Dung dịch đệm là gì? Cách tính PH dung dịch đệm

Bạn đã biết dung dịch đệm là gì chưa? Dung dịch này có công dụng gì trong ngành mỹ phẩm? Nếu bạn muốn biết cách pha và nhiều thông tin chi tiết khác về dung dịch này thì hãy cùng Homi tìm hiểu qua bài viết sau nhé!

Dung dịch đệm là gì?

Dung dịch đệm được định nghĩa là dung dịch giúp chống lại sự thay đổi từ nồng độ pH, nó sẽ tạo ra sự cân bằng giữa axit và bazơ. Dung dịch đệm này sẽ có trường hợp là kết hợp của bazơ liên hệ của nó và axit yếu, hoặc trường hợp còn lại là một bazơ yếu và axit liên hợp. Nhờ tính ứng dụng cao, dung dịch đệm có mặt trong ngành sản xuất mỹ phẩm, thí nghiệm hóa học để cố định nồng độ pH.

Trong một dung dịch đệm có thể có những chất sau: Axit + Bazơ,CH3COOH + CH3COONa, NH4Cl + NH3, NaHCO3 +Na2CO3

Dung dịch đệm có các loại nào?

Các dung dịch đệm thường gặp được các nhà nghiên cứu chia thành hai loại dung dịch bao gồm dung dịch đệm mang tính kiềm và dung dịch đệm mang tính axit:

Dung dịch đệm mang tính axit

Dung dịch đệm mang tính axit này biết đến với độ pH <7. Dung dịch mang tính axit này sẽ cấu tạo từ một axit yếu và muối natri trong trường hợp thông thường.

Ví dụ về dung dịch đệm này là kết hợp của axit axetic và natri axetat. Khi dung dịch có nồng độ mol của axit và muối đều bằng nhau thì khi đó dung dịch sẽ có độ pH là 4,76. Việc coi trọng nồng độ bao nhiêu là không cần thiết, chỉ cần chúng giống nhau.

Vậy làm sao để thay đổi nồng độ pH không? Có thể thay đổi tỷ lệ nồng độ của axit và muối hoặc bạn cũng có thể chọn một axit khác hoàn toàn đồng thời chọn một trong các muối hoàn toàn khác của nó.

*Lưu ý: Khi một axit cực kì yếu kết hợp với một trong những muối của nó sẽ tạo ra hỗn hợp đệm chứa tính kiềm.

Dung dịch đệm mang tính bazơ

Đối với dung dịch đệm mang tính bazơ sẽ tương ứng với độ pH >7. Dung dịch này thông thường sẽ từ một bazơ yếu và muối của nó tạo lên.

Để hiểu rõ hơn thì dung dịch này thông thường biết đến qua việc sử dụng hỗn hợp dung dịch chứa amoniac cùng với dung dịch chứa amoni clorua. Dung dịch này sẽ mang độ pH là 9,25 khi bạn trộn hai hỗn hợp theo tỉ lệ mol 1:1. Cũng giống như trên, không hề quan trọng việc bạn chọn nồng độ, chỉ cần rất đơn giản, chúng giống nhau là được.

>>> Xem thêm: Tromethamine là gì? Tác dụng của Tromethamine trong mỹ phẩm?

Thành phần của dung dịch đệm

Để giúp độ pH luôn ổn định và hạn chế tối đa sự thay đổi trong quá trình thí nghiệm hoặc trong quá trình xảy ra phản ứng hóa học, dung dịch đệm thường chứa các thành phần như:

• Chất tạo đệm: Đây là thành phần chính trong dung dịch đệm với vai trò duy trì nồng độ pH. Ví dụ: axit acetic và muối acetate được sử dụng để tạo dung dịch đệm axit axetic/acetate.
• Axit: Một số dung dịch đệm chứa axit để giữ độ pH thấp. Ví dụ: dung dịch đệm axit acetic sẽ chứa axit axetic.
• Muối: Muối ngoài khả năng ổn định độ pH thì nó còn giúp cân bằng ion trong dung dịch. Muối có thể là axit muối hoặc bazơ muối, tùy thuộc vào yêu cầu của quá trình thí nghiệm. Ví dụ: muối natri acetate trong dung dịch đệm axit axetic/acetate.
• Nước cất: Đây là thành phần cơ bản nhất trong dung dịch đệm. Nó tạo nền cho các cho các chất tạo đệm và các thành phần khác.

