Dung dịch đệm là gì? Phân loại và ứng dụng của dung dịch đệm
Dung dịch đệm là gì ?
Dung dịch đệm (buffer solutions) là dung dịch bao gồm hỗn hợp acid yếu và muối của nó (đệm acid) hoặc base yếu và muối của nó (đệm cơ bản).
Dung dịch đệm được sử dụng để giữ ổn định pH ở một giá trị gần như không đổi hoặc thay đổi rất ít khi thêm một lượng nhỏ acid hoặc base, là thành phần quan trọng tham gia vào nhiều phản ứng sinh học và hóa học.
Phân loại dung dịch đệm (buffer solutions)
Có hai loại dung dịch đệm:
- Dung dịch đệm acid
- Dung dịch đệm base
Đệm acid
Dung dịch đệm acid có pH thấp hơn 7, thường được tạo thành do sự pha trộn dung dịch giữa một acid yếu và muối của nó (muối liên hợp). Đệm acid thường được sử dụng là hỗn hợp giữ ethanoic acid (CH3COOH) và sodium ethanoate (CH3COONa) với giá trị pH đạt 4.76 khi trộn với nồng độ mol bằng nhau. Tuy nhiên, có thể thay đổi độ pH của dung dịch đệm bằng cách thay đổi tỷ lệ acid và muối.
Đệm base
Dung dịch đệm base có pH cao hơn 7, thường được tạo thành do sự pha trộn dung dịch giữa một base yếu và muối của nó. Đệm base thường được sử dụng là hỗn hợp giữa ammonia (NH3) và muối ammonium chloride (NH4Cl) với giá trị pH đạt 9.25 khi trộn với tỷ lệ mol tương đương nhau.
Ngoài ra, còn có những hệ đệm khác như NaHCO3/NaCO3, NaH2PO4/Na2HPO4, …
Vai trò của dung dịch đệm trong đời sống
Đối với vi sinh vật
Mỗi loài vi sinh vật chỉ có thể sinh trưởng ổn định trong một khoảng pH nhất định. Các loại enzyme phân giải trong cơ thể sinh vật cũng chỉ có thể hoạt động trong một giới hạn pH cụ thể, vượt ra ngoài phạm vi ấy, enzyme sẽ bị bất hoạt hoặc giảm hoạt tính. Vì vậy khi thực hiện thao tác nuôi cấy vi sinh cần điều chỉnh pH của môi trường nuôi cấy thích hợp.
Đối với con người
- Hệ thống tiêu hóa hoạt động trong phạm vi pH từ 7 – 7.8, độ pH này rất quan trọng giúp kích hoạt enzyme pepsin tiêu hóa protein trong thức ăn, do đó để hoạt động bình thường cần phải duy trì ổn định độ pH của nó.
- Máu người có độ pH từ 7.0 – 7.8, cần duy trì ổn định để tránh chức năng của các tế bào và các enzyme chuyển hóa trong cơ thể bị xáo trộn.
- Một vài hệ đệm có trong máu như: hệ đệm bicarbonat, hệ đệm phosphat, hệ đệm protein, …
Đối với cây trồng
Độ pH đất ảnh hưởng đến hàm lượng dinh dưỡng, khoáng chất và độ phì nhiêu của đất, và trực tiếp tác động đến sự hấp thụ và phát triển của thực vật. Giá trị pH lý tưởng cho cây trồng dao động từ 6.0 đến 7.0 và đồng thời là phạm vi lý tưởng cho hoạt động của các vi sinh vật có lợi trong đất.
Đối với nhiều ngành công nghiệp khác
- Dầu gội được giữ ổn định trong đệm để tránh kích ứng da bởi các thành phần như natri hydroxide (NaOH).
- Kem dưỡng em bé được đệm với pH 6, giúp giảm tình trạng phát ban bằng cách ức chế sự phát triển của vi khuẩn và các mầm bệnh khác.
- Ứng dụng dung dịch đệm trong quá trình lên men là để ức chế sự phát triển của các vi sinh vật dại hoặc ngăn ngừa sự phát sinh của các sản phẩm thứ cấp trong quá trình chế biến.
- Ngoài ra, dung dịch đệm còn được sử dụng trong phân tích chuẩn độ, hoặc hiệu chuẩn thiết bị đo, đặc biệt là thiết bị đo pH.
Tài liệu tham khảo:
- https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Introductory_Chemistry/Map%3A_Fundamentals_of_General_Organic_and_Biological_Chemistry_(McMurry_et_al.)/10%3A_Acids_and_Bases/10.10%3A_Buffer_Solutions
- https://byjus.com/jee/buffer-solutions/#Types-of-Buffer-Solution
- https://www.vedantu.com/chemistry/buffer-solutions
- https://www.westlab.com/blog/what-is-a-buffer-and-how-does-it-work