Tài liệu Giáo trình hóa môi trường P1 pdf

GREEN EYE ENVIRONMENT
CÔNG TY MÔI TRNG
TM NHÌN XANH

GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com



ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai

CHNG 1

 PH


1.1 GII THIU CHUNG

Thut ng pH đc s dng rng rãi đ biu din tính acid hoc tính kim ca dung
dch. pH là ch s biu din nng đ ca ion – hydro, hay nói chính xác hn là nng đ
hot tính ca ion – hydro. pH có vai trò quan trng trong hu ht các quá trình ca lnh
vc k thut môi trng. Trong lnh vc cp nc, pH là yu t quan trng nh hng
đn quá trình keo t hóa hc, kh trùng, làm mm và kim soát tính n mòn ca nc.
Trong x lý nc thi bng các quá trình sinh hc, pH phi đc duy trì trong gii hn
ti u cho s phát trin ca vi sinh vt. Các quá trình hóa hc s dng đ keo t nc
thi, làm khô bùn hoc oxy các hp cht nh ion cyanua, thng đòi hi pH phi đc
duy trì trong mt gii hn hp. Vì nhng lý do trên và vì các mi quan h c bn gia
pH, đ acid và đ kim, cn phi hiu bit v lý thuyt cng nh thc t pH.

1.2 LÝ THUYT pH

Khái nim v pH đc phát trin t hàng lot các nghiên cu dn đn hiu bit đy đ
hn v acid và base. Vi s khám phá ca Cavendish nm 1366 v hydro, ngay sau đó
mi ngi đu bit tt c acid cha nguyên t hydro. Các nhà hóa hc đã tìm thy rng
các phn ng trung hòa gia acid và base luôn luôn to thành nc. T khám phá trên
và các thông tin liên quan, ngi ta kt lun rng base cha các nhóm hydroxyl.

Nm 1887 Arrhenius thông báo lý thuyt ca ông v s phân ly thành ion (ionization).
T đó đn nay acid đc coi là các cht khi phân ly to thành ion – hydro và base khi
phân ly to thành ion hydroxyl. Theo khái nim ca Arrhenius, trong dung dch, acid
mnh và base mnh có kh nng phân ly cao, acid yu và base yu có kh nng phân
ly kém trong dung dch nc. S ra đi và phát trin các thit b thích hp đo nng đ
hoc hot tính ca ion – hydro đã chng minh lý thuyt trên.


o hot đ ca ion hydro

in cc hydro là thit b thích hp đ đo đ hot tính ca ion – hydro. Cùng vi vic
s dng đin cc hydro, ngi ta tìm thy rng nc tinh khit phân ly cho nng đ ion
hydro cân bng khong 10-7 mol/l.

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngun khi bn phát hành li thông tin t trang này.
1-1




H

2
O å H
+
+ OH
-
(1 – 1)


GREEN EYE ENVIRONMENT
CễNG TY MễI TRNG
TM NHèN XANH

GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com



ThS: Huyứnh Ngoùc Phửụng Mai

Vỡ nc phõn ly to thnh mt ion hydroxyl v mt ion hydro nờn rừ rng rng cú
khong 10-7 mol/l ion hydroxyl cng c to thnh. Thay th vo phng trỡnh cõn
bng ta cú:

{
}
{
}
{}

K
OH
OHH
=
+
2
(1 2)



Nhng vỡ nng ca nc l rt ln ([6,02 x 1023 x 1.000/18] mol/l) v gim i rt ớt
do b phõn ly nờn cú th c xem l hng s (hot tớnh ca nú tng ng vi 1,0)
v phng trỡnh (1 2) cú th c vit thnh:

(1 3)
{H
+
} {OH
-
} = K
n

v i vi nc tinh khit 200C,

{H
+
} {OH
-
} = 10
-7

x 10
-7
= 10
-14


Hng s ny l tớch ion hoc hng s phõn ly ca nc.

Khi cho vo nc mt acid, nú phõn ly trong nc v hot tớnh ion hydro tng lờn;
tip theo, hot tớnh ion hydroxyl phi gim xung tuõn theo hng s phõn ly. Vớ d,
nu acid c cho vo nc tng nng hot tớnh {H+} n 10-1 thỡ nng hot
tớnh {OH-} phi gim n 10-13, cú:

10
-1
x 10
-13
= 10
-14


Ngc li, nu base c cho vo nc tng nng {OH-} n 10-3 thỡ nng
{H+} gim n 10-11. V mt ghi nh quan trng l {OH-} v {H+} khụng bao gi gim
n zero.


Khỏi nim c bn pH

Vic biu din hot tớnh ion hydro di dng nng mol l khụng thun tin.
khc phc khú khn ny, nm 1909 Sorenson kin ngh biu din nng hot tớnh ca

ion hydro di dng logarithm õm v kớ hiu l pH+. Ký hiu ca ụng c thay th
bng ký hiu n gin hn l pH v c biu din bng

â Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rừ ngun khi bn phỏt hnh li thụng tin t trang ny.
1-2






pH = - log{H
+
} hoaởc pH = log
{
H
+
}
1
(1 5)
v pH thng nm trong dóy t 0 n 14, vi pH 7 250C biu din tớnh trung hũa
tuyt i.



