Cho các dung dịch $\mathrm{HCl}$, $H_2{\mathrm{SO}}_4$ và ${\mathrm{CH}}_3\mathrm{COOH}$ có cùng giá trị pH. Sự sắp xếp nào sau đây đúng với giá trị nồng độ mol của các dung dịch trên ?

I. Nước là chất điện li rất yếu

1. Sự điện li của nước

- Nước là chất điện li rất yếu. Thực nghiệm đã xác định được ở nhiệt độ thường cứ 555 triệu phân tử nước chỉ có 1 phân tử phân li ra ion.

- Phương trình điện li:

$H_{2}O\rightleftarrows H^{+}+O{H}^{-}$

2. Tích số ion của nước

- Ở 25$°$C, tích số  = [H+].[OH-] được gọi là tích số ion của nước. Tích số này là hằng số ở nhiệt độ xác định. Tuy nhiên, giá trị tích số ion của nước thường được dùng trong các phép tính, khi  nhiệt độ không khác nhiều so với 25$°$C.

 = [H+].[OH-] = 10^-14

⇒ [H+] = [OH-] = 10^-7 M.

- Môi trường trung tính là môi trường trong đó [H+] = [OH-] = 10^-7 M.

3. Ý nghĩa tích số ion của nước

a. Môi trường axit

- Là môi trường trong đó [H+] > [OH-] hay [H+] > 10^-7 M.

b. Môi trường kiềm

- Là môi trường trong đó [H+] < [OH-] hay [H+] < 10^-7 M.

Kết luận: Độ axit và độ kiềm của dung dịch có thể đánh giá bằng nồng độ H+.

         + Môi trường trung tính: [H+] = 10^-7 M.

         + Môi trường axit: [H+] > 10^-7 M.

         + Môi trường kiềm: [H+] < 10^-7 M.

II. Khái niệm về pH. Chất chỉ thị axit – bazơ

1. Khái niệm về pH

- pH được dùng để đánh giá độ axit và độ kiềm của dung dịch.

- Quy ước: $\left[H^{+}\right]={\mathrm{1,0.10}}^{-pH}M$

Tức là: $\left[H^{+}\right]={\mathrm{1,0.10}}^{-a}M$ thì pH = a.

Về mặt toán học: $pH=-\lg \left[H^{+}\right]$

- Thang pH thường dùng có giá trị từ 1 đến 14, trong đó:

         + pH < 7: môi trường axit.

         + pH > 7: môi trường bazơ.

         + pH = 7: môi trường trung tính.

- Giá trị của pH có ý nghĩa to lớn trong thực tế. Chẳng hạn, pH của máu người và động vật có giá trị gần như không đổi hay tốc độ ăn mòn kim mòn kim loại trong nước tự nhiên phụ thuộc rất nhiều vào giá trị pH của nước.

2. Chất chỉ thị axit – bazơ

- Là chất có màu biến đổi phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch.

Ví dụ: Quỳ tím, phenolphatalenin.

Hình 1: Màu của quỳ và phenolphtalein trong dung dịch ở các khoảng pH khác nhau

- Trộn lẫn một số chất chỉ thị có màu biến đổi kế tiếp nhau theo giá trị pH, ta được hỗn hợp chất chỉ thị vạn năng.

Hình 2: Màu của chất chỉ thị vạn năng (thuốc thử MERCK của Đức) ở các giá trị pH khác nhau

- Để xác định tương đối chính xác giá trị pH của dung dịch, người ta dùng máy đo pH.

3. Bảng công thức pH trong các môi trường