Nhiệt độ có ảnh hưởng đến độ pH không?
Nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong phép đo pH. Khi mức nhiệt độ tăng, mức pH giảm. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là mẫu trở nên có tính axit hơn ở nhiệt độ cao hơn. Một dung dịch chỉ được coi là có tính axit nếu có nhiều ion hydro hơn ion hydroxide.
Cả nhiệt độ và độ pH đều là các thông số thiết yếu để hiểu được chất lượng nước trong các dung dịch khác nhau. Khi đo độ pH của dung dịch, bạn cũng phải đo nhiệt độ của dung dịch, vì độ pH thay đổi theo nhiệt độ. Nhiệt độ và độ pH cũng được đo cùng lúc vì giá trị pH không có giá trị nhiệt độ là không nhất quán.
Một loại bù nhiệt độ khi làm việc với phép đo pH là nhiều cảm biến pH có cảm biến Bù nhiệt độ tự động (ATC) tích hợp sẵn. Vậy, nhiệt độ làm thay đổi pH như thế nào và tại sao nó lại có tác động lớn như vậy?
Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét mối quan hệ giữa nhiệt độ và pH, và nhiệt độ ảnh hưởng đến giá trị pH và dung dịch pH như thế nào.
NỘI DUNG CHÍNH
Mối quan hệ giữa nhiệt độ và độ pH là gì?
Để đi thẳng vào vấn đề, độ pH của dung dịch tỉ lệ nghịch với nhiệt độ. Vì vậy, khi nhiệt độ tăng trong dung dịch, dao động phân tử tăng lên, dẫn đến sự ion hóa và hình thành các ion hydro (H+). Đối với những người bỏ qua lớp hóa học, càng nhiều ion hydro trong dung dịch, thì dung dịch càng có tính axit. Do đó, độ pH giảm khi nhiệt độ tăng trong dung dịch.
Để hiểu rõ hơn, nếu chúng ta tăng nhiệt độ của dung dịch lên 50 °F, độ pH của dung dịch sẽ giảm 0,2. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ giảm, điều ngược lại sẽ xảy ra và mức pH sẽ tăng rất nhẹ. Mặc dù điều đó có vẻ không giống như một sự giảm pH lớn, hãy tưởng tượng sự khác biệt giữa những tháng mùa đông và mùa hè và tác động của nó lên cây trồng.
Hãy tưởng tượng bạn là một cây trồng vào mùa đông – vui vẻ trong đất của bạn với độ pH chính xác. Vài tháng sau, mọi thứ bắt đầu ấm lên bên ngoài vì trời vào mùa hè và nhiệt độ đã tăng từ 50 °F của mùa đông lên 86 °F – đó là độ pH giảm 0,6, đủ để gây ra vấn đề với đất trồng cây của bạn.
Sử dụng Nguyên lý Le Chatelier
Theo nguyên lý Le Chaterlier, nếu bạn thay đổi các điều kiện của phản ứng trong trạng thái cân bằng động, điểm cân bằng sẽ dịch chuyển để chống lại những thay đổi đã thực hiện.
Đây là lời giải thích hoàn hảo về những gì xảy ra khi nhiệt độ ảnh hưởng đến dung dịch hóa học và mức pH trong trạng thái cân bằng. Nhưng, làm thế nào để chúng ta đạt được điều đó?
Vì vậy, Le Chaterlier nói rằng những thay đổi về nhiệt độ, áp suất, thể tích hoặc nồng độ bên trong có thể dịch chuyển trạng thái cân bằng. Đây là cách nhiệt độ có thể dịch chuyển trạng thái cân bằng và độ pH của dung dịch.
Vì vậy, khi nhiệt độ tăng, cân bằng buộc phải hạ nhiệt độ bằng cách hấp thụ nhiều nhiệt hơn. Điều này dẫn đến sự hình thành các ion H+, làm giảm độ pH của dung dịch. Sự phân ly các ion khi nhiệt độ tăng bên trong dung dịch được thể hiện trong phương trình dưới đây:
H20 (L) = H+ (aq) + OH- (aq)
Độ pH và độ axit có giống nhau không?
Mối quan hệ giữa độ pH và độ axit thường bị nhầm lẫn. Độ pH giảm không có nghĩa là nước trong dung dịch có tính axit hơn ở nhiệt độ cao hơn. Dung dịch chỉ có thể có tính axit hơn khi số lượng ion hydro tăng vượt quá số lượng ion hydroxide.
Ví dụ, nếu chúng ta xem xét nước tinh khiết, nồng độ ion hydro và hydroxide không bao giờ thay đổi, do đó độ pH của nước tinh khiết luôn trung tính với giá trị pH là 7,0 ở nhiệt độ phòng.
Nhưng nếu bạn tăng nhiệt độ phòng lên 167 °F, máy đo pH sẽ đọc giá trị pH là 6,14. Mặc dù vẫn trung tính trên thang đo pH, nhưng đây là mức giảm đáng kể về pH, có thể khiến ai đó đưa ra lựa chọn sai, chỉ vì nhiệt độ thay đổi – nghĩ rằng các tính chất hóa học của mẫu đã thay đổi, trong khi thực tế thì không.
Nhiệt độ ảnh hưởng đến kết quả đo pH như thế nào?
