Acid Base là chất gì?

Acid Base là gì mà sao khó vậy? W3chem mời bạn và các bé đọc, rồi suy nghĩ thêm qua bài viết sau.

Trước khi vào bài này, mình cần biết thêm

• ion H⁺ trong bài này chính là hạt proton (phần còn lại khi một nguyên tử hidrogen bình thường ¹H mất đi 1 electron …).
• ion H⁺ trong dung dịch nước còn được ghi là H₃O⁺; điều này xảy ra do ion H⁺ kết hợp với phân tử H₂O như sau:

H⁺ + H₂O ⇌ H₃O⁺

Xem thêm:

• Một nguyên tử Hydrogen được tạo thành từ 1 proton và 1 electron. Khi mất 1 electron để thành ion H⁺, nó chỉ còn lại 1 proton. Do vậy ion H⁺ thực chất là hạt proton!.

• Cấu trúc ion H⁺ trong H₂O (nguồn Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ) tại đây.

1. Acid Base theo ông Arrhenius

👩 lưu ý: đọc biết chơi thôi, dạo này thấy SGK mới hổng in cái này nữa! Định nghĩa acid, base theo ông Arrhenius không sai; nó chỉ đơn giản là vì có giới hạn: phải hòa tan chất đó vào nước mới xác định được nó là acid hay base.

Sau khi biết được chất điện li là gì?, ông Arrhenius nói:

🦜 ACID là chất khi tan trong nước, điện li ra ion H⁺.

• HNO₃ → H⁺ + NO₃^–      
• CH₃COOH ⇄ CH₃COO^– + H⁺
• H₂CO₃ ⇄ 2H⁺ + CO₃^2-
• H₃PO₄ ⇄ 3H⁺ + PO₄^3-

🦆 BASE là chất khi tan trong nước, điện li ra ion OH^–.

• NaOH → Na⁺ + OH^–      
• Ba(OH)₂ → Ba²⁺ + 2OH^–
• Fe(OH)₃ ⇄ Fe³⁺ + 3OH^–

2. Acid Base theo ông Brønsted và Lowry

🙅‍♂️ phần này thấy có ghi trong SGK mới. Do nhà hóa học người Đan Mạch Johannes Brønsted và nhà hóa học người Anh Thomas Lowry đề xuất năm 1923. Định nghĩa này tổng quát hơn:

• mở rộng hơn do không cần hòa tan vào nước như định nghĩa trên.
• acid, base có thể là phân tử hoặc ion.

Hai ông này dựa trên sự cho, nhận ion H⁺ để rút ra định nghĩa acid, base như sau:

• ACID là chất cho H⁺.
• BASE là chất nhận H⁺.

🦜 Ví dụ khi cho HCl (ghi là H⁺Cl^–) vào H₂O thì

• H⁺Cl^– + H₂O → H⁺.H₂O (gom lại là H₃O⁺) + Cl^–
• mình thấy HCl cho H⁺ nên HCl là acid; 🤷‍♀️H₂O nhận H⁺ nên H₂O là base

🦆 Khi hòa tan khí NH₃ vào H₂O (ghi là H⁺OH^–) thì

• H⁺OH^– + NH₃ ⇄ H⁺.NH₃ (gom lại là NH₄⁺) + OH^–
• mình thấy 🤷‍♀️H₂O cho H⁺ nên H₂O là axit; NH₃ nhận H⁺ nên NH₃ là base

🐠 Khi cho khí HCl gặp khí NH₃ thì

• H⁺Cl^– + NH₃ → H⁺.NH₃ (gom lại là NH₄⁺) + Cl^–
• mình thấy HCl cho H⁺ nên HCl là acid; NH₃ nhận H⁺ nên NH₃ là base

🦀 Ion HCO₃^– cũng là chất lưỡng tính. Phương trình cho H⁺ (là acid), nhận H⁺ (là base) như sau:

