Mô tả cách chuẩn bị khoảng 500 mL dung dịch đệm có pH = 4,5 từ acetic acid (HOAc) 1,0 M và sodium acetate (NaOAc).

Chuẩn bị Dung dịch Đệm pH 4.5 từ Acetic Acid và Sodium Acetate
Hiểu về Dung dịch Đệm
Dung dịch đệm là dung dịch có khả năng chống lại sự thay đổi pH khi thêm vào một lượng nhỏ axit hoặc bazơ. Trong trường hợp này, chúng ta sẽ sử dụng hệ đệm axit acetic/natri acetate để tạo ra dung dịch đệm có pH 4.5.

Nguyên tắc
Nguyên tắc hoạt động của dung dịch đệm dựa trên cân bằng hóa học giữa axit yếu (acetic acid) và bazơ liên hợp của nó (sodium acetate). Khi thêm axit vào dung dịch, ion acetate sẽ phản ứng trung hòa, trong khi khi thêm bazơ, axit acetic sẽ phản ứng. Nhờ đó, pH của dung dịch được duy trì tương đối ổn định.

Các bước thực hiện
1. Tính toán:

Chọn phương pháp tính toán: Có nhiều phương pháp tính toán để xác định tỷ lệ mol giữa axit và muối trong dung dịch đệm. Một trong những phương pháp đơn giản và phổ biến là sử dụng phương trình Henderson-Hasselbalch:
pH = pKa + log([A-]/[HA])
Trong đó:

pH: độ pH mong muốn (4.5 trong trường hợp này)
pKa: hằng số phân li axit của axit acetic (khoảng 4.75)
[A-]: nồng độ mol của ion acetate (từ sodium acetate)
[HA]: nồng độ mol của axit acetic
Tính tỷ lệ mol:
4.5 = 4.75 + log([A-]/[HA])
Giải phương trình, ta được: [A-]/[HA] ≈ 0.56
Tức là, ta cần số mol ion acetate bằng khoảng 56% tổng số mol axit và muối.

2. Chuẩn bị dung dịch:

Tính toán lượng chất cần dùng: Giả sử ta cần chuẩn bị 500 mL dung dịch đệm. Với tỷ lệ mol đã tính ở trên, ta có thể chọn bất kỳ giá trị nào cho tổng số mol axit và muối. Ví dụ, ta có thể chọn tổng số mol là 0.5 mol.
Số mol axit acetic (HA) ≈ 0.5 mol * (1 / 1.56) ≈ 0.32 mol
Số mol sodium acetate (A-) ≈ 0.5 mol * (0.56 / 1.56) ≈ 0.18 mol
Cân lấy chất:
Cân chính xác lượng acetic acid và sodium acetate tương ứng với số mol đã tính.
Hòa tan:
Hòa tan lần lượt acetic acid và sodium acetate vào một lượng nước cất nhất định (khoảng 400 mL).
Khuấy đều cho đến khi các chất tan hoàn toàn.
Điều chỉnh thể tích:
Sau khi hòa tan, thêm nước cất vào dung dịch cho đến khi đạt thể tích 500 mL.
Kiểm tra pH:
Sử dụng máy đo pH để kiểm tra lại pH của dung dịch. Nếu pH chưa đạt 4.5, có thể điều chỉnh bằng cách thêm một lượng nhỏ axit hoặc bazơ.