HÓA HỌC BIỂN - CHƯƠNG 4

HỆ CACBONAT CỦA BIỂN4.1 ION HYDRO VÀ TRỊ SỐ PH CỦA NƯỚC BIỂN 4.1.1 Sự phân ly của nước và khái niệm về trị số pH Như đã biết, nước là chất phân ly rất kém, sản phẩm phân ly là các ion Hydro và Hydroxyl: H 2 O ⇔ H + + OH Theo định luật tác dụng khối lượng, ở trạng thái cân bằng ta có:K= a ( H + ).a (OH − ) a( H 2 O)(4.1)
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
HÓA HỌC BIỂN - CHƯƠNG 4 C h ươ ng 4 HỆ CACBONAT CỦA BIỂN 4 .1 ION HYDRO VÀ TR Ị S Ố P H C Ủ A N ƯỚ C BI Ể N 4 .1.1 S ự p hân ly c ủ a n ướ c và khái ni ệ m v ề t r ị s ố p H N h ư đ ã bi ế t, n ướ c là ch ấ t phân ly r ấ t kém, s ả n ph ẩ m phân ly là cácion Hydro và Hydroxyl: H2O ⇔ H+ + OH- T heo đ ị nh lu ậ t tác d ụ ng kh ố i l ượ ng, ở t r ạ ng thái cân b ằ ng ta có: a ( H + ).a (OH − ) K= ( 4.1) a( H 2 O) K đ ượ c g ọ i là h ằ ng s ố p hân ly c ủ a n ướ c (hay còn g ọ i là h ằ ng s ốc ân b ằ ng); a (H + ), a(OH - ), a(H 2 O) t ươ ng ứ ng là ho ạ t đ ộ c ủ a H + , OH - v àH 2 O. Ho ạ t đ ộ c ủ a các ion và c ủ a n ướ c đ ượ c tính nh ư s au: a ( H + ) = f H .[ H + ] a (OH − ) = f OH .[OH − ] ( 4.2) a ( H 2 O ) = f H 2O .[ H 2 O ] Trong đ ó f H , f O H , f H 2 O t ươ ng ứ ng là các h ệ s ố h o ạ t đ ộ v à [H + ], [OH -], [H 2 O] t ươ ng ứ ng là n ồ ng đ ộ c ủ a các ion H + , OH - v à c ủ a n ướ c. Do có l ự c t ươ ng tác gi ữ a các ion trong dung d ị ch mà s ố l ượ ng cácion ho ạ t đ ộ ng (ho ạ t đ ộ ) luôn nh ỏ h ơ n s ố l ượ ng th ự c c ủ a các ion (n ồ ngđ ộ ), ngh ĩ a là h ệ s ố h o ạ t đ ộ l uôn có giá tr ị n h ỏ h ơ n 1. H ệ s ố n ày ph ụt hu ộ c vào đ i ệ n tích các ion và l ự c t ươ ng tác gi ữ a chúng. N ế u l ự c gi ữ acác ion trong dung d ị ch r ấ t nh ỏ ( ví d ụ t rong n ướ c s ạ ch ho ặ c trong dungd ị ch loãng) thì h ệ s ố h o ạ t đ ộ r ấ t g ầ n v ớ i 1. Khi đ ó ho ạ t đ ộ x ấ p x ỉ b ằ ngn ồ ng đ ộ . 76 Thay các bi ể u th ứ c tính ho ạ t đ ộ ( 4.2) vào (4.1) ta có: [ H + ].[OH − ]. f H . f OH K= ( 4.3) [ H 2 O ]. f H 2O Vì n ướ c phân ly r ấ t kém, ngh ĩ a là s ố i on có trong dung d ị ch r ấ t ítnên l ự c ion gi ữ a chúng không đ áng k ể . Nh ư v ậ y đ ố i v ớ i n ướ c s ạ ch có th ểc oi f H .f O H /f H 2 O =1, do đ ó t ừ ( 4.3) ta có: [ H + ].[OH − ] K= [ H 2 O] h ay K.[H 2 O] = [H + ].[OH - ] Ở t r ạ ng thái cân b ằ ng ứ ng v ớ i nhi ệ t đ ộ 2 2 o C và áp su ấ t 760 mmHg,n ướ c s ạ ch trung tính có h ằ ng s ố p hân ly K ≈ 1 ,8.10 - 1 6 . C ũ ng do n ướ cphân ly r ấ t kém nên có th ể c oi n ồ ng đ ộ p hân t ử g am c ủ a n ướ c là không [ H 2 O]=1000/18 ≈ 55,56đ ổ i, có giá tr ị mol/l. Từ đó suy ra + - -14K.[H 2 O]=[H ].[OH ]=1.10 c ũ ng là đ ạ i l ượ ng không đ ổ i và đ ượ c g ọ i làh ằ ng s ố t ích ion c ủ a n ướ c. Khi n ướ c phân ly, do s ố l ượ ng ion Hydro vàHydroxyl đ ượ c t ạ o ra b ằ ng nhau nên n ướ c s ạ ch trung tính luôn có: [ H + ] = [OH − ] = 10 −14 = 10 −7 (ion − gam / l ) M ặ c dù n ồ ng đ ộ c ác ion Hydro và Hydroxyl trong n ướ c có th ể b ịb i ế n đ ổ i do nhi ề u quá trình khác nhau, song tích n ồ ng đ ộ c ủ a chúng luônlà m ộ t h ằ ng s ố v à b ằ ng 10 - 1 4 . Đ i ề u đ ó có ngh ĩ a là n ế u có quá trình nàođ ó làm t ă ng n ồ ng đ ộ H + ( ví d ụ s ự p hân ly c ủ a các mu ố i bicacbonat hoàtan trong n ướ c) thì n ồ ng đ ộ O H - p h ả i gi ả m t ươ ng ứ ng, ng ượ c l ạ i n ế u H +g i ả m thì OH - p h ả i t ă ng, sao cho tích n ồ ng đ ộ c ủ a chúng không đ ổ i.Trong tr ườ ng h ợ p n ồ ng đ ộ H + t ă ng lên, ngh ĩ a là [H + ]>10 - 7 >[OH - ] thì môitr ườ ng s ẽ m ang tính axit, ng ượ c l ạ i - môi tr ườ ng mang tính ki ề m. Do n ồ ng đ ộ i on Hydro (và Hydroxyl) quá nh ỏ b é nên đ ể t i ệ n l ợ icho vi ệ c bi ể u di ễ n đ ị nh l ượ ng n ồ ng đ ộ c ủ a chúng, ng ườ i ta s ử d ụ ng cáctr ị s ố p H ho ặ c pOH: pH = -lg [ H + ] pOH = -lg [ OH - ] hoặc V ớ i cách bi ể u di ễ n này thì môi tr ườ ng trung tính có pH=pOH=7, 77môi tr ườ ng axít tính có pH7) và môi tr ườ ng ki ề m tính cópH>7 (hay pOH H 2 CO 3 ⇔ H + + H CO 3 - H CO 3 - ⇔ H + + C O 3 - 2 T heo đ ị nh lu ậ t tác d ụ ng kh ố i l ượ ng, các h ằ ng s ố p hân ly c ủ a axitCacbonic đ ượ c bi ể u di ễ n sa ...