Tìm hiểu về độ pH hay độ chua, độ kiềm

pH là một chỉ số quan trọng đánh giá chất lượng môi trường sống của sinh vật. Sự thay đổi pH của nước thường liên quan tới sự có mặt của các hoá chất axit hoặc kiềm, sự phân huỷ chất hữu cơ, sự hoà tan của một số anion SO4, NO3, v.v…điều này làm ảnh hưởng đến quá trình sinh trường và phát triển của sinh vật.

pH là gì?

pH là độ axit hay độ chua của nước. Độ pH có ảnh hưởng tới điều kiện sống bình thường của các sinh vật nước. Cá thường không sống được trong môi trường nước có độ pH < 4 hoặc pH > 10. Sự thay đổi pH của nước thường liên quan tới sự có mặt của các hoá chất axit hoặc kiềm, sự phân huỷ chất hữu cơ, sự hoà tan của một số anion SO4, NO3, v.v…

pH là chỉ số đo độ hoạt động của các ion hiđrô (H+) trong dung dịch và vì vậy là độ axít hay bazơ của nó. Trong các hệ dung dịch nước, độ hoạt động của ion hiđrô được quyết định bởi hằng số điện ly của nước (Kw) = 1,011 × 10−14 ở 25 °C) và tương tác với các ion khác có trong dung dịch. Do hằng số điện ly này nên một dung dịch trung hòa (độ hoạt động của các ion hiđrô cân bằng với độ hoạt động của các ion hiđrôxít) có pH xấp xỉ 7. Các dung dịch nước có giá trị pH nhỏ hơn 7 được coi là có tính axít, trong khi các giá trị pH lớn hơn 7 được coi là có tính kiềm.

Mặc dù pH không có đơn vị đo, nhưng nó không phải là thang đo ngẫu nhiên; số đo sinh ra từ định nghĩa dựa trên độ hoạt động của các ion hiđrô trong dung dịch

Cách tính độ pH

Công thức để tính pH là:

[H+] biểu thị độ hoạt động của các ion H+ (hay chính xác hơn là [H3O+], tức các ion hiđrônium), được đo theo mol trên lít (còn gọi là phân tử gam). Trong các dung dịch loãng (như nước sông hay từ vòi nước) thì độ hoạt động xấp xỉ bằng nồng độ của ion H+.

Log10 biểu thị lôgarit cơ số 10, và pH vì thế được định nghĩa là thang đo lôgarít của tính axít. Ví dụ, dung dịch có pH=8,2 sẽ có độ hoạt động [H+] (nồng độ) là 10−8.2 mol/L, hay khoảng 6,31 × 10−9 mol/L; một dung dịch có độ hoạt động [H+] là 4,5 × 10−4 mol/L sẽ có giá trị pH là −log10(4,5 × 10−4), hay khoảng 3,35.

Trong dung dịch nước ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn (STP), giá trị pH bằng 7 chỉ ra tính trung hòa (tức nước tinh khiết) do nước phân ly một cách tự nhiên thành các ion H+ và OH− với nồng độ tương đương 1×10−7 mol/L. Một giá trị pH thấp hơn (ví dụ pH = 3) chỉ ra rằng độ axít đã tăng lên, và một giá trị pH cao hơn (ví dụ pH = 11) chỉ ra rằng độ kiềm đã tăng lên.

pH trung hòa không chính xác bằng 7; nó chỉ ngầm ý là nồng độ các ion H+ là chính xác bằng 1×10−7 mol/L. Tuy nhiên, các giá trị là đủ gần để pH trung hòa là 7,00 tới ba chữ số đáng kể nhất, nó là đủ gần để người ta coi nó chính xác bằng 7. Trong các dung dịch không chứa nước hay ở các điều kiện không tiêu chuẩn, thì giá trị pH trung hòa thậm chí có thể không gần với 7. Thay vì thế, nó liên quan với hằng số điện ly cho dung môi cụ thể đang được sử dụng.

Lưu ý rằng nước tinh khiết, khi bị phơi trong khí quyển, sẽ hấp thụ một phần cacbon điôxít, một số trong các phân tử CO2 này sẽ phản ứng với nước để tạo ra axít cacbonic và H+, vì thế làm giảm pH xuống còn khoảng 5,7.)
Phần lớn các chất có pH nằm trong khoảng từ 0 đến 14, mặc dù các chất cực axít hay cực kiềm có thể có pH < 0 hay pH > 14.

Xem thêm: Độ pH của đất trồng lúa ảnh hưởng như thế nào?

Cách xác định độ pH

Dưới đây là những cách xác định độ pH phổ thông và an toàn. Tùy vào từng trường hợp để có thể lựa chọn cho mình phương pháp hiệu quả nhất.

Sử dụng chất chỉ thị pH

Bằng cách bổ sung chất chỉ thị pH vào trong dung dịch đang nghiên cứu. Màu của chất chỉ thị sẽ dao động phụ thuộc vào pH của dung dịch. Trong việc sử dụng các chất chỉ thị thì việc xác định định tính có thể thực hiện với các chất chỉ thị phổ biến có khoảng dao động màu rộng trên một khoảng pH lớn và việc xác định định lượng có thể thực hiện bằng cách sử dụng các chất chỉ thị có sự thay đổi màu mạnh trên một khoảng pH nhỏ.

Màu sắc của các chất chỉ thị pH có thể được chia làm 14 thang bậc thông dụng như hình vẽ bên. Các phép đo cực kỳ chính xác có thể thực hiện trên một khoảng pH rộng bằng sử dụng các chất chỉ thị có nhiều trạng thái cân bằng (ví dụ HI) chung với các phương pháp quang phổ để xác định sự phổ biến tương đối của mỗi thành phần phụ thuộc pH đã tạo ra màu của dung dịch.

Sử dụng máy đo pH

Phương pháp dùng dụng cụ đo pH nước là cách làm cải tiến và hiện đại nhất hiện nay. Theo các chuyên gia đánh giá, đây là cách xác định độ pH cho kết quả nhanh và chính xác nhất. 

Sự đa dạng về mẫu mã, chủng loại đã giúp cho máy đo pH đang ngày càng tiến xa hơn và gần hơn đến người dùng. Ngoài ra, một số mode có giá thành rẻ, đảm bảo chất lượng cũng giúp người dùng dễ dàng chọn mua hơn. Máy đo pH được thiết kế với 3 dạng cơ bản: Bút đo pH, máy đo pH để bàn, máy đo pH cầm tay.

Để hiễu rõ hơn về máy đo pH, bạn có thể tham khảo một số bài viết dưới đây:Như vậy độ pH hay tính kiềm, tính axit ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự sinh trưởng và phát triển của sinh vật. Chính bởi đó, việc kiểm tra chỉ số này bằng máy đo pH là việc làm được nhiều chuyên gia khuyến cáo trong hoạt động sản xuất, nhằm đảm bảo hiệu quả lao động.