = -log (fm . fH+ . mH+)
      fm là hiệu ứng môi trường:
      Tính axít phụ thuộc một cách tương đối vào môi trường hòa tan và nhiệt độ. HCl khi được pha trong ethanol có tính axít mạnh gấp 200 lần so với khi pha trong nước. Đối với dung dịch có nước fm được coi như bằng 1 cho tất cả các nhiệt độ.
      fH+ là hiệu ứng muối:
      Tính axít cũng phụ thuộc vào độ bền ion tòan phần trong một dung dịch. Sự ảnh hưởng này do hiệu ứng muối. Ví dụ với 0,01 mol HCl và nước ngyuên chất ta có trị số pH = 2,00. Nhưng nếu ta pha thêm 0,09 mol KCl trị số pH gia tăng lên 2,10 !
      mH+ là nồng độ ion hydro:
      Đó là số mol ion H+ trong một kg chất hòa tan.
      Họat tính thay vì nồng độ:
      Ngày nay thang họat tính pH = -log aH+ được chấp nhận một cách phổ thông vì:
      1. Chính họat tính của ion hydro xác định tính axít của một dung dịch chứ không phải nồng độ.
      2. Họat tính của ion hydro có thể được đo bằng các điện cực nhạy cảm với ion hydro.
      Sự liên hệ giữa các định nghĩa cũ có thể được tính gần đúng như sau:
      pH = pHSørensen +0.04
      Với (2) pH = -log [H+] là định nghĩa lý thuyết.

      Thang đo pH trải dài từ 0 đến 14. Axit có trị số từ 0-7 và chất kiềm từ 7-14. Trị số pH có thể đạt đến –1 (axít đậm đặc) và +15 (kiềm đậm đặc).
      Trị số pH chỉ là một con số không có đơn vị. Ví dụ: Một dung dịch có trị số pH = 5, không được viết là dung dịch có 5pH !


      [​IMG]

      <i>Hình 1: Chỉ số pH của một số chất trong thiên nhiên và quá trình sản xuất công nghiệp.</i>


      Vì thang đo pH là thang logarit, cho nên khi trị số pH thay đổi 1 số ta có sự thay đổi nồng độ với hệ số 10.

      [​IMG]

      <i>Hình 2: Thang đo pH và nồng độ ion</i>

      Có một số các phẩm màu thay đổi màu sắc khi trị số pH thay đổi. Với phương pháp so màu trị số pH không thể xác định chính xác được. Ngày nay người ta dùng phương pháp đo điện tử để xác định trị số pH một cách chính xác hơn.

      Đo nồng độ ion H+ bằng phương pháp điện tử.

      Nhúng một thanh kim lọai vào dung dịch có muối của nó, có 2 trường hợp xảy ra:
      1. Các nguyên tử kim loại đi vào trong dung dịch.
      Mc =>Mcn+ + n.e-
      Trường hợp này một số electron tự do ở lại trên kim lọai và phát sinh sự dư electron.
      2. Các ion kim lọai trong dung dịch bám phủ lên bề mặt thanh kim lọai
      Mcn+ + n.e- =>Mc
      Trường hợp này phát sinh sự thiếu electron trên kim lọai.
      Trường hợp dư electron trên kim lọai, thanh kim lọai có điện tích âm và có điện thế âm so với dung dịch.
      Trường hợp thiếu electron, ta có một tình thế ngược lại.
      Như thế khi nhúng thanh kim lọai vào dung dịch muối của chúng, một điện thế giữa ranh giới thanh kim lọai và dung dịch được hình thành. Trị số của điện thế này tùy thuộc vào kim lọai và nồng độ dung dịch muối, nhiệt độ và vài yếu tố khác. Trị số này được viết dưới phương trình Nernst:

      E = E0 + 2,303.(RT/F)logC [V] (4)
      E0: Điện thế chuẩn (được cho = 0)
      R: Hằng số khí = 8,136 Volt Coulomb/K.mol
      F: Điện tích Faraday tương đương 96439 Coulomb/mc
      C: Nồng độ ion kim lọai trong dung dịch
      T: Nhiệt độ (K)
      Để có một dòng điện đo được, ta cần có một mạch điện khép kín. Để đo điện thế E ta cần có thêm một điện cực chuẩn (còn gọi là điện cực so sánh, điện cực qui chiếu) có điện thế biết trước và không thay đổi theo nhiệt độ hay trị số pH của dung dịch. Điện cực này được mắc nối tiếp với điện cực đo (Hình 3). Điện cực a được nhúng vào dung dịch b có trị số pH cần được đo. Trong khi đó dung dịch c có nồng độ ion H+ cố định và được biết trước cho điện cực d một điện thế không đổi. Dung dịch b và c được ngăn cách bở 1 vách xốp, ion có thể qua lại vách xốp này. Với đồng hồ đo f ta đo được hiệu điện thế.
      Như vậy để đo trị số pH bằng phương pháp điện tử ta cần 2 điện cực: một điện cực gọi là điện cực đo và một điện cực gọi là điện cực chuẩn.

      [​IMG]

      <i>Hình 3: Nguyên tắc đo nồng độ ion H+ với điện cực đo và điện cực chuẩn</i>

      Khi hai điện cực đo và điện cực chuẩn cùng được nhúng vào một dung dịch, một hiệu số điện thế giữa hai điện cực đo được hình thành theo định luật Nernst Theo (4) và với định nghĩa lý thuyết của pH theo (2)
      V = Vđo - Vchuẩn = V0 + 2,303.(RT/F).(pHb-pHc) (5)
      V = V0 –VN(T). DpH (6)
      Với VN(T) = 2,303.(RT/F) (7)
      Với cách diễn tả này, điện thế đo được có sự liên hệ tuyến tính với trị số pH. Độ dốc VN(T) của đường thẳng này bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ còn gọi là điện thế Nernst.
      Tiếp theo ta lần luợt khảo sát các lọai điện cực đo và điện cực chuẩn, thường cả hai điện cực này được ghép chung với nhau thành điện cực tổng hợp để thao tác cho đơn giản.

      Điện cực Antimon và điện cực Wismut

      Điện cực Antimon được làm bằng một thanh Antimon hay một thanh kim lọai hay một thanh graphit có tráng Antimon. Ở trạng thái cân bằng điện thế có được từ:
      Sb + 3OH- <=> Sb(OH)3 + 3e-
      Tùy theo mục đích sử dụng mà đường kính của điện cực có kích thước thích hợp. Dù rằng độ chính xác không cao DpH = ± 0.2, nhưng cách sử dụng đơn giản, bền chắc. Điện cực Antimon được dùnh nhiều trong công nghiệp hay dùng để đo độ pH của đất. Sau thời gian sử dụng khá lâu, bề mặt của điện cực bị phủ một lớp oxit, trị số pH đo được không còn chính xác. Do đó lâu lâu cần chà nhám đầu điện cực (một cách cẩn thận!). Dải đo của điện cực Antimon kéo dài từ 0,4-12,5 pH.
      Điện thế của điện cực Antimon có thể bị ảnh hưởng bởi các hiệu ứng gây nhiễu khi dùng với dung dịch có tính khử mạnh (H2S), oxit hóa mạnh (Cl2), có sự hiện diện của dầu hay muối mạnh. Độ dẫn điện của nước cần đo trị số pH với điện cực Antimon cần có trị số ít nhất 150 mg NaCl/l. Nhiệt độ của điện cực Antimon ảnh hưởng đến trị số của pH đo được như sau. Trong khỏang từ 100C-600C, với Dt = T2 - T1 ta có sự thay đổi DpH so với trị số pH ở T1:
      DpH = Dt (0,015+0,0024 pH)
      Trong hình 4 cho ta cấu trúc của 1 điện cực antimon với điện cực chuẩn là Ag/AgCl. Cấu trúc của điện cực Wismut cũng giống như điện cực Antimon, ở trạng thái cân bằng, điện thế tùy thuộc vào trị số pH được tạo bởi:
      Bi + 3OH- <=> Bi(OH)3 + 3e-
      Trong khi điện cực antimon được sử dụng ở môi trường nghiêng về axít, điện cực wismut được sử dụng ở môi trường nghiêng về kiềm. Cũng như điện cực antimon, sau một thời gian sử dụng, bề mặt kim lọai của wismut cần được chà sạch lớp oxit. Dải đo trải dài từ 6-14.
      Lamvn - ABV(theo AquariumBird Vietnam)
       
      Last edited by a moderator: 9/3/14
      Đang tải...

    Chia sẻ trang này

    Đang tải...
    Đang tải...