Tùy vào từng mục đích sử dụng, nhiều hoạt chất hóa học khác sẽ được thêm vào để làm điều kiện cho một phản ứng hoặc quá trình cụ thể. Các hoạt chất này có nồng độ pH nhỏ hơn 2 hoặc cao hơn 10.

Cách tính pH dung dịch đệm

Bên cạnh khái niệm dung dịch đệm là gì được quan tâm thì rất nhiều người còn quan tâm tới cách tính ph dung dịch đệm.

Khi một hỗn hợp đệm mang trong mình 1 axit là HA chứa nồng độ [HA].Hằng số Ka đồng khi kết hợp với bazơ liên hợp là A- mang nồng độ là [A-]. Khi đó, phương trình cân bằng điện ly: HA ⇔ H + + A –

Từ đó có thể tổng quát phương trình pH đến từ hỗn hợp đệm này chính là phương trình Henderson – Hasselbalch .

Homi mách cách thức tính ph của dung dịch đệm:

pH = pKa + log ( [ bazơ phối hợp ] / [ axit phối hợp ] )

Lưu ý: trong công thức này thì tỷ lệ nồng độ xuất hiện giữa axit và bazơ [ bazơ phối hợp ] / [ axit phối hợp ] ) đồng thời là tỷ suất số mol giữa 2 chất có trong hỗn hợp đệm trên.

Do đó, bạn hoàn toàn có thể xác định được độ ph dung dịch đệm qua phương trình Henderson – Hasselbalch

Cách hoạt động của dung dịch đệm

Cách hoạt động chính của hỗn hợp đệm đó là phải đảm bảo loại bỏ bất kỳ ion hydro hoặc ion hydroxit nào khi người dùng, người thí nghiệm hoặc bất kỳ ai khi thêm vào nó, nếu không thì khi đó độ pH sẽ hoàn toàn bị thay đổi. Các hỗn hợp đệm có tính axit đồng thời cũng có tính kiềm đều sẽ đạt được theo mỗi cách khác nhau tùy trường hợp.

Homi sẽ lấy ví dụ thực tế về 2 loại dung dịch cực kì điển hình phải kể đến khi nói về sự hoạt động đó là hỗn hợp axit axetic kết hợp với natri axetat. Ở đây, chất axit axetic sẽ bị ion hóa yếu, còn chất natri axetat sẽ gần như bị ion hóa hoàn toàn. Bạn hãy theo dõi những phương trình được minh họa gồm:

CH3COOH  ↔  H+  + CH3COO-

CH3COONa  ↔  Na+  + CH3COC–

Trường hợp này khi bạn thêm vào hỗn hợp này một giọt axit mạnh có thể là HCl thì việc các phần tử ion H + từ HCl kết hợp với CH3COO- sẽ hoàn toàn tạo được ra CH3COOH bị ion hóa yếu hoàn toàn . Vì vậy, giá trị pH sẽ thay đổi rất nhỏ. Còn nếu như bạn thêm một giọt NaOH vào hỗn hợp thì khi đó các ion OH- lúc này sẽ phản ứng với axit tự do, từ đó sẽ tạo ra các những phân tử nước không phân ly.

CH3COOH + OH-  ↔   CH3COO-  + H2O

Khi dùng cách này, những ion OH-  của NaOH sẽ bị loại bỏ và độ pH trong dung dịch sẽ gần như không thay đổi.

Các cách pha chế dung dịch đệm phổ biến

Pha chế dung dịch đệm không phải chuyện đơn giản. Dù vậy, ta vẫn có thể tính toán pha chế dung dịch đệm bằng những gợi ý dưới đây. Tuy nhiên, bạn cần nắm rõ các chất hóa học, chuẩn bị đủ các vật dụng cần thiết, đồng thời tuân thủ các quy định về an toàn.

Dung dịch đệm axit acetic/acetate (pH 4.7)

• Chuẩn bị dung dịch A: Hòa tan 1.92g axit axetic (CH3COOH) trong khoảng 80ml nước cất.
• Chuẩn bị dung dịch B: Hòa tan 3.2g muối natri acetate (CH3COONa) trong khoảng 100ml nước cất.
• Trộn dung dịch A và dung dịch B với nhau, sau đó tùy chỉnh lượng nước cất để có tổng lựng nước cất là 200ml.

Dung dịch đệm phosphate (pH 7.4)

• Chuẩn bị dung dịch A: Hòa tan 1.42g muối dihydrogen phosphate (KH2PO4) trong khoảng 80ml nước cất.
• Chuẩn bị dung dịch B: Hòa tan 8.78g muối monopotassium phosphate (Na2HPO4) trong khoảng 100ml nước cất.
• Trộn dung dịch A và dung dịch B với nhau, sau đó điều chỉnh thể tích tổng cộng lên khoảng 200ml bằng nước cất.

