Xem mã nguồn của Kiến thức về Axit/Nồng độ Axit

Nồng độ Axit thường biểu diễn dưới dạng '''pH ''''. Thông thường, axít là bất kỳ chất nào tạo được dung dịch có độ [[pH]] nhỏ hơn 7 khi nó hòa tan trong nước. pH là chỉ số đo độ hoạt động (hoạt độ) của các ion H₃O⁺ (H+) trong dung dịch và vì vậy là độ axít hay bazơ của nó. Trong các hệ dung dịch nước, hoạt độ của ion hiđrô được quyết định bởi hằng số điện ly của nước (Kw) = 1,008 × 10−14 ở 25 °C) và tương tác với các ion khác có trong dung dịch. Do hằng số điện ly này nên một dung dịch trung hòa (hoạt độ của các ion hiđrô cân bằng với hoạt độ của các ion hiđrôxít) có pH xấp xỉ 7. Các dung dịch nước có giá trị pH nhỏ hơn 7 được coi là có tính axít, trong khi các giá trị pH lớn hơn 7 được coi là có tính kiềm. 


== Định nghĩa ==
{{Axit-Bazơ}}
Mặc dù pH không có đơn vị đo, nhưng nó không phải là thang đo ngẫu nhiên; số đo sinh ra từ định nghĩa dựa trên [[độ hoạt động]] của các ion [[hiđrô]] trong dung dịch.

Công thức để tính pH là:

:<math>\mbox{pH} = -\log_{10} \left[ \mbox{H}^+ \right]</math>

[H<sup>+</sup>] biểu thị hoạt độ của các ion H<sup>+</sup> (hay chính xác hơn là [H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>], tức các ion [[hiđrônium]]), được đo theo [[mol]] trên [[lít]] (còn gọi là [[phân tử gam]]). Trong các dung dịch loãng (như nước sông hay từ vòi nước) thì hoạt độ xấp xỉ bằng nồng độ của ion H<sup>+</sup>.

Log<sub>10</sub> biểu thị [[lôgarit]] cơ số 10, và pH vì thế được định nghĩa là [[thang đo lôgarít]] của tính axít. Ví dụ, dung dịch có pH=8,2 sẽ có độ hoạt động [H<sup>+</sup>] (nồng độ) là 10<sup>−8.2</sup> mol/L, hay khoảng 6,31 × 10<sup>−9</sup> mol/L; một dung dịch có hoạt độ của [H<sup>+</sup>] là 4,5 × 10<sup>−4</sup> mol/L sẽ có giá trị pH là −log<sub>10</sub>(4,5 × 10<sup>−4</sup>), hay khoảng 3,35.
 
Trong dung dịch nước ở [[nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn]] (STP), giá trị pH bằng 7 chỉ ra tính trung hòa (tức nước tinh khiết) do [[nước]] phân ly một cách tự nhiên thành các ion H<sup>+</sup> và OH<sup>−</sup> với nồng độ tương đương 1×10<sup>−7</sup> mol/L. Một giá trị pH thấp hơn (ví dụ pH = 3) chỉ ra rằng độ axít đã tăng lên, và một giá trị pH cao hơn (ví dụ pH = 11) chỉ ra rằng độ kiềm đã tăng lên.

pH trung hòa không ''chính xác'' bằng 7; nó chỉ ngầm ý là nồng độ các ion H<sup>+</sup> là ''chính xác'' bằng 1×10<sup>−7</sup> mol/L. Tuy nhiên, các giá trị là đủ gần để pH trung hòa là 7,00 tới ba [[chữ số đáng kể nhất]], nó là đủ gần để người ta coi nó chính xác bằng 7. Trong các dung dịch không chứa nước hay ở các điều kiện không tiêu chuẩn, thì giá trị pH trung hòa thậm chí có thể không gần với 7. Thay vì thế, nó liên quan với [[hằng số điện ly]] cho [[dung môi]] cụ thể đang được sử dụng. (Lưu ý rằng nước tinh khiết, khi tiếp xúc với [[khí quyển]], sẽ hấp thụ một phần [[cacbon điôxít]], một số trong các phân tử CO<sub>2</sub> này sẽ phản ứng với nước để tạo ra [[axit cacbonic|axít cacbonic]], axit cacbonic tiếp tục phân li tạo ra H<sup>+</sup>, vì thế làm giảm pH xuống còn khoảng 5,7.)

