Dung dịch đệm: cân bằng axit–bazơ, khả năng chống biến đổi pH và giới hạn

🧪 Đệm không khóa pH, đệm làm pH đổi ít hơn

Một hệ đệm điển hình chứa lượng đáng kể axit yếu HA và bazơ liên hợp A⁻. Khi thêm ít H⁺, A⁻ chuyển H⁺ thành HA; khi thêm ít OH⁻, HA phản ứng tạo A⁻ và nước. Vì cả hai thành phần cùng hiện diện, tỉ lệ của chúng thay đổi vừa phải.

Cân bằng HA thuận nghịch H cộng A trừ, phía trái cho thấy A trừ nhận H cộng thêm vào, phía phải HA trung hòa OH trừ thêm vào — Cơ chế dựa trên cân bằng và phản ứng tỉ lượng; khi một thành phần bị dùng gần hết, hệ mất khả năng đệm hiệu quả.

Công thức Henderson–Hasselbalch

Trong điều kiện dung dịch đủ loãng và các giả định cân bằng phù hợp, pH≈pK_a+log([A⁻]/[HA]). Khi [A⁻]=[HA], pH≈pK_a. Công thức là dạng gần đúng theo hoạt độ; không nên dùng mù quáng cho dung dịch rất đậm đặc hoặc sau khi thêm lượng axit–bazơ vượt khả năng đệm.

Quy trình khi thêm axit hoặc bazơ mạnh

Tính phản ứng tỉ lượng với A⁻ hoặc HA trước.
Cập nhật số mol hai thành phần.
Nếu cả hai vẫn còn đáng kể, dùng tỉ lệ mới để tính pH gần đúng.
Nếu một thành phần cạn, giải bài như dư axit/bazơ hoặc cân bằng thích hợp.

⚠️ Khả năng đệm là hữu hạn

Khả năng đệm tăng khi tổng nồng độ cặp đệm lớn và thường tốt nhất quanh pK_a. Pha loãng lí tưởng có thể ít đổi tỉ lệ nên pH gần giữ, nhưng làm giảm lượng axit hoặc bazơ mạnh mà một thể tích dung dịch có thể chống lại.

📚 Căn cứ biên soạn

Chương trình GDPT 2018.
Mạch kiến thức Kết nối tri thức với cuộc sống lớp 11 và Quyết định 3588/QĐ-BGDĐT.
Nội dung biên soạn độc lập, phân biệt kết quả chính xác với giá trị ước lượng và nêu điều kiện áp dụng của mô hình.

📚 Lý thuyết trọng tâm

Mục tiêu: Giải thích cơ chế của cặp axit yếu–bazơ liên hợp, dùng công thức gần đúng đúng điều kiện và phân biệt khả năng đệm với việc pH hoàn toàn không đổi.. Khi học Dung dịch đệm: cân bằng axit–bazơ, khả năng chống biến đổi pH và giới hạn, hãy xác định khái niệm, điều kiện áp dụng và mối liên hệ giữa các dữ kiện; không chỉ ghi nhớ kết luận.

🧭 Ví dụ có hướng dẫn

Chọn một tình huống điển hình của bài. Bước 1: ghi dữ kiện và câu hỏi cần giải quyết. Bước 2: chọn khái niệm hoặc quy tắc phù hợp. Bước 3: giải thích từng bước và kiểm tra kết quả với điều kiện ban đầu. Nếu đổi một dữ kiện, hãy dự đoán kết quả thay đổi thế nào.

✍️ Luyện tập

Tóm tắt bài bằng ba ý: khái niệm, điều kiện và kết luận.
Tự tạo một ví dụ đúng và một phản ví dụ; chỉ ra điểm quyết định.
Giải lại ví dụ khi thay đổi một dữ kiện, sau đó nêu cách kiểm chứng.

Checklist tự đánh giá

Tôi giải thích được “vì sao”, không chỉ nêu đáp án.
Tôi nhận ra trường hợp không áp dụng được quy tắc.
Tôi kiểm tra được đơn vị, bằng chứng hoặc tính hợp lí của kết luận.