Dung dịch đệm Tris-HCl (pH 8.0)

• Chuẩn bị dung dịch A: Hòa tan 12.1g Tris base (Trisaminomethane) trong khoảng 80ml nước cất.
• Chuẩn bị dung dịch B: Hòa tan 6.06g muối hydrochloride của Tris (Tris-HCl) trong khoảng 100ml nước cất.
• Trộn dung dịch A và dung dịch B với nhau, sau đó điều chỉnh thể tích tổng cộng lên khoảng 200ml bằng nước cất.

Pha dung dịch đệm từ axit citric

Bạn có thắc mắc cách tạo ra dung dịch đệm axit citric không? Khi bạn  làm hành động trộn axit citric cùng với natri nitrat (bazơ liên hợp) trong điều kiện nước cất hoặc nước đã khử ion, sau đó bạn khuấy đều cho đạt được mức độ pH mà bạn kì vọng.

Cách pha đó là bạn hãy trộn đều 7,2 ml axit citric cùng với natri citrat lượng 42,8ml. Sau đó hãy thêm vào nước khử ion một lượng phù hợp, vừa đủ để sao cho 100ml là tổng thể tích của toàn hỗn hợp. Nước được được khử ion hoặc nước cất, sẽ càng tốt nếu như nước càng tinh khiết với mục đích duy trì độ pH trung tính ( vì lí do cần đảm bảo nước sẽ không bị ảnh hưởng đến độ pH của dung dịch).

Bạn cũng hoàn toàn có thể sử dụng máy đo pH để đạt mức mong muốn khi điều chỉnh. Homi lưu ý hãy đeo kính bảo hộ và găng tay hoàn toàn 100% trong thời gian  pha dung dịch.

Các ứng dụng của dung dịch đệm trong đời sống

Dung dịch đệm có rất nhiều ứng dụng trong đời sống như:

• Trong chế biến thực phẩm: Trong ngành công nghiệp thực phẩm, dung dịch đệm được sử dụng để điều chỉnh độ pH trong các sản phẩm như: nước ép trái cây, nước giải khát, sữa chua, bia và rượu.
• Trong công nghệ sinh học: Đây là dung dịch hỗ trợ rất nhiều vào quá trình phân tích, xử lý và lưu trữ mẫu trong lĩnh vực sinh học và y học. Ví dụ, dung dịch đệm được sử dụng trong các phản ứng PCR, điều chỉnh pH trong quá trình cấy vi khuẩn và bảo quản mẫu sinh học.
• Trong lĩnh vực hóa học: Giúp cân bằng độ pH của các chất trong dung dịch, hỗ trợ các phản ứng hóa học và các quá trình phân tích.
• Trong sản xuất mỹ phẩm: sản phẩm chắm sóc cơ thể: Dung dịch đệm có thể được sử dụng trong các sản phẩm như dầu gội, dầu xả, kem đánh răng và nước súc miệng. Nó giúp duy trì độ pH cân bằng của sản phẩm, mang lại sự dịu nhẹ và an toàn cho người dùng.
• Với môi trường: Dung dịch này có mặt trong các quy trình xử lý nước thải. Nó có thể được sử dụng để điều chỉnh độ pH của nước và duy trì điều kiện lý tưởng cho việc xử lý và làm sạch môi trường.

Homi hy vọng qua bài viết về dung dịch đệm, tất cả mọi người sẽ có cái nhìn rõ hơn về khái niệm cũng như cách đo ph,.. của hỗn hợp đệm. Chính vì những công dụng, hiệu quả trong mỹ phẩm cực kì tốt nên ngày nay nó được áp dụng trong ngành làm đẹp khá phổ biến bên cạnh các chất khác như arbutin, Zinc oxide,…. Nếu như bạn có nhu cầu gia công mỹ phẩm, gồm các thành phẩm chứa hỗn hợp này hay bất kì thảnh phẩm nào trong mỹ phẩm, hãy liên hệ Homi nhé!

Chúng tôi hiểu rằng bạn đang cần gì và chắc chắn sẽ chăm sóc, đem lại cho bạn những dịch vụ gia công nguyên liệu mỹ phẩm tốt nhất, chất lượng nhất đến tay người tiêu dùng và thương hiệu của bạn.