Nước, Dung dịch đệm và pH part 1

Các thuộc tính hóa học của nướcNước không phải là một thành phần thụ động của tế bào hay của môi trường ngoại bào. Do bản chất vật lý, nước xác định khả năng hòa tan của các hợp chất khác. Tương tự như vậy, trong dung dịch các thuộc tính hóa học của nước quy định cách mà các phân tử tương tác với nhau
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nước, Dung dịch đệm và pH part 1N−íc, Dung dÞch ®Öm vµ pHI. C¸c thuéc tÝnh hãa häc cña n−ícN−íc kh«ng ph¶i lµ mét thµnh phÇn thô ®éng cña tÕ bµo hay cña m«i tr−êng ngo¹i bµo.Do b¶n chÊt vËt lý, n−íc x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng hßa tan cña c¸c hîp chÊt kh¸c. T−¬ng tù nh−vËy, trong dung dÞch c¸c thuéc tÝnh hãa häc cña n−íc quy ®Þnh c¸ch mµ c¸c ph©n töt−¬ng t¸c víi nhau.I.1. Sù ion hãa n−ícN−íc lµ mét ph©n tö trung tÝnh cã xu h−íng ion hãa nhÑ. Chóng ta biÓu diÔn sù ion hãanµy b»ng ph−¬ng tr×nh H+ + OH− H2O Trong dung dÞch, thùc tÕ hÇu nh−ch¼ng tån t¹i c¸i gäi lµ proton (H+) tùdo. Thay vµo ®ã, proton lu«n ë d¹ngkÕt hîp víi mét ph©n tö n−íc t¹othµnh ion hydronium (H3O+). SùkÕt hîp cña proton víi mét nhãm c¸c Protonph©n tö n−íc còng cã thÓ t¹o nªn nh¶ynh÷ng cÊu tróc cã c«ng thøc lµH5O2+, H7O3+, v.v... Trong thùc tÕ, ®Ógi¶n l−îc, chóng ta viÕt tÊt c¶ c¸cd¹ng ion hãa nµy lµ H+. C¸c proton cña hydronium cãthÓ “nh¶y” liªn tôc tõ ph©n tö n−ícnµy sang ph©n tö n−íc kh¸c (H×nh2-1). V× lý do nµy, cã thÓ thÊy sù linh®éng cña c¸c ion H+ vµ OH− trongdung dÞch n−íc lµ cao h¬n nhiÒu sovíi bÊt cø ion nµo kh¸c (vèn ph¶iv−ît qua mét l−îng n−íc lín). HiÖn H×nh 2-1. Proton nh¶y. “Proton nh¶y” gi¶i thÝch cho hiÖnt−îng “proton nh¶y” còng gióp gi¶i t−îng chiÕm −u thÕ cña ion hydronium (vµ hydroxide) trongthÝch cho viÖc ph¶n øng axit – baz¬ c¸c dung dÞch n−íc thuéc c¸c hÖ thèng sinh häc.lµ nh÷ng ph¶n øng diÔn ra nhanhnhÊt trong m«i tr−êng n−íc. Møc ®é ion hãa (ph©n ly) cña c¸c ph©n tö n−íc ®−îc biÓu diÔn b»ng h»ng sè ph©nly (K) ®−îc tÝnh b»ng biÓu thøc c©n b»ng ë ®ã nång ®é cña hîp chÊt mÑ (H2O) lµ mÉu sè,cßn nång ®é cña c¸c s¶n phÈm ph©n ly (H+ vµ OH−) lµ tö sè: [H+][OH−] K= [2 – 1] [H2O] Do n−íc chØ ion hãa nhÑ, nªn trong dung dÞch nång ®é n−íc kh«ng ph©n ly - [H2O] -lín h¬n rÊt nhiÒu so víi l−îng ion hãa vµ cã thÓ coi nh− mét h»ng sè; vµ v× vËy cã thÓ gépvµo h»ng sè ph©n ly Kw biÓu diÔn riªng cho sù ion hãa cña n−íc: Kw = [H+][OH−] [2 – 2] -14 oTrong ®ã, Kw cã gi¸ trÞ lµ 10 ë 25 C. 1 n−íc, dung dÞch ®Öm vµ pH§inh §oµn Long N−íc tinh khiÕt cã l−îng H+ vµ OH− b»ng nhau, do ®ã [H+] = [OH−] = ( Kw)1/2= 10-7. Doc¸c nång ®é [H+] vµ [OH−] quan hÖ t−¬ng hç víi nhau qua c«ng thøc [2 – 2], nªn nÕul−îng [H+] cao h¬n 10-7 M th× l−îng [OH−] ph¶i thÊp h¬n mét c¸ch t−¬ng øng vµ ng−îc l¹i.C¸c dung dÞch cã nång ®é [H+] = 10-7 M th× ®−îc gäi lµ dung dÞch trung tÝnh, nÕu[H+] > 10-7 M th× ®−îc gäi lµ dung dÞch cã tÝnh axit, cßn nÕu [H+] < 10-7 M th× ®−îc gäilµ dung dÞch cã tÝnh kiÒm (baz¬). PhÇn lín c¸c dÞch sinh lý tÕ bµo lµ trung tÝnh hoÆcgÇn trung tÝnh. Ch¼ng h¹n nh−, m¸u ng−êi chØ cã tÝnh kiÒm nhÑ víi [H+] = 4 x 10-8 M. Do gi¸ trÞ [H+] ®èi víi phÇn lín c¸c dung dÞch n−íc lµ rÊt nhá, nªn khã so s¸nh gi÷ac¸c dung dÞch víi nhau. V× lý do nµy, møc ®é ion hãa cña n−íc trong c¸c dung dÞchth−êng ®−îc biÓu diÔn qua kh¸i niÖm ®é pH do Soren Sorenson ®−a ra vµo n¨m 1909: 1 + pH = -log[H ] = log [2 – 3] [H+] C«ng thøc nµy cho Trung tÝnhthÊy, [H+] cµng thÊp Axit Baz¬th× pH cµng cao vµng−îc l¹i (xem H×nh 2-2). §é pH cña n−íctinh khiÕt lµ 7,0; cña ion (M)c¸c dung dÞch cã tÝnhaxit lµ 7,0 (xem Bµi N ngtËp mÉu 2-1). L−u ý lµc¸c dung dÞch kh¸cnhau 1 ®é pH th×t−¬ng øng víi nång®é [H+] chªnh lÖchnhau 10 lÇn. B¶ng 2 –3 d−íi ®©y liÖt kª ®épH cña mét sè dungdÞch phæ biÕn. H×nh 2-2. Mèi quan hÖ gi÷a pH v nång ®é H+ v OH− trong n−íc. Do s n + -14 + ph m là [H ] và [OH−] là h ng s (10 ), nên [H ] và [OH−] quan h ph thu c + v i nhau. Dung d ch có nhi u [H ] hơn là dung d ch axit (pH7). Còn dung d ch có H ] = [OH−] − -7 = 10 M là dung d ch trung tính (pH = 7). Chú ý n ng ...