Dung dịch đệm là dung dịch bao gồm 1 axit và 1 bazo yếu mà khi ta thêm vào dung dịch đó 1 lượng vừa phải ion H+ hoặc OH hoặc pha loãng bằng nước thì độ pH của nó hầu như không thay đổi hoặc thay đổi rất ít. Chẳng hạn như dung dịch đệm gồm NH3 và NH4Cl, vì NH3 phản ứng với nước cho ra ion NH4+ và OH và NH4Cl phân ly hoàn toàn ra NH4+ và Clnên cân bằng sẽ được thiết lập giữa NH3, NH4+, OH và Cl. Từ đó, nếu thêm H+ vào dung dịch đệm này thì H+ lại phản ứng với NH3 cho ra NH4+, NH4+ tiếp tục phản ứng với OH có sẵn trong dung dịch đệm ra nước. Tương tự cho OH vào cũng vậy, nó sẽ tiếp tục tác dụng với ion có sẵn trong dung dịch và tạo ra 1 lượng tương đương trùng với một trong những chất có sẵn còn lại, các phản ứng cứ lặp lại vì vậy độ pH hầu như không thay đổi.

Ví dụ :

Trong trường hợp có dung đệm gồm CH3COOH và CH3COONa 0,1M. CH3COONa phân ly hoàn toàn thành CH3COO và Na+ nên [CH3COO] = 0,1 M. Còn CH3COOH phân ly không hoàn toàn ra CH3COO và H+, vì phân ly không hoàn toàn nên chỉ 1 phần nhỏ CH3COOH bị phân ly. Đặt x=[H+] = [CH3COO] thì phần [CH3COOH] bị phân ly cũng là x. [CH3COOH] chưa bị phân ly còn lại 0,1-x. [CH3COO] có ở sự phân ly của CH3COONa và CH3COOH nên tổng [CH3COO] là 0,1+ x.

Từ đó, có thể thiết lập hằng số cân bằng K =10-4,75 = ([CH3COO].[H+])/[CH3COOH] (nồng độ CH3COOH còn lại sau phân ly).

Mà [H+] phân ly ra là rất nhỏ nên xem như không đáng kể, do đó [CH3COOH] sau phân ly ~ 0,01M. Giải phương trình 0,1x/0,1 = 10-4,75=> [H+]= x=10-4,75

Vậy độ pH của dung dịch đệm trên = -lg [H+] = -lg 10-4,75=4,75.

Xét sự biến đổi pH khi :

– Thêm 10-3 mol HCl hoặc 10-3 mol NaOH nguyên chất vào 1 lít dung dịch hỗn hợp CH3COOH 0,1M và CH3COONa 0,1M.

– Thêm 1 lít nước vào 1 lít dung dịch hỗn hợp CH3COOH 0,1M và CH3COONa 0,1M.

Trước khi thêm axit, bazơ thì 1 lít dung dịch CH3COOH 0,1M và CH3COONa 0,1M có pH = 4,75

Sau khi thêm axit, bazơ

– Thêm 10-3 mol HCl vào 1 lít dung dịch CH3COOH 0,1M và CH3COONa 0,1M : pH = 4,74

– Thêm 10-3 mol NaOH vào 1 lít dung dịch CH3COOH 0,1M và CH3COONa 0,1M : pH = 4,76

Còn sau khi thêm 1 lít H2O vào 1 lít dung dịch CH3COOH 0,1M và CH3COONa 0,1M thì:  pH = 4,75

Ta nói: dung dịch hỗn hợp axit axetic và natri axetat có tác dụng đệm giữ cho pH hầu như không đổi khi thêm một lượng nhỏ axit, bazơ hoặc pha loãng với nước.

 Có 3 loại dung dịch đệm:
– Dung dịch đệm axit là hệ dung dịch đệm được hình thành bằng cách trộn lẫn một axit yếu với muối của nó với một bazơ mạnh.

– Dung dịch đệm bazơ là dung dịch đệm được hình thành bằng cách trộn lẫn một bazơ yếu với muối của nó với một axit mạnh.
– Dung dịch đệm tạo thành bởi 2 chất lưỡng tính axit-bazơ

Các hệ dung dịch đệm thông dụng : CH3COOH và CH3COO; NH4+ và NH3, Na2HPO4 và NaH2PO4,…

Hiện công ty vật tư KHKT Thịnh Phát cung cấp gói dung dịch chuẩn pH Buffer Powder dạng bột với hệ đệm cao và nhiều điểm sử dụng cho việc hiệu chỉnh pH. 

Kha Linh