• Cho H⁺ qua H₂O

HCO₃^– + H₂O ⇄ H⁺.H₂O (H₃O⁺) + CO₃^2–

• Nhận H⁺ từ H₂O

HCO₃^– + H⁺OH^– ⇄ HCO₃^–.H⁺ (H₂CO₃) + OH^–

3. H₂O là chất lưỡng tính – thấy ghê chưa?

3.1. H₂O có thể cho H⁺, có thể nhận H⁺

🌧 Từ 🤷‍♀️ mình thấy H₂O là chất lưỡng tính, tức vừa có tính acid – vừa có tính base! Người ta cũng ghi phản ứng giữa 2 phân tử H₂O; trong đó 1 phân tử cho H⁺ (là axit), phân tử kia nhận H⁺ (là base):

H⁺OH^– + H₂O → H⁺.H₂O (gom lại là H₃O⁺) + OH^–

Lưu ý: phương trình điện li đã học cũng thấy H₂O lưỡng tính, do tạo ra H⁺ (là axit) và cả OH^– (là base):

H₂O ⇌ H⁺ + OH^–

3.2. Phản ứng thủy phân

Mình biết H₂O là một dung môi (môi trường dung nạp – hòa tan chất khác) rất thông dụng trong hóa học và cuộc sống; khi đó, H₂O sẽ cư xử với chất tan đúng theo bản chất của nó (cho hoặc nhận H⁺).

Phản ứng cho hoặc nhận H⁺ của H₂O với chất hòa tan được gọi 1 cách mĩ miều là “Phản Ứng Thủy Phân”.

3.2.1.Giả vờ H₂O cho H⁺ qua chất tan X thì:

H⁺OH^– + X ⇌ H⁺.X + OH^– 😬

nghĩa là

• H₂O là acid, X là base (vì nhận H⁺ của nước).
• mình thấy sau phản ứng có tạo ra OH^– 😬; nên làm cho dung dịch có môi trường base.

Ví dụ phản ứng thủy phân của ion CO₃^2-

H⁺OH^– + CO₃^2- ⇌ H⁺.CO₃^2- (gom lại là HCO₃^–)+ OH^–

3.2.2. Giả bộ H₂O nhận H⁺ từ chất tan HY thì:

H₂O + H⁺Y ⇌ H⁺.H₂O (gom lại là H₃O⁺) 😭 + Y

nghĩa là

• H₂O là base, HY là acid (vì cho H⁺).
• mình thấy sau phản ứng có tạo ra H₃O⁺ (chính là H⁺ á) 😭; nên làm cho dung dịch có môi trường acid.

4. Tích số ion của nước, kí hiệu K_w

Từ phương trình H₂O tạo H⁺ (H₃O⁺) và OH^–, người ta nghĩ cách tìm ra nồng độ ion H⁺ và nồng độ ion OH^– là bao nhiêu? .

• dùng phương trình H₂O ⇌ H⁺ + OH^–
• thấy tỉ lệ H⁺ : OH^– = 1 : 1. Nghĩa là nồng độ H⁺ = nồng độ OH^–
• bằng phương pháp gì đó…., nhà khoa học tìm ra khi nước ở 25⁰C, nồng độ H⁺ = nồng độ OH^– = 10^-7 mol/lit.
• vậy toán nhân nồng độ H⁺ x nồng độ OH^– = 10^-7 x 10^-7 = 10^-14 😻

Để có tính Hóa học, người ta kí hiệu nồng độ là dấu móc vuông; như vầy nè [ ]. Khi đó, toán nhân 😻 gọi là tích số ion của nước – kí hiệu K_w, ghi là

K_w = [H⁺]x[OH^–] = 10^-14 (đo đạc ở 25 ⁰C)

5. Vậy nước có tính acid base hay trung tính?

5.1. Trong nước có ion H⁺ và OH^– nhưng ít lắm luôn

Mình cần biết rằng: khi nói acid ⇔ H⁺; khi nói base ⇔ OH^–.

Đối với nước, như trên đã biết [H⁺] = [OH^–] = 10^-7 mol/lit.

Nói cho dễ hiểu, nước có tính acid = tính base; người ta nói NƯỚC có tính TRUNG TÍNH.