Phần lớn các chất có pH nằm trong khoảng từ 0 đến 14, mặc dù các chất cực axít hay cực kiềm có thể có pH < 0 hay pH kk("> 14.

== Đo lường ==

{| align=right style="border: 2px dotted black; margin: 0 0 0.5em 1em;"
<caption>Một số giá trị pH phổ biến</caption>
! Chất || pH
|-
| [[Nước thoát từ các mỏ]] ||bgcolor=#BB0000|<div class="center">-3.6 – 1,0</div>
|- 
| Axít [[pin sạc|ắc quy]] ||bgcolor=#CC0000|<div class="center">< 1,0</div>
|-
| [[Dịch vị]] dạ dày ||bgcolor=#FF0000|<div class="center">2,0</div>
|-
| Nước [[chanh]] ||bgcolor=#FF3300|<div class="center">2,4</div>
|-
| [[Cola]] ||bgcolor=#FF6600|<div class="center">2,5</div>
|-
| [[Giấm|Dấm]] ||bgcolor=#FF9900|<div class="center">2,9</div>
|-
| Nước [[cam]] hay [[táo (thực vật)|táo]] ||bgcolor=#FFCC00|<div class="center">3,5</div>
|-
| [[Bia (đồ uống)|Bia]] ||bgcolor=yellow|<div class="center">4,5</div>
|-
| [[Cà phê]] ||bgcolor=yellow|<div class="center">5,0</div>
|-
| Nước [[Chè (thực vật)|chè]] ||bgcolor=yellow|<div class="center">5.5</div>
|-
| [[Mưa axít]] ||bgcolor=#CCFF00|<div class="center">< 5,6</div>
|-
| [[Sữa]] ||bgcolor=#339933|<div class="center">6,5</div>
|-
| [[Nước]] tinh khiết ||bgcolor=green|<div class="center">7,0</div>
|-
| [[Nước miếng|Nước bọt]] của [[loài người|người]] khỏe mạnh ||bgcolor=green|<div class="center">6,5 – 7,4</div>
|-
| [[Máu]] ||bgcolor=#009966|<div class="center">7,34 – 7,45</div>
|-
| [[Nước biển]] ||bgcolor=#006699|<div class="center"><span style="color:#FFFFFF;">8,0</span></div>
|-
| [[Xà phòng]] ||bgcolor=blue|<div class="center"><span style="color:#FFFFFF;">9,0 – 10,0</span></div>
|-
| [[Amoniac|Amôniắc]] dùng trong gia đình ||bgcolor=blue|<div class="center"><span style="color:#FFFFFF;">11,5</span></div>
|-
| [[Chất tẩy]] ||bgcolor=#0000CC|<div class="center"><span style="color:#FFFFFF;">12,5</span></div>
|-
| [[Natri hiđrôxít|Thuốc giặt quần áo]] ||bgcolor=#000099|<div class="center"><span style="color:#FFFFFF;">13,5</span></div>
|}
pH có thể được đo:
* Bằng cách bổ sung [[chất chỉ thị pH]] vào trong dung dịch đang nghiên cứu. Màu của chất chỉ thị sẽ thay đổi phụ thuộc vào pH của dung dịch. Trong việc sử dụng các chất chỉ thị thì việc xác định [[định tính]] có thể thực hiện với các chất chỉ thị phổ biến có khoảng đổi màu rộng trên một khoảng pH lớn và việc xác định [[định lượng]] có thể thực hiện bằng cách sử dụng các chất chỉ thị có sự thay đổi màu mạnh trên một khoảng pH nhỏ. [[Màu sắc]] của các chất chỉ thị pH có thể được chia làm 14 thang bậc thông dụng như hình vẽ bên. Các phép đo cực kỳ chính xác có thể thực hiện trên một khoảng pH rộng bằng sử dụng các chất chỉ thị có nhiều trạng thái cân bằng (ví dụ [[Iốtua|HI]]) chung với các phương pháp [[phổ học|quang phổ]] để xác định sự phổ biến tương đối của mỗi thành phần phụ thuộc pH đã tạo ra màu của dung dịch.
* Bằng cách sử dụng [[máy đo pH]] cùng với các điện cực có chọn lựa pH ([[điện cực thủy tinh pH]], [[điện cực hiđrô]], [[điện cực quinhiđrôn]] và nhiều loại khác).