Tác động của nhiệt độ có thể được chia thành hai loại chính:
- Tác động của nhiệt độ đến độ chính xác và tốc độ phản hồi của điện cực pH
- Hệ số nhiệt độ của dung dịch (dung dịch đệm hoặc mẫu) được đo bằng cảm biến pH
Tác động của nhiệt độ lên điện cực pH
Nhiệt độ ảnh hưởng đến điện cực pH cả về mặt vật lý và hóa học. Để hiểu cách chúng ta phải đề cập đến các tác động sau đây của nhiệt độ.
Hiệu ứng độ dốc điện cực
Khi nhiệt độ tăng, độ dốc của điện cực tăng. Điều này có thể được bù hoàn toàn bằng máy đo pH sử dụng ATC.
Hầu hết các máy đo pH hiện đại đều có ATC để đo nhiệt độ của mẫu. Nếu máy đo pH của bạn có ATC, các phép đo pH của bạn sẽ tự động được điều chỉnh để tính đến bất kỳ thay đổi nhiệt độ nào. Ngoài ra, có thể sử dụng cảm biến nhiệt độ với máy đo pH, nhưng điều này có thể bất tiện đối với những người đo các ứng dụng nhỏ và cần sử dụng bảng chuyển đổi.
Hiệu ứng điểm đẳng nhiệt
Trong thế giới điện cực lý tưởng, các biểu đồ được tạo trên đồ thị để so sánh độ pH, giao nhau ở độ pH 7,0 và 0 mV (nước tinh khiết). Thông thường, các biểu đồ trên đồ thị giao nhau tại các điểm khác nhau cho mỗi điện cực pH.
‘Thực tế’ này thường không xảy ra vì nhiệt độ cản trở. Khi hiệu chuẩn và thử nghiệm mẫu được thực hiện ở các nhiệt độ khác nhau, các giá trị pH hiển thị trên biểu đồ có thể thay đổi tới 0,1 pH.
Thật không may, các hệ thống ATC không thể bù đắp cho hiệu ứng này. Vì vậy, cần tránh các điều kiện môi trường có thể dẫn đến hiệu ứng Điểm đẳng nhiệt. Nhưng điều này có nghĩa là gì?
Vâng, nó không phức tạp như bạn nghĩ. Tất cả những gì bạn cần làm là hiệu chuẩn và đo mẫu đang được thử nghiệm ở cùng nhiệt độ (hoặc gần nhất có thể).
Nói như vậy, nếu bạn đang làm việc với một ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cực cao, thì nên làm việc với bồn nước trong phòng thí nghiệm. Sau đó, bạn có thể đặt bồn nước ở nhiệt độ cụ thể và đặt cả mẫu và đệm hiệu chuẩn vào bên trong nước.
Hầu hết các điện cực sẽ ghi rõ nhiệt độ hoạt động tối thiểu và tối đa, vì vậy hãy ghi nhớ điều này nếu bạn đang làm việc với bồn nước, vì điện trở của màng thủy tinh và thời gian phản hồi của đầu dò pH có thể thay đổi theo nhiệt độ.
Ảnh hưởng của nhiệt độ lên mẫu pH
Ngoài việc nhiệt độ làm thay đổi nguyên lý hoạt động của điện cực pH, nó cũng có thể làm thay đổi mẫu.
Các mẫu có mối quan hệ cụ thể giữa độ pH và mức nhiệt độ. Mối quan hệ này thường được gọi là hệ số nhiệt độ. Hệ số nhiệt độ của mẫu khác nhau giữa các dung dịch và mẫu, do đó, điều này khiến việc bù trừ trở nên khó khăn.
Hãy tưởng tượng việc thử nghiệm một mẫu ở nhiệt độ 77 °F và máy đo pH hiển thị giá trị là 14,0. Sau đó, bạn đun nóng mẫu đến 140 °F mà không làm thay đổi các đặc tính hóa học của dung dịch, nhưng giá trị pH đã thay đổi 1,0.
Thông thường, sự thay đổi độ pH này như một phản ứng với sự gia tăng nhiệt độ xảy ra thường xuyên hơn với các dung dịch kiềm so với các dung dịch axit.
Vậy, chúng ta có thể bù trừ cho điều này không?
Có, nhưng không đơn giản. Cách duy nhất để bù trừ cho tác động của nhiệt độ lên độ pH của mẫu là thử lại, đảm bảo rằng tất cả các dung dịch đệm và mẫu đều được thử nghiệm ở cùng một nhiệt độ hoặc càng gần càng tốt để giảm thiểu lỗi.
Kết luận
Thông thường, độ pH giảm khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là dung dịch trở nên có tính axit hơn ở nhiệt độ cao hơn. Chỉ khi dung dịch có nhiều ion hydro hơn ion hydroxide thì mới được coi là có tính axit.
Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào về nhiệt độ hoặc độ pH, hoặc bộ dụng cụ thử nghiệm nào chúng tôi cung cấp, đừng ngần ngại liên hệ với nhóm chuyên gia đẳng cấp thế giới của chúng tôi tại Atlas Scientific.
Nguồn: Does Temperature Affect pH
➢ Xem thêm sản phẩm trên Google Doanh Nghiệp: Danh mục sản phẩm – Google Doanh Nghiệp.
➢ Xem danh mục sản phẩm khác: Danh mục sản phẩm – Filtech Co.
0 Comments