5.2. Giá trị pH và pOH của nước

Với nước, khi mình ghi [H⁺] = 10^-7 mol/lit ; [OH^–] = 10^-7 mol/lit thì phải đọc là

• Nồng độ của ion H⁺ là mười mũ trừ bảy mol trên lít.
• Nồng độ của ion OH^– là mười mũ trừ bảy mol trên lít.

Đọc như trên thì mỏi miệng lắm, nếu ghi ra thì tốn giấy tốn mực; lại không tiện khi biểu diễn trong khoa học. Các nhà hóa học mới nghĩ ra cách ghi cho nhanh và đẹp như sau:

• [H⁺] = 10^–7 mol/lit ⇔ pH = 7
• [OH^–] = 10^–7 mol/lit ⇔ pOH = 7

Bây giờ, khi nói đến nước; thay vì đọc nồng độ ion H⁺, OH^– dài dòng lê thê; mình chỉ nói ngắn gọn là: NƯỚC có pH = 7 và pOH =7 🧛‍🧌🧞‍🧚.

6. Công thức toán học của pH, pOH

6.1. pH và pOH của hóa học

Giống như trên, nhưng mình ghi tổng quát hơn là

• nếu [H⁺] = 10^–a mol/lit ⇔ pH = a
• nếu [OH^–] = 10^–b mol/lit ⇔ pOH = b

Các nhà toán học đưa ra công thức cho trường hợp này, họ sử dụng hàm logarit cơ số 10 – kí hiệu là log₁₀ – ghi tắt là lg (sẽ học trong chương trình toán, nếu chưa hiểu thì chớ lo lắng, hổng sao!) như sau:

• nếu [H⁺] = 10^–a mol/lit ⇒ pH = – lg[H⁺] = -lg10^-a = a
• nếu [OH^–] = 10^–b mol/lit ⇒ pOH = – lg[OH^–] = -lg10^-b = b

Khi có nồng độ cụ thể, mình chỉ cần dùng máy tính bấm là ra đáp số luôn (trên bàn phím có hàm lg). Ví dụ dung dịch có

• [H⁺] = 0,01 thì pH = – lg0,01 = 2
• [H⁺] = 0,05 thì pH = – lg0,05 = 1,3
• [OH^–] = 0,001 thì pOH = – lg0,001 = 3
• [OH^–] = 0,007 thì pOH = – lg0,007 = 2,15

6.2. Mở rộng công thức

Nếu chuyển được nồng độ thành 10 mũ trừ…, thì mình có:

• [H⁺] = 10^–a mol/lit ⇔ pH = a
• [OH^–] = 10^–b mol/lit ⇔ pOH = b

Toán học thì dùng công thức này (bấm máy tính):

• pH = – lg[H⁺]
• pOH = – lg[OH^–]

Với H₂O mình có:

• pH = pOH = 7
• [H⁺] x [OH^–] = 10^-14. Từ đây, môn Toán chứng minh tiếp một hồi ra thêm công thức là

pH + pOH = 14 🤔

7. Liên kết nhanh

Đọc thêm về pH và pOH.

Đọc thêm các bài viết của Hóa lớp 11 tại đây.

Tác giả: Đỗ Trọng Toan từ W3chem.com

Mình là Toan Đỗ, người tự mình thực hiện toàn bộ dự án này – bao gồm xây dựng trang web, viết nội dung, tìm tài liệu tham khảo, trả lời câu hỏi bạn gởi về. Vui lòng xem xét QUYÊN GÓP để hỗ trợ W3chem CHỈ BẰNG CÁCH CHIA SẺ BÀI VIẾT NÀY LÊN MẠNG XÃ HỘI; bởi vì trong tương lai, bạn sẽ cho mình nhiều thời gian để làm việc trên W3chem, cũng có nghĩa bạn có thể nhận thêm nhiều nội dung mới nhanh hơn tại đây. 😍 🥰 😘

Mình cảm ơn bạn rất nhiều ⤵