Acid Base là chất gì?

0

Acid Base được các nhà Hóa học định nghĩa lâu lắm rồi; nhưng hôm nay mình học sẽ thấy khó lắm luôn á!. Có lẽ Mình & Hóa hổng có duyên phận.

Dimitry B on Unsplash

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!.
Hydrogenium
(Nguồn: ảnh chụp màn hình tại www.mooramo.com)

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+.

  • HNO3H+ + NO3      
  • CH3COOH ⇄ CH3COO + H+
  • H2CO3 ⇄ 2H+ + CO32-
  • H3PO4 ⇄ 3H+ + PO43-

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

  • NaOHNa+ + 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+) + CO32

  • 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 CO32-

H+OH + CO32- H+.CO32- (gom lại là HCO3)+ OH

Phản ứng thủy phân CO32- để làm gì trong cuộc sống?
  • Nước trong hồ bơi đúng tiêu chuẩn khi nồng độ ion H+ = 10-7,8 → 10-7,2 mol/lit (hay nói ngắn gọn là pH = 7,2 → 7,8 | pH là gì, sẽ học sau hoặc xem tại đây).
  • Nếu nồng độ ion H+ tăng lên hơn 10-6,5 mol/lit ; tức nhiều H+ hơn (nước hồ bơi chuyển qua môi trường acid hơn) sẽ gây tình trạng dị ứng cho da và mắt.
  • Người ta sẽ cho Na2CO3 (gọi là Soda) vào hồ bơi nhằm giảm lượng ion H+, có thể giải thích bằng 2 quá trình:
    1. CO32- tác dụng trực tiếp với H+ nên làm mất H+ (CO32- + H+ → HCO3).
    2. CO32- bị thủy phân như trên, tạo ra OH ; rồi OH phản ứng với H+ nên cũng làm mất H+ (OH + H+ → H2O).

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 Kw

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 Kw, ghi là

Kw = [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+] = 107 mol/lit ⇔ pH = 7
  • [OH] = 107 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+] = 10a mol/lit ⇔ pH = a
  • nếu [OH] = 10b 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+] = 10a mol/lit ⇒ pH = – lg[H+] = -lg10-a = a
  • nếu [OH] = 10b 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+] = 10a mol/lit pH = a
  • [OH] = 10b 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.

Nếu có câu hỏi hoặc ý tưởng mới, hãy ghi lại trong phần bình luận bên dưới bạn nhé. Câu hỏi và ý tưởng của bạn luôn tuyệt vời. 🥰 👩 🐕
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

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

error: Content is protected !!