== pOH ==
Còn có khái niệm '''pOH''', về ngữ nghĩa là ngược lại với pH, nó đo nồng độ các ion OH<sup>−</sup>. Do nước là tự ion hóa, và ghi [OH<sup>−</sup>] như là nồng độ của các ion hiđrôxít, chúng ta có
:<math>K_{w} = \left[ \mbox{H}^+ \right] \left[ \mbox{OH}^- \right] \approx  10^{-14}</math> (*)(**)
trong đó K<sub>w</sub> là hằng số ion hóa của nước.

Do
:<math>\log_{10}K_{w} = \log_{10} \left[ \mbox{H}^+ \right] + \log_{10} \left[ \mbox{OH}^- \right]</math>
bằng các [[đồng nhất thức lôgarít]], ta có quan hệ sau:
:<math>-14 = \log_{10} \left[ \mbox{H}^+ \right] + \log_{10} \left[ \mbox{OH}^- \right]</math> (*)

và vì vậy:
:<math>\mbox{pOH} = -\log_{10} \left[ \mbox{OH}^- \right] = 14 + \log_{10} \left[ \mbox{H}^+ \right] = 14 - \mbox{pH}</math> (*)

(*) Chỉ chính xác ở nhiệt độ 298,15 K (25&nbsp;°C), chấp nhận được cho phần lớn các tính toán trong phòng thí nghiệm.

(**) <math>K_{w}=1,008 \times 10^{-14}</math>
== Tính toán pH cho các axít mạnh và yếu ==
Các giá trị pH cho các axít yếu và mạnh có thể tính xấp xỉ theo các giả thiết nhất định.

Theo [[Thuyết axit-bazơ Brønsted-Lowry]], axít mạnh hay yếu hơn chỉ là khái niệm tương đối. Nhưng ở đây chúng ta định nghĩa axít mạnh là những loại mà có tính axít mạnh hơn ion hiđrônium (H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>). Trong trường hợp đó phản ứng phân ly (chặt chẽ thì HX + H<sub>2</sub>O↔H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>+X<sup>-</sup> nhưng đơn giản hóa thành HX↔H<sup>+</sup>+X<sup>-</sup>) diễn ra hoàn toàn, tức là không còn axít chưa phản ứng trong dung dịch. Vì thế sự hòa tan của axít mạnh [[Axit clohydric|HCl]] trong nước có thể biểu diễn như sau:

:HCl(dd) → H<sup>+</sup> + Cl<sup>-</sup>

Điều này có nghĩa là trong dung dịch 0,01&nbsp;mol/L của HCl nó là xấp xỉ rằng ở đây có nồng độ 0,01&nbsp;mol/L các ion hiđrô hòa tan. Từ trên đây ta có pH bằng: pH = −log<sub>10</sub> [H<sup>+</sup>]:
:pH = −log (0,01)
nó tương đương với 2.