GREEN EYE ENVIRONMENT
CễNG TY MễI TRNG
TM NHèN XANH

GREE

Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com



ThS: Huyứnh Ngoùc Phửụng Mai



â Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rừ ngun khi bn phỏt hnh li thụng tin t trang ny.
1-3







Vỡ hng s Kn thay i theo s thay i nhit , nờn pH ca tớnh trung hũa cng thay
i cựng vi nhit , l 7,5 00C v 6,5 600C. Tớnh acid tng khi giỏ tr pH gim v
tớnh kim tng khi giỏ tr pH tng.
1470
Thang pH
Daừ
y
acid Daừ
y
kiem

1.3 O pH

in cc hydro l tiờu chun tuyt i o pH. Nhng nú khụng thun li v khụng
thớch ng c vic s dng rng rói, c bit trong cỏc nghiờn cu ngoi hin trng
hoc i vi cỏc dung dch cú cha cỏc cht hp ph lờn platin en. S thay i ca
cỏc cht ch th c chun vi in cc xỏc nh tớnh cht mu ca chỳng
cỏc mc thay i ca pH. T nhng nghiờn cu ny, cú th xỏc nh mt cỏch chớnh
xỏc vic chn cht ch th cú kh nng thay i mu mt cỏch ỏng k trong dóy pH
cú liờn quan. Vic s dng cht ch th c thay th bng vic phỏt trin in cc thy
tinh.

Khong nm 1925, ngi ta ó tỡm thy in cc cú th c ch to bng thy tinh v
cú kh nng o c hot tớnh ca ion hydro m khụng b nh hng ca hu ht
cỏc ion khỏc. Vic s dng nú tr thnh phng phỏp tiờu chun o pH.



o bng in cc thy tinh

Cỏc loi mỏy o pH s dng in cc thy tinh do nhiu cụng ty ch to. Chỳng thay
i t cỏc loi mỏy pH cụng trng s dng pin vi giỏ vi trm USD n cỏc loi thit
b cú chớnh xỏc cao vi giỏ hn ngn USD. Cỏc loi mỏy o pH s dng in 110V
c ch to t nhng nm 1940 v ỏp ng c hu ht cỏc yờu cu ca phũng thớ
nghim, chỳng cú kh nng o c pH vi chớnh xỏc 0,1 n v. Cỏc mỏy o pH di
ng s dng pin thớch hp vi vic i cụng trng.

Vic o pH cú th c thc hin trong rt nhiu loi vt liu v cỏc iu kin rt
khỏc nhau, iu ny cho thy phi lu ý n loi in cc. Vic o cỏc giỏ tr pH cao
hn 10 v nhit cao tt nht c thc hin vi cỏc in cc thy tinh c bit.
Cỏc thit b o pH thng c chun bng cỏc dung dch pH chun.

GREEN EYE ENVIRONMENT
CÔNG TY MÔI TRNG
TM NHÌN XANH

GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com



ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngun khi bn phát hành li thông tin t trang này.
1-4



1.4 PHÂN TÍCH S LIU pH

S liu pH luôn luôn đc phân tích di dng hot tính ca ion – hydro, là s đo ca
tính acid hoc kim ca dung dch. Mt cách gn đúng, có th gi thit nng đ ca ion
– hydro {H+} = {H+} nng đ hot tính ca ion – hydro. Vì vy,

 pH = 2 {H+} = 10-2
 pH = 10 {H+} = 10-10
 pH = 4,5 {H+} = 10-4,5

pH không đo đ acid tng cng hoc đ kim tng cng. iu này có th đc trình
bày bng vic so sánh pH ca dung dch acid sulfuric và acid acetic N/10. pH ca dung
dch acid sulfuric khong 1 vì nó có phân ly mnh hn và pH ca dung dch acid acetic
khong 3 vì nó phân ly yu hn.

Trong mt vài thí d pOH, hoc hot tính ca ion-hydroxyl, ca dung dch là mi quan
tâm chính. Ngi ta thng tính pOH bng cách s dng mi quan h đã cho trong
Phng trình (1-3). Phép tính gn đúng đc thc hin t mi quan h:

pH + pOH = 14 (1 - 6)
hoc pOH = 14 – pH (1 - 7)

[OH-] và [H+] ca dung dch không bao gi gim đn zero.

Khái nim c bn ca pOH, hoc hot tính ca ion – hydroxyl là đc bit quan trng
trong các phn ng kt ta liên quan đn vic to thành hydroxide. Ví d, vic kt ta
Mg2+ trong quá trình làm mm nc bng vôi và trong quá trình keo t hóa hc s
dng phèn st và phèn nhôm.