Đối với các axít yếu, phản ứng phân ly không diễn ra hoàn toàn. [[Cân bằng hóa học|Sự cân bằng]] đạt được giữa các ion hiđrô và [[gốc axít|gốc bazơ]]. Dưới đây chỉ ra sự cân bằng phản ứng của [[axít|axít mêtanoic]] và các ion của nó:

:HCOOH(dd) ↔ H<sup>+</sup> + HCOO<sup>-</sup>

Cần thiết phải biết giá trị của [[hằng số cân bằng]] của phản ứng cho mỗi axít để có thể tính pH của nó. Trong ngữ cảnh pH, nó được gọi là ''[[hằng số axít]]'' (hằng số phân li của axít) nhưng được thực hiện theo cùng cách thức (xem [[cân bằng hóa học]]):

:K<sub>a</sub> = [ion hiđrô][ion axít] / [axít]

Đối với HCOOH, ''K''<sub>a</sub> = 1,6 × 10<sup>−4</sup> (có tài liệu cho biết [http://www.chembuddy.com/?left=BATE&amp;right=dissociation_constants một số giá trị khác của ''K''<sub>a</sub>])

Khi tính toán pH của các axít yếu, thông thường người ta giả sử rằng nước không cung cấp bất kỳ ion hiđrô nào. Điều này đơn giản hóa tính toán và nồng độ cung cấp bởi nước, 1×10<sup>−7</sup> mol, thông thường là không đáng kể.

Với dung dịch 0,1&nbsp;mol/L axít mêtanoic (HCOOH), hằng số axít là tương đương với:

:''K''<sub>a</sub> = [H<sup>+</sup>][HCOO<sup>-</sup>] / [HCOOH]

Cho rằng lượng không biết trước của axít đã phân ly, [HCOOH] sẽ bị giảm đi bằng chính lượng này, trong khi [H<sup>+</sup>] và [HCOO<sup>-</sup>] mỗi thứ sẽ tăng bằng chính lượng này. Vì thế, [HCOOH] có thể thay thế bằng 0,1&nbsp;−&nbsp;''x'', và [H<sup>+</sup>] và [HCOO<sup>-</sup>] có thể thay thế bằng ''x'', cho ta phương trình sau:

:<math>1,6\times 10^{-4} = \frac{x^2}{0,1-x}</math>

Giải phương trình này ta có ''x'' là 3,9×10<sup>−3</sup>, nó là nồng độ của các ion hiđrô sau khi phân ly. Vì thế pH bằng −log(3,9×10<sup>−3</sup>), hay khoảng 2,4.

== Chỉ thị ==
[[Tập tin:Hydrangea macrophylla - Hortensia hydrangea.jpg|phải|nhỏ|250px|[[Cây tú cầu]] (Hydrangea macrophylla) ra hoa màu [[hồng]] hay [[xanh lam]], phụ thuộc vào pH của đất. Trong đất chua thì hoa có màu hồng, còn trong đất kiềm thì hoa có màu xanh lam [http://hgic.clemson.edu/factsheets/HGIC1067.htm]. ]]

[[Chất chỉ thị pH|Chất chỉ thị]] được dùng để đo pH của dung dịch hóa chất khác. Các chất chỉ thị phổ biến là [[giấy quỳ]], [[phenolphthalein]], [[cam mêtyl]] và [[xanh brômothymol]]

== SI ==
Năm [[2002]], một nhóm nghiên cứu của [[IUPAC]] đã thống nhất đề nghị đưa pH vào trong hệ thống đơn vị đo lường quốc tế ([[SI]]).

== Độ kiềm của đất ==
Độ chua, độ kiềm của đất được đo bằng độ pH. Đất thường có trị số pH từ 3 đến 9. Căn cứ vào trị số pH người ta chia đất thành: '''đất chua''' (pH < 6,5), '''đất trung tính''' (pH = 6,6 - 7,5) và '''đất kiềm''' (pH > 7,5). Người ta xác định đất chua, đất kiềm và đất trung tính để có kế hoạch cải tạo và sử dụng.




[[Thể loại:Axít]]